Titel: | Die Berechnung des Arbeitsverbrauches der Griesmühlen (Rohrmühlen) bei Trockenmahlung. |
Autor: | H. Dreyer |
Fundstelle: | Band 323, Jahrgang 1908, S. 628 |
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Die Berechnung des Arbeitsverbrauches der
Griesmühlen (Rohrmühlen) bei Trockenmahlung.
Von Dr.-Ing. H.
Dreyer-Magdeburg.
(Fortsetzung von S. 611 d. Bd.)
Die Berechnung des Arbeitsverbrauches der Griesmühlen (Rohrmühlen)
bei Trockenmahlung.
Wird nun in der zu Anfang beschriebenen Versuchsmühle von 1 m Durchm. der
Mahltrommel die Stärke der mit der Trommelwandung aufsteigenden Schicht gemessen und
außerdem festgestellt, welchen Teil des Trommelinhaltes die Füllung im Ruhezustande
einnimmt, also der Wert von f, so läßt sich aus
Gleichung 14 die mittlere Umlaufszahl der Teilchen, z, und das Verhältnis dieser
Zahl zur Umdrehungszahl der Trommel finden. Diese Werte müssen je nach Füllung und
Reibung ein wenig veränderlich sein. Mitgenommen wird die Füllung von der Trommel
lediglich durch Reibung, deshalb wird es auch von der Größe der Reibung zwischen
Trommel und Füllung und zwischen der Füllung selbst abhängen, wieviel Zeit
erforderlich ist, den Kugeln nach dem Herabstürzen wieder die Winkelgeschwindigkeit
der Trommel zu geben.
Bei einem Versuch war beispielsweise die mehrfach erwähnte Versuchsmühle von 1 m
Durchm., die ja ein genaues Beobachten des Mahlvorganges gestattet, zur Hälfte mit
Flintsteinen und nicht stäubendem Mahlgute (Eisengraupen) gefüllt
f=\frac{1}{2}. Bei normalem Betriebe, d.h. bei 32 Umdreh. i.
d. Minute, betrug die Stärke des aufsteigenden Astes sehr gleichmäßig 0,250 m. Da
der Halbmesser der Trommel \frac{D}{2}=0,500\mbox{ m} ist, ergibt
sich für den Halbmesser der inneren Begrenzungsfläche
\frac{d}{2}=0,250\mbox{ m}.
Aus Gleichung 14 folgt:
\frac{z}{n}=\frac{1}{f}\,\cdot\,\left(1-\frac{d^2}{D^2}\right)=1,5
. . . . 15)
Da n = 32
wird z = 48 . . . . . . .
16)
Die Kugeln machen hier somit um die Hälfte mehr Umläufe als die Trommel
Umdrehungen. Dies ergibt eine sehr lebhafte Kugelbewegung, die auch der Augenschein
bestätigt. Es ist natürlich schwer durchführbar, genau die Bahnen bestimmter Kugeln
zu verfolgen, man kann aber doch beobachten, daß bei einer Drehung der Trommel
einzelne Kugeln bis zu zwei Malen ihren Weg zurücklegen.
In einem anderen Falle bei 4/10 Füllung der Trommel (f = 0,4) betrug die Stärke des aufsteigenden Stromes 0,160 m,
infolgedessen war \frac{d}{2}=0,340\mbox{ m}. In ähnlicher Weise
wie vor ergibt sich hierfür
\frac{z}{n}=1,3 . . . . . . . 17)
und da wieder n = 32, wird
z = 42 . . . . . . . 18)
Die mittlere Umlaufszahl ist hier geringer; sie beträgt nur das 1,3 fache der
Umdrehungszahl der Trommel.
Textabbildung Bd. 323, S. 628
Fig. 24.
Fig. 24 stelle die Versuchsmühle von 1 m Durchm. mit
5/10 Füllung
während des Betriebes dar (n = 32).
Wird die Füllung auf 4/10 verringert, so werden immer noch beim Aufsteigen die Kugeln sich fest
gegen die Trommellegen und deshalb Kugelbahnen im Innern verschwinden, der Hohlraum
wird größer, etwa wie schraffiert.
