CH708182B1

CH708182B1 - Rührwerkwelle für einen Fermenter und Befestigungsverfahren von Rührarmen.

Info

Publication number: CH708182B1
Application number: CH01091/13A
Authority: CH
Inventors: Müller Florian; Kientz Hans-Peter
Original assignee: Hitachi Zosen Inova Ag
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2022-09-30
Also published as: CH708182A1; EP2948237A1; BG2813U1; JP2016521983A; HU5045U; US20160121277A1; CA2914454A1; DE202014010870U1; CA2914454C; WO2014198666A1

Abstract

Bei einer Rührwerkwelle (1) für einen Fermenter einer Biogasanlage mit an einer Wellenwand (10) angeordneten Rührwerklaschen (12), an welchen mindestens ein Rührarm (2), umfassend einen Rührarmbefestigungsabschnitt (20) und einen Schaufelträger (21) mittels Befestigung zweier Rührarmbefestigungsplatten (200) des Rührarmbefestigungsabschnitts (20) an den Rührwerklaschen (12) verbindbar ist, soll ein Verfahren geschafft werden, welches eine vereinfachte und beschleunigte Montage einer Rührwerkwelle und Integration in einem Fermenter vor Ort erreicht, wodurch eine erhebliche Kosteneinsparung beim Aufbau eines Fermenters erreicht wird. Dies wird dadurch erreicht, dass in den Rührwerklaschen (12) Befestigungslöcher ausgespart sind und in den Rührarmbefestigungsplatten (200) Durchgangslöcher derart ausgespart sind, dass eine Mehrzahl von Schliessringbolzen (3) die Befestigungslöcher und die Durchgangslöcher vollständig querend angeordnet und darin vernietet ist.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Rührwerkwelle für einen Fermenter einer Biogasanlage mit mindestens einer, an einer Wellenwand angeordneten Rührwerklasche, an welcher mindestens ein Rührarm, umfassend einen Rührarmbefestigungsabschnitt und einen Schaufelträger mittels Befestigung an mindestens einer Rührarmbefestigungsplatte des Rührarmbefestigungsabschnitts an der mindestens einen Rührwerklasche verbunden ist, ein Verfahren zur Befestigung mindestens eines Rührarms einer Rührwerkwelle, welche Teil eines Rührwerks eines Fermenters einer Biogasanlage ist, wobei die Rührwerkwelle eine Mehrzahl von Rührwerklaschen aufweist, an denen Rührarmbefestigungsplatten des Rührarms befestigbar sind, sowie einen Fermenter für eine Biogasanlage mit einer Rührwerkwelle und befestigtem Rührarm.

Stand der Technik

[0002] In Biogasanlagen eingesetzte Fermenter sind aus einem Hohlkörper gebildet durch dessen Innenraum zu fermentierende Biomasse befördert und dabei vergoren wird. Das bei der anaeroben Fermentation der Biomasse entstehende Biogas wird zur Bereitstellung von Energie in Form von thermischer und/oder elektrischer Energie verwendet, während die vergorene Biomasse oder die biogenen Abfälle unter anderem in der Landwirtschaft als Düngemittel einsetzbar sind.

[0003] Wie in der EP1841853 der Anmelderin beschrieben weisen derartige Fermenter ein querendes Rührwerk auf, welches einen pfropfstromartigen Betrieb des Fermenters mit entsprechendem Transport der Biomasse, den Fermenter vollständig querend, ermöglicht. Das Rührwerk weist hier eine Rührwerkwelle auf, welche in Längsrichtung in einem horizontal liegenden Fermenter angeordnet ist. Von der Rührwerkwelle weist eine Mehrzahl von Rührarmen in radialer Richtung von der Rührwerkwelle weg. An den von der Rührwerkwelle beabstandeten Enden der Rührarme sind Schaufeln befestigt. Jeder Rührarm ist im Bereich seines Rührarmbefestigungsabschnittes an Rührwerklaschen angeschweisst. Dadurch wird eine robuste stoffschlüssige unlösbare Verbindung jedes Rührarms mit der Rührwerkwelle erreicht, welche die anfallenden Drehmomente im Betrieb aufnehmen kann.

