EP2907577B1 - Vorrichtung für biogasanlagen zum zerkleinern und zermahlen von flüssig-feststoffgemischen - Google Patents

Vorrichtung für biogasanlagen zum zerkleinern und zermahlen von flüssig-feststoffgemischen Download PDF

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EP2907577B1
EP2907577B1 EP15154986.2A EP15154986A EP2907577B1 EP 2907577 B1 EP2907577 B1 EP 2907577B1 EP 15154986 A EP15154986 A EP 15154986A EP 2907577 B1 EP2907577 B1 EP 2907577B1
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    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
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    • B02C17/183—Feeding or discharging devices
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    • B02C17/183—Feeding or discharging devices
    • B02C17/1835—Discharging devices combined with sorting or separating of material
    • B02C17/1855—Discharging devices combined with sorting or separating of material with separator defining termination of crushing zone, e.g. screen denying egress of oversize material

Definitions

  • the invention relates to a device for use in biogas plants for crushing and grinding liquid-solid mixtures according to the preamble of claim 1.
  • ball mills In various economic sectors, eg B. in powder production, ball mills are used, which are charged in batches.
  • the ball mill has a drum with a flap that must be opened to fill the raw material and to be able to remove the ground product after crushing again.
  • a ball mill with the structural features of the preamble of claim 1 is in DE 627 626 C described and illustrated and used there for the production of fine metal powder.
  • a similar ball mill is off EP 1 880 762 A1 known and used to produce ceramic mixtures.
  • the drum consists of a cylinder, on whose insides the balls roll off.
  • Further ball mills are for example off DE 233 164 known in several versions.
  • the crushing is done by a vertically movable rammer, which comminutes the material within a conical container.
  • the grinding bodies designed as balls are located in a vertically arranged cylinder with a sieve bottom, wherein the cylinder is set in vibration.
  • the cylindrical drum is arranged horizontally and is moved about its horizontal axis via a flywheel in reciprocating shaking movements. The regrind is placed on a front side via a funnel filled and leaves the drum through an axial opening on the opposite end.
  • the invention has for its object to provide a device for crushing and grinding of liquid-solid mixtures available, in which the material to be ground, such as liquid fermentation substrates with a high fiber content continuously, z. B. by means of a pump, crushed during the milling process in a closed system and is passed through and in which the forces exerted by the balls on the drum shocks are damped.
  • the balls ensure that the fiber content of the fermentation substrate and moreover contained solids such as stones, glass or plastics are reliably crushed, so that no damage is caused in downstream pumps.
  • the drum does not need to be stopped during the process and filled or emptied in a separate operation. This also excludes an odor and gas problem as in an open system, for example with hopper feed.
  • the residence times can be reduced in the downstream fermentation tanks and the biogas yield can be significantly increased. This also significantly reduces floating layers in fermentation storage and significantly reduces the power consumption for necessary stirring energies.
  • the two rotary feedthroughs on the front sides of the drum allow a continuous, automatic operation, since a loading flap for the drum is eliminated.
  • the feed with the liquid-solid mixture during the ongoing rotation of the drum done a pump.
  • each vertical wall 14 has at the top of a cylindrical roller bearing 16 for rotatably supporting a pipe socket 18 which is fixedly connected to the bottom 20 and the cover 22 of a cylindrical drum 24.
  • the two pipe sockets 18 at the two End faces of the drum 24 serve as rotary feedthroughs 26, which open into the interior of the drum 24 and via which the material to be comminuted on the right in the figures end face of the drum 24 is supplied and discharged continuously on the opposite end side again.
  • a screen plate 28th On the left side in the figures of the drum 24 is located between the interior of the drum 24 and the rotary feedthrough 26 for the delivery of the shredded material, a screen plate 28th
  • the interior of the drum 24 is filled with balls formed as balls 30 which are detected during the rotation of the drum 24 about its longitudinal axis of Mitêtchann 32 which extend in the longitudinal direction of the drum 24 and are secured to the inner wall 34.
  • the cylindrical inner wall 34 of the drum 24 is mounted concentrically floating in a cylindrical outer wall 36, wherein between the inner wall 34 and outer wall 36, an insulating layer 38 is inserted from elastic material, which may be formed as a mat.
  • elastic material which may be formed as a mat.
  • FIG. 1 shows, on the outer wall 36 of the drum 24, a sprocket 40 is mounted, with which a drive chain 42 is engaged.
  • the drive chain 42 passes over a pinion 44, which is rotated by a drive motor 46 in rotation, which is supported next to the drum 24 on the bottom plate 12.
  • the speed of the drive motor 46 can be adjusted in order to adapt the grinding process to the respective regrind and its composition of liquid and solids can.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Verwendung in Biogasanlagen zum Zerkleinern und Zermahlen von Flüssig- Feststoffgemischen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • In verschiedenen Wirtschaftszweigen, z. B. bei der Puderherstellung, werden Kugelmühlen eingesetzt, die chargenweise beschickt werden. Hierzu hat die Kugelmühle eine Trommel mit einer Klappe, die geöffnet werden muss, um das Rohmaterial einzufüllen und nach der Zerkleinerung das gemahlene Produkt wieder entnehmen zu können.
  • Eine Kugelmühle mit den konstruktiven Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist in DE 627 626 C beschrieben und dargestellt und dient dort zur Herstellung feiner Metallpulver. Eine ähnliche Kugelmühle ist aus EP 1 880 762 A1 bekannt und dient zur Erzeugung keramischer Gemische. In beiden Fällen besteht die Trommel aus einem Zylinder, an dessen Innenseiten die Kugeln abrollen.
