Hammermühlensiebe: Typen, Design & Dimensionierungsleitfaden

1. Einführung in Hammermühlensiebe

Hammermühlen sind entscheidende Komponenten in den Zerkleinerungs- und Mahlprozessen und werden in Branchen wie Landwirtschaft, Lebensmittelverarbeitung, Pharmazie und Bergbau eingesetzt. Hammermühlen sind mit Sieben ausgestattet, die die Partikelgröße des Endprodukts steuern, indem sie nur Partikel durchlassen, die kleiner als die Sieböffnungen sind. Das Verständnis der verschiedenen Siebtypen, ihrer Herstellungsprozesse, Anwendungen und Fehlerbehebungstechniken ist entscheidend für die Optimierung der Mühlenleistung und die Erzielung der gewünschten Partikelgrößenverteilung.

2. Typen von Hammermühlensieben

• Rundlochsiebe:

• Design: Diese Siebe weisen kreisförmige Perforationen auf, die in Reihen angeordnet sind, wobei die Löcher in benachbarten Reihen versetzt zueinander liegen.

• Anwendungen: Geeignet für Standard-Mahlanwendungen, insbesondere für frei fließende Materialien, Granulate, kleine Klumpen und Pulver. Sie werden häufig in der Trockenmahlung, Mischung, Desagglomeration und zur Reduzierung der Schüttdichte von sprühgetrockneten Pulvern eingesetzt.

• Conidur-Siebe:

• Design: Conidur-Siebe verfügen über gerichtete Perforationen, die eine feinere Mahlung bei verringerter Verstopfung ermöglichen. Die Oberfläche des Siebs ist erhöht, um eine raspelartige Textur zu erzeugen, die die Scherwirkung für die Materialzerkleinerung verbessert.

• Anwendungen: Ideal für die Verarbeitung von brüchigen Materialien und zur Erzielung gleichmäßiger Partikelgrößen. Sie sind besonders wirksam für die Mahlung harter Materialien, die eine aggressivere Mahlwirkung erfordern, wie Samen, Tabletten und Süßwaren.

• Geschlitzte oder Fischgrät-Siebe:
• Design: Diese Siebe werden durch Stanzen länglicher Löcher in Stahlblech hergestellt. Bei geschlitzten Sieben sind die Schlitze in Reihen end-to-end ausgerichtet, wobei benachbarte Reihen versetzt sind. Fischgrät-Siebe haben Löcher, die in einem Winkel zueinander stehen, wobei benachbarte Reihen ausgerichtet sind.
• Anwendungen: Geeignet für klebrige, feuchte und faserige Produkte aufgrund der größeren Lochfläche. Sie werden häufig in Nassmahlanwendungen eingesetzt.

3. Design der in Hammermühlen verwendeten Siebe

3.1 Herstellung von Hammermühlensieben

•  Materialien: Hammermühlensiebe werden typischerweise aus Kohlenstoffstahl oder Edelstahl gefertigt. Kohlenstoffstahl wird häufig wegen seiner Haltbarkeit verwendet, während Edelstahl in Anwendungen bevorzugt wird, die Korrosionsbeständigkeit oder die Einhaltung hygienischer Standards erfordern, wie in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.
• Prozess: Der Herstellungsprozess umfasst fortschrittliche Techniken, um konsistente Prozentsätze offener Flächen über die Siebdesigns hinweg zu gewährleisten. Dazu gehört die Anpassung der Dichte der Siebperforationen und der Abstände zwischen ihnen. Die Siebe werden oft maßgefertigt, um zu spezifischen Mahlgeräten und Anwendungen zu passen.

3.2 Sieblochgrößen und Materialspezifikationen

• Lochgrößenbereiche: Die Lochgrößen für Hammermühlensiebe liegen typischerweise zwischen 0,3 mm und 10 mm für Kohlenstoffstahl und zwischen 0,6 mm und 5,0 mm für Edelstahl. Die tatsächliche Auswahl der Lochgröße sollte jedoch auf der gewünschten Partikelgrößenverteilung und den Materialeigenschaften basieren. Für Materialien, die feinere Partikelgrößen erfordern, können kleinere Sieböffnungen notwendig sein, unabhängig vom Siebmaterial.
• Materialauswahl: Die Wahl des Materials hängt von der Anwendung ab. Kohlenstoffstahl wird häufig wegen seiner Haltbarkeit verwendet, während Edelstahl für Korrosionsbeständigkeit und hygienische Anwendungen bevorzugt wird.

