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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Einbringen von vergärbaren
organischen Feststoffen, insbesondere von aus Stallabfällen stammenden,
landwirtschaftlichen Feststoffen in Gülle-Fermenter, die einem Vorratsbehälter mit
bodennahem Kratzband und Austragsschlitz sowie mit mindestens einem
Förderer
und Mitteln zum Überführen der
Feststoffe in den Förderer
und von dem Förderer
in den Gülle-Fermenter
umfasst.
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Bei der Viehhaltung in landwirtschaftlichen Betrieben
fällt Mist
an, der zum einen ein guter Dünger
ist, und der zum anderen vergärbare
Stoffe enthält,
die eine Nutzung in einer Biogasanlage nahelegen. Mit dem Einbringen
solcher in landwirtschaftlichen Betrieben anfallender Feststoff-Massen,
wie Stallabfälle,
Mist o.dgl. in den Fermenter von Biogas-Anlagen (zusätzlich zur
Gülle),
kann die Gasgewinnung deutlich gesteigert und so die Anlagen-Rentabilität erhöht werden.
Zugleich wird der Anfall von Mist verringert und die Mistmengen
werden so verändert,
so dass ein gefahrloses und durch Geruchsarmut die Umwelt schonendes
Ausbringen als organischer Dünger
möglich
ist. Dieses Einbringen in den Gülle-Fermenter
ist aber wegen der klebenden Eigenschaften und der langfasrigen
Bestandteile solcher Feststoff-Massen problematisch.
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Daraus leitet sich das technische
Problem ab, das der Erfindung zugrunde liegt und darin gesehen wird,
eine gattungsgemäße Vorrichtung
anzugeben, mit der solche Feststoffe sicher in den Fermenter einer
Biogas-Anlage überführt werden
können.
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Die Lösung dieses technischen Problems beschreiben
die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs; vorteilhafte Weiterbildungen
und bevorzugte Ausführungsformen
enthalten die Unteransprüche.
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Die organischen Feststoffe aus Ställen oder anderen
Anfallstellen werden zunächst
in einem Vorratsbehälter
verbracht und dort gesammelt. Ein umlaufendes, bodennahes Kratzband
in dem Vorratsbehälter
führt die
gesammelten Feststoffe zu dem Austragschlitz, dem ein Austragförderer nachgeschaltet ist.
Im Ausgangsbereich des Vorratsbehälters ist zumindest eine Häckselwalze
angeordnet, die die vom Kratzband in deren Erfassungsbereich gebrachten Feststoffe
zerreißt
und zerkleinert. Weiter ist im Abstand unterhalb dieser Häckselwalze
im Bereich des Austragschlitzes zumindest eine Austragswalze angeordnet,
die die ihr durch die seitliche Austragsöffnung des Vorratsbehälters zugeführten, von
der Häckselwalze
zerrissenen und zerkleinerten Feststoffe in den Austragsförderer überführt. Der
Umfang der Häckselwalze
ist mit über
den Umfang verteilt angeordneten Messern besetzt. Diese Häckselwalze wird
vorteilhaft von einem auf eine Welle spiralig aufgeschweißten Blechstreifen
gebildet, auf dessen Außenkante
die Messer in Abständen
voreinander aufgesetzt sind.
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Vorteilhaft ist im Auslassbereich
des Vorratsbehälters
eine zweite Häckselwalze
vorgesehen, die im Abstand oberhalb der ersten Häckselwalze angeordnet ist, über deren
Umfang verteilt ebenfalls Messer vorgesehen sind. Durch diese Anordnung
wird der Austrag besonders vorteilhaft unterstützt, wenn deren Drehsinn gleichsinnig
zu dem der Austragswalze eingestellt ist. Diese Anordnung ist besonders bei
stoßweisem
Anfall von Feststoffen vorteilhaft. Ein im Austragsbereich vorgesehenes
Führungsblech verhindert
Brückenbildungen
und damit verbundene Austragsstörungen.
Die zum Austrag geförderten Feststoffmassen
werden von den beiden Häckselwalzen
in Richtung der Austragsöffnung
bewegt, wobei diese Häckselwalzen
zum einen gegen die Langfasrigkeit wirken und zum anderen die Übergabe
der Feststoffe aus dem Vorratsbehälter mit Hilfe der Austragswalze
in den Austragsförderer,
der sich an diese Austragsöffnung
anschließt,
erleichtern. Als solcher wird vorteilhaft ein längs der Austragsöffnung liegender
Querförderer
mit Zuführschnecke
eingesetzt.
