DE202013006429U1 - Vorrichtung zum Durchmischen des Inhalts von Substratbehältern - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Durchmischen des Inhalts von Substratbehältern (1) mittels eines Rührwerks (3), bei der der Substratbehälter (1) zumindest eine umlaufende Wand (4) und einen Boden (12) umfasst, wobei sich die umlaufende Wand (4) an einer vertikalen Hauptachse orientiert, und das Rührwerk (3) eine Welle (8) umfasst, die unter einem von der Vertikalen und Horizontalen abweichenden Einbauwinkel (α) in den Substratbehälter (1) hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk (3) wenigstens zwei Rührschaufeln (9, 10) umfasst, die sich jeweils radial beidseits der Welle (8) erstrecken und zueinander verdreht sowie in Längserstreckung der Welle (8) voneinander beabstandet auf der Welle (8) angeordnet sind.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Durchmischen des Inhalts von Substratbehältern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Rührwerke für Biogasanlagen sind bereits bekannt. So ist in der
DE 102 60 972 B4 eine Vorrichtung zum Durchmischen von Flüssigmist in einem senkrecht stehenden Vorratsbehälter beschrieben, die sich dadurch auszeichnet, dass eine Welle mit Rührelementen radial in den senkrecht stehenden, zylindrischen Vorratsbehälter hineinragt, mittels einer Antriebsvorrichtung drehbar ist und dass die Rührelemente als schaufelförmige Paddel so ausgebildet sind, dass sie in bestimmten Rotationspositionen einen Durchbruch in einer Abdeckung des Vorratsbehälters durchragen, und dass der Durchbruch mittels einer Haube hermetisch verschließbar ist. - Ferner ist in der
DE 10 2008 006 813 A1 eine Rührvorrichtung für Biogasfermenter gezeigt und beschrieben, die zur Wartung oder Reparatur problemlos ohne Veränderung des Füllstands und ohne wesentliche Störung des normalen Betriebsablaufs aus- bzw. eingebaut werden kann. Dazu befindet sich die Rührvorrichtung in einem senkrecht stehenden Schacht, der von oben her in den Fermenterkessel hineinragt und im unteren Teil eine Austrittsöffnung hat. Die Austrittsöffnung liegt dabei etwas unterhalb der Füllstandshöhe, so dass ein gasdichter Abschluss entsteht. Der Schacht mit der Rührvorrichtung kann auch an der Außenseite des Fermenters angebracht sein. - Außerdem ist eine Biogasanlage mit einem Rührwerk aus der
DE 20 2006 004 982 U1 bekannt. Dort umfasst das Rührwerk zumindest einen Antrieb und ein an der Wand des Fermentationsbehälters befestigtes wandseitiges Rührwellenlager, ein weiteres, sich am Boden abstützendes fermenterseitiges Rührwellenlager und zumindest eine Rührwelle mit Rührblättern. Dabei erstreckt sich die Rührwelle parallel zum Boden des Fermentationsbehälters in Richtung der Hauptachse des Fermentationsbehälters. - Außerdem ist aus der
DE 20 2006 020 195 U1 ein Rührwerk für einen Fermenter bekannt, bei dem mehrere vertikal angeordnete Rührwellen Rührpaddel tragen und über einen Antriebsmechanismus zum Antrieb der Rührwellen verfügen. Am Boden des Fermenters befinden sich Zentrierlager zum zentrieren der vertikal angeordneten Rührwellen. - In der
DE 20 2004 012 236 U1 ist ein Rührwerk für Biogasfermenter gezeigt und beschrieben, bei dem ein schräg ins innere des Fermentationsbehälters ragendes Rührwerk zwei Rührschaufeln auf seiner Rührwelle trägt. Die Rührschaufeln sind Propellerartig ausgebildet und in gleicher Ausrichtung auf der Rührwelle positioniert. Ihre Rotationskreise überschneiden sich in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau im Fermentationsbehälter nicht. Kern des dort beschriebenen Gegenstands ist die speziell ausgestaltete Fermenterseitige Lagerkonsole. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Durchmischen des Inhalts von Substratbehältern, insbesondere bei Biogasanlagen zu schaffen, die über eine hohe Leistungsfähigkeit verfügt, sehr gut an die wechselnden Bedingungen beim Betrieb der Biogasanlage anpassbar ist und bei der Wartung geringe Störungen des Betriebs verursacht.
- Diese Ausgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
- Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung für Biogasanlagen liegen in seiner großen Leistungsfähigkeit, ihrer Stabilität und ihrer Wartungsfreundlichkeit.
