CN108479524A - 一种大型发酵筒的搅拌装置 - Google Patents

Abstract

一种大型发酵筒的搅拌装置采用液压推动棘轮、棘轮带动搅拌轴的方案。搅拌轴上部刚性固定了搅拌叶片，下部固定了一个棘轮，有棘爪顶在棘轮的齿圈上，棘爪销接在推拉架上，能在推拉架上摆动，推拉架销接在搅拌轴上，能围着搅拌轴摆动；液压缸的活塞也销接在推拉架上，活塞通过推动架推动棘爪前进或者后退复位，液压缸的活塞每伸缩一次，棘爪便推动棘轮转过一定的角度，刚性固定在棘轮上的搅拌轴便也转过一定的角度，由于推拉架的扛杆作用，液压缸的推力被放大了好几倍来推动搅拌轴的旋转。本发明的好处是：搅拌轴用相对齿圈传动简单得多的液压传动来替代，节省了制造成本，工作稳定可靠，发酵全过程不会污染周围环境。

Description

一种大型发酵筒的搅拌装置

【技术领域】

本发明属于有机物发酵设施领域，具体涉及一种大型发酵筒的搅拌装置，适用于有机肥无污染制造。

【背景技术】

马云在2017年6月21日给美国3000多位企业家的演讲中提到：当今中国每年要吃掉6亿头猪、70亿只鸡，请大家设想一下，这么多猪在一年中产生的粪便是多么惊人，如果畜禽粪便得不到及时处理，会对地表水、地下水、土壤和空气造成多么严重的大面积污染。但如果能将这么多的粪便制成有机肥料，那又将是多么丰富的原料来源。

现有技术对粪便和有机物的主要处理方法有：堆肥或填埋，技术含量较高的处理是发酵后制成有机肥，通常是在一个大棚内，堆成几十公分的厚度，定时用机械翻动，促进发酵。这样做，不但占用了大量宝贵的土地，而且臭气污染面积广大、蚊蝇繁殖横行，如何让发酵过程在密闭环境中进行，成为广大环保专家最理想的方案，近几年来市场上出现过几种烘干或发酵的装置，好是好了点，但容量小，处理成本高，申请人经过大量调研和多年的实践经验，制成了容量20吨粪肥的密闭型立式发酵筒，直径约三米，高度约四米，粪便稀软粘稠，前期制作的钢制搅拌叶片屡屡被折断，可见需要的扭矩有多大，机械领域中最大的和最小的设备都是最难制造的，本案中最难攻克的关键问题是如何传动搅拌轴，业内人士在设计大型转动的时候，首先会想到用齿圈传动，这是成熟技术，但三米直径的齿圈很少有单位能做出来，如果用多段拼接，其制造精度、安装精度和齿圈的刚性等都是老大难问题，其制造成本决非农用机械能够承受得起的。本申请人根据多年的农用机械制造经验，针对搅拌轴转速慢、扭矩大的特性，终于攻克了上述难题，本案因此发生。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种大型发酵筒的搅拌装置来解决上述问题，采用液压推动棘轮，棘轮带动搅拌轴的方案。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种大型发酵筒的搅拌装置包括：搅拌轴、棘轮、棘爪、推拉架、液压缸和液压系统、气泵和输气管道以及安装所有必要零部件的机架；

