CN104830670A - 多区域互为水压间型超高效沼气发酵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公布了多区域互为水压间型超高效沼气发酵系统，其包括发酵池、水压间，发酵池由多个相同规格的子发酵池并联组成并且同侧放置，子发酵池的发酵腔室通过支撑装置固定连接储气板，子发酵池内设置有拉杆，所述的拉杆包括横杆和竖杆，横杆活动于发酵腔室内，竖杆穿过储气板上下侧壁与发酵腔室内壁之间的间隙，横杆至少一端侧连接有竖直方向上的竖杆；通过拉动拉杆促进菌种的均匀分布以及疏通管道；储气板上还设置有若干个位于进料口挡气板和出料口挡板之间的挡板，进/出料口挡气板与相邻的挡板之间或者相邻的挡板之间形成一个发酵区。

Description

多区域互为水压间型超高效沼气发酵系统

技术领域

本发明涉及一种沼气发酵系统。

背景技术

水压式管道型沼气池，通过将发酵原料在管道内流动增大发酵率，提高产气量，其也存在弊端：1、发酵原料容易在管道内积聚，特别是以秸秆为发酵原料，极易造成阻塞，如果阻塞于进料口或者出料口部位，可以通过棍子进行疏通，如果阻塞于管道深处，将无法进行清理，必须将发酵管道拆卸并进行清理；2、管道型沼气池的发酵原料在管道内流动的流动性差，特别是以秸秆为发酵原料时，秸秆的流动性差，同样容易造成阻塞，并且影响发酵效率，还影响出料。

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。

由于沼液中含有较多的杂质，通过普通的水泵抽取，容易造成水泵的阻塞，并且水泵是通过电力驱动，不符合绿色能源循环利用的要求。

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，其存在的弊端在于：耗能较大，由于中心阀芯在左右往复运动过程中只是起到调控气体走向的作用，中心阀芯在左右往复运动过程中产生的动能没有充分利用，并且气动隔膜泵的隔膜片是通过中心阀芯运动到最大端时，通过继续输送气体产生的运动，所以，还存在输出气源较多的问题；隔膜片的成本较高，使得气动隔膜泵的价格大大提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是管道型沼气池容易堵塞，沼液流动性差，不易促进发酵原料和菌种的均匀分布；并且本发明提供了解决现有气动隔膜泵耗能大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是。

多区域互为水压间型超高效沼气发酵系统，其包括发酵池、水压间，发酵池由多个相同规格的子发酵池并联组成并且同侧放置，子发酵池包括发酵池体，发酵池体的一端为进料口，另一端为出料口，发酵池体的中间部位为发酵腔室，发酵腔室分别与进料口和出料口相联通，进料口上连接有进料口排水管，出料口上连接有出料口排水管；发酵腔室通过支撑装置固定连接储气板，储气板为顶部和四周密封并且下端开口，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；储气板的上、下侧壁分别于发酵腔室的内壁之间留有间隙；第一发酵池内还设置有拉杆，所述的拉杆包括横杆和竖杆，横杆活动于发酵腔室内，竖杆穿过储气板上下侧壁与发酵腔室内壁之间的间隙，横杆至少一端侧连接有竖直方向上的竖杆；发酵系统还包括第一导水管和第二导水管，第一导水管联通子发酵池的出料口排水管，第二导水管有两个并且分别联通第一导水管的两端，第二导水管的另一端分别连接水压间，第二导水管上设置有控制第一导水管中的沼液单向流入水压间的单向阀；水压间至少连接一个发酵池体的进料口排水管，并且进料口排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入发酵腔室的单向阀；第二导水管最低点所在的水平面高于第一导水管最高点所在的水平面，第一导水管最低点与出料口排水管最低点位于同一个水平面上；储气板上还设置有若干个位于进料口挡气板和出料口挡板之间的挡板，进/出料口挡气板与相邻的挡板之间或者相邻的挡板之间形成一个发酵区，每个发酵区的顶部都设置有相互独立并且互不联通的导气管。

上述方案的进一步改进。

进/出料口挡气板在竖直方向上投影的长度大于位于进料口挡气板和出料口挡板之间的挡板在竖直方向上投影的长度。

上述方案的进一步改进。

上述的支撑装置为设置于发酵腔室内侧面上的支撑板，上述拉杆的横杆两端侧分别连接有位于同一侧的竖直方向上的竖杆，竖杆的顶部设置有手握杆。

多区域互为水压间型沼气发酵系统产生沼气方法，其步骤包括：

发酵原料倒入发酵池的进料口中，发酵池由若干个相同规格的子发酵池组成并且同侧放置，发酵原料在子发酵池的发酵腔室内发酵产生沼气并积聚于发酵腔室上部的储气板内中，由于储气板上设置有若干个位于进料口挡气板和出料口挡板之间的挡板，进/出料口挡气板与相邻的挡板之间或者相邻的挡板之间形成一个发酵区，所以沼气存储在各个储气板的各个发酵区内，由于各个发酵区的发酵效率不同，会促使沼液的相互对流；沼气在积聚过程中挤压储气板内的沼液流出并使得子发酵池内的沼液液面上升，发酵效率高的子发酵池通过连接若干个子发酵池的出料口排水管的第一导水管将沼液排入发酵效率地的子发酵池内；当子发酵池内的沼液液面达到联通第一导水管的第二导水管的最低点时，发酵池内的沼液将通过第二导水管单向流入水压间内，随着沼气的存储量增加，发酵池内的沼液流入水压间的量越大；通过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减小，水压间内存储的沼液将通过进料口排水管单向流入发酵池内，从而完成沼液的循环流动。

