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Vorrichtung zur Zerstörung von Schwimmdecken in Abwasser-und Schlammbehandlungsanlagen,
sowie zur Umwälzung von Flüssigkeiten.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur hydromechanischen Zerstörung
von Schwimmdecken in Abwasser-und Schlammbehandlungsanlagen, sowie zur Umwälzung
von Flüssigkeiten und Schlämmen, insbesondere von Giille in Güllesammelbehältern
bei einstreuloser Tierhaltung in der Landwirtschaft.
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Die bei der einstreulosen Tierhaltung anfallende Giille-Kot-und Harnstoffe,
sowie unverwertete Futterreste-wird häufig für Düngezwecke weiter verwertet. Aus
agrartechnischen Gründen und seuchenhygienischen Bestimmungen ist eine Speicherung
der Gülle über längere Zeiträume in Güllesammelbehältern notwendig. Infolge beginnender
Faulung und durch hydrostatische Einflüsse tritt eine Fraktionierung der Gülle ein,
wodurch eine feste Schwimmdecke entsteht. Fur eine spätere Venvertung der Gülle
müssen die fraktionierten Bestandteile umgewälzt und die Schwimmdecke zerstört werden.
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Zur Schwimmdeckenzerstörung und Umwälzung von Fliissigkeiten ist eine
Strahldüse für Rührstrahlvorrichtungen in Faulbehältern, Jauchesilos und dgl. bekannt.
Diese Vorrichtung ist inmitten eines Behhalters stationiert und von der Flüssigkeit
völlig umgeben.
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Über einen drehbaren Düsenkopf, der mit einer Saug-bzw. Druckleitung
verbunden ist, kann die Behälterflüssigkeit im Wechsel über eine Ventilklappe abgepumpt
und wieder durch eine außermittig im Düsenkopf gelegene Offnung in den Behälter
gedrückt werden.
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Durch den Rückstoß beim Zupumpen entsteht eine Drehbewegung des Düsenkopfes
und der austretende Flüssigkeitsstrahl durchmischt die Behälterflüssigkeit und zerstört
die Schwimmdecke.
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Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, daß sich Düsenkopf und Saug-bzw.
Druckleitung in der mehr oder weniger aggressiven Flüssigkeit befinden und daher
der Korrosion und Verschmutzung direkt ausgesetzt sind. Die Pflege der Vorrichtung
ist nur schwer möglich. Die Behalterflüssigkeit muß immer pumpfähig sein, um die
Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahles zu gewähren.
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Eine andere bekannte Aufbereitungsanlage für Stalldung und organische
Abfallstoffe der Landwirtschaft sieht in einem kreisrunden Behälter ein mittig angeordnetes,
vertikal durchgehendes, mit düsenartigen Offnangen versehenes Rohr, vorf Das Rohr
ist mit einer Saug-bzw. Druckleitung verbunden, so daß die Behalterfliissigkeit
sowohl ab-als auch wieder zugepumpt werden kann. Durch die austretenden Flüssigkeitsstrahlen
erfolgt eine Durchmischung der Behälterflüssigkeit und zugleich eine Schwimmdeckenzerstörung.
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Diese Anlage weist etwa die gleichen Nachteile wie die vorgenannte
Vorrichtung auf. Hinzu kommt aber noch, daß sich diese Anlage mehr zur Verhinderung
der Schwimmdeckenbildung als zu ihrer Zerstörung eignet.
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Des weiteren ist eine Einrichtung zum Auflockern von Schlamm und Abpumpen
desselben sowie zum Umwälzen von Lösungen bekannt, bei der eine, der Grouse des
Behälters entsprechende, anzanl rotierender Strahldüsen kurz über der Beckensohle
angeordnet sind.
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Mer die rotierenden Strahldüsen können sowohl flüssige als auch gasförmige
Medien zugeführt werden. Die austretenden Strahlen bewirken zusammen mit der rotierenden
Bewegung eine Auflockerung des abgesetzten Schlamms und eine Umwälzung der Flüssigkeit.
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Als besonders nachteilig an dieser Einrichtung erweist sich, daß die
über der Beckensohle angeordneten Strahldüsen keine Zerstörung der Schwimmdecke
bewirken, da die Umwälzung nicht bis zur Oberfläche des Behälters dringt. Auch bei
dieser Einrichtung werden Korrosion und Verschmutzung durch die unmittelbare Beriihrung
mit der Flüssigkeit gefördert.
