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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufbereitung und Förderung von Biomassematerialien mit einem eine Zugangs- und eine Abgangsöffnung aufweisenden Gehäuse, in dem ein Aufbereiter mit einem mit Aufbereitungswerkzeugen versehenen, in eine Rotationsbewegung versetzbaren, motorisch antreibbaren Aufbereitungsrotor vorgesehen ist, wobei dem Aufbereiter ein Zuförderer vorgeordnet und dem Aufbereiter ein Abgangförderer nachgeordnet ist sowie zwischen dem Aufbereiter und dem Nachgangförderer eine Siebeinrichtung angeordnet ist.
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Vorrichtungen zur Aufbereitung und Förderung von Biomassematerialien dienen zur Zuförderung von Biomassematerialien in einen Fermenter und weisen vielfach einen Aufbereiter auf, um vor Einführung von Biomassematerialien in den Fermenter diese Materialien zu zerkleinern, aufzuspleissen oder beispielsweise Biomassematerialien von Verpackungsmaterial zu trennen. Bekannt ist, dass solche Aufbereiter mit Schlagwerkzeugen versehen sind und diese Werkzeuge über einen motorisch angetriebenen Rotor in eine Rotationsbewegung zu versetzen sind.
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Dabei ist bekannt, das Gehäuse topfförmig auszubilden und den Gehäusetopf chargenweise, also diskontinuierlich mit Biomassematerialien zu befüllen. Dieser Aufbereitungsbetrieb ist unbefriedigend, insbesondere im Hinblick darauf, dass Biomassematerialien eine sehr unterschiedliche Konsistens aufweisen und daher unterschiedliche Aufbereitungsmaßnahmen und damit Aufbereitungszeiten im Hinblick auf eine optimale Aufbereitungsqualität erfordern. Diese Forderungen sind mit herkömmlichen Vorrichtungen zur Aufbereitung und Förderung von Biomassematerialien nicht zu erfüllen.
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In der
DE 10 2011 014 219.3 ist vorgesehen, die Aufbereitungsvorrichtung kontinuierlich arbeitend auszugestalten und die Aufbereitungsdauer des Biomassematerials innerhalb des den Aufbereiter aufnehmenden Gehäuses individuell den Anforderungen des Biomassematerials anzupassen. Der Zuförderer und der Abgangförderer sind dabei bevorzugtermaßen als Förderschnecken ausgebildet, beispielsweise als Dosierförderschnecken, wobei bevorzugtermaßen der Aufbereiter mit Hammerelementen ausgebildet sind, so dass der Aufbereiter eine Hammermühle darbietet.
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Um die Verweildauer des Biomassematerials zu beeinflussen, ist zudem vorgesehen, dem Abgangförderer ein Sieb vorzuordnen, das als Verstellsieb ausgebildet ist.
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Damit kann eine unterschiedliche Siebgröße eingestellt werden. Mit dieser Vorrichtung lassen sich in einem kontinuierlichen Betrieb schon Biomassematerialien im befriedigendem Maße zerkleinern und einen Fermenter zuführen. Als nachteilig hat sich hierbei jedoch herausgestellt, dass die Siebeinrichtung im rauen Alltagsbetrieb zu Verstopfungen neigt mit der Folge, dass die Vorrichtung Stillstandzeiten erleidet, um die Siebe zu reinigen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Aufbereitung und Förderung von Biomassematerialien der eingangs genannten Art weiter zu verbessern, um durch Verstopfung bedingte Ausfallzeiten zu minimieren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die Vorrichtung zur Aufbereitung und Förderung von Biomassematerialien der eingangs genannten Art dadurch aus, dass die Siebeinrichtung zumindest zwei mit Abstand zueinander angeordnete, jeweils in eine Rotationsbewegung versetzbare und mit Siebwerkzeugen versehene Siebelemente aufweist, deren jeweilige Siebewerkzeuge mit Abstand zueinander angeordnet sind und Siebwerkzeuge benachbarter Siebelemente während der Rotationsbewegung der Siebelemente zumindest bereichsweise einander überlappen.
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Mit einer derartigen Vorrichtung kann die Siebeinrichtung selbstreinigend ausgebildet sein, wobei die jeweiligen Siebwerkzeuge bereichsweise einander überlappen und somit in die Räume eingreifen, an denen sich Verstopfungen bilden können. Die Siebwerkzeuge der einander benachbarten Siebelemente sorgen daher dafür, dass die Räume, die von dem Biomassematerial zu durchdringen sind, um zu einem nachgeordneten Abgangförderer zu gelangen, beispielsweise zueiner nachgeordneten rotierbaren Förderschnecke, aktiv durch das jeweilige angetriebene Siebwerkzeug gereinigt wird. Der motorische Antrieb der Siebelemente kann auch derart gestaltet sein, dass diese gegensinnig rotieren können, um einen Reinigungsvorgang durchzuführen.
