GrindControl überwacht und protokolliert die Druck- und Temperaturentwicklung eines Mahlprozesses in einer Kugelmühle.
Die Überwachung der beiden Variablen "Druck" und "Temperatur" liefert wertvolle Informationen zum Geschehen im Mahlbecher. GrindControl wird eingesetzt, um die Probenvorbereitung z. B. von temperaturempfindlichen Materialien zu verbessern, kolloidale oder Langzeitmahlprozesse zu steuern oder Materialsynthesen, wie mechanisches Legieren oder mechanochemische Prozesse, erfolgreich durchzuführen.
Das GrindControl-System ist für die Planeten-Kugelmühlen PM 100, PM 300 und PM 400 sowie für die Schwingmühlen MM 500 nano und MM 500 control sowie für die Hochleistungskugelmühle Emax erhältlich. Das System besteht aus der Hardware zur Druck- und Temperaturmessung und einer Analysesoftware.
Die Überwachung und Dokumentation der Temperatur und des Drucks im Mahlbecher ist sowohl für die Forschung als auch für die Qualitätskontrolle von Interesse.
Das führt zu Verbesserungen in den Bereichen:
Qualität - Temperatur und Druck können die Qualität des in der Kugelmühle hergestellten Endprodukts erheblich beeinflussen. Die Überwachung dieser beiden Variablen hilft diese Qualität sicherzustellen.
Effizienz - Die Temperaturentwicklung eines Mahlprozesses hat einen erheblichen Einfluss auf das Mahlergebnis, da einige Materialeigenschaften von den Temperaturen abhängen. Durch die Überwachung der aktuellen Temperatur kann sichergestellt werden, dass die Probe unter optimalen Bedingungen verarbeitet wird.
Sicherheit - Während eines Mahlprozesses in einer Kugelmühle können hohe Temperaturen und Drücke potenziell gefährlich sein. Die Überwachung von Temperatur und Druck trägt dazu bei, dass der Mahlprozess innerhalb der vorgegebenen Grenzen bleibt.
Fehlererkennung - Eine plötzliche Änderung der Temperatur oder des Drucks während der Vermahlung kann darauf hinweisen, dass der Mahlprozess nicht optimal läuft. Durch die kontinuierliche Überwachung dieser Parameter lassen sich Abweichungen frühzeitig erkennen, so dass potenzielle Probleme schnell behoben werden können.
Die GrindControl Software ist ein intuitives Programm, das einfach auf dem Computer installiert werden kann. Die Software erfasst und speichert die übertragenen Daten von Druck und Temperatur. Diese werden während einer Messung in Echtzeit überwacht und können nach der Messung im .pdf oder .csv Format exportiert werden.
Weitere Merkmale der Software:
Die Überwachung der beiden Größen "Druck" und "Temperatur" liefert wertvolle Informationen über das Geschehen im Mahlbecher. Das GrindControl-System von RETSCH wird eingesetzt, um kolloidale oder Langzeit-Mahlprozesse zu steuern oder um Materialsynthesen wie mechanisches Legieren oder andere mechanochemische Prozesse erfolgreich durchzuführen. Das GrindControl-System ist für die Planeten-Kugelmühlen PM 100, PM 300 und PM 400, für die Schwingmühlen MM 500 nano und MM 500 control sowie für die Hochleistungs-Kugelmühle Emax erhältlich. Es besteht aus der Hardware zur Druck- und Temperaturmessung plus einer Analysesoftware.
Die mechanochemische Synthese wurde in einer Schwingmühle MM 500 nano mit einem 125 ml Mahlbecher aus rostfreiem Stahl durchgeführt, der mit GrindControl zur Gas- und Drucküberwachung ausgestattet war. Die elementaren Ausgangsstoffe wurden zusammen mit 32 x 10 mm großen Kugeln aus rostfreiem Stahl in den Mahlbecher gegeben. Die Reaktion wurde unter Luftatmosphäre bei 20 Hz durchgeführt. Der Mahlvorgang wurde gestoppt, als eine plötzliche Veränderung von Temperatur und Druck den erfolgreichen Abschluss der MSR anzeigte.
Das mechanisch induzierte, sich selbst ausbreitende Reaktionsereignis in der Synthese wurde mit dem GrindControl-System überwacht. Nach 20 Sekunden Mahlen kam es zu einer schlagartigen Reaktion, die zu einem Druckanstieg von 0 auf 730 mbar und zu einem Temperaturanstieg führte. Bei dieser Anwendung ermöglichte GrindControl die genaue Beobachtung der Initiierung der Synthese, dem einzigen Parameter, der für die Reaktion von Interesse war. [8]
Bei der Aufbereitung temperaturempfindlicher Materialien für die Analytik gilt es sicherzustellen, dass die zu analysierenden Substanzen nicht durch Erhitzung während der Homogenisierung verändert werden. Steigt beispielsweise die Temperatur während des Mahlvorgangs über 40 °C, können Wirkstoffe, Vitamine oder flüchtige Bestandteile verändert werden.