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Es sind witerhin Geräte in Lombination mit Zerkleinerungs-und Umwälzvorrichtungen
für Gülle bekannt. Ein solches Gerät besteht aus einem langen Schutzrohr mit innenliegender
Antriebswelle, auf dem am oberen Ende ein Elektro-Motor angeflanscht und am unteren
Ende ein oben und unten offener Strhltopf als Stromungslenker mit Schneidkopf und
Schneidquirl befestigt ist. Der Strahltopf wird in den Güllebehälter abgesenkt.
Der Schneidquirl arbeitet mit einer hohen Drehzahl, saugt die Flüssigkeit durch
die obere Offnung des Strahltopfes an-und strahlt sie je nach
Bauart
des Gerätes zurück in den Behälter, wobei zugleich die Einstreu-und Futterreste
fein zerschnitten werden. Der gesamte Beckeninhalt wird kurzzeitig bewegt und die
Schwimmdecke zerstört und untergemischt. Dabei sind einige Variationen dieser Geräte
bekannt, die sich dadurch unterscheiden, daß Strahltopf und Schneidvorrichtung anders
ausgebildet sind.
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Nachteilig bei diesen Geräten ist, daß die Verschleißteile unmittelbar
der aggressiven Fliissigkeit und damit der Korrosion ausgesetzt sind. Außerdem können
die Geräte nicht eingesetzt werden, vrenn sich eine Schwimmdecke mit starker innerer
Festigkeit ausgebildet hat, da die Schwimmdecke erst mechanisch zerstört werden
muß, um den Strahltopf absenken zu können. Auch reicht die Strahlwirkung zur völligen
Defraktionierung des Behälterinhaltes nicht aus. Da sich die Gerätelängen nur in
bestimten Grenzen bewegen, können sie auch nicht zum Einsatz in beliebig großen
Behältern vorgesehen werden.
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Die Erfindun, bezweckt, eine Vorrichtung zur hydromechanischen Zerstörung
von Schwimmdecken in Abwasser-und Schlammbehandlungsanlagen, sowie zur Umwälzung
von Flüssigkeiten und Schlämmen zu schaffen, die unter den Bedingungen der Güllewirtschaft
bei einstreuloser Tierhaltung einzusetzen ist und die Nachteile der bekannten Vorrichtungen
und Geräte weitestgehend vermeidet.
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Dabei soll die Vorrichtung sowohl Schwimmdecken beliebiger Dicke und
großer innerer Festigkeit zerstören, als auch durch Umwälzen die Schwimmdeckenbilaung
verhindern und die abgesetzte Dick-@ defraktionieren. Die Vorrichtung soll dariiber
hinaus einfach in Herstellung,Montage und Bedienung und witterungsunabhängig beliebig
einsetzbar sein.
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Der Lrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur hydromechanischen
Zerstörung von Schv. immdecken in Abwasser-und Schlammbehandlungsanlagen sowie zur
Umwälzung von Flüssigkeiten und Schlämmen, insbesonuere von Gülle in Güllesammelbehältern
bei einstreuloser Tierhaltung in der Landwirtschaft zu schaffen, die es ermöglicht,
daß ein durch ein Strahlrohr gerichteter, unter regelbarem Druck austretender Flüssigkeitsstrahl
spiralförmig die Schwimindecke vom Zentrum nach außen oder umgekehrt bestrewcht.
Dabei müssen sowohl die Strahlowandergeschwindigkeit
als auch Abstand
und Anzahl der spiralförmigen Windungen des Strahlverlaufes je nach Schwimmdeckenstärke
und innerer Festigkeit derselben sowie entsprechend der Beckengröße regulierbar
sein. Dabei ist die Vorrichtung oberhalb der Beckenoberfläche anzuordnen und so
auszubilden, daB ein Umsetzen auf andere Becken möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie folgt gelöst : Auf einem über
der Behälteröffnung liegenden Grundrahmen befindet sich ein Traggestell für die
Vorrichtung. Eine vertikal angeordnete hohle Hauptwelle ist im Traggestell jeweils
oben und unten gelagert. Die Hauptwelle weist an ihrem oberen Ende einen Druckleitungsanschluß
für die Flüssigkeitszuführung und an ihrem unteren Ende ein Strahlrohr auf. Gemäß
der Erfindung ist ein Antriebsmotor mit Untersetzungsgetriebe und vertikaler Abtriebswelle
seitlich von der Hauptwelle am Traggestell fest stationiert. xr ist mit der Hauptwelle
durch einen Schubkurbeltrieb zur Ubertragung der Drehbewegung kraftschlüssig verbunden.