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Bevorzugtermaßen sind die Siebelemtente als Sternsiebelemente mit Sternsiebwerkzeugen ausgebildet. Diese Sternsiebwerkzeuge können sechs geradlinig verlaufende Sternsiebkanten auf ihrem Außenumfang haben aber auch beispielsweise eine Zwölferteilung besitzen. Mit dieser Form eines Sternsiebs haben sich in der Praxis beste Selbstreinigungsergebnisse erzielen lassen. Sägezähne sind ebenfalls zweckmäßig, besonders dann, wenn das Biomassematerial sehr spröde ist.
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Besonders bevorzugt wird, wenn die beiden in die Rotationsbewegung versetzbaren Siebelemente mit ihren Siebwerkzeugen so an der Vorrichtung abgestützt sind, dass sich der Lageabstand ihrer Rotationsachsen in dem Sinne verändern lässt, dass dieser Abstand vergrößert aber auch verkleinert werden kann. Bei einer detektierten Verunreinigung, beispielsweise bei Detektion eines Steines, kann der Abstand der Rotationsachsen der Siebelemente vergrößert werden, so dass sich ein erhöhter freier Durchtrittsquerschnitt für den Stein ergibt. Parallel bzw. gleichzeitig dazu, kann der Antrieb von Siebelementen aber auch von weiteren angetriebenen Teilen, wie beispielsweise dem Abgangförderer, gebremst gestoppt oder umgekehrt werden, um eine Steinverunreinigung aus der Vorrichtung auszuschleusen. Dies kann manuell aber auch auf automatisiertem Wege mit bekannten Ausschleusungsmitteln erfolgen.
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Um ein derartiges Hindernis, also beispielsweise eine Steinverunreinigung zu detektieren, kann die Vorrichtung einen Detektor aufweisen, beispielsweise in Gestalt eines Mikrophons mit einer angeschlossenen Auswerteeinheit, um die im Aufbereiter erzeugten Geräusche z. B. (Treffen der Aufbereitungswerkzeuge auf z. B. das Steinhindernis) zu ermitteln und dann auszuwerten und eine Stelleinrichtung zum Wegbewegen der Siebelemente zu aktivieren. Dazu ist bevorzugterweise eine Hebelanordnung vorgesehen, an deren Hebeln die Siebelemente mit ihren motorischen Antrieben gehalten sind, die bei Detektion dieses Hindernisses im Sinne eines Voneinanderwegschwenkens wegbewegt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Querschnittsdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung;
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2 eine geschnittene Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Siebeinrichtung;
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3 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung ohne die Darstellung eines Nachgangförderers;
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4 eine Vorderansicht auf das Ausführungsbeispiel nach 3 mit Darstellung der Hebelanordnung der Siebelemente;
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5 die Hebelanordnung nach dem Ausführungsbeispiel nach 4 vergrößert mit der Darstellung einer Hydraulikzylinderanordnung für die Hebel, und
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6 in einer perspektivischen Einzeldarstellung eine Kassette als Einsatzmodul der Siebeinrichtung mit angeflanschtem motorischen Antrieb.
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In der Zeichnung sind grundsätzlich gleichwirkende Teile mit übereinstimmenden Bezugsziffern versehen.
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Allgemein mit 1 ist die Vorrichtung zur Aufbereitung und Förderung von Biomassematerialien beziffert mit einem Gehäuse 2, einer Zugangsöffnung 3 und einer Abgangöffnung 4. Dem allgemein mit 5 bezifferten Aufbereiter mit Aufbereitungswerkzeugen 6, der als Hammermühle ausgebildet ist, ist ein Zugangförderer in Gestalt einer Schnecke 7 zugeordnet und ein Abgangförderer 8, ebenfalls in Gestalt einer Förderschnecke, die jeweils über einen eigenenen motorischen Antrieb antreibbar sind. In dem inneren Aufbereitungsgehäuse 9 des Aufbereiters 5 können noch Prallleisten sowie Gegenschneiden und dgl. angeordnet sein, um die Aufbereitungsarbeit zu erleichtern.
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Der Zugangförderschnecke 7 kann über eine Gutaufgabeöffnung 10 zu bearbeitendes Aufgabegut zugefördert werden.
