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ALLGEMEINER BEREICH
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen den Bereich der Dispersionshomogenisierer. Solche Vorrichtungen dienen dazu, eine mehrteilige Mischung mit unterschiedlichen Aggregatzuständen weitestgehend homogen zu halten. Beispiele hierfür sind unter anderem Waschmaschinen und Einrichtungen hierfür wie sie in den Dokumenten
DE 458 376 A ,
DE 631 092 A ,
DE 674 962 A ,
DE 627 630 A ,
DE 692 189 A ,
DE 1 636 542 U ,
DE 852 834 B ,
DE 801 933 B ,
DE 839 933 B ,
DE 922 928B und
DE 1 047 742 A . All diesen Dokumenten ist gemein, dass eine Mischung aus Festen und Flüssigen Anteilen innig durchmischt und homogen von Waschlauge oder Flüssigkeit durchdrungen werden soll. Gleichsinnig sehen auch industriell ausgerichtete Produkt-Mischer eine innige Vermischung von verschiedenen Anteilen vor, wie es zum Beispiel in den Dokumenten
DE 1 117 085 A ,
DE 1 257 746 A ,
DE 20 61 460 C3 ,
DE 25 01 941 C2 , gelehrt wird.
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Durch Variation von Raumform und Anordnung von Rührwerkzeugen, Strömungserzeugern und Behälter-Geometrien werden spezifische oder benötigte Vorteile zugänglich gemacht.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Die vorliegende Erfindung betrifft konkret Dispersionshomogenisierer gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Schutzansprüche. Einschlägige und etablierte Merkmale und Maßnahmen betreffen hierbei im Wesentlichen chemisch und/oder biochemisch reagierende Fest-Flüssig-Dispersionen, welche während der Durchmischung auch gasförmige Reaktionsprodukte produzieren. Beispiele hierfür sind Vorrichtungen zur Homogenisierung von Mischungen wie sie im Bereich von Biogasanlagen, Klärwerken und Abwasser-Führungen bekannt sind. Maßnahmen zur Homogenisierung solcher Gemische sind in den Dokumenten
GB 1 213 501 A ,
JP 58 017 826 A ,
DE 34 33 018 A1 ,
DE 196 21 914 C1 ,
EP 0 894 525 A2 ,
DE 199 28 212 A1 ,
DE 201 06 837 U1 offenbart.
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Gekoppelte Maßnahmen hierzu finden sich zum Beispiel in der
EP 0 238 902 B.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Gattungsgemäße Vorrichtungen erlauben die Homogenisierung von Dispersionen in provisorischen Reaktionsbecken.
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Provisorische Reaktionsbecken umfassen Erdbecken sowie mit dünner Dichtschicht wie zum Beispiel Teichfolie ausgekleidete Reaktionsbecken. Solche Reaktionsbecken erlauben eine harte, mechanische Durchmischung nicht, da hierbei die unterste Erdschicht mit aufgewirbelt und/oder die Dichtschicht verletzt wird.
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Trotz des schon langjährig bekannten Konzepts, provisorische Silagegruben und/oder Reaktionsbecken direkt in einfachen Erdreichgruben anzuordnen, gibt es keine Rührvorrichtung, welche hierfür eine sinnvolle Rührfunktion unter Berücksichtigung der Erdschicht / empfindlichen Dichtschicht bereitstellen würde.
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AUFGABE
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen Dispersionshomogenisierer für provisorische Reaktionsbecken bereitzustellen, welcher trotz empfindlicher und/oder nicht mit einmischbarer Bodenschicht eine Durchmischung einer Dispersion bereitzustellen vermag.
