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Die Erfindung betrifft eine Entleerungsvorrichtung für Schwerfraktion aus einem Behälter, insbesondere einem Fermenter für Biogasanlagen, mit einem im Behälter befindlichen Rührwerk zur Bewegung der sich am Boden des Behälters absetzenden Schwerfraktion, einer unter dem Behälter angeordneten Aufnahmegrube zur Aufnahme der Schwerfraktion und einem Förderrohr mit einer Fördereinrichtung, wobei der Eingang des Förderrohres an die Aufnahmegrube anschliesst und der Auswurf des Förderrohres über dem Niveau des im Behälter befindlichen Materials, insbesondere der Biomasse, angeordnet ist.
Obgleich sich die nachfolgende Beschreibung Im Wesentlichen auf Biogasanlagen beschränkt, ist eine Anwendung der gegenständlichen Erfindung auch zur Entleerung anderer Behälter möglich.
Biologische und organische Abfälle fallen nicht nur in landwirtschaftlichen Betrieben in grossen Mengen an. Es ist möglich, diese Abfälle unter Luftabschluss einem Gärprozess zu unterwerfen, wodurch Methangas erzeugt wird, das zur Erzeugung von Wärmeenergie zur Beheizung und von elektrischer Energie verwendet werden kann. Ein Teil der gewonnenen Energie wird zum Betrieb der Biogasanlage verwendet. Das Herzstück einer Biogasanlage ist der luftdicht verschlossene Behälter, der sog. Fermenter, in dem die Biomasse eingebracht wird, und unter Temperaturzufuhr vergärt wird. Die Biomasse enthält Bestandteile, weiche biologisch nicht abbaubar sind. Darunter fallen schwere Bestandteile wie z. B. Sand, Steine, Metalle oder dergl., welche auf den Boden des Behälters sinken und dort eine Schicht bilden. Diese sog.
Schwerfraktion muss von Zeit zu Zeit aus dem Behälter entfernt werden, weshalb Entleerungsvorrichtungen vorgesehen sind. Um den Gärprozess nicht unterbrechen zu müssen, erfolgt die Entleerung vorzugsweise kontinuierlich oder in bestimmten Zeitabständen während des Betriebs der Biogasanlage. Da der Gärprozess unter Luftabschluss erfolgt, darf durch die Entleerungsvorrichtung keine Undichtheit zum Behälter entstehen.
Zu diesem Zweck ist beispielsweise aus der DE 44 93 063 T1 unterhalb des Behälters eine Schleuse mit zwei Ventilen angeordnet, so dass die Entfernung der sich am Boden des Behälters ansammelnden Komponenten während des Biogasprozesses erfolgen kann. Die Anordnung einer Schleuse mit entsprechenden Ventilen ist jedoch relativ aufwendig und verursacht auch relativ hohe Kosten.
Übliche Entleerungsvorrichtungen umfassen meist ein von einer Auffanggrube zum Sammeln der Schwerfraktion ausgehendes Förderrohr, welches über das Niveau der Biomasse im Behälter ansteigt, wodurch aufgrund des Prinzips der kommunizierenden Gefässe ein Luftabschluss des Behälters gegeben ist. Zum Austragen der Schwerfraktion über das geneigte Förderrohr ist üblicherweise eine Förderschnecke im Förderrohr angeordnet, welche von einem Motor angetrieben wird.
Ein Fermenter in Form eines liegenden Zylinders ist beispielsweise aus der DE 295 20 618 U1 bekannt, bei dem etwa in der Mitte des Behälters ein Feststoffaustrag für Schwerstoffe angeordnet ist, welcher einen Schneckenförderer umfasst, der in eine Bodenvertiefung im Behälter eingreift und In einem Winkel nach aussen zu einem Auswurf verläuft, der über dem Niveau eines Überlaufs des Behälters liegt.
Eine Entleerungsvorrichtung der gegenständlichen Art ist auch aus der DE 197 47 882 C1 bekannt, wobei unterhalb des Behälters an dessen Peripherie eine Aufnahmegrube angeordnet ist, welche einen Auslass aufweist, an den ein nach oben ansteigender Förderschacht mit einer darin befindlichen angetriebenen Förderschnecke anschliesst. Um die über den gesamten Boden des Behälters verteilte Schwerfraktion in die Aufnahmegrube zu bewegen, ist im Behälter ein Rührwerk vorgesehen, das eine im Wesentlichen in der Mitte des Behälters vertikal angeordnete Antriebswelle und einen den Boden des Behälters überstreichenden Rührflügel umfasst. Durch Drehung des Rührflügels wird die Schwerfraktion sukzessive in die Aufnahmegrube befördert.
