DE102011081431A1 - Fermentation- or digestion tank, comprises a container wall and a mounting shaft for accommodating a removable agitator, which passes through container wall, where agitator is introduced into fixed mounting shaft through mounting unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Gär- oder Faulbehälter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Montageeinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5 sowie ein Verfahren zur Montage und Demontage eines Rührwerks gemäß dem jeweiligen Oberbegriff der Ansprüche 10 bzw. 11.The invention relates to a fermentation or digester according to the preamble of
Gär- oder Faulbehälter sind aus dem Einsatz in landwirtschaftlichen Biogasanlagen und kommunalen Kläranlagen bekannt. In diesen Behältern verweilen organische Abfallstoffe im Durchschnitt für mehrere Tage bei einer Temperatur, die mit etwa 35°C leicht über der Atmosphärentemperatur liegt. Im Faulbehälter ist ein Rührwerk vorgesehen, das unter anderem zur Verteilung von über einen Füllstutzen eingeleiteten Abfallstoffen dient. Das Rührwerk wird in zeitlichen Abständen betrieben, damit ein optimaler Temperaturausgleich im Faulbehälter erfolgt und damit die neu eingeleiteten Abfallstoffe gleichmäßig im Faulbehälter verteilt werden. Das Rührwerk dient darüber hinaus dazu, die im Faulbehälter enthaltenen Bakterien gleichmäßig mit Nährstoffen zu versorgen, die Bildung von Schichten zu verhindern und die Gasbläschen freizusetzen, die in tieferen Schichten an Schlammteilchen gebunden sind. In zahlreichen Anwendungsfällen wird beispielsweise stündlich für einige Minuten der Behälterinhalt vermischt. Im Mittel haben so die Anlagen eine Gesamtrührzeit von 3 bis 4 Stunden pro Tag.Digester or digester are known from the use in agricultural biogas plants and municipal sewage treatment plants. In these containers, organic wastes linger on average for several days at a temperature which is slightly above the atmospheric temperature at about 35 ° C. In the digester an agitator is provided, which among other things serves to distribute introduced via a filler waste. The agitator is operated at intervals, so that an optimal temperature compensation takes place in the digester and thus the newly introduced waste materials are evenly distributed in the digester. The agitator also serves to provide the bacteria contained in the digester evenly with nutrients, to prevent the formation of layers and to release the gas bubbles, which are bound in deeper layers of mud particles. In many applications, for example, the container contents are mixed every hour for several minutes. On average, the systems have a total stirring time of 3 to 4 hours per day.
Insbesondere Propellerrührwerke werden seit langer Zeit in verschiedensten Anwendungen eingesetzt. Als mögliche Bereiche seien hier beispielhaft die Durchmischung von Gärsubstrat in einem Biogasfermenter oder die Homogenisierung von Gülle in Nachgärbehältern oder Gülleendlager genannt. Rührwerke können in ihrer Anordnung und ihrem Zweck verschiedenste Formen und Größen, Ausführungen und Positionen unterschiedlichsten Ansprüchen gerecht werden.In particular, propeller mixers have long been used in a wide variety of applications. Examples of possible areas which may be mentioned here are the mixing of fermentation substrate in a biogas fermenter or the homogenization of manure in secondary fermentation tanks or slurry storage facilities. Agitators can meet a variety of shapes and sizes, designs and positions a variety of requirements in their arrangement and purpose.
Bekannt in der Rührwerkstechnik ist ein Fixeinbau der Rührwerke. So ist in der deutschen Patentschrift
In der Folgezeit wurden auch Ansätze entwickelt, bei denen für einen Rührwerkwechsel keine Absenkung der organischen Substanzen im Behälter mehr erforderlich ist.In the aftermath, approaches were developed in which no reduction of the organic substances in the container is required for a stirrer change.
