CN105199947A - 一种分体式漩涡沼气呼吸机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分体式漩涡沼气呼吸机，包括反应罐和主管道；隔断板水平设置在反应罐内中间位置，用于将反应罐的内部空间隔断为第一内室和第二内室；主管道上部开设有分别用于原料的进入和排出的入料口和出料口；输气管与第二内室上部连通；通气管与第一内室连通；至少四个沿竖直方向设置的漩生管位于第二内室内，其沿一以反应罐的对称中心为圆心圆周均匀分布；漩生管的上端连接至边缘部且与第一内室连通，下端为开放的喇叭形敞口且位于第二内室的下部；每个漩生管靠近下端均有一处弯折，至少四个漩生管的弯折均弯向同一侧且使其下端口均指向圆周的切线方向；本发明通过产生旋涡流实现了沼气的高效快速生成，应用范围广，结构简单，使用方便。

Description

一种分体式漩涡沼气呼吸机
技术领域
本发明涉及能源设备领域，特别是指一种分体式漩涡沼气呼吸机。
背景技术
目前，能源是世界各国大力发展的领域，传统的能源即将枯竭，新的能源尚未形成，包括风电、水电、地热能、太阳能、生物质能等等新的能源纷纷涌现出来。而且，可以看到传统能源的生产使用使得自然生态环境遭到严重的破坏，导致了全球气候变暖，空气、水资源严重污染等等的重大问题。因此，我们迫切的需要一种新能源，能够在提供人类消耗使用的同时，能够大量减少对环境资源的破坏。
利用生物质发酵生产沼气是一种既环保又可再生的能源发生方式，由于用生物质发酵生产沼气，在获得能源的同时，还产生大量有机肥料，并把植物吸收的部分二氧化碳和能源以有机肥料的形式返回到土壤中，若大规模生产，地球上的土壤将会越来越肥沃，大气中的二氧化碳浓度将逐渐降低，地球的温室气体效应将得以缓解。可见沼气不仅可减少污染，还可以改善自然环境，这是其他新能源所没有的优点。利用生物发酵产生沼气，需要在一密封性较好的空间内放置生物原料，生物原料发酵产生沼气，所产生的沼气可以输出用于发电、燃烧等使用。在现有技术中，传统生物质能源沼气存在诸多问题，其中最主要的就是产气慢，原料放入反应器后，需要一定时间(一般是几个月)的发酵才能产生能够达到使用标准的沼气，效率低下；同时也存在着进料难、出料难、搅拌难、冬天产气难等难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种能够快速、稳定产气的分体式漩涡沼气呼吸机。
基于上述目的本发明提供的一种分体式漩涡沼气呼吸机，包括反应罐以及设置在其内部的隔断板、漩生管；还包括设置在所述反应罐外且与其下部连通的主管道，所述主管道内设置有输气管、通气管；所述隔断板水平设置在所述反应罐内中间位置，其包括水平的边缘部和向上凸起的中心凸起部，用于将所述反应罐的内部空间隔断为第一内室和第二内室，所述第一内室为所述隔断板上表面与所述反应罐内壁构成的封闭空间，所述第二内室为所述隔断板下表面与所述反应罐内壁构成的封闭空间；所述主管道上部开设有分别用于原料的进入和排出的入料口和出料口；所述输气管与所述第二内室上部连通，用于引导向外部设备供气；所述通气管与所述第一内室连通，用于引入氧气；至少四个沿竖直方向设置的所述漩生管位于所述第二内室内，其沿一以所述反应罐的对称中心为圆心圆周均匀分布；所述漩生管的上端连接至所述边缘部且与所述第一内室连通，下端为开放的喇叭形敞口且位于所述第二内室的下部；每个所述漩生管靠近下端处均有一处弯折，至少四个所述漩生管的弯折均弯向同一侧且使其下端口均指向所述圆周的切线方向。
优选的，所述反应罐的侧壁外表面还均匀分布有多个用于辅助加热保温的太阳能加热管。
优选的，所述主管道下部还设置有通过阀门控制开闭的主出料口。
可选的，所述漩生管弯折形成的与竖直方向的夹角范围为：30-90度。
优选的，所述漩生管弯折形成的与竖直方向的夹角为30度。