上述的发酵原料可以为牲畜粪便、秸秆等。

本发明的沼气发酵系统的优点在于：

1、相互并联的子发酵池，可以作为一级水压间使用，促进沼液在多个子发酵池之间流动，并促进菌种的均匀分布，提高整个系统的发酵效率。

2、解决管道型沼气池的阻塞问题以及发酵原料分布不均匀问题，通过拉动拉杆在发酵腔室内运动，带动横杆的往复摆动，有效的疏通管道并且可以促进发酵原料的均匀分布。

气动隔膜泵，包括泵体，泵体内设置有中心体，中心体内套装调控阀，调控阀的左右两端分别连接活塞，活塞外侧壁与设置于中心体上的隔膜片之间形成密闭的气室，隔膜片与泵体之间形成液体腔，活塞内侧壁与中心体之间形成通气腔，通气腔与泵体内的排气通道相联通，泵体底部设有与液体腔连通的进水三通，泵体顶部设有与液体腔连通的出水三通，泵体内还设置有挡水球，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，其特征在于：

调控阀，其包括阀芯套和固定套，固定套套接于阀芯套中心位置，固定套上端套接有调控轴，固定套的下端套接有中心阀芯，固定套上设置有联通调控轴与中心阀芯的二级透气孔，调控阀两端分别套接有第二阀芯；

调控轴两端设置有凸起部，两个凸起部之间的环形凹槽与固定套内侧壁形成环形进气腔室，固定套上端的左右两端分别套接有两个第一阀芯，第一阀芯内滑动连接调控轴，第一阀芯的外侧壁、第二阀芯的内侧以及阀芯套内侧壁之间形成排气腔，第一阀芯上设置有联通排气腔和固定套上端内部的一级透气孔；

中心阀芯的侧壁左右端分别设置有气腔，中心阀芯的左右端分别设置有台阶腔，左右端的气腔与之对应侧面的台阶腔相联通，第二阀芯的环形台阶分别插入与之对应侧面的中心阀芯的台阶腔中并形成左腔室和右腔室，第二阀芯的环形台阶上下端与排气腔相联通，气腔的底部通过三级透气孔与之相应侧面的台阶腔相联通，中心阀芯两端的台阶腔内分别连接连接轴的驱动端，连接轴的输出端连接挡水板，连接轴滑动套接于第二阀芯内；

上述二级透气孔有两个并且分别联通气腔，调控轴两端的凸起部最左端之间的距离与二级透气孔中心距离相等，调控轴两端的凸起部最右端之间的距离与二级透气孔中心距离相等；

阀芯套的环形外壁上设有三道环形凹槽，包括中心凹槽、排气槽，环形中心凹槽的底部设有若干与固定套上端内腔相联通的进气孔，排气槽的底部设有若干与排气腔相联通的排气孔；

泵体内设置有供气通道，该供气通道通向中心凹槽，泵体内还设置有通向外界的排气通道，该排气通道的内端通向排气槽，排气通道的内端还通向通气腔。

上述方案的进一步改进。

固定套由上固定套和下固定套组成，上固定套和下固定套为一体化成型，上固定套内滑动套接有调控轴，下固定套内滑动套接有中心阀芯。

上述方案的进一步改进。

上固定套左右两端分别套接有第一左端阀芯和第一右端阀芯，上述的一级透气孔为分别设置于第一左端阀芯和第一右端阀芯上的联通上固定套内腔和排气腔的第一透气孔和第二透气孔。

上述方案的进一步改进。

中心阀芯的侧壁两端分别设置有环形左气腔和环形右气腔，上述二级透气孔为分别设置于左气腔和右气腔上方的第三透气孔和第四透气孔，第三透气孔联通上固定套内腔和左气腔，第四透气孔联通上固定套内腔和右气腔。

上述方案的进一步改进。

中心阀芯左右两端分别设置有左台阶腔和右台阶腔，上述三级透气孔为左气腔和右气腔分别联通对应侧面的台阶腔的第五透气孔和第六透气孔。

利用本发明的气动隔膜泵抽取液体的方法以及气动隔膜泵的工作原理。

调控阀的初始状态为：中心阀芯处于固定套下端的中心位置，调控阀处于固定套上端的中心位置，并且调控轴的左凸起部阻塞第三透气孔，调控轴的右凸起部阻塞第四透气孔。

气源通过供气通道进入中心凹槽内，并通过设置于中心凹槽底部的若干进气孔进入进气腔室，该进气腔室由调控轴两端凸起部之间的环形凹槽与固定套上端内腔组成；与此同时，调控轴不会完全处于力平衡的状态，所以气体推动调控轴向一侧移动。

