JP2016521983A - 発酵槽の攪拌機シャフト及びこれに攪拌アームを締結するための方法 - Google Patents

Abstract

シャフト壁（１０）上に配置された攪拌機ブラケット（１２）を備える、バイオガスプラントにおける発酵槽の攪拌機シャフト（１）であって、この攪拌機シャフト（１）は、少なくとも１つの攪拌機ブラケット（１２）に、攪拌アーム（２）の２枚の攪拌アーム締結プレート（２００）を締結することにより、攪拌アーム締結部（２０）及びブレードキャリア（２１）を含んだ少なくとも１つの前記攪拌アーム（２）が、攪拌機ブラケット（１２）に連結される。これは、攪拌機シャフトのより容易かつより迅速なアセンブリと、現場における発酵槽の組み込みとを実現する方法を提供することを目的としている。これにより、発酵槽の組み立てにおける、かなりのコスト削減が実現される。これは、攪拌機ブラケット（１２）に留め穴を穿設し、また、攪拌アーム締結プレート（２００）に貫通穴を穿設して、複数の保持リングボルト（３）が、留め穴及び貫通穴を完全に貫通して配置され、リベット締めされることによって、実現される。【選択図】図１

Description

本発明は、シャフト壁上に配置された少なくとも１つの攪拌機ブラケットを備える、バイオガスプラントにおける発酵槽の攪拌機シャフトに関するものである。
ここで、攪拌機ブラケットに、攪拌アームの２枚の攪拌アーム締結プレートを締結することにより、攪拌アーム締結部及びブレードキャリアを含んだ少なくとも１つの攪拌アームが、少なくとも１つの攪拌機ブラケットに連結されることができる。
また本発明は、バイオガスプラントにおける発酵槽の攪拌機ユニットの一部である攪拌機シャフトに、複数の攪拌アームを締結するための方法に関するものである。
ここで、バイオガスプラント用の発酵槽は、同様に、攪拌機シャフト及び攪拌アームを有しており、攪拌機シャフトは、複数の攪拌機ブラケットを有し、これらの攪拌機ブラケットに、攪拌アームの攪拌アーム締結プレートが締結されることができる。

バイオガスプラントに用いられる発酵槽は、中空体から形成されており、発酵槽内部に、発酵されるバイオマスが供給されて、発酵される。
バイオマスの嫌気的発酵の間に生成されるバイオガスが、熱エネルギまたは電気エネルギの方式でエネルギを供給するために用いられる。その一方で、発酵されたバイオマス、すなわち有機廃棄物は、とりわけ農業の肥料として用いられることができる。

欧州特許出願第1 841 853号に記載されているように、この種の発酵槽は、発酵槽を完全に横断するようなバイオマスの搬送に相当する、発酵槽の栓流タイプの作動を可能にする横断攪拌機ユニットを有する。
ここで、この攪拌機ユニットは、水平に配置された発酵槽に対して縦方向に配置された攪拌機シャフトを有する。複数の攪拌アームが、攪拌機シャフトから離れる径方向に延びる。
複数のブレードが、これらの攪拌アームの、攪拌機シャフトから離れたほうの端部に締結されている。各々の攪拌アームは、攪拌アームの攪拌アーム締結部の領域において攪拌機ブラケットに溶接される。
これにより、攪拌機シャフトへの各攪拌アームの、堅固な材料接合永続連結が実現され、この連結は、作動中に生じるトルクを吸収することができる。

これらの部品における機械的な応力に関するバイオガスプラントの要求は高いので、注意深い設計及び精密な構造が極めて重要である。
これまで公知のバイオガスプラントは、一連の複雑な組み立てステップが、現場において実行されるように、個々の部品をプリアセンブリする可能性をほとんど提供していない。

商業的に価値のあるバイオガスプラントを作り上げるために、50m以上の長さで約10mの直径を有するような、可能な限り大規模の発酵槽が好まれる傾向がある。
このような発酵槽長さのため、工場内でのプリアセンブリが不可能である。また、既知の攪拌機ユニットは、現場においてアセンブリされ、また、発酵槽全体を通過するバイオマスを移動させることができるように、発酵槽長さに対応する長さを有する。
攪拌機ユニットを製作するために、数十の攪拌アームが攪拌機シャフトに溶接されなければならない。これら数十の攪拌アームを攪拌機シャフトに溶接することは、工場内で実行することはできない。
なぜなら、攪拌機ユニットの長さ、及び、攪拌機シャフトから離れるほうの径方向に数メートル突出する攪拌アームの長さのために、工事現場への運送が実際には不可能であるからである。

