Die Hammermühle ist eine Maschine, die in verschiedenen Industrien zur Zerkleinerung von Materialien eingesetzt wird. Dieser Artikel geht detaillierter auf verschiedene Aspekte der Hammermühle ein, wie:

  • Die Vor- und Nachteile einer Hammermühle im Überblick
  • Das Funktionsprinzip der Hammermühle
  • Wie die Effizienz der Hämmer beeinflusst wird
  • Wie das Sieb die Hammermühle beeinflusst
  • Wie der Mahlprozess effizienter gestaltet werden kann
  • Maßnahmen zur Vermeidung unerwünschter Objekte, Lärmemissionen und Explosionsgefahren

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Die Vor- und Nachteile einer Hammermühle im Überblick

Eine Hammermühle ist eine Mahlmaschine, die in verschiedenen Industrien wie der Lebensmittel- und Futtermittelindustrie sowie in anderen Bereichen wie Recycling eingesetzt wird. Die Hauptgründe, warum die Hammermühle häufig verwendet wird, sind der äußerst effiziente Mahlprozess, die hohe Zuverlässigkeit und das niedrige Geräuschniveau. Die Hammermühle wird zur Zerkleinerung von weichen bis mittelharte Materialien eingesetzt. Die Feinheit des Mahlprozesses liegt im Bereich von 0,1 – 10 mm. Eine Hammermühle hat bestimmte Vor- und Nachteile.

Die Vorteile der Hammermühle sind:

  • Geeignet für das Mahlen von weicheren Materialien mit faseriger Struktur.
  • Die relativ einfache Konstruktion. Dadurch kann die Maschine leicht gereinigt und gewartet werden.
  • Die hohe Zerkleinerungsrate. Es ist möglich, eine Verkleinerung von 50x oder mehr zu erreichen. Das bedeutet, dass Partikel von 50 mm in einem Prozessschritt auf 1 mm zerkleinert werden können.

Die Nachteile der Hammermühle sind:

  • Weniger geeignet für harte Materialien.
  • Relativ hoher Energieverbrauch. Der Energieverbrauch der Hammermühle ist höher als der von Walzenstuhl oder Multicracker. Dies hängt zwar vom zu mahlenden Produkt ab, aber in vielen Fällen verbraucht die Hammermühle fast doppelt so viel Energie wie die beiden anderen Geräte.
  • Die Hammermühle erzeugt relativ viel unerwünschtes feines Material. Dies macht die Hammermühle weniger geeignet für die Produktion von Pulvern, die nur wenig Staub enthalten dürfen.
  • Risiko von Beschädigungen durch metallische Gegenstände oder große Steine.
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Querschnitt einer Hammermühle

Das Funktionsprinzip der Hammermühle

Das Funktionsprinzip der Hammermühle basiert auf einem schnell rotierenden Rotor, an dem mehrere Hämmer befestigt sind. Dieses rotierende Mechanismus ist in einem Mahlraum untergebracht, in den die zu mahlenden Rohstoffe eingeführt werden. Die Hämmer schlagen dann mit hoher Geschwindigkeit auf das eingeführte Material ein und zerbrechen es in Stücke. Sobald das Mahlgut fein genug ist, kann das Produkt den Mahlraum über die Luft und das Sieb an der Unterseite des Mahlraums verlassen. Die Feinheit des Mahlprozesses hängt von verschiedenen Faktoren ab:

  • den Hämmern,
  • dem Sieb,
  • den Eigenschaften der zu mahlenden Rohstoffe,
  • der Geschwindigkeit der Hämmer,
  • der Luftmenge/-geschwindigkeit.

Wie die Effizienz der Hämmer beeinflusst wird

Die Effektivität der Hämmer wird durch mehrere Aspekte bestimmt:

  • Die Anzahl der Hämmer,
  • Die Geometrie der Hämmer,
  • Der Abstand zwischen den Hämmern,
  • Der Abstand der Hämmer zur Siebplatte,
  • Die Drehzahl des Rotors und damit die Geschwindigkeit der Hämmer.

Der Aufprall, den die Hämmer auf die zu mahlenden Rohstoffe ausüben, ist der erste Schritt in Richtung des gewünschten Produkts. Um eine gute Mahlung zu erreichen, ist es notwendig, die Drehzahl des Rotors auf den richtigen Wert einzustellen. Die Außenseite des Hammers, die am weitesten vom Rotor entfernt ist, hat eine Geschwindigkeit zwischen 80 und 120 m/s. Um den maximalen Impuls zu erreichen, müssen die Hämmer an der Außenseite sehr hart sein. In der Nähe des Rotors sollte der Hammer elastischer sein, um zu verhindern, dass der Hammer bricht, falls ein unerwünschtes hartes Objekt in die Mahlkammer gelangt.

Die Produkteigenschaften haben ebenfalls Einfluss auf den Mahlprozess. Spröde und kristalline Rohstoffe benötigen weniger Aufprallkraft als Materialien mit faseriger und zäher Struktur. Aus diesem Grund sind industrielle Hammermühlen mit einem Frequenzregler ausgestattet, um die Drehzahl des Rotors zu steuern.

Auch die Form der Hämmer beeinflusst das Erreichen des gewünschten Produkts. Für einige Produkte ist es besser, Hämmer in Balkenform zu montieren, während andere Produkte Hämmer in Form von Platten oder T-Formen benötigen.