当气体推动调控轴向左侧移动时，调控轴左端内腔通过设置于固定套上端的左端第一左端阀芯上的第一透气孔与第一左端阀芯左端的左排气腔联通，由于左排气腔上端通过左排气孔与左排气槽联通，并且由于左排气槽与泵体内的排气通道联通，使得调控轴左端内腔与外界大气相通，调控轴向做左移动时排出调控轴左端内腔中的空气；调控轴向左端移动时，进气腔室与设置于固定套上端和固定套下端之间的第三透气孔联通；调控轴右端内腔通过设置于固定套上端的右端第一右端阀芯的第二透气孔与第一右端阀芯右端的右排气腔联通，由于右排气腔上端通过右排气孔与右排气槽联通，并且由于右排气槽与泵体的排气通道联通，使得调控轴右端内腔与外界大气相通，调控轴向左移动时，调控轴右端内腔中的空气体积增大，调控轴右端内腔与设置于固定套上端和固定套下端之间的第四透气孔联通；与此同时，进气腔室通过第三透气孔与固定套下端内滑动套接的中心阀芯外侧壁左端的环形左气腔联通，气体进入左气腔中，由于左气腔与中心阀芯左端台阶腔之间通过第五透气孔联通，并且中心阀芯左端的第二左端阀芯插入中心阀芯左端台阶腔内并形成左腔室，使气源进入左腔内；与此同时，由于中心阀芯外侧壁右端的右气腔通过第六透气孔与中心阀芯的右端台阶联通，并且由于中心阀芯右端的第二右端阀芯插入中心阀芯右端台阶腔中形成右腔室，使得右气腔与右腔室相联通，并且由于右气腔通过第四透气孔与调控轴右端内腔联通，使得右气腔与排气通道相联通。

气源进入左腔室内，使得左腔室内气压大于右腔室，使得中心阀芯向右移动，与此同时，调控轴继续向左移动，中心阀芯向右移动过程中带动与之连接的左连接轴和右连接轴的移动，左连接轴向右移动过程中，带动左活塞右移，使得左活塞与左隔膜片之间的密封腔室气压减小，左隔膜片收缩变形，使得左隔膜片与泵体之间的左液体腔体积增大，并且使得左活塞内侧壁与设置于泵体内的中心体之间的左通气腔体积减小，由于左通气腔与排气通道相联通，左通气腔内减小的空气体积均可以通过排气通道排出，达到泵体左侧吸收液体的目的；同理，右活塞的右移，右隔膜片伸张变形，使得右隔膜片与泵体之间右液体腔体积减小，右活塞内侧壁与设置于泵体内的中心体之间的右通气腔体积增大，达到泵体右侧排出液体的目的。

调控轴向左移动过程中，调控轴的左端伸出右端收缩，调控轴的左端与向右移动的左活塞相遇，随着气源不断向左腔室输送，左活塞带动调控轴一起向右移动；当右腔室中气体被完全排出时，左活塞带动调控轴向右移动至调控轴左端凸起阻塞第三透气孔并且调控轴右端凸起阻塞第四透气孔位置处。

由于第三透气孔和第四透气孔的阻塞，并且调控轴左端与左活塞贴合，并且由于进气腔室内的气压大于调控轴右端气压，使得调控轴在气压以及惯性的作用下向右移动，调控轴向右移动过程中，调控轴左端收缩并且右端伸出。

调控轴向右移动过程中，使得进气腔室与第四透气孔相联通，并且固定套上端的左端内腔与第三透气孔相联通，气源进入右腔室，使得右腔室中的气压增大，从而使得中心阀芯向左移动，并挤压中心左腔室中的气体通过第五透气孔、第三透气孔、第一透气孔以及左排气孔排出，中心阀芯向左移动过程中，驱动左连接轴和右连接轴的移动，并带动左活塞和右活塞的移动，左隔膜片的伸出变形以及右隔膜片的收缩变形，使得左液体腔体积减小，左通气腔体积增加，达到泵体左侧排出液体目的，与此同时，右液体腔体积增加，右通气腔体积减小，达到泵体右侧吸收液体目的。

右活塞向左移动过程中与调控轴右端相遇，并带动调控轴向左移动，当左腔室中的气体完全排出时，调控轴的左凸起端密封第三透气孔，调控轴右端密封第四透气孔。

同理，由于第三透气孔和第四透气孔的阻塞，并且调控轴右端与右活塞贴合，并且由于进气腔室内的气压大于调控轴左端气压，使得调控轴在气压以及惯性的作用下向左移动，调控轴向左移动过程中，调控轴左端伸出并且右端收缩。

