DE10127228A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Gären organischer Substanzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gären organischer Substanzen, insbesondere Gär- oder Faulbehälter (1), mit einem die organischen Substanzen aufnehmenden Gärraum (2), der eine im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Längsachse (25) aufweist und in dem eine motorisch antreibbare Rühreinrichtung (3) angeordnet ist, mittels der die organischen Substanzen durchmischbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rühreinrichtung (3) Rührmittel (3a, 3b) aufweist, die um eine im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Rührachse (4) drehbar sind, dass die Rührmittel (3a, 3b) von der im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Rührachse (4) radial beabstandet sind und dass die Antriebskraft der Rühreinrichtung (3) von der Rührachse (4) radial beabstandet an der Rühreinrichtung (3) angreift, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gären organischer Substanzen, insbesondere einen Gär- oder Faulbehälter, mit einem die organischen Substanzen aufnehmenden Gärraum, der eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Längsachse aufweist und in dem eine motorisch antreibbare Rühreinrichtung angeordnet ist, mittels der die organischen Substanzen durchmischbar sind, sowie ein zugehöriges Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung. Die durch das Gären entstehenden Gär- oder Faulgase werden aufgefangen und beispielsweise einer thermischen Verwertung zugeführt mit oder ohne thermoelektrische Energiewandlung, insbesondere in einem sogenannten Blockheizkraftwerk.

Aus dem Stand der Technik sind gattungsgemäße Vorrichtungen mit unterschiedlichen Bezeichnungen wie Faulbehälter oder Biogasreaktor bekannt. Die bekannten Vorrichtungen lassen sich insbesondere in solche mit horizontaler und solche mit vertikaler Längsachse unterteilen.

So zeigen die DE 33 09 356 A1 und die DE 44 16 521 A1 eine liegende Vorrichtung mit um die horizontale Längsachse drehbarer Rühreinrichtung, wobei die Rührmittel am Boden des Gärraums sich absetzendes Sediment aufrühren sollen.

Die DE 32 39 304 A1 zeigt eine ebenfalls liegende Vorrichtung mit mehreren quer zur horizontalen Längsachse um jeweils eine horizontale Rührachse drehbaren Rühreinrichtungen.

Die DE 32 26 698 A1 zeigt eine liegende Vorrichtung mit einer um die horizontale Längsachse drehbare sowie schneckenförmige Rühr- und Fördermittel aufweisenden Rühr- bzw. Fördereinrichtung.

Die DE 37 37 870 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Biogas mit einem im wesentlichen zylindrischen Gärraum mit vertikal ausgerichteter Längsachse, in dem zur Durchmischung der organischen Substanzen zwei parallel zur Längsachse vertikal bewegbare Mischkörper aus Beton vorgesehen sind, die innerhalb der Flüssigkeit auf und ab bewegbar sind.

Die aus der DE 197 56 485 A1 bekannte Vorrichtung, von der die vorliegende Erfindung als nächstkommender Stand der Technik ausgeht, weist einen die organischen Substanzen bis zu einem Füllstand aufnehmenden Gärraum mit vertikaler Längsachse und eine Mischeinrichtung in Form eines Rührwerks auf. Das Rührwerk saugt über ein Rührrohr oder einen Rührschacht die organischen Substanzen aus einem Bereich nahe des Füllstandes ab und sorgt auf diese Weise für eine gute Durchmischung der zu vergärenden bzw. faulenden Substanzen.

Insbesondere beim Einsatz landwirtschaftlicher Produkte und Abfallprodukte, beispielsweise Stroh, Heu oder Gülle, zur Bereitstellung der organischen Substanzen bilden sich beispielsweise an der Oberfläche der organischen Substanzen, in Abhängigkeit der Faulbedingungen und der organischen Substanzen eventuell auch im Volumen, verhältnismäßig dicke und zähe Schwimm- und Deckschichten aus. Diese behindern das Aufsteigen und Austreten von Faulgas und damit den Gär- bzw. Faulprozeß. Zum Aufbrechen oder Auflösen dieser Schichten muß das aus dem Stand der Technik bekannte Rührwerk mit hoher Leistung betrieben werden und selbst dann ist das Aufbrechen unter bestimmten Bedingungen nicht oder nur unzureichend möglich. Darüber hinaus sind bei großvolumigen Rühreinrichtungen die erforderlichen Kräfte und insbesondere Drehmomente sehr groß und erfordern aufwendige und kostenintensive Konstruktionen zur Gewährleistung eines dauerhaft stabilen Betriebes.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Gären organischer Substanzen bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwinden. Insbesondere soll die Gasabscheidung erhöht sein und der Gärprozeß beschleunigt werden. Die Vorrichtung soll dabei einfach und kostengünstig aufgebaut sein und auch bei großen Vorrichtungen die mechanische Stabilität gewährleistet sein. Das Verfahren soll einfach und zuverlässig sein, insbesondere bei Bedarf automatisierbar sein.