Da nun, wie vorstehende Rechnung zeigt, bei 4/10 Füllung die mittlere Umlaufszahl der
einzelnen Teilchen geringer ist wie bei 5/10 Füllung, so ergibt sich, daß die Teilchen ihren
Weg immer noch rascher zurücklegen wie die Trommel, daß aber die äußeren Bahnen mehr
Zeit zum Zurücklegen erfordern wie die inneren.
Textabbildung Bd. 323, S. 629
Fig. 25.
Fig. 25 stelle wieder genau wie vorher Fig. 23 den senkrechten Querschnitt einer beliebigen
Griesmühle in normalem Betriebe dar. Denken wir uns nun einmal den Querschnitt CE des aufsteigenden Stromes in unendlich viele
unendlich schmale Streifen von der Breite dρ zerlegt, die der Trommelachse gleichlaufend sind,
so werden alle diese Streifen die Länge L der Trommel
besitzen, ihre Fläche wird also jedesmal sein
dF = dρ . L . . . . . 19)
Greifen wir einen solchen Streifen in der Entfernung ρ
vom Mittelpunkt heraus, so werden durch diesen die Teilchen der Füllung mit der
Geschwindigkeit
v_\varrho=2\,\cdot\,\varrho\,\cdot\,\pi\,\cdot\,\frac{n}{60}
. . . . . 20)
hindurchgehen, also bei einem spezifischen Gewichte s dem Gewichte nach in einer Sekunde die Menge
dρ .
L . vρ . s.
Die ganze Masse der kreisenden Füllung denken wir uns entsprechend den unendlich
vielen, unendlich schmalen Streifen des Querschnittes CB in unendlich viele, unendlich dünne Schichten zerlegt.
In Fig. 25 sei AB eine
solche Schicht von der Dicke dρ und der Länge L im
Abstand ρ von der Trommelachse. In dieser Schicht geht
durch den Querschnitt in jeder Sekunde dem Gewichte nach die Menge
dρ .
L . vρ . s.
Dieser Menge wird in jeder Sekunde bei A die
Geschwindigkeit vρ
erteilt und ebenso wird eine gleiche Menge durch die Trommel vom Ausgangspunkt A bis zu B, dem Beginn der
freien Wurfbahn gehoben (in jeder Sekunde). Es ist also für diese kleine Schicht an
Arbeit zu leisten zum Erteilen der Geschwindigkeit vρ:
I
d\,\frakfamily{A}_v=d\,\varrho\,\cdot\,L\,\cdot\,v_\varrho\,\cdot\,s\,\cdot\,\frac{{v_\varrho}^2}{2\,\cdot\,g}
. . 21)
und zum Heben um die Höhe hρ:
II
d\,\frakfamily{A}_h=d_{\rho}\,.\,L\,.\,v_{\rho}\,.\,s\,.\,h_{\rho}
. . . 22)
Die gesamte Arbeit, die für diese unendlich dünne Schicht zu leisten ist, beträgt
demnach die Summe beider
nämlich d\,\frakfamily{A}=d\,A_v+d\,\frakfamily{A}_h
d\,\frakfamily{A}=d\,\varrho\,\cdot\,L\,\cdot\,v_\varrho\,\cdot\,s\,\cdot\,\frac{{v_\varrho}^2}{2\,\cdot\,g}+d\,\varrho\,\cdot\,L\,\cdot\,v_\varrho\,\cdot\,s\,\cdot\,h_\varrho
23)
Genau ebenso gestaltet sich der Ausdruck für die Arbeit für all die anderen
unendlich vielen, unendlich dünnen Schichten, in die wir uns die ganze Füllung
zerlegt denken. Die ganze zu leistende Arbeit für den Mahlvorgang im Innern der
Trommel wird in jeder Sekunde also gleich sein der Summe all dieser Einzelarbeiten.
Die erforderliche Leistung \frakfamily{A}_i wird deshalb
dargestellt durch das Integral der Gleichung 23.
