JP4094812B2 - 攪拌機付消化装置および消化装置内の攪拌機を運転する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は請求項１に記載の攪拌機を有する消化装置、および前記消化装置内の攪拌機の運転方法に関する。
【０００２】
かかる消化装置は農業生物ガスプラントおよび共有浄化プラントにおける使用により既知である。かかる消化装置において、有機廃棄物は、例えば略３５°Ｃの大気温度を越える温度で平均的に数日間維持される。攪拌機は消化装置に設けられ、特に充填標準機支持装置から導入される有機物を分配する働きをする。最適温度調整が消化装置全体に対して行なわれ、かつ新規導入廃棄物が消化装置内に均一に分配するように、攪拌機は所定サイクルで運転される。かかる構成により、攪拌機は消化装置内に含まれるバクテリアに規則的に養分を供給する働きをして、層形成を阻止、特に継続的に形成される浮遊層かつ沈殿層を破壊し、かつ深層の泥粒子に結合した気泡を解離する。気体分離は消化装置内の発酵過程で発生し、それにより発生する生物ガスが貯蔵容器内に収集される。
【０００３】
液体充填容器用の混合装置は、ＤＥ９４０４１８８Ｕ１から既知である。この場合、ガイド組立体に不動に連結された循環装置はその容器内で容器に沿って、かつその容器の底面上に固定されたガイドパイプの外側で昇降する。この場合、ガイドパイプと該容器の壁との間の間隔は、循環装置が運転を妨害しないために必要とされる開放室または自由空間を吸引側および半径方向に含む寸法となるように選択される。
【０００４】
本発明は、中央パイプシャフト内に配設されかつ垂直方向の駆動軸を有する螺旋スクリュポンプを有するボール形消化装置を示すＷＯ８２／００２９９の開示部を参照する。前記パイプシャフトは消化装置から上方へ突出しかつ消化装置のガス室からパイプシャフトの上部を閉鎖する隔壁を含む。消化装置の充填レベルを形成するボール形または球状の赤道レベルで、パイプシャフトは、クスリュポンプが吸引物質を吸引する複数の開口部を有する。充填パイプはパイプシャフトの上部へ取付けられ、物質はそこから消化装置へ供給される。
液体充填容器用の混合装置はＤＥ９４０４１８８Ｕ１から既知である。この装置において、案内組立体に固定された循環装置はその容器内の昇降装置により容器の底部上に固定された案内パイプの外部に沿って昇降する。そのようにして、案内パイプと容器の壁との間の間隔は、循環装置が機能妨害しないために必要とされる半径方向の自由空間を吸引側上に含む用な寸法に形成される。
本発明の課題は、消化装置内の廃棄物質の完全混合を改良しかつ従って消化装置の効率を高める、攪拌機を有する消化装置、および消化装置内の攪拌機の運転方法を開示することにある。本発明の装置により、ガス分離は廃棄物の改良された完全混合の結果として特に改良される。
【０００５】
上記課題は、第一に、特許請求の範囲において独立請求項に記載の装置およびそれ関する方法により達成される。
上記課題は、独立請求項１に記載の消化装置により達成され、かつ特に、前記攪拌機が充填標準機、即ち、充填口（以下、同様）の下方に配設された攪拌シャフトまたは攪拌パイプ内に収容されることにより達成される。同様に、駆動軸または攪拌軸の延長投影線は前記消化装置の周辺と交差して割線を形成する、換言すれば、精確には前記消化装置の中点へ向かわない。
【０００６】
前記消化装置の形態は、概ね円筒、閉鎖室であり好適には円形底面を有する。ただし、前記底面は基本的にはいずれの所望形状であってもよい。円弧コーナーまたは円形は、その形態が消化装置において廃棄物の回転運動の発生を必要とするので、有利である。駆動軸に加えて、前記攪拌機は、一以上の攪拌ブレード、または攪拌クスリュを有する。前記攪拌機は、好適には、前記消化装置の周辺、即ち、周壁または縁部上に取付けられるが、同様に前記底面上のいずれの所望点に配設されてもよい。新規廃棄物は前記充填標準機から消化装置へ継続的に供給される。前記攪拌パイプは概ね垂直に走りかつ好適には関連する充填レベルから下へ０．２ｍから１ｍの間隔をおいて延在する。
