CN104819134B - 气动隔膜泵 - Google Patents

Abstract

本发明公布了气动隔膜泵，其包括泵体，泵体的上端设置有出水三通、挡水球，泵体的下端设置有进水三通、挡水球，泵体的左端设置有与出水三通、进水三通连通的液体腔，泵体的右端设置设置有与出水三通、进水三通连通的液体腔，挡水球设置于进水三通与液体腔连接位置处以及设置于出水三通与液体腔连接位置处；泵体的中间设置有中心体并且中心体内设置有调控阀，中心体还滑动连接有中心轴，中心轴的左右两端分别固定连接隔膜片，隔膜片与中心体之间形成气室。

Description

气动隔膜泵

技术领域

本发明涉及一种气动隔膜泵。

背景技术

2002年发布的沼气池最新国家标准包括5种池型，即水压式圆筒形沼气池、分离浮罩式沼气池、曲流布料沼气池、预制块（圆筒形）沼气池和椭球形沼气池；圆筒形沼气池既为管道型沼气池，发酵原料进入发酵管道内发酵产生沼气，并在发酵管道内积聚，容易造成发酵管道的阻塞；如果阻塞部位较深，通常采用清除发酵管道内的所有杂物，再通过杆体戳通。

动物粪便发酵制成的沼液，发酵后无味且发酵后的肥效，是普通化学合成肥料的10倍以上；水质特性极易被植物吸收，而且不会像化学肥料那样，沼液使用量过多也不会烧苗，作为绿色生态种植的首选肥料，沼液具有：驱虫、杀虫的功效，幼虫和虫卵的致死率为90%以上，属于绿色生物杀虫剂；沼液在使用过程中，把握不好用量也不会造成烧苗现象，这也是普通化学合成肥料不可比拟的地方之一。

本发明采用的沼气发酵系统，采用的是管道型发酵系统，其可以完全避免阻塞，并且可以通过手动的方式促进发酵原料的均匀分布，而且清除沼渣方便。

申请人通过检索发现申请人安徽乐昌气动流体设备科技有限公司申请的一种气动隔膜泵（专利号：2012101329572），其公开了与本发明相类似的产品，其采用气源产生的气压作为动力用以驱动隔膜片的左右往复运动；其将阀芯轴（相当于本发明的调控轴）套接于中心阀芯内，中心阀芯两端设置有台阶腔，端部阀芯的内端面上设有二级环形台阶；中心阀芯以及端部阀芯的结构复杂，增加了生产成本；本发明采用的结构相对于对比文件，防漏气效果更好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，现有的管道型沼气池容易阻塞，发酵原料、菌种分布不均匀，沼液流动性差等问题。

本发明为解决上述技术问题，采用的技术方案是。

升降式搅拌装置，其包括沼气发酵系统、气动搅拌装置，沼气发酵系统包括储气板，储气板上设置有气动搅拌装置，气动搅拌装置包括气动活塞，储气板上设置有与气动活塞相匹配的套筒，气动活塞沿着套筒竖直方向滑动，气动活塞的上端通过连杆连接配重块，活塞的下端通过连杆连接搅拌网。

进一步改进。

沼气发酵系统还包括发酵池体、水压间，发酵池体内设置有发酵腔室，发酵池体左右两对应侧壁上设置有与发酵腔室相连通的进料口和出料口，发酵池体内侧壁上设置有支撑装置，储气板放置于发酵池体内并固定于支撑装置上，储气板的四周和顶部密封并且其下端开口，储气板靠近进料口一端侧壁为进料口挡气板，储气板靠近出料口一端侧壁为出料口挡气板，储气板与发酵池体的发酵腔室形状相适应并且储气板的宽度小于发酵池体的发酵腔室的宽度；水压间固定于储气板上，水压间靠近进料口一端侧设置有进料口排水管，水压间靠近出料口一端侧设置有出料口排水管；发酵系统还包括拉杆，所述的拉杆由横杆，竖杆组成，横杆至少一端侧连接有垂直的竖杆，竖杆顶部设置有位于两个竖杆之间的手握杆，拉杆放置于发酵腔室内并且两个竖杆分别位于储气板与发酵池体之间的间隙中。

进一步改进。

上述的支撑装置为固定于发酵腔室内侧壁上的支撑板。

进一步改进。

水压间顶部密封并且水压间顶部连接有与大气连通的排气管。

进一步改进。

横杆的两端侧分别连接有垂直的竖杆，竖杆顶部设置有位于两个竖杆之间的手握杆。

升降式搅拌装置往复搅拌方法，其步骤包括：

发酵原料在沼气发酵系统内发酵并产生沼气，沼气集聚于储气板内，随着沼气气压的增大，气体推动设置于储气板顶部的气动活塞向上运动，气动活塞向上运动过程中拉动搅拌网向上运动，使得搅拌网与沼液搅拌；当通过设置有储气板顶部的导气管向外部输出沼气时，储气板内的沼气气压下降，在气动活塞顶部的配重块的重力作用下，配重块推动气动活塞向下运动，并带动搅拌网复位，并再次与沼液搅拌。