Bei derartigen Entleerungsvorrichtungen kommt es häufig zu Verstopfungen im Bereich der Förderschnecke im Förderrohr und in der lediglich an der Peripherie des Behälterbodens angeordneten Aufnahmegrube.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine kontinuierliche oder In Zeitabständen durchgeführte Entleerung von Behältern, insbesondere Fermentern für Biogasanlagen zu ermöglichen, wobei ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden soll und die Wahrscheinlichkeit einer Verstopfung der Entleerungsvorrichtung möglichst reduziert werden soll. Die Nachteile des Stan-
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des der Technik sollen vermieden bzw. reduziert werden. Darüber hinaus soll die Entleerungsvorrichtung möglichst einfach und somit kostengünstig und wartungsfrei aufgebaut sein.
Gelöst wird die erfindungsgemässe Aufgabe dadurch, dass die Fördereinrichtung im Förderrohr durch ein Förderband mit darauf angeordneten Förderelementen gebildet ist. Im Gegensatz zu den üblicherweise durch Förderschnecken gebildeten Fördereinrichtungen ist bei derartigen Förderbändern die Verstopfungsgefahr wesentlich geringer. Darüber hinaus lassen sich derartige Förderbänder relativ einfach herstellen und im Förderrohr anordnen.
Um die Verstopfungsgefahr in der Aufnahmegrube zu reduzieren bzw. die Förderrate zu erhöhen, ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Aufnahmegrube im Wesentlichen vom Mittelpunkt des Behälters bis zur Peripherie des Behälters radial verlaufend angeordnet ist. Durch die im Wesentlichen über den gesamten Radius des Behälters angeordnete Aufnahmegrube braucht die Schwerfraktion am Boden des Behälters vom Rührwerk nicht radial nach aussen zur Aufnahmegrube transportiert werden, sondern es wird die gesamte Schwerfraktion bei einer einzigen Umdrehung des Rührwerks in die Aufnahmegrube befördert, ohne dass die Schwerfraktion in radialer Richtung transportiert werden muss.
Um das in der Auffanggrube befindliche Material kontinuierlich abzutransportieren, ist vorzugsweise auch in der Aufnahmegrube ein Förderband mit darauf angeordneten Förderelementen vorgesehen.
Vorzugsweise ist das Förderband mit den Förderelementen in der Aufnahmegrube durch das im Förderrohr angeordnete Förderband mit den Förderelementen gebildet. Dies bedeutet, dass das Förderband vom Beginn der Auffanggrube im Mittenbereich des Behälters bis zum Ende der Auffanggrube an der Peripherie des Behälters und weiter über das Förderrohr bis zum Auswurf verläuft.
Wenn das Förderrohr und die Auffanggrube im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, können die am Förderband angeordneten Förderelemente in einfacher Weise rechteckig gestaltet werden.
Um die Energie zum Transportieren der Schwerfraktion entgegen der Schwerkraft entlang des geneigten Förderrohrs zu minimieren und die Verstopfungsgefahr ebenfalls zu reduzieren, ist das Förderrohr in einem Winkel von 40 bis 80 , vorzugsweise 450, gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet.
Das Rührwerk durch Bewegung der sich am Boden des Behälters absetzenden Schwerfraktion ist durch eine im Wesentlichen vertikale und in der Mitte des Behälters angeordneten Antriebswelle und ein mit der Antriebswelle drehfest verbundenem Räumschild gebildet.
Um die Reibung des Räumschilds am Boden des Behälters zu reduzieren, weist das Räumschild vorzugsweise Rollen auf, weiche am Boden des Behälters abrollen. Diese Rollen können beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein.
Das Räumschild kann in Bewegungsrichtung konkav gekrümmt ausgeführt sein. Dies verhindert bzw. reduziert die Durchbiegung des Räumschildes entgegen der Bewegungsrichtung.
Zusätzlich können am Räumschild sog. Räumschildfächer zum Fangen der Schwerfraktion vorgesehen sein, durch welche eine Bewegung der Schwerfraktion in radialer Richtung unterbunden wird. Die Räumschildfächer können durch kammartig am Räumschild angeordnete Trennwände gebildet sein.
Zur Erleichterung der Montage des Rührwerks im Behälter kann die Antriebswelle mehrteilig ausgebildet sein.
Für Behälter mit besonders grossen Durchmessern kann aus Stabilitätsgründen eine Mittelsäule, vorzugsweise eine Betonsäule, im Behälter angeordnet sein, in der die Antriebswelle des Rührwerks verläuft.