【０００７】
前記攪拌機は、概ね、前記攪拌パイプを曲折した水平セグメント内に配設され、それにより駆動軸は、好適には、前記攪拌パイプの水平セグメントに軸方向に平行にその中央に走る。選択的に、前記攪拌機は前記攪拌パイプの外部に配設されてよいが、その下端部の真下に配置される。そのようにして、前記攪拌機の駆動軸は、前記消化装置の中点に向かわないで、駆動軸延長線が前記消化装置の外形の周辺または縁部または輪郭と交差して割線を形成する。
【０００８】
前記構成は、そのようにして前記消化装置内の廃棄物の回転運動または回転攪拌運動を達成する利点を有する。これは、特に廃棄物の有益な完全混合に通じ、かつそのようにしてガスの増加に関して前記消化装置の効率を高める。前記充填標準機の下方への前記攪拌機の配置は、新規充填物がそのようにして前記攪拌パイプへ直接的に吸引され、かつそこで前記消化装置内に既にある廃棄物と特に効果的に混合する利点を有する。前記充填標準機下に攪拌パイプを設けるかかる配置構成の結果として、浮遊層の増加は新規に導入される廃棄物によって効果的に回避される。
【０００９】
従属請求項による本発明の特定形態は、所定間隔が前記攪拌機と前記消化装置の底部との間に維持される場合に、消化された廃棄物の沈降物が前記消化装置の底部上に形成され、これが攪拌運動により再度巻き込まれない利点を有する。このようにして、未だガスを生成する廃棄物の前記消化装置の底部内のもはやガスを生成しない沈降物とのいかなる望ましくない混合も効果的に回避される。最後に、この結果として、前記消化装置内のガス生成の効率が更に高まる。
【００１０】
更に、前記攪拌機の高さ調整自在の構成の結果として、攪拌作用は前記消化装置内で様々の高さで設定でき、これは廃棄物の改良された完全混合に通じかつその結果としてガス生成の効率を高める利点を有する。この高さ調整は、攪拌と共にまたはその攪拌に関連して、手動または機械的に行なわれてよい。
【００１１】
更に、前記駆動軸を水平から移動または傾斜させることは、廃棄物の水平回転運動だけでなくその結果としての廃棄物の徹底的垂直混合を可能にする利点を有する。前記駆動軸の水平からの角度は好適には５°から４５°の範囲である。
【００１２】
更に、モータユニットが前記消化装置の外部に前記外方へ向けられた駆動軸を介して設置され、このことは、該モータユニットのメンテナンス作業に関して特に有利である。従って、ギアまたはトランスミッションを接続することにより、前記攪拌機の速度比を変え、より早くまたはより遅くでき、結果的に回転速度を変えることができる利点を有する。ギアまたはトランスミッションの接続は、また、歯車列により行なわれてよいが、好適には鎖接続装置またはベルト伝動装置が設けられる。従って、カップリング、例えばスリップカップリングが設けられてよい。
【００１３】
更に、例えば電動モータを介して主駆動軸に加えて他の従軸として前記消化装置の外部へ設けた駆動軸の形態によって、その駆動装置の稼働が燃焼機関、例えばトラクタにより可能になる利点を有する。燃焼機関による攪拌は、例えば清掃目的で前記消化装置内の廃棄物の特に効果的完全混合を達成するために、より高い攪拌性能を可能にする。
【００１４】
更に、前記攪拌パイプの長さが前記消化装置内の特定液体状態に適合させることができる利点を有する。この目的から、前記攪拌パイプの長さは、好適には、前記攪拌パイプの上端部から前記消化装置内の液体表面までの距離が充填レベルが変化しても略一定になるように選択できる。そこで、前記攪拌パイプの狭い幅および前記攪拌機の吸引性能との関係で、最適吸引効果がその表面上に生成する浮遊層に関して得られる。その空間は、特に、攪拌過程で前記攪拌パイプの領域内の液体表面が漏斗の場合のごとく下降するように液体の濃度かつ／または粘度との関係で調整できる。このようにして、液体表面上に形成される凝集塊が攪拌により最適に吸引されかつ溶解される。前記消化装置の効率はこのようにして向上し、かつ特にガス分離が廃棄物の改良された完全または徹底的混合により改良される。