上述技术方案的进一步改进。

储气板内设置有多个发酵区并且各个发酵区内分别设置有气动搅拌装置。

上述技术方案的进一步改进。

上述的沼气发酵系统还包括发酵池体、水压间，发酵池体内设置有发酵腔室，发酵池体左右两对应侧壁上设置有与发酵腔室相连通的进料口和出料口，发酵池体内侧壁上设置有支撑装置，储气板放置于发酵池体内并固定于支撑装置上，储气板的四周和顶部密封并且其下端开口，储气板靠近进料口一端侧壁为进料口挡气板，储气板靠近出料口一端侧壁为出料口挡气板，储气板与发酵池体的发酵腔室形状相适应并且储气板的宽度小于发酵池体的发酵腔室的宽度；水压间固定于储气板上，水压间靠近进料口一端侧设置有进料口排水管，水压间靠近出料口一端侧设置有出料口排水管；发酵系统还包括拉杆，所述的拉杆由横杆，竖杆组成，横杆至少一端侧连接有垂直的竖杆，竖杆顶部设置有位于两个竖杆之间的手握杆，拉杆放置于发酵腔室内并且两个竖杆分别位于储气板与发酵池体之间的间隙中。

上述技术方案的优点在于，利用沼气气压驱动搅拌网的运动，气动活塞上移过程中还增加了储气板的存储空间，并利用气动活塞上放的配重块重力作用，促使气动活塞复位，整个过程不需要人工参与；并且通过拉杆的来回运动彻底解决管道型发酵装置的阻塞问题，并且可以促进发酵原料深入发酵系统内，提升沼液的流动性，带动菌种的均匀分布。

过盛气体收集系统，包括气筒、板一、导气活塞、上活塞连杆，气筒内设置有板一并将气筒内腔分隔成上下相互连通的左区和右区，导气活塞滑动套接于气筒内壁与板一之间，导气活塞将左区分隔成左上区和左下区，导气活塞的上端连接有上活塞连杆，上活塞连杆上部设置有环形导气凹槽，气筒上设置有进气口；导气活塞的下方有效面积S1大于上方有效面积S2，进气口与沼气发酵系统的储气板相连通，上活塞连杆外套接有固定于气筒顶部的固定块，气囊套接于固定块上并与之固定，左区内设置有固定于气筒内壁以及固定于板一上的限位台阶。

上述技术方案的优点在于，利用沼气发酵池内的气压控制过盛气体收集系统的开启和关闭，增加储气板的存储空间，更加节能。

气动隔膜泵，其包括泵体，其包括泵体，泵体的上端设置有出水三通、挡水球，泵体的下端设置有进水三通、挡水球，泵体的左端设置有与出水三通、进水三通连通的液体腔，泵体的右端设置设置有与出水三通、进水三通连通的液体腔，挡水球设置于进水三通与液体腔连接位置处以及设置于出水三通与液体腔连接位置处；泵体的中间设置有中心体并且中心体内设置有调控阀，中心体还滑动连接有中心轴，中心轴的左右两端分别固定连接隔膜片，隔膜片与中心体之间形成气室；

调控阀包括阀套、分隔板，阀套内设置有分隔板并将阀套内腔分隔成主控气室和调控气室，阀套上部分别设置有五个气槽，阀套上部的中心位置设置有进气槽，进气槽的两侧设置有对称的左气槽和右气槽，阀套的最外侧的分别为对称的左排气槽和右排气槽，上述五个气槽的底部分别设置有与主控气室相连通的气孔；分隔板上设置有三个透气孔，分隔板的中心位置设置有中心透气孔，中心透气孔的两端分别设置有对称的左透气孔和右透气孔，中心透气孔连通主控气室和调控气室；

主控气室内设置有两个套筒并且套筒内分别滑动连接有活塞，活塞与套筒之间形成腔室，活塞通过活塞杆连接挡板；两个挡板之间设置有中心阀芯，中心阀芯的中心设置有环形的进气凹槽，进气凹槽始终与进气槽底部的气孔连通并且始终与中心透气孔连通；

调控气室内滑动连接有调控轴，调控轴的中间设有对称的左凸起部和右凸起部，调控轴上位于左凸起部和右凸起部之间的区域为调控轴的进气区，调控轴上位于左凸起部左端区域为左排气区，调控轴上位于右凸起部右端区域为右排气区，调控轴的进气区通过设置于分隔板上的中心透气孔连通中心阀芯的进气凹槽，左透气孔连通左腔室和调控气室，右透气孔连通右腔室和调控气室；左凸起部右端与右凸起部左端的长度大于中心透气孔与左或右透气孔之间的距离；

调控气室的两端分别设置有端部阀芯，端部阀芯上设置有端部排气孔，端部排气孔、左排气槽、右排气槽分别连通泵体的排气通道，进气槽连通泵体的进气通道，左气槽、右气槽分别连通对应侧边的气室。

上述技术方案的进一步改进。

调控轴的左凸起部的左端与右凸起部的左端之间间隔等于左透气孔与右透气孔之间的距离，调控轴的左凸起部的右端与右凸起部的右端之间间隔等于左透气孔与右透气孔之间的距离。

上述方案的优点在于，对比文件中的阀芯轴（相当于本发明的调控轴）套接于中心阀芯内，阀芯轴左右两端的密封性要求较高，防止漏气；本发明的调控轴两端起排气功能，对密封性无要求，故不易漏气，相对于对比文件本发明的密封性更好；将调控轴设置于中心阀芯下方，取代现有技术中的阀芯轴滑动套接于中心阀芯内，降低中心阀芯的生产难度；并且左/右腔室的进气和出气与左/右气室的进气和出气分离，互不干涉，保证气体流向更加稳定，增加设备的稳定性。

