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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Substratleitungsabdichtungsvorrichtung mit einem Substratleitungsüberwachungssystem.
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Bei der Vergärung von Biomasse in landwirtschaftlichen Biogasanlagen werden zumeist tierische Exkremente, wie Gülle und Festmist, sowie Energiepflanzen als Substrat eingesetzt. Ein Unterscheidungsmerkmal bei Biogasanlagen ist die Betriebsweise als Nass- oder Trockenvergärung. In Deutschland ist die Nassvergärung vorherrschend, weil die meisten Anlagen von Landwirten mit Viehzucht errichtet werden, die häufig Gülle und Energiepflanzen einsetzen. Feste Biomasse muss bei der Nassvergärung gut zerkleinert, ständig mit Flüssigkeit durchmischt und pumpbar gehalten werden. Der Gärrest der Nassvergärung ist eine gülleähnliche Substanz, auch als Biogasgülle bezeichnet.
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Es ist allgemein bekannt, dass bei mehrstufigen oder gestaffelten Biogasanlagen die einzelnen Bioreaktoren, d.h. Behälter in denen die Fermentation bzw. Gärung stattfindet, mittels Substratleitungen miteinander verbunden sind. Auch für die Weiterleitung und zum Sammeln von Biogasgülle werden Substratleitungen eingesetzt.
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Oftmals sind diese Substratleitungen unterirdisch verlegt. Sollte bei einer der Substratleitungen ein Leck entstehen, besteht die Gefahr von Bodenkontamination.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Anordnung vorzuschlagen, um die Gefahr einer Verschmutzung des Bodens bei einem Leck der Substratleitung zu verringern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Substratleitungsabdichtungsvorrichtung zur Abdichtung einer Substratleitung bereit, bestehend aus einem substratdichten Folienband, wobei die Länge des Folienbandes der Länge der Substratleitung in Einbausituation entspricht und die Breite des Folienbandes in Einbausituation zumindest dem Außenumfang der Substratleitung, wobei das Folienband so um die Substratleitung legbar ist, dass sich die gegenüberliegenden Längsseiten des Folienbandes in Einbausituation auf einer Oberseite der Substratleitung berühren bzw. überlappen und somit das Folienband die Substratleitung an einer Unterseite der Substratleitung abdichtet.
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Eine so konzipierte Substratleitungsabdichtungsvorrichtung stellt einen sicheren Bodenschutz dar und hat den Vorteil, dass ein Monteur die Substratleitung mit dem substratdichten Folienband schnell ummanteln kann. Entweder bereits vorkonfektioniert vor der Auslieferung der Substratleitung bzw. der Substratleitungsabschnitte oder während der Montage der Substratleitung oder auch nach dem Verlegen der Substratleitung. Diese Schnelligkeit und Flexibilität reduziert die Montagekosten. Zudem ist ein substratdichtes Folienmaterial im Vergleich zu den Gesamtkosten einer Substratleitung gering.
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Die Anmelderin hat sich zur Aufgabe gestellt, Substratleitungen für Gärsubstrate, die bei der Biogaserzeugung eingesetzt werden und entstehen, abzudichten und zu überwachen. Natürlich sind die erfindungsgemäße Leitungsabdichtungsvorrichtung sowie das Leitungsüberwachungssystem auch bei Leitungen anwendbar, welche andere Flüssigkeiten transportieren. Insbesondere bei der Leitung von solchen Flüssigkeiten, die bei einem unkontrollierten Ausfluss durch ein Leck eine Verschmutzungsgefahr für den Boden und die Umwelt darstellen.
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Nachfolgend werden mögliche Merkmale des Vorschlages strukturiert wiedergegeben. Die nachfolgenden strukturiert wiedergegebenen Merkmale können beliebig untereinander kombiniert werden und können in beliebiger Kombination in die Ansprüche der Anmeldung aufgenommen werden. Dem Fachmann ist klar, dass sich die Erfindung bereits aus dem Gegenstand mit den wenigsten Merkmalen ergibt. Insbesondere sind nachfolgend vorteilhafte oder mögliche Ausgestaltungen, nicht jedoch die einzig möglichen Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass auf einer Seite des Folienbandes, bevorzugt mittig, ein Abstandshalter längsverlaufend angeordnet ist. Die Anordnung ist so gewählt, dass in der Einbausituation die Substratleitungsabdichtungsvorrichtung, sich der Abstandshalter an einer Seite des Folienbandes, die der Unterseite der Substratleitung gegenüberliegt, befindet.
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Dabei befindet sich der Abstandshalter zwischen dem Folienband und der Unterseite der Substratleitung.
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Der Abstandshalter ist so zu montieren, dass er sich an der Unterseite der Substratleitung befindet, und zwar zwischen der Substratleitungsaußenseite und der Folienbandinnenseite, also der Seite des Folienbands, die der Substratleitung zugewandt ist. Der Abstandshalter dient dazu, dem bei einem Leck aus der Substratleitung fließenden Substrat einen Sammelraum anzubieten.