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LÖSUNG
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Merkmale der unabhängigen Schutzansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen und zusätzliche, vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Schutzansprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß weist ein Dispersionshomogenisierer für provisorische Reaktionsbecken mindestens eine Mischbaugruppe auf, welche in Verwendungslage in die Dispersion eintauchend ausgerichtet ist und mindestens eine Auftriebsbaugruppe aufweist, welche eine geringere Gesamtdichte als die Dispersion aufweist, wobei die Auftriebsbaugruppe in Verwendungslage
- - oberhalb der Mischbaugruppe angeordnet ist,
- - anteilig in die Dispersion eintauchend anordenbar ist und ausgebildet ist, um eine maximale Eintauchtiefe durch den Auftrieb zu steuern.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILHAFTER MERKMALE
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Ein erfindungsgemäßer Dispersionshomogenisierer ist für provisorische Reaktionsbecken ausgelegt. Provisorische Reaktionsbecken umfassen im Wesentlichen direkt im Erdreich ausgehobene Becken, die durch die Zusammensetzung des Erdreiches und/oder durch eine eingelegte, dünne Dichtfolie die notwendige Dichtigkeit aufweisen. Der Dispersionshomogenisierer weist mindestens eine Mischbaugruppe auf. Die Mischbaugruppe ist in Verwendungslage in die Dispersion eintauchend ausgerichtet. Mindestens eine Auftriebsbaugruppe des Dispersionshomogenisiereres weist eine geringere Gesamtdichte als die Dispersion auf. In Verwendungslage ist die Auftriebsbaugruppe ...
- - oberhalb der Mischbaugruppe angeordnet,
- - anteilig in die Dispersion eintauchend anordenbar und
- - ausgebildet, um eine maximale Eintauchtiefe durch den Auftrieb zu steuern.
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Bevorzugt ist die Auftriebsbaugruppe ausgebildet, um eine Eintauchtiefe zu regeln. Bei mit fortschreitender Reaktion oder Lagerdauer ihre Dichte ändernde Dispersionen können mit Hilfe einer Auftriebsbaugruppe mit anpassbarem Auftrieb - besonders bevorzugt mit Auftriebstanks, welche in Abhängigkeit der Eintauchtiefe mit Ballast-Flüssigkeit befüllt werden können - stets mit gleicher Eintauchtiefe und fortwährend homogenisiert werden.
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Problematisch ist bei vielen Mischeinrichtungen, dass diese in aggressiven Reaktionsmischungen starker Korrosion unterliegen. Vorteilhaft wird dieses Problem überwunden mit geschlossenzelligen Verbundschaumplatten mit einem quervernetzten Schaumkern und außenseitiger Deckschicht. Solche komplett aus etablierten Kunststoffen herstellbaren Verbundplatten sind gegenüber Säuren oder Laugen inert und können auch durch die meisten Enzyme und Mikroorganismen so gut wie nicht angegriffen werden. Besonders vorteilhaft findet eine Verbundschaumplatte mit hellem XPS-Kern und dunkel eingefärbter PVC-Außenhaut Verwendung, bei der eine mechanische Beschädigung auch optisch schnell und einfach erkennbar ist.
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Bevorzugt weist der Dispersionshomogenisierer mindestens einen Antrieb auf, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Seilzugantrieb, Schaufelradantrieb, Propellerantrieb, Förderschneckenantrieb, Förderschneckenantrieb mit regelbarem Neigungswinkel, Antriebssegel, Ringpropeller-Antrieb, Schraubenantrieb, Außenbordmotor.
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Bevorzugt weist die Mischbaugruppe mindestens eine Mischeinrichtung auf, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mischplatte mit Öffnungen, Mischplatte mit Schlitzungen, Mischplatte mit Öffnungen mit angelenkten Leitblechen, Mischgitter, Tragflügel, passive Mischerschrauben, passive Ringpropeller, aktive Ringpropeller, aktive Rührwerke mit einstellbarer Neigung.
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Bevorzugt wiest die Auftriebsbaugruppe mindestens eine Auftriebseinrichtung auf, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hohlkörper, Schaumkörper, Luftkissen, Plastikkörper, geschlossenzellige Verbundschaumplatte, Vakuum-Hohlkörper, regelbarer Auftriebstank, Auftriebstank mit Hohlkugelfüllung, Auftriebstank mit regelbarer Hohlkugelfüllung.
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Bevorzugt weist der Dispersionshomogenisierer mindestens eine Abtriebsbaugruppe auf, welche in Benutzungslage unterhalb zur Mischbaugruppe angeordnet ist, die mindestens eine Abtriebsbaugruppe bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Keramikgewicht, Metallgewicht, Hohlkammer mit Lastkugelfüllung, Hohlkammer mit regelbarer Lastkugelfüllung.