Das Problem ist durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung und durch das im nebengeordneten Anspruch bestimmte Verfahren gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.

Dadurch, dass die Rühreinrichtung Rührmittel aufweist, die um eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Rührachse drehbar sind und von der im wesentlichen vertikal ausgerichteten Rührachse radial beabstandet sind, lassen sich auch großvolumige Vorrichtungen mit sehr effizienten Rühreinrichtungen ausstatten, die dennoch verhältnismäßig einfach im Aufbau und daher kostengünstig in der Herstellung und im Betrieb sind und sich dennoch dauerhaft stabil und mit hoher Energieausbeute betreiben lassen. Wenn die Antriebskraft der Rühreinrichtung von der Rührachse radial beabstandet an der Rühreinrichtung angreift, läßt sich aufgrund der erhöhten Hebellänge bei verhältnismäßig geringem Kraftaufwand ein sehr hohes Drehmoment bereitstellen. Dadurch ist der Konstruktions- und Energieaufwand bei der Antriebseinrichtung weiter reduziert.

Dadurch, das die radialen Abstände von mindestens zwei Rührmitteln von der Rührachse unterschiedlich sind, durchlaufen diese beim Drehen der Rühreinrichtung Kreisbahnen oder mindestens Kreissegmente, die einen unterschiedlichen Abstand zur Rührachse aufweisen. Dadurch können gleichzeitig randnahe Bereiche des Gärraumes wie auch zentrische Bereiche des Gärraumens durchmischt werden.

Dadurch, daß eine erste Menge von mindestens zwei, vorzugsweise vier Rührarmen sich von der Rührachse weg in den Gärraum hinein erstreckt, werden beim Drehen der Rühreinrichtung auch Bereiche des Gärraumes durchmischt, die in Umfangsrichtung um die Rührachse voneinander beabstandet sind. Je nach konstruktiver Ausgestaltung und/oder geometrischer Abmessung können auch die Rührarme bereits als Rührmittel wirken. Vorzugsweise weisen die Rührarme der ersten Menge unterschiedliche Längen auf, so daß die Rührarme der ersten Menge unterschiedlich weit von der Rührachse in den Gärraum hineinreichen. In einer besonderen Ausführungsart der Erfindung liegen die Rührarme der ersten Menge in einer ersten Ebene, die vorzugsweise mit der Rührachse einen rechten Winkel einschließt und insbesondere im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Alternativ oder ergänzend hierzu können die Rührarme mit der Rührachse auch einen spitzen Winkel einschließen. Vorzugsweise sind die Rührarme der ersten Menge über erste Versteifungsmittel miteinander paarweise verbunden, insbesondere verlaufen diese ersten Versteifungsmittel ebenfalls innerhalb der ersten Ebene. Dadurch wird in der Art einer Tragwerkskonstruktion eine wirksame Aussteifung der Rühreinrichtung erreicht, die nur ein geringes Volumen und eine geringe Masse aufweißt.

In einer besonderen Ausführungsart erstreckt sich von der ersten Menge beabstandet eine zweite Menge von mindestens zwei, vorzugsweise vier Rührarmen von der Rührachse weg in den Gärraum hinein. Die Rührarme der zweiten Menge bilden dabei vorzugsweise eine zweite Ebene, die parallel zur ersten Ebene verläuft. Dadurch ist eine besonders wirkungsvolle Durchmischung des gesamte Gärraumvolumens gewährleistet.

