DE202011052408U1 - agitator - Google Patents

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Abstract

Rührwerk (10), insbesondere für einen Fermenter (6) einer Biogasanlage, mit einer Drehachse (2) und mehreren an dieser angeordneten Paddeln (4) mit jeweils wenigstens einer Angriffsfläche (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsflächen (5) der Paddel (4) derart geformt sind und zueinander angeordnet sind, dass sie die Form einer unterbrochenen Schneckenwelle beschreiben.Agitator (10), in particular for a fermenter (6) of a biogas plant, with a rotation axis (2) and several paddles (4) arranged on this, each with at least one contact surface (5), characterized in that the contact surfaces (5) of the paddles (4) are shaped and arranged relative to one another in such a way that they describe the shape of an interrupted worm shaft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rührwerk, insbesondere ein Rührwerk für einen Fermenter einer Biogasanlage, mit einer Drehachse und mehreren an dieser angeordneten Paddeln mit jeweils wenigstens einer Angriffsfläche.The invention relates to an agitator, in particular an agitator for a fermenter of a biogas plant, with a rotation axis and a plurality of arranged on this paddles, each having at least one attack surface.

Rührwerke dieser Art sind im Stand der Technik bereits bekannt. Sie werden in Biogasanlagen eingesetzt, um den Inhalt eines Fermenters zu durchmischen.Agitators of this type are already known in the art. They are used in biogas plants to mix the contents of a fermenter.

In einer Biogasanlage erfolgt der anaerobe mikrobielle Abbau des eingesetzten Substrats. Dieses besteht meist aus gut abbaubarer Biomasse wie Gülle, Energiepflanzen, landwirtschaftlichen Nebenprodukten oder Bioabfällen. Verschiedene Arten von Mikroorganismen nutzen die komplex zusammengesetzte Biomasse als Nährstoff- und Energielieferanten. Um eine optimale Nährstoffverfügbarkeit zu erreichen, ist das Umwälzen der Biomasse unerlässlich. So bekommen die Mikroorganismen kontinuierlich neue Nährstoffe. Der anaerobe Abbau der Biomasse und damit die Erzeugung von Biogas werden so optimiert. Die Rührtechnik ist dabei zweckmäßig so einzustellen, dass keine Schwimmdecken, Sinkschichten oder Ablagerungen auf dem Substrat entstehen. Daher kommen in der Praxis verschiedene Rührwerke zum Einsatz, zu welchen auch die hier betrachteten Paddelrührwerke zählen.In a biogas plant, the anaerobic microbial degradation of the substrate used takes place. This usually consists of readily degradable biomass such as manure, energy crops, agricultural by-products or biowaste. Different types of microorganisms use the complex biomass as a nutrient and energy source. To achieve optimum nutrient availability, the circulation of biomass is essential. So the microorganisms receive continuously new nutrients. The anaerobic degradation of the biomass and thus the production of biogas are thus optimized. The stirring technique is expedient to be set so that no floating ceilings, sinking layers or deposits are formed on the substrate. Therefore, in practice, different agitators are used, which include the paddle agitators considered here.

Problematisch bei den bekannten Paddelrührwerken ist, dass die Angriffsflächen der Paddel lediglich zweidimensionale ebene Flächen sind, welche jeweils parallel zu der Drehachse ausgerichtet sind. Durch diese Anordnung entsteht jedoch eine sehr heterogene Strömung innerhalb des Fermenters, welche auch Totgebiete aufweist. Ebenso wird die Biomasse nur lokal umgewälzt, so dass eine großräumige Durchmischung innerhalb des Fermenters ausbleibt. Weiterhin sind die Momente um die Drehachse sehr hoch, was zu einer erhöhten Beanspruchung der gesamten Apparatur führt. Um eine ausreichende Durchmischung zu erzielen, müssen schnell laufende Mischer verwendet werden. An deren Außenkanten entsteht durch Kavitation ein erhöhter Verschleiß, der durch Feststofffrachten wie Sand noch erhöht wird.A problem with the known paddle stirrers is that the engagement surfaces of the paddles are merely two-dimensional planar surfaces which are each aligned parallel to the axis of rotation. However, this arrangement results in a very heterogeneous flow within the fermenter, which also has dead zones. Likewise, the biomass is circulated only locally, so that a large-scale mixing does not occur within the fermenter. Furthermore, the moments around the axis of rotation are very high, which leads to an increased stress on the entire apparatus. To achieve sufficient mixing, fast-running mixers must be used. At the outer edges of cavitation caused by increased wear, which is still increased by solid loads such as sand.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Rührwerk, insbesondere für einen Fermenter einer Biogasanlage, zu schaffen, mit welchem eine homogenere und großräumigere Durchmischung der Biomasse erreicht werden kann.It is therefore an object of the invention to provide an agitator, in particular for a fermenter of a biogas plant, with which a more homogeneous and larger-scale mixing of the biomass can be achieved.

Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung als Lösung vor, dass die Angriffsflächen der Paddel zueinander so angeordnet sind, dass sie im Wesentlichen die Form einer Schneckenwelle beschreiben.For this purpose, the invention proposes as a solution that the attack surfaces of the paddles are arranged to each other so that they describe substantially the shape of a worm shaft.

Die Paddel sind also so geformt, dass Sie bei entsprechender Ausrichtung an der Drehachse Teil einer virtuellen Schneckenwelle sind, welche um die Drehachse gelegt ist. Dabei bestehen bewusst axiale Abstände zwischen den Paddeln, entsprechend einer axial unterbrochenen Schneckenwelle.The paddles are thus shaped so that they are part of a virtual worm shaft, which is placed around the axis of rotation with appropriate orientation on the axis of rotation. There are deliberately axial distances between the paddles, corresponding to an axially interrupted worm shaft.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung in Form einer Schneckenwelle ergeben sich strömungstechnische Vorteile bei der Umwälzung der Biomasse. Schneckenwellen sind allgemein, beispielsweise als Archimedische Schraube, zur Förderung unterschiedlich viskoser Medien wie Wasser oder auch Polymermasse (Schneckenextruder), bekannt. In diesen sogenannten Schneckenförderern verhindert ein die Welle formschlüssig umgebender, zylinderförmiger Trog das Ausweichen der Masse zur Seite, also von der Schnecke weg.The configuration according to the invention in the form of a worm shaft results in fluidic advantages in the circulation of the biomass. Worm shafts are generally known, for example as an Archimedean screw, for conveying various viscous media such as water or polymer compound (screw extruder). In these so-called screw conveyors, a cylindrical trough which surrounds the shaft in a form-fitting manner prevents the mass from escaping to the side, ie away from the worm.

Dieses grundsätzlich bekannte Prinzip wird für die Erfindung vorteilhaft in einem freien Behälter genutzt, wobei das Weglassen des Schneckentroges die seitliche Durchmischung der Biomasse auch in von der Schnecke entfernteren Bereichen ermöglicht. Weiterhin ist die Form der Schneckenwelle aus mehreren kontaktfrei nebeneinander angeordneten Paddeln offen ausgebildet, so dass die Biomasse sowohl innerhalb als auch außerhalb der Schneckenwellenanordnung strömen kann. Dadurch wird eine verbesserte und homogenere Durchmischung der Biomasse innerhalb des Fermenters erreicht. Ebenso ist das Rührwerk durch die offene Ausgestaltung der Schneckenwellenanordnung auch geeignet, Schwimmschichten in der Biomasse mit Hilfe der Paddel-Randbereiche aufzubrechen.This basically known principle is advantageously used for the invention in a free container, wherein the omission of the screw trough allows the lateral mixing of the biomass also in remote from the screw areas. Furthermore, the shape of the worm shaft is designed to be open from a plurality of paddles arranged next to one another without contact, so that the biomass can flow both inside and outside the worm shaft arrangement. As a result, an improved and more homogeneous mixing of the biomass within the fermenter is achieved. Likewise, the agitator by the open configuration of the worm shaft assembly is also suitable to break up floating layers in the biomass using the paddle edge areas.

Überraschenderweise ist es also gerade bei der Durchmischung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, wie sie typischerweise in Fermentern von Biogasanlagen enthalten sind, vorteilhaft, anstatt eine vollständige Schneckenwelle einzusetzen, die an sich für eine gute axiale Förderwirkung bekannt ist, nunmehr eine Anordnung von Paddeln in Gestalt einer partiellen Schneckenwelle zu verwenden. Die radialen wie axialen Zwischenräume zwischen den Paddeln ermöglichen das Nachströmen von Flüssigkeit aus der Umgebung in den axialen Förderstrom hinein, welche die erfindungsgemäße Anordnung, wie alle vollständigen Schneckenwellen auch, erzeugt.Surprisingly, therefore, it is particularly in the mixing of solid-liquid mixtures, as typically contained in fermenters of biogas plants, instead of using a complete screw shaft, which is known per se for a good axial conveying effect, now an array of paddles in the form of a partial worm shaft to use. The radial and axial spaces between the paddles allow the flow of liquid from the environment into the axial flow, which, like all complete worm shafts, produces the arrangement according to the invention.