如此往复的运动，实现中心阀芯的左右往复摆动，并实现左右活塞的伸缩，从而达到泵体抽取或者吸收液体的目的。

上述方案的进一步改进。

固定套由上固定套和下固定套组成，上固定套和下固定套为一体化成型，上固定套内滑动套接有调控轴，下固定套内滑动套接有中心阀芯。

上述方案的进一步改进。

上述的气源为压缩的空气、氮气、天然气等气体。

上述方案的进一步改进。

上述的液体为带颗粒的液体。

上述方案的进一步改进。

上述的液体为高粘度液体。

上述方案的进一步改进。

上述的液体为易挥发液体。

上述方案的进一步改进。

上述的液体为易燃的液体。

上述方案的进一步改进。

上述的液体为剧毒的液体。

本发明中的气动泵与现有记载的一种气动隔膜泵（专利号：2012101329572，以下简称对比文件）相比，本发明的不同之处以及本发明的优点在于。

1、本发明中的中心阀芯直接驱动左、右活塞的运动，而对比文件中的中心阀芯只是起到调控气体流向的作用，没有充分利用中心阀芯的动力，所以，本发明更加节能。

2、本发明中的活塞与隔膜片之间形成密闭的气室，不需要通过外接气源，通过施加气压带动，更加节约能源。

3、本发明中省略了对比文件中的左侧供气孔与隔膜片之间的气体通道，从而使得本发明的结构更加合理，制作难度降低。

本发明的另外一个创意的在于，本发明公开了以沼气作为气源，从而驱动气动隔膜泵自动抽取沼液，实现清洁能源的综合利用，本发明还公开了利用沼气驱动本发明的气动泵自动抽取沼液的方法，不需要消耗电力等其他能源的，从而更加绿色、环保。

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为本发明的沼气发酵系统的立体结构示意图。

图2为本发明的沼气发酵系统的立体结构示意图。

图3为本发明的第一发酵池的剖面结构示意图。

图4为本发明的第一发酵池的剖面结构示意图。

图5为本发明的拉杆的立体结构示意图。

图6为本发明的气动泵状态一时的结构示意图。

图7为本发明的调控阀状态一时的结构示意图。

图8为本发明的阀芯套与固定套的配合关系示意图。

图9为本发明的调控阀状态二时的结构示意图。

图10为本发明的调控阀状态三时的结构示意图。

图11为本发明的调控阀状态四时的结构示意图。

图12为本发明的调控阀状态五时的结构示意图。

图13为本发明的调控阀状态六时的结构示意图。

图14为本发明的中心阀芯剖面结构示意图。

附图说明：

10、第一发酵池；12、进料口；13、进料口排水管；14、出料口；15、出料口排水管；16、发酵腔室；18、支撑板。

20、第二发酵池。

30、第三发酵池。

40、水压间；42、排气管。

50、储气板；52、进料口挡气板；53、出料口挡气板；54、第一挡板；55、第二挡板。

60、拉杆；62、横杆；64、竖杆；66、手握杆。

70、第一导水管。

80、第二导水管。

100、调控阀；110、中心凹槽；112、进气孔；120、左排气槽；122、左排气孔；130、右排气槽；132、右排气孔；140、调控轴；142、左凸起部；144、右凸起部；150、第一左端阀芯；152、第一透气孔；154、左排气腔；160、第一右端阀芯；162、第二透气孔；164、右排气腔；170、中心阀芯；171、第五透气孔；172、左连接轴；173、第六透气孔；174、右连接轴；175、左气腔；176、左腔室；177、右气腔；178、右腔室；180、第二左端阀芯；190、第二右端阀芯。

210、左活塞；220、右活塞。

310、第三透气孔；320、第四透气孔。

410、进水三通；420、出水三通；430、挡水球。

500、阀芯套；510、上固定套；520、下固定套。

610、左液体腔；620、右液体腔；630、左气室；640、左通气腔；650、右气室；

660、右通气腔；670、左隔膜片；680、右隔膜片。

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1-5所示，本装置为超高效沼气发酵系统，其由多个相同规格的发酵池并联，由于各个发酵池的发酵效率不同，发酵效率高的发酵池将沼液排入至发酵效率低的沼气池，发酵效率低的发酵池将作为第一级水压间，并且沼液对流过程中可以促进菌种的均匀分布，当各个发酵池内都沼液液面达到水压间的最低点时，各个发酵池内的沼液再通过导水管流入水压间内；使用储气板内存储的沼气，发酵池内的沼液液面下降，水压间内沼液再回流至发酵池内，完成沼液的循环流动；并且本发明还包括拉杆，如图5所示，通过拉杆在发酵池内的来回运动，可以有效的促进发酵原料的均匀分布，并且当发酵池发生阻塞时，可以利用拉杆疏通管道，达到防阻塞的目的。

如图1、2所示，本发明的发酵池包括三个相同规格并且并联的子发酵池，子发酵池分别为第一发酵池10、第二发酵池20以及第三发酵池30，三个子发酵池的进料端位于同一侧，出料端位于同一侧。

