DE102021103403A1

DE102021103403A1 - Maschine zur Schnellkompostierung von Küchenabfällen

Info

Publication number: DE102021103403A1
Application number: DE102021103403.5A
Authority: DE
Inventors: Volkhard Fiedler; Matthias Fiedler; Werner Hartmann; Arnt Hartmann
Original assignee: Individual
Current assignee: FIEDLER, MATTHIAS, DE; FIEDLER, VOLKHARD, PROF. DR., DE
Priority date: 2021-02-12
Filing date: 2021-02-12
Publication date: 2022-08-18

Abstract

2. KurzfassungDie erfindungsgemäße Maschine dient der schnellen Umwandlung von Küchenabfällen und Speiseresten zu Kompost.2.1 Problem, Aufgabe der ErfindungDie meisten Haushalte und kleinen Betriebe übergeben einen Teil Ihrer Abfälle der kommunalen gebührenpflichtigen Entsorgung. 40 % des Restmülls sind Bioabfälle. Die darin enthaltenen Wertstoffe sind für die Verwendung als Düngemittel oder für die Biogaserzeugung verloren. Ziel der Erfindung ist es, eine Maschine anzugeben, mit der die in Privathaushalten anfallenden Bioabfälle fortlaufend in Kompost umgewandelt werden können.2.2 Lösung der AufgabeZwei wichtige Voraussetzungen muss die Maschine erfüllen:Die Maschine muss die Dauer des natürlichen Kompostierprozesses wesentlich verkürzen und die Maschine muss jederzeit für die Aufnahme der täglich anfallenden Abfallmengen bereit sein.Durch Einstellung und Führung optimaler Bedingungen für die Kompostierung wird die Prozessdauer auf vier bis sechs Wochen verkürzt.Durch Einsatz zweier Reaktionskammern in der Maschine, die unabhängig voneinander arbeiten, ist gewährleistet, dass eine der beiden Kammern jederzeit zur Aufnahme neuer Bioabfallportionen in der Lage ist.

Description

Anwendungsbereich
Die erfindungsgemäße Maschine dient der beschleunigten Umwandlung von pflanzlichen Abfällen und Speiseresten in Kompost. Sie ist vorgesehen für Haushalte und kleine Verarbeiter von Nahrungsmitteln.
Bisheriger Umgang mit den Abfällen
Die meisten Haushalte und kleinen Betriebe übergeben einen Teil ihrer Abfälle der kommunalen gebührenpflichtigen Entsorgung. 40 % des Restmülls sind Bioabfälle. Unter dem Namen Bokashi ist ein Verfahren zur Behandlung von Küchenabfällen bekannt, bei dem es sich um eine Fermentierung mit Milchsäurebakterien handelt. Das dabei gewonnene flüssige Extrakt enthält Mineralstoffe. In verdünnter Form wird es zur Düngung verwendet. Die Abfälle behalten dabei ihr ursprüngliches Aussehen und sind für die Verwendung als Dünger nicht geeignet. Mit anderen Worten: das Verfahren gewinnt einen Teil der Nährstoffe zurück. Das Problem der Abfallentsorgung bleibt bestehen.
In jüngerer Zeit sind zwei Entwicklungen bekannt geworden, deren Ziel es ist, Küchenabfälle innerhalb 7 Tagen in Kompost zu verwandeln. Bei solch kurzer Prozessdauer entsteht unfertiger Kompost. Als solcher wird ein angerotteter Kompost bezeichnet. Hiervon zu unterscheiden ist der qualitativ wesentlich höher einzuschätzende Reifekompost, der zusätzlich zur Heißrotte die Nachrotte und die Reife durchlaufen hat.
Die vorliegende Erfindung gibt eine Maschine und ein Verfahren an, um pflanzliche Abfälle und in kleineren Mengen pflanzliche Speisereste während einer Zeitspanne von vier bis sechs Wochen in gereiften Kompost zu verwandeln.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Maschine in Twin Set Bauweise mit zwei Reaktionskammern aufgebaut ist und in beiden Kammern sämtliche Kompostierbehandlungen ohne Unterbrechung durchgeführt werden.
Hierzu zählen:

• Aufnehmen der zerkleinerten Abfälle
• Lockern und Durchmischung der Biomasse durch Umrühren
• Erwärmen der Biomasse mittels erhitzter Luft
• Feuchteregulierung durch Verdunstung bzw. durch Befeuchtung
• Belüftung der Biomasse mit Frischluft.