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Zwischen dem Aufbereiter 5 und dem Abgangförderer in Gestalt der Förderschnecke 8 ist eine allgemein mit 11 bezifferte Siebeinrichtung vorgesehen. Diese Siebeinrichtung hat zwei Siebelemente 11.1 und 11.2, die jeweils Siebwerkzeuge 11.3 und 11.4 aufweisen. Die Siebelemente 11.1 und 11.2 mit ihren Siebwerkzeugen 11.3 und 11.4 sind von ihrer grundsätzlichen Gestalt her im einzelnen näher aus 2 zu entnehmen. Diese Siebeinrichtung 11 ist insgesamt als Kassette 12 ausgebildet und kann als Ganzes mit motorischen Antrieben wie diese in 6 gezeigt sind (dort 12.2 und 12.3) in die Vorrichtung 1 eingesetzt und als Ganzes auch wieder aus dieser herausgenommen werden. Die Siebelemente 11.1 und 11.2 sind als Siebrotoren ausgebildet, auf deren Rotoraussenmantel die Siebwerkzeuge 11.3 und 11.4 angeordnet sind. Die einzelnen Siebwerkzeuge 11.3 des Siebelementes 11.1 weisen jeweils einen Abstand zueinander auf. In diesen jeweiligen Abstandsraum greifen die Siebwerkzeuge 11.4 des Siebelemenetes 11.2 und umgekehrt. Die einander benachbarten Siebwerkzeuge 11.3 bzw. 11.4 der beiden Siebelemente 11.1 und 11.2 überlappen daher bereichsweise.
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Wie 1 und auch ausschnittsweise 6 zeigen, sind die Siebelemente 11.1 und 11.2 mit ihren Siebelementwerkzeugen 11.3 und 11.4 insgesamt als Sternsiebelemente ausgebildet, so dass die Siebeinrichtung 11 als eine Sternsiebeinrichtung ausbildet. Dazu haben die Siebwerkzeuge 11.3 und 11.2 jeweils Sternsiebkanten 13. Dazu bietet sich ein Sechser- oder ein Zwölfer-Aufteilungsmaß an, d. h. also mit sechs bzw. mit zwölf Kanten am jeweiligen Ende einer geradlinigen Sternsiebkante 13. Ebenso können die Siebwerkzeuge 11.3 und 11.4 auch als Sägezahnscheiben ausgebildet sein.
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In 1 ist ein Zwölfer-Aufteilungsmaß der Sternsiebwerkzeuge 11.3 bzw. 11.4 dargestellt. Bei den Sternsiebelementen 11.1 und 11.2 ist es so, dass diese einmal im Uhrzeigersinn und einmal gegen den Uhrzeigersinn während des Betriebes der Vorrichtung arbeiten. Für einen Reversierbetrieb können diese jedoch auch gegensinnig angetrieben sein.
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Aufgrund des Überlappungsmaßes und des Ineinandergreifens sind die Sternsiebwerkzeuge 11.3 und 11.4 und die Sternsiebeinrichtung 11 insgesamt selbstreinigend ausgebildet.
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Die 3, 4 und 5 und 6 verdeutlichen noch einmal, dass die Siebelemente 11.1 und 11.2 mitsamt ihren Antrieben 12.2 und 12.3 aufeinander zu und voneinander wegbewegt werden können. Dazu sind die Siebelemente 11.1 und 11.2 an zugeordneten Hebeln 13.1 und 13.2 gehaltert und um die Achse 14 verschwenkbar. Dazu ist beispielsweise ein Hydraulikzylinder 15 vorgesehen, an dem die Hebel 16.1 und 16.2 gelenkig angreifen, die wiederum mit den Siebelementen 11.1 und 11.2 verbunden sind. Bei einer Aufwärtsbewegung des Zylinders 15 werden daher die Schwenkhebel 13.1 und 13.2 sowie 16.1 und 16.2 aufgespreizt, d. h. voneinander wegbewegt, wodurch sich die Rotationsachsen der Siebelemente und damit die Siebelemente 11.1 und 11.2 ebenfalls mit ihren Siebwerkzeugen 11.3 und 11.4 voneinander wegbewegen, so dass ein freier Durchtritt für beispielsweise einen Stein dargestellt wird, wodurch verhindert wird, dass einzelne Siebwerkzeuge beschädigt werden. Diese Aufspreizbewegung kann beispielsweise auch durch einen Spindelantrieb realisiert werden.
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Im Einzelnen nicht näher dargestellt ist ein Detektor im Inneren der Vorrichtung, um beispielsweise ein Steinhindernis zu detektieren, beispielsweise in Gestalt eines Mikrophons, das die Geräuschentwicklung wahrnimmt, die während des Aufpralls eines Steines auf ein Hammerelement 6 des Aufbereiters 5 erzeugt wird. Diese Geräusche werden von der Detektionseinheit erkannt und an eine Auswerteeinheit weitergeleitet, die dafür sorgt, dass das Aufspreizen der Hebel 13.1 ud 13.2 bzw. 16.1 und 16.2 durch den Hydraulikzylinder 15 erfolgt. Gleichzeitig dazu kann ein Abbremsen der Siebelemente 11.1 und 11.2 eingeleitet werden. Ebenfalls kann die Förderschnecke 8 diesem Störungssignal angepasst werden, sei es, dass sie gebremst, gestoppt oder umgekehrt wird, um das Steinhindernis auszuschleusen.
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Insgesamt ist damit eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die mit baulich einfachen Mitteln einen gesicherten kontinuierlichen Betrieb darstellen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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