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Bevorzugt weist der Dispersionshomogenisierer mindestens einen Sensor auf, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tiefenmesser, Dichtemesser, Temperatursensor, pH-Sensor, Gas-Sensor, Feuchtigkeitsmesser, Drucksensor, GPS-Sender-Empfänger-Einheit, Abstands-Sensor, Kraftmesser, Spannungssensor.
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Bevorzugt weist der Dispersionshomogenisierer mindestens eine Rahmenkonstruktion auf, in welche mindestens eine Mischeinrichtung der Mischbaugruppe austauschbar einsetzbar ist.
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Bevorzugt weist der Dispersionshomogenisierer mindestens eine Klimatisierungsbaugruppe auf, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Heizung, Kühlaggregat, Klimakombination, Klimakombination mit Luftdurchführung, Klimakombination mit Gasabsaugung, in Mischeinrichtungen integrierte Dispersionsheizung, Umluftheizung, Klimakombination mit Kühlmittel- und Gas-Anschluss.
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Bevorzugt ist der Dispersionshomogenisierer Teil einer Biogasanlage mit Gasableitung.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen. Es versteht sich, dass die vorbeschriebenen, bevorzugten Merkmale, Vorteile und nachfolgenden Ausführungsbeispiele nicht beschränkend aufzufassen sind. Vorteilhafte oder bevorzugte, zusätzliche Merkmale und zusätzliche Merkmalskombinationen, wie sie in der Beschreibung erläutert und im allgemeinen Bereich und aus dem technischen Hintergrund bekannt sind, können im Rahmen der unabhängigen Schutzansprüche im beanspruchten Gegenstand als zusätzliche Merkmale und Maßnahmen sowohl einzeln als auch abweichend kombiniert verwirklicht werden, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen würde.
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Figurenliste
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Die Figuren veranschaulichen an Hand von Prinzipskizzen ....
- 1 vorteilhafte Ausführungsform eines Dispersionshomogenisiereres in einem rechteckigen Becken;
- 2 vorteilhafte Ausführungsform eines Dipsersionshomogenisierers für Becken mit im Wesentlichen trapezoidem Querschnitt in Frontalansicht und isometrischer Sicht;
- 3 vorteilhafte Ausführungsform eines Dipsersionshomogenisierers für Becken mit im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt in Frontalansicht und isometrischer Sicht.
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DETAILLIERTE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG AN HAND VON AUSFÜHRUNGBEISPIELEN
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In vorteilhafter Ausführungsform gemäß 1 ist ein Dispersionshomogenisierer für ein rechteckiges Becken ausgelegt; die isometrische Sicht veranschaulicht verschiedene Komponenten eines Dispersionshomogenisierers für provisorische Reaktionsbecken. Der Dispersionshomogenisierer weist eine rechteckige Mischbaugruppe in Form von 4 mit kreisrunden Durchbrüchen versehenen Plattenelementen auf. Die Plattenelemente sind in einer Rahmenkonstruktion austauschbar befestigt. Die hier in Verwendungslage veranschaulichte Rahmenkonstruktion ist über 6 symmetrisch angekoppelte Verbindungsseile mit einem zentralen Zugseil verbunden, welches mit einer randseitig am Becken über vier Ankerpunkte im Erdreich befestigten Seilwinde verbunden ist. Die Plattenelemente sind senkrecht in die nicht dargestellte Dispersion eintauchend ausgerichtet. Jedes Plattenelement weist oberseitig eine an der Rahmenkonstruktion mit befestigte Auftriebsbaugruppe in Form eines zylindrischen Hohlkörpers auf. Die Auftriebsbaugruppen sind oberhalb der Mischbaugruppe angeordnet, tauchen im Betrieb anteilig in die Dispersion ein und steuern über den so zugänglichen Auftrieb eine maximale Eintauchtiefe. Eine Abtriebsbaugruppe, veranschaulicht als quer ausgerichteter Balken, ist unterseitig an der Rahmenkonstruktion befestigt und stabilisiert die im Wesentlichen senkrechte Verwendungslage im Betrieb.