Gerade bei einer Anbringung nahe des Flüssigkeitsspiegels wird erreicht, dass Schwimmschichten aufgebrochen werden und insgesamt mit der besseren Durchmischung im Biogas-Fermenter den Gasaustausch erhöht wird.Especially when mounted near the liquid level is achieved that floating layers are broken and overall with better mixing in the biogas fermenter gas exchange is increased.

Desweiteren ergibt sich durch die lediglich partielle Ausgestaltung der Schneckenwellenform eine Material- und damit auch Gewichtsersparnis des Rührwerkes sowie eine Platzersparnis innerhalb des Fermenters. Ebenso wird durch die strömungstechnischen Vorteile der Schneckenwellenform gegenüber den im Stand der Technik senkrecht zu der Rotationsrichtung der Drehachse angeordneten Paddel-Angriffsflächen eine Verringerung des von der Antriebswelle aufzubringenden Drehmomentes erreicht, was zu einer Materialschonung des gesamten Rührwerkes, insbesondere der Paddel und Lager, führt.Furthermore, results from the only partial embodiment of the worm shaft material and thus also weight savings Agitator and a space savings within the fermenter. Likewise, due to the fluidic advantages of the worm shaft shape compared with the paddle engagement surfaces arranged perpendicularly to the rotational direction of the rotation axis in the prior art, a reduction in the torque to be applied by the drive shaft is achieved, which leads to material protection of the entire agitator, in particular of the paddles and bearings.

Die Erfindung sieht vor, dass die Angriffsflächen der Paddel jeweils Teilbereiche der Form einer Schneckenwelle sind. Die Schneckenwelle muss somit nicht lückenlos durch die Paddel nachgebildet werden, sondern es genügt eine partielle Nachbildung der Form, um die strömungstechnischen Vorteile der Schneckenform zu erreichen.The invention provides that the engagement surfaces of the paddles are each subregions of the shape of a worm shaft. The worm shaft therefore does not need to be seamlessly replicated by the paddles, but a partial simulation of the shape is sufficient in order to achieve the aerodynamic advantages of the worm shape.

Die wesentliche Form einer Schneckenwelle wird gemäß der Erfindung dadurch nachgebildet, dass die Angriffsflächen der Paddel im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse angeordnet sind, und dadurch, dass die Angriffsflächen der Paddel relativ zu einer senkrecht zu der Drehachse angeordneten Ebene in Richtung der Drehachse geneigt sind.The essential shape of a worm shaft is simulated according to the invention in that the engagement surfaces of the paddles are arranged substantially in a plane perpendicular to the axis of rotation, and in that the engagement surfaces of the paddles relative to a plane arranged perpendicular to the axis of rotation in the direction of the axis of rotation are inclined.

Es empfiehlt sich weiterhin, dass die Angriffsflächen der Paddel im Wesentlichen jeweils die Form eines Viertelkreises aufweisen, und dass jeweils zwei in axialer Richtung der Drehachse aufeinander folgende Paddelarme in Drehrichtung der Drehachse um 90° zueinander versetzt angeordnet sind.It is further recommended that the attack surfaces of the paddles each substantially have the shape of a quarter circle, and that in each case two successive in the axial direction of the rotation axis paddle arms are arranged offset in the direction of rotation of the axis of rotation by 90 ° to each other.

Vorteilhaft ist außerdem, dass jeweils zwei Paddelarme koaxial zueinander auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse angeordnet sind. Dies ist zum einen fertigungstechnisch sinnvoll, und zum anderen kann die an den Angriffsflächen der Paddel angreifende Last gleichmäßig, d. h. insbesondere symmetrisch, auf die Drehachse verteilt werden. Hierdurch wird eine gleichmäßige Drehung des Rührwerks unterstützt.It is also advantageous that in each case two paddles are arranged coaxially with each other on opposite sides of the axis of rotation. On the one hand, this makes production engineering sense, and on the other hand, the load acting on the surfaces of the paddles can be uniform, d. H. in particular symmetrically distributed on the axis of rotation. This supports a smooth rotation of the agitator.

