DE3228391A1

DE3228391A1 - Reaktor fuer die erzeugung von biogas

Info

Publication number: DE3228391A1
Application number: DE19823228391
Authority: DE
Inventors: Josef 8000 München Neubauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-01
Filing date: 1982-07-29
Publication date: 1984-01-05

Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Reaktor für die Erzeugung von Biogas, wie er im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher angegeben ist.
Ein Reaktor dieser Art ist aus der europäischen Offenlegungschrift 00 51 082 des Anmelders bekannt. Bei einem solchen Reaktor ist der Fermentierbehälter schwimmend in Wasser gelagert. Diese schwimmende Lagerung erlaubt eine einfache Drehung des Fermentierbehälters, mit deren Hilfe der Inhalt des Fermentierbehälters durchmischt und die Bildung von Sinkschichten oder eine Schwimmdeckenbildung verhindert wird. Das Wasserbad erlaubt gleichzeitig eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die gesamte Außenwand des Fermentierbehälters.
Der bekannte Reaktor ist insbesondere für größere Einheiten zur Verarbeitung von großen Mengen von Abfallstoffen geeignet. Fur kleinere Einheiten, die beispielsweise in landwirtschaftlichen Betrieben üblicher Größe eingesetzt werden könnten, ist jedoch der Antrieb für den Fermentierbehälter zu aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend, einen Reaktor für die Erzeugung von Biogas anzugeben, bei dem eine Durchmischung des Inhaltes des Fermentierbehälters durch andere Mittel als durch ein im Inneren des Fermentierbehälters vorgesehenes Rührwerk oder durch eine Drehung des gesamten Fermentierbehälters ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird mit einem Reaktor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst, der erfindungsgemäß nach der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgestaltet ist.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Fermentierbehälter eine Außenwand aus flexiblem oder elastischem Material besitzt. Zum Durchmischen des Inhalts des Fermentierbehälters wird dessen Außenwand deformiert, sozusagen geknetet, so daß im Inneren des Fermentierbehälters eine Strömung entsteht, die eine Durchmischung herbeiführt und eine Bildung von Sinkschichten oder auch eine Schwimmdeckenbildung in dem Fermentierbehälter verhindert. Es ist eine Vorrichtung vorgesehen, die diese Deformation des Fermentierbehälters automatisch durchführt.
Besonders bevorzugt wird zur Deformierung des Fermentierbehälters eine Vorrichtung, bei der Seile oder Bänder um die Außenwand des Fermentierbehälters gelegt sind und die in bestimmten zeitlichen Abständen gespannt werden.
Die Seile bzw. Bänder schnüren dabei den Fermentierbehälter zusammen, so daß sich an der entsprechenden Stelle sein Querschnitt verringert und demzufolge im Inneren eine Strömung hervorgerufen wird. Als "Seile" bzw. "BAnder" im Sinne der Erfindung kommen nicht nur gewirkte Bänder und Seile im Betracht, sondern auch flexible und elastische Rundstäbe oder Flachmaterial, auch Ketten, die um die Außenwand des Fermentierbehälters herumgelegt und mit denen der Fermentierbehälter eingeschnürt werden kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind um einen Fermentierbehälter mehrere Seile oder Bänder herumgelegt, die zeitlich nacheinander betätigt werden. Hierzu dienen auf einer Achse angeordnete Rollen oder Walzen, die starr mit Zahnrädern verbunden sind. Diese Zahnräder werden durch Räder mit Zahnsegmenten angetrieben, die auf einer Antriebswelle sitzen. Diese Zahnsegmente greifen in sich wiederholender Weise für einen bestimmten Zeitabschnitt in die Verahnung der Zahnräder ein und bewirken das Zusammenschnüren. Nach einer bestimmten Drehung kommt ein solches Zahnsegmentrad außer Eingriff mit dem Zahnrad der Aufwickelrolle, sodaß diese sich frei drehen kann, wobei das Seil entspannt wird, und der Fermentierbehälter in diesen Bereich seine ursprüngliche Gestalt annehmen kann.
Bei einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist um die Außenwand des Fermentierbehälters wenigstens ein Schlauch gelegt, der periodisch mit Hilfe einer Druckleitung über ein entsprechendes Ventil aufgepumpt wird. Beim Aufpumpen drückt der Schlauch die Außenwand des Fermentierbehälters nach innen und bewirkt so die gewünschte Einschnürung. Vorzugsweise sind mehrere solcher Schläuche vorgesehen, die über eine entsprechende Zeitsteuerung zu vorgegebenen Zeitpunkten von Druck beaufschlagt werden, so daß an entsprechenden Stellen die Außenwand des Fermentierbehälters deformiert und in seinem Inneren eine Strömung hervorgerufen wird.
