DE2946884B1

DE2946884B1 - Vorrichtung zum Erzeugen von Biogas

Info

Publication number: DE2946884B1
Application number: DE2946884A
Authority: DE
Inventors: Xaver Lipp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-21
Filing date: 1979-11-21
Publication date: 1981-01-29
Also published as: DE2946884C2

Description

Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Biogas aus einer Biomasse, insbesondere Jauche, als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt nach Linie 1-1 in Fig. 2, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie ll-ll in Fig. 1.
Ein oben geschlossenes, im Querschnitt kreiszylindrisches Gärgehäuse 1 steht auf einem Fundament 2. Die Wände des Gärgehäuses 1 sind wärmeisoliert. Das Gärgehäuse 1 ist mit Abstand von einer ebenfalls auf dem Fundament 2 aufgestellten Zwischenwand 3 umgeben, die wiederum von einer ebenfalls auf dem Fundament 2 befindlichen Außenwand 4 mit Abstand umgeben wird. Die Außenwand 4 ist wieder wärmeisoliert. Die Höhen der Zwischenwand 3 und der Außenwand 4 entsprechen etwa der lichten Höhe des Gärgehäuses 1.
Eine Gasglocke 5 hat eine Decke 6, die aus Gewichtsgründen aus Beton besteht. Unterhalb der Betondecke 6 ist ein Mantel 7 angeordnet, der zwischen die Zwischenwand 3 und die Außenwand 4 jeweils mit Abstand eingreift. Die Wände 3,4 und der Mantel 7 sind im Querschnitt ebenfalls kreiszylindrisch ausgebildet.
An der Unterseite der Decke 6 sind vier rohrförmige, lotrecht angeordnete Führungsstangen 8 bis 11 befestigt, längs denen je eine Gelenkkette 12 angeordnet ist, wobei mit Abstand angeordnete Laschen der Kette 12 an der jeweiligen Führungsstange 8 bis 11 befestigt sind.
Im oberen Bereich des Gärgehäuses 1 sind zwei Führungswellen 13 und 14 senkrecht zueinander und den Innenraum des Gärgehäuses 1 etwa diametral durchquerend waagerecht angeordnet. Jedes der beiden Enden der Führungswellen 13, 14 durchsetzt die Wand des Gärgehäuses 1 mit großem Spiel, wobei das vom jeweiligen Ende durchsetzte Loch 37 im Querschnitt oval ausgebildet ist. Jedes Ende der Führungswellen ist in einer lotrechten Lasche 15 gelagert, welche das jeweilige Loch 37 ohne es abzudecken überbrückt und an der Außenwand des Gärgehäuses 1 ober- und unterhalb des Loches 37 befestigt ist. An dem jeweils über die Lagerlasche 15 hinausragenden Teil der Führungswelle 13 bzw. 14 ist ein Zahnrad 16 drehfest angebracht, das mit der zugeordneten Gelenkkette 12 der benachbarten Führungsstange 8 bzw. 9 bzw. 10 bzw.
11 kämmt. Die Führungsstangen 8 bis 11 sind so angeordnet, daß sie ein Drehen der Gasglocke 5 um ihre lotrechte Achse verhindern, was auch durch eine besondere Drehsicherung erreicht werden kann.
Auf jeder der Führungswellen 13 bzw. 14 sitzen drehfest vier Scheiben 17 bis 20, über die jeweils eine Kette 21 geführt ist. Parallel zur jeweiligen Führungswelle 13 bis. 14 ist im Bereich des Bodens des Gärgehäuses 1 jeweils eine Umlenkwelle 22 bzw. 23 angeordnet. Die Umlenkwelle 22 verläuft parallel zur Führungswelle 13 und die Umlenkwelle 23 parallel zur Führungswelle 14. Die Umlenkwellen sind an ihren Enden und gegebenenfalls im Bereich ihrer Mitte an auf dem Fundament 2 befestigten Lagerböcken 24 drehbar gelagert. Jede der Umlenkwellen 22, 23 trägt den Scheiben 17 bis 20 entsprechende Scheiben 25 bis 28, über die jeweils eine der ringförmig geschlossenen Ketten 21 geführt ist.