Mit dem Start der Kompostierung beginnt eine der beiden Kammern z.B. Kammer 16/1 Bioabfälle aufzunehmen. Die Sammelphase dauert ca. zwei bis drei Wochen. Bereits während dieser Zeit beginnt die Heißrotte. Wenn nach zwei bis drei Wochen der maximal zulässige Füllgrad erreicht ist, geht die Annahmebereitschaft für weitere Abfälle auf die Kammer 16/2 über. Ein großer Teil der Biomasse in Kammer 16/1 durchläuft jetzt schon das Stadium der Heißrotte. Diese wird weiter geführt und in die Nachrotte und Reifung übergeleitet. Dafür stehen ebenfalls zwei bis drei Wochen Zeit zur Verfügung. Mit dem Entleeren des reifen Komposts steht Kammer 16/1 wieder für die Aufnahme von Bioabfällen zur Verfügung.
Die Aufnahmevolumen der Kammer 16/1 und 16/2 können so ausgelegt werden, dass sie die Abfallmengen eines durchschnittlichen Vierpersonenhaushalts oder einer entsprechend anderen Zielgruppe verarbeiten können.
Im Folgenden wird die in den Zeichnungen dargestellte Ausführung der Maschine beschrieben.
Es zeigen:

1 eine teilgeschnittene, unvollständige Ansicht der Maschine von der Bedienseite gesehen.
2 eine Seitenansicht der Maschine
3 eine Draufsicht der Maschine ohne Abdeckung.
4 eine Teilansicht der Maschine von der Bedienseite.
5 Rührwelle und Lagerung geschnitten.
6 eine schematische Darstellung der Beheizung und Belüftung der Reaktionskammern.

Die Maschine besteht aus den Baugruppen:

11: Zerkleinerer
12/1 und 12/2: mit Abdeckung der Kammereinlässe
14: Verschiebeführung
16/1 und 16/2: Reaktionskammern
17/1 und 17/2: Schieber
18/1 und 18/2: Rührwellen
20: Rührwellenantrieb
21/1 und 21/2: Kompostbehälter
22: Flüssigkeitssammelbehälter
23: Lufterhitzer
24: Wärmetauscher
25; 26; 27: Wegeventile
28; 29: Luftgebläse

