CN106747697A - 一种自动化粪便发酵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动化粪便发酵装置，包括至少两组发酵塔单元、铺料机构、进料装置和出料装置；各组发酵塔单元在水平方向或垂直方向依次拼接；所述发酵塔单元包括壳体，壳体内设有若干个上下对正排列的发酵槽，所述壳体顶部两侧均设有水平导轨；所述发酵槽的底面为翻板，每一层翻板包括若干块处于同一平面的翻板单体，每一层翻板对应设置有一个自动翻板机构；所述铺料机构设置于所述壳体顶部，用于均匀地将动物粪便平铺到所述发酵槽中；所述进料装置设于所述发酵塔单元一侧，用于将动物粪便输送到铺料机构中；实现不间断同时发酵，发酵后的粪便又可转入下层继续发酵，缩短发酵周期，提高发酵效率，装置结构简单实用，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及粪便发酵领域，尤其涉及一种自动化粪便发酵装置。
背景技术
动物粪便是一种廉价的化合物，其中氮、磷酸、钙等化学成分多，可经发酵制成高档优质的有机肥料或进一步制成有机无机生物配方肥。大量发展生物有机肥的工业生产，通过对动物粪便的加工增值，不仅能有效地变废为宝，同时还可避免和治理日益严重的环境污染。动物粪便发酵的肥料比起其他工业合成肥，用于给土壤供给成分的效果更好。
目前，国内外使用的粪便发酵装置，进料后粪便容易堆积，不能均匀分布于发酵层上，影响发酵效率与质量。且发酵装置的安装建造周期长，发酵装置一旦建造完毕，若生产规模发生改变，还需要重新修建发酵塔，生产不够灵活。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种自动化粪便发酵装置。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种自动化粪便发酵装置，包括至少两组发酵塔单元、铺料机构、进料装置和出料装置；各组发酵塔单元在水平方向或垂直方向依次拼接；所述发酵塔单元包括壳体，壳体内设有若干个上下对正排列的发酵槽，所述壳体顶部两侧均设有水平导轨；所述发酵槽的底面为翻板，每一层翻板包括若干块处于同一平面的翻板单体，每一层翻板对应设置有一个使动物粪便从上一层翻板掉入到下一层翻板的自动翻板机构；所述铺料机构设置于所述壳体顶部，用于均匀地将动物粪便平铺到所述发酵槽中；所述进料装置设于所述发酵塔单元一侧，用于将动物粪便输送到铺料机构中；所述出料装置设于所述发酵塔单元的底端，用于将发酵槽中完成发酵的动物粪便输出。
进一步地，所述进料装置包括提升架，所述提升架的侧壁设有纵向滑道，所述纵向滑道的内腔通过滑轮连接有进料箱，所述提升架的上侧设有八字形滑道，所述八字形滑道与纵向滑道连通，且八字形滑道位于所述铺料机构的上侧，所述提升架的上端设有提升电机，所述提升电机的前端通过轴连接有绞线盘，所述绞线盘通过缆绳与进料箱的内腔下侧固定连接，所述提升电机与PLC控制器电连接。
进一步地，所述铺料机构包括料斗、搅拌机构、出料控制机构和行走装置；所述料斗的上、下端分别设有进料口和出料口；所述搅拌机构设于料斗内的中间位置，所述搅拌机构包括搅拌转轴以及连接在搅拌转轴上的多根搅拌杆，所述搅拌杆垂直于所述搅拌转轴，所述搅拌杆在所述搅拌转轴的轴向上间隔分布，在所述搅拌转轴的同一横截面中，相邻的两个所述搅拌杆的投影之间的夹角为30～90度，所述搅拌转轴两端通过轴承与料斗连接，所述搅拌转轴一端与设置在料斗外的第一电机连接；所述出料控制机构设于所述料斗的出料口处，包括出料转轴以及固接在出料转轴外壁上的出料叶片，所述出料叶片设为4个，以90°等分；所述行走装置包括两个滑块，所述滑块与所述水平导轨滑动连接，两个滑块上设有支撑架，支撑架固定连接在料斗外壁的两侧，所述滑块由第二电机驱动沿水平导轨移动。