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In vorteilhafter Ausführungsform gemäß 2 ist ein Dispersionshomogenisierer für Becken mit im Wesentlichen trapezoidem Querschnitt ausgelegt. Frontalansicht und isometrische Sicht veranschaulichen eine Mischbaugruppe, aufweisend 4 mit kreisrunden Durchbrüchen versehene Plattenelemente, welche in einer Rahmenkonstruktion austauschbar befestigt sind. In Verwendungslage sind die Platten senkrecht in die nicht dargestellte Dispersion eintauchend ausgerichtet. Auftriebsbaugruppen in Form zylinderförmiger Hohlkörper sind oberseitig an der Rahmenkonstruktion befestigt. Die Auftriebsbaugruppen sind oberhalb der Mischbaugruppe angeordnet,tauchen anteilig in die Dispersion ein und steuern so eine maximale Eintauchtiefe durch den Auftrieb. Ein frontal zugeführtes Zugseil ist über 6 Verbindungsseile mit der Rahmenkonstruktion verbunden. Die Verbindungsseile sind randseitig mit der Rahmenkonstruktion und symmetrisch über den Umfang verteilt angeordnet. Die Höhe des Zugseils relativ zu den durchmischenden Platten kann so über die jeweilige Länge der Verbindungsseile eingestellt werden. Dadurch kann die Höhe des Zugseils in der Dispersion in Abhängigkeit der Zusammensetzung und Dichte der Dispersion eingestellt werden. Bevorzugt sind die Zugseile über eine Seilzugmechanik an schwankende Dichten einer abreagierenden Dispersion anpassbar, um die im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung der Mischbaugruppe zu stabilisieren. Eine Abtriebsbaugruppe, veranschaulicht als quer ausgerichteter Quader, ist unterseitig an der Rahmenkonstruktion befestigt und stabilisiert die im Wesentlichen senkrechte Verwendungslage im Betrieb.
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In vorteilhafter Ausführungsform gemäß 3 ist ein Dispersionshomogenisierer für Becken mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgelegt. Frontalansicht und isometrische Sicht veranschaulichen eine Mischbaugruppe, aufweisend 4 mit kreisrunden Durchbrüchen versehene, rechteckige Plattenelemente, welche in einer rechteckigen Rahmenkonstruktion austauschbar befestigt sind. In Verwendungslage sind die Platten senkrecht in die nicht dargestellte Dispersion eintauchend ausgerichtet. Auftriebsbaugruppen in Form zylinderförmiger Hohlkörper sind oberseitig an der Rahmenkonstruktion befestigt. Die Auftriebsbaugruppen sind oberhalb der Mischbaugruppe angeordnet, tauchen anteilig in die Dispersion ein und steuern so eine maximale Eintauchtiefe durch den Auftrieb. Ein frontal zugeführtes Zugseil ist über 6 Verbindungsseile mit der Rahmenkonstruktion verbunden. Die Verbindungsseile sind randseitig mit der Rahmenkonstruktion verbunden und symmetrisch über den Umfang verteilt angeordnet. Die Höhe des Zugseils relativ zu den durchmischenden Platten kann so über die jeweilige Länge der Verbindungsseile eingestellt werden. Dadurch kann die Höhe des Zugseils in der Dispersion in Abhängigkeit der Dichte der Dispersion eingestellt werden. Bevorzugt sind die Zugseile über eine Seilzugmechanik an schwankende Dichten einer abreagierenden Dispersion anpassbar, um die im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung der Mischbaugruppe zu stabilisieren.