Im folgenden wird nun die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben und näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine alternative Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 einen schematischen Querschnitt; und Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform.
Gemäß der Fig. 1 befindet sich in einem mit Wasser gefüllten Tank (4) der Fermentierbehälter 1. Der übersichtlichkeit wegen ist der Wasserspiegel in der Figur nicht dargestellt, der Tank 4 ist gestrichelt angedeutet.
Der Tank ist mit einem Zufluß 6 sowie mit einem Abfluß und einem Gasauslaß versehen. Letztere sind in die Figur nicht dargestellt.
Entsprechend der Fig. 1 sind um den Fermentierbehälter 1 vier Seile 21a-21d geschlungen, die am Boden des Tankes 4 mit Ankern 27 befestigt sind. Die freien Enden der Seile 21 sind jeweils um Aufwickelrollen 22 herumgelegt, an denen Zahnräder 23a-23d starr befestigt sind. Die Aufwickelrollen mit den Zahnrädern sind auf eine Achse 24 drehbar gelagert. Parallel zu der Achse 24 verläuft eine Antriebswelle 26, auf der mit Zahnsegmenten 28 versehene Räder 25a-25d fest aufsetzen. Bei Drehung der Antriebswelle 26 in Richtung des Pfeiles greifen zeitlich nacheinander die einzelnen Räder 25a-d mit ihren Zahnsegmenten 28 in die jeweils zugeordneten Zahnräder 23a-d. Gemäß der Figur wird zuerst das vorne liegende Zahnrad 23a gedreht und damit das am Vorderende des Tankes befindliche Seil 21a gespannt.
Dadurch schnürt sich die Außenwand 3 des Fermentierbehälters 1 entsprechend der Darstellung zusammen, die im Inneren des Fermentierbehälters 1 befindliche Flüssigkeit fließt von der Einschnürungsstelle weg, wie dies durch die Pfeile 29 angedeutet ist.
Wenn das vorderste Zahnsegmentrad 25a bei fortschreitender Drehung der Antriebswelle 26 außer Eingriff mit dem zugeordneten Zahnrad 23a gelangt, kann sich das Zahnrad 23a und mit ihm die Aufwickelrolle 22a frei drehen, so daß das Seil 21a ohne Spannung ist. Gleichzeitig gelangt das nächste Zahnsegmentrad 25b in Eingriff mit dem zugeordneten Zahnrad 23b, so daß die Aufwickelrolle 22b gedreht und das nächste Seil 21b gespannt wird und dadurch die Einschnürungsstelle des Fermentierbehälters weiter in dessen Mitte verlegt wird. Gleichzeitig nimmt in der Umgebung des Seils 21a die Außenwand 3 des Fermentierbehälters wieder ihre ursprüngliche Gestalt an. Bei weiterer Drehung der Antriebsachse 26 gerät das Zahnsegmentrad 25b außer Eingriff mit dem Zahnrad 23b, so daß das Seil 21b entspannt wird. Gleichzeitig wird das in der Reihenfolge nächste Seil 21c und nach ihm das Seil 21d gespannt. Die zeitliche Reihenfolge für das Spannen der Seile 21a -21d führt zu einer Einschnürung der Außenwand des Fermentierbehälters 1, die einer peristaltischen Bewegung ähnlich ist. Aufgrund dieser peristaltischen Bewegung wird der Inhalt des Fermentierbehälters in Bewegung gesetzt und durchmischt, so daß sich keine störenden Sinkschichten oder Schwimmdecken bilden können.