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Besteht ein Höhenunterschied zwischen dem
Querförderer
und der Einlasshöhe
des Fermenters – beispielsweise
bei einem zur Erleichterung des Beschickens bodennah aufgestellten
Vorratsbehälter und
einem hochstehenden Fermenter – ist
ein Hochförderer
vorgesehen, der die dem Vorratsbehälter entnommenen und mit der
Zuführschnecke
des Querförderers
abgeführten
Feststoffmassen auf die Einlasshöhe
des Fermenters bringt. Dieser Hochförderer ist den jeweiligen örtlichen
Gegebenheiten anzupassen; bei in den Boden eingelassenen Fermentern
oder bei einer erhöhten
Aufstellung des Vorratsbehälters
kann dieser Hochförderer
auch entfallen.
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Als Hochförderer können sowohl Kratzförderer,
Segmentförderer
oder Elevatoren sowie auch Schneckenförderer eingesetzt werden, die
die ausgetragenen Feststoffe auf zumindest die Höhe des Fermenter-Einlasses
bringen. Vorteilhaft werden auch hier Hochförderschnecken eingesetzt, die – je nach örtlichen
Gegebenheiten – mehr
oder weniger hoch und/oder steil angeordnet sind. Um ein Verstopfen
dieser Hochförderschnecken
zu unterbinden, sind diese Schnecken mit Abstreifern versehen. Um Gefahren
durch Explosionen von freigesetztem Methan vorzubeugen, sind Hochfördertrog
und Hochförderschnecke
zumindest teilweise mit einem Funkenschutz versehen. Dazu werden
Trog bzw. Schnecke aus Materialien gefertigt bzw. zumindest teilweise
mit einer Auskleidung versehen, deren Material mit dem Material
der Schnecke ein funkensicheres Materialpaar bildet.
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Mittels eines als Stopfförderer ausgebildeten Einbringförderers
werden die geförderten
Feststoffe über
eine als Gasabschluss abgetauchte Leitung in den Fermenter eingebracht.
Als Stopfförderer
kann im einfachsten Fall eine einfache Freifallstrecke vorgesehen
werden. Um bei zum Verstopfen neigenden Massen ein störungsfreies
Einbringen der Feststoffe zu erreichen, wird vorteilhaft eine Einbringförderschnecke
benutzt, die eine Zwangsförderung
bewirkt. Diese Einbringförderschnecke
reicht bis in den Flüssigkeitsbereich
im abge tauchten Rohr des Fermenters, so dass die geförderten
Feststoffe direkt in diese Flüssigkeit
eingebracht werden können.
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Das obere Ende der Hochförderschnecke liegt
dabei mindestens in gleicher Höhe
wie das obere Ende der Einbringförderschnecke,
so dass die geförderten
Feststoffmassen ohne weiteres von der Hochförderschnecke in die Einbringförderschnecken übergeben
werden können,
da deren Einlauf zumindest auf gleicher Höhe oder unterhalb des Auslauf-Endes
der Hochförderschnecke
liegt. Dazu ist der Trog der Hochförderschnecke entsprechend mit dem
Rohr der Einbringförderschnecke
verbunden. Auch hier sind diese zumindest teilweise mit einem Funkenschutz
versehen. Dazu werden Trog bzw. Schnecke aus Materialien gefertigt
bzw. zumindest teilweise mit einer Auskleidung versehen, deren Material
mit dem Material der Schnecke ein funkensicheres Materialpaar bildet.
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Vorteilhaft ist es, wenn zumindest
die Hochförderschnecke
mit Abstreifern versehen ist, um Betriebsstörungen durch Leerlaufen der
Schnecke zu vermeiden. Dabei sind für Schnecke und Abstreifer wiederum
zum Funkenschutz Materialien bzw. Auskleidungen vorgesehen, deren
Material mit dem Material der Schnecke ein funkensicheres Materialpaar bildet.
Vorteilhaft ist weiter, wenn die Förderkapazität der Einbringförderschnecke
mindestens gleich, vorteilhaft etwas größer ist, als die Förderkapazität der Hochförderschnecke.
Vorteilhaft ist weiter, wenn zumindest das obere Ende der auf Einlasshöhe des Fermenters
endenden Hochförderschnecke
so ausgebildet ist, dass eine Entstehung von Funken unterdrückt ist.
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Als funkensichere Material-Paarungen,
die in der Praxis vorteilhaft zum Funkenschutz einsetzbar sind,
wie allgemein bekannt, sind beispielsweise Kombinationen aus Stahl/Kunststoff,
Stahl/Aluminium oder ähnlich
geeignet.