[0004] Die Anforderungen an Biogasanlagen in Bezug auf mechanische Belastungen der Bauteile sind hoch, weshalb eine sorgfältige Planung und eine exakter Aufbau sehr wichtig sind. Die bislang bekannten Biogasanlagen weisen nur wenige Möglichkeiten der Vormontage der einzelnen Bauteile auf, sodass vor Ort eine Reihe aufwändiger Aufbauschritte durchzuführen ist.

[0005] Um eine kommerziell lohnenswerte Biogasanlage zu bauen, geht der Trend in Richtung möglichst grosse Fermenter, welche schon mal fünfzig Meter lang oder länger sein können und Durchmesser von etwa zehn Metern aufweisen. Aufgrund derartiger Fermenterlängen ist eine Vormontage im Werk ausgeschlossen. Die bisher bekannten Rührwerke werden ebenfalls vor Ort zusammengesetzt und weisen entsprechende Längen auf, um die Biomasse durch den gesamten Fermenter bewegen zu können. Zur Herstellung des Rührwerkes müssen dazu mehrere Duzend Rührarme an der Rührwerkwelle angeschweisst werden. Das Anschweissen der Rührarme an die Rührwerkwelle kann nicht im Werk erfolgen, da aufgrund der Länge des Rührwerks und der von der Rührwerkwelle einige Meter radial abstehenden Rührarme ein Transport zum Aufbauort sonst nahezu verunmöglicht ist. Um zu gewährleisten, dass eine ausreichend feste Verbindung der Rührarme an der Rührwerkwelle erreicht wird, hat der Fachmann die Bauteile miteinander verschweisst. Damit eine verlässliche Verbindung jedes einzelnen Rührarmes mit der Rührwerkwelle gesichert ist, müssen die einzelnen Schweissverbindung in einer Qualitätsprüfung nach dem langwierigen Schweissvorgang noch zusätzlich überprüft werden.

[0006] Den Schweissvorgang wird der Fachmann bereits optimiert haben und eventuell statt aufwändiger durchgehender Schweissnähte, Punktnähte zwischen dem Rührarmbefestigungsabschnitt und den Rührwerklaschen anordnen.

[0007] Um einen kostengünstigeren Aufbau des Fermenters samt integrierter Rührwerkwelle zu erreichen, kann die Anzahl der zu verbindenden Rührarme auf ein Minimum verringert werden. Die Montagezeit für die Anbringung der Rührarme wird entsprechend verringert, wodurch der Fermenter schneller aufbaubar ist. Damit aber eine ausreichend gute Durchmischung erfolgen kann, müssen beispielsweise die Schaufelformen und/oder die Grössen der Schaufeln angepasst werden. Wenn die verringerte Anzahl Schaufeln die gleiche Menge Biomasse bewegen muss, werden zwangsläufig die auf die Schaufeln, Rührarme und auf die Rührwerkwelle wirkenden Kräfte grösser, was berücksichtigt werden muss. Zwangsläufig muss auf die Verbindung zwischen Rührarmen und der Rührwerkwelle noch mehr Wert gelegt werden. Es müssten Rührarme mit grösseren Wandstärken und stabilisierter Bauweise verwendet werden. Damit diese ebenfalls ausreichend fest mit der Rührwerkwelle verbunden sind, würde der Fachmann noch mehr Schweissnähte anbringen und entsprechend kontrollieren.

Darstellung der Erfindung

[0008] Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt ein Verfahren zu schaffen, welches eine vereinfachte und beschleunigte Montage einer Rührwerkwelle und Integration in einem Fermenter vor Ort erreicht, wodurch eine erhebliche Kosteneinsparung beim Aufbau eines Fermenters erreicht wird.

[0009] Die aufzuwendende Montagezeit der Rührwerkwelle wird auf einen Bruchteil der Zeit, der aus dem Stand der Technik bekannten stoffschlüssigen Verbindung der einzelnen Rührarme reduziert.