Der veränderliche Wert ρ bezeichnet den Abstand der
einzelnen Schichten von der Trommelachse im aufsteigenden Strom, ρ kann wachsen von \frac{d}{2} bis
\frac{D}{2}. Diese Werte sind deshalb bei der Integration als
Grenzen einzuführen. Somit ergibt sich
\frakfamily{A}_i=\int_{\varrho=\frac{d}{2}}^{\varrho=\frac{D}{2}}\,d\,\varrho\,\cdot\,L\,\cdot\,v_\varrho\,\cdot\,s\,\cdot\,\frac{{v_\varrho}^2}{2\,g}+\int_{\varrho=\frac{d}{2}}^{\varrho=\frac{D}{2}}\,d\,\varrho\,\cdot\,L\,\cdot\,v_\varrho\,\cdot\,s\,\cdot\,h_\varrho
24)
Das erste Integral bezeichnet hierbei die Beschleunigungsarbeit in der Sekunde:
\frakfamily{A}_{i\,v}=\int_{\varrho=\frac{d}{2}}^{\varrho=\frac{D}{2}}\,d\,\varrho\,\cdot\,L\,\cdot\,v_\varrho\,\cdot\,s\,\cdot\,\frac{{v_\varrho}^2}{2\,\cdot\,g}
. . 25)
und das zweite die Hebungsarbeit in der Sekunde:
\frakfamily{A}_{i\,h}=\int_{\varrho=\frac{d}{2}}^{\varrho=\frac{D}{2}}\,d\,\varrho\,\cdot\,L\,\cdot\,v_\varrho\,\cdot\,s\,\cdot\,h_\varrho.
Die Summe beider gibt die gesamte erforderliche Leistung.
Die früheren Rechnungen haben gezeigt, daß man vρ und hρ durch die Veränderliche ρ und durch feste Größen ausdrücken kann, L,
die Länge der Trommel und s, das spezifische Gewicht
der Füllung sind für den einzelnen Fall gleichfalls fest, so werden die Integrale
der Gleichung nach Einführen der Werte für vρ und hρ als Integrale einer einzigen Veränderlichen
erscheinen und so eine Lösung gestatten.
Die Geschwindigkeit vρ
auf der Kreisbahn im Abstande ρ von der Achse ist bei
n Trommelumdrehungen i. d. Minute
v_\varrho=2\,\cdot\,\varrho\,\cdot\,\pi\,\cdot\,\frac{n}{60}.
Der Wert des jedesmaligen Höhenunterschiedes der unmittelbar von der Trommel zu
überwinden ist, hρ, ist
nach Gleichung 11
h_\varrho=\frac{4\,\cdot\,{v_\varrho}^2\,\cdot\,\cos^2\,\alpha}{g}
setzen wir den Wert für vρ ein, so ergibt sich:
h_\varrho=\frac{4^2\,\cdot\,\varrho^2\,\cdot\,\pi^2\,\cdot\,n^2}{60^2\,\cdot\,g}\,\cdot\,\cos^2\,\alpha
Der Winkel α, dessen Kosinus Gleichung 11 enthält, ist
der Winkel, den der Halbmesser zum Anfang der freien Flugbahn mit der Wagerechten
einschließt. Sein Sinus ist nach Gleichung 1
\sin\,\alpha=\frac{{v_\varrho}^2}{\varrho\,\cdot\,g},
deshalb
\cos^2\,\alpha=1-\frac{{v_\varrho}^4}{\varrho^2\,\cdot\,g^2}.
Somit wird
h_\varrho=\frac{2^4\,\cdot\,\varrho^2\,\cdot\,\pi^2\,\cdot\,n^2}{60^2\,\cdot\,g}\,\cdot\,\left(1-\frac{2^4\,\cdot\,\varrho^2\,\cdot\,\pi^4\,\cdot\,n^4}{60^4\,\cdot\,g^2}\right)
. 28)
Durch Einsetzen dieser Werte gestalten sich die Integrale folgendermaßen: Es
wird
\frakfamily{A}_{i\,v}=\frac{\pi^3\,\cdot\,n^3}{60^3\,\cdot\,g}\,\cdot\,L\,\cdot\,s\,\cdot\,\frac{D^4-d^4}{2^4}
. . 29)
und stellt dar, welche Arbeitsleistung zum Erteilen der
Geschwindigkeit erfordert wird.