In einer besonderen Ausführungsart sind die miteinander korrespondierenden Rührarmen der ersten und zweiten Menge, die beispielsweise im wesentlichen axial übereinander liegen und/oder eine übereinstimmende Länge aufweisen, von der Rührachse beabstandet, insbesondere nahe ihren von der Rührachse entfernten Enden, über vorzugsweise im wesentlichen parallel zur Rührachse verlaufende zweite Versteifungsmittel miteinander paarweise verbunden. Die zweiten Versteifungsmittel verlaufen vorzugsweise im wesentlichen vertikal und können insbesondere an den Enden der Rührarme der ersten und zweiten Menge festgelegt sein. Entsprechend der unterschiedlichen Länge der Rührarme können die zweiten Versteifungsmittel unterschiedliche radiale Abstände von der Rührachse aufweisen. Alternativ oder ergänzend zur vorstehend beschriebenen Aussteifung der Rühreinrichtung können die Rührarme der ersten und zweiten Menge über vorzugsweise schräg zur Rührachse verlaufende dritte Versteifungsmittel miteinander paarweise verbunden sein. Alternativ oder ergänzend können die dritten Versteifungsmittel auch zwischen den Rührarmen und den zweiten Versteifungsmitteln und/oder zwischen den Rührarmen und der Rührachse angeordnet bzw. mit diesen verbunden sein. Insgesamt bilden die Rührarme und die Versteifungsmittel eine Art Gestellrahmen, an dem die Rührmittel lösbar festlegbar sind. Die Rührmittel ihrerseits können an den Rührarmen und/oder den Versteifungsmitteln festlegbar sein, insbesondere auch unter Verwendung von Rührmittelträgern, die an den Rührarmen und/oder den Versteifungsmitteln festlegbar sind und die Rührmittel tragen.

In einer besonderen Ausführungsart greift die Antriebskraft nahe dem radial äußeren Ende der Rühreinrichtung an, insbesondere an einem Rührarm oder einem Versteifungsmittel. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Rühreinrichtung um die Rührachse abwechselnd in einer ersten Drehrichtung und anschließend in entgegengesetzter Drehrichtung bewegbar ist. Dadurch sind auch sich nahe dem Rand des Gärraums bildende oder absetzende Schichten oder Verklumpungen auflösbar. Die Antriebskraft wird vorzugsweise mittels eines im Wesentlichen nur Zugkräfte übertragenden Kraftübertragungsmittels, insbesondere eines Transmissionsseils, Transmissionsriemens oder einer Transmissionskette, von einer Antriebseinrichtung auf die Rühreinrichtung übertragen. Dadurch ist ein mechanisch einfacher und robuster Aufbau gewährleistet. In einer besonderen Ausführungsart sind zwei Kraftübertragungsmittel mit ihrem jeweils ersten Ende an der Rühreinrichtung festgelegt und mit ihrem davon beabstandeten Abschnitt auf jeweils einer Haspel aufwickelbar, wobei die beiden Haspeln abwechselnd und motorisch antreibbar drehbar sind. Vorzugsweise sind die beiden Haspeln auf einer gemeinsamen motorisch antreibbaren Welle angeordnet und abwechselnd in drehfeste Verbindung mit der Welle bringbar. Dadurch wird die Rühreinrichtung abwechselnd hin- und herbewegt. Wenn die eine Haspel in drehfester Verbindung mit der Welle ist, befindet sich die andere Haspel im Freilauf gegenüber der Welle. Abweichend von dieser bevorzugten Ausführungsform ist auch ein endlos umlaufendes Kraftübertragungsmittel realisierbar, beispielsweise in Form einer mit an der Rühreinrichtung festgelegten Zahnreihe zusammenwirkenden Kette oder eines endlos umlaufenden Seils oder Riemens, der in Reibschluß mit der Rühreinrichtung ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Antriebseinrichtung außerhalb des Gärraums angeordnet ist. Die motorische Antriebeinheit ist dabei vorzugsweise oberhalb des Füllstandes außerhalb des Gärraums angeordnet. Demgegenüber ist die Durchführung des Kraftübertragungsmittels von der Antriebseinrichtung zur Rühreinrichtung vorzugsweise unterhalb des Füllstandes des Gärraums angeordnet, weil dadurch auf einfache und durch die organische Substanzen selbstdichtende Wirkung eine gasdichte Durchführung des Kraftübertragungsmittels gewährleistet ist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Gären organischer Substanken in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Einrichtung zum Aufbrechen mindestens dann betrieben wird, wenn sich an der Oberfläche der organischen Substanzen im Gärraum eine den Aufstieg von Gasblasen behinderte Schwimm- oder Deckschicht gebildet hat. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Rühreinrichtung auch jeweils um eine vorgebbare Zahl von Umdrehungen oder Umdrehungsteilen betrieben werden um bei Erreichen des Endpunktes in umgekehrter Drehrichtung zurückbewegt zu werden.

