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Einrichtunq zur Gewinnung von Energie in Form von Biooas
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oder Rottewärme Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur
Gewinnung von Energie in Form von Biogas oder Rottewärme aus organischen Substanzen,
mit einem eine Flüssigkeit aufnehmenden Behälter, mit einem in Innenraum dieses
Behälters angeordneten Trommelreaktor, der um seine vorzugsweise horizontale Trommelachse
drehbar gelagert ist und wenigstens einen Einlaß sowie einen Auslaß für die organischen
Substanzen aufweist, und mit einem Antrieb zum Drehen des Reaktors um die Trommelachse.
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Eine derartige Einrichtung ist an sich bekannt (Europ. Patentanmeldung
80 10 67 34.9). Die Einrichtung hat den grundsätzlichen Vorteil, daß sie bei relativ
einfacher konstruktiver Ausführung die Gewinnung von Energie in Form von Biogas
oder Rottewärme in einem kontinuierlichen Verfahren und bei nahezu optimalen Verhältnissen
und bei hoher Wirtschaftlichkeit gestattet.
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Durch die Anordnung des Reaktors in dem mit einer Flüssigkeit, z.B.
mit Wasser gefüllten Behälter, der beliebige Formgebung aufweisen kann, ergeben
sich vor allem konstruktive Vorteile hinsichtich der Ausbildung und Lagerung des
Reaktors, d.h. es treten selbst bei großvolumiger Ausbildung des Reaktors durch
den Auftrieb keine übermäßig hohen Kräfte auf, die von der Wandung des Reaktors
oder von den vorhandenen Lagerlemenenten für den Reaktor ausgenommen werden müssen.
Weiterhin ergeben sich vor allem Vorteile hinsichtlich einer optimalen Wärmeverteilung
innerhalb der im Reaktor vorhandenen organischen Substanzen, d.h. insbesondere besteht
auch der Vorteil, daß eine optimale Ausnutzung der Substanzen bei der Gewinnung
von Energie in Form von Biogas oder Rottewärme erzielt wird.
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Ein bisher noch nicht zufriedenstellend gelöstes Problem besteht bei
der bekannten Einrichtung hinsichtlich des Antriebs des Reaktors um seine Trommelachse.
Sofern bei der bekannten Einrichtung zum Antrieb ein Antriebsmotor (Elektromotor)
verwendet wird, der über ein Zahnradgetriebe wirkungsmäßig mit dem Reaktor in Verbindung
steht, ergibt sich eine relativ teuere Ausbildung, weil am Reaktor ein erhältnismäßig
teuerer ringförmiger Zahnkranz vorgesehen werden muß. Sofern bei der bekannten Einrichtung
zur antriebsmäßigen Verbindung des Arltriehnmntors mit dem Reaktor ein Riemen-Trieb
üblicher Ausbildung verwendet wird, können sich zumindest nach einer größeren Betriebsdauer
der Einrichtung Störungen im Antrieb ergeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden
und für eine Einrichtung der einganges geschilderten Art einen möglichst einfachen
Antrieb zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Einrichtung der eingangs geschilderten
Art so ausgebildet, daß der Reaktor durch den Antrieb wechselweise jeweils in einer
Drehrichtung und anschließend in einer anderen, entgegengesetzten Dreh richtung
gedreht wird.
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Der Antrieb erfolgt hierbei beispielsweise durch einen in seiner Drehrichtung
umschalLbaren Elektromotor oder aber durch einen mit einem Wende- bzw. Umschaltgetriebe
versehenen Antrieb oder Antriebsblock, der einen, sich in einer Richtung drehenden
Elektromotor aufweist.
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Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß es für eine
optimale Betriebsweise der Einrichtung zur Gewinnung von Energie in Form von Biogas
oder Rottewärme völlig ausreichend ist, den Reaktor beispielsweise in einer ersten
Phase um eine volle Umdrehung oder um weniger oder mehr als eine volle Umdrehung
zu drehen und anschließend in einer zweiten Phase in
gleicher Weise
in entgegengesetzter Richtung zu dre2en, worauf sich dann eine dritte, der ersten
Phase entsprechende Phase anschließt usw.