[0010] Eine weitere Aufgabe war die Schaffung einer Rührwerkwelle, welche in kürzester Zeit sicher und reproduzierbar, ohne Durchführung einer Qualitätsprüfung jeder einzelnen Verbindung zwischen jedem Rührarm und der Rührwerkwelle fertigstellbar ist.

[0011] Nebst dem langdauernden Schweissvorgang jedes einzelnen Rührarmes an bestehende Rührwerklaschen ist nach jeder Schweissung eine Qualitätskontrolle nötig, um die einwandfreie Schweissnaht zu überprüfen. Nur bei vollständigen und genügend homogenen Schweissnähten kann gewährleistet werden, dass die radial abstehenden Rührarme die hohen Drehmomente während des Betriebs aufnehmen können. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens ist eine beschleunigte Befestigung möglich, die weder eine langwierig angeeignete Schweisserfahrung noch eine Nachkontrolle der Befestigung bedingt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0012] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben. Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Rührwerkwelle mit einem dargestellten Rührarm, während Figur 2 eine Ansicht in Längsrichtung der Rührwerkwelle zeigt. Figur 3 zeigt eine perspektivisch dargestellte Schnittansicht durch einen Rührarmbefestigungsabschnitt entlang Linie A-A aus Figur 2, während Figur 4 eine zweidimensionale Schnittansicht durch den Rührarmbefestigungsabschnitt entlang Linie A-A aus Figur 2 zeigt.

Beschreibung

[0013] Ein, in einem Fermenter einer Biogasanlage betreibbares Rührwerk, weist eine Rührwerkwelle 1 auf, welche hier ausschnittsweise in Figur 1 abgebildet ist. Die hier dargestellte Rührwerkwelle 1 ist als Hohlwelle ausgeführt, welche eine zylindrische Wellenwand 10 aufweist, die einen Innenraum 11 der Rührwerkwelle 1 begrenzt.

[0014] An der Wellenwand 10 ist verteilt in Richtung der Längsachse L eine Mehrzahl von Rührarmen 2 angeordnet, wobei hier im Verlauf der Rührwerkwelle 1 der besseren Übersichtlichkeit halber nur ein Rührarm 2 dargestellt ist. Die Rührarme 2 sind radial von der Rührwerkwelle 1 wegweisend in unterschiedlichen Winkeln zueinander versetzt angeordnet. Der Rührarm 2 weist einen Rührarmbefestigungsabschnitt 20 auf, mit welchem der Rührarm 2 an der Rührwerkwelle 1 befestigt ist. Der Rührarmbefestigungsabschnitt 20 weist hier zwei zueinander parallel verlaufende Rührarmbefestigungsplatten 200 auf, welche mit einer Mehrzahl von Durchgangslöchern versehen sind. Die Rührarmbefestigungsplatten 200 sind hier an den Rührarmbefestigungsabschnitt 20 des Rührarms 2 angeformt.

[0015] Ausserdem umfasst der Rührarm 2 einen Schaufelträger 21, an dessen, der Rührwerkwelle 1 abgewandtem Ende eine hier nicht dargestellte Schaufel befestigt ist. Die Formgebung der Schaufel kann unterschiedlich gestaltet sein. Der Schaufelträger 21 ist mit den Rührarmbefestigungsplatten 200 verbunden und kann als Hohlprofil ausgeführt sein. Die Festigkeit des Schaufelträgers 21 muss auf die hohen Drehmomente und beim Umwälzen bzw. Transport der Biomasse auftretenden Kräfte abgestimmt sein.

[0016] Aus der äusseren Umfangfläche der Rührwerkwelle 1, radial herausragend, sind Rührwerklaschen 12 angeordnet. Diese sind vorteilhafterweise an die Wellenwand 10 angeformt, können aber auch angeschweisst sein. Aus Stabilitätsgründen sind hier jeweils zwei zueinander parallel entlang der äusseren Umfangfläche der Rührwerkwelle 1 verlaufende Rührwerklaschen 12 ausgestaltet. Der Abstand d zwischen den Rührwerklaschen 12 ist auf die zu montierenden Rührarme 2 abgestimmt. In die Rührwerklaschen 12 sind mehrere Befestigungslöcher ausgespart oder eingebohrt.