第一发酵池10包括发酵池体，发酵池体的一端为进料口12，另一端为出料口14，发酵池体的中间部位为发酵腔室16，发酵腔室16分别与进料口12和出料口14相联通，进料口12上连接有进料口排水管13，出料口14上连接有出料口排水管15；发酵腔室16通过支撑装置固定连接储气板50，储气板50为顶部和四周密封并且下端开口，储气板50靠近进料口12一端侧壁为进料口挡气板52，储气板50靠近出料口14一端侧壁为出料口挡气板53；储气板50的上、下侧壁分别于发酵腔室16的内壁之间留有间隙；第一发酵池10内还设置有拉杆60，所述的拉杆60包括横杆62和竖杆64，横杆62活动于发酵腔室16内，竖杆64穿过储气板上下侧壁与发酵腔室16内壁之间的间隙。

上述的支撑装置为设置于发酵腔室16内侧面上的支撑板18时，如图4所示，上述拉杆60的横杆62两端侧分别连接有位于同一侧的竖直方向上的竖杆64，竖杆64的顶部设置有水平方向上的手握杆66，通过人工拉动手握杆66，带动横杆62在发酵腔室16内来回运动，促进发酵原料和菌种的均匀分布以及疏通管道。

上述的支撑装置为设置于发酵腔室16与储气板50之间的支撑柱，由于支撑柱的限制作用，上述拉杆60的横杆62一端连接竖直方向上的竖杆64，并且竖杆64的顶部连接手握杆66；通过储气板上下侧面与发酵腔室内壁之间的间隙，可以自由的抽取或者放入拉杆，通过手动拉动拉杆60，带动横杆62在发酵腔室16内运动，促进发酵原料和菌种的均匀分布，并且可以疏通管道。

储气板50通过支撑装置固定于发酵腔室16内，储气板50的底部的最低点与发酵腔室16的底面之间至少有10cm，保证发酵原料在发酵腔室内流动性，并且防止阻塞。

第二发酵池20、第三发酵池30与第一发酵池10的结构相同，此处不再赘述。

本发明还包括第一导水管70和第二导水管80，第一导水管70联通子发酵池的出料口排水管，第二导水管80有两个并且分别联通第一导水管70的两端，第二导水管80的另一端分别连接水压间40，第二导水管80上设置有控制第一导水管70中的沼液单向流入水压间40的单向阀；水压间40至少连接一个发酵池体的进料口排水管，并且进料口排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入发酵腔室的单向阀；尤为重要地，第二导水管80最低点所在的水平面高于第一导水管70最高点所在的水平面，第一导水管70最低点与出料口排水管最低点位于同一个水平面上。

发酵原料倒入子发酵池的进料口中，通过拉动拉杆60，促进发酵原料的均匀分布，发酵原料在发酵腔室内发酵产生沼气并积聚于储气板内，发酵效率高的发酵池液面上升速度较快，并通过第一导水管70，将沼液排入发酵效率相对较慢的发酵池中，保持子发酵池内的沼液液面一致，并将富含菌种的沼液带入发酵效率慢的发酵池内；待子发酵池内的沼液液面达到第二导水管80的最低点时，子发酵池内的沼液将通过第二导水管80单向流入水压间40内；使用通过储气板顶部的导气管向外部输出沼气时，子发酵池内的沼气存储量下降，水压间40内存储的沼液将通过进料口排水管单向回流至发酵腔内，完成沼液循环流动。

当子发酵池内发酵阻塞时，通过拉动拉杆60，进行疏通管道。

子发酵池的进料口附近的沼液含有较多的杂质，出料口附近的沼液不仅杂质含量少，并且其中还有较多的菌种；通过沼液的循环流动，有效的促进菌种的均匀分布，提高系统的发酵效率。

上述水压间40可以采用顶部密封的结构，防止外界杂质落入，并且水压间40顶部设置有排气管42，保证水压间内的气压与外界气压一致。

为进一步促进沼液的自循环流动，通过沼气气压实现沼液的对流搅拌，本发明的储气板50内还设置有两个位于进料口挡气板52和出料口挡气板53之间的第一挡板54和第二挡板55，进料口挡气板52与第一挡板54之间形成第一发酵区，第一挡板54与第二挡板55之间形成第二发酵区，第二挡板55与出料口挡气板53之间形成第三发酵区，第一发酵区、第二发酵区以及第三发酵区顶部分别设置有独立的互不联通的导气管。

由于发酵原料、菌种的分布不均匀以及其他因素造成各个发酵区的发酵效率不同，从而促使相邻发酵区之间的沼液对流，从而促进菌种的均匀分布。

为充分利用储气板内的沼气存储空间，进/出料口挡气板在竖直方向上投影的长度应当大于第一挡板54和第二挡板55在竖直方向上投影的长度。

假设，第二发酵区的发酵效率高于第一发酵区和第三发酵区，储气板内存储沼气过程中，挤压各个发酵区内的沼液相互对流搅拌，当第二发酵区首先集满沼气时，继续发酵产生的沼气将通过第一挡板和第二挡板流入第一发酵区和第三发酵区内，直至储气板内的沼液液面低于第一挡板和第二挡板的底部，从而实现三个发酵区的互通；当储气板内储存满沼气时，继续发酵产生的沼气将通过储气板的侧壁流出。