所述搅拌轴通过推力轴承垂直安装在机架的轴承基座上，能在轴承基座上自由转动；搅拌轴上部焊接了数个搅拌叶片，搅拌轴下部固定了一个棘轮，有棘爪顶在棘轮的齿圈上，棘爪销接在推拉架上，能在推拉架上摆动，所述的推拉架由数片形状近似的推拉架上片和推拉架下片组成，都有一个大孔销接在搅拌轴上，推拉架上片和推拉架下片之间用螺丝和套筒固定成一体，能围着搅拌轴摆动；棘爪上还联接有拉簧，拉簧的另一端联接在推拉架下片或机架上，拉紧棘爪使其始终贴紧在棘轮的齿圈上；还有液压缸的活塞也销接在推拉架上，在液压系统启动时，活塞在液压缸顶端伸出或缩回，通过推动架推动棘爪前进或者后退复位，液压缸的活塞每伸缩一次，棘爪便推动棘轮转过一定的角度，刚性固定在棘轮上的搅拌轴便也转过一定的角度，由于推拉架的扛杆作用，液压缸的推力被放大了好几倍转化成搅拌轴的大扭矩，固定在搅拌轴上的叶片便推动发酵筒内的粪肥翻滚；所述的搅拌轴内部是空心的，搅拌轴下部设置有封口板，作为气流通道的终端，搅拌轴顶端伸出到发酵筒体顶盖外，筒体顶盖上设置有输气罩销接套住搅拌轴顶端，输气罩与搅拌轴之间设置有密封圈，输气罩的顶部有管道连接在气泵上；搅拌叶片上也设置了气流通道并与搅拌轴内部的气流通道连通，当气泵启动时，高压空气通过搅拌轴内部的气流通道进入搅拌叶片的气流通道，并从叶片后端的喷气孔内喷出；发酵筒体顶盖上还设置有数个出气口，把发酵过程中产生的废气从出气口用引风机收集起来。

进一步设置为：所述的棘爪和液压缸有数个，对称地均布在棘轮圆周上，同时为棘轮增添大扭矩，并提高搅拌轴的动平衡性能。

进一步设置为：所述的推拉架在摆动途径上设置了数个行程开关，行程开关电连接了液压系统的控制装置，便于调整和控制推拉架的摆动角度。

进一步设置为：所述的气流管道上设置有电热装置，对进入发酵筒的输送气流进行加热。

进一步设置为：所述搅拌叶片的截面是三角形，斜坡尖端朝向前进方向。

进一步设置为：所述的搅拌叶片设置有喷气孔，喷气孔沿搅拌叶片后侧面直线幅射状分布，离搅拌轴轴心线越远的叶片顶端，气孔间距越小。

进一步设置为：所述的搅拌叶片喷气孔出气方向斜向下方45度，喷气孔上方设置有挡泥板。

进一步设置为：所述的搅拌叶片，只有接近筒底的三片搅拌叶片是在同一水平面上均布的，其余搅拌叶片在搅拌轴上沿螺旋线均布，在垂直方向上上下下不重叠。

进一步设置为：为了便于制造和安装，搅拌轴分段制造后固定联接，最下面的二段搅拌轴之间设置了凸块联轴器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：根据慢转速、大扭矩的传动特性，用相对齿圈传动简单得多的液压传动来替代，大大节省了制造成本，工作稳定可靠，便于操作、便于调整，粪肥发酵效果特别好，不但发酵快，还“熟”得透、“熟”得均匀。由于在搅拌轴上设置了输气装置，提供了发酵所需的新鲜空气，所以，整个发酵筒都可以密闭起来，在筒顶设置吸风装置，把发酵过程中产生的废气都收集起来进行环保处理，整个发酵全过程都不会污染周围环境。