Die Behinderung des Gasaufstiegs und damit der erforderliche Zeitpunkt zum Betreiben der Rühreinrichtung, insbesondere zur Drehrichtungsumkehr kann auf unterschiedliche Weise ermittelt werden, beispielsweise aufgrund gewonnener Erfahrungswerte gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Prozeßbedingungen und/oder Art und Zusammensetzung der eingefüllten organischen Substanzen, Messung der Gasabscheidung, Messung des Temperaturverlaufs und/oder Messung der Dicke der sich bildenden Schwimm- bzw. Deckschicht. Außerdem kann die Rühreinrichtung in vorgebbaren Zeitabständen betrieben werden, die im wesentlichen von den Prozeßbedingungen abhängig sind.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt,

Fig. 2 zeigt Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht der Vorrichtung der Fig. 1 im Bereich der Antriebseinrichtung,

Fig. 4 zeigt eine gegenüber der Fig. 3 weiter vergrößerte Seitenansicht im Bereich der Antriebseinrichtung, und

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung im Bereich der Antriebseinrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt. Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel bildet die Vorrichtung einen Gär- bzw. Faulbehälter 1 mit einem die organischen Substanzen bis zu einem Füllstand 2a aufnehmenden Gärraum 2, der eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Längsachse 25 aufweist. In dem Gärraum 2 ist eine motorisch antreibbare Rühreinrichtung 3 angeordnet, mittels der die organischen Substanzen durchmischbar sind. Die Rühreinrichtung 3 weist Rührmittel 3a, 3b auf, die um eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Rührachse 4 drehbar sind. Die Rührmittel 3a, 3b sind dabei von der Rührachse 4 radial beabstandet.

Hinsichtlich des äußeren Aufbaus entspricht der Gär- oder Faulbehälter 1 im wesentlichen dem Stand der Technik, insbesondere wie aus der DE 197 56 485 A1 bekannt, auf die diesbezüglich verwiesen und voll umfänglich Bezug genommen wird. Dies betrifft insbesondere das Vorsehen einer Heizeinrichtung 5a, einer Wärmeisolation 5b und einer im wesentlichen die Tragfähigkeit bereitstellenden Wandung 11. Der in einem Sumpf 6 mündende Ablauf 7 ist durch einen Gülleschieber 8 absperrbar. Der Gärraum 2 kann über ein Mannloch 23 (Fig. 2) von außen zugänglich sein. Oberhalb des Gärraums 2 weist der Faulbehälter 1 einen Gasraum 20 auf, der insbesondere durch eine integrierte und eine aufblähbare Hülle 21 aufweisende Gashaube gebildet ist, und in dem ein beim Faulen der organischen Substanzen entstehender gasförmiger Energieträger auffangbar ist. Um eine Aufliegen der Hülle 21 auf den organischen Substanzen zu verhindern, ist die Hülle 21 mit Abspannseilen 22 am oberen Rand des Faulbehälters 1 befestigt. Im Gasraum 20 kann eine (nicht dargestellte) Schichtdicken-Messeinrichtung zur Bestimmung der Dicke einer sich an der Oberfläche der organischen Substanzen bildenden Deckschicht angeordnet sein. Ein Dach 9 schützt die Hülle 21 vor Witterungseinflüßen. Weiterhin kann der Faulbehälter 1 eine Gasinhaltsanzeige, eine Temperaturmesseinrichtung sowie eine Druckmesseinrichtung einschließlich einer Über- oder Unterdrucksicherung aufweisen, die den Faulbehälter 1 vor einer mechanischen Überbeanspruchung schützt.

Die Rühreinrichtung 3 weist eine erste Menge von mindestens zwei, vorzugsweise vier Rührarmen 10a bis 10d auf, die sich von der Rührachse 4 weg in den Gärraum 2 hinein erstrecken. Die Rührarme 10a bis 10d der ersten Menge weisen dabei unterschiedliche Längen auf, insbesondere ist der in der Darstellung der Fig. 1 linke Rührarm 10a kürzer als der in der rechten Bildhälfte dargestellte Rührarm 10c, aber länger als der senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Rührarm 10b. Die Rührarme 10a bis 10d liegen in einer ersten Ebene, die im wesentlichen horizontal verläuft und nahe dem Füllstand 2a des Gärraums angeordnet ist, insbesondere nähe dem oberen Ende der Rührachse 4.