So ist aus der
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Gär- oder Faulbehälter mit einem Rührwerk weiterzubilden, der für eine Reparatur oder einen Austausch des Rührwerks nicht entleert werden muss. Zudem soll eine variabel einsetzbare Montageeinheit kombiniert mit einem Verfahren zur Montage und Demontage eines Rührwerkes angegeben werden.It is an object of the invention to develop a fermentation or digester with an agitator that does not need to be emptied for repair or replacement of the agitator. In addition, a variably usable assembly unit is to be combined with a method for assembling and disassembling an agitator.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich eines Gär- oder Faulbehälters mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen und bezüglich einer Montageeinheit mit den in Anspruch 5 genannten Merkmalen sowie bezüglich eines Verfahrens zur Montage und Demontage eines Rührwerks gemäß den Merkmalen der Ansprüche 10 bzw. 11 gelöst. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.According to the invention this object is achieved with respect to a fermentation or digestion tank with the features mentioned in
Die Erfindung schließt einen Gär- oder Faulbehälter mit einer Behälterwandung und einem durch die Behälterwandung hindurch tretenden Einbauschacht zur Aufnahme eines auswechselbaren Rührwerks ein, wobei das Rührwerk bei einem gefluteten Behälter über eine Montageeinheit in den unterhalb der Füllhöhe angeordneten und starr ausgeführten Einbauschacht einbringbar und dieser an der Einbringöffnung verschließbar ist. Die Montageinheit ist mehrteilig aus einem Montagewerkzeug und einem Absperrelement aufgebaut. Das Absperrelement kann als eigenständiges Teil vom Montagewerkzeug abgetrennt werden und an der Einbringöffnung montiert werden. Es hat die Aufgabe, im geschlossenen Zustand ein Auslaufen des Behälterinhalts zu verhindern.The invention includes a fermentation or digester with a container wall and passing through the container wall drive bay for receiving a replaceable agitator, the agitator in a flooded container via a mounting unit in the arranged below the filling level and rigidly executed drive bay introduced and this at the insertion opening is closed. The assembly unit is constructed in several parts from an assembly tool and a shut-off. The shut-off can be separated as an independent part of the mounting tool and mounted on the insertion opening. Its task is to prevent leakage of the container contents when closed.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, beispielsweise ein Propellerrührwerk in einen Gär- oder Faulbehälter einzubauen, ohne diesen entleeren zu müssen. Hierzu ist im unteren Teil der Behälterwandung ein Einbauschacht angeordnet, der durch die Behälterwandung hindurchgeführt ist. Der Einbauschacht befindet sich bei einem gefluteten Behälter folglich unterhalb der Füllhöhe. Darunter ist insbesondere die Standardfüllhöhe zu verstehen, bei welcher ein Gär- oder Faulbehälter im Normalbetrieb gefüllt ist. The invention is based on the idea, for example, to install a propeller agitator in a fermentation or digester without having to empty it. For this purpose, a drive slot is arranged in the lower part of the container, which is passed through the container wall. The drive bay is therefore below the level of a flooded container. This is to be understood in particular the standard filling level at which a fermentation or digestion tank is filled during normal operation.
Der Einbauschacht hat die Aufgabe, ein auswechselbares Rührwerk aufzunehmen und zu arretieren. Eine unlösbar feste Verbindung gibt es zwischen Einbauschacht und Rührwerk nicht. Ersterer ist entsprechend stabil ausgeführt und weist die erforderliche Stabilität auf. Aufgrund der Stabilität kann der Einbauschacht weitgehend selbsttragend alle für ein Rührwerk erforderlichen Teile stabil haltern. Beispielsweise ist als Antrieb ein Elektromotor mit einer Keilriemenübertragung vorgesehen, der auf der rückwärtigen Seite des Einbauschachts montiert ist. Der dem Behälter abgewandte Teil des Einbauschachts wird durch einen abnehmbaren Verschließmechanismus abgedeckt und so die Einbringöffnung für das Rührwerk üblicherweise verschlossen. Ein Verschließen ist jedoch nicht zwingend erforderlich, wenn bereits das eingesetzte Rührwerk den Einbauschacht gegen ein Auslaufen des Behälterinhalts abdichtet.The bay has the task of receiving and locking a replaceable agitator. An inseparably firm connection does not exist between the drive bay and the agitator. The former is correspondingly stable and has the required stability. Due to the stability of the drive bay can support largely self-supporting all parts required for a stirrer stable. For example, an electric motor with a V-belt transmission is provided as the drive, which is mounted on the rear side of the drive bay. The part of the installation bay facing away from the container is covered by a removable closing mechanism and thus usually closes the introduction opening for the agitator. However, closing is not absolutely necessary if the agitator used already seals the insertion slot against leakage of the container contents.