1 zeigt im oberen Teil, links von der Mitte, das Gehäuse 11 des Zerkleinerers. Der Zerkleinerer ist vorzugsweise ein Kammwalzen-Zerkleinerer. Die Kammwalze ist rotierend angetrieben und kämmt mit einem nicht beweglichen Kammbett. Die Abfallstücke werden auf dem Bett des Zerkleinerers abgelegt und von diesem selbsttätig eingezogen. Die Abfallpartikel fallen durch den Einlass 12 in die darunter befindliche Reaktionskammer 16/1 bzw. 16/2. Statt des Einwalzen-Zerkleinerers kann auch ein Zerkleinerer mit zwei Kammwalzen eingesetzt werden, wenn eine kleinere Partikelgröße angestrebt wird. In diesem Fall sind die beiden Kammwalzen gegenläufig drehend angetrieben.
Der Zerkleinerer mit seinem Antrieb ist zwischen den Einlässen 12/1 und 12/2 der Reaktionskammern 16/1 und 16/2 verschiebbar. In 1 ist eine gleitende Verschiebung in zwei U-förmigen Schienen 14 vorgesehen, die ihrerseits auf der Oberseite der Kammern aufgesetzt sind. Wegen des kurzen Verschiebewegs von nur 250 mm und da eine Verschiebung nur einmal in drei Wochen vorzunehmen ist, genügt eine manuelle Verschiebung.
Mit dem Gehäuse des Zerkleinerers sind Platten 15 verbunden, die bei Verschiebung den frei werdenden Einlass 12 der nicht aufnehmenden Reaktionskammer abdecken.
Auf dem Niveau über dem Gehäuse des Zerkleinerers ist die Maschine mit einer Platte abgedeckt. Nur in den beiden Arbeitspositionen des Zerkleinerers ist die Platte durchbrochen. Dieser Bereich ist mit einer zur Bedienseite verschiebbaren Platte 38 verschlossen.
Die Reaktionskammern 16/1 und 16/2 liegen in Blickrichtung des Bedieners parallel nebeneinander. Die Kammereinlässe 12/1 und 12/2 sind einander benachbart rechts und links der Trennwand angeordnet. Die Reaktionskammern bestehen aus zwei Teilen, die in der Ebene der Rührwellen 18/1 und 18/2 über Flansche miteinander verbunden sind. Das Oberteil hat die Form eines Hohlquaders. Das Unterteil setzt sich aus zwei mit stirnseitigen Wänden versehenen Zylinderhalbschalen zusammen Beide Teile sind in der senkrechten Mitte durch eine Wand in zwei Kammern unterteilt. Im Oberteil befinden sich die Kammereinlässe 12/1 und 12/2, deren Öffnungsmaße mit den Anschlussabmessungen des Zerkleinerers übereinstimmen.
4 zeigt die unteren Halbschalen der Kammern in vergrößertem Maßstab. Zwischen seitlichen Wangen 33 und den Stirnwänden der Halbschalen erkennt man den Auslass 39, durch den der fertige Kompost entleert wird. Im linken Teil der Zeichnung ist der Auslass durch den Schieber 17 verschlossen. Der Schieber ist in den inneren Nuten der Wangen geführt. Um die Schieberführung zeigen zu können, ist die Vorderwand des Schiebers weggelassen. Die Vorderwand dichtet zu den Stirnwänden und zu den Wangen ab. Im rechten Teil der Zeichnung ist die Schiebervorderwand zu sehen. Die Zeichnung unterhalb der linken Kammer zeigt eine in der Länge gekürzte Draufsicht des Schiebers. Bei gezogenem Schieber fällt der Kompost in den darunter stehenden Kompostbehälter 21/1 bzw. 21/2.
Aufgrund der Bauweise der beiden Kammern ist der Raum unter den Halbschalen leicht zugänglich.
Vor den beiden Kammern ist der Wärmetauscher 24 eingebaut. (3).
5 zeigt die Lagerung der Rührwellen 18/1 und 18/2. Wegen der geringen Belastung im Rührbetrieb und der niedrigen Drehzahl wurden Gleitlager bevorzugt. Die Gleitlagerbuchsen 34 sind in Lagerblöcken 35 gehalten, die ihrerseits mit den Kammerwänden verschraubt sind. Die Wellen sind mit hier nicht dargestellten paddelförmigen Elementen bestückt zur Lockerung und Durchmischung der Biomasse. An den Enden der Paddelstege sind lamellenförmige Wischer angebracht, die an den Kammerwänden anhaftende Kompostreste beim Entleeren abstreifen und auskehren.
Im unteren Teil von 5 sieht man den Schieber 17.
Die Wellen 18/1 und 18/2 werden von dem Motor 20 angetrieben (3) Der Motor überträgt sein Drehmoment vom Antriebszapfen der Welle 18/1 mittels Zahnrad und Zahnriemen auf die Welle 18/2.
6 zeigt schematisch die Anordnung der Beheizungs- und Belüftungskreise der beiden Kammern 16/1 und 16/2. Die Wegeventile 26 und 27 bestimmen welche der beiden Kammern angeschlossen ist. Im Umluftbetrieb steht das Wegeventil 26 in Richtung Lufterhitzer 23. Das Gebläse 28 saugt die Kammerluft durch eine der Stirnwände der Kammer an und drückt sie durch den Lufterhitzer und die gegenüberliegende Stirnwand zurück in die Kammer. Die Massetemperatur wird durch entsprechende Aufheizung der Umluft eingestellt.
Im Frischluftbetrieb leitet das Wegeventil 26 die Warmluft 30 über den Wärmetauscher 24 und den Flüssigkeitssammelbehälter 22 (2) aus der Maschine heraus. Das Gebläse 29 saugt Kaltluft 31 im Gegenstrom durch den Wärmetauscher 24 an und leitet sie durch den Lufterhitzer 23 zurück in die angeschlossene Kammer.
Kondensat, das sich an den Kontaktflächen des Wärmetauschers bildet, fließt in den Flüssigkeitssammelbehälter 22. Die abgekühlte Luft aus dem Wärmetauscher wird von dem Gebläse 28 ebenfalls in den Sammelbehälter gefördert. Dort entweicht sie in einem Perlator und gelangt durch einen Filter in der Fronttüre der Maschine in den freien Raum.
Die Beheizung und Belüftung können zwischen den Kammern 16/1 und 16/2 beliebig umgeschaltet werden.
In beiden Kammern sind im Kontaktbereich der Biomasse je ein Sensor für Temperatur und Feuchte eingebaut. Ein weiterer Sensor zeigt an, wenn der zulässige Füllstand der Kammer erreicht ist.
Die Signale werden in die Maschinensteuerung übertragen. Dort ermittelt ein Programm aus den übertragenen Daten und aus gespeicherten Daten von optimierten Kompostierverläufen die Steuerdaten für die aktuelle Kompostierung.