【００１５】
本発明は消化装置に対する攪拌機に限定されず、他の目的、例えば食料品の生産または加工に使用する攪拌組立体を有する容器に同様に使用できる。
前記攪拌パイプは単一部材または複数部材から成る中空筒体として具体化されてよいが、同様に金属シートが前記攪拌パイプまたは攪拌シャフトの隔壁の一部を形成し、かつ前記消化装置の隔壁が前記攪拌パイプの隔壁の他部を形成するように金属シートと前記消化装置の隔壁とによる施錠型共同体であってよい。
【００１６】
更に、前記攪拌パイプは一方が他方へ摺動する少なくとも２つの格納部を一体化している。格納部またはパイプ部の使用は使用される部数により長さ変化を多様にする。
更に、前記パイプ部の上部は前記パイプ部の上部から上縁部の上方へ突出する棒状延長部を有する。この延長部は、好適には、その容器内の液体の表面から突出し、かつ液体が深く曇ったりまたは不透明なときであっても液体表面からの前記攪拌パイプの上縁部の距離の前記消化装置の操作員による精確な決定を可能にする。この距離の好適値は、０．１ｍから１．０ｍの範囲内、好適には０．１５ｍから０．３０ｍであることが証明されている。前記距離の決定のために、選択的または補足的に超音波測定が、特に浄化運転の領域において使用される。
【００１７】
更に、前記パイプ部は相互に対して個別パイプ部を固定するために締め付けまたは受け止め手段を有する。このようにして固定され、かつ同様に前記攪拌パイプの無限変化長の採用が可能である。
更に、パイプ部、好適には上パイプ部は浮体に機械的に接続され、それにより前記フロートは前記液体表面上に浮動する。浮体とパイプ部間の機械的継手の幾何学的形状により、前記攪拌パイプの上端部と前記液体表面との間に一定間隔が維持される。この機械的継手は、例えばアルミニウム棒により具体化できる。このアルミニウム棒は、水平に対して例えば３０°の角度を形成し、かつ充填容器の中点へ向かって半径方向に突出する前記攪拌パイプと整列する。選択的に、複数の浮体が１以上の棒または横材上に配設できる。
【００１８】
上記基本的課題は本発明による消化装置の運転方法により達成される。廃棄物を充填標準機から前記消化装置へ充填する過程で前記消化装置内の内容物を攪拌することにより、前記消化装置内に既にある廃棄物と新規廃棄物との均一かつ徹底的混合が達成される。これは、本発明による消化装置の形態に依るものであり、本発明によれば前記攪拌パイプまたはシャフトは前記充填標準機の下方に配設されている。そのようにして、前記消化装置内で均質な廃棄物が生成され、かつ最終的にガス生成の効率を高める。
【００１９】
更に、反対方向の回転で攪拌することにより前記攪拌パイプ内の流れの方向が反転し、かつ前記攪拌パイプがそのようにして洗浄され、特に、通常運転において攪拌パイプの吸引側を妨害しかつ調整不良にするであろう吸引パイプの端部に収集される繊維材料を溶解かつ濯ぎ落とす利点を有する。
【００２０】
本発明の他の利点、特徴および個別形態は続く説明から理解されるであろう。この説明において一実施形態が図面を参照して詳細に記載されている。従って、特許請求の範囲および次の説明に記載の特徴は、その用語それ自体または所望の組み合わせにおいて発明的個別特徴として記載されている。
図１は本発明による消化装置１の側面図を示す。図示例において、消化装置１は一体化されたフード２を有する生物ガス反応器を形成する。消化装置１は円形底面２０および屋根６を有する筒状閉鎖室として形成されている。消化装置１は外側まわりに、外側カバー５を有する壁加熱装置４として具体化された、断熱部３を有する。新鮮基質または新鮮廃棄物が充填標準機７から供給される。排出管８は一体的緊急排出管を一体化している。消化装置１は閉鎖できる取付け部材９から空にされる。消化装置１は、また、マンホール１０を有する。組立体１１はガス貯蔵フード２内の高圧および真空圧を制御する作用をする。