优选的，所述主管道的上端伸出所述反应罐的顶部且在其上端口设置有封闭护盖。
优选的，所述输气管的出口端处设置有气压表。
优选的，所述反应罐内设置有温湿度计，所述反应罐的侧壁上还设置有用于显示罐内温度和湿度的显示器。
优选的，所述反应罐内用反应生成沼气的原料为人畜粪便。
可选的，所述反应罐能够与多个带有所述输气管和通气管的主管道相连，用于同时向多个设备供气。
从上面所述可以看出，本发明提供的分体式漩涡沼气呼吸机，通过将反应罐隔断为两个气室，并配合漩生管的设置，使得反应罐内的原料生成旋涡流，并在供气过程中达到一种动态循环状态，实现了高效快速产气，产气效果能够达到现有沼气发酵装置产气的80倍；其中最主要的是，通过旋涡流避免了现有的气发酵装置在入料后需要经过相当时间的放置才能产生沼气的重大缺陷；此外，基于上述特点，本发明的分体式漩涡沼气呼吸机能够在各种不利用沼气生成的环境下照常的生成沼气，应用范围广、适应性强，结构简单、紧凑，使用方便，面向我国的广大的沼气使用对象，符合当前的新能源发展要求，特别适合在大范围推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明优选实施例的分体式漩涡沼气呼吸机结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
参考图1，为本发明优选实施例的分体式漩涡沼气呼吸机结构示意图。
本发明实施例提供了一种分体式漩涡沼气呼吸机，包括：反应罐1以及设置在其内部的隔断板2、漩生管7；以及，设置在反应罐1外且与其下部连通的主管道3，主管道3内设置有输气管4、通气管8。具体的：
反应罐1是本发明的漩涡沼气呼吸机的主体部分，其主要用于盛放原料，原料在反应罐1内部反应生成沼气。作为优选的，反应罐1为圆柱型结构、且以长边沿竖直方向的状态放置，即如图1中所示；材料方面优选使用较为轻便、方便清洁、寿命较长的不锈钢材料。在其他实施例中，根据不同的使用需要，特别是根据供气对象的不同，在漩涡沼气呼吸机的整体体积很大时，反应罐也可以设计为通过水泥浇筑的大型正方体或长方体的结构形式。
隔断板2以水平设置的方式固定在反应罐1内部的中间位置处，进一步的，隔断板2包括水平的边缘部201和向上凸起的中心凸起部202。边缘部201与反应罐1内壁密封相接，中心凸起部202则向上方凸起，参考图1所示，隔断板2优选的为类似“草帽”形状的结构。通过隔断板2，将反应罐1的内部空间隔断为第一内室101和第二内室102，第一内室101即为隔断板2上表面与反应罐1内壁构成的封闭空间，第二内室102即为隔断板2下表面与反应罐1内壁构成的封闭空间，显然，由于隔断板2的中心凸起部202的结构设置，第二内室102的空间会大于第一内室101的空间。显然，根据不同形状、大小的反应罐1，隔断板2的形状也可以设置为其他形式，这其中，不同的形状主要体现在中心凸起部202的形状上，在不同的实施例中，中心凸起部202还可以为三角形，矩形、或特殊的不规则形状。
主管道3沿竖直方向设置在反应罐1的外部，其下端与反应罐1的下部连通，即主管道3的下端位于第二内室102的下部位置。主管道3上部开设有入料口5和出料口6，原料由外部的管路输送后从入料口5进入主管道3、并经过主管道3流入第二内室102；反应后的原料会从出料口6排出；主管道3内还设置有用于将反应生成的沼气向外部引导输出的输气管4，大部分原料位于第二内室102的下部，生成的沼气则大部分位于第二内室102的上部，即中心凸起部202形成的空间，输气管4与第二内室102上部连通，外部的用气设备与输气管4连接。主管道3内还设置有与第一内室101连通的通气管8，用于从外部空气中引入氧气以完成反应生成沼气。