Eine zweite Menge von mindestens zwei, vorzugsweise vier Rührarmen 12a bis 12d erstreckt sich ebenfalls von der Rührachse 4 weg radial in den Gärraum 2 hinein. Die zweite Menge der Rührarme 12a bis 12d ist dabei von der ersten Menge der Rührarme 10a bis 10d axial beabstandet und insbesondere nahe dem Boden des Gärraums 2 angeordnet. Die Festlegung der vorzugsweise aus Stahl- oder Aluminiumrohren bestehenden Rührarme 10a bis 10d, 12a bis 12d an der Rührachse 4 kann in an sich bekannter Weise erfolgen, beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen, Vernieten, Verpressen oder unter Verwendung von Schellen. Die Rührachse 4 kann beispielsweise durch ein Rohr gebildet sein, das auf einem Lagerpfahl 14 oder einem Lagerrohr, vorzugsweise aus Stahl, drehbar gelagert ist, beispielsweise mittels einer Buchse, insbesondere aus Kunststoff, nahe oder am unteren und/oder oberen Ende. Der Lagerpfahl 14 bzw. das Lagerrohr ist in einem Betonfundament 13 fest im Boden verankert. Soweit erforderlich, kann auch das obere Ende des Lagerpfahls 14 bzw. des Lagerrohrs radial abgestützt sein, beispielsweise durch (nicht dargestellte) Stützstangen oder Stützseile zum Rand des Faulbehälters 1. Es ist insbesondere denkbar, das obere Ende des Lagerpfahls 14 bzw. Lagerrohrs bis oberhalb des Füllstandes 2a zu führen, nahe oder am oberen Ende ein vorzugsweise scheibenförmiges Abspannelement festzulegen, an dem wiederum die radial abstehenden Stützelemente festgelegt werden. Es können beispielsweise 4 bis 12 Stützelemente, insbesondere 6 bis 8 Stützelemente gleichverteilt über den Umfang vorgesehen sein, die gleichzeitig als Auflage für die Hülle 21 dienen, so dass eine separate Abspannung der Hülle 21 entfallen kann.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rührarme 10a bis 10d der ersten Menge und die Rührarme 12a bis 12d der zweiten Menge jeweils paarweise sowohl hinsichtlich ihrer radialen Ausrichtung als auch ihrer Länge deckungsgleich. Die jeweils miteinander korrespondierenden Rührarme 10a, 12a der ersten und zweiten Menge sind an ihrem von der Rührachse 4 entfernten Enden über jeweils eine parallel zur Rührachse 4 verlaufendes zweites Versteifungsmittel 16a bis 16d miteinander verbunden. Lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das (in der Fig. 2 sichtbare) zweite Versteifungsmittel 16c in der Fig. 1 nicht dargestellt. Etwa in der Mitte ihrer Länge ist an den miteinander korrespondierenden Rührarmen 10a, 12a ein Rührmittelträger 17 festgelegt, an dessen oberem Ende das erste Rührmittel 3a angeordnet ist. Dieses ragt im Ausführungsbeispiel etwa zur Hälfte über den Füllstand 2a hinaus. Durch eine entsprechende Formgebung und/oder Ausrichtung kann das erste Rührmittel 3a beim Drehen der Rühreinrichtung 3 an der Oberfläche gebildete Schwimm- oder Deckschichten aufschieben oder unterpflügen, jedenfalls aufbrechen und mit den übrigen Substanzen vermischen. Am unteren Ende ist an dem Rührmittelträger 17 das zweite Rührmittel 3b festgelegt, das durch seine Formgebung und/oder Ausrichtung insbesondere ein Zuführen der sich am Boden des Gärraums 2 bildenden Sedimente in den Sumpf 6 gewährleistet, von aus die Sedimente über den Ablauf 7 aus dem Gärraum 2 entnehmbar sind.

Die Rührarme 10a bis 10d, 12a bis 12d der ersten und zweiten Menge sind über schräg und insbesondere in einem Winkel von etwa 45° zur Rührachse 4 verlaufende dritte Versteifungsmittel 18a bis 18d miteinander paarweise verbunden. Ein drittes Rührmittel 3c ist an dem von der Rührachse 4 entfernten Ende des Rührarms 12c der zweiten Menge angeordnet und sorgt insbesondere für eine Zuführung der sich am Boden des Gärraums 2 absetzenden Sedimente in Richtung auf den Sumpf 6. Typische Abmessungen des dargestellten Gär- oder Faulbehälters 1 sind beispielsweise eine Höhe von 10 bis 15 Metern, ein Durchmesser von 10 Metern oder mehr und einem Gaspuffer-Speichervolumen von beispielsweise 300 m³.

Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1. Die Rührarme 10a bis 10d der ersten Menge sind dabei jeweils paarweise über erste Versteifungsmittel 15a bis 15d miteinander verbunden, die in der Ebene der von den Rührarmen 10a bis 10d aufgespannten horizontalen Ebene liegen. Sowohl die Rührarme 10a bis 10d, 12a bis 12d, als auch die ersten, zweiten und/oder dritten Versteifungsmittel 15a bis 15d, 16a bis 16d, 18a bis 18d können in Rohr- oder Stangenform ausgebildet sein und/oder bereits als Rührmittel der Rühreinrichtung 3 wirksam sein. Gegenüber einem nach Kundenwunsch positionierbaren Mannloch 23 ist die Gasentnahme aus dem Gasraum 20 angeordnet.