In der Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform für das Einschnüren der Außenwand des Fermentierbehälters dargestellt. Um die Wand 3 des Fermentierbehälters ist ein Seil herumgelegt, das durch eine am Boden des Tankes 4 befestigte Öse durchgeführt ist. Beide Enden des Seiles sind auf die Aufwickelrolle 22 aufgewickelt. Wenn bei Drehung der Antriebswelle 26 das Zahnsegment 28 des Rades 25 in die Verzahnung des Zahnrades 23 eingreift,so wird die Aufwickelrolle 22 in entsprechender Richtung gedreht, und beide Enden des Seiles 21 werden gespannt. Dadurch wird die Außenwand 3 des Fermentierbehälters so zusammengedrückt, wie dies in der Fig. 2 mit der gestrichelten Linie angedeutet ist.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der zur Deformierung der Außenwand des Fermentierbehälters einzelne Schläuche 31a - 31d dienen. Diese Schläuche sind um den Fermentierbehälter herumgelegt und über Ventile 32a - 32d mit einer Druckleitung 33 verbunden. Ein Druckluftmotor 34 sorgt für einen entsprechenden Leitungsdruck. Die Ventile 32a - 32d sind beispielsweise Zwei-Wege-Magnetventile, die von einer nicht dargestellten elektronischen Schaltung gesteuert werden.
Bei der Darstellung der Fig. 3 ist der Schlauch 31a gerade durch das Druckmittel aufgepumpt, so daß er eine Einschnürung und Querschnittsverringerung des Fermentierbehälters 1 bewirkt. Die Drucksteuerung über die Ventile 32a - 32d erfolgt so, daß der zuvor mit der Druckleitung 33 verbundene Schlauch 31d über das Ventil 32d entspannt wird. Durch eine geeignete Steuerung der Magnetventile 32a - 32d wird wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine peristaltische Bewegung bzw. Deformation der Außenhaut des Fermentierbehälters hervorgerufen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere, besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung. Die Fig. 4 zeigt schematisch einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Reaktors. Uber dem Boden eines Tankes 4 sind einzelne Latten 41a - 41c angeordnet, auf denen der aus einer Kunststoffolie bestehende Reaktor aufliegt. Diese Latten 41a -41c sind an einem Ende um eine Achse 43 schwenkbar gelagert. Ihr freies Ende 46 liegt auf Scheiben 42a - 42c auf, die exzentrisch auf eine Welle 44 aufgesetzt-sind und von dieser gedreht werden können. Die Exzenterscheiben 42a -42c sind gegeneinander im Winkel versetzt. Die Latten 41a -41c weisen in der Nähe der Achse 43 einen Bogen 45 auf; ihr freies Ende 46 ist nach oben abgebogen. Der Bogen 45 und das aufgebogene Ende 46 dienen dazu, den mit der Gülle 11 gefüllten Fermentierbehälter 1 an einem seitlichen Abrutschen zu hindern.
In der Fig. 4 ist mit ausgezogenen Linien eine der Latten 41a im angehobenen Zustand dargestellt; eine andere Latte 41b, die sich im abgesenkten Zustand befindet, ist gestrichelt dargestellt. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, wird mit Hilfe der über die Welle 44 angetriebenen Exzenterscheibe 42a die Latte 41a auf- und abbewegt, wodurch der Boden des Fermentierbehälters periodisch im Bereich der Latte 41a eingedrückt wird. Im abgesenkten Zustand hat der Boden des Fermentierbehälters 1 den mit der strichpunktierten Linie 47 angedeuteten Verlauf. Das aufgebogene, freie Ende 46 der Latten 41a - 41c ist etwas nach einwärts gebogen, um auf die Außenhaut des Fermentierbehälters 1 auch von der Seite her einwirken zu können.
Die Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt, der der Fig. 4 entspricht. In der Fig. 5 sind drei Latten 41a - 41c dargestellt, wobei die Latten 41a und 41c sich im angehobenen Zustand befinden, die Latte 41b im abgesenkten Zustand.
Der Fermentierbehälter 1 befindet sich in dem mit Wasser 12 gefüllten Tank 4, so daß die Latten 41a - 41c nicht das volle Gewicht des mit Gülle 11 gefüllten Fermentierbehälters aufnehmen müssen, sondern nur den die Auftriebskräfte überschießenden Teil. Wenn überdies der Fermentierbehälter 1 in dem Tank 4 schwimmt, so brauchen die Latten 41a - 41c nur die verhältnismäßig geringen Kräfte aufzubringen, die zur Deformation der Außenhaut 3 des Fermentierbehälters notwendig sind.
Die Gülle 11 wird an dem an der linken Seite dargestellten Einfüllstutzen 6 eingefüllt und über den Ausfluß 9 am-Boden des Fermentierbehälters 1 abgezogen. An dem Abfluß 9 ist ein Steigrohr 10 angebracht, mit dem der Füllstand des Fermentierbehälters und auch der in ihm herrschende Gasdruck überwacht werden können. An der Oberseite befindet sich der Gasauslaß 7, der mit einem Ventil 8 abgeschlossen ist.