  • Weitere Kugelmühlen sind beispielsweise aus DE 233 164 in mehreren Ausführungen bekannt. Bei einer ersten Bauart erfolgt die Zerkleinerung durch einen vertikal beweglichen Stampfer, der das Gut innerhalb eines konischen Behälters zerkleinert. In einem zweiten Beispiel befinden sich die als Kugeln ausgebildeten Mahlkörper in einem stehend angeordneten Zylinder mit einem Siebboden, wobei der Zylinder in Schwingungen versetzt wird. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die zylindrische Trommel liegend angeordnet und wird um ihre horizontale Achse über einen Schwungkörper in hin- und hergehende Schüttelbewegungen versetzt. Das Mahlgut wird an einer Stirnseite über einen Trichter eingefüllt und verlässt die Trommel durch eine Axialöffnung auf der gegenüberliegenden Stirnseite.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zerkleinern und Zermahlen von Flüssig-Feststoffgemischen zur Verfügung zu stellen, bei der das zu vermahlende Gut wie etwa flüssige Gärsubstrate mit hohem Faseranteil kontinuierlich, z. B. mittels einer Pumpe, während des Mahlprozesses in einem geschlossenem System zerkleinert und durchgeleitet wird und bei der im Betrieb die von den Kugeln auf die Trommel ausgeübten Stöße gedämpft werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Verwendung einer in Biogasanlagen bisher nicht eingesetzten Kugelmühle, bei der gemäß Anspruch 1 die zylindrische Innenwand der Trommel konzentrisch in einer zylindrischen Außenwand frei schwebend und mechanisch entkoppelt gelagert ist, da sie als unabhängige Innentrommel in der angetriebenen Außentrommel radial beweglich ist. Hierzu kann zwischen Innenwand und Außenwand eine Dämmschicht aus elastischem Material eingesetzt sein. Auf diese Weise werden nicht nur das Geräusch während des Betriebes, das durch die aufprallenden Kugeln verursacht wird, deutlich verringert, sondern auch die Stoß- und Schwingungsbeanspruchung der gesamten Trommel, wodurch sich deren Lebensdauer merklich erhöht. Bei einem Verschleiß der Innentrommel lässt sich diese problemlos ausbauen und durch eine neue Innenwand ersetzen.
  • Während der Rotation der Trommel sorgen die Kugeln dafür, dass die Faseranteile des Gärsubstrates und darüber hinaus darin enthaltene Feststoffe wie Steine, Glas oder Kunststoffe zuverlässig zerrieben werden, damit in nachgeschalteten Pumpen keine Beschädigungen verursacht werden. Die Trommel muss während des Prozesses nicht angehalten und in einem gesonderten Arbeitsgang befüllt oder entleert werden. Damit ist auch ein Geruchs- und Gasproblem wie in einem offenen System, beispielsweise mit Trichterzuführung, ausgeschlossen.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind an der Innenwand der Trommel in deren Längsrichtung verlaufende Mitnehmerleisten für die Kugeln angebracht. Diese sorgen dafür, dass bei der Drehbewegung der Trommel ausschließlich um ihre Längsachse die Kugeln ständig auf einem Teil des Umfangs der Innenwand mitgenommen werden und vor Erreichen des Scheitels der Trommel auf das zu zerkleinernde Gut herabfallen, wo sie durch ihr Gewicht sowohl Fasermaterial als auch Feststoffe zuverlässig zerreiben und zerkleinern. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Trommel ist es im Gegensatz zum Stand der Technik nach DE 233 164 nicht mehr erforderlich, diese in eine hin- und hergehende Drehbewegung oder andere Schwingbewegungen zu versetzen, da die eingesetzte Kugelmühle ohne Schwingbewegungen auskommt und die Zerkleinerung des Mahlgutes nur durch die Kugeln herbeigeführt wird.
  • Durch das mechanische Bearbeiten der Faseranteile des Gutes können in den nachgeordneten Gärbehältern die Verweilzeiten reduziert und der Biogasertrag deutlich erhöht werden. Auch werden dadurch Schwimmschichten in Gärrestelagern deutlich reduziert und der Stromverbrauch für notwendige Rührenergien erheblich verringert.
  • Die beiden Drehdurchführungen an den Stirnseiten der Trommel ermöglichen einen kontinuierlichen, automatischen Betrieb, da eine Beschickungsklappe für die Trommel entfällt. Die Beschickung mit dem Flüssig-Feststoffgemisch während der laufenden Drehbewegung der Trommel erledigt eine Pumpe.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist in Durchlaufrichtung des Gutes in der Trommel vor der Drehdurchführung für die Abgabe des Gutes eine Siebplatte angebracht, die größere, nicht zerkleinerte Feststoffe zurückhält, so dass es genügt, die Trommel nur in längeren Zeitabständen zu reinigen.
  • Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:
    • Figur 1
    die schematische Ansicht einer Vorrichtung mit Kugelmühle gemäß der Erfindung und
    Figur 2
    die Trommel der Kugelmühle der Figur 1 im aufgeschnittenen Zustand.
  • Wie die Figuren zeigen, ist die für den Einsatz in Biogasanlagen bestimmte Kugelmühle 10 auf einer Bodenplatte 12 angebracht, von der sich zwei parallele Vertikalwände 14 nach oben erstrecken. Jede Vertikalwand 14 hat im oberen Bereich ein Zylinderrollenlager 16 zur drehbaren Lagerung eines Rohrstutzens 18, der fest mit dem Boden 20 bzw. dem Deckel 22 einer zylindrischen Trommel 24 verbunden ist. Die beiden Rohrstutzen 18 an den beiden Stirnseiten der Trommel 24 dienen als Drehdurchführungen 26, die in den Innenraum der Trommel 24 münden und über die das zu zerkleinernde Gut auf der in den Figuren rechten Stirnseite der Trommel 24 zugeführt und auf der gegenüberliegenden Stirnseite kontinuierlich wieder abgegeben wird.
  • Auf der in den Figuren linken Stirnseite der Trommel 24 befindet sich zwischen dem Innenraum der Trommel 24 und der Drehdurchführung 26 für die Abgabe des zerkleinerten Gutes eine Siebplatte 28.
  • Der Innenraum der Trommel 24 ist mit als Kugeln 30 ausgebildeten Mahlkörpern gefüllt, die während der Drehbewegung der Trommel 24 um ihre Längsachse von Mitnehmerleisten 32 erfasst werden, welche in Längsrichtung der Trommel 24 verlaufen und an deren Innenwand 34 befestigt sind.
  • Die zylindrische Innenwand 34 der Trommel 24 ist konzentrisch in einer zylindrischen Außenwand 36 frei schwebend gelagert, wobei zwischen Innenwand 34 und Außenwand 36 eine Dämmschicht 38 aus elastischem Material eingesetzt ist, die als Matte ausgebildet sein kann. Dadurch ergibt sich nicht nur eine Schalldämmung, sondern auch eine mechanische Entkopplung zwischen Innenwand 34 und Außenwand 36. Auf diese Weise werden die während des Mahlvorgangs von den Kugeln 30 auf die Innenwand 34 ausgeübten Stöße gedämpft, wodurch die Außenwand 36 und damit die gesamte Trommel 10 nur einer deutlich reduzierten Schwingungsbeanspruchung ausgesetzt ist, was deren Lebensdauer beträchtlich verlängert.
  • Wie Figur 1 zeigt, ist an der Außenwand 36 der Trommel 24 ein Zahnkranz 40 angebracht, mit dem eine Antriebskette 42 in Eingriff ist. Die Antriebskette 42 läuft über ein Ritzel 44, das von einem Antriebsmotor 46 in Drehung versetzt wird, welcher neben der Trommel 24 auf der Bodenplatte 12 abgestützt ist. Die Drehzahl des Antriebsmotors 46 kann eingestellt werden, um den Mahlvorgang an das jeweilige Mahlgut und dessen Zusammensetzung aus Flüssigkeit und Feststoffen anpassen zu können.