【附图说明】

为使图形简洁，对业内人士很熟悉的液压系统、气泵、气管就不图示了，反正本领域技术人员都能因地制宜地设置安装无须赘述。

图1是本发明大型搅拌轴的传动装置的结构示意图(为看清内部结构，隐去部份外围筒体、输气罩和其他与专利不相关的零部件)。

图2是大型搅拌轴的传动装置的全剖视图(添加了图1隐去的输气罩)。

图3大型搅拌轴的传动装置的传动原理图(为了看清棘轮，下面的推拉架上片作了透明处理，仅显示轮廓线；隐去上面的推拉架上片和搅拌轴上部、隐去所有的螺丝、螺帽)。

图4是搅拌叶片的结构示意图。

图5是推拉架结构示意图。

图6是图2中的A处局部放大图。

图7是图2中的B处局部放大图。

图8是图6中的C处局部放大图。

附图标记：

1搅拌轴，11棘轮，12棘爪，13推拉架上片，14推拉架下片，15液压缸，151活塞，16拉簧，17联轴器；18封口板。

2搅拌叶片，21斜坡面，22喷气孔，23挡泥板。

3机架，31筒体围板，32筒体顶盖，33轴承基座,34推力轴承，35出气口，36输气罩，37进气口，38密封圈。

【具体实施方式】

下面以附图和实施例详细阐述本发明。

实施例1：

参看图1、图2，一种大型发酵筒的搅拌装置包括：搅拌轴1、棘轮11、棘爪12、推拉架、液压缸15和液压系统、气泵和输气管道以及安装所有必要零部件的装置统称机架3；

参看图1、图2，所述搅拌轴1通过推力轴承垂直安装在机架的轴承基座33上，能在轴承基座33上自由转动；搅拌轴1上部焊接了12个搅拌叶片2；参看图3、图5，搅拌轴1下部固定了一个棘轮11，有二个棘爪12顶在棘轮11的齿圈上，棘爪12销接在推拉架上，能在推拉架上摆动，所述的推拉架由两组形状近似的推拉架上片13和推拉架下片14组成，都有一个大孔销接在搅拌轴1上，推拉架上片13和推拉架下片14之间用螺丝和套筒固定成一体，能围着搅拌轴1摆动；棘爪12上还联接有拉簧16，拉簧16的另一端联接在推拉架下片14或机架3上，拉紧棘爪12使其始终贴紧在棘轮11的齿圈上；还有液压缸15的活塞151也销接在推拉架上，在液压系统启动时，活塞151在液压缸15的顶端伸出或缩回，通过推动架推动棘爪12前进或者后退复位，液压缸15的活塞151每伸缩一次，棘爪12便推动棘轮11转过一定的角度，刚性固定在棘轮11上的搅拌轴11便也转过一定的角度，由于推拉架的扛杆作用，液压缸15的推力被放大了好几倍转化成搅拌轴1的大扭矩，固定在搅拌轴上的叶片便推动发酵筒内的粪肥翻滚，促使筒内的粪肥发酵均匀。参看图2、图6、图7，所述的搅拌轴1内部是空心的，搅拌轴1下部设置有封口板18作为气流通道的终端，搅拌轴1顶端伸出到发酵筒体顶盖32外，筒体顶盖32上设置有输气罩36销接套住搅拌轴1顶端，参看图8，输气罩36与搅拌轴1之间设置有密封圈38，用来加强气密性；输气罩36的顶部有管道连接在气泵上；搅拌叶片2上也设置了气流通道并与搅拌轴1内部的气流通道连通，当气泵启动时，高压空气通过搅拌轴1内部的气流通道进入搅拌叶片2内部的气流通道，并从搅拌叶片2的后端喷气孔22内喷出，在搅拌的过程中向粪肥输送新鲜空气，促进发酵细菌快速繁殖。发酵筒体顶盖32上还设置有两个出气口35，把发酵过程中产生的废气从出气口35用引风机收集起来进行环保处理。

参看图3，本实施例中，所述的棘爪12和液压缸15有两个，对称地均布在棘轮11的圆周上，同时为棘轮11增添大扭矩，并提高搅拌轴1的动平衡性能，使工作更加稳定可靠。

本实施例中，所述的推拉架摆动途径上设置了两组行程开关，分别设置在推拉架行程的起点和终点，行程开关电连接了液压系统的控制装置，便于调整和控制推拉架的摆动角度。

本实施例中，所述的气流管道上设置有电热装置，便于在寒冬季节或北方严寒地区对进入发酵筒内的输送空气加热，保持发酵筒内有适宜发酵的环境温度。

参看图4，本实施例中，所述的搅拌叶片2的截面是三角形，斜坡尖端朝向前进方向，便于在搅拌时，同时向上推动粪肥，过后落下时，呈蓬松状态，便于发酵过程的顺利进行。

参看图4，本实施例中，所述搅拌叶片2的喷气孔22沿搅拌叶片后侧面直线幅射状分布，离搅拌轴1轴心线越远的搅拌叶片2顶端，气孔间距越小，便于喷气孔22的出口气压趋向一致，向发酵筒内输送的空气分布均匀点。

参看图4，本实施例中，所述喷气孔22的出气方向斜向下方45度，喷气孔22上方设置有挡泥板23，使喷气孔22与粪肥不会直接接触，以免堵塞。

参看图1、图2，本实施例中，所述的搅拌叶片2在筒底的三片是在同一水平面上均布的，其余九个搅拌叶片2在搅拌轴1上沿螺旋线均布，在垂直方向上上下下不重叠。使发酵筒内的物料搅拌更加均匀无死角。

