DE9014491U1 - Stofflöser, insbesondere zum Auflösen von Biomasse - Google Patents

Description

Anwaltsakte: P 2120

7920 Heidenheim

Stofflöser, insbesondere zum Auflösen von Biomasse

Die Erfindung betrifft einen Stofflöser gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Solche Stofflöser sind z.B. bekannt geworden aus EU-B-O 124 431.

Der Behälter eines solchen Stofflösers hat im allgemeinen die Form eines Zylinders, dessen Achse vertikal verläuft, der unten einen Boden hat, und der oben offen ist. Der Rotor befindet sich im allgemeinen im Bodenbereich. Meist fällt seine Drehachse mit der Längsachse des Behälters zusammen, jedoch ist auch eine exzentrische Anordnung möglich. Im allgemeinen besteht der Rotor aus einer ebenen Scheibe. Die Zerkleinerungsflügel sind nach Art von Laufschaufeln einer Kreiselpumpe angeordnet.

Beim Betrieb werden in dem Behälter die zu behandelnden, d.h. aufzulösenden Feststoffe eingetragen, z.B. Biomasse, und außerdem eine Flüssigkeit, im allgemeinen Wasser. Durch die Arbeit des Rotors werden die Feststoffe auseinandergerissen und zerkleinert und dabei mit der Flüssigkeit vermischt, so daß eine Suspension entsteht. Die Suspension wird durch den Rotor in eine starke Strömung versetzt. Diese hat - in einem Axialschnitt durch den

Stofflöser gesehen - eine Torusform, wobei sich im Rotorbereich zunächst eine Radialströmung nach außen gegen die Behälterwand hin ausbildet, die sodann nach oben steigt, um im Bereich der Oberfläche wieder radial nach innen zu strömen, und von da aus nach unten zum Zentrum des Rotors hin. Dieses Strömungsbild ist erwünscht; durch die Abwärtsströmung gelangen nämlich die in Suspension befindlichen Feststoffe immer wieder in den Rotorbereich, wo sie bearbeitet werden.

Die genannte Wendel hat hierbei eine wichtige Funktion. Sie soll nämlich die Abwärtsströmung zum Zentrum des Rotors hin begünstigen. Die Längsachse der Wendel fällt daher mit der Drehachse des Rotors zusammen. Es gibt mehrere Ausführungsformen von Wendeln. So können mehrere Einzelwendeln vorgesehen werden, der Verlauf der einzelnen Wendel kann unterbrochen sein, und die Wendeln können mit Zacken versehen sein. Im allgemeinen sind die Wendeln aus glatten Blechstreifen gebildet, die um einen Schaft herum geschmiegt sind. Der Schaft ist ebenfalls koaxial zur Rotorachse angeordnet und stellt in gewisser Weise eine Verlängerung der Antriebswelle des Rotors dar, und zwar auf der Antriebswelle gegenüberliegenden Seite des Rotors.

Die Probleme der Wendeln sind die folgenden:

Zwischen den einzelnen Wendelgängen kann es zu Verstopfungen kommen, so daß die Strömung behindert ist. Weiterhin ist der Energiebedarf verhältnismäßig hoch. Ist die Wendel unterbrochen oder mit Zacken versehen, so wie beispielsweise gemäß US-A-4 460 132, so kommt es zu Anhängungen des Stoffes, insbesondere bei langfasrigen Stoffen oder bei Vorliegen von Bindfäden. Schließlich ist die im Behälter erreichbare Stoffdichte, d.h. der prozentuale Anteil von Feststoff zu Flüssigkeit, bei Verwendung von Wendeln immer noch nicht genügend hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stofflöser der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß Energiebedarf, Verstopfungsgefahr und Gefahr des Anhängens von Stoff verringert werden, und daß die erreichbare Stoffdichte vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.

Statt die einzelne Wendel in ihrem Verlauf kontinuierlich oder stetig zu gestalten, hat sich herausgestellt, daß gerade das Gegenteil, nämlich ein Abkröpfen oder Abknicken günstig ist. Dabei wird die einzelne Wendel zwar zusammenhängend gestaltet, ausgehend vom Rotor bis zu ihrem freien Ende hin, d.h. ohne jegliche Unterbrechung. Sie wird jedoch mit den genannten Kröpfungen oder Knicks versehen. Insbesondere die Energieeinsparung, die hierdurch erzielt wird, ist sehr beachtlich. Sie liegt in der Größenordnung von 20 %. Dies ist ein unerwartetes Ergebnis, da ja bei allen strömungsrelevanten Maschinen (Pumpen, Turbinen, hydrodynamischen Kreisläufen) die Regel gilt, daß die umströmten Wände im Interesse eines günstigen Energieverhaltens möglichst glatt und ohne Sprungstellen sein sollen.

Durch das Abkröpfen, bzw. Abknicken der Wendel wird in diesem Bereich schon ein zusätzlicher Auflöseeffekt erzielt, der zu einer um 20 % verbesserten Auflöseleistung führt, und damit zu der genannten Energieeinsparung.

Rotor und Wendel bilden ja eine Einheit und sind auch als solche zu betrachten. Dabei findet im Bereich des Rotors nicht unbedingt ein Zerkleinern statt. Die gesamte Wendel hat vor allem die Aufgabe, die Biomasse mit hoher Stoffdichte im Behälter in Umtrieb zu versetzen. Durch die erzeugte Strömung, gegebenenfalls auch durch zusätzlich im Behälter noch vorhandene Strömungsbrecher, wird der Auflöseeffekt erzielt.