反应罐1内还设置有用于连通第一内室101和第二内室102并通过原料的流动使得第二内室102内原料生成漩涡的漩生管7(具体的生成漩涡过程在后述的工作过程中说明，本部分中仅说明漩生管7的结构特征)。漩生管7至少设置有四个，根据反应罐1的体积大小、不同的形状，漩生管7可以灵活选择；在本优选实施例中，漩生管7设置有六个。漩生管7设置在第二内室102内，六个漩生管7沿一以反应罐1的对称中心为圆心圆周均匀分布，即任意两个漩生管7间的夹角为60度。每个漩生管7的上端均连接至边缘部201且与第一内室101连通；漩生管7的下端为开放端，同时漩生管7的下端口为喇叭形敞口并且位于第二内室102的下部；进一步的，每个漩生管7在靠近下端处均有一处弯折，使得漩生管7的下端口与竖直方向存在一个夹角，作为优选的，该夹角为30度；根据具体的使用需要，漩生管7弯折形成的与竖直方向的夹角可以灵活选择，该角度的范围一般在大于等于30、小于90度的范围内。对于优选实施例中的六个漩生管7，其弯折处的方向均弯向同一侧，即如图1中所示(仅示出正面的三个漩生管7)，其均向右侧弯折，同时使得六个漩生管7的下端口均指向上述的六个漩生管7分布所在的圆周的切线方向。
基于上述本发明的优选实施例，所述的漩涡沼气呼吸机的工作过程如下：
通过外部管路的输送，原料从入料口5进入主管道3，经过主管道3进入反应罐1内，并由主管道3下端进入第二内室102，原料逐渐积累、其液面逐渐上升，一般优选的加入原料至其液面与隔断板2平齐为止，此时，原料充满第二内室102下半部、主管道3下半部，以及漩生管7。原料优选使用人畜粪便，在短时间内，第二内室102下半部的原料即能反应产生沼气，并逐渐充满第二内室102的上半部。随着沼气的持续生成，第二内室102的上半部已经不够容纳更多的沼气，此时生成的沼气在其与原料相接的边界处会给与原料一向下的作用力，并随着沼气的持续生成持续向下挤压原料，使得原料进一步的进入主管道3和漩生管7。一部分原料在沼气的压力作用下通过漩生管7的上端口进入第一内室101，同时主管道3内的原料随着原料的进入也逐渐升高。需要使用沼气时，从与沼气主要储存的区域即第二内室102的上半部连通的输气管4即可将沼气引出，向外部的用气设备供气。随着向外部的供气，第二内室102内的沼气逐渐减少，沼气对反应罐1原料的压力随之减小，此时原料自身的重力起到主导作用，主管道3和第一内室101内的原料将发生回流，即向第二内室102流动。第一内室101内的原料通过六个漩生管7向第二内室102回流，而由于原料为人畜粪便，是具有较大质量的流体，其在自身重力作用下沿漩生管7下落回流时，具有较大的速度，同时，结合六个漩生管7设置方式，同时漩生管7下端的喇叭形敞口增大了原料流出漩生管7时的面积，并配合六个漩生管7下部沿着所述的圆周切向的弯折，使第二内室102内的原料形成一个动态的、持续的漩涡流，通过该形成的漩涡流，达到了搅拌、翻腾原料的作用，在此作用下，原料间摩擦、碰撞生热，加快反应速度，显著的提高了沼气的生成效率；同时，进一步扩展了本发明的适用范围，在不利于原料反应的季节或地区使用时，也能够正常、快速的生成沼气。上述的生成沼气压迫原料进入主管道3和第一内室101，以及主管道3和第一内室101内的原料回流的过程，会随着外部设备的供气而动态循环发生，使得沼气高效、快速的生成、以及稳定持续的供气过程实现一种动态平衡，即实现一种类似“呼吸”的效果。
根据上述的优选实施例可见，本发明的分体式漩涡沼气呼吸机，作为进出原料以及向外输送沼气的主管道3与主要反应生成沼气的反应罐1分体设置，这样的设计使得在实际的应用中，不会受到反应罐1的安装位置的限制，即使反应罐1的安装位置与用气设备的位置相距较远，也可以通过设置相应长度的主管道3来实现连接，进一步扩展了本发明的应用范围。显然，对于所述的反应罐1，与其连接的主管道3的设置数量并不限制为一个，其还能够与多个带有输气管4和通气管8的主管道3相连，用于同时向多个设备供气。在反应罐1与多个主管道3相连使用的实施例下，本发明则能够做到通过一个生成沼气的反应罐1同时向多个不同位置的用气设备供气，做到供气效率的最大化；这样能够更好的适应我国的人口生活分布形式，例如以村、社区等人口区划为单位通过一个本发明的分体式漩涡沼气呼吸机进行集中供气。同时，在实际使用中，本发明的漩涡沼气呼吸机还可以多个组合使用，将多个漩涡沼气呼吸机进料管和出料管依次首尾相连，即能够实现组合使用，适用于更多的沼气应用场合。