Bei Nassvermahlungen steigt die Temperatur im Inneren des Bechers aufgrund des hohen Energieeintrags und der längeren Mahldauer erheblich an. Darüber hinaus kann auch der Druck hoch sein, zum Beispiel wenn Alkohol als Dispersionsmittel verwendet wird. Die Überwachung von Temperatur und Druck trägt zu einem sichereren Betrieb bei und erleichtert das Prozessmanagement.
Wenn Kugelmühlen zur Umwandlung chemischer Prozesse eingesetzt werden, sind bestimmte Temperatur- oder Druckbedingungen erforderlich, um die gewünschten Eigenschaften des Endprodukts zu erzielen. Mit Hilfe von Druck- und Temperaturmessungen lassen sich die Bedingungen untersuchen, unter denen bestimmte Reaktionen ablaufen.
Temperaturgesteuerte Probenaufbereitung von Tabletten
Überwachung von Temperatur und Druck bei Nassvermahlungen
Temperaturüberwachung von mechanisch-chemischen Reaktionen
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Im Deckel ist ein Sender integriert und sendet die Signale der Druck- und Temperatursensoren an einen Empfänger, der an den PC angeschlossen ist. Für die Übertragung wird ein sicheres Industriestandardprotokoll verwendet. Um die Temperatur im Inneren des Mahlbechers zu erfassen, ist der Temperatursensor thermisch entkoppelt. Ein Filter schützt den Drucksensor vor Verschmutzung.
Die GrindControl-Software ist ein intuitives Programm, das es erlaubt, die Messgrößen in Echtzeit zu überwachen und die Messwerte zu erreichen. Die an den PC übertragenen Messdaten werden in Form eines Messprotokolls in einer fortlaufenden Messliste gespeichert und können zur Weiterverarbeitung exportiert werden.
| Anwendungsbereiche | Druck- und Temperaturmessung für PM 100, PM 300, PM 400, Emax, MM 500 nano/control |
| Anwendungsbereich | Baustoffe, Biologie, Chemie / Kunststoffe, Geologie / Metallurgie, Glas / Keramik, Lebensmittel, Maschinenbau / Elektrotechnik, Medizin / Pharma, Umwelt / Recycling, material synthesis/ agriculture |
| Aufgabegut | hart, mittelhart, weich, spröde, elastisch, faserig |
| Zerkleinerungsprinzip | Prall, Reibung |
| Messbereiche | Gasdruck: 0 - 500 kPa (5 bar) Temperatur: -25°C - +90 °C (Genauigkeit 1% für 0 - 70 °C) |
| Charge/Aufgabemenge* | 45 ml (MM); max. 220 ml (PM) |
| Trockenvermahlung | Ja |
| Nassvermahlung | Ja |
| Kryogenvermahlung | ja, min. -25 °C |
| Mahlbechertyp | Screw-Lock (MM) und EasyFit Mahlbecher (PM) mit integrierter Sicherheitsverschlussvorrichtung |
| Material der Mahlwerkzeuge | gehärteter Stahl, Zirkonoxid |
| Mahlbechergrößen | 125 ml (MM); 250 ml & 500 ml (PM) |
| Sendefrequenz | 1 /s |
| Schnittstellen | PC Software "GrindControl-Center" (Bluetooth Verbindung bis zu 5 m) |
| Elektrische Anschlusswerte | Batterie (bis zu 90 h Betriebsdauer) |
| Zubehör | Mahlbecher, Öffnungshilfe, Reinigungswerkzeug, O-Ring, PC-Software (PC nicht enthalten), USB-Bluetooth-Dongle, Filter |
| Gewicht, netto | Deckel mit Sensoreinheit 1660 g (PM); 340 g (MM) |
| Normen / Standards | CE |
| Technische Voraussetzungen | PC mit min. Windows 10 und USB 2.0 |
| Software | Live-Überwachung der Messdaten, vollständiges Messprotokoll, speicherbare Vorlagen, Liste der durchgeführten Messungen, Datenexport in .pdf und .csv |
Technische Änderungen und Irrtümer vorbehalten
[8] Reaction scheme and performance of the experiments: Dr. Matej Balaz, Institute of Geotechnics, Slovak Academy of Sciences (SAS).