- In besonders vorteilhafter Weise ist in dem Substratbehälter ein Rührwerk installiert, dessen Rührschaufeln in ihrer Lange, ihrer axialen Position auf einer Welle des Rührwerks und der Einbauwinkel der Welle so gewählt sind, dass sich ihre Rotationskreise in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau im Substratsbehälter überlagern und bei Rotation des Rührwerks eine rotierende Woge des Substrats im Substratbehälter erzeugen.
- Besonders vorteilhaft ist eine Vorrichtung zum Durchmischen des Inhalts von Substratbehältern ausgestaltet, wenn der Substratbehälter eine umlaufende Wand und einen Boden umfasst, wobei sich die umlaufende Wand an einer vertikalen Hauptachse orientiert, wenn die Vorrichtung zum Durchmischen des Inhalts von Substratbehältern ein Rührwerk aufweist und das Rührwerk eine Welle umfasst, die unter einem von der Vertikalen und Horizontalen abweichenden Einbauwinkel in den Substratbehälter hineinragt, und wenn das Rührwerk wenigstens zwei Rührschaufeln umfasst, die sich jeweils radial beidseits der Welle erstrecken und zueinander verdreht sowie in Längserstreckung der Welle voneinander beabstandet auf der Welle angeordnet sind.
- Vorteilhaft ist eine Vorrichtung auch dann, wenn die Länge der Rührschaufeln, ihre axiale Position und der Einbauwinkel der Welle so gewählt sind, dass sich ihre Rotationskreise in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau des Substratsbehälters überlagern.
- Außerdem ist eine Vorrichtung von Vorteil, wenn die Rührschaufeln bis in ihre Endbereiche ein sich radial zur Welle erstreckendes Rechteckprofil aufweisen, die Endbereiche gegenüber der Erstreckungsrichtung des Rechteckprofils jedoch Abwinklungen aufweisen.
- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Welle des Rührwerks am Boden des Substratbehälters abgestützt ist, insbesondere, wenn die Abstützung der Welle am Boden des Substratbehälters mit Hilfe eines Lagerbocks erfolgt.
- Günstig gestaltet ist eine Vorrichtung auch dann, wenn die Welle des Rührwerks die Wand des Substratbehälters oder dessen Abdeckung durchdringt.
- Bei einer Vorrichtung ist es günstig, wenn der Substratbehälter als Fermentationsbehälter, Nachgärbehälter, Endlager oder dergleichen ausgebildet ist.
- Eine Vorrichtung ist dann vorteilhaft, wenn der Substratbehälter eine gasdichte Abdeckung aufweist.
- Eine Vorrichtung kann vorteilhaft gestaltet werden, wenn die umlaufende Wand des Substratbehälters in der Draufsicht Kreisringförmig ist.
- Mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung anhand der Zeichnungen noch näher erläutert werden.
- Es zeigt
-
1 einen offenen Substratbehälter einer Biogasanlage mit Teildecke und erfindungsgemäßem Rührwerk; -
2 ein Rührwerk in Detaildarstellung; -
3 eine Einbau-Variante des Rührwerks gemäß der Erfindung und -
4 eine Einzelheit zur Veranschaulichung der Rotationskreise - In
1 ist ein offener Substratbehälter gezeigt, der in der folgenden Beschreibung als Fermentationsbehälter1 einer Biogasanlage2 bezeichnet wird. Der nicht dargestellte Inhalt soll von einem Rührwerk3 durchgemischt werden, welches bei diesem Ausführungsbeispiel in einem zylindrischen Fermentationsbehälters1 angeordnet sind. Eine Wand4 des Fermentationsbehälters1 ist vorzugsweise thermisch isoliert und vorzugsweise aus Beton gefertigt. Der obere Begrenzungsrand5 des Fermentationsbehälters1 wird von einem Kreisring aus Beton gebildet. Der Betonrand5 weist eine Verstärkungsplatte6 auf, mittels der ein Antriebsmotor7 für eine Rührwelle8 an dem Fermentationsbehälter1 gelagert ist. Die Rührwelle8 , ragt unter einem von der Vertikalen und Horizontalen abweichenden Einbauwinkel α in den Fermentationsbehälter1 hinein und trägt zwei Rührschaufeln9 und10 , welche längs der Rührwelle8 an dieser montiert sind. Die Rührschaufeln9 und10 sind jeweils in ihrer Längserstreckung zueinander um 90° auf der Rührwelle8 versetzt angeordnet und weisen entlang der Achse der Rührwelle8 einen Abstand zueinander auf. An ihrem dem Antriebsmotor7 abgewandten Ende ist die Welle8 in einem Lagerbock11 abgestützt, der sich am Boden12 des Fermentationsbehälters1 befindet. - In