Das an der Hauptwelle schwenkbar angeflanschte Strahlrohr weist einen Schwenkhebel
auf, dessen Ende an einer, auf einer horizontal an der Hauptwelle angeordneten Gewindespindel
laufenden Wandermutter im Eingriff steht. Auf einer einseitigen Verlängerung der
Gewindespindel sitzt ein Relativtriebrad, das bei Drehbewegung der Hauptwelle an
koaxial am Grundrahmen befestigten Stehbolzen anschlägt. Durch den Drehimpuls des
Relativtriebrades beim Anschlag wird über die Spindel, die Wandermutter und den
Schwenkhebel ein Schwenkausschlag des Strahlrohres erreicht, so daß der Flüssigkeitsstrahl
eine spiralförmige Bahn beschreibt.
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Der Schubkurbeltrieb besteht aus einem durch Gelenk verbundenen Kurbel-und
einem Schwenkarm, wodurch die Umwandlung der Drehbewegung des Antriebes in eine
oszillierende erfolgt. Der Kurbelarm ist an einer am Stumpf der Abtriebswelle angeordneten
Exzenterscheibe beweglich befestigt, während der Kurbelarm mit der='Hauptwelle beweglich
verbunden ist. Auf dem Kurbelarm sitzt ein Schubglied, das in die Verzahnung einer
horizontalen mit der Hauptwelle fest verbundenen Zahnscheibe eingreift. Die oszillierende
Bewegung des Schubkurbeltriebes überträgt sich auf die
Hauptwelle,
die dadurch in eine Drehbewegung versetzt wird.
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Die Gewindespindel ist in einer fest mit der Hauptwelle verbundenen
Konsole mehrfach gelagert. Die auf der Spindel laufende Wandermutter trägt einen
Zapfen, der in das als geschlitzte Gabel ausgebildete Ende des Schwenkhebels eingreift.
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Der Radius der Exzenterstellung des Eurbelarmes an der Exzenterscheibe
ist veränderlich einstellbar, wodurch der Sohwenkausschlag des Schwenkarmes und
damit der Vorschub des Schubgliedes auf der -Zahnscheibe variiert werden kann. Nach
einer erfindungsgemäßen Ausführung der Vorrichtung besteht das. Schubglied aus zwei
gegensätzlich und in verschiedenen Ebenen angeordneten Schubzähnen und einer gewichtsbelasteten
Reversiervorrichtung.
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Dementsprechend sind auf der Hauptwelle zwei Zahnscheiben mit gegensätzlicher
Verzahnung in verschiedenen Ebenen befestigt.
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Dadurch wird es möglich, daß eine Links-un eine Rechtsdrehung der
Hauptwelle erzielt werden kann, indem die Reversiervorrichtung den Schubzahn in
die entsprechende Zahnscheibe der gewählten Drehrichtung in Eingriff bringt.
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Das Relativtriebrad weist mindestens drei Anschlagkanten auf.