-A-

Wird die einzelne Wendel gemäß den Ansprüchen 2 bis 4 gestaltet, so ergibt sich auch eine kostengünstige Fertigung. Insbesondere dann, wenn die einzelne Wendel aus Dreiecken und Trapezen aufgebaut ist, die hintereinander angeordnet sind - in Strömungsrichtung entlang der Wendel gesehen -, ist die Fertigung einfach. Die einzelnen Polygone der genannten Art lassen sich als Massenprodukte herstellen und werden durch Schweißen miteinander verbunden. Mit dem zentralen Schaft, den sie umschlingen, werden sie ebenfalls verschweißt.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1

zeigt einen Stofflöser in einer Gesamtansicht im Aufriss.

Figur 2

Figur 3

zeigt eine Draufsicht auf Wendel und Rotor.

zeigt in vergrößerter Darstellung eine weitere Ausführungsform des gesamten rotierenden Teils.

Figur 4 u. 5 zeigt in weiterer Vergrößerung eine weitere Ausführungsform einer Wendel mit Wendelschaft.

Der in Figur 1 dargestellte Stofflöser dient dem Auflösen von Biomasse, beispielsweise des Inhalts der sogenannten Grünen Tonne. Er ist jedoch grundsätzlich auch für andere Auflösungsaufgaben bei anderen Stoffen geeignet, beispielsweise für Faserstoffe.

Der Stofflöser umfaßt einen Behälter 1. Dieser hat eine vertikale Achse 2. Er ist aus einem zylindrischen Mantel 3 und einem konischen Boden 4 zusammengesetzt. Im Bodenbereich des Behälter befindet sich ein Rotor 5. Unterhalb des Rotors 5 ist ein Sieb 6 eingeordnet und unterhalb des Siebes 6 befindet sich im Boden des Behälters eine Öffnung 7. Ein Rohrstutzen 8 dient als Gutstoffauslaß. Im rechten Teil ist an den Behälterboden ein Schwerschmutzauslaß 9 mit zwei zum intermittierenden Ausschleusen von Schwerschmutz dienen.

Auf der Oberseite des Rotors 5 von dessen zentralem Bereich ausgehend ist ein Schacht 12 angeschlossen, der mit dem Rotor 5 drehfest verbunden ist. Schaft 12 ist von drei erfindungsgemäßen Wendeln umgeben, die gleichmäßig um den Umfang des Schachtes 12 herum angeordnet sind, und von denen nur eine Wendel 13 gezeigt ist.

Figur 2 dient nur dem allgemeinen Verständnis; die eigentliche Erfindung ist hieraus nicht erkennbar.

Aus Figur 3 erkennt man sehr gut, wie der Schaft 12 von drei Wendeln 13.1, 13.2 und 13.3 umgeben ist. Außerdem erkennt man, daß jede einzelne Wendel aus Trapezen und Dreiecken aufgebaut ist.

Noch genauer läßt sich der Aufbau der einzelnen Wendeln aus den Figuren 4 und 5 erkennen. Die in Figur 4 gezeigte Wendel ist aus einer dreieckförmigen ebenen Platte 14.1, daran anschließend einer ebenen, trapezförmigen Platte 15.1, daran wieder anschließend eine ebene, dreieckförmige Platte 14.2, hieran anschließend eine ebene trapezförmige Platte 15.2, usw. Die genannten Platten könnten auch andersartige Polygone sein, also beispiels-

weise Fünfecke usw. Sie müssen lediglich so gestaltet sein, daß das zwischen zwei ernannten benachbarten Platten ein Knick gebildet wird. Außerdem müssen im allgemeinen irgendwelche Vorkehrungen getroffen sein, um ein einwandfreies Verschweißen zwischen der Innenkante des Polygons (d.h. der dem Schaft 12 zugewandten Kante, und dem Schaft 12 selbst zu erlauben). So ist es beispielsweise denkbar, entsprechende Schlitze in den Schaft 12 einzufräsen, in die könnte die betreffende Kante des Polygons entsprechend gerundet sein.

18.09.1990
1214T/9-13

Claims (1)

1. Anwaltsakte: P 2120

   Heidenheim

   ansprüche

   1. Stofflöser, insbesondere zum Auflösen von Biomasse in Flüssigkeit, vor allem in Wasser, mit einem Behälter, einem im Behälter angeordneten Rotor mit Zerkleinerungsflügeln, und mit einer Wendel zum Begünstigen einer Strömung des in Suspension befindlichen Stoffes, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (13,

   13.1, 13.2, 13.3) einen unstetigen Verlauf hat.

   2. Stofflöser, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (13, 13.1, 13.2, 13.3) aus einer Vielzahl von Polygonen (14.1, 15.1, 14.2, 15.2) gebildet ist, die jeweils unter Bildung eines Knicks aneinander gefügt sind.

   3. Stofflöser, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polygone (13, 13.1, 13.2, 13.3) aus ebenen Platten bestehen.

   4. Stofflöser, nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polygone (13, 13.1,

   13.2, 13.3) in Richtung der Längserstreckung der Wendel (13, 13.1, 13.2, 13.3) hintereinander geschaltet sind, und im Wechsel jeweils aus einem Dreieck und einem Trapez bestehen.

   1214T/14