攪拌機シャフトへの攪拌アームの十分強固な連結が実現されることを確実にするために、技術者が、これらの部品を互いに溶接している。
攪拌機シャフトへの個々の攪拌アームの信頼性のある連結を保証するために、個々の溶接接合部は、長期にわたる溶接処理の後に、品質管理としてさらに検査されなければならない。

技術者は、多大な時間を必要とする連続した溶接シームの代わりに、攪拌アーム締結部と攪拌機ブラケットとの間の、最適化され、できる限り整えられたスポットシーム溶接処理技術をすでに有しているであろう。

一体化された攪拌機シャフトを含んだ発酵槽の、よりコスト効率が良いアセンブリを実現するために、連結される攪拌アームの数が、最小限に減らされる。
従って、攪拌アームを取り付けるための工程期間は短縮され、これにより、発酵槽は、より迅速にアセンブリされることができる。
そのため、十分な徹底した混合が行われることができるが、例えば、複数のブレードの形状及び／または寸法が、状況などに合わせて変化される必要がある。
枚数が減ったブレードが、同量のバイオマスを移動させる必要がある場合、枚数が減ったブレード、攪拌アーム、及び、攪拌機シャフトに作用する力は、自動的により大きくなり、むしろこれを検討することが必要となる。

必然的に、より重要なことが、攪拌アームと攪拌機シャフトとの間の連結において生じる。つまり、より大きな壁の厚み及び安定化された構造の攪拌アームが、用いられる必要があるだろう。
これらの攪拌アームが、攪拌機シャフトに同様に十分強固に連結されるために、技術者は、査察の結論として、より多くの溶接箇所を適用するであろう。

本発明は、攪拌機シャフトにおける、簡素化されて速められるアセンブリ、及び、現場における発酵槽内での組み込みを実現する方法を提供するための問題に関係するものである。これにより、発酵槽の組み立てコストの、かなりの削減が実現される。

また、攪拌機シャフトに必要とされるアセンブリ時間が、従来技術から公知である個々の攪拌アームの材料接合連結における時間のわずかに削減される。

本発明のさらなる目的は、各攪拌アームと攪拌機シャフトとの間の、個々の連結部に対して品質管理を行うことなく、最小時間で確実かつ再現可能に完成する、攪拌機シャフトを提供することである。

既存の攪拌機ブラケットへの個々の攪拌アームの、長期にわたる溶接処理とは別に、各溶接の後に、要件を満たしているかどうか溶接箇所を検査するための品質管理が必要とされている。
複数の溶接箇所が、一様に完全かつ十分である場合にのみ、径方向に突出した攪拌アームが、作動中に生じる高トルクを吸収することが保証されることができる。
本発明に従った方法により、長期にわたる溶接経験も締結の再検査も必要としない、速い取り付けが可能となる。

本発明における好適で例示的な実施形態が、これらの添付図面に関連して以下で説明される。
例示的な攪拌アームを備えた攪拌機シャフトの斜視図である。 図１の攪拌機シャフトの縦方向における端面図である。 図２のＡ‐Ａ線に沿った攪拌アーム締結部の斜視断面図である。 図２のＡ‐Ａ線に沿った攪拌アーム締結部の２次元断面図である。

バイオガスプラントの発酵槽内で作動可能な攪拌機ユニットは、図１に一部が示された攪拌機シャフト１を備える。
ここで示される攪拌機シャフト１は、円筒形シャフト壁１０を有し、攪拌機シャフト１の内部１１を形成する中空シャフトとして設計されている。

複数の攪拌アーム２が、縦軸Ｌの方向に分布するように、シャフト壁１０上に配置されている。図示において明確にするために、１つの攪拌アーム２のみが、攪拌機シャフト１の経路上に示されている。
複数の攪拌アーム２は、攪拌機シャフト１から径方向に離れる方向に向くように、かつ、互いに異なる角度でオフセットされるように、配置されている。攪拌アーム２は、攪拌アーム２を攪拌機シャフト１に締結するための、攪拌アーム締結部２０を有する。
ここで、この攪拌アーム締結部２０は、互いに平行に延び、複数の貫通穴が備えられた２枚の攪拌アーム締結プレート２００を有する。これら２枚の攪拌アーム締結プレート２００は、攪拌アーム２の攪拌アーム締結部２０と共に成型される。