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen, weiche zwei Ausführungsformen der Erfindung zeigen, näher erläutert.
Darin zeigen : Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Behälter kleineren Durchmessers samt Entleerungsvorrichtung ; Fig. 2 eine Draufsicht auf den Behälter gemäss Fig. 1 ; Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Behälter grösseren Durchmessers samt Entleerungsvorrichtung und Fig. 4 eine Draufsicht auf den Behälter gemäss Fig. 3.
Fig. 1 zeigt einen Behälter 1, vorzugsweise einen Fermenter, einer Biogasanlage im Querschnitt, bestehend aus einer zylindrischen Wand 2 mit einem Deckel 4. Derartige Behälter werden
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üblicherweise aus Beton hergestellt und meist teilweise oder vollständig unter der Erdoberfläche 5 angeordnet. Der Behälter 1 dient zur Aufnahme von Material 7, vorzugsweise Biomasse, welches bis zu einem bestimmten Füllniveau 7 eingebracht wird. Der Behälter 1 ist luftdicht abgeschlossen, um einen Vergärungsprozess der Biomasse 6 zu ermöglichen. Am Boden 3 des Behälters 1 setzen sich schwere, nicht abbaubare Komponenten, die sog. Schwerfraktion 8, ab, welche zeitweise aus dem Behälter 1 entfernt werden muss.
Um den Biogasprozess nicht zu unterbrechen, ist die Entfernung der Schwerfraktion 8, vorzugsweise kontinuierlich oder in bestimmten Zeitabständen während des Gärprozesses notwendig.
Zu diesem Zweck befindet sich im Behälter 1 ein Rührwerk 9, bestehend aus einer Im Wesentlichen in der Mitte des Behälters 1 vertikal angeordneten Antriebswelle 10, welche über eine Deckendurchführung 11 durch den Deckel 4 geführt wird. Zur Gewährleistung einer Dichtheit ist unter der Deckendurchführung 1 ein Siphon 13 angeordnet. Das Ende der Antriebswelle 10 wird durch einen Antrieb 12, beispielsweise einen Elektromotor, in Drehung versetzt. Das andere Ende der Antriebswelle 10 stützt sich in einem am Boden 3 des Behälters 1 versenkten Gleitlager 14 ab.
Mit der Antriebswelle 10 ist drehfest ein Räumschild 15 verbunden, weiches den Boden 3 überstreicht. Zusätzlich kann eine Ankerstange 16 zusammen mit Verstrebungen 17 angeordnet sein.
Die Ankerstange 16 ist etwa in der Mitte der Antriebswelle 10 an einem Befestigungsflansch 18 angeordnet und mit dem anderen Ende etwa in der Mitte am Räumschild 15 befestigt. Um die Reibung des Räumschildes 15 am Boden 3 des Behälters 1 zu reduzieren, können am Räumschild 15 Rollen 19, beispielsweise aus Kunststoff, angeordnet sein, welche am Boden 3 des Behälters 1 abrollen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann das Räumschild 15 in Bewegungsrichtung X konkav gekrümmt ausgeführt sein. Zusätzlich können sog. Räumschildfächer 20 angeordnet sein, in welchen die Schwerfraktion 8 gefangen wird und nicht nach aussen in radialer Richtung verdrängt werden kann. Unterhalb des Behälters 1 ist eine Aufnahmegrube 21 angeordnet, welche sich im Wesentlichen von der Mitte des Behälters 1 bis zur Peripherie des Behälters 1 in radialer Richtung erstreckt.
Somit genügt eine einzige Umdrehung des Rührwerks 9, um die gesamte am Boden 3 des Behälters 1 abgesetzte Schwerfraktion In die Aufnahmegrube 21 zu befördern. Im Gegensatz dazu waren bei üblichen Entleerungsvorrichtungen, bei denen die Aufnahmegrube lediglich an der Peripherie des Behälters 1 angeordnet war, mehrere Umdrehungen des Rührwerks 9 erforderlich.
An die Aufnahmegrube 21 schliesst ein Förderrohr 22 mit einer Fördereinrichtung 23 an, welches unter einem Winkel a, gegenüber der Horizontalen geneigt, angeordnet ist. Das Förderrohr 22 kann beispielsweise über einen Flansch 28 mit dem Auslass der Aufnahmegrube 21 verbunden werden. Der Auswurf des Förderrohres 22 ist in einer Höhe angeordnet, weiche über dem Füllniveau 7 des Materials 6 im Behälter 1 liegt. Somit wird nach dem Prinzip der kommunizierenden Gefässe eine Dichtheit des Behälters 1 gewährleistet.