Der Antrieb der Latten 41a - 41c erfolgt mit Kreisscheiben 42a - 42c, die exzentrisch auf einer Welle 44 angebracht sind Die Welle 44 kann mit einem üblichen Antrieb, beispielsweise mit einem über eine Riemenscheibe 48 gelegten Treibriemen angetrieben werden. Die Latten 41a -41c werden dann periodisch auf- und abbewegt, so daß die Außenwand 3 des Fermentierbehälters 1 periodisch deformiert wird und dadurch für eine Bewegung und durch Mischung der Gülle 11 gesorgt wird.
Abschließend soll bemerkt werden, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten-Ausführungsformen für das Deformieren der Außenwand des Fermentierbehälters beschränkt ist. Beispielsweise ist es auch möglich, Kolben-Zylindervorrichtungen an der Außenwand des Fermentierbehälters angreifen zu lassen und diese periodisch zu betätigern, so daß in analoger Weise im Inneren des Fermentierbehälters Flüssigkeitsströmungen verursacht werden.
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Claims

REAKTOR FUR DIE ERZEUGUNG VON BIOGAS PATENTANSPRUCHE 1. Reaktor für die Erzeugung von Biogas mit einem in einer Flüssigkeit gelagerten Fermentierbehälter (1), in dem biologische Materialien wie z.B.

tierische und/oder pflanzliche Abfallprodukte behandelt werden, und mit einer Vorrichtung (2) zum Bewegen und Durchmischen des Inhaltes des Fermentierbehälters (1), dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Außenwand (3) des Fermentierbehälters (1) aus flexiblem und/oder elastischem Material besteht.
2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Außenwand (3) des Fermentierbehälters (1) aus einer Kunststoffolie besteht.
3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine Vorrichtung(2, 21-27, 31-34 41 - 44) zur zeitlich veränderlichen Deformierung der Außenwand (3) des Fermentierbehälters (1) vorgesehen ist.
4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Vorrichtung (2) zur Deformierung der Außenwand (3) des Fermentierbehälters (1) wenigstens ein um den Fermentierbehälter (1) gelegtes Seil oder Band (21) aufweist, von dem ein Ende mit einer Spanneinrichtung (22) verbunden ist.
5. Reaktor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Vorrichtung (2) mehrere, um dem Fermentierbehälter (1) gelegte Seile oder Bänder (21) aufweist, deren eines Ende fest ist und deren bewegliches Ende jeweils an einer Aufwickelvorrichtung (22) befestigt ist.
6. Reaktor nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Aufwickelvorrichtungen (22) zeitlich nacheinander betätigbar sind.
7. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Aufwickelvorrichtungen (22) auf einer Achse (24) angeordnete, drehbare Walzen (22a-22d) sind, welche jeweils mit einem Zahnrad (23a-23d) starr gekoppelt sind, daß eine Antriebswelle (26) vorhanden ist, auf der mit Zahnsegmenten (28) versehene und im Winkel gegeneinander versetzte Scheiben (25a-25d) angeordnet sind, wobei die Zahnsegmente (28) bei Drehung der Antriebswelle (26) nacheinander mit den ihnen jeweils zugeordneten Zahnrädern (23a - 23d) in Eingriff kommen.
8. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß um die Außenwand des Fermentierbehälters (1) ein oder mehrere Schläuche (31a - 31d) gelegt sind, die (der) jeweils über ein Ventil (32a - 32d) mit einer Druckleitung (33) verbunden sind (ist).
9. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Vorrichtung zur Deformierung der Außenwand (3) des Fermentierbehälters (1) eine oder mehrere Latten 41a - 41c) aufweist, die mittels eines Antriebes (42a - 42c, 44) periodisch gegen die Außenwand (3) gedrückt werden.
10. Reaktor nach Anspruch 9, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Latten einseitig drehbar gelagert sind, und daß der Antrieb eine Achse (44) mit darauf angeordneten Scheiben (42a - 42c) aufweist, auf denen die Latten (41a - 41c) auf liegen.
11. Reaktor nach Anspruch lo, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Scheiben (42a - 42c) Kreisscheiben sind, die exzentrisch auf der Welle (44) an- geordnet sind.
12. Reaktor nach einem der Ansprüche 9 - 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Latten (41a -41c) an ihrem freien Ende (46) nach oben abgebogen sind.