气动隔膜泵抽取液体的方法，其步骤包括：

调控阀初始状态，进气槽连通中心阀芯的进气凹槽，进气凹槽通过中心透气孔连通调控轴的进气区，调控轴的左凸起部阻塞左透气孔，右凸起部阻塞右透气孔；

气源通过进气通道进入泵体内，并通过进气槽底部的气孔进入中心阀芯的进气凹槽中，并通过中心透气孔进入调控轴的进气区，由于调控轴不会完全处于力平衡状态，气体推动调控轴向一侧移动；

假设，气体推动调控轴向左侧移动，调控轴的进气区通过左透气孔与左腔室连通，气体进入左腔室内，与此同时，右腔室通过右透气孔连通调控轴的右排气区；气体推动左活塞向右移动，并通过左活塞杆推动中心阀芯右移，中心阀芯右移推动右活塞杆移动，利用右活塞杆推动右活塞右移，并将右腔室内的气体经过右透气孔、右排气区、右端部阀芯上的端部排气孔输送至排气通道内，完成左腔室的进气过程以及右腔室的排气过程；

中心阀芯在向右移动过程中，中心阀芯的进气凹槽连通进气槽与右气槽，与左气腔连通的左气槽通过主控气室与左排气槽连通，气体通过右气槽进入右气室中，右隔膜片伸张变形并通过中心轴的联动作用带动左隔膜片的收缩变形，左隔膜片收缩变形过程中挤压调控轴右移；使得调控轴的进气区与左透气孔分离，并与右透气孔接通，从而使得左腔室与调控轴的左排气区连通，右腔室与进气区连通，气体通过右透气孔进入右腔室，气体推动右活塞左移动，并带动右活塞杆、中心阀芯、左活塞杆、左活塞向左移动，完成右腔室的进气过程以及左腔室的排气过程；

中心阀芯在向左移动过程中，使得中心阀芯的进气凹槽与右气槽脱离，并使得进气凹槽与左气槽接通，气体通过左气槽进入左气腔内，右气腔通过右气槽与控制气腔连通并与右排气槽联通；左气腔进气过程中，右气腔处于排气过程；左隔膜片的伸张变形通过中心轴的联动作用带动右隔膜片的收缩变形，并推动调控轴左移，调控轴的进气区与右透气孔脱离并与左透气孔接通；

若此往复，从而实现左气室和右腔室的进气或排气，左隔膜片伸张变形时通过中心轴的联动作用带动右隔膜片的收缩变形，从而使得左液体腔体积减小以及右液体腔的体积增大，实现左液体腔的排水过程以及右液体腔的进水过程；同理，右隔膜片伸张变形时通过中心轴的联动作用带动左隔膜片的收缩变形，从而使得右液体腔体积减小以及左液体腔体积增大，从而实现右液体腔的排水管过程以及左液体腔的进水过程。

上述方案的优点在于，利用沼气气压为动力自动抽取沼液，代替人工操作；由于气动隔膜泵可以高效的抽取含颗粒液体，解决传统的泵体抽取含颗粒液体溶液阻塞问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的发酵池体结构示意图。

图2为本发明的发酵池体剖面结构示意图。

图3为本发明的储气板立体结构示意图。

图4为本发明的储气板更为优化的立体结构示意图。

图5为本发明的拉杆立体结构示意图。

图6为本发明的水压间立体结构示意图。

图7为本发明的气动搅拌装置第一种实施方式。

图8为本发明的气动搅拌装置第二种实施方式。

图9为本发明的气动搅拌装置第三种实施方式。

图10为本发明的发酵池体气压搅拌第三种实施方式的抽拉搅拌装置。

图11为本发明的气动隔膜泵状态一结构示意图。

图12为本发明的调控阀状态一结构示意图。

图13为本发明的调控阀状态二结构示意图。

图14为本发明的调控阀状态三结构示意图。

图15为本发明的调控阀状态四结构示意图。

图16为本发明的调控阀状态五结构示意图。

图17为本发明的调控阀状态六结构示意图。

图18为本发明的调控阀另一种更为优化的结构示意图。

图19为本发明的调控阀另一种更为优化的结构示意图。

图20为本发明的过盛气体收集装置结构示意图。

图中标示为：

10、发酵池体；12、进料口；14、出料口；16、发酵腔室。

20、水压间；22、排气孔；24、进料口排水管；26、出料口排水管。

30、储气板；32、进料口挡气板；34、出料口挡气板；35、第一挡板；36、第二挡板；38、导气管。

40、拉杆；42、横杆；44、竖杆；46、手握杆。

52、气压活塞；54、配重块；56、搅拌网；57、活动搅拌网。

60、抽拉搅拌装置；62、第一抽拉块；62a、滑槽；62b、第一搅拌叶；64、第二抽拉块；64a、凸起块；64b、第二搅拌叶。

100、泵体；110a、左液体腔；110b、右液体腔；120a、左气室；120b、右气室；130、中心轴；140、进水三通；150、出水三通；160、挡水球。

200、调控阀；210、进气槽；212a、左进气槽；212b、右进气槽；214a、左排气槽；214b、右排气槽。

220、主控气室；221a、左腔室；221b、右腔室；222a、左活塞；222b、右活塞；223a、左活塞杆；223b、右活塞杆；224、中心阀芯。

230、调控气室；

240、调控轴；242、左凸起部；244、右凸起部；

250、分隔板；252、中心透气孔；254、左透气孔；256、右透气孔；

260、端部阀芯；262、端部排气孔。

300、过盛气体收集系统；310、气筒；320、进气口；330、板一；340、导气活塞；350、上活塞连杆；360、气流通道；370、环形导气凹槽。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