在一些其他的实施例中，反应罐1的侧壁外表面还均匀分布有多个用于辅助加热保温的太阳能加热管，通过太阳能加热管的加热，进一步的保证反应罐1内的温度，保证反应生成沼气的效率。
在一些其他的实施例中，主管道3下部还设置有通过阀门控制开闭的主出料口301。在需要快速排出原料时，打开主出料口301处的阀门，反应罐1内的原料即能够经主管道3由主出料口301快速排出。
在一些其他的实施例中，主管道3的上端伸出反应罐1的顶部且在其上端口设置有封闭护盖302，封闭护盖302起到封闭主管道3上端口的作用。
在一些其他的实施例中，输气管4的出口端处设置有气压表。通过气压表实时的显示反应罐1内的沼气压力。本实施例中，反应罐1内设置有温湿度计，反应罐1的侧壁上还设置有用于显示罐内温度和湿度的显示器，通过温湿度计的检测以及显示器的显示，进一步的综合反映反应罐1的环境状态，为使用者提供更多的参考数据以进行更完善的操作。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分体式漩涡沼气呼吸机，其特征在于，包括反应罐以及设置在其内部的隔断板、漩生管；还包括设置在所述反应罐外且与其下部连通的主管道，所述主管道内设置有输气管、通气管；所述隔断板水平设置在所述反应罐内中间位置，其包括水平的边缘部和向上凸起的中心凸起部，用于将所述反应罐的内部空间隔断为第一内室和第二内室，所述第一内室为所述隔断板上表面与所述反应罐内壁构成的封闭空间，所述第二内室为所述隔断板下表面与所述反应罐内壁构成的封闭空间；所述主管道上部开设有分别用于原料的进入和排出的入料口和出料口；所述输气管与所述第二内室上部连通，用于引导向外部设备供气；所述通气管与所述第一内室连通，用于引入氧气；至少四个沿竖直方向设置的所述漩生管位于所述第二内室内，其沿一以所述反应罐的对称中心为圆心圆周均匀分布；所述漩生管的上端连接至所述边缘部且与所述第一内室连通，下端为开放的喇叭形敞口且位于所述第二内室的下部；每个所述漩生管靠近下端处均有一处弯折，至少四个所述漩生管的弯折均弯向同一侧且使其下端口均指向所述圆周的切线方向。
2.根据权利要求1所述的漩涡沼气呼吸机，其特征在于，所述反应罐的侧壁外表面还均匀分布有多个用于辅助加热保温的太阳能加热管。
3.根据权利要求1所述的漩涡沼气呼吸机，其特征在于，所述主管道下部还设置有通过阀门控制开闭的主出料口。
4.根据权利要求1所述的漩涡沼气呼吸机，其特征在于，所述漩生管弯折形成的与竖直方向的夹角范围为：30-90度。
5.根据权利要求4所述的漩涡沼气呼吸机，其特征在于，所述漩生管弯折形成的与竖直方向的夹角为30度。
6.根据权利要求1所述的漩涡沼气呼吸机，其特征在于，所述主管道的上端伸出所述反应罐的顶部且在其上端口设置有封闭护盖。
7.根据权利要求1所述的漩涡沼气呼吸机，其特征在于，所述输气管的出口端处设置有气压表。
8.根据权利要求1所述的漩涡沼气呼吸机，其特征在于，所述反应罐内设置有温湿度计，所述反应罐的侧壁上还设置有用于显示罐内温度和湿度的显示器。
9.根据权利要求1所述的漩涡沼气呼吸机，其特征在于，所述反应罐内用反应生成沼气的原料为人畜粪便。
10.根据权利要求1所述的漩涡沼气呼吸机，其特征在于，所述反应罐能够与多个带有所述输气管和通气管的主管道相连，用于同时向多个设备供气。
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