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50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6-13，本发明提供了一种气动隔膜泵的实施方案，其利用气压为动力转换成左活塞210和右活塞220的往复运动，带动左隔膜片670和右隔膜片680的收缩变形或者挤压变形，从而达到排除液体的功能；其可以高效的排出带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体。

如图6所示，气动泵，包括泵体，泵体内设置有中心体，中心体内套装调控阀100，调控阀100的左右两端分别连接左活塞210和右活塞220；左活塞210外侧壁与中心体外侧壁以及安装于中心体左侧的左隔膜片670之间形成密封并且恒压的左气室630，左隔膜片630与泵体内壁之间形成左液体腔610；右活塞220外侧壁与中心体外侧壁以及安装于中心体右侧的右隔膜片680之间形成密封并且恒压的右气室650，右隔膜片650与泵体内壁之间形成右液体腔620；左活塞210内侧壁与中心体内壁之间形成左通气腔640，右活塞220内侧壁与中心体内壁之间形成右通气腔660；泵体底部设有与左液体腔610和右液体腔620均连通的进水三通410，泵体顶部设有与左液体腔和右液体腔均连通的出水三通420，泵体内还设置有挡水球430，挡水球430分别设置于进水三通410与左、右液体腔连接位置处以及设置于出水三通420与左、右液体腔连接位置处；其原理在于：通过调控阀100的驱动并带动左活塞210和右活塞220在泵体内往复运动，带动左隔膜片670和右隔膜片680的变形，并带动挡水球的开启或关闭，从而压缩液体腔内的液体，从而达到吸收或者排出液体的目的。

调控阀100，其包括阀芯套500和固定套，固定套由上固定套510和下固定套520组成，固定套套接于阀芯套500中心位置，上固定套510和下固定套520为一体化成型，上固定套510和下固定套520之间的侧壁在左右两端上设置有联通上固定套510内腔和下固定套520内腔的第三通气孔310和第四通气孔320，调控阀100左右两端分别套接有第二左端阀芯180和第二右端阀芯190。

上固定套510内滑动套接有调控轴140，调控轴140左端设有环形左凸起部142，调控轴140右端设有环形右凸起部144，环形左凸起部142与环形右凸起部144之间为环形凹槽，上固定套510内壁与该环形凹槽之间形成环形进气腔室，上固定套510左右两端分别套接有第一左端阀芯150和第一右端阀芯160，第一左端阀芯150外侧壁、第二左端阀芯180内侧壁和阀芯套500内侧壁之间形成左排气腔154，第一左端阀芯150上设有联通左排气腔154和上固定套510内腔的第一透气孔152；同理，第一右端阀芯160、第二右端阀芯190内侧壁和阀芯套500内侧壁之间形成右排气腔164，第一右端阀芯160上设置有联通右排气腔164与上固定套510内腔的第二透气孔162。

下固定套520内滑动套接有中心阀芯170，中心阀芯170的左端外侧壁上设置有环形左气腔175，中心阀芯170的左端设有台阶腔，第二左端阀芯180的内端面上设有二级环形台阶，第二左端阀芯180的第一级环形台阶插入中心阀芯左端对应的台阶腔中并且与其形成环形的左腔室176，第二左端阀芯180的第二级环形台阶与中心阀芯左端形成环形凹槽并且该环形凹槽与左排气腔相联通，左气腔175上设有与左腔室176相联通的第五透气孔171，中心阀芯170左端台阶腔内连接一贯穿第二左端阀芯180的左连接轴172的驱动端，左连接轴172的输出端连接左活塞210；同理，中心阀芯170的右端外侧壁上设置有环形右气腔177，中心阀芯170的右端设有台阶腔，第二右端阀芯190的内端面上设有二级环形台阶，第二右端阀芯190的第一级环形台阶插入中心阀芯170右端对应的台阶腔中并且与其形成环形的右腔室178，第二右端阀芯190的第二级环形台阶与中心阀芯170右端形成环形凹槽并且该环形凹槽与右排气腔164相联通，右气腔177上设有与右腔室178相联通的第六透气孔173，中心阀芯170右端台阶腔内连接一贯穿第二右端阀芯190的右连接轴174的驱动端，右连接轴174的输出端连接右活塞220。

上述第三透气孔310联通上固定套510内腔和中心阀芯170的左气腔175，上述第四透气孔320联通上固定套510内腔和中心阀芯170的右气腔177。

阀芯套的环形外壁上设有三道环形凹槽，包括中心凹槽110、左排气槽120和右排气槽130，环形中心凹槽110的底部设有若干与上固定套内腔相联通的进气孔112，左排气槽120的底部设有若干与左排气腔154相联通的左排气孔122，右排气槽130的底部设有若干与右排气腔164相联通的右排气孔132。