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Der Schwenkwinkel des Strahlrohres wird durch einen Endschalter,
der am Grundrahmen befestigt ist, begrenzt, r wird in beiden Grenzstellungen durch
zwei einstellbare, am Strahlrohrkörper befestigte, Schaltnocken betätigt. Nach einer
weiteren erfindungsgemäßen Ausführung ist an Stelle der Stehbolzen am Grundrahmen
ein Zahnkranz angeordnet. Dabei ist das Relativtriebrad verzahnt.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe entsteht der Vorteil,
daß von einem Antrieb zwei Bewegungsabläufe abgenommen werden können. Dabei besteht
gegenüber dem Antriebsmotor nur die Abhängigkeit der rotierenden Bewegung der Hauptwelle
und der Schwenkbewegung des Strahlrohres, wogegen die Drehzahl der Hauptwelle durch
die Exzenterverstellung und der Abstand der Windungen der Spiralbahn des Strahles
durch die Anzahl der Stehbolzen und die Anzahl der Anschlagkanten am Relativtriebrad
bestimmt werden. Es ist also möglich, von einem Antrieb mit . konstanter Drehzahl
zwei Bewegungsabläufe mit jeweils variablen Bewegungsgrößen abzunehmen. Die Einstellung
der Vorschubgröße am Exzenter und des des Strahlrohres mit
Hilfe
des Stehbolzens können nach Belieben entsprechend den örtlichen Bedingungen, wie
Behältergröße, Schwimmdeckendicke und-konsistenz und Zustand der Fraktionierung
vorgenommen werdeno Die Endschaltersteuerung gewährleistet das selbsttätige Abschalten
des Antriebes, sobald eine der Endstellungen des Schwenkausschlages erreicht ist.
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Der Flüssigkeitsstrahl, dessen Stärke und Druck auch variiert werden
kann, zerstört systematisch die Schwimmdecke und bewirkt eine Umwälzung der fraktionierten
Flüssigkeit.
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Die Vorrichtung selbst hat keine direkte Beruhrung mit der aggressiven
Flüssigkeit. Die geringe Masse gestattet den Einsatz bzw. das Umsetzen auf parallel
angeordnete Sammelbehälter. Die Vorrichtung kann im Freien aufbestellt werden. Die
einfache Konstruktion ermöglicht eine Fertigung in jedem einschlagigen Maschinenbaubetrieb.
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Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher
beschrieben werden.
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In der zugehörigen Zeichnung zeigen : Fig. 1 : Eine Seitenansicht
der erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 2 : Die Vorderansicht nach Fig. 1 Fig. 3
: Eine Detaildarstellung der Elemente des Schwenkausschlages am Strahlrohr Fig.
4 : Die Detaildarstellung der Stehbolzen und des Relativtriebrades Fig. 5 : Die
Draufsicht nach Fig. 3 Fig. 6 : Die Detaildarstellung Schubkurbeltrieb mit Reverservorrichtung
Fig. 7 : Eine Systemdarstellung des Schubkurbeltriebes Auf einem geschweißten Grundrahmen
1, der auf der OfEnung eines runden Güllesammelbehälters aufliegt, ist das Traggestell
2 für die Vorrichtung montiert. Am Traggestell 2 befinden sich oben und unten die
beiden Hauptlager 3 a und b fiir die Lagerung der vertikalen Hauptwelle 4. Die Hauptwelle
ist als Hohlwelle ausgebildet. Oberhalb des oberen und unterhalb des unteren Lagers
befinden sich Flanschverbindungen 7 a und b. Der Anschluß der
Hauptwelle
4 mit einer starren Pumpendruckleitung 5 erfolgt über die Flanschverbindung 7 a
und eine Drehstopfbuchse 6.
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An der unteren Flanschverbindung 7 b der Hauptwelle ist ein Umlenkstück
8 mit einer horizontalliegenden Schwenkstopfbuchse 9 angeordnet. An der Schwenkstopfbuchse
9 ist das abgewinkelte Strahlrohr 10 mit auswechselbarer Strahldüse 11 über die
Flanschverbindung 7 c befestigt.
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Die Abwinklung des Strahlrohres 10 liegt so, daB die Strahlrichtung
in Verlängerung der Hauptwellenachse liegt. Das Strahlrohr bewegt sich durch die
Drehbewegung der Hauptwelle auf einer Kreisbahn und erhalt zusätzlich einen Schvwenkausschlag,
so daß sich eine Strahlführung in Form einer Spirale ergibt.
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Der Antriebsmechanismus besteht aus einem Antriebmotor 12, der seitlich
von der Hauptwelle 4 fest am Traggestell 2 montiert ist. Des weiteren aus einem
Untersetzungsgetriebe 13 mit vertikaler Abtriebswelle 18, einem durch Exzenterverstellung
nu im Hub veranderlichen Schubkurbeltrieb 14, zwei in verschiedenen Ebenen an der
Hauptwelle befestigten Zahnscheiben 16 und der Reversiervorrichtung 17. Dabei befindet
sich am Stumpf der vertikalen Abtriebswelle 18 des Getriebes eine Exzenterscheibe19,
an der der Kurbelarm 15 a des Schubkurbeltriebes 14 beweglich befestigt ist. Der
Schubkurbeltrieb besteht aus dem Kurbelarm 15 a und dem Schwenkarm 15 15 b. Der
urbelarm ist mit dem Exzenterbolzen an der Exzenterscheibe 19 und mit dem. Schwenkarm
beweglich und der Schwenkarm mit der Hauptwelle 4 beweglich verbunden.
