Halterung für Heizungsrohre

Die Erfindung betrifft eine Halterung für Heizungsrohre insbesondere in Anlagen zur Biogaserzeugung und eine Vorrichtung zur Heizung.

In Anlagen zur Biogaserzeugung muss die Biomasse auf eine Temperatur von typischerweise 40 bis 55 ^C C erwärmt werden, um eine effiziente Biogasproduktion zu gewährleisten.

Nach dem heutigen Stand der Technik werden dazu entweder Rohre aus Edelstahl oder aus polymeren Werkstoffen, bevorzugt aus vernetztem Polyethylen (PE-Xa) verwendet, die vor der Biomasse-Behälterwand angeordnet sind.

Die Halterung der Rohre aus Edelstahl muss, um die Ausdehnungskräfte aufnehmen zu können, ebenfalls aus Edelstahl sein. Damit ist es einfach möglich, die Halterung der Rohre so auszuführen, dass die Heizungsrohre einen beliebigen Abstand von der Behälterwand aufweisen, um einen effektiven Wärmeeintrag in die Biomasse zu gewährleisten und um zu verhindern, dass sich zwischen den Heizungsrohren und der Behälterwand Biomasse ansammelt und festsetzt. Nachteilig bei dieser Edelstahlausführung sind die hohen Material- und Montagekosten sowie - auch bei besten Stahlqualitäten - Korrosion insbesondere an den Schweißnähten.

Der Nachteil polymerer Heizungsrohre besteht darin, dass mit den bisher bekannten Halterungssystemen der für einen dauerhaft effektiven und störungsfreien Heizbetrieb erforderliche Abstand der Heizungsrohre von der Behälterwand nicht gewährleistet werden kann. Verwendet werden bisher Schienen, in die die Heizungsrohre einrastend befestigt werden. Der damit erreichbare Abstand der Rohre von der Behälterwand beträgt nur wenige Zentimeter, wodurch ein dauerhaft störungsfreier Betrieb nicht gewährleistet werden kann. Bei weiteren bekannten Ausführungsformen werden diese Schienen mit vergrößerter Tiefe ausgeführt oder zur Beabstandung von der Behälterwand auf einer zusätzlichen durchgehenden Schiene montiert.

Dabei ist aber der zusätzliche erhebliche Materialbedarf sowie die Tatsache nachteilig, dass damit eine viele Zentimeter in das Behälterinnere hineinragende Wand geschaffen wird, die die zur Durchmischung der Biomasse erforderliche Strömung erheblich behindert. Hier setzt die Erfindung ein, mit der die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden sollen.

Die erfindungsgemäße Halterung ist demnach bevorzugt aus polymeren Werkstoffen hergestellt und besteht aus parallel zur Behälterwand angeordneten Elementen zur Führung der Heizungsrohre, Abstandshaltern, die nur punktuell zwischen Behälterwand und den Elementen zur Führung der Heizungsrohre angeordnet sind, und den Elementen zur Befes- tigung in der Behälterwand. Um die Abstandshalter vom Gewicht der Halterung zu entlasten, kann eine zusätzliche Abstützung auf dem Boden des zu beheizenden Behälters vorgesehen werden.

Damit kann mit geringem Materialaufwand bei gleichzeitiger minimaler Störung der Durch- mischungsströmung im Biomassebehälter ein beliebiger Abstand zwischen Behälterwand und Heizungsrohren realisiert werden. Die Anordnung ist durch eine flexible Auslegung ihrer Komponenten in hoher Stabilität ausführbar und widersteht den auftretenden Strömungskräften. Sie ist einfach, schnell und kostengünstig aus wenigen Komponenten aufzubauen. Materialbedingt wird sie von den chemisch aggressiven Stoffen der Biomasse nicht angegriffen und ist dadurch langlebig und wartungsarm.

In der einfachsten Ausführungsform bestehen die Heizungsrohrführungen und Abstandshalter aus gefrästen oder gebohrten Rohren aus Polymermaterial, und die Befestigungselemente aus Edelstahl. Die Heizungsrohrführungen und / oder Abstandshalter können erfindungsgemäß auch runde, elliptische oder polygonale Querschnitte aufweisen.

Insbesondere die Abstandshalter können jedoch auch als Formteil ausgeführt sein.

Zur sicheren Aufnahme von Querkräften aufgrund der Biomasseströmung können die Abstandshalter auch mehrteilig ausgeführt sein; vorteilhaft sind insbesondere Ausführungsformen, bei denen der Abstandshalter V-förmig ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäßen Komponenten bestehen vorzugsweise aus polymeren, bevorzugt vernetzten Materialien, die Befestigungselemente bevorzugt aus Edelstahl.

Als Polymermaterial eignet sich auf Grund seiner Widerstandsfähigkeit insbesondere ver- netztes Polyethylen (PE-X) und faserverstärkte Materialien, insbesondere glasfaserver- stärkte Duromere (GFK).