Ferner wird
\frakfamily{A}_{i\,h}=\frac{2^5\,\cdot\,\pi^3\,\cdot\,n^3}{60^3\,\cdot\,g}\,\cdot\,L\,\cdot\,s\,\cdot\,\left[\frac{D^4-d^4}{4\,\cdot\,2^4}-\frac{2^4\,\cdot\,\pi^4\,\cdot\,n^4}{60^4\,\cdot\,g^2}\,\cdot\,\frac{D^6-d^6}{6\,\cdot\,2^6}\right]
30)
und stellt die Arbeit dar, die zum Heben der Füllung bis zum
Beginn der freien Flugbahn in der Sekunde verbraucht wird. Die gesamte erforderliche
Leistung wird demnach die Summe
\frakfamily{A}_i=\frakfamily{A}_i\,v+\frakfamily{A}_i\,h . .
. . . 31)
nämlich
\frakfamily{A}_i=\frac{\pi^3\,\cdot\,n^3}{60^3\,\cdot\,g}\,\cdot\,L\,\cdot\,s\,\cdot\,\left[9\,\cdot\,\frac{D^4-d^4}{2^4}-\frac{\pi^4\,\cdot\,n^4}{15^4\,\cdot\,3\,\cdot\,g^2}\,\cdot\,\frac{D^6-d^6}{2^6}\right]
32)
Gleichung 13 gibt die Beziehung:
d=D\,\cdot\,\sqrt{1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}},
dies eingesetzt ergibt
\frakfamily{A}_i=\frac{\pi^3\,\cdot\,n^3}{60^3\,\cdot\,g}\,\cdot\,L\,\cdot\,s\,\cdot\,\frac{D^4}{2^4}\,\cdot\,\left[9\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{2}\right)^2\right)\right
\left-\frac{\pi^4\,\cdot\,n^4}{15^4\,\cdot\,3\,\cdot\,g^2}\,\cdot\,\frac{D^2}{2^2}\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^3\right)\right].
Nach Gleichung 6 ist das Gewicht Q der Füllung
Q=f\,\cdot\,\frac{D^2\,\cdot\,\pi}{2^2}\,\cdot\,L\,\cdot\,s,
daraus folgt
L\,s=\frac{2^2\,\cdot\,Q}{f\,\cdot\,D^2\,\cdot\,\pi},
somit wird
\frakfamily{A}_i=\frac{\pi^2\,\cdot\,n^3}{60^3\,\cdot\,g}\,\cdot\,\frac{1}{f}\,\cdot\,Q\,\cdot\,\frac{D^2}{2^2}\,\cdot\,\left[9\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^2\right)\right
\left-\frac{\pi^4\,\cdot\,n^4}{15^4\,\cdot\,3\,\cdot\,g^2}\,\cdot\,\frac{D^2}{2^2}\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^3\right)\right]
. . . 33)
Es dürfte empfehlenswert sein, sofort zu prüfen, ob dieser Ausdruck für Arbeit in der
Zeiteinheit auch wirklich als Benennung ein Leistungsmaß ergibt
\left(\frac{\mbox{Kraftmaß}\,\cdot\,\mbox{Längenmaß}}{\mbox{Zeitmaß}}\right).
Nehmen wir als Krafteinheit das Kilogramm, als Längenmaß das
Meter und als Zeitmaß die Sekunde, so ist das Gewicht Q
der Füllung in Kilogramm, der Durchmesser D in Meter
anzugeben, die Erdbeschleunigung g wird
9,81^{\mbox{ m}}/_{\mbox{Sek.}^2} und so wird
\frakfamily{A}_i=\frac{\pi^2\,\cdot\,n^3}{60^3\mbox{
Sek.}^3\,\cdot\,9,81\,\frac{\mbox{Meter}}{\mbox{Sek.}^2}}\,\cdot\,\frac{1}{f}\,\cdot\,Q\mbox{
kg}\,\cdot\,\frac{D^2}{2^2}\mbox{ Meter}^2
\left[9\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^2\right)\right
\left-\frac{\pi^4\,\cdot\,n^4}{15^4\mbox{
Sek.}^4\,3\,\cdot\,9,81^2\,\frac{\mbox{Meter}^2}{\mbox{Sek.}^4}}\,\cdot\,\frac{D^2}{2^2}\mbox{Meter}^2\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^3\right)\right]
also \frac{\mbox{Meter}\,\cdot\,\mbox{Kilogramm}}{\mbox{Sekunde}}
Um die Leistung in PS zu erhalten, ist der Ausdruck noch durch 75 zu teilen.