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Dies setzt voraus, dass der Abstandshalter substratdurchlässig ist. Denn nur so kann das Substrat das substratdurchlässige Material des Abstandshalters durchdringen bzw. sich im Abstandshalter ansammeln und in diesem weitergeleitet werden.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die Substratleitungsabdichtungsvorrichtung an der Unterseite jeweils im Bereich der Längsenden des Folienbandes eine Auslassöffnung aufweist, so dass in Einbausituation bei einem Leck der Substratleitung das Substrat auf der, den Abstandshalter tragenden Folienbandseite, entlang der Unterseite in mindestens eine Auslassöffnung fließt. Dies dient dazu, das austretende Substrat gezielt aus der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung abzuleiten und beispielsweise in einem Schacht zu sammeln.
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Alternativ ist vorgesehen, dass die Auslassöffnung mit einem Auffangbehälter verbunden ist. Eine solche Anordnung ist zum Beispiel dann günstig, wenn die Substratleitung, die zwischen den Behältern angeordnet ist, in einem Keller oder einem begehbaren Kanal vorgesehen ist.
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Des Weiteren ist günstiger Weise vorgesehen, dass der Schacht, in den das bei einem Leck der Substratleitung austretende Substrat fließt, Mittel zur Detektion des Substrats aufweist. Dies sollte vorzugsweise mittels eines Sensors, der elektronisch mit einer Warnanzeige gekoppelt ist, permanent erfolgen.
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Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass der Abstandshalter aus einem Drainagevlies besteht, welches das Sammeln und Leiten von aus der Substratleitung austretendem Substrat zu den Auslassöffnungen unterstützt. Der Abstandshalter kann auch aus einem filz- oder schwammähnlichem Material bestehen. Alternativ wird der Abstandshalter durch mehrere aneinandergereihte oder nur einem Leitungskanal gebildet, der innen hohl ist sowie an seinen zwei Enden und an der Seitenwand über seine Länge eine Vielzahl an Substrat-Durchlassöffnungen aufweist.
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Geschickter Weise ist vorgesehen, dass die Substratleitungsabdichtungsvorrichtung einen Verschluss aufweist, der die sich gegenüberliegenden Längsseiten des Folienbandes miteinander verbindet. Dieser Verschluss und die sich gegenüberliegenden Längsseiten des Folienbandes befinden sich vorteilhaft auf der Oberseite der Substratleitung, gegenüber dem Abstandshalter, der sich aufgrund der Gravitationskraft, die auf das Substrat wirkt, auf der Unterseite der Substratleitung befinden sollte.
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Günstiger Weise ist der Verschluss als Reißverschluss oder als Klettverschluss ausgebildet, deren zwei miteinander korrespondierenden Verschlussteile jeweils an den Längsseiten des Folienbandes angeordnet sind. Mit einem Reiß- oder Klettverschluss versehen, ist die Substratleitungsabdichtungsvorrichtung besonders schnell zu montieren. Zudem ist kein besonderes Montagewerkzeug erforderlich. Dabei braucht der Verschluss nicht substratdicht zu sein, solange dieser auf der Oberseite oder zumindest im Bereich der oberen Hälfte der Substratleitung verläuft.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Verschluss als Klebverschluss ausgebildet ist, durch direktes Verkleben der Längsseiten des Folienbandes miteinander und/oder mittels eines Klebebandes. Diese Verschlussvariante ist vom Material her kostengünstiger als ein Reiß- oder Klettverschluss und substratdichter.
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Des Weiteren umfasst die Erfindung auch die Verwendung der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung und des Substratleitungsüberwachungssystems insbesondere bei Biogasanlagen, aber auch in weiteren Einsatzgebieten, bei denen umweltschädliche Substrate in Leitungen fließen.
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Die eingangs gestellte Aufgabe wird des Weiteren durch ein Substratleitungsüberwachungssystem mit mindestens einem Schacht und einer auf Dichtheit zu überwachenden Substratleitung, die von einer Substratleitungsabdichtungsvorrichtung, wie beschrieben, gelöst, wobei eine Auslassöffnung der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung in den Schacht mündet, so dass bei einem Leck der Substratleitung das Substrat in den Schacht fließt.
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Das erfindungsgemäße Substratleitungsüberwachungssystem wirkt permanent und ist kostengünstig herzustellen. Unter der Substratleitung oder nur unter der jeweiligen Auslassöffnung wird ein substratdichter Schacht ausgehoben. Für den Fall, dass die Substratleitung überirdisch verläuft, kann auch ein schachtähnliches Auffangbehältnis unter der Substratleitung oder der jeweiligen Auslassöffnung angebracht werden. Bei einem Leck in der Substratleitung fließt das Substrat durch die Auslassöffnung in den Schacht. Sollte die Substratleitung keine Neigung aufweisen, können auch zwei Schächte an den beiden Enden bzw. den beiden Auslassöffnungen der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung vorgesehen sein.