进一步地，所述料斗中设有第一光电传感器和第二光电传感器，所述发酵塔单元中最上层发酵槽上设有接近开关，所述第一光电传感器、第二光电传感器、接近开关、铺料机构分别与PLC控制器连接。
进一步地，所述自动翻板机构包括液压缸、三角板和连杆机构，所述连杆机构包括一根连杆、若干根摇杆、以及若干根转轴，各摇杆长度相同且相互平行，每根转轴设于一块翻板单体的底面，每根转轴的一端均与一根摇杆的下端固定连接，每根摇杆的上端均与所述连杆铰接；所述液压缸的活塞杆端部与三角板的其中一个边角铰接，三角板的另一个边角与连杆连接；所述液压缸的活塞杆在垂直方向上下运动；上下相邻的两层翻板对应的自动翻板机构中的液压缸左右间隔分布，上下相邻的两层翻板分别沿顺时针和逆时针方向翻转；所述翻板单体为长方形面，所述转轴沿翻板单体的长向设置且位于中线与边沿之间，转轴与边沿的距离为整个翻板单体宽向距离的1/4至1/2之间；所述液压缸与PLC控制器连接。
进一步地，所述发酵塔单元中每个发酵槽的侧面均设置有排气管，所述排气管的出口端向上设置，所述排气管与水平面的夹角为45°，各层排气管与一垂直设置的通风管道连通。
进一步地，所述自动化粪便发酵装置还包括除臭机构，所述除臭机构包括依次通过管道相连的脱硫罐、沸石罐、出烟管，以及用于将脱硫罐与所述通风管道连通的密封管道。
进一步地，所述沸石罐内设有沸石层，所述脱硫罐内设有碳酸钙层。
进一步地，所述发酵塔单元中发酵槽的个数为3-10个；每一层翻板包括至少5块处于同一平面的翻板单体；所述翻板单体的端面形状和横截面形状为倒U字形。
本发明具有如下有益效果：
（1）实现不间断同时发酵，发酵后的粪便又可转入下层继续发酵，缩短发酵周期，提高发酵效率，装置结构简单实用，成本低。
（2）多层塔式占地面积小，单位面积处理量大，能耗低，可实现全自动化控制。
（3）热量传递好。发酵需要温度，温度越高发酵效果越好，利用底层发酵散发出来的高温可以直接传递给上层物料提供发酵温度，逐层传递。
（4）发酵产生的废气可以有效收集，进行集中处理。
附图说明
图1是本发明的结构图；
图2是本发明自动翻板机构的结构图；
图3是本发明翻板单体的结构图；
图4为本发明铺料机构的立体图；
图5为本发明铺料机构的结构图；
图6为本发明通气机构的结构图。
图中：1、发酵塔单元，2、发酵槽，3、铺料机构，4、进料装置，5、出料装置，6、料斗，7、搅拌转轴，8、搅拌杆，9、出料转轴，10、出料叶片，11、水平导轨，12、滑块，13、支撑架，14、翻板单体，15、转轴，16、摇杆，17、连杆，18、液压缸，19、三角板，20、排气管，21、通风管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
一种自动化粪便发酵装置，包括至少两组发酵塔单元1、铺料机构3、进料装置4和出料装置5。
各组发酵塔单元1在水平方向或垂直方向依次拼接；可以根据不同生产需要确定发酵塔单元1的组数，例如发酵塔单元1的组数为3-10；各发酵塔单元1可以在水平方向上相互拼接，也可以在垂直方向上相互拼接；可以实现标准化、模块化生产，提高了粪便发酵装置的灵活性和可扩展性，安装建造周期短。