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Durch dieses wechselweise Drehen des Reaktors in umgekehrten Drehrichtungen
wird eine für ein optimales Arbeiten der Einrichtung erzieltes Durchmischen der
organischen Sustanzen im Inneren des Reaktors erreicht, wobei die hierbei erzielte
Wirkung in gewisser Beziehung noch besser ist als in dem r all, daß der Reaktor
durch den Antrieb ständig in der gleichen Drehrichtung gedreht wird. Insbesondere
können durch das wechselweise Drehen des Reaktors in jeweils entgegengesetzten Drehrichtungen
ev. Ablagerungen von organischen Substanzen an Flächen, vorzugsweise an Winkelfächen
im Inneren des Reaktors vermieden werden.
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Das wechselweise Drehen des Reaktors in jeweils entgegengesetzten
Drehrichtungen ermöglicht es vor allem aber, den Antrieb besonders einfach und wirksam
auszubilden. So ist es hierbei möglich, als antriebsmäßiges Verbindungsglied zwischen
dem Antrieb bzw. Antriebsmotor und dem Reaktor ein in sich geschlossenes bandförmiges
Element, beispielsweise Riemen oder Drahtseil zu verwenden, wobei dieses bandförmige
Element so um die Antriebswelle des Antriebs oder um eine dort vorgesehene Seil-
und/oder Riemenscheibe geführt ist, daß das bandförmige Element diese Welle bzw.
Scheibe wenigstens einmal vollständig umschlingt, wodurch sich eine nahezu schlupffreie
Kraft-Übertragung zwischen dem bandförmigen Element und dem Antrieb ergibt. In gleicher
Weise kann das bandförmige Element selbstverständlich auch um den Reaktor ozw. um
eine dort für das bandförmige Element vorgesehene, in sich geschlossene Anlagefläche
herumgeführt sein, d.h. das bandförmige Antriebselement kann auch diese Anlagefläche
wenigstens einmal vollständig umschließen. Als Anlagefläche für das bandförmige
Element am Reaktor dient beispielsweise die Umfangsfläche des Reaktors selbst oder
ein dort oder aber an einer anderen Stelle des
Reaktors vorgesehener
Ring, der an seiner Umfangsfläche eine in sich geschlossene Ring--Nut oder ähnlich
Vertiefung zur Aufnahme des bandförmigen Elementes aufweist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist es weiterhin auch möglich,
zur Verbesserung der Durchmischung der organischen Substanzen im Reaktor wenigstens
ein Mischbrett vorzusehen, welches mit seinen Oberflächenseiten radial zur Achse
des Reaktors liegt. Durch den wechselweisen Antrieb des Reaktors in der einen Drehrichtung
und anschließend in der anderen, entgegengesetzten Drehrichtung wird wirksam vermieden,
daß sich beispielsweise an diesem mit dem Reaktor mitgedrehten Mischbrett oder aber
in Ecken zwischen den Mischbrett und anderen Teilen im Inneren des Reaktors organische
Sustanzen in unerwünschter Weise festsetzen können. Selbstverständlich eignet sich
die erfindungsgemäße Ausbildung auch für solche Ausführungen, bei denen mehrere
Mischbretter im Inneren des Reaktors vorgesehen sind.
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Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung wird im folqenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Einrichtung gemäß
der Erfindung; Fig. 2 in vereinfachter Darstellung einen Schnitt entsprechend der
Linie I-I der ig. 1.
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In den Figuren ist 1 ein wannenförmiger Behälter, der bei der dargestellten
Ausführungsform rechteck- bzw. quaderförmia ausgebildet ist, jedoch auch eine andere
Formgebung aufweisen kann. Der Behälter 1 besitzt einen Boden 2 sowie eine rundherum
geschlossene Umfangswand 3. An seiner Oberseite ist der dort offene Behälter 1 durch
eine oder aber vorzugsweise durch
mehrere Deckplatten 4 verschlossen.
Sofern der Behälter 1 beispielsweise als Hohlzylinder mit horizontal liegender Zylinderachse
ausgebildet ist, ist dieser Behälter an seiner Unterseite, an seinen Längsseiten
sowie an der Oberseite durch die kreiszylinderförmige Umfangswand und an seinen
Stirnseiten durch entsprechende Abschlußwände verschlossen.