2 ist ein Rührwerk3 in detaillierter Darstellung gezeigt. Um Wiederholungen zu vermeiden sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie in1 , auf die ausdrücklich Bezug genommen wird. Mit Hilfe des Antriebsmotors7 wird die welle8 in Rotation versetzt und die Rührschaufeln9 und10 versetzen das im Fermentationsbehälter1 befindliche Substrat (hier nicht dargestellt) in Bewegung. Je nach Füllstand des Fermentationsbehälters1 tauchen die Rührschaufeln9 und10 dabei mehr oder weniger in das Substrat ein. Gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Propeller-Rührwerken wird das Substrat nicht nur örtlich am Propeller verwirbelt, sondern die Gesamtheit des Substrats24 wird durch die Rührschaufeln9 und10 innerhalb des Fermentationsbehälters in Rotation versetzt, wie in4 noch veranschaulicht werden wird. - In
3 ist ein Rührwerk3 in einer Variante dargestellt, bei der die Welle8 durch die Wand4 des Fermentationsbehälters1 hindurch greift. Die Position des Antriebsmotors7 liegt hier außerhalb der Wand4 des Fermentationsbehälters1 , so dass er in der Darstellung nicht zu erkennen ist. Gegenüber der Darstellung in2 sind die Rührschaufeln9 und10 etwas verdreht und die Wand4 ist geschnitten. Sowohl in3 als auch in2 ist ersichtlich, dass die Rührschaufeln9 und10 an ihren Endbereichen13 ,14 ,15 und16 Abwinklungen17 ,18 ,19 und20 aufweisen. Die Rührschaufeln9 und10 sind bevorzugt aus Stahlblech hergestellt und prismatisch abgekantet, so dass sich in Rührrichtung – die der Drehrichtung der Welle8 entspricht – jeweils ein prismatisches Profil21 mit einer Schiffsbugartige Schneide22 ergibt, die beim Rühren im Substrat die Kräfte gering hält. Die Abwinklungen17 ,18 ,19 und20 optimieren die Form der Rührschaufeln9 und10 dahingehend, dass die wirksamen Flächen der Rührschaufeln9 und10 möglichst nahe an die Randbereiche des Fermentationsbehälters1 heranreichen, wobei sie in diesen Bereichen ihre Rührwirkung beibehalten, weil der Schaufeleffekt stärker ist, als bei einem Propellerartig rund auslaufenden Ende der Rührschaufeln9 und10 . Dies gilt sowohl für die Bereiche der Wand4 als auch für den Boden12 des Fermentationsbehälters1 . - In
4 ist schematisch das eingebaute Rührwerk3 gezeigt, wie es aus3 entnommen sein kann, jedoch ist die Welle8 unterbrochen, um beide Rührschaufeln9 und10 in der gleichen Ansicht sichtbar zeigen zu können. Diese Darstellung erleichtert das Verständnis für den Gegenstand der Erfindung, da sie zeigt, dass die Rotationskreise der Rührschaufeln9 und10 sich in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau23 des Substrats24 im Substratbehälter1 überlagern. Damit ist gemeint, dass bei steigendem Flüssigkeitsniveau23 die äußere und weiter oben rotierende Rührschaufel10 bereits in das Substrat24 eintaucht, bevor die innere und weiten unten rotierende Rührschaufel9 vollständig vom Substrat24 bedeckt ist und sich unterhalb des Flüssigkeitsniveaus23 befindet. - Diese Merkmale bewirken, dass das Substrat
24 innerhalb des Fermentationsbehälters1 zu einer Bewegung angeregt wird, die als rotierende Woge bezeichnet werden kann. Bei niedrigem Flüssigkeitsniveau23 taucht nur der bodennahe Teil der Rührschaufel9 in das Substrat24 ein und versetzt es in eine Bewegung, die durch die zylindrische Wand4 des Fermentationsbehälters1 zu einer Rotation des Substrats24 führt. Bei steigendem Flüssigkeitsniveau23 taucht die gesamte Rührschaufel9 in das Substrat24 ein und der oberhalb der Welle8 befindliche Teil des Rührflügels9 bewirkt eine gewisse Kompensation des rotatorischen Moments. Beim Gegenstand der Erfindung ist bei diesem Füllstand des Fermentationsbehälters1 jedoch bereits die zweite Rührschaufel10 in Aktion und verstärkt ihrerseits das Rotationsmoment im Substrat24 , insbesondere auch dadurch, weil die Rührschaufel10 sich weiter weg vom Zentrum des Fermentationsbehälter1 befindet und deshalb das resultierende Drehmoment stärker ist, als bei der ersten Rührschaufel9 , die sich näher am Zentrum des Fermentationsbehälters1 befindet. Um diesen Sachverhalt begrifflich zu fassen, wurde dieses Merkmal mit dem Begriff der sich in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau23 des Substratsbehälters1 überlagernden Rotationskreise der Rührschaufeln9 und10 bezeichnet. - Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Länge der Rührschaufeln