尤为重要地，调控轴140的左凸起部142的最左端与调控轴140的右凸起部144的最左端距离应当等于第三透气孔310和第四透气孔320的中心距离，同理，调控轴140的左凸起部142的最右端与调控轴140的右凸起部144的最右端距离应当等于第三透气孔310和第四透气孔320的中心距离。

当调控轴140向左侧移动时，环形进气腔通过第三透气孔310与左气腔175相联通，左气腔175通过第五透气孔171与左腔室176相联通；与此同时，右排气腔164通过第二透气孔162与上固定套510的右端内腔联通，上固定套510的右端内腔通过第四透气孔320与右气腔177联通，右气腔177通过第六透气孔173与右腔室178相联通。

同理，当调控轴140向右侧移动时，环形进气腔通过第四透气孔320与右气腔177相联通，右气腔177通过第六透气孔173与右腔室178相联通；与此同时，左排气腔154通过第一透气孔152与上固定套510的左端内腔相联通，上固定套510的左端内腔通过第三透气孔310与左腔室175相联通，左腔室175通过第五透气孔171与左腔室176相联通。

如图14所示，为防止中心阀芯170在左右往复运动过程中造成第五透气孔171和第六透气孔173的阻塞，第五透气孔171和第六透气孔173采用L型透气孔，第五透气孔171的底部连接中心阀芯170左端台阶腔的右侧壁，第六透气孔173的底部连接中心阀芯170右端台阶腔的左侧壁。

气动泵的泵体内设置有供气通道，该供气通道通向中心凹槽110，泵体内还设置有通向外界的排气通道，该排气通道的内端通向左排气槽120和右排气槽130，排气通道的内端还通向左通气腔640和右通气腔660，左通气腔640和右通气腔660在伸张或者压缩过程中保持内部气压与外界大气压一致。

如图9所示，当气源进入进气腔室内，调控轴140向左端移动的最大距离。

下面以沼气为实施例，进一步详细的阐述本发明的气动隔膜泵的工作原理，当然此处的起源还可以替换成其他气源，例如压缩空气、氮气等。

调控阀的初始状态为：中心阀芯处于下固定套的中心位置，调控阀处于上固定套的中心位置，并且调控轴的左凸起部阻塞第三透气孔，调控轴的右凸起部阻塞第四透气孔。

由于供气通道一端连接沼气池储气板的导气管，供气通道的另一端连接设置于泵体内的中心凹槽，沼气池内存储的沼气通过供气通道进入中心凹槽内，并通过设置于中心凹槽底部的若干进气孔进入进气腔室，该进气腔室由调控轴两端凸起部之间的环形凹槽与上固定套内腔组成；与此同时，调控轴不会完全处于力平衡的状态，所以沼气推动调控轴向一侧移动。

当沼气推动调控轴向左侧移动时，调控轴左端内腔通过设置于上固定套左端的第一左端阀芯上的第一透气孔与第一左端阀芯左端的左排气腔联通，由于左排气腔上端通过左排气孔与左排气槽联通，并且由于左排气槽与泵体内的排气通道联通，使得调控轴左端内腔与外界大气相通，调控轴向做左移动时排出调控轴左端内腔中的空气；调控轴向左端移动时，进气腔室与设置于上固定套和下固定套之间的第三透气孔联通，调控轴右端内腔通过设置于上固定套右端的第一右端阀芯的第二透气孔与第一右端阀芯右端的右排气腔联通，由于右排气腔上端通过右排气孔与右排气槽联通，并且由于右排气槽与泵体的排气通道联通，使得调控轴右端内腔与外界大气相通，调控轴向左移动时，调控轴右端内腔中的空气体积增大，调控轴右端内腔与设置于上固定套和下固定套之间的第四透气孔联通；与此同时，进气腔室通过第三透气孔与下固定套内滑动连接的中心阀芯外侧壁左端的环形左气腔联通，沼气进入左气腔中，由于左气腔与中心阀芯左端台阶腔之间通过第五透气孔联通，并且中心阀芯左端的第二左端阀芯插入中心阀芯左端台阶腔内并形成左腔室，使沼气进入左气腔内；与此同时，由于中心阀芯外侧壁右端的右气腔通过第六透气孔与中心阀芯的右端台阶腔联通，并且由于中心阀芯右端的第二右端阀芯插入中心阀芯右端台阶腔中形成右腔室，使得右气腔与右腔室相联通，并且由于右气腔通过第四透气孔与调控轴右端内腔联通，使得右气腔与排气通道相联通。