Schließlich ist vorgesehen, dass die Paddelarme L-förmig ausgebildet sind. Weiterhin auch, dass diese in einer Ebene parallel zu der Drehachse angeordnet sind. Diese Anordnung empfiehlt sich, um die Angriffsflächen der Paddel entlang der Schneckenform auszurichten und gleichzeitig die Durchmischung der Biomasse so wenig wie möglich zu behindern.Finally, it is provided that the paddle arms are L-shaped. Furthermore, that they are arranged in a plane parallel to the axis of rotation. This arrangement is recommended for aligning the surfaces of the paddles along the screw shape and at the same time obstructing the mixing of the biomass as little as possible.

Die Drehachse kann gegenüber dem Flüssigkeitsspiegel in einem Winkel von bis zu 45° geneigt ausgerichtet sein, so dass in einem höheren Behälter auch eine vertikale Durchmischung erreicht wird.The axis of rotation may be inclined relative to the liquid level at an angle of up to 45 °, so that in a higher container, a vertical mixing is achieved.

Die Drehachse kann radial ausgerichtet sein, wodurch sich ein gleichmäßiger Strömungspfad ergibt, der sich an der gegenüber liegenden Behälterwand teilt.The axis of rotation may be radially aligned, resulting in a uniform flow path that shares at the opposite vessel wall.

Die Drehachse kann aber auch seitlich versetzt zu einer Durchmesserlinie angeordnet sein, um eine Kreisströmung im Behälter zu erzeugen.However, the axis of rotation can also be arranged offset laterally to a diameter line to produce a circular flow in the container.

Vorzugsweise umfasst das Rührwerk zwischen 4 und 8 Paddel.Preferably, the agitator comprises between 4 and 8 paddles.

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Fermenter einer Biogasanlage, welcher mit einem erfindungsgemäßen Rührwerk ausgestattet ist. Dabei empfiehlt sich insbesondere auch ein Fermenter, welcher sowohl ein erfindungsgemäßes Paddelrührwerk als auch ein im Stand der Technik bekanntes Tauchmotorrührwerk verwendet. Durch die Kombination beider Rührwerke lässt sich eine sehr gute Durchmischung der Biomasse erreichen.The object of the invention also relates to a fermenter of a biogas plant, which is equipped with an agitator according to the invention. In particular, a fermenter is recommended which uses both a paddle stirrer according to the invention and a submersible mixer known in the art. By combining both agitators, a very good mixing of the biomass can be achieved.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. The figures show in detail:

1 ein erfindungsgemäßes Rührwerk; 1 an inventive agitator;

2 eine Rückansicht eines erfindungsgemäßen Paddels; 2 a rear view of a paddle according to the invention;

3, 4 Seitenansichten des Paddels nach 3; 3 . 4 Side views of the paddle after 3 ;

5 eine perspektivische Ansicht des Paddels nach 3; 5 a perspective view of the paddle after 3 ;

6 einen Fermenter mit einem Paddelrührwerk und einem Tauchmotorrührwerk nach dem Stand der Technik; 6 a fermenter with a paddle stirrer and a submersible mixer of the prior art;

7 Strömungspfadlinien innerhalb eines Fermenters mit einem Rührwerk gemäß dem Stand der Technik; 7 Flowpath lines within a digester with a stirrer according to the prior art;

8 Strömungspfadlinien innerhalb eines Fermenters mit einem erfindungsgemäßen Rührwerk; 8th Flowpaths within a fermenter with an agitator according to the invention;

9 Strömungspfadlinien innerhalb eines Fermenters mit einem Rührwerk gemäß dem Stand der Technik und 9 Flowpaths within a digester with a stirrer according to the prior art and

10 Strömungspfadlinien innerhalb eines Fermenters mit einem erfindungsgemäßen Rührwerk. 10 Flowpaths within a fermenter with a stirrer according to the invention.

Die in 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rührwerks 1 weist eine Drehachse 2 mit mehreren daran angeordneten Paddelarmen 3 auf. Jeder Paddelarm 3 verfügt über jeweils ein Paddel 4 mit einer Angriffsfläche 5.In the 1 illustrated preferred embodiment of an agitator according to the invention 1 has an axis of rotation 2 with several paddle arms arranged on it 3 on. Every paddle arm 3 Each has a paddle 4 with an attack surface 5 ,

Die 2 bis 5 zeigen einen Ausschnitt des Rührwerks 1 gemäß 1, wobei jeweils ein Teilbereich der Drehachse 2, ein Paddelarm 3 und ein Paddel 4 dargestellt sind.The 2 to 5 show a section of the agitator 1 according to 1 , wherein in each case a partial region of the axis of rotation 2 , a paddle arm 3 and a paddle 4 are shown.