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Halterungen mittels Befestigungselementen so an der Behälterwand angeordnet, dass die Abstandshalter zwischen der Heizungsrohrführung und der Behälterwand verspannt sind.

In einer Abwandlung der Erfindung sind die Abstandshalter an der Behälterwand befestigt und die Heizungsrohrführungen mittels separater Befestigungselemente an den Abstandshaltern befestigt.

Die Abstandshalter können als Spritzgussformteil so ausgeführt sein, dass eine formschlüssige Aufnahme der Heizungsrohrführungen angeformt ist.

Besonders vorteilhaft werden als Befestigungselemente Gewindestangen ausgewählt, die in der Behälterwand verankert sind.

Um. die Abstandshalter besonders fest an der Behälterwand zu verankern, können die Abstandshalter einen zur Behälterwand hin zunehmenden Querschnitt aufweisen.

Bei Behälterwänden aus Stahl können die Abstandshalter mit diesen auch mittels Ver- schweißung verbunden sein, bei solchen aus GFK auch mittels Verklebung.

Fixierelemente z.B. in Form von Ringen können die Heizungsrohre gemäß der vorliegenden Erfindung kraftschlüssig in den Heizungsrohrführungen verspannen.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Heizungsrohre in den Heizungsrohrführungen fixiert, indem die Heizungsrohrführungen ausgeschäumt oder mit einem aushärtenden, bevorzugt polymeren Material ausgegossen werden.

Die Heizungsrohrführungen weisen bevorzugt runde öffnungen zur Aufnahme und Führung der Heizungsrohre auf, um diese formschlüssig zu positionieren.

In einer Abwandlung der vorliegenden Erfindung können die Heizungsrohrführungen öffnungen aufweisen, in die Heizungsrohre eingelegt oder eingedrückt werden können. Zur Festlegung der Heizungsrohre ist bevorzugt wenigstens ein Sperrelement vorgesehen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Heizungsrohrführung und/oder der Abstandshalter Holz enthält.

Das Holz kann dabei in verteilter Form als Faser oder Span dem Polymermaterial zugesetzt sein, es kann aber auch vorgesehen sein, die Heizungsrohrführung bzw. den Abstandshalter anteilig bzw. vollständig aus Holz herzustellen.

Der Vorteil der Verwendung von Holz besteht darin, dass dieses in der vorgesehenen Anwendung sehr widerstandsfähig gegen das in der Anlage zur Biogaserzeugung herrschende Milieu ist. Darüber hinaus ist Holz bedingt durch seine Elastizität und Zähigkeit vorteil- haft bei der Aufnahme von Kräften beim Betrieb der Anlage.

Die einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Halterung können auch mehrteilig ausgeführt sein und miteinander insbesondere mittels Verschraubung, Verklebung, Vernietung und Verschweißung verbunden sein.

Eine Vorrichtung zur Heizung insbesondere in Anlagen zur Biogaserzeugung ist mit einer Halterung für Heizungsrohre der dargestellten Art ausgestattet.

Nachfolgend sind beispielhaft, aber die Lehre der Erfindung nicht einschränkend, Ausfüh- rungsformen der Erfindung näher erläutert.

Mit Bezug auf die Figuren 1 bis 9 ist dabei folgendes gezeigt:

Fig.1 stellt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Halterung für Heizungsrohre in einer Anlage zur Biogaserzeugung dar;

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht, wobei die Ansicht A nach Fig. 1 wiedergegeben ist;

Fig. 3 bildet eine weitere Ausführung eines Abstandshalters ab;

Fig. 4 gibt einen weiteren erfindungsgemäßen Abstandshalter wieder;

Fig. 5 stellt einen anderen äbstandshalter dar mit einem Rastelement;

Fig. 6 zeigt einen Abstandshalter in einer abgewandelten Ausführung;

Fig. 7 gibt ein Fixierelement in Form eines Ringes wieder;

Fig. 8 stellt eine weitere Ausführungsform einer Halterung für Heizungsrohre in einer An- läge zur Biogaserzeugung in einer Seitenansicht dar;

Fig. 9 zeigt eine Aufsicht, wobei die Ansicht B nach Fig. 8 wiedergegeben ist;

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der Abstandshalter V-förmig ausgeführt ist.

Erläuterung der Figuren im Detail:

In Fig. 1 und Fig. 2 ist die einfachste Ausführungsform dargestellt, wobei Fig. 2 die Ansicht A der Fig. 1 darstellt. Die hier als Rohre ausgeführte Heizungsrohrführungen (1) und Abstandshalter (2) sind dabei mittels Befestigungselementen (3) parallel bzw. senkrecht zur Behälterwand (4) angeordnet.

Die Heizungsrohrführung (1) weist öffnungen (11) zur Aufnahme der nur in Fig. 2 dargestellten Heizungsrohre (5) auf. Die Heizungsrohrführung (1) weist weitere öffnungen (12, 13) auf, die um 90° zu den öffnungen (11) versetzt sind. Die öffnung (12) dient der Aufnahme der Befestigungselemente (3), die in Fig. 1 als Schrauben (31) dargestellt sind, die mittels Dübeln (32) in der Behälterwand (4) befestigt sind. Die öffnungen (13) dienen der Betätigung der Befestigungselemente (3).