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In weiterer, vorteilhafter Ausführungsform ist ein Dispersionshomogenisierer für provisorische Reaktionsbecken dadurch gekennzeichnet, dass der Dispersionshomogenisierer mindestens eine Mischbaugruppe aufweist, welche in Verwendungslage in die Dispersion eintauchend ausgerichtet ist und mindestens eine Auftriebsbaugruppe aufweist, welche eine geringere Gesamtdichte als die Dispersion aufweist, wobei die Auftriebsbaugruppe in Verwendungslage
oberhalb der Mischbaugruppe angeordnet ist,
anteilig in die Dispersion eintauchend anordenbar ist, ausgebildet ist, um eine maximale Eintauchtiefe durch den Auftrieb zu steuern, wobei weiterhin
der Dispersionshomogenisierer mindestens einen Seilzugantrieb aufweist, wobei ein Zug-Seil beidseitig jeweils über 6 symmetrisch über die im Wesentlichen rechteckige, flächige und mit Durchbrüchen versehene Raumform verteilte Ankerseile mit einer Rahmenkonstruktion verbunden ist;
die Mischbaugruppe mindestens eine Mischplatte mit Öffnungen aufweist;
die Auftriebsbaugruppe mindestens eine Auftriebseinrichtung in Form mindestens eines zylindrischen, oberseitig angebrachten Hohlkörpers aufweist;
der Dispersionshomogenisierer eine Abtriebsbaugruppe aufweist, welche in Benutzungslage unterhalb zur Mischbaugruppe angeordnet und unterseitig mit der Rahmenkonstruktion verbunden ist, der Dispersionshomogenisierer mindestens einen Tiefenmesser aufweist, welcher über einen optisch gut sichtbaren, mehrfarbigen Signalstab die aktuelle Eintauchtiefe veranschaulicht; in die Rahmenkonstruktion mindestens eine Mischeinrichtung der Mischbaugruppe austauschbar einsetzbar ist;.
der Dispersionshomogenisierer Teil einer Biogasanlage mit Gasableitung ist.
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In weiterer, vorteilhafter Ausführungsform, wie sie bevorzugt in landwirtschaftlichen und agroindustriellen Betrieben Verwendung finden kann, kann ein Erdbecken als Verwendungsort für den Dispersionshomogenisierer vorgesehen sein. In solchen Becken kann anfallendes Abwasser/Schlamm behandelt werden. Erdbecken werden dabei entweder als Fakultativteiche (anaerob/aerob) oder als Anaerobteiche betrieben. Die obere Wasserschicht ist in der Regel aerob (sauerstoffreich) wohingegen sich in tieferen Bereichen anaerobe (sauerstoffarm) Bereiche ausbilden. Erdbecken können - teilweise ausgekleidet - als Bodengrube ausgeführt sein, bevorzugt rechteckig mit abgeschrägter Böschung. Solche provisorischen Becken sind im Vergleich sehr preiswert, relativ schnell zu errichten und zudem ist der Bau von Becken mit sehr großen Volumen möglich. Solche Erdbecken können als einfache Behandlungsmethode für anfallende Abwässer/Schlämme konstruiert sein oder auch als Speicher für behandelte Abwässer und Schlämme oder zur Erzeugung von Biogas aus Abwässern und Schlämmen. Ein großer Nachteil solcher Erdbecken kann durch ungünstige Geometrien bedingt sein, wenn die Erdbecken bei großer Oberfläche und wenig Tiefe sehr schwer zu homogenisieren sind. Deshalb sind Erdbecken nachteilig nur wenig bis überhaupt nicht durchmischt, wodurch sich Totzonen bilden, Feststoffe absetzen und sich Schwimmschichten ausbilden. Sowohl durch Sink- als auch durch Schwimmschichten verkleinert sich das aktive Beckenvolumen, wodurch es zu einer kontinuierlichen Verringerung der Verweilzeit der Abwässer/Schlämme in den Erdbecken kommt und somit zur Verschlechterung der Behandlungs-Effizienz. Dies betrifft besonders Erdbecken die zur Behandlung/Speicherung von Abwässern/Schlämmen verwendet werden und auch Erdbecken die zur Verwendung als Biogasanlagen dienen und über entsprechende für Biogasanlagen typische Baugruppen und Einrichtungen verfügen. Schwimmschichten bilden sich durch faserhaltige, fettige und ähnliche Substanzen, die eine geringere Dichte als Wasser haben. Sinkschichten bilden sich hingegen durch verdichtetes