-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung zum Durchmischen hochviskoser Medien, insbesondere für eine Biogasanlage gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Biogasanlagen zu betreiben. Hierzu werden hochviskose Medien, also besonders dickflüssig, schlammig bzw. pastös in einen Biogasbehälter zugeführt. Diesen Medien sind verschiedene Stoffe aus Biomassen. Zumeist sind dies tierische Exkremente, beispielsweise Gülle und Festmist sowie Energiepflanzen als Substrat, zumeist Maisschnitt, verwendet.
-
Beide dieser hochviskosen Medien müssen zum einen möglichst homogen durchmischt werden, zum anderen sind weitere Prozesse notwendig, wie beispielsweise ein Filtern oder Reinigen bzw. ein Hygienisieren.
-
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Mischeinrichtung aufzuzeigen, die gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbessert ist, mithin eine bessere und zeitlich verkürzte Mischung erreicht sowie optional die Möglichkeit der Filterung und Vortemperierung ermöglicht.
-
Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einer Mischeinrichtung gemäß den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die Mischeinrichtung zum Durchmischen hochviskoser Medien, insbesondere für eine Biogasanlage weist einen großvolumigen äußeren Behälter auf und ein darin angeordnetes Rührwerk. Der Behälter selbst weist eine Zuführung für das Medium auf und eine Abführleitung zum Abführen, insbesondere Abpumpen des durchmischten Mediums.
-
Erfindungsgemäß zeichnet sich die Mischeinrichtung dadurch aus, dass das Rührwerk als vertikaler Schneckenmischer in dem Behälter angeordnet ist, wobei der Schneckenmischer eine Rührschnecke und eine die Rührschnecke ummantelnde Hülse aufweist.
-
Insbesondere ist die Hülse hängend in dem Behälter und von der Behälterwand radial beabstandet angeordnet. Die Hülse selbst weist im Wesentlichen die gleiche axiale Länge auf wie die Rührschnecke selbst. Die Hülse selbst ist über eine Aufhängevorrichtung bzw. Streben bevorzugt frei hängend in dem Behälter angeordnet und an einem Behälterdeckel aufgehangen. Eine Unterseite der Hülse ist freischwebend in dem Behälter angeordnet. Eine Oberseite der Hülse, jeweils bezogen auf die Vertikalrichtung, weist einen Abstand zum Behälterdeckel auf. Hierdurch wird ein wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten Mischeinrichtungen erreicht. Dieser besteht darin, dass der Schneckenmischer mit seiner Rührschnecke innerhalb der Hülse das Medium in deutlich kürzerer Zeit mehrfach umwälzen bzw. durchmischen kann, im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Rührwerken. Gleichzeitig kann die Drehrichtung der Rührschnecke geändert werden. Die Rührschnecke kann somit sowohl das Medium durch die Hülse pumpen bzw. drücken, und einfach bei Änderung der Drehrichtung das Medium durch die Hülse saugen. Dies bietet wiederum zwei Vorteile. Zum einen kann während des Mischbetriebes die Drehrichtung geändert werden und somit auf die Vertikalrichtung das Medium von oben nach unten durch die Mischeinrichtung geführt werden als auch durch Änderung der Drehrichtung von unten nach oben. Hierdurch wird die Homogenisierung während des Durchmischens verbessert. Ein zweiter Vorteil besteht darin, dass bei Verschmutzungen Verklumpungen oder sonstigen Fremdkörpern durch Änderung der Drehrichtung und damit auch der Durchmischungsrichtung des Mediums kein Verstopfen stattfindet.
-
In weiterer bevorzugter Ausgestaltungsvariante ist die Zuführung innerhalb einer Projektionsfläche des Querschnitts der Hülse angeordnet. Insbesondere sind in dem Behälterdeckel Austrittsöffnung der Zuführung innerhalb der Projektionsfläche des Querschnitts der Hülse angeordnet. Neu zugeführtes Medium wird somit unmittelbar in den Sog des Schneckenmischers geführt und damit zeitlich unmittelbar innerhalb des Behälters durchmischt.
-
Weiterhin besonders bevorzugt ist zwischen der die Rührschnecke ummantelnden Hülse und der Rückschnecke selbst ein minimaler Spalt in Radialrichtung ausgebildet. Der Spalt ist bevorzugt kleiner 30 mm, insbesondere kleiner 20 mm, besonders bevorzugt kleiner 10 mm, ganz besonders jedoch größer 5 mm.
-
Die Hülse, aber auch die Rührschnecke selbst sind aus einem Stahlwerkstoff hergestellt. Verklumpungen, Verdickungen oder ähnliches, können aufgrund des immerhin vorliegenden minimalen Spaltes zwischen die Außenseite der Rührschnecke und die Innenmantelfläche der Hülse gedrängt werden aufgrund der Zentrifugalkraft bei Antrieb der Rührschnecke. Sind Verklumpungen oder Verdickungen innerhalb des hochviskosen zu durchmischenden Mediums vorhanden, so werden diese aufgrund der Bewegung der Rührschnecke mitunter in dem Spalt eingeklemmt und dabei zerbrochen, zerkleinert bzw. zerfasert. Das hochviskose Medium, insbesondere die Feststoffanteile in dem Medium werden somit zerkleinert bzw. verringert. Eine homogenere Durchmischung findet dadurch statt.