所述发酵塔单元1包括壳体，壳体内设有若干个上下对正排列的发酵槽2，所述发酵塔单元1中发酵槽2的个数为3-10个；所述壳体顶部两侧均设有水平导轨11，各发酵塔单元1在水平方向上相互拼接时，相邻的发酵塔单元1中的水平导轨11无缝拼接；所述发酵槽2的底面为翻板，每一层翻板包括若干块处于同一平面的翻板单体14，每一层翻板包括的翻板单体14的个数相同，可以根据实际生产需要确定每一层翻板中翻板单体14的块数，例如至少为5块；所述翻板单体14的端面形状和横截面形状为倒U字形，每一层翻板对应设置有一个使动物粪便从上一层翻板掉入到下一层翻板的自动翻板机构；所述自动翻板机构包括液压缸18、三角板19和连杆17机构，所述连杆17机构包括一根连杆17、若干根摇杆16、以及若干根转轴15，各摇杆16长度相同且相互平行，每根转轴15设于一块翻板单体14的底面，每根转轴15的一端均与一根摇杆16的下端固定连接，每根摇杆16的上端均与所述连杆17铰接；所述液压缸18的活塞杆端部与三角板19的其中一个边角铰接，三角板19的另一个边角与连杆17连接；所述液压缸18的活塞杆在垂直方向上下运动；上下相邻的两层翻板对应的翻板装置中的液压缸18左右间隔分布，上下相邻的两层翻板分别沿顺时针和逆时针方向翻转；所述液压缸18与PLC控制器连接。当粪便需要进入发酵塔的下一层时，只需启动液压缸18，通过液压缸18推动三角板19，使三角板19逆时针旋转，带动连杆17同时运动，连杆17同步带动各根摇杆16，各根摇杆16带动各自连接的那根转轴15，使得翻板打开，粪便通过自身重力落至下层；下一层液压缸18推动三角板19，使三角板19顺时针旋转……使粪便继续翻落。翻料机构多层组合，相间层翻板分别顺时或逆时翻转，防止粪便在多层落料过程中堆积到一边。
所述翻板单体14为长方形面，所述转轴15沿翻板单体14的长向设置且位于中线与边沿之间，转轴15与边沿的距离为整个翻板单体14宽向距离的1/4至1/2之间。在液压缸18带动翻板翻转工作时，利用了粪便自身重力作用和翻板本身的不平衡性使翻转翻板的力大大减小，在结构最大程度上减少液压缸18的输出推力，降低能耗，省时省力，提高了工作效率。
所述铺料机构3设置于所述壳体顶部，用于均匀地将动物粪便平铺到所述发酵槽2中；所述铺料机构3包括料斗6、搅拌机构、出料控制机构和行走装置；所述料斗6的上、下端分别设有进料口和出料口；所述搅拌机构设于料斗6内的中间位置，所述搅拌机构包括搅拌转轴7以及连接在搅拌转轴7上的多根搅拌杆8，所述搅拌杆8垂直于所述搅拌转轴7，所述搅拌杆8在所述搅拌转轴7的轴向上间隔分布，在所述搅拌转轴7的同一横截面中，相邻的两个所述搅拌杆8的投影之间的夹角为30～90度，所述搅拌转轴7两端通过轴承与料斗6连接，所述搅拌转轴7一端与设置在料斗6外的第一电机连接；所述出料控制机构设于所述料斗6的出料口处，包括出料转轴9以及固接在出料转轴9外壁上的出料叶片10，所述出料叶片10设为4个，以90°等分，可以在停止工作时有效防止漏料情况；所述行走装置包括两个滑块12，所述滑块12与所述水平导轨11滑动连接，两个滑块12上设有支撑架13，支撑架13固定连接在料斗6外壁的两侧。所述滑块12由第二电机驱动沿水平导轨11移动。通过设置行走装置，使得铺料机构3还能前后行走铺料，提高工作效率，比人工铺料时间大大缩短。