また、攪拌アーム２は、攪拌機シャフト１から離れたほうの端部に、ブレード（図示せず）が締結されるブレードキャリア２１を備える。ブレードの形状は、其々異なって構成されることができる。
ブレードキャリア２１は、２枚の攪拌アーム締結プレート２００に連結され、また、中空形状として設計されることができる。
ブレードキャリア２１の強度は、バイオマスの循環または搬送の間に生じる高トルク及び力に適応する必要がある。

複数の攪拌機ブラケット１２が、攪拌機シャフト１の周囲外面から径方向に突出するように配置されている。これらの攪拌機ブラケット１２は、シャフト壁１０に対してより有利に成型されるが、シャフト壁１０に溶接されてもよい。
安定性のために、各々が互いに平行に延びる２つの攪拌機ブラケット１２が、攪拌機シャフト１の周囲外面に沿って構成されている。
これら２つの攪拌機ブラケット１２間の距離ｄは、アセンブリされる攪拌アーム２に対応する。いくつかの留め穴が、２つの攪拌機ブラケット１２に設けられ、すなわち、穿設されている。

攪拌アーム２の攪拌アーム締結プレート２００は、複数の締結手段３によって２つの攪拌機ブラケット１２に半着脱自在に留められている。

攪拌アーム２は、攪拌アーム締結部２０の２枚の攪拌アーム締結プレート２００が、２つの攪拌機ブラケット１２と平行に配置されるように、シャフト壁１０上に配置される。
その後、複数の締結手段３が挿入され、２枚の攪拌アーム締結プレート２００の貫通穴、及び、２つの攪拌機ブラケット１２の留め穴を完全に貫通して締結される。
これは、攪拌アーム締結部２０の領域において、損傷した際の修理のために取り外し可能な、攪拌アーム２の溶接なしの締結を可能にする。
攪拌機シャフト１の周囲外面に広がるように複数の締結手段３を配置した結果として、攪拌アーム２は、発酵槽内の攪拌機ユニットの操作間に生じるトルクが、危険を伴わずに吸収されるように、締結されることができる。

締結手段３としての複数の保持リングボルト３の使用は、特に有利であることが分かっている。ブレードキャリア２１またはブレードに作用する高トルクは、複数の保持リングボルト３によって安全に吸収されることができる。
発酵槽内の異物がブレードによって移動される必要がある、あるいは、ブレードキャリア２１の一時的な故障が、異物の詰まりにより生じるケースが生じるため、保持リングボルト３を用いた場合、適切な安全率が実現されることができる。

保持リングボルト３は、溝付きの端部を備えたボルト３０、及び保持リング３１を含む。このボルト３０は、貫通穴、及び攪拌機ブラケット１２の留め穴を簡単・迅速に貫通することができ、これにより、これらの部品は連結される。
その後、閉じリング３１は、ボルト３０の突出端部の周囲に、設置用具により成形され、ボルト３０の突出端部に押し込められる。これにより、閉じリング３１は、ボルト３０に半着脱自在に連結される。
この設置用具は、油圧リベット締めの間に保持リング３１の冷間成形を実行するためのものであり、これにより、締結手段３の自動的な緩みが生じにくい、攪拌機ブラケット１２への攪拌アーム締結プレート２００の連結が実現される。
また、リベット締めは、空気圧、及び／または電気機械的に、其々対応する設置用具によって実行されることができる。

この種の連結は、設置用具を用いた場合、インストラクションなしでの保証品質で容易に実現可能である。ネジ留めする場合のように、各々の箇所の締結手段３の締め付けトルクを確認する必要がない。
保持リングボルト３を用いることにより、攪拌アーム２と攪拌機ブラケット１２との耐振動連結を実現することが可能となり、ネジナット連結の場合より著しく高い耐久限界が実現される。