Claims

Maschine zum ununterbrochenen Verarbeiten von pflanzlichen Abfällen zu Kompost mit zwei Reaktionskammern, die zu einer Station zusammengefasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Reaktionskammern 16/1 und 16/2 alle zur Kompostierung notwendigen Behandlungen durchführt, wie Sammeln der zerkleinerten Biomasse, Einstellung der geeigneten Temperatur und Feuchte, Lockerung und Belüftung der Masse, Durchführung der Rotte und Reifung.
Maschine nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bioabfälle vor dem Eintritt in die Reaktionskammer in einem Gerät 11 zerkleinert werden, welches oberhalb des Einlasses 12/1 der Kammer 16/1 und dem Einlass 12/2 der Kammer 16/2 verschiebbar angeordnet ist.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinerungsgerät 11 ein Kammwalzen-Zerkleinerer ist, der die aufgelegten Abfälle selbsttätig einzieht und die zerkleinerten Abfallpartikel in die empfangende Kammer fallen lässt.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebemechanismus 14 jeweils die nicht empfangende Reaktionskammer mittels einer mit dem Zerkleinerer verbundenen Platte 15 verschließt.
Reaktionskammern 16/1 und 16/2 nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammern einander benachbart sind mit einer gemeinsamen Trennwand und beide im oberen Kammerteil die Form eines Hohlquaders und im unteren Teil die Form einer zylinderförmigen Halbschale aufweisen.
Reaktionskammern 16/1 und 16/2 nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Scheitel der jeweiligen Zylinderhalbschale eine mit einem Schieber 17 verschließbare Öffnung vorhanden ist, die im Kompostierbetrieb verschlossen ist und zur Entnahme des Komposts geöffnet wird.
Reaktionskammern nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum beider Kammern die Rührwelle 18 drehbar gelagert ist und die Rührwelle über ihren Umfang verteilt mit speziellen Paddeln bestückt ist zum Lockern der Biomasse und zum Auskehren des Komposts.
Reaktionskammern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern an einen gemeinsamen Heizungs- und Belüftungskreislauf angeschlossen sind, die Luft aus der Kammer abgesaugt und durch den Lufterhitzer 23 in die Kammer zurückgeführt wird.
Reaktionskammern nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkreislauf umschaltbar ist auf Frischluftbetrieb wobei die Abluft durch den Wärmetauscher 24 geführt wird und dabei ihre Wärme an die Frischluft überträgt.
Reaktionskammern nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizungs-und Lüftungskreislauf zwischen Kammer 16/1 auf Kammer 16/2 umschaltbar ist.
Reaktionskammern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kammern Messinstrumente für Temperatur und Feuchte und ein Sensor für den zulässigen Füllstand eingebaut sind und deren Signale in die Steuerung der Maschine übertragen werden.