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Im Fermenter werden dann die Feststoffe mittels
eines Rührwerks
verteilt, so dass die biologischen Prozesse ungestört ablaufen
können.
Das dabei entstehende Gas wird gesammelt, ausgeleitet und seiner
Verwertung zugeführt.
Die ausgegorene Gülle
kann abgezogen und als Dünger
ausgebracht werden; die ausgegorenen Feststoffmassen setzen sich
ab und werden in zeitlichen Abständen
entnommen.
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Das Wesen der Erfindung wird an Hand
der in den angefügten 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei
zeigen
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1 Verfahrens-Schema
(Blockschaltbild der Biogasanlage);
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2 Feststoff-Dosierer
mit Häcksel-
und Austragswalze (teilgeschnitten);
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3 Einzelheit
Häckselwalze
(persp. Schema);
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3a Messer,
vergrößerte Darstellung;
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4 Austragswalze
(Stirnseitenansicht);
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5 Hochförderer mit Übernahme
von Feststoff-Dosierer und mit Übergabe
von der Zuführförderschnecke
(schematisch);
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6 Übergabe
vom Hochförderer
an den Einbringförderer
(schematisch);
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7 Einzelheit
Hochförderer
(Schnecken-Ausbildung mit Abstreifern – Trog-Auskleidung zur Funken-Unterdrückung) .
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Das Blockschaltbild der 1 gibt einen schematischen Überblick über die
Gesamtanlage einer Biogas-Anlage nach der Erfindung. Die zur Vergärung kommenden
Feststoffe, sei es nun aus Stallabfällen oder organischen Feststoffen
aus anderen Quellen, beispielsweise Futterküchen oder Groß-Küchenbetrieben,
werden in den Vorratsbehälter 10, dessen
Gehäuse 11 auf
Füßen 12 erhöht aufgestellt ist,
eingebracht, wozu die Einfüllöffnung 13 vorgesehen
ist. Das bodennahe Kratzband 14 bewegt die eingebrachten
Feststoffmassen in Richtung Austragswalze 16, die diese
Feststoffmassen vom Feststoff-Dosierer 15 zur Austragsöffnung 18 fördert. Dabei
werden die Feststoffmassen aufgelockert und zerkleinert. Die Häckselwalze 17 unterstützt die
Austragswalze 16, indem sie langstielige Anteile zerreißt und langfasrige
Anteile zerkleinert.
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Durch die Austragsöffnung 18 gelangen
die aus dem Vorratsbehälter 10 ausgebrachten
Feststoffmassen in den Querförderer 20 mit
einer Zuführschnecke,
der längs
der Austragsöffnung 18 angeordnet,
sich über
deren gesamte Länge
erstreckt und die ausgetragenen Feststoffmassen übernimmt und in den Hochförderer 25 überführt. Der
Hochförderer 25 bringt
die aus dem Vorratsbehälter 10 ausgebrachten
Feststoffmassen auf zumindest die Höhe des Einlaufs in den Fermenter 35.
Um die ausgebrachten Feststoffmassen nun in den Fermenter 35 zu überführen, ist
ein Einbringförderer 30 vorgesehen,
der am Austragsende des Hochförderers 25 angesetzt
ist und dessen Fördermasse übernimmt
und diese übernommene
Masse in den Fermenter 35 einbringt. Um Gasverlust zu vermeiden
ist das in den Fermenter eingeführte
Ende 33 des Einbringförderers
unter den Flüssigkeitsspiegel
im Fermenter 35 abgetaucht. Das im Fermenter bei der Vergärung gebildete
Gas (vorwiegend Methan) wird über
das Gasauslassrohr 36 abgezogen; die sich absetzenden, ausgegorenen
Feststoffmassen werden über
eine (nicht näher
dargestellte) Öffnung
abgezogen.