[0017] An den Rührwerklaschen 12 werden Rührarmbefestigungsplatten 200 des Rührarms 2 mittels einer Mehrzahl von Befestigungsmitteln 3 bedingt lösbar befestigt.

[0018] Der Rührarm 2 wird derart an der Wellenwand 10 positioniert, dass die Rührarmbefestigungsplatten 200 des Rührarmbefestigungsabschnittes 20 parallel zu den Rührwerklaschen 12 angeordnet sind. Dann werden die Befestigungsmittel 3 die Durchgangslöcher in den Rührarmbefestigungsplatten 200 und die Befestigungslöcher in den Rührwerklaschen 12 vollständig querend eingeführt und befestigt. Damit ist eine verschweissungsfreie Befestigung der Rührarme 2 im Bereich der Rührarmbefestigungsabschnitte 20 möglich, welche im Schadensfall zu Reparaturzwecken entfernbar ist. Durch die umfangsüberspannende Anordnung der Befestigungsmittel 3 können die Rührarme 2 derart befestigt werden, dass die beim Betrieb des Rührwerkes im Fermenter auftretenden Drehmomente gefahrlos aufgenommen werden können.

[0019] Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Schliessringbolzen 3 als Befestigungsmittel 3 gezeigt. Durch eine Mehrzahl von Schliessringbolzen 3 können die hohen, auf den Schaufelträger 21 bzw. die Schaufel wirkenden Drehmomente sicher aufgenommen werden. Ein genügender Sicherheitsfaktor kann bei Verwendung von Schliessringbolzen 3 erreicht werden, da auch Fälle auftreten können, in denen Fremdkörper im Fermenter durch die Schaufeln bewegt werden müssen bzw. sogar ein kurzzeitiges Verklemmen der Schaufelträger 21 aufgrund festgeklemmter Fremdkörper auftreten kann. Der Schliessringbolzen 3 umfasst einen Bolzen 30 mit einem genuteten Ende und einen Schliessring 31. Der Bolzen 30 kann einfach und schnell durch das Durchgangsloch und das Befestigungsloch der zu verbindenden Bauteile durchgeführt werden. Anschliessend wird der Schliessring 31 über das herausragende Ende des Bolzens 30 geschoben, mit einem Setzwerkzeug um das Ende des Bolzens 30 geformt und somit mit dem Bolzen 30 bedingt lösbar verbunden. Das Setzwerkzeug führt bei der hydraulischen Vernietung eine Kaltverformung des Schliessringes 31 durch, wodurch eine gegen selbsttätiges Lösen des Befestigungsmittels 3 unempfindliche Verbindung der Rührarmbefestigungsplatte 200 mit der Rührwerklasche 12 erreichbar ist. Die Vernietung kann auch pneumatisch und/oder elektromechanisch mit entsprechendem Setzwerkzeug durchgeführt werden. Diese Art der Verbindung ist ohne Schulung einfach mit garantierter Qualität bei Verwendung des Setzwerkzeuges erreichbar. Es besteht keine Notwendigkeit wie bei einer Verschraubung ein Anziehdrehmoment jedes Befestigungsmittels 3 zu überprüfen. Durch Verwendung des Schliessringbolzens 3 ist eine vibrationsbeständige Verbindung des Rührarms 2 mit der Rührwerklasche 12, wobei eine wesentlich höhere Dauerfestigkeit als bei einer Schraube-Mutter Verbindung erreichbar ist.

[0020] Nach der Montage der Rührarme 2 der Rührwerkwelle 1, kann das Rührwerk in den Fermenter eingebaut werden und die Biogasanlage nach Verschluss des Fermenters in Betrieb genommen werden. Ein kostspieliger Transport eines vormontierten Rührwerks mit radial abstehenden Rührarmen 2 kann vermieden werden. Durch die äusserst schnelle und verlässliche Fixierung der Rührarme 2 vor Ort an der Rührwerkwelle 1 wird die Gesamtmontagezeit des Fermenters stark reduziert.