优选地，所述料斗6中设有第一光电传感器和第二光电传感器，所述发酵塔单元1中最上层发酵槽2上设有接近开关，所述第一光电传感器、第二光电传感器、接近开关、铺料机构3分别与PLC控制器连接。第一光电传感器设于所述料斗6中的预定高度处，当料斗6内的粪便达到一定的高度后，第一光电传感器向PLC控制器发出信号，PLC控制器向铺料机构3发出动作指令，使得铺料机构3工作；第二光电传感器设于所述料斗6底端，当料斗6内的粪便排空后，第二光电传感器向PLC控制器发出信号，PLC控制器向铺料机构3发出动作指令，使得铺料机构3返回装料区等待装料，有料后返回原发酵槽2继续工作；所述发酵塔单元1中最上层发酵槽2上设有接近开关，可以使铺料机构3在指定的发酵槽2内进行铺料工作。全程自动化控制，工作人员远程控制，降低劳动强度。发酵塔塔顶有大量氨气及其他刺激性有害气体，可实现无人现场，减少对工作人员的伤害。
所述进料装置4设于所述发酵塔单元1一侧，用于将动物粪便输送到铺料机构3中；所述进料装置4可以采用现有技术，更优选地，所述进料装置4包括提升架，所述提升架的侧壁设有纵向滑道，所述纵向滑道的内腔通过滑轮连接有进料箱，所述提升架的上侧设有八字形滑道，所述八字形滑道与纵向滑道连通，且八字形滑道位于所述铺料机构3的上侧，所述提升架的上端设有提升电机，所述提升电机的前端通过轴连接有绞线盘，所述绞线盘通过缆绳与进料箱的内腔下侧固定连接，所述提升电机与PLC控制器电连接。
所述发酵塔单元1中还设置通气机构，所述通气机构包括排气管20和通风管道21，每个发酵槽2的侧面均设置有排气管20，所述排气管20的出口端向上设置，所述排气管20与水平面的夹角为45°，各层排气管20与一垂直设置的通风管道21连通。充分利用热空气上流的特性，使得发酵装置内热气得到有效排出，有效防止粪便落入排气管20中造成堵塞，影响排气，有利于粪便得到更好的发酵效果。
所述出料装置5设于所述发酵塔单元1的底端，用于将发酵槽2中完成发酵的动物粪便输出。
作为进一步改进，所述自动化粪便发酵装置还包括除臭机构，所述除臭机构包括依次通过管道相连的脱硫罐、沸石罐、出烟管，以及用于将脱硫罐与所述通风管道21连通的密封管道；所述沸石罐内设有沸石层，所述脱硫罐内设有碳酸钙层。
工作时，粪便由进料装置4提升到发酵装置顶端的铺料机构3中，粪便从铺料机构3进入第一层发酵槽2的翻板上进行发酵，第二天通过自动翻板机构使粪便进入第二层发酵槽2上的翻板进行发酵，空出第一层再入新料，依次进行直到粪便从第最下层发酵槽2出来至底下出料装置5，完成发酵处理。
实施例1
一种自动化粪便发酵装置，包括八组发酵塔单元1、铺料机构3、通气机构、进料装置4、出料装置5和除臭机构。
各组发酵塔单元1在水平方向依次拼接，所述发酵塔单元1包括壳体，壳体内设有8个上下对正排列的发酵槽2，所述壳体顶部两侧均设有水平导轨11，相邻的发酵塔单元1中的水平导轨11无缝拼接；所述发酵槽2的底面为翻板，每一层翻板包括11块处于同一平面的翻板单体14；所述翻板单体14的端面形状和横截面形状为倒U字形，每一层翻板对应设置有一个使动物粪便从上一层翻板掉入到下一层翻板的自动翻板机构；所述自动翻板机构包括液压缸18、三角板19和连杆17机构，所述连杆17机构包括一根连杆17、若干根摇杆16、以及若干根转轴15，各摇杆16长度相同且相互平行，每根转轴15设于一块翻板单体14的底面，每根转轴15的一端均与一根摇杆16的下端固定连接，每根摇杆16的上端均与所述连杆17铰接；所述液压缸18的活塞杆端部与三角板19的其中一个边角铰接，三角板19的另一个边角与连杆17连接；所述液压缸18的活塞杆在垂直方向上下运动；上下相邻的两层翻板对应的翻板装置中的液压缸18左右间隔分布，上下相邻的两层翻板分别沿顺时针和逆时针方向翻转；所述液压缸18与PLC控制器连接。所述翻板单体14为长方形面，所述转轴15沿翻板单体14的长向设置且位于中线与边沿之间，转轴15与边沿的距离为整个翻板单体14宽向距离的1/3。