Material oder stein-/sandhaltige Substanzen, die eine höhere Dichte als Wasser haben und somit zu Boden sinken und sich zu Sinkschichten akkumulieren. Unzureichende Maßnahmen in diesem Bereich umfassen zum Beispiel an einem Traktor angeschlossene Stabrührwerke, die jedoch nur am Beckenrand eingetaucht und betätigt werden können. Rührwerke, die in konventionellen Lagertanks/Biogasanlagen verbaut werden (Tauchmotor-/Stabrührwerke), können nur mit erheblichem baulichen und finanziellen Aufwand in Erdbecken verwendet werden, da umfangreiche Betonarbeiten notwendig sind. Solche Rührwerke sind durch Brücken- oder Rahmenkonstruktionen gekennzeichnet, die ohne stabil gebautes, umschließendes Becken nicht montierbar oder verwendbar sind. Das macht diese Rührwerke in großen Becken sowohl energetisch als auch kommerziell unwirtschaftlich. In vorteilhafter Ausführungsform wird im Rahmen der Merkmale des Anspruches 1 ein senkrecht im Abwasser/Schlamm stehendes Profil (Prellplatte), mit langsamer Geschwindigkeit, horizontal durch ein Erdbecken bewegt. Die Oberkante des Profils steht aus dem Wasser und/oder Substrat heraus und die Unterkante hat zu jeder Zeit einen gewissen Abstand zum Boden des Erdbeckens, um mögliche Beschädigungen des Untergrunds / der Abdichtfolie zu verhindern. Die durch diese Bewegung entstehenden Turbulenzen verhindern das Entstehen von Schwimmschichten. Vorhandene Schwimmschichten werden zerstört und untermischt. Ebenfalls werden dadurch Sinkschichten aufgewirbelt und die gesamte Dispersion des Erdbeckens homogenisiert. Da die Anordnung des Profils mit einem Seilzug einem Drachen ähnelt, wird das Profil von den Erfindern auch als Kite (englisch für Drachen) und die gesamte Anordnung als Kitemix oder Drachenmischer bezeichnet. Der ‚Kite‘ / Drachen stellt somit eine weitere, vorteilhafte Mischeinrichtung dar, welche bevorzugt als Teil der Mischbaugruppe dienen kann. Durch die Durchmischung und den damit verbundenen, verbesserten Nährstofftransport wird eine erhöhte Abbauleistung der Bakterien erzielt. Das regelmäßige Aufbaggern, wie es bei vielen provisorischen Becken und kurzen Zeitabständen notwendig ist, um langfristig einen ausreichenden Betrieb zu gewährleisten, wird dadurch überflüssig. Öffnungen, die der Drachen/Kite an seiner Oberfläche aufweist, sind in Abhängigkeit der Zusammensetzung der Mischung auf ein optimales Verhältnis zwischen entstehender Turbulenz und möglichst geringem Widerstand eingestellt, wodurch die für die Bewegung aufzuwendende Energie im Vergleich zu konventioneller Rührtechnik erheblich geringer ausfällt. Der Drachen/Kite wird bevorzugt an mehreren Stellen mit Zugseilen horizontal durch das Erdbecken gezogen, um unter Berücksichtigung möglicher, thermischer oder mechanischer Strömungen im Becken eine gleichmäßige Homogenisierung sicherzustellen. Die einzelnen Zugseile werden vorteilhaft nahe am Drachen/Kite, zu einem zentralen Zugseil zusammengeführt und stabilisieren die Krafteinleitung und das Zugseil kann einfach und kostensparend außerhalb des Erdbeckens mittels einer einfachen Seilwinde auf- und abgerollt werden. Bevorzugt wird eine solche Verspannung an beiden Seiten des Drachen/Kites vorgenommen; so kann vorteilhaft mit zwei Motoren oder mit einem Motor mit Umlenkrollen und Seilzugmechanik die Homogenisierung bidirektional betrieben werden und der Drachen/Kite über die gesamte Länge/Fläche des Erdbeckens bewegt werden. An der Oberkante des Drachen/Kite ist erfindungsgemäß einem Schwimmkörper installiert, wodurch sichergestellt ist, dass der Kite im Abwasser/Schlamm flotiert und die Oberkante des Kite sich zumindest zum Teil oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeit befindet. Optionale Gewichte an der Unterkante des Kites sorgen, in Verbindung mit dem Schwimmkörper an der Oberkante, für eine bevorzugt verbessert stabile senkrechte Lage des Drachen/Kite im Abwasser/Schlamm.
