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Die Erfindung betrifft eine Gasfackel für Gasspeicherbehälter, insbesondere von Biogasanlagen, mit einem vom Gasspeicherbehälter zur Atmosphäre führenden, im wesentlichen vertikalen Verbindungsrohr, in dessen oberem Endabschnitt eine Zündvorrichtung angebracht ist, die über eine elektrische Leitung mit einer Betätigungseinrichtung verbunden ist.
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Gasspeicherbehälter von Biogasanlagen müssen zur Erfüllung gesetzlicher Vorschriften mit einem Gasdom ausgerüstet sein, der ein nach außen führendes Verbindungsrohr hat, über das bei Überschreiten eines zulässigen Höchstdruckes in dem Behälter ein Druckausgleich von innen nach außen erfolgt. Hierzu ist am unteren Ende des Verbindungsrohres eine Wassertasse oder Wasservorlage eingebaut, über die das überschüssige Gas, in aller Regel Methangas, nach außen abströmen kann. Auf diese Weise wird ein Bersten des Gasspeicherbehälters verhindert. Entsprechende Vorschriften und Maßnahmen gelten auch zur Verhinderung eines Unterdrucks (Vakuum).
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Zusätzlich ist bei derartigen Biogasanlagen eine Gasfackel vorgesehen, die dafür sorgt, dass das ausströmende Gas mittels der Zündvorrichtung entzündet wird, damit es nicht in die Umgebung abströmt. Die Zündvorrichtung muss in aller Regel manuell gezündet werden, bevor der erläuterte Gasdom bei Überdruck öffnet. Zu diesem Zweck erhält die Aufsichtsperson der Biogasanlage aufgrund des ermittelten Überdrucks ein Signal, beispielsweise über ein Mobiltelefon, so dass sie mittels der Betätigungseinrichtung die Zündvorrichtung aktivieren kann.
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Neben solchen manuell betätigten Gasfackeln sind auch automatische Gasfackeln im Einsatz, die jedoch vom elektrischen Netz abhängig sind. Das netzabhängige System führt dann zu Problemen, wenn das Stromnetz abgeschaltet ist und damit der von der Biogasanlage angetriebene Motor für den Antrieb eines Generators stillsteht; in diesem Fall entsteht durch den kontinuierlich weiterlaufenden Fermentierungsprozess weiterhin Methangas in dem Behälters, so dass das überschüssige Gas unverbrannt ins Freie gelangt. Entsprechende Schwierigkeiten sind auch dann unvermeidlich, wenn der Motor oder ein nachgeschaltetes Blockheizkraftwerk wegen Reparatur- oder Wartungsarbeiten abgeschaltet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und eine Gasfackel für Gasspeicherbehälter der eingangs umrissenen Bauart zur Verfügung zu stellen, die gewährleistet, dass in jeder Situation die Zündvorrichtung automatisch betätigt wird, damit aufgrund von Überdruck abströmendes Gas nicht in die Atmosphäre gelangen kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung einen den Druck im Gasspeicherbehälter erfassenden Drucksensor aufweist, der mit einem Stellglied zum Öffnen und Schließen eines im Verbindungsrohr angebrachten Ventils und mit einem Zündspannungserzeuger verbunden ist, der ein netzunabhängiges Stromversorgungselement hat.
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Mit dieser Lösung wird der Vorteil erzielt, dass die Gasfackel auch bei Stromausfall zuverlässig gezündet wird, ohne dass das Wartungspersonal manuell eingreifen muss. Dabei ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Stromversorgungsgerät aus einer Batterie besteht.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Ventil als Absperrklappe oder Membranventil ausgebildet, das über das Stellglied mit dem Drucksensor verbunden ist, so dass die bisher erforderliche Wassertasse oder Wasservorlage entbehrlich ist.
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Wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das Verbindungsrohr der Gasfackel in einer Öffnung eines Gasdoms befestigt ist, übernimmt die Gasfackel gleichzeitig die Funktion eines Gasdoms für den Druckausgleich bei Überdruck und auch bei Unterdruck, so dass beide Komponenten in einer Baueinheit integriert sind.
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Die Erfindung eröffnet daneben auch die Möglichkeit, das Verbindungsrohr unmittelbar in einer Öffnung in der Decke des Gasspeicherbehälters anzubringen, so dass der bisher erforderliche Gasdom entfallen kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach folgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:
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1 die schematische Ansicht einer herkömmlichen Biogasanlage,
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2 die Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten und mit einem Gasdom kombinierten Gasfackel,
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3 einen Längsschnitt durch die Kombination Gasfackel-Gasdom der 2 und
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4 die schematische Schnittdarstellung eines herkömmlichen Gasdomes.
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1 zeigt die Ansicht einer möglichen Biogasanlage 10 des Standes der Technik. Diese besteht hier aus insgesamt drei über Gasleitungen 12 miteinander verbundenen Gasspeicherbehältern 14, nämlich einem Fermenter 16, einem nachgeschalteten Nachgärer 18 und einem Endlagerbehälter 20.