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Die beiden Zaunscheiben 16 für Links-und Rechtsdrehung der Hauptwelle
sind'gegensätzlich sägezahnartig verzahnt. Am Schw enarm 15 b ist ein Schubglied
20, bestenend aus zuei gegensätzlich und in verschiedenen Ebenen angeordneten Schubzähnen
21, angebracht. Es wird durch die Reversiervorrichtung 17 jeweils bei Links-oder
Rechtsdrehung mit der zugeordneten Zahnscheibe in Eingriff getracht. Durch die vorgenannten
Elemente wird die Hauptwelle in Drehbewegung versetzt. Der Antriebsmotor 12 hat
eine konstante Drehzahl. Durch ierstellung des Exzenterradius ;. ird ler Hub der
Schubkurbel verändert und demzufolge der Vorschub an der jeweiligen Zahnscheibe
16 und damit auch die Drehzahl der Hauptwelle.
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Von der Drehbewegung der Hauptwelle wird im Relativtrieb der Antrieb
für die Schwenkbewegung des Strahlrohres 10 abgenommen.
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Dies erfolgt, indem die Drehbewegung über am Grundrahmen 1 koaxial
angeordnete Stehbolzen 22 auf ein vierflügliches Relativtriebrad 23 übertragen wird.
Das Rad sitzt auf einer einseitig verlängerten horizontal liegenden Gewindespindel
24, auf deren Gewindeteil eine Wandermutter 25 läuft. Die Gewindespindel ist in
einer Konsole 27 mehrfach gelagert, die ihrerseits mit der Hauptwelle 4 fest verbunden
ist, so daß sich der gesamte Relativtrieb mitdreht. Die Wandermutter ist über einen
Zapfen 26 mit der geschlitzten Gabel 29 des Schwenkhebels 28, der an. der Schwenkstopfbuchse
9 des Strahlrohres 10 befestigt ist, im Eingriff, Durch die Drehung der Spindel
und das Wandern der Mutter 25 bei Anschlag des Relativtriebrades an einen Stehbolzen
wird der Schwenkhebel bewegt und das Strahlrohr schwenkt um ein der Drehbewegung
der Spindel entsprechendes Stück aus. Die Schwenkbewegung des Strahlrohres pro Hauptwellenumdrehung
ist abhängig von der Anzahl der Stehbolzen und kann variiert werden. Der Schwenkwinkel
für das Strahlrohr liegt beispielsweise bei 80 °. r ist so bemessen, daB die gesamte
Oberfläche des beispielsweise Rundspeicherbehälters bestrichen wird. Durch die Exzenterverstellung
ist der Zahnvorschub und damit die Drehzahl einstellbar und mittels der Wahl der
Anzahl der Stehbolzen die Zahl der Schwenkausschläge des Strahlrohres. Der Strahlverlauf
ergibt in jedem Fall eine Spirale. Durch die vorgenannten Einstellmöglichkeiten
sind Spiralformen mit engem und großen Windungsabstand möglich. Die Vorrichtung
ist mit einem am Grundrahmen befestigten Endschalter 30 bestückt, der von zwei einstellbaren
Schaltnocken 31 betätist wird und in beiden Begrenzungsstellungen des Strahlrohres
den Antriebsmotor selbsttätig abschaltet. Die Schaltnocken sind am Körper des Strahlrohres
10 befestigt. Bei Erreichen der Endstellung kann der Bewegungsablauf durch die Reversiervorrichtung
17 umgekehrt werden. Dazu ist es erforderlich, den durch ein Gewicht 17 b belasteten
Hebel 17 a der Reversiervorrichtung um 180 ° umzulegen. Damit wird der bisher im
Eingriff gestandene Schubzahn 21 außer Eingriff eno : aren und der Gegenschubzahn
in Eingriff gebracht.