Unter dem Auswurf 24 kann ein Behälter 25 für die Aufnahme der Schwerfraktion 8 angeordnet sein. Erfindungsgemäss ist die im Förderrohr 22 angeordnete Fördereinrichtung 23 durch ein Förderband 26 mit daran angeordneten Förderelementen 27 gebildet, weiche sich vorzugsweise bis zum Beginn der Aufnahmegrube 21 im Mittenbereich des Behälters 1 erstreckt. Das durch das Förderband 26 mit den daran angeordneten Förderelementen 27 gebildete sog. Kratzbodenförderband dient zum kontinuierlichen und störungsfreien Abtransport der Schwerfraktion 8. Im Gegensatz zu üblicherweise im Förderrohr 22 angeordneten Förderschnecken ist die Verstopfungsgefahr bei einer derartigen Fördereinrichtung 23 wesentlich reduziert. Die Bestandteile des Förderbandes 26 sowie der Förderelemente 27 werden vorzugsweise aus Edelmetall, beispielsweise Nirosta, hergestellt.
Durch die somit reduzierten Korrosionen resultieren hohe Lebenszeiten der Entlee- rungsvorrichtung.
Die Ausführungsformen gemäss den Fig. 3 und 4 unterscheiden sich von jener gemäss den Fig. 1 und 2 dadurch, dass in der Mitte des Behälters 1 eine Mittelsäule 29, vorzugsweise aus Beton, angeordnet ist. Diese Variante ist für Behälter 1 mit besonders grossem Durchmesser aus Stabilitätsgründen erforderlich. In der Mittelsäule 29 wird eine Leerverrohrung aus Kunststoff mit eingegossen, in der die Antriebswelle 10 des Rührwerks 9 eingeführt werden kann. Die Antriebswelle 10 wird mit einem am Boden 3 des Behälters 1 befindlichen Winkeigetriebe 30 verbunden.
Das Winkelgetriebe 30 wird in einer Aussparung der Mittelsäule 29 verschraubt und leitet den Antrieb und somit die daraus wirkenden Antriebskräfte in horizontaler Ebene zu einem Trebling 31.
Der verzahnte Trebling 31, der auf ein Tellerrad 32 wirkt, bewegt in Folge das darauf befestigte
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Räumschild 15. Das Tellerrad 32 ist mit einer mittigen Rundaussparung samt Bettlagermanschette an der Mittelsäule 29 aussen gleitend befestigt. Das Gleitlager 33 besteht aus zwei Teilen und zwar aus der Gleitlagermanschette und aus einem in der Aussenwand der Mittelsäule 29 mit einbetonierten Edelstahlaufring. Das Rührwerk 9 bewegt sich üblicherweise mit geringen Umdrehungszahlen, wodurch keine Nasslagerung der Antriebswelle 10 erforderlich ist. Der gesamte Antriebsbereich ist vorzugsweise mit einer Schutzhaube abgedeckt, um Verunreinigungen und somit Blockaden am Antrieb zu verhindern. Das Gleitlager 33 ist auch vertikal etwa in der Mitte der Mittelsäule 29, an der die Ankerstange 16 befestigt ist, nochmals angeordnet.
Die Variante einer Entleerungsvorrichtung für einen Behälter gemäss den Fig. 1 und 2 eignet sich beispielsweise für Durchmesser des Behälters 1 bis 12 m, während die Ausführungsvariante gemäss den Fig. 3 und 4 auch für Behälterdurchmesservon 16 bis 18 m oder darüber geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur für Behälter von Biogasanlagen sondern auch ähnliche Behältnisse für andere Anlagen anwendbar. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Entleerungsvorrichtung für Schwerfraktion (8) aus einem Behälter (1), insbesondere einem
Fermenter für Biogasanlagen, mit einem im Behälter (1) befindlichen Rührwerk (9) zur Be- wegung der sich am Boden (3) des Behälters (1) absetzenden Schwerfraktion (8), einer unter dem Behälter (1) angeordneten Aufnahmegrube (21) zur Aufnahme der Schwerfrak- tion (8) und einem Förderrohr (22) mit einer Fördereinrichtung (23), wobei der Eingang des
Förderrohres (22) an die Aufnahmegrube (21) anschliesst und der Auswurf (24) des Förder- rohres (22) über dem Niveau (7) des im Behälter (1) befindlichen Materials (6), insbeson- dere der Biomasse, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (23) im Förderrohr (22) durch ein Förderband (26) mit darauf angeordneten Förderelemen- ten (27) gebildet ist.