DE3121822A1 - Verbrennungsmotor-aggregat zur erzeugung von elektrischem strom und/oder verdichtung von luft, insbesondere fuer klaeranlagen - Google Patents

Verbrennungsmotor-aggregat zur erzeugung von elektrischem strom und/oder verdichtung von luft, insbesondere fuer klaeranlagen

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Description

  • Verbrennungsmotor-Aggregat zur Erzeugung von
  • elektrischem Strom und/oder Verdichtung von Luft, insbesondere für Kläranlagen Die Erfindung betrifft ein Verbrennungsmotor-Aggregat nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • In allen biologischen Kläranlagen wird Luft für die sogenannten Belebungsbecken, d, h. für den biologischen Faulprozeß' Strom für den Betrieb der gesamten Kläranlagen, insbesondere zum Betrieb der Pumpen und Wärme für die Beheizung der Betriebsgebäude und der Faulräume bzw. Becken benötigt. Es ist daher bereits ein Verbrennungsmotor-Aggregat der gattungsgemäßen Art bekannt, bei dem an eine Verbrennungskraftmaschine einerseits über eine ausrückbare Kupplung ein Generator und andererseits ebenfalls über eine ausrückbare Kupplung ein Turboverdichter zugeordnet sind Dieses Aggregat kann also so betrieben werden, daß wahlweise Strom erzeugt und/oder Luft verdichtet wird. Die Abwärme des Motors wird im Rahmen des vorstehend geschilderten Wärmebedarfs der Kläranlage verwertet.
  • Der Verbrennungsmotor ist als nach dem Otto-Prinzip arbeitender Gasmotor ausgebildet und wird mit dem in den Faulräumen entstehenden Klärgas angetrieben. Bei Ausfall der Klärgasversorgung fällt das gesamte Aggregat aus.
  • Es sind eine Vielzahl weiterer Verbrennungsmotor-Aggregate für den gattungsgemäßen Zweck bekannt geworden, die jeweils nur für vorgegebene Anwendungsfälle einsetzbar waren und insbesondere nicht bei Störfällen in der Kläranlage weitere Funktionen übernehmen konnten.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verbrennungsmotor-Aggregat der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß es auch bei Störfällen in der Kläranlage funktionsfähig bleibt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß bei normalem Betrieb der Verbrennungsmotor die als Synchrongenerator arbeitende Synchron-Umk##ehrmaschine und den Rotationsverdichter antreibt, der die für die Belebungsbecken erforderliche Luft verdichtet, während die Synchron-Umkehrmaschine den für die Kläranlage erforderli#chen Strom erzeugt. Bei Ausfall der Klärgasvergung wird der Verbrennungsmotor von der Synchron-Umkehrmaschine abgekuppelt und diese vom Netz her angetrieben, wobei sie dann als Asynchronmotor arbeitet.
  • Rotationsverdichter können - im Gegensatz zu Drehkolbengebläsen - bei sehr niedrigem Drehmoment bis auf Nenndrehzahl hochgefahren werden und erst dann auf Belastung geschaltet werden.. Hierdurch ist es möglich, mit der Synchron-Umkehrmaschine den Rotationsverdichter hochzufahren. Wenn das öffentliche Stromnetz ausfällt, kann der Rotationsverdichter abgekuppelt werden, so daß die Synchron-Umkehrmaschine nur noch als Stromgenerator zur alleinigen Stromversorgung der gesamten Kläranlage weiterarbeitet. Die biologischen Klärbecken können zwar einige Stunden ohne Luftzufuhr bleiben; ohne Stromversorgung wUrde aber der Betrieb der gesamten Anlage zusammenbrechen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden #eschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, die in schematisierter Darstellung eine Seiten-Längsansicht eines Verbrennungsmotor-Aggregates nach der Erfindung zeigt.
  • Auf einer gemeinsamen Grundplatte a, die elastisch über Federn 2 gegenüber einem Fundament 3 abgesetzt ist, sind - in dieser Reihenfolge - ein Verbrennungsmotor 4, eine Synchron-Umkehrmaschine 5 und ein Turboverdichter 6 angeordnet. Die mit einer großen zusätzlichen Schwungmasse 7 versehene Welle 8 des Verbrennungsmotors 4 ist über eine Schaltkupplung 9 mit der Welle ao der Synchron-Umkehrmaschine 5 lösbar verbunden. Die Welle 10 der Synchron-Umkehrmaschine ist an ihrem anderen Ende wiederem über eine Schaltkupplung 11 mit der Welle 12 des Turboverdichters 6 gekuppelt, wobei zwischen die Schaltkupplung 11 und den Turboverdichter 6 ein Stehlager 13 angeordnet ist. Die Schaltkupplungen 9, 11 sind mittels elektrischer Betätigungseinrichtungen 14, 15 ein- bzw. auskuppelbar.