2 zeigt dabei eine Ansicht auf ein Paddel 4 mit Paddelarm 3 von hinten. In einem äußeren Bereich ist das Paddel kreisringförmig gestaltet. In einem inneren Bereich sind anderen Rundungen vorgesehen, um eine Annäherung an die Helixform einer Schnecke zu bewirken. Der von dem Paddel bedeckte Bereich macht etwa einen Viertelkreis auf dem jeweiligen Teilkreis aus, der um die Außenkante des Paddels wie auch die dazu parallele innere Biegelinie läuft. 2 shows a view on a paddle 4 with paddle arm 3 from behind. In an outer area, the paddle is designed circular. In an inner region, other curves are provided to approximate the helix shape of a screw. The area covered by the paddle makes up about a quarter of a circle on the respective pitch circle, which runs around the outer edge of the paddle as well as the inner bending line parallel thereto.

3 zeigt ein Paddel von einer Seite, wobei insbesondere die winkelförmige Ausbildung des Paddelarmes 3 sichtbar ist. Der Verbindungsbereich von dem Ende des Paddelarmes 3 und dem Paddel 4 ist so gelegt, dass er etwa mit dem Flächenmittelpunkt oder Druckmittelpunkt zusammenfällt. Hierdurch erfolgen im Vergleich zu einer ebenfalls möglichen randseitigen Anbindung des Paddels eine gleichmäßigere Verteilung der angreifenden Kräfte am Paddel und eine geringere Biegebeanspruchung. 3 shows a paddle from one side, in particular the angular configuration of the Paddelarmes 3 is visible. The connection area of the end of the paddle arm 3 and the paddle 4 is set so that it coincides approximately with the centroid or center of pressure. This results in a more uniform distribution of the attacking forces on the paddle and a lower bending stress compared to an equally possible edge-side connection of the paddle.

4 zeigt ein Paddel von der entgegengesetzten Seite. Der Blick geht auf den Kantenbereich der Rückseite. Die konkav ausgebildete Angriffsfläche 5 des Paddels 4 öffnet sich nach rechts. 5 zeigt das Paddel 4 von schräg unten. 4 shows a paddle from the opposite side. The view goes to the edge area of the back. The concave attack surface 5 of the paddle 4 opens to the right. 5 shows the paddle 4 from diagonally below.

6 zeigt einen Fermenter 20' mit einem Behälter 21' und einem kombinierten Rührwerk nach dem Stand der Technik, bestehend aus einem Tauchmotorrührwerk 22' und einem Paddelrührwerk 10'. Das Paddelrührwerk 10' weist eine Drehachse und entlang dieser angeordnete Paddelarme mit Paddeln auf, wobei die herkömmlichen Paddeln aber als im Wesentlichen rechteckige Platten ausgebildet sind. Ein Tauchrührwerk 22' ist an der gegenüberliegenden Seite im Behälter angeordnet, um auch in der Tiefe eine Strömung zu erzeugen und die Strömung in den vom Rührwerk 10' selbst nicht erfassten Zonen zu verbessern. 6 shows a fermenter 20 ' with a container 21 ' and a combined stirrer according to the prior art, consisting of a submersible mixer 22 ' and a paddle stirrer 10 ' , The paddle stirrer 10 ' has an axis of rotation and paddles arranged along this paddle arms, wherein the conventional paddles are formed as a substantially rectangular plates. A submersible mixer 22 ' is arranged on the opposite side in the container to generate a flow in the depth and the flow in the agitator 10 ' to improve even unrecorded zones.

Die 7 bis 14 zeigen Gegenüberstellungen von Rührwerken 1 nach der Erfindung und Rührwerken nach dem Stand der Technik.The 7 to 14 show comparisons of agitators 1 according to the invention and stirrers according to the prior art.

Die Erfindung funktioniert so, dass das Rührwerk 10 in den Fermenter 20 einer Biogasanlage eingelassen wird. Das Rührwerk 10 taucht somit in die darin befindliche Biomasse ein. Durch Rotation des Rührwerkes 10 um seine Drehachse 2 werden die Paddelarme 3 mit den daran angeordneten Paddeln 4 durch die Biomasse bewegt, so dass die Paddel 4 aufgrund ihrer Angriffsflächen 5 die Biomasse bewegen.The invention works so that the agitator 10 in the fermenter 20 a biogas plant is admitted. The agitator 10 thus immerses in the biomass contained therein. By rotation of the agitator 10 around its axis of rotation 2 become the paddle arms 3 with the paddles arranged on it 4 moved through the biomass, leaving the paddles 4 because of their attack surfaces 5 move the biomass.