如图1、2、3、4所示，沼气发酵系统，主要由发酵池体10，水压间20，储气板30组成，发酵池体10内设置有发酵腔室16，发酵池体10左右两对应侧壁上设置有与发酵腔室16相连通的进料口12和出料口14，发酵池体内侧壁上设置有支撑装置，储气板30放置于发酵池体10内并固定于支撑装置上，储气板30靠近进料口12一端侧壁为进料口挡气板32，储气板30靠近出料口14一端侧壁为出料口挡气板34，进料口挡气板32和出料口挡气板34最低点距离发酵腔室16地面的间隔应当大于10cm，方便发酵原料在发酵腔室16内流动；水压间20固定于储气板30上，水压间20靠近进料口12一端侧设置有进料口排水管24，水压间20靠近出料口14一端侧设置有出料口排水管26。

储气板30的四周和顶部密封并且其下端开口，储气板30与发酵池体10的发酵腔室16形状相适应，储气板30的宽度小于发酵池体10的发酵腔室16的宽度，即储气板30的上方侧壁和下方侧壁与发酵池体10的上方侧壁和下方侧壁有间隔。

上述支撑装置可以为固定于发酵腔室内侧壁上的支撑板，通过支撑板支撑并固定储气板30；还可以为设置于储气板和发酵腔室之间的立柱，通过立柱固定并支撑储气板30。

水压间20顶部密封并且水压间20顶部连接有与大气连通的排气管22。

发酵原料进入发酵腔室16中，容易形成堆积，影响沼泥以及沼渣的流动，特别是以秸秆为原料时，秸秆堆积会造成发酵腔室的阻塞，如果阻塞于进料口和出料口通过棍子可以轻易解决，但是如果阻塞于发酵腔室内部，将很难清理。

为彻底解决上述的阻塞问题，本发酵系统还包括拉杆40，所述的拉杆40由横杆42，竖杆44组成，横杆42的两端侧分别连接有垂直的竖杆44，竖杆44顶部设置有位于两个竖杆44之间的手握杆46，优选地，手握杆46之间留有间隙，节省材料。

拉杆40放置于发酵腔室16内并且两个竖杆44分别位于储气板30与发酵池体10之间的间隙中，通过拉动手握杆46带动拉杆40运动，可以有效的解决发酵腔室16内的阻塞问题，并且拉杆40运动过程中可以促进发酵原料深入发酵系统内并均匀分布，还可以促进沼液的流动，从而促进菌种的均匀分布。

拉杆40的另一种实施方式，如果支撑装置采用设置于储气板和发酵腔室之间的立柱，拉杆40的结构将发生改变，横杆42的一端侧连接垂直的竖杆44，竖杆44顶部水平连接一与横杆42同一侧面的手握杆46，这种实施方式，可以方便取出拉杆50；将拉杆40沿着发酵池体10与储气板30之间的间隙放入发酵腔室16中，通过拉动手握杆46，解决阻塞或者带动发酵原料的均匀分布，促进沼液流动，带动菌种均匀分布。

如图8所示，为增大横杆42的接触面积，横杆42的剖面形状采用T型结构。

发酵原料通过进料口12进入发酵腔室16内并发酵产生沼气，产生的沼气分别聚集于储气板中，储气板30内聚集的沼气占据储气板内沼液的空间，挤压沼液对流并使得发酵腔室16内的沼液液面上升；发酵腔室内的沼液液面溢过储气板，并达到水压间的进料口排水管和出料口排水管位置，随着储气板内沼气的积聚，发酵腔室内的沼液通过进料口排水管和出料口排水管流入水压间内。

通过设置于储气板顶部的导气管38向外部输出沼气，储气板30内的沼气气压下降，水压间内存储的沼液通过进料口排水管和出料口排水管回流至发酵腔室16中，补充储气板内缺少的沼气体积。

上述技术方案虽然可以解决现有的管道型沼气池容易阻塞问题，但是沼液的自循环流动性差，不能有效的利用水压完成菌种的均匀分布；从而造成发酵系统的发酵效率低下，产气量低，为提升本发明的沼液循环流动性以及促进菌种的均匀分布，本发明提供以下技术方案。

第一种促进沼液流动的方案。

在储气板上设置有位于进料口挡气板和出料口挡气板之间的第一挡板和第二挡板，进料口挡气板与第一挡板之间形成第一发酵区，第一挡板和第二挡板之间形成第二发酵区，第二挡板和出料口挡气板之间形成第三发酵区；第一发酵区、第二发酵区和第三发酵区的顶部设置有相互独立的导气管。

为充分利用储气板内的沼气存储空间，第一挡板和第二挡板在竖直方向上投影的长度应当小于进料口挡气板和出料口挡气板在竖直方向上投影的长度；通过第一挡板和第二挡板将储气板分隔成三个发酵区，其目的在于，利用发酵腔室内的发酵原料、菌种等分布不均匀，造成发酵腔室内的各个发酵区发酵效率不同，从而促使沼液的对流并带动菌种的均匀分布。