Die in der Fig. 2 nur schematisch dargestellte Antriebseinrichtung 26 ist nachfolgend in den Fig. 3 bis 5 detaillierter beschrieben. Die Antriebskraft wird mittels eines im wesentlichen nur Zugkräfte übertragenden Kraftübertragungsmittels, im Ausführungsbeispiels mittels eines ersten und zweiten Seils 27a, 27b auf die Rühreinrichtung 3 übertragen. Insbesondere ist ein erstes Ende eines ersten Seils 27a am Ort 28a, etwa im mittleren Bereich des Rührarms 10c der ersten Menge festgelegt. Wird mittels der Antriebseinrichtung 26 an dem ersten Seil 27a gezogen, setzt sich die Rühreinrichtung 3 in Bewegung, und zwar in der Darstellung der Fig. 2 im Uhrzeigersinn. Das erste Seil 27a wird dabei auf eine erste Haspel 29a aufgewickelt (Fig. 5). Das zweite Seil 27b wird dabei von einer zweiten Haspel 29b (Fig. 5) abgewickelt und ist im Ausführungsbeispiel am Ort 28b am Rührarm 10a der ersten Menge festgelegt. Durch entsprechende Zugkraft auf das zweite Seil 27b kann die Rühreinrichtung 3 in der Darstellung in der Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. Durch abwechselndes Ziehen am ersten Seil 27a und am zweiten Seil 27b kann die Rühreinrichtung 3 hin- und herbewegt werden, vorzugsweise jeweils mindestens um eine volle Umdrehung. Die Drehgeschwindigkeit kann dabei in Abhängigkeit von der Geometrie des Faulbehälters 1 beispielsweise zwischen einer Umdrehung pro Minute und etwa einer Umdrehung pro Stunde liegen.

Die Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht der Vorrichtung der Fig. 1 im Bereich der Antriebseinrichtung 26. Die Seile 27a, 27b werden dabei unterhalb des Füllstandes 2a durch die Wandung 11 hindurch geführt, wobei die organischen Substanzen selbst hierbei eine ausreichende gasdichte Abdichtung bilden und den Austritt von Gas zuverlässig verhindern. Die Seile 27a, 27b werden um eine (um eine horizontale Achse frei drehbare) erste Umlenkrolle 30 oder alternativ über einen feststehenden Umlenkpfosten nach oben umgelenkt und auf eine oberhalb des Füllstandes 2a angeordnete erste bzw. zweite Haspel 29a, 29b auf- bzw. von dieser abgewickelt. Wie nachstehend noch eingehender beschrieben, ist jeweils eine der Haspel 29a, 29b in drehfester Verbindung mit einer Welle 31 bringbar, die über eine Riemenscheibe 32 und einen Transmissionsriemen 33 von einem Elektromotor 34 antreibbar ist. In der jeweiligen Endstellung der Rühreinrichtung 3 kann diese auch bei erhöhtem Kraftaufwand nicht weiter bewegt werden. Grundsätzlich kommt daher in Betracht, diese Endstellung über den entstehenden Kraftsprung, beispielsweise am Elektromotor 34, über den entstehenden Reibschlupf oder dgl. zu detektieren. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird allerdings ein Detektieren über entsprechende Endschalter bevorzugt.

Im Bereich des Austritts der Seile 27a, 27b und insbesondere oberhalb des Füllstands 2a kann noch eine Abstreifvorrichtung zum Abstreifen von organischen Substanzen von den Seilen 27a, 27b vorgesehen sein, um zu verhindern, daß die Haspel übermäßig verschmutzt werden. Eine solche Abstreifeinrichtung kann beispielsweise aus einer vorzugsweise geschlitzten Hülse bestehen, die zylindrisch oder konisch und in Richtung auf den Füllstand 2a sich verjüngend ausgebildet sein kann.