N_i=\frac{\pi^2\,\cdot\,n^3}{60^3\,\cdot\,9,81\,\cdot\,75}\,\cdot\,\frac{1}{f}\,\cdot\,Q\,\cdot\,\frac{D^2}{2^2}\,\cdot\,\left[9\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^2\right)\right
\left-\frac{\pi^4\,\cdot\,n^4}{15^4\,\cdot\,3\,\cdot\,9,81^2}\,\cdot\,\frac{D^2}{2^2}\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^3\right)\right]\mbox{
PS} . 34)
Wie früher gezeigt, ist die Umdrehungszahl n der Trommel
abhängig vom Durchmesser der Trommel. Bezeichnet D den
lichten Durchmesser der Trommel in Meter, so ist
n=\frac{32}{\sqrt{D}}, deshalb wird
N_i=\frac{\pi^2\,\cdot\,32^3}{60^3\,\cdot\,9,81\,\cdot\,75\,\sqrt{D^3}}\,\cdot\,\frac{1}{f}\,\cdot\,Q\,\cdot\,\frac{D^2}{2^2}\,\cdot\,\left[9\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^2\right)\right
\left-\frac{\pi^4\,\cdot\,32^4}{15^4\,\cdot\,3\,\cdot\,9,81^2\,\cdot\,\sqrt{D^4}}\,\cdot\,\frac{D^2}{2^2}\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^3\right)\right]\mbox{
PS}.
oder
N_i=0,0005082\,\cdot\,\frac{1}{f}\,\cdot\,Q\,\cdot\,\sqrt{D}\,\cdot\,\left[9\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^2\right)\right
\left-1,746\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^3\right)\right]\mbox{
PS}.
Es ist gebräuchlich zu sagen, je 1000 kg Füllung brauchen so und soviel PS. Wir
können deshalb eine leichte Umänderung vornehmen, indem wir Q durch 1000 teilen und dafür das Komma in der ersten Zahl um drei Stellen
nach rechts rücken:
N_i=0,5082\,\cdot\,\frac{1}{f}\,\cdot\,\left(\frac{Q}{1000}\right)\,\cdot\,\sqrt{D}\,\cdot\,\left[9\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^2\right)\right
\left-1,746\,\cdot\,\left(1-\left(1-f\,\cdot\,\frac{z}{n}\right)^3\right)\right]\mbox{
PS} . . . . 35)
wobei also:
Q = Füllung in kg,
D = lichter Durchmesser in m,
f = Füllungsverhältnis,
n = minutliche Umlaufszahl der
Trommel,
z = mittlere minutliche
Umlaufszahl der Füllung.
Diese Gleichung für den Arbeitsverbrauch zur Herbeiführung der Kugelbewegung im
Innern der Trommel enthält neben festen Zahlen das Gewicht der Füllung und die
Wurzel aus dem Durchmesser der Trommel, daneben noch das Füllungsverhältnis bezw.
dessen umgekehrten Wert \left(f\mbox{ und }\frac{1}{f}\right) und
das Verhältnis der mittleren Umlaufszahl der Kugeln zur Umdrehungszahl der Trommel
\left(\frac{z}{n}\right). Dieser Ausdruck
\frac{z}{n} ist, wie ich vorhin gezeigt habe, abhängig von
dem Füllungsverhältnis, daneben aber auch, wenn auch in geringerem Maße, von den
Reibungsverhältnissen zwischen Füllung und Trommel. Weiter habe ich vorhin gezeigt,
daß bei normalem Betriebe zweckmäßig auch bei Mühlen von verschiedenem Durchmesser
stets ein gleiches Füllungsverhältnis zu nehmen ist. Dadurch entstehen für die
Bewegung der Kugeln genau ähnliche, einander entsprechende Verhältnisse, so daß die
Querschnittsbilder der Mühlen von verschiedenem Durchmesser einander bei gleichen
Reibungsverhältnissen vollständig ähnlich werden, deshalb muß dann auch der Wert
\frac{z}{n} gleich bleiben. Für gleiches Mahlgut,
gleichartige Kugelfüllung und Wandung werden also in der Gleichung 35 die Werte für
f, \frac{1}{f},
\frac{z}{n} auch noch fest, so daß der Kraftverbrauch für die
Kugelbewegung im Innern der Mahltrommel lediglich abhängig ist von dem Gewicht der Füllung und von
der Wurzel aus dem Durchmesser. Es ergibt sich unmittelbar für den
Arbeitsverbrauch
N_i=c\,\cdot\,\frac{Q}{1000}\,\cdot\,\sqrt{D} .