Der besondere Vorteil der Erfindung ist, dass bei Austausch- oder Reparaturarbeiten an einem Rührwerk der Behälter nicht mehr entleert werden muss. Der sonst bei einer Entleerung erforderliche Ausfallzeitraum von mehreren Tagen ist auf wenige Stunden reduziert. Dies steigert die Effizienz und Wirtschaftlichkeit derartiger Anlagen. Zudem ist der Einbauschacht für sich ausreichend stabil ausgeführt, wodurch weitere Halterungen und Stützvorrichtungen des Rührwerks entbehrlich sind oder auf ein Minimum reduziert werden können. Wirtschaftliche Investitionen seitens des Betreibers werden dabei entsprechend reduziert. So kann der wirtschaftliche Einsatz sowie die Ressourcennutzung optimal auf die Bedürfnisse der Betreiber von Biogasanlagen oder der Betreiber anderer Mischbehälter angepasst werden.The particular advantage of the invention is that when replacing or repairing an agitator, the container no longer needs to be emptied. The otherwise required for emptying failure period of several days is reduced to a few hours. This increases the efficiency and cost-effectiveness of such systems. In addition, the drive bay is designed to be sufficiently stable, which further mounts and support devices of the agitator are unnecessary or can be reduced to a minimum. Economic investments by the operator are reduced accordingly. Thus, the economic use and resource utilization can be optimally adapted to the needs of operators of biogas plants or operators of other mixing vessels.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann das Rührwerk den Einbauschacht gegen Flüssigkeitsaustritt abdichten. Diese Abdichtung erfolgt durch am Rührwerk angeordnete Führungen, die scheibenartig ausgebildet sind und die Durchtrittsfläche im Einbauschacht ausfüllen. Von Vorteil sind zwei im Einbauschacht angeordnete Führungen, die mittels Verbindungswellen zu einer starren Einheit verbunden werden. Diese Einheit zentriert und stabilisiert auch das Rührwerk im Einbauschacht.In a preferred embodiment of the invention, the agitator can seal the bay against liquid leakage. This seal is made by arranged on the agitator guides that are formed like a disk and fill the passage area in the drive bay. Advantageous are two arranged in the drive bay guides, which are connected by means of connecting shafts to a rigid unit. This unit also centers and stabilizes the agitator in the bay.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Montageeinheit am Einbauschacht anordenbar und abnehmbar ausgeführt sein. Die Montageeinheit ist dabei eigenständig und mobil. So kann ein und dieselbe Montageeinheit flexibel für eine Vielzahl von Gär- und Faulbehältern verwendet werden.In an advantageous embodiment, the mounting unit can be designed to be arrangeable and removable on the drive bay. The assembly unit is independent and mobile. Thus, one and the same assembly unit can be used flexibly for a variety of fermentation and digestion tanks.
Vorteilhafterweise kann die Einbringöffnung durch einen Blindflansch verschließbar sein. Für einen Betrieb der Anlage wird auf diese Weise die Zugangsöffnung des Einbauschachts dicht verschlossen. Jedenfalls kann so keine Flüssigkeit und insbesondere auch kein Gas in unerwünschter Weise aus dem Behälterinneren gelangen.Advantageously, the introduction opening can be closed by a blind flange. For operation of the system in this way, the access opening of the slot is sealed tight. In any case, so no liquid and in particular no gas in an undesirable manner from the container interior.
Des Weiteren schließt die Erfindung eine Montageeinheit ein, welche am Einbauschacht eines Gär- oder Faulbehälters anordenbar und entfernbar ist, wobei diese ein Montagewerkzeug umfasst, welches stirnseitig durch ein abnehmbares Absperrelement verschließbar ist.Furthermore, the invention includes a mounting unit, which can be arranged and removed on the installation slot of a fermentation or digestion tank, wherein this comprises an assembly tool, which is closed at the front by a removable shut-off.