发酵原料倒入进料口内并在发酵腔室内发酵产生沼气，沼气集聚于储气板的三个发酵区内，由于发酵原料、菌种等因素的分布不均匀，使得三个发酵区的发酵效率不一致，例如第二发酵区的发酵效率大于第一发酵区和第三发酵区，第二发酵区内发酵产生沼气集聚于第二发酵区内，并挤压第二发酵区内的沼液流向第一发酵区和第三发酵区，并使得发酵腔室内的沼液液面上升；当第二发酵区存储满沼气时，继续发酵产生的沼气将通过第一挡板和第二挡板流向第一发酵区和第二发酵区，直至三个发酵区相互连通；三个发酵区都挤满沼气时，继续发酵产生的沼气将通过进料口挡气板和出料口挡气板溢出发酵系统；发酵腔室发酵产生沼气过程中，发酵腔室内沼液的液面不断上升，发酵腔室内的沼液液面达到进料口排水管和出料口排水管最低点时，发酵腔室内的沼液将通过进料口排水管和出料口排水管流入水压间内。

通过设置于第一发酵区、第二发酵区以及第三发酵区顶部的相互的独立的导气管向外部输出沼气时，储气板内的沼气气压下降，水压间内存储的沼液通过进料口排水管和出料口排水管回流至发酵腔室内，补充缺少的沼气体积。

并且尤为重要地，当发酵原料进入发酵腔室内，特别是以秸秆为发酵原料进入发酵腔室内，容易在第一挡板和第二挡板底部阻塞，如果采用普通的管道式结构，将很难处理；本发明的创新点在于，利用拉杆在发酵腔室内的来回运动，从而解决阻塞问题，并可以促进发酵原料的均匀分布，促进沼液的循环流动，并带动菌种的均匀分布。

第二种促进沼液流动的方案。

如图7、8所示，储气板上设置有气动搅拌装置，其包括气动活塞52，储气板上设置有与气动活塞52相匹配的套筒，气动活塞52沿着套筒竖直方向滑动，活塞52的上端通过连杆连接配重块54，活塞52的下端通过连杆连接搅拌网56。

沼气集聚于储气板内，随着沼气气压的增大，气体推动气动活塞52向上运动，并拉动搅拌网56向上运动，使得搅拌网56与沼液搅拌，促进沼液流动；当通过导气管38向外部输出沼气时，储气板内的沼气气压下降，在配重块54的重力作用下，配重块54推动气动活塞52向下运动，并带动搅拌网56复位，并再次与沼液搅拌，促进沼液流动。

进一步优化，储气板的第一发酵区、第二发酵区、第三发酵区的上方分别设置有气动搅拌装置，由于各个发酵区的气压不同，搅拌网不同步运动，从而提升搅拌效果。

第三种促进沼液流动的方案。

在第二种促进沼液流动方案的基础上进行改进，与第二种促进沼液流动方案不同之处在于，活塞52的下端通过连杆连接活动搅拌网57一端，活动搅拌网57的另一端活动连接于发酵池体10的底部。

第二种促进沼液流动的方案中，搅拌网56是竖直方向移动，沼液流动效果不明显，通过活动搅拌网57的侧向搅拌，提升搅拌效果。

第四种促进沼液流动的方案。

如图9、10所示，储气板上设置有气动搅拌装置，其包括气动活塞52，第一发酵区、第二发酵区、第三发酵区的顶部分布设置有与气动活塞52相匹配的套筒，气动活塞52沿着套筒竖直方向滑动，活塞52的上端通过连杆连接配重块54，气动活塞52的下端通过连杆连接活动抽拉搅拌装置60，抽拉搅拌装置60包括第一抽拉块62、第二抽拉块64，第一发酵区内的气动活塞52下方的连杆活动连接第一抽拉块62，第二发酵区内的气动活塞52下方的连杆活动连接第二抽拉块64，第三发酵区内的气动活塞52下方的连杆连接第一抽拉块62；第一抽拉块62包括滑槽62a、第一搅拌叶62b，第一抽拉块62上设置有沿第一抽拉块长度方向的滑槽62a，第一抽拉块62的两端侧壁上设置有若干个第一搅拌叶62b，第二抽拉块64包括凸起块64a、第二搅拌叶64b，第二抽拉块64上设有沿第二抽拉块64长度方向的凸起块64a，凸起块64a与滑槽62a相匹配并且滑动连接，第二抽拉块64的两端侧壁上设置有若干个第二搅拌叶64b。

由于各个发酵区的发酵效率不同，导致各个发酵区的沼气气压不同，气动活塞52的移动不同步，使得抽拉搅拌装置60错位，使得第一抽拉块62与第二抽拉块64之间移位，从而使得第一搅拌叶62a与第二搅拌叶64b之间错位切割并搅拌，从而可以切割发酵腔室内的粪便，增大粪便与沼液的接触面积，提升发酵效率，并且提升沼液的流动性，促进菌种的均匀分布。

现有技术中的沼液捞取主要采用人工手动获取方式，部分采用水泵抽取，由于沼液中混杂有较多的颗粒，采用普通的水泵将不能适应这种恶劣的工作环境，造成水泵的阻塞，现有技术中的气动隔膜泵，采用压缩空气为动力源，对于各种腐蚀性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽，所以气动隔膜泵适应对沼液的抽取。

沼气池在发酵过程中产生的沼气集聚于储气板内，并且随着沼气气压的逐步增大，将挤压储气板内的沼液流入储气板外，并使得沼气池内的沼液液面不断上升；利用储气板内存在的沼气作为驱动气动隔膜泵的动力，带动气动隔膜泵的工作，从而抽取沼液；传统的气动隔膜泵的工作是通过电力带动压缩机的驱动，本发明通过沼气气压的驱动，可以实现环保能源的综合利用。