所述铺料机构3设置于所述壳体顶部，用于均匀地将动物粪便平铺到所述发酵槽2中；所述铺料机构3包括料斗6、搅拌机构、出料控制机构和行走装置；所述料斗6的上、下端分别设有进料口和出料口；所述搅拌机构设于料斗6内的中间位置，所述搅拌机构包括搅拌转轴7以及连接在搅拌转轴7上的多根搅拌杆8，所述搅拌杆8垂直于所述搅拌转轴7，所述搅拌杆8在所述搅拌转轴7的轴向上间隔分布，在所述搅拌转轴7的同一横截面中，相邻的两个所述搅拌杆8的投影之间的夹角为30～90度，所述搅拌转轴7两端通过轴承与料斗6连接，所述搅拌转轴7一端与设置在料斗6外的第一电机连接；所述出料控制机构设于所述料斗6的出料口处，包括出料转轴9以及固接在出料转轴9外壁上的出料叶片10，所述出料叶片10设为4个，以90°等分；所述行走装置包括两个滑块12，所述滑块12与所述水平导轨11滑动连接，两个滑块12上设有支撑架13，支撑架13固定连接在料斗6外壁的两侧。所述滑块12由第二电机驱动沿水平导轨11移动。所述料斗6中设有第一光电传感器和第二光电传感器，所述发酵塔单元1中最上层发酵槽2上设有接近开关，所述第一光电传感器、第二光电传感器、接近开关、铺料机构3分别与PLC控制器连接。
所述进料装置4设于所述发酵塔单元1一侧，用于将动物粪便输送到铺料机构3中；所述进料装置4包括提升架，所述提升架的侧壁设有纵向滑道，所述纵向滑道的内腔通过滑轮连接有进料箱，所述提升架的上侧设有八字形滑道，所述八字形滑道与纵向滑道连通，且八字形滑道位于所述铺料机构3的上侧，所述提升架的上端设有提升电机，所述提升电机的前端通过轴连接有绞线盘，所述绞线盘通过缆绳与进料箱的内腔下侧固定连接，所述提升电机与PLC控制器电连接。
所述发酵塔单元1中还设置通气机构，所述通气机构包括排气管20和通风管道21，每个发酵槽2的侧面均设置有排气管20，所述排气管20的出口端向上设置，所述排气管20与水平面的夹角为45°，各层排气管20与一垂直设置的通风管道21连通。
所述除臭机构包括依次通过管道相连的脱硫罐、沸石罐、出烟管，以及用于将脱硫罐与所述通风管道21连通的密封管道；所述沸石罐内设有沸石层，所述脱硫罐内设有碳酸钙层。
所述出料装置5设于所述发酵塔单元1的底端，用于将发酵槽2中完成发酵的动物粪便输出。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自动化粪便发酵装置，其特征在于，其包括至少两组发酵塔单元、铺料机构、进料装置和出料装置；各组发酵塔单元在水平方向或垂直方向依次拼接；所述发酵塔单元包括壳体，壳体内设有若干个上下对正排列的发酵槽，所述壳体顶部两侧均设有水平导轨；所述发酵槽的底面为翻板，每一层翻板包括若干块处于同一平面的翻板单体，每一层翻板对应设置有一个使动物粪便从上一层翻板掉入到下一层翻板的自动翻板机构；所述铺料机构设置于所述壳体顶部，用于均匀地将动物粪便平铺到所述发酵槽中；所述进料装置设于所述发酵塔单元一侧，用于将动物粪便输送到铺料机构中；所述出料装置设于所述发酵塔单元的底端，用于将发酵槽中完成发酵的动物粪便输出。