Die Fig. 4 zeigt eine gegenüber der Fig. 3 weiter vergrößerte Seitenansicht im Bereich der Antriebseinrichtung 26. Eine sich axial in Bezug auf die Welle 31 über die Länge mindestens einer der beiden Haspeln 28a, 28b hinaus erstreckende und senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 4 verlaufende Taststange 35 ist am Ende eines ersten Arms 36 eines um den Drehpunkt 37 gelagerten zweiarmigen Hebels angeordnet. Der mit dem ersten Arm 36 drehfest verbundene zweite Arm 38 ist am Ende mittels einer Zugfeder 39 derart vorgespannt, daß die Taststange 35 in Anlage an dem ersten Seil 27a gehalten ist. Nähert sich die Rühreinrichtung 3 ihrem ersten Endpunkt, und die Aufwicklung des ersten Seils 27a auf der zugehörigen ersten Haspel 29a erreicht ihr Maximum, betätigt der zweite Arm 38 den ersten Endschalter 40. In umgekehrter Weise betätigt der zweite Arm 38 den zweiten Endschalter 41, wenn die Rühreinrichtung 3 ihren zweiten Endpunkt erreicht, an dem das zweite Seil 27a nahezu vollständig von der Haspel 29a abgewickelt ist. Bei entsprechender Umlenkung der Seile 27a, 27b nach unten kann die Antriebseinrichtung 26 auch am Boden angeordnet sein. Die Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung im Bereich der Antriebseinrichtung der Fig. 3 und 4. Das erste und zweite Seil 27a, 27b wird innerhalb des Gärraums 2 mittels jeweils einer um eine vertikale Achse frei drehbare zweite Umlenkrolle 42a, 42b oder um einen entsprechenden feststehenden Umlenkpfosten umgelenkt. Die über die Riemenscheibe 32 und den (in der Fig. 5 nicht dargestellten) Transmissionsriemen 33 von dem Elektromotor 34 angetriebene Welle 31 kann abwechselnd mit jeweils einer der beiden Haspeln 29a, 29b in drehfeste Verbindung gebracht werden. Hierzu ist nahe den axialen Enden der Welle 31 jeweils drehfest eine Mitnehmerscheibe 43a, 43b angeordnet, die auf einer Umfangslinie mindestens eine Mitnehmerbohrung aufweist, die in Richtung auf die zugeordnete Haspel 29a, 29b einen Fangkonus aufweisen kann. Jede der Haspel 29a, 29b weist auf ihrer der jeweiligen Mitnehmerscheibe 43a, 43b zugewandten Stirnfläche einen Mitnehmerstift 44a, 44b auf, der in die zugehörigen Bohrung der zugehörigen Mitnehmerscheibe 43a, 43b eingreifen kann. Die beiden Haspeln 29a, 29b sind dabei auf einen gemeinsamen Trägerrohr 45 axial fixiert aber drehfrei angeordnet. Das Trägerrohr 45 seinerseits ist frei drehbar auf der Welle 31 gelagert. In einem Bereich zwischen den Haspeln 29a, 29b ist ein Drehrichtungs-Umkehrhebel 46 angelenkt, der an einem davon beabstandeten Abschnitt, in der Darstellung der Fig. 5 insbesondere an seinem linken Ende, um einen Drehpunkt 47 schwenkbar ist. An einem in Bezug auf die Anlenkung dem Drehpunkt 47 gegenüberliegenden Abschnitt ist der Umlenkhebel 46 mit einer motorisch antreibbaren Schaltstange 48 verbunden, die exzentrisch an einer Schaltscheibe 49 angelenkt ist. Beim Drehen der Schaltscheibe 49 um eine halbe Umdrehung in Richtung des Pfeiles 50 beschreibt die Anlenkung 51 der Schaltstange 48 die gestrichelt dargestellte Kurvenbahn 52 und bringt dabei unter Abfederung durch die als Druck- bzw. Zugfedern wirkenden Schraubenfedern 53, 54 zunächst die erste Haspel 29a außer Dreheingriff mit der Welle 31 und anschließend die zweite Haspel 29b unter Eingriff des zweiten Mitnehmerstiftes 44b in die korrespondierende Bohrung der zweiten Mitnehmerscheibe 43b in drehfesten Eingriff mit der Welle 31. Dadurch wird eine Drehrichtungsumkehr der Rühreinrichtung 3 bewirkt. Die Endstellungen der Schaltscheibe 49 können durch die mit dem dritten Endschalter 55 zusammenwirkenden Nocken 56 detektiert werden. Die Schaltscheibe 49 kann beispielsweise von einem Elektromotor angetrieben werden.