Unter dem Begriff Montageeinheit ist selbstverständlich eine Vorrichtung beschrieben, die sowohl zur Montage wie auch zur Demontage eines Rührwerkes herangezogen werden kann. Eine Montageeinheit ist mehrteilig und besteht im Wesentlichen aus zwei miteinander zusammenwirkenden Baugruppen, dem Montagewerkzeug und dem Absperrelement. Das Montagewerkzeug dient zur Aufnahme und zum Transport eines Rührwerks. Das Absperrelement ist entweder am Montagwerkzeug selbst angeordnet oder wird auch als eigenständige Baugruppe behandelt.The term assembly unit of course describes a device which can be used both for mounting and for disassembling a stirrer. An assembly unit is multi-part and consists essentially of two mutually cooperating modules, the assembly tool and the shut-off. The assembly tool serves to receive and transport a stirrer. The shut-off element is either arranged on the mounting tool itself or is treated as a separate assembly.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass die Montageeinheit eigenständig ist und mobil benutzt werden kann. So kann ein und dieselbe Montageeinheit flexibel für eine Vielzahl von Gär- und Faulbehältern verwendet werden. Bei einem Schadensfall eines Rührwerks wird die mobile Montage- bzw. Demontagevorrichtung an den Einbauschacht eines Behälters montiert und das defekte Rührwerk ohne Behälterentleerung ausgebaut. Nach erfolgter Reparatur wird das Rührwerk wieder auf gleiche Weise in umgekehrter Reihenfolge eingebaut. Sowohl in der Anschaffung wie auch während der Betriebszeit bringt die Montageeinheit enorme wirtschaftliche Vorteile. Zum Betrieb der Rührwerke wird die Einheit nicht benötigt. Im Bedarfsfall reichen somit vergleichsweise wenige Einheiten aus, um Reparaturen an einer Vielzahl von Gär- oder Faulbehältern durchzuführen. Mit geringfügigen Anpassungen am Absperrelement kann die Montageeinheit an jeglicher Behälterform und jeglichem Behältertyp universell eingesetzt werden.A particular advantage of the solution according to the invention is that the mounting unit is independent and can be used on a mobile basis. Thus, one and the same assembly unit can be used flexibly for a variety of fermentation and digestion tanks. In the event of damage to an agitator, the mobile assembly or disassembly device is mounted on the installation slot of a container and removed the defective agitator without container emptying. After repairing the agitator is installed again in the same way in reverse order. Both during purchase and during operation, the assembly unit brings enormous economic benefits. The unit is not needed to operate the agitators. If necessary, therefore comparatively few units are sufficient to carry out repairs on a variety of fermentation or digestion tanks. With minor adjustments to the shut-off, the mounting unit can be used universally on any container shape and any type of container.
Vorteilhafterweise kann ein Linearantrieb zum Herausnehmen des Rührwerks angeordnet sein. Hierzu sind prinzipiell alle Linearantriebe geeignet, die entsprechende mechanische Stabilität aufweisen. So können für einen Einsatz beispielsweise Gewindestangenantriebe wie auch Pneumatik- oder Hydraulikantriebe in Betracht kommen.Advantageously, a linear drive for removing the agitator may be arranged. For this purpose, in principle all linear drives suitable, have the appropriate mechanical stability. For example, threaded rod drives as well as pneumatic or hydraulic drives can be considered for use.
Bevorzugt kann als Linearantrieb eine Zahnstange verschiebbar mit einer zweiten Antriebseinheit angeordnet sein. Dies ist eine besonders einfache und stabile Vorrichtung, die unempfindlich gegenüber den starken mechanischen Beanspruchungen ist. Prinzipiell sind jedoch auch eine Vielzahl anderer bekannter Linearantriebskonzepte für den Einsatz geeignet.Preferably, a rack can be arranged displaceably with a second drive unit as a linear drive. This is a particularly simple and stable device that is insensitive to the heavy mechanical stresses. In principle, however, a variety of other known linear drive concepts are suitable for use.
In bevorzugter Ausgestaltung kann ein am behälterseitigen Ende der Zahnstange angeordneter Adapter als Greifeinrichtung für das Rührwerk ausgebildet sein. Derartige Adapter sind an die Rührwerke angepasst und im Linearantrieb als Baueinheit auswechselbar. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz unterschiedlicher baulicher Ausführungen als Bindeglied zwischen dem Rührwerk und der Montageeinheit.In a preferred embodiment, a arranged on the container-side end of the rack adapter can be designed as a gripping device for the agitator. Such adapters are adapted to the stirrers and interchangeable in the linear drive as a unit. This allows a flexible use of different structural designs as a link between the agitator and the mounting unit.