沼气进入左腔室内，使得左腔室内气压大于右腔室，中心阀芯向右移动，与此同时，调控轴继续向左移动，中心阀芯向右移动过程中带动与之连接的左连接轴和右连接轴的移动，左连接轴向右移动过程中，带动左活塞右移，使得左活塞与左隔膜片之间的密封腔室气压减小，左隔膜片收缩变形，使得左隔膜片与泵体之间的左液体腔体积增大，并且使得左活塞内侧壁与设置于泵体内的中心体之间的左通气腔体积减小，由于左通气腔与排气通道相联通，左通气腔内减小的空气体积均可以通过排气通道排出，达到泵体左侧吸收沼液的目的；同理，右活塞的右移，右隔膜片伸张变形，使得右隔膜片与泵体之间右液体腔体积减小，右活塞内侧壁与设置于泵体内的中心体之间的右通气腔体积增大，达到泵体右侧排出沼液的目的。

调控轴向左移动过程中，调控轴的左端伸出右端收缩，调控轴的左端与向右移动的左活塞相遇，随着沼气不断向左腔室输送，左活塞带动调控轴一起向右移动；当右腔室中气体被完全排出时，左活塞带动调控轴向右移动至调控轴左端凸起阻塞第三透气孔并且调控轴右端凸起阻塞第四透气孔位置处。

由于第三透气孔和第四透气孔的阻塞，并且调控轴左端与左活塞贴合，并且由于进气腔室内的沼气气压大于调控轴右端气压，使得调控轴在沼气气压以及惯性的作用下向右移动，调控轴向右移动过程中，调控轴左端收缩并且右端伸出。

调控轴向右移动过程中，使得进气腔室与第四透气孔相联通，并且上固定套左端内腔与第三透气孔相联通，沼气进入右腔室，使得右腔室中的气压增大，从而使得中心阀芯向左移动，并挤压中心左腔室中的沼气通过第五透气孔、第三透气孔、第一透气孔以及左排气孔排出，中心阀芯向左移动过程中，驱动左连接轴和右连接轴的移动，并带动左活塞和右活塞的移动，使得左隔膜片的伸出变形以及右隔膜片的收缩变形，使得左液体腔体积减小，左通气腔体积增加，达到泵体左侧排出沼液目的，与此同时，右液体腔体积增加，右通气腔体积减小，达到泵体右侧吸收沼液目的。

右活塞向左移动过程中与调控轴右端相遇，并带动调控轴向左移动，当左腔室中的沼气完全排出时，调控轴的左凸起端密封第三透气孔，调控轴右端密封第四透气孔。

同理，由于第三透气孔和第四透气孔的阻塞，并且调控轴右端与右活塞贴合，并且由于进气腔室内的沼气气压大于调控轴左端气压，使得调控轴在沼气气压以及惯性的作用下向左移动，调控轴向左移动过程中，调控轴左端伸出并且右端收缩。

如此往复的运动，实现中心阀芯的左右往复摆动，并实现左右活塞的伸缩，从而达到泵体抽取或者吸收沼液的目的。

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 (3)

1.多区域互为水压间型超高效沼气发酵系统，其特征在于，其包括发酵池、水压间，发酵池由多个相同规格的子发酵池并联组成并且同侧放置，子发酵池包括发酵池体，发酵池体的一端为进料口，另一端为出料口，发酵池体的中间部位为发酵腔室，发酵腔室分别与进料口和出料口相联通，进料口上连接有进料口排水管，出料口上连接有出料口排水管；发酵腔室通过支撑装置固定连接储气板，储气板为顶部和四周密封并且下端开口，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；储气板的上、下侧壁分别于发酵腔室的内壁之间留有间隙；第一发酵池内还设置有拉杆，所述的拉杆包括横杆和竖杆，横杆活动于发酵腔室内，竖杆穿过储气板上下侧壁与发酵腔室内壁之间的间隙，横杆至少一端侧连接有竖直方向上的竖杆；发酵系统还包括第一导水管和第二导水管，第一导水管联通子发酵池的出料口排水管，第二导水管有两个并且分别联通第一导水管的两端，第二导水管的另一端分别连接水压间，第二导水管上设置有控制第一导水管中的沼液单向流入水压间的单向阀；水压间至少连接一个发酵池体的进料口排水管，并且进料口排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入发酵腔室的单向阀；第二导水管最低点所在的水平面高于第一导水管最高点所在的水平面，第一导水管最低点与出料口排水管最低点位于同一个水平面上；储气板上还设置有若干个位于进料口挡气板和出料口挡板之间的挡板，进/出料口挡气板与相邻的挡板之间或者相邻的挡板之间形成一个发酵区，每个发酵区的顶部都设置有相互独立并且互不联通的导气管。

2.根据权利要求1所述的多区域互为水压间型超高效沼气发酵系统，其特征在于，进/出料口挡气板在竖直方向上投影的长度大于位于进料口挡气板和出料口挡板之间的挡板在竖直方向上投影的长度。

3.根据权利要求2所述的多区域互为水压间型超高效沼气发酵系统，其特征在于，上述的支撑装置为设置于发酵腔室内侧面上的支撑板，上述拉杆的横杆两端侧分别连接有位于同一侧的竖直方向上的竖杆，竖杆的顶部设置有手握杆。