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Zudem stellt die Erfindung eine Biogasanlage zur Verfügung, bestehend aus zumindest zwei Behältern, die zum Aufnehmen von Substrat dienen, wobei die Behälter durch eine Substratleitung miteinander verbunden sind, und die Substratleitung von einer Substratleitungsabdichtungsvorrichtung, wie beschrieben, umgeben ist.
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Des Weiteren umfasst die Erfindung eine Biogasanlage, bestehend aus zumindest zwei Behältern, die zur Aufnahme von Substrat dienen, wobei die Behälter durch eine Substratleitung miteinander verbunden sind, und neben der Substratleitung ein Schacht vorgesehen ist, die Biogasanlage ein Substratleitungsüberwachungssystem, wie beschrieben, aufweist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in beispielhaft bevorzugten Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine skizzenhafte Darstellung einer Biogasanlage mit einem Substratleitungsüberwachungssystem,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Substratleitungsabdichtungsvorrichtung (gemäß Schnittverlauf in 1),
- 3 eine skizzenhafte Schnittdarstellung durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung (gemäß Schnittverlauf in 1) und
- 4 eine skizzenhafte Perspektivansicht eines Endbereichs eines weiteren Ausführungsbeispiels der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung.
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In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
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1 zeigt eine Biogasanlage mit zwei Behältern 6, 6' bzw. mit zwei Bioreaktoren, in denen eine Nassvergärung von Biomasse stattfindet. Die zwei Behälter 6, 6' sind mit einer Substratleitung 2 verbunden, die unterirdisch verläuft. Um die Substratleitung 2 ist eine Substratleitungsabdichtungsvorrichtung 1 zur Abdichtung der Substratleitung 2 angeordnet. Jeweils im Bereich von Längsenden 14 eines Folienbandes 10 der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung 1 weist diese an der Unterseite 21 der Substratleitung 2 eine Auslassöffnung 4 auf. Die beiden Auslassöffnungen 4 münden jeweils in einen substratdichten Schacht 7.
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Das erfindungsgemäße Substratleitungsüberwachungssystem funktioniert derart, dass bei einem Leck der Substratleitung 2 das Substrat innerhalb der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung 1 entlang einer Unterseite 21 der Substratleitung 2 durch zumindest eine der beiden Auslassöffnungen 4 in einen Schacht 7 fließt. In 1 verläuft die Substratleitung 2 horizontal, so dass zwei Auslassöffnungen 4 vorgesehen sind, die beide in einen Schacht 7 fließen oder bei einer längeren Substratleitung 2 jeweils in einen separaten Schacht 7. Ist die Substratleitung 2 geneigt, wird das Substrat nur an der Auslassöffnung 4 des nach unten geneigten Längsendes 14 in einen einzigen Schacht 7 fließen. Der Schacht 7 kann Mittel zur Detektion des Substrats aufweisen (hier nicht dargestellt).
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung gemäß des in 1 dargestellten Schnittverlaufs durch die Substratleitungsabdichtungsvorrichtung 1. Die Substratleitungsabdichtungsvorrichtung 1 umhüllt die Substratleitung 2, wobei die Substratleitungsabdichtungsvorrichtung 1 an ihrer Außenseite ein substratdichtes Folienband 10 aufweist.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung 1 entlang des Schnittverlaufs in 1. Zwischen einer Folienbandseite 11, die der Unterseite 21 der Substratleitung 2 gegenüberliegt, und der Unterseite 21 ist ein Abstandshalter 3 dargestellt. Dieser wird durch das substratdichte Folienband 10 der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung 1 an die Unterseite 21 der Substratleitung 2 gedrückt, wobei das um die Substratleitung 2 gewickelte substratdichte Folienband 10 an einer Oberseite 20 der Substratleitung 2 durch einen Verschluss 5, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Reißverschluss 51 ausgeführt, geschlossen ist. Das bei einem Leck aus der Substratleitung fließende Substrat kann sich zwischen der Folienbandseite 11 und der Unterseite 21 der Substratleitung 2 innerhalb des substratdurchlässigen Abstandshalters 3 ansammeln und durch den Abstandshalter 3 zu einer Auslassöffnung 4 der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung 1 fließen.
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4 zeigt eine Perspektivansicht eines Endbereichs zweier Ausführungsbeispiele der Substratleitungsabdichtungsvorrichtung, bei denen anstatt des Reißverschlusses 51 (siehe 3) als Verschluss 5 jeweils ein Klettverschluss 52 oder ein Klebverschluss 53 eingesetzt ist, wobei sich gegenüberliegende Längsseiten 12, 13 des Folienbandes 10 auf der Oberseite 20 der Substratleitung 2 berühren bzw. überlappen.
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Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
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Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt.
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Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
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Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.