具体地，将气动隔膜泵放置于水压间中，可以在气动隔膜泵外套接有过滤网，防止较大的颗粒流入气动隔膜泵中，气动隔膜泵的进气端通过气管连接储气板的导气管，上述导气管上设置有控制气管开启或者关闭的阀体；当储气板内存储有大量的沼气时，打开气管上的阀体，储气板内的沼气流入气动隔膜泵内，并驱动气动隔膜泵的工作，通过气动隔膜泵挤压水压间内的沼液排出水压间外，从而达到自动提取沼液的目的。

如图11所示，本发明提供了一种气动隔膜泵，其包括泵体100，泵体100的上端和下端分别设置有出水三通150、进水三通140，泵体100的左端和右端分别设置有与出水三通150和进水三通140连通的左液体腔110a以及右液体腔110b， 左液体腔110与出水三通150和进水三通140的连接处分别设置有挡水球160，右液体腔110b与出水三通150和进水三通140的连接处分别设置有挡水球160；泵体100的中间设置有中心体并且中心体内设置有调控阀200，调控阀200用于控制气源的流动方向，中心体还滑动连接有中心轴130，中心轴130的左右两端分别固定连接左隔膜片和右隔膜片，左隔膜片与中心体形成左气室120a，右隔膜片与中心体之间形成右气室120b。

调控阀200包括阀套、分隔板250，阀套内设置有分隔板250并将阀套内腔分隔成主控气室220和调控气室230，阀套上部分别设置有五个气槽，阀套上部的中心位置设置有进气槽210，进气槽210的两侧设置有对称的左气槽212a和右气槽212b，最外侧的分别为对称的左排气槽214a和右排气槽214b，上述五个气槽的底部分别设置有与主控气室相连通的气孔；分隔板250上设置有三个透气孔，分隔板250的中心位置设置有中心透气孔252，中心透气孔252的两端分别设置有对称的左透气孔254和右透气孔256，中心透气孔252连通主控气室220和调控气室230。

主控气室220内设置有左套筒和右套筒，左套筒内滑动连接有左活塞222a，左活塞222a与左套筒之间形成左腔室221a，左活塞222a通过左活塞杆223a连接左挡板；同理，右套筒内滑动连接有右活塞222b，右活塞222b与右套筒之间形成右腔室221b，右活塞222b通过右活塞杆223b连接右挡板；左挡板和右挡板之间设置有中心阀芯224，中心阀芯224的中心设置有环形的进气凹槽，进气凹槽正对进气槽210底部的气孔。

调控气室230内滑动连接有调控轴240，调控轴240的上设有两端对称的左凸起部242和右凸起部244，调控轴240上位于左凸起部242和右凸起部244之间的区域为调控轴240的进气区，调控轴240上位于左凸起部242左端区域为左排气区，调控轴240上位于右凸起部244右端区域为右排气区，调控轴240的进气区通过设置于分隔板250上的中心透气孔252连通中心阀芯的进气凹槽，左透气孔254连通左腔室221a和调控气室230，右透气孔256连通右腔室221b和调控气室230。

调控气室230的两端分别设置有端部阀芯260，端部阀芯260上设置有端部排气孔262，端部排气孔262、左排气槽214a、右排气槽214b分别连通泵体100的排气通道，进气槽210连通泵体的进气通道，212a左气槽连通左气室120a，右气槽212b连通右气室120b。

沼气通过导气管、泵体的进气通道进入泵体内，并通过进气槽210底部的气孔进入中心阀芯的进气凹槽内，由于左气室221a、右气室221b分别通过左透气孔和右透气孔连通排气通道，由于中心阀芯不会完全处于力平衡状态，中心阀芯会向一侧移动。

假设，中心阀芯向右侧移动，通过中心阀芯的进气凹槽连通进气槽210和右气槽212b，同样地，沼气通过中心透气孔252进入调控轴的进气区并推动调控轴运动。

此时，调控轴240有三种状态，其一、调控轴240向左侧运动；其二、调控轴240保持不动；其三、调控轴240向右侧运动。

当调控轴240向左侧运动时，调控轴240的进气区通过左透气孔254进入左腔室221a，与此同时，右腔室通过右透气孔连通调控轴240的右排气区；气体通过右气槽进入右气室，右隔膜片伸张变形并通过中心轴带动左隔膜片收缩变形，左隔膜片收缩变形过程中与调控轴240左端接触并带动调控轴240向右端运动；从而将调控轴的左排气区与左腔室接通，并且调控轴的进气区与右腔室接通，沼气进入右腔室内，从而推动右活塞向左端运动，并带动中心阀芯、左活塞向左端运动；与此同时，中心阀芯的进气凹槽与右气槽脱离并与左气槽连通，沼气进入左气腔中；使得左隔膜片伸张变形并带动右隔膜片收缩变形，并挤压调控轴向左端运动，如此往复。

当调控轴240保持不动时，右隔膜片伸张变形带动左隔膜片收缩变形，利用左隔膜片的挤压作用，带动调控轴向右运动，其原理与上述的调控轴240向左侧运动相同，此处不再赘述。