【００２１】
図２に示されたように、消化装置１の周辺または縁部２１上には駆動軸２３を有する攪拌機２２が設置されている。駆動軸２３はトランスミッション１３により稼働し、消化装置１内の廃棄物を均質化する。トランスミッション１３は、スプロケットホイール装置および伝動チエーンで構成されるトランスミッションコネクタにより駆動軸に接続される電動モータにより形成される。攪拌機２２は複数ブレード付攪拌スクリュにより構成される。
【００２２】
攪拌機２２は、主体が長手延長部において垂直に取付けられた攪拌パイプ１２の水平セグメント内に位置決めされ、攪拌パイプ１２は消化装置１の縁部２１に配設される。そこで攪拌パイプ１２は消化装置１内の廃棄物の充填レベル下０．２ｍから１ｍの範囲で延設される。攪拌パイプ１２の最も狭い場所での幅または直径は０．５ｍから１．５ｍの範囲にある。
【００２３】
駆動軸２３は水平に設けられているが、選択形態において水平から０°から９０°の範囲、かつ好適には５°から４５°の範囲の角度で傾斜してよい。この傾斜は調整自在である。
攪拌パイプ１２は消化装置１の底面２０上に当接しているが、底面２０の上方に幾らかの間隔をおいて終端していてよい。攪拌機２２は消化装置１の底面から所定間隔にあり、例えば消化装置１の底面２０から０．５ｍから１ｍの範囲内の距離にある。
【００２４】
消化装置１は、また、ガス量表示器１５、およびガス抜き用取付け部材１６を有する。更に、消化装置１内の廃棄物の脱硫用取付け部材１７、および温度測定用取付け部材１８が設けられる。
図２は図１と同様の消化装置１の平面を示す。底面２０の水平面における駆動軸２３の延長投影線２４は消化装置１の周辺２１と交差して割線を形成する。駆動軸２３は、従って、消化装置１の中点２５と整列しない。攪拌パイプ１２は三角形であり、それによりこの三角形の２つのアームは直角と斜辺を形成するか、または３つ目のアームは消化装置１の周辺２１のセグメントにより形成される。攪拌機２２は攪拌パイプ１２の水平セグメント内にあり、かつ充填標準機７の真下に配設される。
【００２５】
図３は格納形態の攪拌パイプ１２を有する図１と同様の消化装置の拡大部を示す。この場合、攪拌パイプ１２は消化装置１の隔壁５’の一部として具体化され、かつ格納式に一方が他方へ摺動する形態の３つのパイプ部１２ａ、１２ｂおよび１２ｃで構成されている。浮体３２が棒３１により上パイプ部１２ｃ上に固定されている。棒３１は液体面３５に対して略３０°のα角を形成している。上パイプ部１２ｃと浮体３２とを棒３１により機械的に結合する幾何学的構成によって、一定距離３３が上パイプ部１２ｃと液体面３５との間に確保される。この距離３３は好適には、０．１５ｍから０．３０ｍまでの範囲である。
【００２６】
充填標準機７は図３の断面図において示されていない。充填標準機７は、例えば消化装置１上の所望点に配設できる。先の形態で説明したように、垂直構成に関連して攪拌機２２は充填標準機７の下に配設される。同様に、上パイプ部１２ｃの上縁部は、好適には、充填標準機７の下に位置する。
図示例において浮体３２を使用した結果として、いかなる締め付け手段または受け止め手段も必要とされない。浮体３２の代わりに、またはそれに加えて、市販されている締め付け手段または受け止め手段が攪拌パイプ１２の長手の固定のために設けられてよい。浮体３２の代わりにまたはそれに加えて、液体面３５を僅かに越えて突出し、かつ曇ったまたは不透明な液体の場合にでも液体表面３５から上パイプ部１２ｃの距離３３を消化装置の操作員に表示する、棒状延長部材３４が上パイプ部１２ｃ上に取付けられてよい。
【００２７】