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Auf der Decke 22 sowohl des Fermenters 16 als auch des Nachgärers 18 ist jeweils ein Rührwerk 24 angebracht, wobei in der Decke 22 des Fermenters 16 eine verschlossene Öffnung 26 für ein möglicherweise erforderliches weiteres Rührwerk 24 vorgesehen ist. Beide Decken 22 haben Serviceöffnungen 28 für Kontroll- und Wartungsarbeiten.
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Die Decke des Endlagerbehälters 20 besteht aus einem Speichenrahmen 30, auf dem eine hier nicht gezeigte, dehnbare Folienabdeckung abgestützt werden kann.
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Dem ersten Gasspeicherbehälter, d. h. dem Fermenter 16 ist ein Eintragsbehälter 32 zugeordnet, über den das zu fermentierende Material, z. B. Gülle oder Mais mithilfe einer nachgeschalteten und hier nicht gezeigten Schnecke in den Fermenter 16 eingespeist werden kann.
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Von dem Endlagerbehälter 30 wird das erzeugte Gas, im Allgemeinen Methangas, über eine nicht gezeigte Leitung zu einem Verbrennungsmotor geführt, der hier in einem Blockheizkraftwerk 34 untergebracht ist und für den Antrieb eines Stromerzeugers (Generators) dient.
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Entsprechend den gesetzlichen Vorschriften zur Gewährleistung der Sicherheit hat jeder Gasspeicherbehälter 14 einen Gasdom 36 für den Druckausgleich bei Überdruck oder Unterdruck gegenüber der Atmosphäre. Der Gasdom 36 ist beim Fermenter 16 und beim Nachgärer 18 auf der jeweiligen Decke 22 befestigt und wie in 4 dargestellt ausgebildet. Hier ist zu erkennen, dass die Decke 22 eine von einem Einbaurahmen 38 umschlossene Öffnung 40 für den Durchtritt der mit Pfeilen angedeuteten Gase hat. Auf dem Einbaurahmen 38 ist ein Gehäuse 42 befestigt, das durch eine Kuppel 44 nach oben abgeschlossen ist. Durch eine Öffnung in der Kuppel 44 führt ein vertikales Verbindungsrohr 46, das den Gasspeicherbehälter 14 über den Gasdom 36 mit der Außenatmosphäre verbindet.
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In bekannter Weise ist am unteren Ende des Verbindungsrohres 46 eine Wassertasse 48 vorgesehen, durch die bei einem Überdruck innerhalb des Gasdoms 36 von etwa 3 mbar überschüssiges Gas in das Verbindungsrohr 46 strömt. Ein U-Rohr 50 sorgt dafür, dass innerhalb der Wassertasse 48 das Wasserniveau auf einer konstanten Höhe gehalten wird.
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In ähnlicher Weise hat auch der Endlagerbehälter 20 eine dem Gasdom 36 ähnliche Vorrichtung für den Druckausgleich, von der in 1 lediglich das nach außen führende Verbindungsrohr 46 dargestellt ist.
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Wenigstens einer der Gasspeicherbehälter 14, im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fermenter 16, ist mit einer Gasfackel 152 ausgerüstet, die ebenfalls ein durch die Decke 22 in den Behälter eintauchendes Verbindungsrohr 46 hat, an dessen oberem Endabschnitt 54 eine Zündvorrichtung 56 angebracht ist, die über eine elektrische Leitung 58 mit einer nicht weiter dargestellten Betätigungsvorrichtung verbunden ist. Sobald der Innendruck im Behälter 14, hier im Fermenter 16, einen oberen Grenzwert überschreitet, wird die Gasfackel 152 über die Zündvorrichtung 56 gezündet, bevor noch Gas aus den Verbindungsrohren 46 der beiden Gasdome 36 ausströmen kann. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Gasfackel 152 an einem Standort außerhalb des Gasspeicherbehälters 14 zu montieren und über eine nicht gezeigte Leitung mit dem Verbindungsrohr 46 zu verbinden, das in den Gasraum des Speicherbehälters 14 eintaucht.
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Die 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel für die Gasfackel 52 gemäß der Erfindung. Auch diese hat ein vertikales Verbindungsrohr 46, das durch die Kuppel 44 des Gehäuses 42 in das Innere des Gasdomes 36 eintaucht. Am oberen Endabschnitt 54 des Verbindungsrohres 46 ist die Zündvorrichtung 56 zu erkennen, die beispielsweise aus einer Zündkerze bestehen kann. Diese ist über die elektrische Leitung 58 mit einer insgesamt mit 62 bezeichneten Betätigungseinrichtung verbunden, die eine in 2 dargestellte Zündquelle 60 hat. Diese wird von einem netzunabhängigen Stromversorgungselement, vorzugsweise einer Batterie von 12 V oder 24 V versorgt, die hier nicht dargestellt ist und in dem Blockheizkraftwerk 34 untergebracht sein kann.