Claims (7)

  1. Vorrichtung für die Verwendung in Biogasanlagen zum Zerkleinern und Zermahlen von Flüssig-Feststoffgemischen, umfassend eine Kugelmühle (10) mit einer um eine horizontale Achse drehbar angetriebenen, mit Kugeln (30) befüllten Trommel (24), die an einer Stirnseite durch einen Deckel (22) und an der anderen Stirnseite durch einen Boden (20) geschlossen ist, wobei an beiden Stirnseiten eine Drehdurchführung (26) für die kontinuierliche Beschickung mit dem zu zerkleinernden Gut bzw. für die kontinuierliche Abgabe des zerkleinerten Gutes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Innenwand (34) der Trommel (24) konzentrisch in einer zylindrischen Außenwand (36) freischwebend und mechanisch entkoppelt gelagert ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwand (34) der Trommel (24) in deren Längsrichtung verlaufende Mitnehmerleisten (32) für die Kugeln (30) angebracht sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innenwand (34) und Außenwand (36) eine Dämmschicht (38) aus elastischem Material eingesetzt ist.
  4. Vorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchlaufrichtung des Gutes in der Trommel (24) vor der Drehdurchführung (26) für die Abgabe des Gutes eine Siebplatte (28) angebracht ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenwand (36) der Trommel (24) ein Zahnkranz (40) angebracht ist, mit dem eine Antriebskette (42) in Eingriff ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Trommel (24) ein Antriebsmotor (46) für den Drehantrieb der Kette (42) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Antriebsmotors (46) einstellbar ist.
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