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Eine Einzelheit des Feststoff-Dosiers 15 mit Austrags-
und Häckselwalze 16 bzw. 17 sowie
der Walzen selbst zeigen die 2 und 3. Die Austragswalze 16 ist
hier mit Leisten 16.1, versehen, die voneinander beabstandet,
sich achsparallel erstrecken. Die Häckselwalze 17 wird
von einem spiralig auf eine Welle 17.1 gewickelten und
aufgeschweißten
Blechstreifen 17.2 gebildet, dessen Rand mit verteilt angeordneten
Messern 17.3 versehen ist. Diese sind vorteilhaft so angeordnet,
dass jedes der Messer 17.3 gegenüber dem folgenden einen Abstand
aufweist und somit wegen der spiraligen Blechstreifen 17.2 achsparallel
versetzt ist. Die Klingen der Messer 17.3 sind vorteilhaft
etwa dreieckförmig
ausgebildet, mit vorlaufender scharfer Schneidkante. Vorteilhaft
sind die Messerklingen 17.3 mit Zweitklingen 17.4 versehen,
die parallel zu diesen Messern 17.3 liegend direkt auf
diese aufgesetzt sind oder mit einem der Stärke des Blechstreifens 17.2 entsprechenden
Abstand angeordnet sind. Die Zweitklinge 17.4 ist mit einem
abgewinkelten Kopf 17.5 versehen, der von der jeweiligen
ersten Klinge 17.3 weggekantet ist. Dabei versteht es sich
von selbst, dass als Austragswalze 16 auch eine Stachelwalze
einsetzbar ist. Ein sich nahezu an die Häckselwalzen 17 anlehnendes
Führungsblech 19 verhindert
eine Brückenbildung
in deren Auslaufbereich.
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Der Zuführförderer 20 mit der
in dem Zuführfördertrog 21 liegenden
Zuführförderschnecke 22 liegt
quer zum Feststoff-Dosierer 15 unter dessen schlitzförmiger Austragsöffnung 18 und übernimmt die
von der Austragswalze 16 und der Häckselwalze 17 ausgetragenen
Feststoffmassen. Die vom seitlich angeordneten Zuführfördererantrieb 20.1 angetriebene
Zuführförderschnecke 22 befördert diese
Feststoffmassen zum Ende der Schnecke, wo der Zuführschneckentrog 21 in
den Hochförderereinlauf 25.2 übergeht,
so dass die geförderten
Feststoffmassen in den von einem Hochförderdeckel 26.2 abgedeckten Hochförder schneckentrog 26 gelangen
und von der Hochförderschnecke 27 erfasst
und übernommen werden.
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Diese Feststoffmassen fördert der
Hochförderer 25 zu
seinem oberen Ende, dort geht der Hochförderertrog 26 in den
Hochförderauslauf 25.3 über, der
an den Einbringfördertrog 31 angeschlossen
ist. Die auf Höhe
geförderten
Feststoffmassen gelangen so unmittelbar in die Einbringförderer 30,
in dem sie von der Einbringförderschnecke 32,
die in einem Einbringförderrohr 31 liegt,
erfasst werden. Der Einbringförderer 30 ist – wie in 5 dargestellt – mit einem
Einbringförderrohr 31 versehen
und somit gasdicht ausgebildet. Das Einbringförderrohr 31 führt in den
Fermenter 35, wo sein Auslass-Ende 33 in die im Fermenter 35 vorliegende
Flüssigkeit
abgetaucht ist und so einen gasdichten Tauch-Verschluss bildet.
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Die Hochförderschnecke 27 liegt
dabei in dem Hochfördertrog 26.
Um Verstopfungen und somit Betriebsstörungen im Bereich des Hochförderers 25 zu
vermeiden, sind Abstreifer 28 vorgesehen. Diese verhindern
ein Ansetzen der geförderten
Massen, so dass sich die Schnecke "leer" im
Trog dreht und wirken somit Betriebsstörungen entgegen.
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Um den Betrieb des als Hochförderer 25 und auch
als Einbringförderer 30 eingesetzten
Schneckenförderers
im Hinblick auf möglicherweise
austretendes Methangas und die damit verbundene Explosionsgefahr
zu sichern, sind Schneckentrog 26 bzw. 31 und
Förderschnecke 27 bzw. 32 aus
ungleichen Materialien hergestellt bzw. ausgelegt. Vorteilhaft wird
der jeweilige Trog mit einer Auskleidung versehen – in der
Darstellung der 5 ist
der Einbringfördertrog 31 mit
einer Auskleidung 31.1 versehen, die, wenn die Förderschnecke 32 eine
Stahlförderschnecke
ist, aus Aluminium oder aus einem abriebfestem Kunststoff besteht,
wobei auch andere Material-Paarungen, wie an sich aus dem Explosionsschutz
bekannt, einsetzbar sind. Gleiches gilt auch für den Hochfördertrog 26, der als
U-förmigen
Trog ausgebildet und mit der Auskleidung 26.1 (5) versehen und mit einem
Hochförderdeckel 26.2 öffenbar
verschlossen ist.