Faustregel zur Bestimmung der minimalen Lochgröße für eine gegebene Anwendung

[Malczewski] gibt folgende Faustregel zur Abschätzung der erforderlichen Lochgröße an, um eine Zielgranulometrie zu erreichen:

• Für Materialien, die leicht gemahlen werden können ("hoch brüchig"): Die Lochgröße kann das 8- bis 10-fache des größten gewünschten Partikels betragen. Zucker, Salze und Getreide fallen in diese Kategorie.
• Für Materialien mit durchschnittlicher Mahlbarkeit ("mittlere Brüchigkeit"): Die Lochgröße kann das 5- bis 8-fache des größten gewünschten Partikels betragen. Harze, Mineralien, Chemikalien und Ton gehören zu dieser Kategorie.
• Für Materialien, die schwer zu mahlen sind ("härter, weniger brüchig"): Die Lochgröße kann das 2- bis 5-fache des größten gewünschten Partikels betragen. Holz, Getreideschalen, Schalen und Fasern fallen in diese Kategorie.

Dies sind nur Größenordnungen und dienen typischerweise als Ausgangspunkt. Es wird immer empfohlen, bei Versuchen eine Reihe von Siebgrößen zur Verfügung zu haben, um diejenige auswählen zu können, die die beste Kombination aus Granulometrie und Mühlenkapazität bietet.

3.3 Prozentsatz der offenen Fläche

• Typische Bereiche: Der Prozentsatz der offenen Fläche beeinflusst maßgeblich den Durchsatz und die Effizienz der Mühle. Bei Rundlochperforationen liegen die offenen Flächen typischerweise zwischen 30 % und 60 %. Conidur-Siebe haben aufgrund ihres Designs geringere offene Flächen, oft zwischen 10 % und 20 %.
• Auswirkungen auf die Leistung: Eine größere offene Fläche ermöglicht einen erhöhten Materialdurchfluss durch das Sieb und steigert damit die Mühlenkapazität. Dies kann jedoch auch zu einer verringerten Siebfestigkeit und Haltbarkeit führen. Umgekehrt kann eine kleinere offene Fläche die Sieblebensdauer verbessern, aber den Durchsatz verringern. Ein Ausgleich zwischen offener Fläche, struktureller Integrität und gewünschter Partikelgröße ist entscheidend.

3.4 Siebausrichtung und Kantenkonfiguration

• Lochausrichtung: Versetzte Lochmuster sind wirksam, um eine gleichmäßige Partikelgrößenverteilung zu fördern und die Wahrscheinlichkeit von Siebverstopfungen zu verringern. Dieses Design stellt sicher, dass Partikel mehrere Gelegenheiten haben, durch die Sieböffnungen zu gelangen.
• Kantenkonfiguration: Die Ausrichtung der scharfen oder gratbehafteten Kante des Siebs kann die Mahleffizienz beeinflussen. Wenn die Gratseite dem Materialfluss zugewandt ist, kann dies die Schneidwirkung verbessern und zu feineren Partikelgrößen führen. Dies kann jedoch auch den Siebverschleiß erhöhen und häufigere Wartung erfordern.

4. Fehlerbehebung und Wartung

1. Verstopfung: Siebverstopfungen können durch die Verarbeitung von Materialien mit hohem Feuchtigkeitsgehalt oder solchen, die zur Agglomeration neigen, auftreten. Geeignete Vorverarbeitungsschritte wie Trocknung oder Konditionierung des Materials können dieses Problem mindern.
2. Verschleiß: Regelmäßige Inspektion und rechtzeitiger Austausch abgenutzter Siebe sind entscheidend, um die Mahleffizienz und Produktqualität aufrechtzuerhalten. Die Verwendung verschleißfester Materialien oder Beschichtungen kann die Sieblebensdauer verlängern.
3. Falsche Siebauswahl: Die Verwendung des falschen Siebtyps für das Material kann zu ineffizienter Mahlung oder schlechter Partikelgrößenkontrolle führen. Es ist entscheidend, dass Siebtyp und Lochgröße zum Material und zur gewünschten Partikelgröße passen.

Quelle

[Malczewski] Kriterien für die Siebauswahl bei Mahlmaschinen, Darrell Malczewski, Processing Magazine, 2023

Hammermühlen-Bild von Jehmlich (Hammermühlen | Zerkleinerungsmaschinen | JEHMLICH)