. . . 36)
wobei c eine feste Zahl ist.
Durch eine frühere Rechnung (S. 628) hat sich bei einem Füllungsverhältnis f = 0,4 für \frac{z}{n} der Wert 1,3
ergeben. Setzen wir dies in Gleichung 35 für den Arbeitsverbrauch ein, so erhalten
wir
N_i=6,9\,\cdot\,\frac{Q}{1000}\,\cdot\,\sqrt{D}\mbox{
PS} . . . 37)
In dem zweiten Falle, Füllungsverhältnis f = 0,5 hat
sich für \frac{z}{n} der Wert 1,5 ergeben. Hierfür wird also
N_i=6,7\,\cdot\,\frac{Q}{1000}\,\cdot\,\sqrt{D}\mbox{
PS} . . . 38)
Somit zeigt sich, daß bei dem größeren Füllungsverhältnis für je 1000 kg etwas
weniger Arbeit gebraucht wird, wie bei dem kleineren.
An Hand der Fig. 24 (S. 628) habe ich gezeigt, daß
durch eine Vergrößerung des Füllungsverhältnisses neue Kugelbahnen im Innern
erscheinen. Die innen kreisenden Kugeln laufen nun wohl, wie vorhin gezeigt, etwas
schneller um, dafür werden sie aber auch nur um geringere Strecken gehoben und
erhalten eine kleinere Geschwindigkeit, wodurch sich der geringere
Arbeitsmehrverbrauch erklärt. Dem steht aber gegenüber, daß die Kugeln auch nur aus
geringer Höhe herunterfallen, also eine geringere Mahlwirkung besitzen.
Damit ist nun die eigentliche Rechnung, soweit sie das Ziel dieser Arbeit sein soll,
beendet.
Während der ganzen Rechnung habe ich mich bemüht, jeden einzelnen Schritt zu
begründen und gleichzeitig kurz zu beurteilen. Naturgemäß habe ich gewisse Grenzen
beachten müssen, um nicht die Uebersichtlichkeit zu stören. Nunmehr will ich noch
einmal die Hauptgesichtspunkte hervorheben und eingehend besprechen und dabei auf
einzelne Fehlerquellen hinweisen.
Als Grundlage für die ganze Rechnung habe ich angenommen, daß an Stelle der Kugeln
und des Mahlgutes unendlich viele, unendlich kleine Teilchen sich in der Mühle
befinden, die denselben Platz einnehmen und das gleiche Gewicht haben sollen, wie
die Kugeln und das Mahlgut zusammen. Da diese Teilchen nun auch noch genau den
Kugelbewegungen folgen sollen, so muß auch der Arbeitsverbrauch der gleiche
sein.
Weiter habe ich angenommen, daß die Füllung beim Aufsteigen mit der Trommelwand
gleichmäßig sich über den von dem aufsteigenden Strom eingenommenen Raum verteilt.
Hier werden nun leicht Bedenken aufstoßen, da man zunächst der Ansicht sein kann,
daß vermöge der Fliehkraft beim Aufsteigen das feine Mahlgut versucht, zwischen den
Lücken der Kugeln hindurch möglichst nach außen zu dringen. An sich ist das ja nicht
ausgeschlossen. Bedenkt man, daß der leere Raum zwischen den Kugeln nur etwa zur
Hälfte mit Mahlgut gefüllt ist, so würde man annehmen können, daß die außen an der
Trommel liegenden Hohlräume mehr Mahlgut enthalten als die innenliegenden. In
Wirklichkeit ist aber ein größerer Unterschied nicht zu bemerken. Dies erklärt sich
auf folgende Weise:
Durch die herabstürzenden Kugeln wird das Mahlgut nach allen Seiten umhergespritzt,
so daß – wie schon früher gezeigt – eine gleichmäßige Verteilung erfolgt, also auch
beim Beginn des aufsteigenden Stromes eine gleichmäßige Verteilung herrscht.