-
Weiterhin besonders bevorzugt sind an der Rührschnecke insbesondere an der Oberfläche der Rührschnecke und/oder an der Innenmantelfläche der Hülse Mittel vorgesehen, die den Reibwert der Oberfläche zumindest flächenabschnittsweise erhöhen, dergestalt, dass das hochviskose Medium bzw. Feststoffe Verklumpungen oder Verdickungen innerhalb des hochviskosen Mediums bei Passieren der Mittel zerkleinert, gebrochen und/oder zerfasert werden. Bei dem Mittel kann es sich beispielsweise um Aufpanzerungen, Zähne, Nocken oder ähnliches handeln, dergestalt, dass beispielsweise eine Verdickung an dem Mittel festgeklemmt ist und durch weitere Bewegung der Rührschnecke dann zerbrochen bzw. zerfasert wird.
-
Insbesondere können hierzu beispielsweise die Windungen der Rührschnecke längenabschnittsweise unterbrochen sein. An den unterbrochenen Stellen der Windungen der Rührschnecke kann ein seitlich überstehender Stufenabsatz ausgebildet sein. Die Rührschnecke kann an den längenabschnittsweise unterbrochenen Stellen ein sich über die gesamte radiale Breite erstreckenden axial ausgerichteten Stufenabsatz verfügen. Insbesondere kann auch die Innenmantelfläche der Hülse entsprechende Stufenabsätze, Zähne oder auch eine Nut aufweisen, so dass Verklumpungen bzw. Verdickungen eingeklemmt werden und bei weiterem Antrieb der Rührschnecke zerfasert bzw. zerbrochen werden.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung sieht vor, dass der Behälter selbst siloartig ausgebildet ist. Unterhalb des Behälters bzw. an einem unteren Punkt des Behälters ist ein Auffangkasten angeordnet. Bevorzugt ist die Rührschnecke axial beabstandet zu dem Auffangkasten in dem Behälter angeordnet. Aufgrund der Strömung innerhalb der Rührschnecke wird somit ein Teil des Mediums in den Auffangkasten gedrückt. Feststoffe oder Verunreinigungen innerhalb des Mediums, beispielsweise Steine, die in den Auffangkasten innerhalb der Strömung gedrückt werden und aufgrund der Erdanziehung hier absinken. An einem Übergang von Unterkante des siloartigen Behälters und Auffangkasten, an dem die Strömung des zu durchmischenden Mediums vorbeizieht, werden die Steine jedoch nicht mitgenommen und sinken in dem Auffangkasten auf den Boden.
-
Dies ist besonders vorteilig, da es nicht möglich ist, aufgrund der Hochviskosität der zu durchmischenden Medien diese anderweitig zu filtern. Evtl. Filtersieb oder ähnliches würden unmittelbar verstopfen.
-
Der Effekt des Auffangens von Fremdkörpern, insbesondere Steinen wird weiterhin dadurch verbessert, dass ein unterster Punkt der Abführleitung mindestens 1 cm, bevorzugt mehr als 2 cm, bevorzugt mehr beispielsweise 5 oder 10 cm oberhalb des Bodens des Auffangbehälters angeordnet ist. Eine evtl. erzeugte Strömung bei Abpumpen des durchmischten Mediums zieht dann als Sogeffekt das abzupumpende durchmischte Medium. Die auf dem Boden des Auffangbehälters liegenden Steine bleiben hier jedoch aufgrund der Erdanziehung liegen und werden nicht mit abgepumpt. Über eine Revisionsklappe können diese dann entnommen werden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, dass die Hülse selbst doppelwandig ausgebildet ist, derart, dass hier Temperierkanäle vorhanden sind. Es kann somit ein Temperiermedium, beispielsweise eine Heizmedium durchgeführt werden. Das innerhalb des Behälters befindliche Medium passiert dann die Wandung der Hülse sowohl innen als auch außen und wird dadurch erwärmt.
-
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten sind in den Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Mischeinrichtung in Frontansicht,
- 2 einen teilweisen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Mischeinrichtung,
- 3 eine Detailansicht der Rührschnecke,
- 4 eine Detailansicht der Rührschnecke,
- 5 ein Strömungsbild, erzeugt durch die Rührschnecke und
- 6 ein Strömungsbild zur 5 aufgrund Drehrichtungsänderung der Rührschnecke.