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Im Innenraum 5 des Behälters 1 is ein als Trommel ausgebildeter hohlzylinderartiger
Reaktor 6 derart angeordnet, daß die Trommel-bzw. Zylinderachse S des reaktors in
einer horizontalen Ebene liegt. Der an seinen beiden Enden bzw. Stirnseiten 7 und
8 geschlossene und beispielsweise aus Stahl oder aber aus glasfaserverstärkten Kunststoff
hergestellter Reaktor 6 ist um die Achse S drehbar gelagert, und zwar bei der dargestellten
Ausführungsform im Bereich der Stirnseite 7 mittels eines dort vorgesehenen Gelenkbolzens
9 an einem Tragelement 10 und im Bereich der Stirnseite 8 an einem die zylinderförmige
Umfangswandung 11 des Reaktors 6 unten und seitlich umschließenden bügelförmigen
Tragelement 12, an welchem Lagerrollen 13 drehbar befestigt sind, die gegen die
Umfangswand 11 anliegen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Lagerung des
Reaktors 6 auf andere Weise durchzuführen, beispielsweise dadurch, daß an der Außenfläche
der Stirnseite 8 ein konzentrisch zur Achse S liegender ringförmiger Flansch befestigt
ist, dessen als Lagerfläche dienende Außenfläche gegen mehrere Lagerrol len an einem
Tragelement anliegt.
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Zum Zuführen des Materials (organische Konstanzen) aus welchem das
Biogas gewonnen werden soll, dient ein Rohrstück 14 welches über ein elastisches
Verbindungsstück 15 mit einem weiteren Rohrstück 16 verbunden ist, welch letzteres
durch eine konzentrisch zur Achse S ausgebildete Öffnung 17 in der Stirnseite 8
in den Innenraum 18 des Reaktors hineinreicht und im Bereich der Stirnseite 7 in
einem offenen Ende endet. Die beiden Rohrstücke 14 und 16 liegen im wesentlichen
achsgleich zueinander und mit Ihren Achsen parallel und unterhalb der Achse S. Durch
eine in
den Rohrstücken 14 und 16 angeordnete Förderschnecke 19
werden die organischen Substanzen in den Innenraum 18 des Reaktors 6 gefördert.
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Zum Abführen der verbrauchten organischen Substanzen dient ein nach
oben gekrümmtes Rohrstück 20, welches mit seinen einem Ende über eine Drehkupplung
21 an die Öffnung 17 des Reaktors 6 angeschlossen ist, wobei diese Drehkupplung
einerseits ein Drehen des Reaktors 6 ohne Mitdrehen des Rohrstückes 20 ermöglicht,
andererseits eine nach außen hin dichte Verbindung zwischen den Innenraum des Rohrstückes
21 und den Innenraum 18 des Reaktors herstellt. Durch die Wandung des Rohrstückes
20 ist das Rohrstück 16 abgedichtet hindurchgeführt, d.h. das Rohrstück 16 erstreckt
sich teilweise innerhalb des Rohrstückes 20. Das oberen Ende des Rohrstückes 20
ist über ein elastisches Verbindungsstück 22 mit einem weiteren Rohrstück 23 verbunden,
über welches die verbrauchten zrganischen Substanzen aus der Vorrichtung abgeführt
werden.
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Zum Abführen des im Reaktor 6 gewonnenen Biogases dient ein Rohr 24,
welches ebenfalls durch die Wandung des Rohrstückes 20 abgedichtet hindurchgeführt
ist und sich teilweise im Inneren dieses Rohrstückes erstreckt und dann durch die
Öffnung 17 hindurch in den oberen Bereich des Innenraumes 18 reicht und dort bei
25 in einer Eintrittsöffnung für das Biogas endet.
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Der Innenraum des Reaktors 18 ist bei der dargestellten Ausführungsform
durch insgesamt drei Trennwände 26, 27 und 28 in vier Teilräume unterteilt, um so
die unterschiedlichen Zustandsphasen auch räumlich voneinander zu trennen, die das
organische Material bei der Erzeugung von Biogas durchläuft.