Jede der Scheiben 17 bis 20 und 25 bis 28 hat vier im wesentlichen radial sich erstreckende und unter gleichen Zentriwinkeln angeordnete Zapfen 29, die außerdem im Winkel zu der sie jeweils tragenden Welle geneigt sind. Die jeweilige Neigung ist so gerichtet, daß bei den jeweils außen angeordneten Scheiben die Zapfen 29 nach innen geneigt sind und bei den jeweils innen angeordneten Scheiben die Zapfen 29 nach außen geneigt sind, so daß Scheibenpaare mit jeweils einander zugeneigten Zapfen 29 vorhanden sind. Das einem jeden Scheibenpaar zugeordnete Paar der Ketten 21 trägt waagerecht angeordnete Rührschaufeln 30, die unterschiedlich ausgebildet sein können, z. B. kann die eine Rührschaufel nach oben gewölbt sein, wogegen die beiden benachbarten Rührschaufeln nach unten gewölbt sind. Die Rührschaufeln 30 sind darüber hinaus so ausgebildet und angeordnet, daß sie mittels der Zapfen 29 der einander paarweise zugeordneten Scheiben 17, 18 bzw.19,20 antreibbar sind, wobei die Scheiben 25,26 bzw.27,28 jeweils geschleppt werden.
Zwischen der Scheibe 17 und der zugeordneten Lasche 15 ist eine in jeder Drehrichtung nach außen fördernde Förderwendel 31 vorgesehen. Solche Fürderwendeln 31 sind im Bereich jedes Endes der beiden Führungswellen 13, 14 vorgesehen.
An dem Deckel 6 der Gasglocke 5 ist zwischen jeweils zwei der Führungsstangen 8 bis 11 eine lotrechte Tragstange 32 vorgesehen, an der jeweils schräg und mit wechselnder Neigung angeordnete Rührblätter 33 befestigt sind.
Vom Jauchevorrat oder vom Stall kommend führt eine Leitung 34 in den Raum zwischen der Zwischenwand 3 und der Außenwand 4. Zwischen der Zwischenwand 3 und dem Mantel 7 ist ein etwa bis zur Höhe der Führungswelle 14 reichendes Rohr 35 angeordnet, das zum Boden des Gärgehäuses 1 führt und in dieses mündet. Ein zwischen der Zwischenwand 3 und dem Gärgehäuse 1 angeordnetes Rohr 36 reicht mit seiner Oberseite ebenfalls bis etwa zur Höhe der Führungswelle 14 und verbindet den Raum zwischen dem Gärgehäuse 1 und der Zwischenwand 3 mit einem nicht dargestellten Sammelbehälter.
In Richtung des Pfeiles A fließt vom Stall oder einem anderen Behälter Biomasse, insbesondere Jauche, über die Leitung 34 in den Raum zwischen der Zwischenwand 3 und der Außenwand 4. Sobald die Biomasse bis zur Höhe des oberen Endes des Rohres 35 gestiegen ist, fließt, sobald Biomasse über die Leitung 34 wieder zufließt, aus dem Zwischenraum zwischen der Zwischenwand 3 und der Außenwand 4 Biomasse ins Innere des Gärbehälters 1. Wenn dieser bis zur Höhe des von der Führungswelle 4 durchsetzten Loches 37 im Gärgehäuse 1 angestiegen ist, fließt Biomasse über dieses Loch in den Zwischenraum zwischen dem Gärgehäuse 1 und der Zwischenwand 3. Hat die hier befindliche Biomasse den durch das Rohr 36 bestimmten Füllstand überschritten, so fließt über dieses Rohr 36 vergärte Biomasse in den Sammelbehälter. Der Mantel 7 der Gasglocke 5 reicht in die Biomasse hinein. Die Gasglocke 5 wird angehoben, sobald sich in dem von der Zwischenwand 3 umfaßten Raum unter Wärmebildung Biogas entwickelt. Ihre jeweilige Höhe ist von dem von ihr umschlossenen Gasvorrat bestimmt, der in nicht näher bezeichneter Weise von außen angezapft werden kann. Durch die wechselweise Zufuhr von Biomasse und durch die wechselweise Entwicklung und Entnahme von Gas aus der Gasglocke 5 wird diese gehoben und gesenkt, wobei sie durch die vorbeschriebene Führungseinrichtung geführt wird. Beim Heben und Senken der Gasglocke werden die Führungswellen 13 und 14 gedreht. Dies hat zur Folge, daß sich die an den Ketten 21 befindlichen Rührschaufeln 30 in der im Gärgehäuse 1 befindlichen Biomasse bewegen. Dadurch wird diese verrührt.
