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