9 und10 , ihre axiale Position auf der Welle8 und der Einbauwinkel der Welle8 im Fermentationsbehälter1 also so gewählt, dass sich ihre Rotationskreise in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau23 des Fermentationsbehälters1 überlagern und durch diese Maßnahme die Rotation der Rührschaufeln9 und10 eine rotierende Woge des Substrats24 im Fermentationsbehälter1 erzeugen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fermentationsbehälter (Substratbehälter)
- 2
- Biogasanlage
- 3
- Rührwerk
- 4
- Wand
- 5
- Oberer Begrenzungsrand
- 6
- Verstärkungsplatte
- 7
- Antriebsmotor
- 8
- Rührwelle
- 9
- Rührschaufel
- 10
- Rührschaufel
- 11
- Lagerbock
- 12
- Boden
- 13
- Endbereich
- 14
- Endbereich
- 15
- Endbereich
- 16
- Endbereich
- 17
- Abwinklung
- 18
- Abwinklung
- 19
- Abwinklung
- 20
- Abwinklung
- 21
- Profil
- 22
- Schneide
- 23
- Flüssigkeitsniveau
- 24
- Substrat
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10260972 B2 [0002]
- DE 102008006813 A1 [0003]
- DE 202006004982 U1 [0004]
- DE 202006020195 U1 [0005]
- DE 202004012236 U1 [0006]
Claims (10)
- Vorrichtung zum Durchmischen des Inhalts von Substratbehältern (
1 ) mittels eines Rührwerks (3 ), bei der der Substratbehälter (1 ) zumindest eine umlaufende Wand (4 ) und einen Boden (12 ) umfasst, wobei sich die umlaufende Wand (4 ) an einer vertikalen Hauptachse orientiert, und das Rührwerk (3 ) eine Welle (8 ) umfasst, die unter einem von der Vertikalen und Horizontalen abweichenden Einbauwinkel (α) in den Substratbehälter (1 ) hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk (3 ) wenigstens zwei Rührschaufeln (9 ,10 ) umfasst, die sich jeweils radial beidseits der Welle (8 ) erstrecken und zueinander verdreht sowie in Längserstreckung der Welle (8 ) voneinander beabstandet auf der Welle (8 ) angeordnet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Rührschaufeln (
9 ,10 ), ihre axiale Position und der Einbauwinkel (α) der Welle (8 ) so gewählt sind, dass sich ihre Rotationskreise in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau (23 ) im Substratsbehälter (1 ) überlagern. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührschaufeln (
9 ,10 ) bis in ihre Endbereiche (13 ,14 ,15 ,16 ) ein sich radial zur Welle (8 ) erstreckendes Profil (21 ) aufweisen, die Endbereiche (13 ,14 ,15 ,16 ) gegenüber der Erstreckungsrichtung des Profils (21 ) jedoch Abwinklungen (17 ,18 ,19 ,20 ) aufweisen. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (
8 ) des Rührwerks (3 ) am Boden (12 ) des Substratbehälters (1 ) abgestützt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung der Welle (
8 ) am Boden (12 ) des Substratbehälters (1 ) mit Hilfe eines Lagerbocks (11 ) erfolgt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (
8 ) des Rührwerks (3 ) die Wand (4 ) des Substratbehälters (1 ) durchdringt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (
8 ) des Rührwerks (3 ) die Abdeckung (5 ) des Substratbehälters (1 ) durchdringt - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratbehälter (
1 ) als Fermentationsbehälter, Nachgärbehälter, Endlager oder dergleichen ausgebildet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratbehälter (
1 ) eine gasdichte Abdeckung aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Wand (
4 ) des Substratbehälters (1 ) in der Draufsicht Kreisringförmig ist.
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DE202013006429U1 true DE202013006429U1 (de) | 2013-08-08 |
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2013
- 2013-07-17 DE DE202013006429U patent/DE202013006429U1/de not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20131002 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R071 | Expiry of right |