Die über die Leitung 34 zufließende Biomasse wird im Bereich der Zwischenwand 3 durch die von dieser umgebenen Biomasse erwärmt. Die sich zwischen der Zwischenwand 3 und dem Gärgehäuse befindliche Biomasse ist bereits im wesentlichen vergärt und gibt Wärme an die über die Leitung 34 zugeführte Biomasse ab. Zum Verrühren der Biomasse in dem Raum zwischen der Zwischenwand 3 und dem Gärgehäuse 1 dienen die an den Tragstangen 32 angeordneten Rührblätter 33, so daß auch hier die Biomasse verrührt wird, auch wenn diese im wesentlichen vergoren ist und kaum noch Biogas entwickelt.
Die Menge der im Gärgehäuse 1 befindlichen Biomasse bleibt immer gleich. Die zwischen der Außenwand 4 und der Zwischenwand 3 befindliche Biomasse entwickelt praktisch kein Gas, da sie sich erst noch erwärmen muß, wogegen die innerhalb der Zwischenwand 3 befindliche und das Gärgehäuse 1 umgebende vergorene Biomasse noch nachgären kann.
Sollte innerhalb des Gärgehäuses 1 die Zutuhrung von Wärme notwendig sein, so kann in diesem Gehäuse 1 ein Heizregister vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Erzeugen von Biogas mit einem Gärgehäuse zur Aufnahme von Biomasse, mit einer gegenüber dem Gärgehäuse heb- und senkbaren Gasglocke zur Aufnahme von Biogas und mit einer Einrichtung zum Führen der Gasglocke gegenüber dem Gärgehäuse, wobei die Gasglocke in die Biomasse eintaucht, da du r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Führungseinrichtung mindestens zwei an der Gasglocke (5) befestigte lot rechte, mit Zähnen (12) versehene Führungsstangen (8 bis 11) hat, daß mit den Zähnen jeder der Führungsstangen ein Zahnrad (16) kämmt und daß jeweils mindestens zwei Zahnräder mittels einer Führungswelle (13, 14) drehfest miteinander verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führungswelle (13, 14) als starre und gerade Führungswelle ausgebildet ist und das Gärgehäuse (1) etwa diametral durchsetzt und daß die Führungsstangen (8 bis 11) innerhalb der Gasglocke (5) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit je der Führungswelle (13, 14) mindestens ein Antriebsrad (17 bis 20) einer Rühreinrichtung drehfest verbunden ist, die von mindestens einer von mindestens einem Umlenkrad (25 bis 28) geführten Kette (21) getragene Rührschaufeln (30) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antriebsrad (17 bis 20) mit radial angeordneten und in Richtung zum jeweils zugeordneten Antriebsrad eines Antriebsradpaares geneigte Antriebszapfen (29) versehen ist, die zum Fördern der Rührschaufeln (30) dienen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führungswelle (13, 14) am Gärgehäuse (1) gelagert ist und durch ein Loch (37) im Gärgehäuse mit weitem Spiel hindurchtritt, das als Auslaß für Biomasse aus dem Gärgehäuse dient, und daß an jeder Führungswelle im Bereich des Loches eine zum Auslaß fördernde Förderwendel (31) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne an jeder Führungsstange (8 bis 11) durch