Beim Aufsteigen liegen die Kugeln fest aufeinander, so daß das Mahlgut bei einem
Wandern durch recht enge Schlitze hindurchgehen müßte. Diese Kanäle führen aber noch
nicht einmal gerade nach Außen, sondern bilden ein vollständiges Labyrinth, wobei –
ganz abgesehen von der kurzen Zeit – alle Augenblicke der Böschungswinkel des
Mahlgutes ein Wandern verhindert. Findet aber wirklich eine geringe Verschiebung des
Mahlgutes nach außen hin statt, so ist weiter noch zu berücksichtigen, daß das
Mahlgut im Verhältnis zu den Mahlkörpern nur ein geringes Gewicht besitzt, so daß
ein fühlbarer Einfluß auf den Arbeitsverbrauch dadurch nicht eintreten kann.
Drittens habe ich noch angenommen, daß Kugeln wie Mahlgut immer wieder die gleiche
Bahn durchlaufen, daß sie nach dem Aufsteigen wieder zu ihrem Ausgangspunkt
zurückkehren, immer wieder die gleiche Beschleunigung erfahren und um die gleiche
Strecke gehoben werden. Diese Annahme entspricht nicht der Wirklichkeit, vielmehr
wird beim Aufschlagen das Mahlgut weit umhergespritzt und auch zwischen den Kugeln
treten Verschiebungen ein, so daß die einzelnen Teilchen ständig neue Bahnen
durchlaufen. Für den Arbeitsverbrauch ist es aber vollständig gleichgültig, ob das
Teilchen a oder b von A nach B gehoben wird,
wenn sie nur gleich schwer sind Da ich nun weiter angenommen habe, daß die ganze
Füllung in unendlich viele, unendlich kleine Teilchen zerlegt ist, die ganz wie die
Kugeln und das Mahlgut im aufsteigenden Strom gleichmäßig verteilt sind, so ergibt
sich, daß durch diese gegenseitigen Verschiebungen eine Aenderung des
Arbeitsbedarfes der ganzen Mühle zum Heben und zum Beschleunigen der Füllung nicht
eintreten kann.
Somit sind diese Annahmen, die ich zur Ermöglichung einer rechnerischen Verfolgung
des Arbeitsverbrauches im Innern gemacht habe, zulässig. Fehlerquellen liegen darin
noch nicht. Erst wenn nach dem Niederfallen Kugeln und Mahlgut nicht sofort von der
Trommel wieder mitgenommen werden, was zum Teil noch dadurch begünstigt wird, daß
der niedersausende Strom nicht genau senkrecht zur Trommelwandung gerichtet ist,
entstehen kleine Fehler. Dadurch, daß sich nach dem Niederfallen unten in der
Mahltrommel neben den eigentlichen Kugelbahnen eine kleine Anhäufung bildet, werden
die wirklichen Höhenunterschiede, um die die Kugeln zu heben sind, etwas geringer;
es muß also auch weniger Kraft erforderlich sein. Bei Trockenmühlen ist eine solche
Anhäufung im Gegensatz zu Naßmühlen stets nur sehr gering (Fig. 26), wie auch die Lichtbilder (Fig.
12 und 18) zeigen.
Textabbildung Bd. 323, S. 631
Fig. 26.
Somit folgt, daß die dadurch bedingte Arbeitsersparnis nur gering sein kann.
Andererseits werden die Kugeln nach dem Niederfallen wenigstens kurze Zeit an der
Trommelwand
gleiten, bevor sie wieder die volle Drehgeschwindigkeit der Trommel erhalten.
Hierdurch wird ein geringer Aufwand an Reibungsarbeit erforderlich, der der eben
erwähnten Arbeitsersparnis wieder entgegenwirkt. Die durch die Rechnung gefundene
Zahl für den Festwert c der Gleichung 36 kann deshalb
wohl eine geringe Richtigstellung erfahren; eine wesentliche Aenderung oder gar
Umgestaltung der Formel kann dadurch nicht erfolgen.
Wie der Augenschein lehrt, ist bei Trockenmahlung die eben besprochene seitliche
Anhäufung selbst bei verschiedenartigem Mahlgut stets fast gleich. Deshalb kann auch
die mittlere Umlaufszahl der Kugeln und damit der Wert
\frac{z}{n}, bei gleichem Füllungsverhältnis sich nicht sehr
ändern, somit wird auch noch für verschiedenes Mahlgut der Wert c fast genau gleich sein.
(Schluß folgt.)