In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 bestehen die Befestigungselemen- te (3) aus Gewindestangen (33), die in der Behälterwand (4) in einer ausgehärteten Masse (34) befestigt sind. Damit können höhere Auszugskräfte als bei einer Dübelbefestigung und eine sichere Versiegelung des Bohrloches in der Behälterwand gewährleistet werden.

Die dann zur Befestigung der Heizungsrohrführung (1) erforderlichen Muttern (35) werden bevorzugt als Bundmuttern ausgeführt, um auf eine separate Unterlegscheibe verzichten zu können. Vorteilhaft ist in jedem Fall die Ausführung der Bundmutter oder der Unterlegscheiben mit einer Sperrverzahnung, um ein Lösen der Befestigung im Betrieb zu verhindern.

Die erfindungsgemäßen Heizungsrohrführungen (1) und Abstandshalter (2) können abweichend von den in den Darstellungen beispielhaft rund dargestellten Ausführungsformen auch einen elliptischen, polygonalen oder beliebigen anderen Querschnitt aufweisen.

In Fig. 3 ist eine Ausführung der Erfindung dargestellt, bei der die Abstandshalter (2) einen größeren Durchmesser aufweisen, als die Heizungsrohrführung (1). Dies ist insbesondere bei großem Abstand der Heizungsrohre von der Wand vorteilhaft, um größere Stabilität gegenüber Biegekräften zu erzielen.

Dieser Zielsetzung dient auch die weitere in Fig. 4 dargestellte kegelstumpfförmige Ausführung der Abstandshalter (2). Diese Ausführung bietet sich insbesondere bei großen benötigten Stückzahlen an, bei denen eine Spritzgussfertigung der Abstandshalter wirtschaftlich wird.

In einer weiteren, in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform sind die Abstandshalter (2) direkt mittels Befestigungselementen (3) an der Behälterwand (4) und die Heizungsrohrführung (1) mittels eines Rastelements (21) an den Abstandshaltern (2) befestigt. Bevorzugt greifen die Rastelemente (21) dabei in entsprechende Aufnahmen der Abstandshalter (2) ein und legen die Heizungsrohrführung (1) fest.

In Fig. 6 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, bei der der Abstandshalter (2) so als Spritzguss-Formteil ausgebildet ist, dass die Aufnahme der Heizungsrohrführungen (1) und der Befestigungselemente (3) direkt angeformt ist und keine weiteren Konfektionsschritte erfordert.

Die Erfindung umfasst auch ein in Fig. 7 gezeigtes Fixierelement, mit dem eine Bewegung des Heizungsrohres (5) in der Heizungsrohrführung (1) verhindert werden kann. In der einfachsten Ausführungsform ist dieses Fixierelement als Ring (7) ausgeführt, der zwischen Heizungsrohr (5) und Heizungsrohrführung (1 ) geklemmt wird und Heizungsrohr (5) und Heizungsrohrführung (1 ) kraftschlüssig gegeneinander verspannt.

Die vorgenannten Ausführungsformen erfordern ein Einfädeln der Heizungsrohre in die Heizungsrohrführungen und das Durchziehen der Heizungsrohre. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Behälterwand eingerüstet ist.

In Einzelfällen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die Heizungsrohre in die Hei- zungsrohrhalterungen eingelegt werden können.

In Fig. 8 ist eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Heizungsrohrhalterung (1) und in Fig. 9 dessen Ansicht B gezeigt, die dieses Einlegen der Heizungsrohre (5) in öffnun- gen (14) ermöglicht. Die öffnungen (14) sind vorzugsweise so ausgeführt, dass die Heizungsrohre (5) durch die Schwerkraft in ihrer vorgesehenen Position gehalten werden. Um ein Herausziehen der Heizungsrohre (5) aus den Heizungsrohrhalterungen (1) im Betrieb zu erschweren, können die öffnungen (14) an ihrem freien Ende verjüngt ausgeführt sein, indem dort der lichte Abstand etwas kleiner ist als der Durchmesser der Heizungsroh- re (5). Bevorzugt wird das Herausziehen der Heizungsrohre (5) aus der Heizungsrohrhalterung (1) dadurch verhindert, dass ein ein- oder mehrstückig ausgeführtes Sperrelement (15) in der Heizungsrohrhalterung (1) zwischen den Heizungsrohren (5) und dem freien Ende der öffnungen (14) angeordnet ist.

In Fig. 10 ist eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Heizungsrohrhalterung (1) gezeigt. Hierbei ist der Abstandshalter (2) beispielsweise als Spritzguss-Formteil ausgebildet, er weist in etwa eine Y-Form auf. Die Heizungsrohrhalterung (1) ist mittels einer Schiene 1 1 am Abstandshalter (2) befestigt.