Lernfeld 11 · Prüfung Teil 2

Mechanische Verfahren: Zerkleinern, Mischen, Trennen und Filtern

Mechanische Verfahren: Zerkleinern mit Brechern und Mühlen, Sieben, Mischen und Rühren, Filtern, Sedimentieren, Zentrifugieren und Abscheiden von Staub.

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Darum geht es

Mechanische Verfahren verändern Stoffe, ohne sie chemisch umzuwandeln. Beim Zerkleinern brechen Backen- und Kegelbrecher grobe, harte Brocken durch Druck, Hammer- und Prallmühlen arbeiten mit Schlag, Kugelmühlen mahlen fein durch Reiben, Schneidmühlen zerteilen zähe, faserige Stoffe. Der Zerkleinerungsgrad ist das Verhältnis von Aufgabe- zu Produktkorngröße. Beim Sieben trennt man nach Korngröße in Grobgut und Feingut; eine Siebanalyse zeigt, ob der Brecher richtig eingestellt ist.

Beim Mischen und Rühren bestimmt die Zähigkeit des Mediums die Rührerbauart: schnell laufende Propeller- oder Scheibenrührer für dünnflüssige, wandgängige Anker- oder Wendelrührer für zähe Stoffe. Strombrecher an der Wand verhindern, dass der Inhalt nur mitrotiert. Feststoffe trennt man aus Flüssigkeiten durch Sedimentieren, Filtern oder Zentrifugieren, aus Gasen mit Zyklonen, Gewebefiltern, Elektrofiltern oder Wäschern. Der Differenzdruck über einem Filter zeigt dessen Zustand; Doppelfilter erlauben das Reinigen ohne Anlagenstillstand.

Beim Einbinden solcher Geräte achtet man auf Fundamente und Schwingungen, auf Zugänglichkeit für Wartung und Reinigung und auf den Explosionsschutz: Feiner brennbarer Staub bildet mit Luft explosionsfähige Gemische, die Bereiche sind in die Zonen 20 bis 22 eingeteilt. Erdung, dichte Verbindungen, Absaugung und zugelassene Geräte vermeiden Zündquellen. Rotierende Maschinen wie Zentrifugen dürfen erst nach dem Stillstand geöffnet werden.

Das solltest du dir merken

Harte Stoffe brechen durch Druck und Schlag, zähe Stoffe lassen sich nur schneiden.
Grobgut bleibt auf dem Sieb, Feingut fällt durch.
Steigender Differenzdruck heißt, das Filter ist zugesetzt und muss gereinigt werden.
Ein Zyklon trennt durch Fliehkraft, für feinen Staub braucht man ein nachgeschaltetes Filter.
Bei brennbaren Stäuben alle leitfähigen Teile erden und Staubablagerungen vermeiden.

Formeln

Zerkleinerungsgrad: $z = \frac{d _{Aufgabe}}{d _{Produkt}}$; $z$ Zerkleinerungsgrad ohne Einheit, $d_{Aufgabe}$ größte Korngröße des Aufgabeguts, $d_{Produkt}$ größte Korngröße des Produkts, beide in mm
Filterfläche: $A = \frac{V ˙}{q}$; $A$ Filterfläche in m², $V ˙$ Volumenstrom in m³/h, $q$ zulässige Filterflächenbelastung in m³/(m²·h)

Typische Fehler in der Prüfung

Den Druck einer Filterkammer nicht vollständig abgebaut, bevor der Deckel geöffnet wurde.
Bei steigendem Differenzdruck die Pumpe hochgeregelt statt das Filter zu reinigen.
Sieben, Filtern und Sedimentieren mit thermischen Verfahren wie der Destillation verwechselt.
In staubexplosionsgefährdeten Bereichen ohne Erlaubnisschein geschweißt oder geschliffen.

Tipps aus der Werkstatt

Faustregel: hart wird gebrochen, zäh wird geschnitten. Grobgut bleibt auf dem Sieb. Steigt der Differenzdruck am Filter, reinigen statt Pumpe hochdrehen. Filterdeckel erst öffnen, wenn das Manometer null zeigt. Bei brennbarem Staub an Erdung und Zündquellen denken.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

12 Aufgaben zu „Mechanische Verfahren: Zerkleinern, Mischen, Trennen und Filtern“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Anlagenmechaniker/-in (2004 i. d. F. 2018), Lernfeld 11 (Integrieren anlagenspezifischer Teilsysteme). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.