Die durch die Paddel 4 gebildete Gestalt des Rührwerks 1 beschreibt im Wesentlichen die Form einer Schneckenwelle. Dadurch ergeben sich strömungstechnische Vorteile bei der Umwälzung der Biomasse, so dass beispielsweise Turbulenzen reduziert werden.The through the paddles 4 formed shape of the agitator 1 essentially describes the shape of a worm shaft. This results in aerodynamic advantages in the circulation of the biomass, so that, for example, turbulence can be reduced.

Die Schneckenform des Rührwerks 10 ist dabei offen und so ausgebildet, dass das umzuwälzende Medium (die Biomasse) nicht nur außerhalb der Schneckenwelle strömen kann, sondern auch innerhalb des von den Angriffsflächen 5 umgebenen Volumens. Dadurch wird eine verbesserte und homogenere Durchmischung der Biomasse innerhalb des Fermenters 6 erreicht. Ebenso werden durch die Randbereiche der Angriffsflächen 5 auch Schwimmschichten auf oder innerhalb der Biomasse aufgebrochen.The screw shape of the agitator 10 It is open and designed so that the medium to be circulated (the biomass) can not only flow outside of the worm shaft, but also within that of the attack surfaces 5 surrounded volume. This results in an improved and more homogeneous mixing of the biomass within the fermenter 6 reached. Likewise, by the edge areas of the attack surfaces 5 also swimming layers on or within the biomass broken.

Im Vergleich zu den im Stand der Technik (6) senkrecht zu der Rotationsrichtung der Drehachse wirkenden Paddel-Angriffsflächen wird gemäß der Erfindung eine Verringerung des Drehmomentes der Drehachse 2 erreicht, was zu einer Materialschonung des gesamten Rührwerks 1, insbesondere der Paddel 4, und auch der Lager führt.Compared to those in the prior art ( 6 ) acting perpendicular to the rotational direction of the axis of rotation paddle-attack surfaces according to the invention, a reduction in the torque of the axis of rotation 2 achieved, resulting in a material preservation of the entire agitator 1 , especially the paddle 4 , and also the camp leads.

Die Schneckenform des Rührwerks 10 wird durch die Paddel 4 – jeweils als Teilbereich der Gesamtform – gebildet, wobei sich für die Form der Paddel 4 Viertelkreise (vergleiche 2) als vorteilhaft herausgestellt haben.The screw shape of the agitator 10 gets through the paddles 4 - Each formed as a subarea of the overall shape -, taking care of the shape of the paddle 4 Quarter circles (cf. 2 ) have been found to be advantageous.

Um die an den Angriffsflächen 5 der Paddel 4 angreifende Last gleichmäßig, insbesondere symmetrisch, auf die Drehachse 2 zu verteilen, sind jeweils zwei Paddelarme 3 koaxial zueinander auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse 2 angeordnet. Die Paddelarme 3 sind dabei L-förmig ausgebildet und in einer Ebene parallel zu der Drehachse 2 angeordnet, so dass sie in Rotationsrichtung der Drehachse 2 neben den Angriffsflächen 5 der Paddel 4 liegen und somit die Durchmischung der Biomasse so wenig wie möglich behindern.To those at the attack surfaces 5 the paddle 4 attacking load evenly, in particular symmetrically, on the axis of rotation 2 There are two paddle arms each 3 coaxial with each other on opposite sides of the axis of rotation 2 arranged. The paddle arms 3 are L-shaped and in a plane parallel to the axis of rotation 2 arranged so that they are in the direction of rotation of the axis of rotation 2 next to the attack surfaces 5 the paddle 4 lie and thus hinder the mixing of the biomass as little as possible.

Bei einem Vergleich des erfindungsgemäßen Rührwerks 10 mit einem konventionellen Rührwerk 10' können zugunsten des Erfindungsgegenstandes deutliche Verbesserungen bezüglich der Durchmischung der Biomasse innerhalb des Fermenters 20' festgestellt werden. Dies ist in den 7 bis 14 für unterschiedliche Parameter dargestellt.In a comparison of the agitator according to the invention 10 with a conventional agitator 10 ' can in favor of the subject invention significant improvements in the mixing of the biomass within the fermenter 20 ' be determined. This is in the 7 to 14 shown for different parameters.