当调控轴240向右侧运动时，调控轴的进气区通过右透气孔接通右腔室，沼气进入右腔室内，并推动中心阀芯向左端移动，使得中心阀芯的进气凹槽与右气槽脱离，中心阀芯向左端移动过程中，使得中心阀芯的进气凹槽与左气槽连通，沼气通过左气槽进入左气室内，促使左隔膜片伸张变形以及右隔膜片收缩变形，右隔膜片收缩变形过程中并推动调控轴向左端移动，使得右腔室与调控轴右排气区连通，并且左腔室与调控轴进气区连通，沼气进入左腔室内，通过左活塞推动中心阀芯、右活塞向右移动，从而完成换气过程。

左隔膜片收缩变形以及右隔膜片伸张变形时，左液体腔110a体积增大，右液体腔110b减小，通过挡水球的限制作用，左液体腔110a处于吸收液体状态，右液体腔处于排出液体状态；同理，左隔膜片伸张变形以及右隔膜片收缩变形时，左液体腔110a体积减小，右液体腔110b增大，通过挡水球的限制作用，左液体腔110a处于排出液体状态，右液体腔处于吸收液体状态。

故，通过上述分析调控轴的左凸起部242、右凸起部244之间的间隔长度并不影响气动隔膜泵的工作；但，尤为重要地，左凸起部242右端与右凸起部244左端的长度应当大于中心透气孔与左/右透气孔之间的距离；并且，当调控轴运动至最左端时，以调控轴左端的端部阀芯的右侧壁为基准，右凸起部244左端侧壁与端部阀芯260右侧壁之间的距离大于中心透气孔与端部阀芯右侧壁之间的间隔；同理，调控轴运动至最右端时，左凸起部244右端侧壁与右侧端部阀芯260左侧壁之间的距离大于中心透气孔与右侧端部阀芯左侧壁之间的间隔，保证调控轴的进气区始终与中心透气孔相连通。

上述提供的方案虽然可以实现气动隔膜泵的正常工作，但是，由于中心阀芯与调控轴的不同步运动，使得中心阀芯与调控轴的启动状态不能确定，为此本发明提供了以下更为完善的方案，用于确定中心阀芯与调控轴的启动方式以及运动状态。

如图18、19所示，调控轴的左凸起部242的左端与右凸起部244的左端之间间隔等于左透气孔与右透气孔之间的距离，调控轴的左凸起部242的右端与右凸起部244的右端之间间隔等于左透气孔与右透气孔之间的距离。

调控轴初始状态：调控轴的左凸起部阻塞左透气孔，右凸起部阻塞右透气孔；由于左腔室与右腔室为密闭空间，当气源进入中心阀芯的进气凹槽内时，气源不能驱动中心阀芯移动，只能推动调控轴移动。

当调控轴向左侧移动时，调控轴的左透气孔与进气区连通，并使得右透气孔与调控轴的右排气区连通；当调控轴向右侧移动时，调控轴的右透气孔与进气区连通，并使得左透气孔与调控轴的左排气区连通。

调控阀初始状态：进气槽连通中心阀芯的进气凹槽，进气凹槽通过中心透气孔联通调控轴的进气区，调控轴的左凸起部阻塞左透气孔，右凸起部阻塞右透气孔。

本发明的气动隔膜泵的工作原理以及利用沼气气压实现气动隔膜泵抽取沼液的方法。

气动隔膜泵的进气通道接通储气板顶部的导气管，并通过导气管向泵体内输送沼气，沼气通过进气槽210底部的气孔进入中心阀芯224的进气凹槽中，并通过中心透气孔250进入调控轴240的进气区，由于调控轴240不会完全处于力平衡状态，气体推动调控轴240向一侧移动。

假设，沼气推动调控轴240向左侧移动，调控轴240的进气区通过左透气孔254与左腔室221a连通，沼气进入左腔室221a内，与此同时，右腔室221b通过右透气孔256连通调控轴240的右排气区；沼气推动左活塞向右移动，并通过左活塞杆推动中心阀芯右移，中心阀芯右移过程中推动右活塞杆223b移动，利用右活塞杆223b推动右活塞右移，并将右腔室内的气体经过右透气孔、右排气区、右端部阀芯上的端部排气孔输送至排气通道内，完成左腔室的进气过程以及右腔室的排气过程。

中心阀芯在向右移动过程中，中心阀芯的进气凹槽连通进气槽与右气槽，与左气腔连通的左气槽通过主控气室与左排气槽连通，气体通过右气槽进入右气室中，右隔膜片伸张变形并通过中心轴的联动作用带动左隔膜片的收缩变形，左隔膜片收缩变形过程中挤压调控轴右移；使得调控轴的进气区与左透气孔分离，并与右透气孔接通，从而使得左腔室与调控轴的左排气区连通，右腔室与进气区连通，沼气通过右透气孔进入右腔室，气体推动右活塞左移动，并带动右活塞杆、中心阀芯、左活塞杆、左活塞向左移动，完成右腔室的进气过程以及左腔室的排气过程。

中心阀芯在向左移动过程中，使得中心阀芯的进气凹槽与右气槽脱离，并使得进气凹槽与左气槽接通，沼气通过左气槽进入左气腔内，右气腔通过右气槽与控制气腔连通并与右排气槽联通；左气腔进气过程中，右气腔处于排气过程；左隔膜片的伸张变形通过中心轴的联动作用带动右隔膜片的收缩变形，并推动调控轴左移，调控轴的进气区与右透气孔脱离并与左透气孔接通。

若此往复，从而实现左气室和右腔室的进气或排气，左隔膜片伸张变形时通过中心轴的联动作用带动右隔膜片的收缩变形，从而使得左液体腔体积减小以及右液体腔的体积增大，实现左液体腔的排水过程以及右液体腔的进水过程；同理，右隔膜片伸张变形时通过中心轴的联动作用带动左隔膜片的收缩变形，从而使得右液体腔体积减小以及左液体腔体积增大，从而实现右液体腔的排水管过程以及左液体腔的进水过程。