図４は図３の消化装置１の平面の一部を示す。図示例におてい、２つの浮体３２がパイプ部１２ｃの上部上の２つの棒３１へ固定されている。この平面図にいて、２つの棒３１は水平面において略９０°の角度を形成する。この浮体３２の配置により、浮遊層の吸引は消化装置１の周辺に沿って、または消化装置１の中央において妨害されない。この場合の攪拌パイプ１２は消化装置１の隔壁５’により一部が形成されかつ一部が長円形のパイプ部１２ａ，１２ｂおよび１２ｃにより形成される。同様に、図面の平面に対して垂直に走る棒状延長部３４は図面の平面において認識できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による消化装置の側面断面図を示す。
【図２】 図１の消化装置の平面図を示す。
【図３】 格納式攪拌パイプを有する図１と同様の消化装置の拡大図を示す。
【図４】 図３の消化装置の平面断面図を示す。

Claims (17)

1. 充填口（７）、
   底面（２０）、
   前記底面から延在する周壁（２１）、
   前記周壁に隣接しかつ前記周壁内で、前記充填口の下方に設置された攪拌パイプ（１２）、および
   前記周壁に隣接して前記攪拌パイプ内に設置されかつ駆動軸（２３）を有する攪拌機（２２）を含み、
   前記駆動軸（２３）の延長投影線（２４）が水平面において前記周壁と交差して割線を形成している、消化装置。
2. 前記底面（２０）は円形である、請求項１の消化装置。
3. 前記攪拌機（２２）は前記底面（２０）から所定間隔をおいている、請求項１の消化装置。
4. 前記攪拌パイプ（１２）は三角形または一部長円形の横断面を有する、請求項１の消化装置。
5. 前記攪拌機（２２）は、前記消化装置（１）内における攪拌機の高さ調整のための紐状または鎖状装置に連結されている、請求項１の消化装置。
6. 前記駆動軸（２３）は水平線に対して０°から９０°の角度を形成している、請求項１の消化装置。
7. 前記駆動軸（２３）は前記周壁（２１）の外部に延長してトランスミッション（１３）のコネクタに接続される、請求項１の消化装置。
8. 前記トランスミッション（１３）のコネクタは電動モータに接続されている、請求項７の消化装置。
9. 前記駆動軸（２３）は前記周壁の外側に形成されている、請求項７の消化装置。
10. 前記攪拌パイプ（１２）は垂直方向において長さが調整自在に変化可能である、請求項１の消化装置。
11. 前記攪拌パイプ（１２）は格納自在に連結された少なくとも２つのパイプ部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を有する、請求項１の消化装置。
12. 前記攪拌パイプ（１２）のパイプ部のうちの上パイプ部（１２ｃ）はその上端部に０．１ｍから１．０ｍ、の範囲の長さを有する上向き棒状延長部（３４）を有する、請求項１１の消化装置。
13. 前記棒状延長部（３４）の長さは０．１５ｍから０．３０ｍである、請求項１２の消化装置。
14. 前記攪拌パイプ（１２）のパイプ部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）は締め付け手段を有する、請求項１１の消化装置。
15. 前記攪拌パイプ（１２）のパイプ部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の一つは浮体（３２）に機械的に連結されている、請求項１１の消化装置。
16. 消化装置を運転する方法であって、
    前記消化装置の底面から延びた周壁（２１）に隣接しかつ前記周壁内で、充填口（７）の下方に設置された攪拌パイプ（１２）へ前記充填口から内容物を充填し、かつ
    前記周壁に隣接して前記攪拌パイプ内に設置された攪拌機（２２）であって駆動軸（２３）を有し前記駆動軸の延長投影線（２４）が水平面において前記周壁（２１）と交差して割線を形成する攪拌機（２２）により、前記充填口を介して前記攪拌パイプへ内容物を充填しながら所定時間サイクルで消化装置（１）の内容物を攪拌する、消化装置を運転する方法。
17. 前記攪拌パイプ（１２）は一日から一週間の時間サイクルで回転方向を反転させて攪拌することにより清掃される、請求項１６の方法。

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