Bevorzugt wird die senkrechte Stabilität des Kites durch Anpassung der Schwimmkörper an der Oberkante, besonders bevorzugt zusammen mit Gewichten an der Unterkante des Drachen/Kites, eingestellt.
Bevorzugt wird eine ausreichende Durchmischung bei optimiertem Energieverbrauch durch Veränderung der Geometrie (Form und Größe der Öffnungen), der Zugkraft und der Zuggeschwindigkeit des Kites eingestellt. So kann ein optimales Verhältnis zwischen Durchmischungsleistung und Energieverbrauch eingestellt werden.
Bevorzugt wird die vorliegende Vorrichtung in neu zu errichtende Erdbecken eingeplant; besonders bevorzugt in bestehende Erdbecken installiert, nachdem eine Minimaltiefe des Erdbeckens ermittelt wurde.
Bevorzugt werden aktiv Kraft einleitende Antriebe, Motoren und Aggregate außerhalb des Reaktionsraums angeordnet, wodurch Wartungsarbeiten vereinfacht werden und vergleichsweise sehr kurze Ausfallzeiten zugänglich werden. Die besonders vorteilhafte Auslagerung der Antriebstechnik außerhalb eines Gasraumes und der Explosionsschutzzonen bei Biogasanlagen bietet zusätzlich eine erhöhte Betriebssicherheit.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Für eine gute Abbauleistung in aeroben und anaeroben Bereich von Gärsubstraten, sowie biologisch stark belasteten Abwässer ist eine gute Durchmischung bzw. ein guter Nährstofftransport erforderlich. Es dürfen sich keine Sink- sowie Schwimmschichten ausbilden, die diesen Transport verlangsamen oder sogar ganz unterbinden. Lagunen/Erdbecken bieten für die landwirtschaftlichen und agroindustriellen Betriebe eine kostengünstige Möglichkeit beziehungsweise in manchen Gebieten die einzige wirtschaftliche Möglichkeit, um ihre Abwässer und Abfälle aus der Landwirtschaft/Viehzucht zu behandeln. Diese ist aber nur bei einer ausreichenden Behandlung/Durchmischung langfristig gewährleistet. Lagunen haben grundsätzlich das gleiche Biogaspotenzial wie ein volldurchmischter Tank. Tankbehälter weißen jedoch für eine Durchmischung günstige runde Geometrie auf. Durch die unvorteilhafte Geometrie von Lagunen bzw. Erdbecken kommen konventionelle Rührwerke für eine vollständige Durchmischung nicht in Frage. Für eine vollständige Durchmischung großer Lagunen wäre aufwendige Edelstahlkonstruktionen sowie der Einsatz einer Vielzahl von konventionellen Rührwerken notwendig. Zusätzlich wäre für die Befestigung der Edelstahlkonstruktion weitreichende Stahlbetonfundamentarbeiten erforderlich. Bei herkömmlichen Biogasanlagen fallen ca. 50 % der Energiekosten bei der Durchmischung an. Die Energiekosten würden bei einer Durchmischung mittels konventionellen Rührwerken deutlich steigen. Dies führt dazu, dass konventionelle Rührwerke wirtschaftlich wie energetisch unwirtschaftlich sind. Der Kite bietet hier eine bautechnische, energetische wie wirtschaftliche Alternative, um ist auf die ungünstigen Geometrien der Erdbecken genau abgestimmt. Dabei sollen die Energiekosten im Verhältnis zu einem Erdbecken, welches mit konventionellen Rührwerken durchmischt wird deutlich gesenkt werden.