2.如权利要求1所述的自动化粪便发酵装置，其特征在于，所述进料装置包括提升架，所述提升架的侧壁设有纵向滑道，所述纵向滑道的内腔通过滑轮连接有进料箱，所述提升架的上侧设有八字形滑道，所述八字形滑道与纵向滑道连通，且八字形滑道位于所述铺料机构的上侧，所述提升架的上端设有提升电机，所述提升电机的前端通过轴连接有绞线盘，所述绞线盘通过缆绳与进料箱的内腔下侧固定连接，所述提升电机与PLC控制器电连接。
3.如权利要求1所述的自动化粪便发酵装置，其特征在于，所述铺料机构包括料斗、搅拌机构、出料控制机构和行走装置；所述料斗的上、下端分别设有进料口和出料口；所述搅拌机构设于料斗内的中间位置，所述搅拌机构包括搅拌转轴以及连接在搅拌转轴上的多根搅拌杆，所述搅拌杆垂直于所述搅拌转轴，所述搅拌杆在所述搅拌转轴的轴向上间隔分布，在所述搅拌转轴的同一横截面中，相邻的两个所述搅拌杆的投影之间的夹角为30～90度，所述搅拌转轴两端通过轴承与料斗连接，所述搅拌转轴一端与设置在料斗外的第一电机连接；所述出料控制机构设于所述料斗的出料口处，包括出料转轴以及固接在出料转轴外壁上的出料叶片，所述出料叶片设为4个，以90°等分；所述行走装置包括两个滑块，所述滑块与所述水平导轨滑动连接，两个滑块上设有支撑架，支撑架固定连接在料斗外壁的两侧，所述滑块由第二电机驱动沿水平导轨移动。
4.如权利要求3所述的自动化粪便发酵装置，其特征在于，所述料斗中设有第一光电传感器和第二光电传感器，所述发酵塔单元中最上层发酵槽上设有接近开关，所述第一光电传感器、第二光电传感器、接近开关、铺料机构分别与PLC控制器连接。
5.如权利要求1所述的自动化粪便发酵装置，其特征在于，所述自动翻板机构包括液压缸、三角板和连杆机构，所述连杆机构包括一根连杆、若干根摇杆、以及若干根转轴，各摇杆长度相同且相互平行，每根转轴设于一块翻板单体的底面，每根转轴的一端均与一根摇杆的下端固定连接，每根摇杆的上端均与所述连杆铰接；所述液压缸的活塞杆端部与三角板的其中一个边角铰接，三角板的另一个边角与连杆连接；所述液压缸的活塞杆在垂直方向上下运动；上下相邻的两层翻板对应的自动翻板机构中的液压缸左右间隔分布，上下相邻的两层翻板分别沿顺时针和逆时针方向翻转；所述翻板单体为长方形面，所述转轴沿翻板单体的长向设置且位于中线与边沿之间，转轴与边沿的距离为整个翻板单体宽向距离的1/4至1/2之间；所述液压缸与PLC控制器连接。
6.如权利要求1所述的自动化粪便发酵装置，其特征在于，所述发酵塔单元中每个发酵槽的侧面均设置有排气管，所述排气管的出口端向上设置，所述排气管与水平面的夹角为45°，各层排气管与一垂直设置的通风管道连通。
7.如权利要求1所述的自动化粪便发酵装置，其特征在于，所述自动化粪便发酵装置还包括除臭机构，所述除臭机构包括依次通过管道相连的脱硫罐、沸石罐、出烟管，以及用于将脱硫罐与所述通风管道连通的密封管道。
8.如权利要求7所述的自动化粪便发酵装置，其特征在于，所述沸石罐内设有沸石层，所述脱硫罐内设有碳酸钙层。
9.如权利要求1所述的自动化粪便发酵装置，其特征在于，所述发酵塔单元中发酵槽的个数为3-10个；每一层翻板包括至少5块处于同一平面的翻板单体；所述翻板单体的端面形状和横截面形状为倒U字形。
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