-
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
-
1 zeigt die erfindungsgemäße Mischeinrichtung 1 zum Anschluss an eine nicht näher dargestellte Biogasanlage. Die Mischeinrichtung 1 weist einen größeren siloartigen Behälter 2 auf, bevorzugt aus Stahl hergestellt. Der Behälter 2 weist weiterhin einen Behälterdeckel 3 auf sowie Standfüße 4 mit den der Behälter 2 auf einem nicht näher dargestellten Untergrund abgestellt ist. An einem unteren Teil des Behälters 2 ist ein Auffangbehälter 5 vorgesehen. Der Auffangbehälter 5 weist eine eckige bzw. rechteckige Querschnittskonfiguration auf. An dem Auffangbehälter 5 ist eine Abführleitung 6 angeschlossen zum Abpumpen von in dem Mischer durchmischtem Medium. Ferner ist in dem Deckel eine Welle 7 zum Anschluss an einen Antrieb zu sehen. Die Welle 7 ist als Antriebswelle des in 2 beschriebenen Schneckenmischers 8 vorgehen.
-
Der Schneckenmischer 8 weist dazu eine äußere frei im Behälter 2 hängende Hülse 9 auf. Die Hülse 9 ist über Stege 10 an dem Behälterdeckel 3 aufgehangen bzw. auf Abstand positioniert. Ferner sind Zuführöffnungen 11 vorgesehen, durch die eine Zuführung des nicht näher dargestellten Mediums erfolgt. Die Rührschnecke 12 selbst weist stufenabsatzweise Unterbrechungen 13 auf. Diese sind im Querschnitt dargestellt in der Schnittlinie III-III in 3. Hier ist ein Stufenabsatz 14 dargestellt. Bei Überschreiten des Mediums der Rührschnecke 12, werden hier Feststoffe zerfasert. Ferner ist in 4 eine Draufsicht auf die Rührschnecke 12 dargestellt. Hier ist gezeigt, dass in Radialrichtung R nach außen ein seitlicher Stufenabsatz 14 vorhanden ist. Hier werden bei Drehbewegung der Rührschnecke 12 innerhalb der Hülse 9 Verklumpungen zwischen der Innenmantelfläche 15 der Hülse 9 und der Rührschnecke 12 eingeklemmt und zerfasert.
-
5 zeigt ein Strömungsbild gemäß dem Längsschnitt aus 2. Hierbei ist die Rührschnecke 12 in einem Drückbetrieb gezeigt. Über die Aufnahme oder Zuführöffnungen 11 zugeführtes Medium wird in die darunter liegende Projektions- bzw. Querschnittsfläche der Hülse 9 und der Rührschnecke 12 geleitet und unmittelbar von der Rührschnecke 12 auf die Vertikalrichtung bezogen oben angesogen durch die Rührschnecke 12 nach unten gedrückt und es findet ein Durchmischen seitlich an der Hülse 9 vorbei statt. In dem Medium befindliche Steine werden auf die Vertikalrichtung und durch die Erdanziehungskraft unterstützt nach unten bewegt und liegen auf einem Boden 16 des Auffangbehälters 5 auf. Die Abführleitung 6 ist um mindestens 1 cm, bevorzugt mehr als 2 cm, insbesondere mehr als 5 und insbesondere mehr als 10 cm um den Abstand A beabstandet, insbesondere der tiefste Punkt 17 der Abführleitung 6. In dem Auffangbehälter 5 befindliche Steine 19 werden somit nicht bei Abpumpbewegung abgeführt.
-
Ferner wird zumindest ein Teil des Mediums während des Rührvorganges in den Auffangbehälter 5 gedrückt bzw. strömt in diesen zumindest teilweise hinein. An einem Übergang der Kante 18 bzw. Hinterschnitt von Auffangbehälter 5 zu Behälter 2 bzw. Boden des siloartigen Behälters 2, prallen Steine 19 an der Kante 18 ab und sinken dann ebenfalls auf den Boden des Auffangbehälters 5.
-
6 zeigt die Darstellung aus 5, wobei hier die Drehrichtung des Schneckenmischers 8 geändert wurde. Der Schneckenmischer 8 ist hier nicht in Drück- sondern in einem Saugbetrieb. Die Durchmischungsrichtung wird hierdurch verändert. Dies kann beispielsweise nach vorgegebenen Intervallen oder bei Detektion einer Verstopfung geschehen.
-
Bezugszeichen:
-
- 1
- Mischeinrichtung
- 2
- Behälter
- 3
- Behälterdeckel
- 4
- Standfüße
- 5
- Auffangbehälter
- 6
- Abführleitung
- 7
- Welle
- 8
- Schneckenmischer
- 9
- Hülse
- 10
- Steg
- 11
- Zuführöffnung
- 12
- Rührschnecke
- 13
- Unterbrechung
- 14
- Stufenabsatz
- 15
- Innenmantelfläche zu 9
- 16
- Boden
- 17
- tiefster Punkt zu 6
- 18
- Kante
- 19
- Steine
- A
- Abstand
- R
- Radialrichtung
-
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 102005022373 A1 [0004]