  • Bei dem Verbrennungsmotor 4 handelt es sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Gas-Otto-#otor, der mit dem beim Faulprozeß in der Kläranlage anfallenden Gas betrieben wird. Es kann sich in gleicher Weise aber um einen anderen Verbrennungsmotor handeln, wenn beispielsweise das in der Kläranlage anfallende Gas lediglich zum Heizen eingesetzt werden soll. Die Abwärme des Verbrennungsmotors wird in üblicher Weise zum Beheizen der Klärbecken und/oder der Betriebsräumme der Kläranlage eingesetzt. Die hierfür notwendigen Wärmeübertrager sind nicht dargestellt.
  • Die Synchron-Umkehrmaschine 5 ist einerseits als Synchron-Generator und andererseits als Elektromotor, und zwar als Asynchronmotor einsetzbar. Der bei normalem Betriebszustand der Kläranlage erzeugte Strom wird zur Deckung des Strombedarfs der Kläranlage herangezogen bzw. bei Spitzenbedarf sogar in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Der Turboverdichter 6 ist auf seiner Druckseite 16 mit einem Entlastungsventil 17 versehen, das zum Anfahren des Turboverdichters 6 geöffnet werden kann.
  • Der Turboverdichter 6 weist in üblicher Weise einen verstellbaren Diffusor 18 auf, der zum Anfahren ebenfalls in üblicher Weise in eine Minimalstellung gebracht werden kann. Derartige Turboverdichter sind beispielsweise unter der Bezeichnung Helsingoer-Verdichter KA 5 S-GM handelsüblich.
  • Beim normalen störungsfreien Betrieb treibt der Verbrennungsmotor 4 die Synchron-Umkehrmaschine 5 als Synchron-Generator und den Turboverdichter 6 unter Verdichtung von Luft für die biologischen Klärbecken an.
  • Bei einem Ausfall des Klärgases, d. h. bei einem Ausfall des Verbrennungsmotors 4 wird das Entlastungsventil 17 geöffnet und der Diffusor 18 in seine Minima stellung gebracht. Dann wird die Synchron-Umkehrmaschine 5 als Elektromotor an das öffentliche Netz angeschlossen und der Turboverdichter 6 bei extrem niedrigem Leerlauf-Drebinoment auf Nenndrehzahl hochgefahren.
  • Dann wird das Entlastungsventil geschlossen und der Diffusor auf maximale Stellung verstellt, so daß der Turboverdichter 6 seine volle Luftleistung fahren kann.
  • Wenn dagegen die öffentliche Stromversorgung zusammenbricht, dann wird gegebenenfalls der Turboverdichter 6 durch Betä#igung der Schaltkupplung 11 mittels der Betätigungseinrichtung 15 abgekuppelt und die Synchron-Umkehrmaschine bei inaximal möglicher Last des Verbrennungsmotors 4 als Stromerzeuger gefahren, um die Stromversorgung der gesamten Kläranlage sicherzustellen, deren Betrieb sonst vollständig zusainmenbrechen wurde.
  • Ergänzend sei hinzugefügt, daß das Entlastungsventil in eine Entlastungs- oder Anfahrleitung 19 geschaltet ist, die auf der Druckseite 16 aus der Hauptleitung 20 abzweigt.
  • Leerseite

Claims (5)

  1. patentansprüche 1. Verbrennungsmotor-Aggregat zur Erzeugung von elektrischem Strom.und/oder zur Verdichtung von Luft, insbesondere für Kläranlagen, mit einem Verbrennungsmotor, einem Strom-Generator und einem Rotationsverdichter, die mittels Schaltkupplungen miteinander gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbrennungsmotor (4) über eine Schaltkupplung (9) eine Synchron-Umkehrmaschine (5) und dieser wiederum über eine Schaltkupplung (11) der Rotationsverdichter nachgeordnet sind.
  2. 2.Verbrennungsmotor-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Rotationsverdichter als Turboverdichter (6) ausgebildet ist.
  3. 3. Verbrennungsmotor-Aggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rotationsverdichter druckseitig ein Entlastungsventil (17) nachgeordnet ist.
  4. 4. Verbrennungsmotor-Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Turboverdichter (6) einen verstellbaren Diffusor (18) aufweist.
  5. 5. Verbrennungsmotor-Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (4) als Gas-Motor ausgebildet ist.
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