Vorteilhafterweise können das Montagewerkzeug und das abnehmbare Absperrelement Schnellverschlüsse aufweisen. Hierdurch wird die Zeitdauer für eine Montage oder Demontage der Baueinheiten wesentlich verkürzt. Beispielsweise eignet sich ein Bajonettverschluss mit einer Dichtfläche, mit dem durch ein einfaches Aufstecken und Arretieren durch Drehen die Montageeinheit auch ohne weitere Verschraubungen auskommt. Auch sind Schnellspannverschlüsse mit Federelementen als Halterungen besonders geeignet.Advantageously, the mounting tool and the removable shut-off can have quick-release. As a result, the time required for assembly or disassembly of the units is significantly shortened. For example, a bayonet fitting with a sealing surface, with which the assembly unit also manages without further screwing by a simple plugging and locking by turning is suitable. Also, quick-release fasteners with spring elements as brackets are particularly suitable.
Zudem schließt die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Rührwerks in einen Einbauschacht eines Gär- oder Faulbehälters unter Verwendung einer aus einem Montagewerkzeug und Absperrelement bestehenden mehrteiligen Montageeinheit ein, wobei
- – das Montagewerkzeug der Montageeinheit mit dem darin angeordneten Rührwerk an das auf dem Einbauschacht angeordnete Absperrelement der Montageeinheit montiert wird,
- – das Absperrelement geöffnet wird,
- – das Rührwerk aus der Montageeinheit in den Einbauschacht verschoben und dort fixiert wird,
- – die Montageeinheit mit dem Absperrelement vom Einbauschacht entfernt wird, und
- – optional die rückwärtige Einbringöffnung des Einbauschachts mit einem Blindflansch verschlossen wird.
- The assembly tool of the assembly unit with the agitator arranged therein is mounted on the shut-off element of the assembly unit arranged on the installation slot,
- - the shut-off element is opened,
- - The agitator is moved out of the assembly unit into the drive bay and fixed there,
- - The mounting unit with the shut-off element is removed from the drive bay, and
- - Optionally, the rear insertion opening of the drive bay is closed with a blind flange.
Das im Einbauschacht angeordnete Rührwerk kann bereits den Einbauschacht gegen auslaufendes Substrat aus dem Behälter abdichten. Folglich kann dann die rückwärtige Einbringöffnung des Einbauschachts nach Entfernen des Absperrelements auch ohne weitere Abdeckung belassen werden. Das Rührwerk kann dabei von außen durch Arretierungen fixiert und gesichert werden.The agitator arranged in the bay can already seal the bay against leaking substrate from the container. Consequently, then the rear insertion opening of the drive bay can be left after removing the shut-off without further cover. The agitator can be fixed and secured from the outside by locking.
Auch schließt die Erfindung ein Verfahren zur Demontage eines Rührwerks aus einem Einbauschacht eines Gär- oder Faulbehälters unter Verwendung einer aus einem Montagewerkzeug und Absperrelement bestehenden mehrteiligen Montageeinheit ein, wobei
- – ein optional am Einbauschacht angeordneter rückwärtiger Blindflansch abgenommen und so die Einbringöffnung freigegeben wird,
- – das Absperrelement an die Einbringöffnung angeflanscht wird,
- – das Absperrelement, sofern dies geschlossen ist, geöffnet wird,
- – das Rührwerk aus dem Einbauschacht in die Montageeinheit herausgezogen wird,
- – das Absperrelement geschlossen und damit der Einbauschacht abgedichtet wird, und
- – das Montagewerkzeug mit dem darin angeordneten Rührwerk vom Absperrelement abgetrennt wird.
- - Removed an optional located on the drive bay rear blind flange and so the insertion hole is released,
- - the shut-off element is flanged to the insertion opening,
- - the shut-off element, if it is closed, is opened,
- - The agitator is pulled out of the slot in the assembly unit,
- - Closed the shut-off and thus the bay is sealed, and
- - The assembly tool is separated with the agitator disposed therein from the shut-off.
Mit einem Kran oder einem ähnlichen Hebegerät kann das komplette Teil zur Kontrolle oder Reparatur verbracht werden.With a crane or a similar lifting device, the complete part can be spent for inspection or repair.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Zeichnungen prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.Further advantageous developments and refinements of the invention will become apparent from the embodiments described in principle below with reference to the drawings.
Es zeigt:It shows:
An den Mantelflächen des Einbauschachts
Die Draufsicht von
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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