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Der Dispersionshomogenisierer / ‚Kitemix‘ bietet durch seine variable Form und Anpassungsmöglichkeit an die Lagunengröße und Substratbeschaffenheit eine Möglichkeit die Erdbecken kostengünstig und energieeffizient zu durchmischen. Des Weiteren soll dieser gegenüber konventionellen Rührwerken deutlich wartungsarmer sein, da geringe Geschwindigkeiten für eine ausreichende Durchmischung benötigt werden. Er zeichnet sich durch eine einfache Stahlrahmenkonstruktion mit eingeschobenen Prellplatten aus, deren Größe sich variabel auslegen lässt. Die Platten beinhalten Löcher, die vom Abstand, Anzahl, Geometrie und Größe an die jeweilige Aufgabe angepasst werden können. Stabilisiert wird der Kite mit einer ebenfalls eigens entwickelten Vorrichtung zur Beschwerung bzw. Einstellung der Schwimmfähigkeit der Gesamtkonstruktion. Der Vorteil des Kitemix-Systems lässt sich darin definieren, dass keine bzw. nur geringfüge bauliche Maßnahmen vor Ort erforderlich sind und bei bekannter Geometrie der Lagunen in das bestehende System integriert werden kann.
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In vorteilhafter Ausführungsform ist der Dispersionshomogenisierer modular aufgebaut und über austauschbare Komponenten im Sinne eines Systems an lokale Gegebenheiten anpassbar. Ein solches Kitmix-System ist vorteilhaft insbesondere für alle landwirtschaftlichen und agroindustriellen Betriebe einsetzbar, die ihre Abwässer und Abfallprodukte in Erdbecken behandeln. Der Vorteil eines solchen Kitemix-Systems gegenüber konventionellen System ist, dass für den Einbau keine aufwendigen Erdarbeiten, sowie Edelstahlkonstruktionen, benötigt werden. Die einfache Bauweise lassen einen schnellen Einbau in das bestehende System zu. Im Vergleich zu einer konventionellen Biogasanlage fallen die Baukosten um ca. 50 geringer aus. Die Bauzeit kann ebenfalls deutlich verkürzt werden in Bezug auf vergleichbare Systeme. Vor allem in schwerzugänglichen Regionen kann durch ein einfaches Baukastensystem die Fertigung zu großen Teilen in Deutschland stattfinden, um die vor Ort-Arbeiten auf ein Minimum zu reduzieren. Für kleinere landwirtschaftlichen und agroindustriellen Betriebe, bei denen ein Bau einer konventionellen Biogasanlage wirtschaftlich nicht durchführbar wäre, bietet das Kitemix-System eine günstige Alternative, um das vorhandene Energiepotenzial effektiv zu nutzen. Ein solches Kitemix-System trägt so zu einer besseren Energie- und Umweltbilanz auch für kleine landwirtschaftliche Betriebe bei.
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Erdbecken/Fakultativteiche lassen sich durch ihre ungünstige Geometrie mit konventionellen/marktüblichen Mischern nur mit intensivem baulichen Aufwand und hohen Kosten vollständig durchmischen. Aufgabe ist, hierfür eine wirtschaftlich effizientere Alternative anzubieten.
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Der erfindungsgemäße Dispersionshomogenisierer löst diese Aufgabe durch eine überraschend effiziente Kombination von Schwimmkörper, Prellplatte und Abtriebskörper. Variable Form und Anpassungsmöglichkeiten an die speziellen Anforderungen vor Ort ermöglichen vorteilhaft ein zusätzlich optimiertes Mischergebnis gegenüber konventionellen Mischwerken. Die erfindungsgemäße Bauweise ist günstiger, schneller im Aufbau, wartungsärmer, geringer im Energieverbrauch und langlebiger als etablierte Systeme.
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Der vorliegend vorgeschlagene Dispersionshomogenisierer bietet eine kostengünstigere Alternative zu etablierten Mischvorrichtungen mit dem Vorteil einer nahezu vollständigen Durchmischung von Erdbecken/Fakultativteichen. Voll funktionsfähige Biogasanlagen werden so deutlich einfacher für Betreiber von simplen Erdbecken zugänglich. Dies steigert die Umweltbilanz sowie die Wirtschaftlichkeit von landwirtschaftlichen und agroindustriellen Betrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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