Claims (23)

1. Vorrichtung zum Gären organischer Substanzen, insbesondere Gär- oder Faulbehälter (1), mit einem die organischen Substanzen aufnehmenden Gärraum (2), der eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Längsachse (25) aufweist und in dem eine motorisch antreibbare Rühreinrichtung (3) angeordnet ist, mittels der die organischen Substanzen durchmischbar sind, dadurch gekennzeichnet,
dass die Rühreinrichtung (3) Rührmittel (3a, 3b, 3c) aufweist, die um eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Rührachse (4) drehbar sind,
dass die Rührmittel (3a, 3b, 3c) von der im wesentlichen vertikal ausgerichteten Rührachse (4) radial beabstandet sind,
und dass die Antriebskraft der Rühreinrichtung (3) von der Rührachse (4) radial beabstandet an der Rühreinrichtung (3) angreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Abstände von mindestens zwei Rührmitteln (3a, 3b, 3c) von der Rührachse unterschiedlich sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Menge von mindestens zwei, vorzugsweise vier Rührarmen (10a, 10b, 10c, 10d) sich von der Rührachse (4) weg in den Gärraum (2) hinein erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührarme (10a, 10b, 10c, 10d) der ersten Menge unterschiedliche Längen aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührarme (10a, 10b, 10c, 10d) der ersten Menge in einer ersten Ebene liegen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührarme (10a, 10b, 10c, 10d) der ersten Menge über erste Versteifungsmittel (15a, 15b, 15c, 15d) miteinander paarweise verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Menge von mindestens zwei, vorzugsweise vier Rührarmen (12a, 12b, 12c, 12d) axial von den Rührarmen (10a, 10b, 10c, 10d) der ersten Menge beabstandet sich von der Rührachse (4) weg in den Gärraum (2) hinein erstreckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander korrespondierenden Rührarme (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) der ersten und zweiten Menge von der Rührachse (4) beabstandet, insbesondere nahe ihren von der Rührachse (4) entfernten Enden, über vorzugsweise im wesentlichen parallel zur Rührachse (4) verlaufende zweite Versteifungsmittel (16a, 16b, 16c, 16d) miteinander paarweise verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Versteifungsmittel (16a, 16b, 16c, 16d) unterschiedliche radiale Abstände von der Rührachse (4) haben.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührarme (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) der ersten und zweiten Menge über vorzugsweise schräg zur Rührachse (4) verlaufende dritte Versteifungsmittel (18a, 18b, 18c, 18d) miteinander paarweise verbunden sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührarme (10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 12c, 12d) und die Versteifungsmittel (15a, 15b, 15c, 15d, 16a, 16b, 16c, 16d, 18a, 18b, 18c, 18d) einen Gestellrahmen bilden, an den die Rührmittel (3a, 3b, 3c) lösbar festlegbar sind.

12. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskraft nahe dem radial äußeren Ende der Rühreinrichtung (3) angreift.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rühreinrichtung (3) um die Rührachse (4) abwechselnd in einer ersten Drehrichtung und anschließend in entgegengesetzter Drehrichtung bewegbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskraft mittels eines im wesentlichen nur Zugkräfte übertragenden Kraftübertragungsmittels, insbesondere eines Transmissionsseils (27a, 27b), Transmissionsriemens oder einer Transmissionskette, von einer Antriebseinrichtung (26) auf die Rühreinrichtung (3) übertragbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kraftübertragungsmittel mit ihrem jeweils ersten Ende an der Rühreinrichtung (3) festgelegt sind, dass die beiden Kraftübertragungsmittel auf jeweils einer Haspel (29a, 29b) aufwickelbar sind, und dass die beiden Haspeln (29a, 29b) abwechselnd motorisch drehbar sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Haspeln (29a, 29b) auf einer gemeinsamen und motorisch antreibbaren Welle (31) angeordnet sind und abwechselnd in drehfeste Verbindung mit der Welle (31) bringbar sind, wodurch die Rühreinrichtung (3) abwechselnd hin- und herbewegbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (26) außerhalb des Gärraums (2) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung der Kraftübertragungsmittel von der Antriebseinrichtung (26) zur Rühreinrichtung (3) unterhalb eines Füllstandes (2a) des Gärraums (2) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rühreinrichtung Rührmittel (3a, 3b, 3c) aufweist, die nahe dem Boden des Gärraumes (2) und/oder nahe einem Füllstand (2a) des Gärraumes (2) angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührachse (4) der Rühreinrichtung (3) im Zentrum des Gärraumes (2) angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührachse (4) parallel, insbesondere koaxial, zur Längsachse (25) des Gärraums (2) ausgerichtet ist.

22. Verfahren zum Gären organischer Substanzen in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Rühreinrichtung (3) um die Rührachse (4) abwechselnd und automatisch gesteuert in einer ersten Drehrichtung und anschließend in entgegengesetzter Drehrichtung bewegt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rühreinrichtung (3) in vorgebbaren, von den Gärbedingungen abhängigen oder regelmäßigen Zeitabständen betrieben wird.