上述实施方案是以沼气气压为动力驱动气动隔膜泵的工作，当然本发明的气动隔膜泵还可以利用其它气源，例如压缩空气、天然气、氮气等。

沼气发酵系统是采用将动物粪便、秸秆等生物能转换成沼气，产生的沼气集聚于储气板内，随着沼气集聚量的增加，储气板内存储的沼气气压逐步增大并使得沼气池内的沼液液面不断上升；当储气板内存储满沼气时，此时储气板内的沼气气压最大，并且发酵池内的沼液液面上升至最高位置，继续发酵产生的沼气只能从储气板内溢出，并排入外部空气中；由于储气板的形状固定，储存沼气的空间确定。

本发明提供了一种过盛气体收集系统，当储气板内存储的沼气气压达到一定值时，将开启过盛气体收集系统，利用气体收集系统收集沼气，增大沼气的存储空间。

如图20所示，过盛气体收集系统，包括气筒310、板一330、导气活塞340、上活塞连杆350，气筒310内设置有板一330并将气筒310内腔分隔成上下相互连通的左区和右区，右区即为气流通道360，导气活塞340滑动套接于气筒310内壁与板一330之间，导气活塞340将左区分隔成左上区和左下区，导气活塞的上端连接有上活塞连杆，上活塞连杆上部设置有环形导气凹槽370，气筒310上设置有进气口320；气源通过进气口320进入至气筒310内，并通过气流通道360进入导气活塞340的下方，保证导气活塞340的上方气压与下方气压一致，导气活塞340的下方有效面积S1大于上方有效面积S2，气压推动导气活塞340向上的推力为F=P(S1-S2)，随着沼气池内的气压P逐步增大，F大于导气活塞340以及上活塞连杆350的重力时，上活塞连杆350将向上运动，并使得上活塞连杆的环形导气凹槽370与设置于气筒310外部的气囊接通，气筒310内的气体通过环形导气凹槽370进入气囊内；当气筒内的气压下降时，由于上活塞连杆350的重力作用，上活塞连杆向下移动，环形导气凹槽370与气囊脱离。

过盛气体收集系统可以与沼气发酵系统的储气板相连，具体地，进气口320与储气板相连通，沼气通过进气口320进入气筒310内。

为防止过盛气体收集系统的漏气以及保证其稳定性，上活塞连杆350外套接有固定于气筒310顶部的固定块，气囊套接于固定块上并与之固定；左区内设置有固定于气筒310内壁以及固定于板一330上的限位台阶，限定导气活塞的运动范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本发明中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限定于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.气动隔膜泵，其特征在于，其包括泵体，泵体的上端设置有出水三通、挡水球，泵体的下端设置有进水三通、挡水球，泵体的左端设置有与出水三通、进水三通连通的液体腔，泵体的右端设置有与出水三通、进水三通连通的液体腔，挡水球设置于进水三通与液体腔连接位置处以及设置于出水三通与液体腔连接位置处；泵体的中间设置有中心体并且中心体内设置有调控阀，中心体还滑动连接有中心轴，中心轴的左右两端分别固定连接隔膜片，隔膜片与中心体之间形成气室；

调控阀包括阀套、分隔板，阀套内设置有分隔板并将阀套内腔分隔成主控气室和调控气室，阀套上部分别设置有五个气槽，阀套上部的中心位置设置有进气槽，进气槽的两侧设置有对称的左气槽和右气槽，阀套的最外侧的分别为对称的左排气槽和右排气槽，上述五个气槽的底部分别设置有与主控气室相连通的气孔；分隔板上设置有三个透气孔，分隔板的中心位置设置有中心透气孔，中心透气孔的两端分别设置有对称的左透气孔和右透气孔，中心透气孔连通主控气室和调控气室；

主控气室内设置有两个套筒并且套筒内分别滑动连接有活塞，活塞与套筒之间形成腔室，活塞通过活塞杆连接挡板；两个挡板之间设置有中心阀芯，中心阀芯的中心设置有环形的进气凹槽，进气凹槽始终与进气槽底部的气孔连通并且始终与中心透气孔连通；

调控气室内滑动连接有调控轴，调控轴的中间设有对称的左凸起部和右凸起部，调控轴上位于左凸起部和右凸起部之间的区域为调控轴的进气区，调控轴上位于左凸起部左端区域为左排气区，调控轴上位于右凸起部右端区域为右排气区，调控轴的进气区通过设置于分隔板上的中心透气孔连通中心阀芯的进气凹槽，左透气孔连通左腔室和调控气室，右透气孔连通右腔室和调控气室；左凸起部右端与右凸起部左端的长度大于中心透气孔与左或右透气孔之间的距离；

调控气室的两端分别设置有端部阀芯，端部阀芯上设置有端部排气孔，端部排气孔、左排气槽、右排气槽分别连通泵体的排气通道，进气槽连通泵体的进气通道，左气槽、右气槽分别连通对应侧边的气室。

2.根据权利要求1所述的气动隔膜泵，调控轴的左凸起部的左端与右凸起部的左端之间间隔等于左透气孔与右透气孔之间的距离，调控轴的左凸起部的右端与右凸起部的右端之间间隔等于左透气孔与右透气孔之间的距离。