Bezugszeichenliste

[0021] 1 Rührwerkwelle 10 Wellenwand 11 Innenraum 12 Rührwerklasche Befestigungsloch d Abstand L Längsachse 2 Rührarm 20 Rührarmbefestigungsabschnitt 200 Rührarmbefestigungsplatte Durchgangsloch 21 Schaufelträger 3 Befestigungsmittel 30 Bolzen 31 Schliessring

Claims

1. Rührwerkwelle (1) für einen Fermenter einer Biogasanlage mit mindestens einer, an einer Wellenwand (10) angeordneten Rührwerklasche (12), an welcher mindestens ein Rührarm (2), umfassend einen Rührarmbefestigungsabschnitt (20) und einen Schaufelträger (21) mittels Befestigung an mindestens einer Rührarmbefestigungsplatte (200) des Rührarmbefestigungsabschnitts (20) an der mindestens einen Rührwerklasche (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,dass in der mindestens einen Rührwerklasche (12) Befestigungslöcher ausgespart sind und in der mindestens einen Rührarmbefestigungsplatte (200) Durchgangslöcher derart ausgespart sind, dass eine Mehrzahl von Schliessringbolzen (3) die Befestigungslöcher und die Durchgangslöcher vollständig querend angeordnet und darin vernietet ist.

2. Rührwerkwelle (1) für einen Fermenter einer Biogasanlage gemäss Anspruch 1, wobei der Schliessringbolzen (3) einen Bolzen (30) umfasst, auf dessen mit Ringnuten versehenen Ende ein Schliessring (31) durch Kaltverformung bedingt lösbar befestigbar ist.

3. Rührwerkwelle (1) für einen Fermenter einer Biogasanlage gemäss Anspruch 1, wobei die Rührwerkwelle (1) als Hohlwelle ausgeführt ist und die mindestens eine Rührwerklasche (12) an die Wellenwand (10) der Rührwerkwelle (1) angeformt ist.

4. Rührwerkwelle (1) für einen Fermenter einer Biogasanlage gemäss Anspruch 1, wobei die Rührarmbefestigungsplatten (200) an den Rührarmbefestigungsabschnitt (20) des Rührarms (2) angeformt sind.

5. Verfahren zur Befestigung mindestens eines Rührarms (2) einer Rührwerkwelle (1), welche Teil eines Rührwerks eines Fermenters einer Biogasanlage ist, wobei die Rührwerkwelle (1) eine Mehrzahl von Rührwerklaschen (12) aufweist, an denen Rührarmbefestigungsplatten (200) des Rührarms (2) befestigbar sind, dadurch gekennzeichnet,dass nach Anordnung der Rührarmbefestigungsplatten (200) relativ zu den Rührwerklaschen (12) eine Mehrzahl von Schliessringbolzen (3) Befestigungslöcher in den Rührwerklaschen (12) und Durchgangslöcher in den Rührarmbefestigungsplatten (200) vollständig querend durchgeführt werden, und anschliessend eine Vernietung der Schliessringbolzen (3) mit einem Setzwerkzeug erfolgt.

6. Verfahren gemäss Anspruch 5, wobei die Vernietung der Schliessringbolzen (3) hydraulisch, pneumatisch und/oder elektromechanisch mit einem entsprechenden Setzwerkzeug durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Schliessringbolzen (3) einen Bolzen (30) umfasst, auf dessen mit Ringnuten versehenen Ende ein Schliessring (31) durch Kaltverformung bedingt lösbar befestigt wird.

8. Fermenter für eine Biogasanlage mit einer Rührwerkwelle (1) an dessen Rührwerklaschen (12) Rührarmbefestigungsplatten (200) eines Rührarms (2) mittels Schliessringbolzen (3) bedingt lösbar gemäss einem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 befestigt sind.