Mikrofluidische Untersuchung des Elementarvorganges der Partikelbeanspruchung bei der Nassmahlung mit Rührwerksmühlen

• Applicant: Dr. Humberto Chaves
• Subject Area: Mechanical Process Engineering
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 187312136

Neue Verbesserungen des Ergebnisses bei der Nassmahlung mit Rührwerksmühlen basieren darauf, dass die Viskosität der Partikelsuspension als ein entscheidender Faktor erkannt wurde. Mit einer gezielten Kontrolle der Viskosität werden Partikel kleiner als 30 Nanometer hergestellt. In einer Mühle ist der Elementarvorgang die Beanspruchung der Suspensionspartikel zwischen den Mahlkörper bei deren Kollision. Die Suspension dissipiert die kinetische Energie der Mahlkörper, so dass nur ein Teil der anfänglich vorhandenen Energie für die Beanspruchung der Partikel verbleibt. Dieser schnelle Elementarvorgang ist wenig erforscht, insbesondere im Fall von Suspensionen mit ihrer zeitabhängigen und komplexe Rheologie.Ziel des Antrags ist es eine Apparatur zu konzipieren, die es erlaubt das Strömungsfeld und die Partikelbewegung vor, während und nach der Kollision zu beobachten. In ein transparentes Modell werden zwei Millimeter großen Glaskugeln fixiert. Eine Kugel kann axial verlagert werden um den Abstand der Kugel einzustellen, die zweite wird mit einem Piezostack angesteuert um so die Kollision nachzubilden. Durch eine Anpassung des Brechungsindex des Trägerfluids an dem von Silikagel Partikel wird die Suspension durchsichtig, so dass mit Mikro-PIV sowohl das Strömungsfeld des Trägerfluids als auch die Bewegung der Suspensionspartikel erfasst werden können. Ergebnis sollen Antworten auf mehrere offene Fragen:Wie ändert sich die Partikelkonzentration im Quetschspalt? Gibt es einen minimalen Grenzwert der Partikelgröße, wobei unterhalb dieses Wertes Partikel aus dem Spalt verdrängt werden, so dass kann nicht beansprucht werden? Findet eine Verformung der Mahlkörper statt? Wie nimmt die kinetische Energie der Mahlkörper als Funktion von deren Abstand ab? Können diese Kräfte groß genug werden um den Kontakt zu unterbinden?

• DFG Programme: Research Grants