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Im unteren, nach unten offenen Ende 64 des Verbindungsrohres 46 ist ein Ventil 66 eingebaut, das aus einer Absperrklappe oder einem Membranventil bestehen kann. Das Ventil 66 wird durch ein Stellglied 68, beispielsweise in Form eines pneumatischen Zylinders, geöffnet und geschlossen, und zwar in Abhängigkeit von dem im Gasspeicherbehälter 14 und damit im Gasdom 36 herrschenden Druck, der von einem Drucksensor 70 erfasst wird.
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In Abänderung dieser Ausführung kann vorgesehen sein, dass das Stellglied 68 neben dem Pneumatikzylinder auch ein nicht gezeigtes Federelement hat, das das Ventil 66 in der geöffneten Stellung hält, während der Pneumatikzylinder für das teilweise oder vollständige Schließen des Ventils 66 gegen die Federkraft verantwortlich ist. Dadurch wird gewährleistet, dass bei Ausfall der Druckversorgung für den Pneumatikzylinder das Ventil 66 durch das Federelement in der geöffneten Stellung gehalten wird.
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Über dem Ventil 66 befindet sich in dem Verbindungsrohr 46 eine Flammendurchschlagsicherung 72, die aus einer Gitterstruktur besteht und verhindert, dass die in der Gasfackel 52 durch das ausströmende Gas erzeugte Flamme 74 in den Gasdom 36 und damit in den Gasspeicherbehälter 14 zurückschlagen kann.
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Wie die 2 und 3 weiter zeigen, ist die Zündvorrichtung 46 in einem Aufsatz 76 am oberen Ende des Verbindungsrohres 46 angeordnet, an dessen oberem Ende über Stützen 80 ein Deckel 78 befestigt ist. Innerhalb des Aufsatzes 76 befindet sich ein Gitter 82 zur gleichmäßigen Stützung der Flamme 74. Im unteren Bereich des Aufsatzes 76 ist ein Eintrittsrohr 84 angebracht, durch welches von unten Luftsauerstoff zur Versorgung der Flamme 74 einströmen kann.
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Sobald innerhalb des Fermenters 16 und damit auch des Gasdoms 36 ein Grenzdruck überschritten wird, der von dem Drucksensor 70 erfasst wird, aktiviert dieser über eine nicht weiter dargestellte Messdatenleitung das Stellglied 68, welches das Ventil 66 öffnet; gleichzeitig erhält die Zündquelle 60 von dem Drucksensor 70 einen Impuls, der über die elektrische Leitung 58 die Zündeinrichtung 56 betätigt, so dass das über das nun geöffnete Verbindungsrohr 46 strömende Gas entzündet wird und in der Flamme 74 verbrennt.
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Nach einer vorher einstellbaren Zeit, beispielsweise 3 oder 5 Minuten, wird das Ventil 66 von dem Stellglied 68 wieder geschlossen, so dass die Flamme 74 erlischt. Wenn dann der Drucksensor 70 erneut einen Überdruck feststellt, läuft der beschriebene Vorgang zum Druckausgleich (Öffnen des Ventils 66) und zum Zünden der Flamme 74 erneut ab.
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Aufgrund der Tatsache, dass am unteren, offenen Ende 64 des Verbindungsrohres 46 ein Ventil 66 eingesetzt ist, übernimmt dieses die Funktion der bisher verwendeten und in 4 gezeigten Wassertasse 48, die keine konstante Gaszufuhr in die Gasfackel 52 gewährleistet. Dieser Nachteil des Standes der Technik ist bei der Erfindung durch das offene Ende 64 des Verbindungsrohres 46 und das Ventil 66 in seiner geöffneten Stellung vermieden.
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Da gemäß der Erfindung die Gasfackel 52 gleichzeitig auch die Funktion eines Gasdoms 36 hat, der für den Druckausgleich sorgt, kann dieser in Weiterbildung der Erfindung entfallen, indem das nach unten offene Ende 64 des Verbindungsrohres 46 unmittelbar in eine Öffnung in der Decke 22 des Gasspeicherbehälters 14 eintaucht.
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Wenn der Drucksensor 70 in dem Gasdom 36 bzw. unmittelbar in dem Gasspeicherbehälter 14 einen Unterdruck feststellt, erhält das Stellglied 68 den Befehl zum Öffnen des Ventils 66, so dass durch das Verbindungsrohr 46 zum Druckausgleich Luft aus der Atmosphäre in den Gasspeicherbehälter 14 nachströmen kann. In diesem Fall wird die Zündvorrichtung 56 nicht aktiviert.
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Im weiterer Ausgestaltung der Erfindung, die hier nicht weiter dargestellt ist, kann das Ventil 66 über eine Messdatenleitung mit einem Windmesser, beispielsweise einem Windrad verbunden sein, das bei erhöhter Windgeschwindigkeit und gefährlich hoher Flamme 74 das Ventil 66 schließt und somit die Flamme 74 zum Erlöschen bringt.