Die 7 und 8 zeigen die Strömungspfadlinien innerhalb des Fermenters 20 bei einer Viskosität der zu durchmischenden Biomasse von ν = 1,36·10–03 m2/s. Dunkle Regionen geben also den Bereich der Strömung im Behälter wieder, wohingegen die hellen Bereiche weitgehend nicht durchströmte Bereiche kennzeichnen.The 7 and 8th show the flowpath lines within the fermenter 20 at a viscosity of the biomass to be mixed of ν = 1.36 × 10 -03 m 2 / s. Dark regions thus reflect the area of the flow in the container, whereas the bright areas indicate largely non-perfused areas.

Wie zu erkennen, sind die Strömungspfadlinien innerhalb des Fermenters 20' mit dem herkömmlichem Rührwerk 10' (7) wesentlich turbulenter und kürzer als die Strömungspfadlinien des erfindungsgemäßen Rührwerkes 10 mit Schneckenwellenform (8). Das Volumen des Fermentes nach dem Stand der Technik wird also nicht in allen Bereichen durchströmt.As can be seen, the flowpaths are within the fermentor 20 ' with the conventional agitator 10 ' ( 7 ) much more turbulent and shorter than the flow path lines of the agitator according to the invention 10 with screw waveform ( 8th ). The volume of the fermentation according to the prior art is thus not flowed through in all areas.

Auch der Vergleich in den 9 und 10, welchem eine Viskosität der Biomasse von ν = 4,59·10–03 m2/s zugrunde liegt, zeigt eine Verlängerung der Strömungspfadlinien zugunsten des schneckenwellenförmigen Rührwerks 10. Die Strömungspfade reichen quer durch den gesamten Behälter bis an die gegenüber liegende Seite, wo die Strömung sich bei einem runden Fermenterbehälter und radialer Ausrichtung der Drehachse 2 des Rührwerks 10 teilt und beidseits entlang der Behälterwände zurückläuft. Damit werden über die gesamte Flüssigkeitsoberfläche Schwimmschichten wirksam aufgebrochen.Also the comparison in the 9 and 10 , which is based on a viscosity of the biomass of ν = 4.59 · 10 -03 m 2 / s, shows an extension of the flow path lines in favor of the auger-shaped agitator 10 , The flow paths extend across the entire container to the opposite side, where the flow is at a round fermentor container and radial orientation of the axis of rotation 2 of the agitator 10 divides and runs back along both sides of the container walls. Floating layers are effectively broken up over the entire surface of the liquid.

Auffällig ist in den 8 und 10 jeweils die Dichte der Strömungspfadlinien innerhalb der durch die Paddel 4 gebildeten Schneckenwellenform des erfindungsgemäßen Rührwerks 10, welche die von einem gewöhnlichen Schneckenförderer bekannte Gestalt erkennen lässt. Daraus resultiert eine geringe Turbulenzentwicklung und dadurch wiederum eine Verlängerung der Strömungspfadlinien.Striking is in the 8th and 10 each the density of the flowpath lines within the through the paddles 4 formed screw waveform of the agitator according to the invention 10 which reveals the shape familiar from an ordinary screw conveyor. This results in a low turbulence development and, in turn, an extension of the flowpath lines.

Claims (15)