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Rotor Hammermühle mit Rotorscheiben, Hämmern und Brechplatten

Das Prinzip hinter dem Tap-Density-Tester ist das Hausner-Verhältnis. Dabei wird davon ausgegangen, dass stark kohäsive Pulver auch starke gegenseitige Anziehungskräfte besitzen. Diese helfen, die Schwerkraft zu überwinden, sodass die Partikel sich selbst in leeren Räumen stützen können

Wie das Sieb die Hammermühle beeinflusst

In industriellen Hammermühlen befindet sich ein Siebsystem, das mehrere Siebe enthält. Das Sieb beeinflusst die Leistung der Hammermühle auf verschiedene Weise.

Der Abstand zwischen dem Sieb und den Hämmern beträgt 2 bis 4 mm. Dieser Abstand bestimmt die Feinheit des produzierten Mahlguts.

Der Durchmesser der Perforationen im Sieb beeinflusst die Qualität der Mahlung. Der Durchmesser der Perforation bestimmt die maximale Größe der Körner, die das Sieb passieren können. Die Effektivität des Siebens wird auch durch die Anzahl der Löcher im Sieb im Verhältnis zur Größe der Löcher bestimmt. Wenn der Abstand zwischen den Perforationen zu groß ist, besteht die Gefahr, dass das Material an den Löchern hängen bleibt oder verklumpt.

Das Siebsystem ist für einen großen Teil des gesamten Energieverbrauchs der Hammermühle verantwortlich. Dieser kann je nach zu bearbeitendem Material von 15 bis 40 % variieren. Je feiner das Sieb, desto höher der Energieverbrauch. Es erfordert mehr Energie, mit einem Sieb mit kleinen Perforationen zu mahlen, als mit einem Sieb mit größeren Öffnungen. Die Form der Perforationen beeinflusst ebenfalls den Energieverbrauch. Runde Perforationen führen zu weniger Reibung als schuppenartige Löcher und sorgen so für einen geringeren Energieverbrauch.

Ein durch Abnutzung beschädigtes Sieb kann den Energieverbrauch der Hammermühle um bis zu 25 % erhöhen. Darüber hinaus kann ein abgenutztes Sieb die Produkteigenschaften des Mahlguts beeinflussen. Diese beiden Gründe sind ein wichtiger Anlass, das Sieb regelmäßig zu ersetzen. Das Verfahren und die Häufigkeit des Siebwechsels können im Wartungsplan aufgenommen werden. Idealerweise sollte der Siebwechsel ein schneller und einfacher Prozess sein. Aus diesem Grund sind industrielle Hammermühlen häufig mit einem halb- oder vollautomatischen System ausgestattet, um die Siebe zu wechseln.

Wie der Mahlprozess effizienter gestaltet werden kann

Ein konstanter Zufuhrstrom des Produkts beeinflusst die Effizienz des Mahlprozesses. Wenn sich Material in der Mahlkammer ansammelt oder die Kammer nicht gleichmäßig beladen wird, verläuft der Mahlprozess nicht optimal, und der Energieverbrauch steigt. Durch das Einblasen von Luft in die Zufuhr des zu mahlenden Materials entsteht eine homogenere und offenere Struktur. Dies führt zu einem effizienteren Mahlprozess und kann die Kapazität um bis zu 40 % erhöhen. Das Zuführen von Luft hat auch einen kühlenden Effekt und verhindert, dass das Material zu stark erhitzt wird. Dies ist vorteilhaft für Produkte, die aufgrund der höheren Temperatur klebrig werden und daher schwerer zu mahlen sind. Wenn eine Mischung aus gemahlenen Materialien produziert werden muss, gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste Option ist, die beiden Materialien zuerst getrennt zu mahlen und dann zu mischen. Die andere Option ist, die noch nicht gemahlenen Materialien zuerst zu mischen und das Gemisch dann als Ganzes zu mahlen. Untersuchungen zeigen, dass die zweite Methode des Mahlens am effektivsten ist.

Vermeidung unerwünschter Objekte, Lärmemissionen und Explosionsrisiken

Der Einbau eines Magneten reduziert das Risiko von Schäden am Sieb und entfernt unerwünschte Metallobjekte.

Das Mahlen von Materialien in einer Hammermühle erzeugt ein bestimmtes Geräuschniveau. Das ist teilweise ein inhärenter Teil des Prozesses. Eine der Ursachen ist die hohe Drehzahl des Motors. Dieser kann mit 3000 U/min betrieben werden. Es ist jedoch möglich, eine Hammermühle mit 1500 U/min zu bauen. Dies erzeugt weniger Geräusche als bei 3000 U/min. Um bei dieser niedrigeren Drehzahl dennoch die gleiche Wirkung auf das Produkt zu erzielen, werden die Hämmer mit einer doppelt so großen Rotordurchmesser ausgestattet. Der größere Rotor führt zu einer größeren Mahlkammer. Die Kapazität der Hammermühle wird dadurch erhöht. Durch die größere Mahl- und Siebfläche wird das Mahlen um 20-25 % effizienter.

Manchmal sind die gemahlenen Produkte leicht entzündlich oder explosiv. Dies gilt insbesondere für fein gemahlene Produkte und wenn Staub freigesetzt wird. Wenn ein echtes Explosionsrisiko besteht, kann die Hammermühle mit einer Explosionsschutzvorrichtung ausgestattet werden. Sicherheitsventile werden dann installiert, die sich automatisch öffnen oder schließen, wenn der Druck in der Mahlkammer zu hoch wird.

Juul Jenneskens

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