Bolzen einer Gelenkkette (12) gebildet sind, die längs der ihr zugeordneten Führungsstange verläuft und mit dieser in Abständen fest verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen (8 bis 11) der Antriebseinrichtung zwischen dem Gärgehäuse (1) und einer Zwischenwand (3) angeordnet sind, die sich innerhalb der Gasglocke (5) im wesentlichen bis zur Höhe des Gärgehäuses erstreckt, und daß der untere Rand der Gasglocke auf der Außenseite von einer Außenwand (4) umgeben ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Führungsstangen (8 bis 11) angeordnete Tragstangen (32) an der Gasglocke (5) vorgesehen sind, an denen Rührblätter (33) angebracht sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem von der Außenwand (4) und der Zwischenwand (3) begrenzten Raum einerseits und dem Gärgehäuse (1) andererseits eine ins Innere der Gasglocke (5) hineinreichende Verbindung (35) vorhanden ist, deren Einlaß im Bereich der Gasglocke etwa in Höhe der Führungswellen (13, 14) liegt, und daß zwischen dem Gärgehäuse und der Zwischenwand ein Auslaßrohr (36) vorgesehen ist, dessen Einlaß ebenfalls etwa in Höhe der Führungswellen liegt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung der vorgenannten Art ist die Außenwand der Gasglocke von der Innenwand des Gärgehäuses geführt, was ein verhältnismäßig hohes Gärgehäuse erforderlich macht, wenn der obere Teil der Führung der Gasglocke nicht von einem auf dem Gärgehäuse befestigten Rahmen übernommen werden soll. Im Innern der Gasglocke sind mit dieser verbundene trichterförmige Segmente vorgesehen, wodurch beim Heben und Senken der Gasglocke ein Rühreffekt auf die im Gärgehäuse befindliche Biomasse ausgeübt werden soll, die durch ein mittiges Überlaufrohr auf einem bestimmten Stand im Gärgehäuse gehalten wird (schweizerische Zeitschrift »sonnenenergie«, Sept. 4, 1979,S.44 und uns 45).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Führung der Gasglocke mit der Möglichkeit zu schaffen, die Volumenarbeit der Gasglocke zum Rühren der im Gärgehäuse befindlichen Biomasse auszunützen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Die Führungsstangen zusammen mit den Führungswellen ergeben eine sichere und stabile Führung der Gasglocke und vermeiden deren Ecken unter äußeren Einflüssen, z. B. Windeinflüssen.

Die Führungswelle ermöglicht den Antrieb einer Rühreinrichtung, deren Rührelemente eine andere Bewegung als die Hub- und Senkbewegung der Gasglocke ausführen können. Die Führungseinrichtung kann außerhalb der Gasglocke angeordnet sein. Es ist jedoch von Vorteil, diese innerhalb der Gasglocke anzuordnen.

Eine günstige Weiterbildung des Gegenstandes des Anspruches 1 mit nur geringem Aufwand ermöglichen die Merkmale des Anspruches 2.

Die Volumenarbeit des Gases unter Abkehr von der Bewegungsrichtung der Gasglocke kann durch die Merkmale des Anspruches 3 ausgenutzt werden.

Eine Bauform entsprechend den Merkmalen des Anspruches 4 ist gegen Verschmutzung unempfindlich.

Die Merkmale des Anspruches 5 betreffen einen vorteilhaften Auslaß aus dem Gärgehäuse.

Die Merkmale des Anspruches 6 sind auf eine andere verschmutzungsunempfindliche Bauform gerichtet.

Bei Anwendung der Merkmale des Anspruches 7 wird eine Erwärmung der frisch zugeführten Biomasse an der bereits länger in der Vorrichtung befindlichen Biomasse erreicht.