攪拌機シャフト１に攪拌アーム２をアセンブリした後に、攪拌機ユニットは発酵槽内に配置され、そして、発酵槽を密閉した後に、バイオガスプラントが作動されることができる。
また、径方向に突出した攪拌アーム２を備えたアセンブリ済みの攪拌機ユニットの、費用のかかる運送を回避することができる。
またさらに、発酵槽の全体のアセンブリ時間は、現場における攪拌アーム２の攪拌機シャフト１への、極めて迅速かつ信頼性のある取り付けによって著しく短縮される。

1 攪拌機シャフト
10 シャフト壁
11 内部
12 攪拌機ブラケット
留め穴
d 距離
L 縦軸
2 攪拌アーム２
20 攪拌アーム締結部
200 攪拌アーム締結プレート
貫通穴
21 ブレードキャリア
3 締結手段
30 ボルト
31 保持リング

Claims (8)

1. シャフト壁（１０）上に配置された少なくとも１つの攪拌機ブラケット（１２）を備える、バイオガスプラントにおける発酵槽の攪拌機シャフト（１）であって、
   前記攪拌機ブラケット（１２）に、攪拌アーム（２）の少なくとも１枚の攪拌アーム締結プレート（２００）を締結することにより、攪拌アーム締結部（２０）及びブレードキャリア（２１）を含んだ少なくとも１つの前記攪拌アーム（２）が、少なくとも１つの前記攪拌機ブラケット（１２）に連結可能であり、
   留め穴が、少なくとも１つの前記攪拌機ブラケット（１２）に設けられ、また、貫通穴が、少なくとも１枚の前記攪拌アーム締結プレート（２００）に設けられて、
   複数の保持リングボルト（３）が、前記留め穴及び前記貫通穴を完全に貫通して配置され、リベット締めされる、ことを特徴とするバイオガスプラントの発酵槽の攪拌機シャフト（１）。
2. 前記保持リングボルト（３）は、環状溝付きの端部を備えたボルト（３０）を含み、
   保持リング（３１）が、冷間成形により前記ボルト（３０）に着脱自在に留められることを特徴とする請求項１に記載のバイオガスプラントの発酵槽の攪拌機シャフト（１）。
3. 前記攪拌機シャフト（１）は、中空シャフトとして設計され、
   前記攪拌機ブラケット（１２）は、前記攪拌機シャフト（１）の前記シャフト壁（１０）に成型されていることを特徴とする請求項１に記載のバイオガスプラントの発酵槽の攪拌機シャフト（１）。
4. 前記攪拌アーム締結プレート（２００）は、前記攪拌アーム（２）の前記攪拌アーム締結部（２０）において成型されていることを特徴とする請求項１に記載のバイオガスプラントの発酵槽の攪拌機シャフト（１）。
5. バイオガスプラントにおける発酵槽の攪拌機ユニットの一部である攪拌機シャフト（１）に、複数の攪拌アーム（２）を締結するための方法であって、
   前記攪拌機シャフト（１）は、複数の攪拌機ブラケット（１２）を有し、該攪拌機ブラケット（１２）に、前記攪拌アーム（２）の攪拌アーム締結プレート（２００）が締結され、
   前記攪拌機ブラケット（１２）に対して前記攪拌アーム締結プレート（２００）を配置した後に、複数の保持リングボルト（３）が、前記攪拌機ブラケット（１２）における留め穴、及び、前記攪拌アーム締結プレート（２００）における貫通穴を完全に貫通して、
   その後、前記保持リングボルト（３）のリベット締めが、設置用具によって実行される、ことを特徴とする方法。
6. 前記保持リングボルト（３）のリベット締めは、対応する設置用具により、油圧、空気圧、及び／または電気機械的に実行されることを特徴とする請求項５に記載の攪拌機シャフト（１）に複数の攪拌アーム（２）を締結するための方法。
7. 前記保持リングボルト（３）は、環状溝付きの端部を備えたボルト（３０）を含み、
   保持リング（３１）が、冷間成形により前記ボルト（３０）に着脱自在に留められることを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
8. 請求項５から７のいずれか１項に記載されるように、前記攪拌機ブラケット（１２）に、前記攪拌アーム（２）の攪拌アーム締結プレート（２００）が、保持リングボルト（３）によって着脱自在に配置されることを特徴とする攪拌機シャフト（１）を備えるバイオガスプラント用の発酵槽。

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