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Die Trennwände 26, 27 und 28, die senkrecht zur Achse S liegen, besitzen
jeweils der Innenfläche der Umfangswandung 11 des Reaktors 6 benachbart eine teilkreis-
oder sichelförmige Durchlaßöffnung 26', 27 bzw. 28', wobei diese Öffnungen um 1800
gegeneinander
versetzt um die Achse S angeordnet sind. Im Innenraum 18 des Reaktors 6 ist wlXiterhin
ein Mischbrett 29 vorgesehen, welches in der Figur der besseren Übersichtlichkeit
wegen durch Doppel-Schraffur hervorgehoben ist und welches sich in Längssrichtung
des Reaktors 6 erstreckt. Dieses Mischbrett 29 ist an der Umfangswand 1! sowie an
den Trennwänden 26, 27 und 28 befestigt und erstreckt sich in sämtliche, von diesem
Trennwänden gebildete Teilräume, uobei das Mischbrett 29 entweder durch entsprechende
Öffnungen in den Trennwänden 26, 27 und 28 hindurchreicht, oder aber ich aus mehreren,
seitlich von den Trennwänden angeordneten Mischbrettabordnungen zusammensetzt. Das
Mischbrett 29 reicht von der Umfangwandung 11 radial nach innen bis zu einem Radius
(ui die Achse S), der größer oder höchstens gleich demjenigen Radio; ist, auf dem
die Außenfläche des Rohrstückes 16 liegt. Selbstvirständlich können auch mehrere
derartige Mischbretter im Innenraum 18 des Reaktors 6 vorgesehen werden. Auch ist
es möglich, in den einzelnen, durch die Trennwände 26, 27 und 28 gebildeten Teilräumen
Mischbretter vorzusehen, die von Teilraum zu Teilraum gegeneinander versetzt sind.
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Zum Antrieb des Reaktors 6 dient ein Elektromotors 13, der an der
Oberseite des Behälters 1 befestigt ist und dessen Antriebswelle über ein bandförmiges
Element 31 antriebsmäßig mit den Rotor 6 verbunden ist. Hierfür ist an der Außenfläche
der Umfangswand 11 des Rotors 6 ein konzentrisch zur Achse S liegender Ring 32 befestigt,
der an seiner Außenfläche eine ringförmige Nut zur Aufnahme des in sich geschlossenen
bandförmigen Elementes 31 aufweist. An der Welle des Elektromotors ist eine, ebenfalls
eine ringförmLge Umfangsnut aufweisende Scheibe 33 befestigt, über die da bandförmige
Element 31 so geführt ist, daß es dort wenigstens eine geschlossene Schlaufe bildet
bzw. wenigstens einmal die Scheibe 33 vollständig umschließt, wodurch ein besonders
fester Wirkungseingriff zwischen den bandförmigen Element 31 und der Scheibe 33
erreicht wird. Grundsätzlich kann die Scheibe 33 auch vollständig
entfallen,
wobei dann das bandförmige Element 31 in der beschriebenen Weise direkt ein- oder
mehrmals um die Welle des Elektromotors 30 geschlungen ist. Weiterhin ist es grundsätzlich
auch möglich, das bandförmige Element 31 ein-oder mehrmals um die Umfangswand 11
des Reaktors bzw. um den dort vorgesehenen Ring 32 zu schlingen bzw. zu führen.
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Die Ausgangswelle des Elektromotors 30 wird so angetrieben, daß der
Reaktor 6 in einer bestimmten Zeiteinheit zunächst eine volle Umdrehung oder aber
weniger oder mehr als eine volle Umdrehung in der einen Richtung, z.B. entsprechend
dem Pfeil A der Figur 2 ausführt und dann anschließend in einer bestimmter Zeiteinheit
in umgekehrter Richtung (entsprechend dem Pfeil B der Figur 2) um eine volle Umdrehung
oder aber um weniger oder mehr als eine volle Umdrehung gedreht wird, wobei dann
anschließend das Drehen des Reaktors 6 um die Achse S wieder in umgekehrter Richtung
(Pfeil A) erfolgt. Diese für das Vermischen der im Reaktor enthaltenen Substanzen
und für die Sicherstellung einer optimalen Gewinnung von Biogas voll ausreichende
"Rotation" des Reaktors ist mit Hilfe des beschriebenen sehr einfachen und wirksamen
Antriebs zuverlässig möglich.
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Für den Betrieb der Einrichtung ist der Innenraum 5 des Behälters
1 mit einer Flüssigkit, z.B. mit Wasser gefüllt, welche (Flüssigkeit) bei der Gewinnung
von Biogas durch nicht näher dargestellte Heiz-Elemente oder Wärmetauscher auf eine,
einen optimalen Reaktionsablauf garantierende Temperatur gebracht wird. Das Zuführen
und Abführen der Substanzen in den Innenraum 18 erfolgt in der Weise, daß die organischen
Substanzen den Innenraum 18 nicht vollständig einnehmen, sondern nur bis zu einem
Niveau 34 reichen, welches unterhalb der Öffnung 25 liegt, so daß oberhalb dieses
Niveaus ein Raum verbleibt, in welchem sich beispielsweise das erzeugte Biogas sammeln
kann.
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Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Es versteht sich, daß zahlreiche weitere Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind,
ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen
wird.