Rührwerk (10), insbesondere für einen Fermenter (6) einer Biogasanlage, mit einer Drehachse (2) und mehreren an dieser angeordneten Paddeln (4) mit jeweils wenigstens einer Angriffsfläche (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsflächen (5) der Paddel (4) derart geformt sind und zueinander angeordnet sind, dass sie die Form einer unterbrochenen Schneckenwelle beschreiben.Agitator ( 10 ), in particular for a fermenter ( 6 ) of a biogas plant, with a rotation axis ( 2 ) and a plurality of paddles ( 4 ) each having at least one attack surface ( 5 ), characterized in that the attack surfaces ( 5 ) the paddle ( 4 ) are shaped and arranged to each other to describe the shape of an interrupted worm shaft. Rührwerk (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsflächen (5) der Paddel (4) jeweils Teilbereiche der Form einer Schneckenwelle sind.Agitator ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the attack surfaces ( 5 ) the paddle ( 4 ) are each subregions of the shape of a worm shaft. Rührwerk (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsflächen (5) der Paddel (4) im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse (2) angeordnet sind.Agitator ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the attack surfaces ( 5 ) the paddle ( 4 ) substantially in a plane perpendicular to the axis of rotation ( 2 ) are arranged. Rührwerk (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsflächen (5) der Paddel (4) relativ zu einer senkrecht zu der Drehachse (2) angeordneten Ebene in Richtung der Drehachse (2) geneigt sind.Agitator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the attack surfaces ( 5 ) the paddle ( 4 ) relative to a perpendicular to the axis of rotation ( 2 ) arranged plane in the direction of the axis of rotation ( 2 ) are inclined. Rührwerk (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsflächen (5) der Paddel (4) im Wesentlichen jeweils die Form eines Viertelkreises aufweisen.Agitator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the attack surfaces ( 5 ) the paddle ( 4 ) substantially each have the shape of a quarter circle. Rührwerk (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Paddel (4) jeweils über einen Paddelarm (3) an der Drehachse (2) befestigt sind.Agitator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the paddles ( 4 ) each via a paddle arm ( 3 ) at the axis of rotation ( 2 ) are attached. Rührwerk (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei in axialer Richtung der Drehachse (2) aufeinander folgende Paddelarme (3) in Drehrichtung der Drehachse (2) um 90° zueinander versetzt angeordnet sind.Agitator ( 10 ) according to claim 6, characterized in that in each case two in the axial direction of the axis of rotation ( 2 ) successive paddle arms ( 3 ) in the direction of rotation of the axis of rotation ( 2 ) are offset by 90 ° to each other. Rührwerk (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Paddelarme (3) koaxial zueinander auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse (2) angeordnet sind.Agitator ( 10 ) according to at least one of claims 6 or 7, characterized in that in each case two paddle arms ( 3 ) coaxial with each other on opposite sides of the axis of rotation ( 2 ) are arranged. Rührwerk (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Paddelarme (3) L-förmig ausgebildet sind.Agitator ( 10 ) according to at least one of claims 6 to 8, characterized in that the paddle arms ( 3 ) Are L-shaped. Rührwerk (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Paddelarme (3) in einer Ebene parallel zu der Drehachse (2) angeordnet sind.Agitator ( 10 ) according to claim 9, characterized in that the paddle arms ( 3 ) in a plane parallel to the axis of rotation ( 2 ) are arranged. Rührwerk (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (2) gegenüber dem Flüssigkeitsspiegel in einem Winkel von bis zu 45° geneigt ausgerichtet ist.Agitator ( 10 ) according to at least one of claims 6 to 10, characterized in that the axis of rotation ( 2 ) is inclined relative to the liquid level at an angle of up to 45 °. Rührwerk (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (2) radial ausgerichtet ist.Agitator ( 10 ) according to at least one of claims 6 to 10, characterized in that the axis of rotation ( 2 ) is radially aligned. Rührwerk (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (2) seitlich versetzt zu einer Durchmesserlinie angeordnet ist.Agitator ( 10 ) according to at least one of claims 6 to 10, characterized in that the axis of rotation ( 2 ) is arranged laterally offset to a diameter line. Fermenter (20) einer Biogasanlage mit einem Rührwerk (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Fermenter ( 20 ) of a biogas plant with a stirrer ( 10 ) according to one of claims 1 to 11. Fermenter (20) nach Anspruch 14, welcher zusätzlich ein Tauchmotorrührwerk aufweist.Fermenter ( 20 ) according to claim 14, which additionally comprises a submersible mixer.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013018725A1 (en) 2013-11-08 2015-05-13 Wusoa Gmbh Bionic agitator
CN104647593A (en) * 2015-02-05 2015-05-27 龙口正仁节能建材设备制造有限公司 Mixture stirrer for processing building block for wall
WO2016174146A1 (en) * 2015-04-28 2016-11-03 EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH Stirring device
EP3147025A1 (en) 2015-09-28 2017-03-29 Corradi & Ghisolfi Srl A mixer/stirrer for fermenters and tanks for storing sewage
WO2017054992A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 Krones Ag Device and mixing element for mixing material flakes

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013018725A1 (en) 2013-11-08 2015-05-13 Wusoa Gmbh Bionic agitator
CN104647593A (en) * 2015-02-05 2015-05-27 龙口正仁节能建材设备制造有限公司 Mixture stirrer for processing building block for wall
WO2016174146A1 (en) * 2015-04-28 2016-11-03 EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH Stirring device
US9968896B1 (en) 2015-04-28 2018-05-15 EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH Stirring device
EP3147025A1 (en) 2015-09-28 2017-03-29 Corradi & Ghisolfi Srl A mixer/stirrer for fermenters and tanks for storing sewage
WO2017054992A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 Krones Ag Device and mixing element for mixing material flakes

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