参看图3，本实施例中，为了便于制造和安装，搅拌轴1分段制造，最下面的二段搅拌轴1之间设置了凸块联轴器17。

本发明的工作原理是：当发酵筒体内装入粪肥和发酵菌种后，启动液压系统和气泵，气泵通过搅拌轴1和搅拌叶片2的内部的气流通道向发酵筒体内连续不断地输送新鲜空气，液压系统则驱动液压缸15的活塞151每隔一定时间伸缩一次，本实施例中，棘轮11设置有20齿，每个棘齿占用了18度，考虑到粪肥的阻力和搅拌轴1的弹性，液压系统被设定为活塞151伸缩一次的长度刚好使搅拌轴1摆动20度，下一次活塞151伸出时，棘爪12有2度左右的行程是没受到棘轮11阻力的。这样设置的目的是确保每次棘爪12的运动都能可靠地推动棘轮11，避免因为行程不够，棘爪12只在棘轮11的外圈磨擦着打来回。棘爪12上有拉簧16起作用，所以棘爪12始终紧贴在棘轮11的外围。活塞151缩回到最终极限时，棘爪12的尖端进入棘轮11的棘齿最内侧，就是最靠近搅拌轴1轴线的位置；活塞151向前伸出时，活塞151通过推拉架把棘爪12往前推，棘爪12顶着棘轮11的棘齿侧面带动搅拌轴1旋转，在棘爪12的行进途中，拉簧16被拉长；当活塞151往回缩回时，棘爪12往反方向退，拉簧16在缩短，但始终让棘爪12紧贴着棘轮11外围斜坡退回来，这时候搅拌轴1在粪肥的阻力下是不动的，固定在搅拌轴1上的棘轮11也是不动的；当棘爪12退到一定路程后，在拉簧16的拉动下，棘爪12的尖端啪地一下又进入棘轮11的最内侧，进入下一个循环的初始位置。活塞151的伸缩距离由四个行程开关来控制，当行程开关被推拉架触动时，会发出电信号传递给液压系统的控制装置，控制活塞151的伸缩时间和伸缩行程。

需要强调的是：本专利只公开一种大型搅拌轴及其传动装置，至于发酵筒本身的进料、出料、监控装置等等将在另案中公开。

本发明的有益效果是：超大型搅拌轴用相对齿圈传动简单得多的液压传动来替代，大大节省了制造成本，工作稳定可靠，便于操作、便于调整、体积小。由于在搅拌轴上设置了输气装置和引风装置，能让整个发酵过程密闭起来有了实现的可能，把发酵过程中的废气收集起来再进行环保处理，使发酵全过程都不会污染周围环境。

Claims (9)

1.一种大型发酵筒的搅拌装置包括：搅拌轴、棘轮、棘爪、推拉架、液压缸和液压系统、气泵和输气管道以及安装所有必要零部件的机架；所述搅拌轴通过推力轴承垂直安装在机架的轴承基座上，能在轴承基座上自由转动；搅拌轴上部固定了数个刚性叶片，搅拌轴下部固定了一个棘轮，有棘爪顶在棘轮的齿圈上，棘爪销接在推拉架上，能在推拉架上摆动，所述的推拉架由数片形状近似的推拉架上片和推拉架下片组成，都有一个大孔销接在搅拌轴上，推拉架上片和推拉架下片之间用螺丝和套筒固定成一体，能围着搅拌轴摆动；棘爪上还联接有拉簧，拉簧的另一端联接在推拉架下片或机架上，拉紧棘爪使其始终贴紧在棘轮的齿圈上；还有液压缸的活塞也销接在推拉架上，在液压系统启动时，活塞在液压缸顶端伸出或缩回，通过推动架推动棘爪前进或者后退复位，液压缸的活塞每伸缩一次，棘爪便推动棘轮转过一定的角度，刚性固定在棘轮上的搅拌轴便也转过一定的角度，由于推拉架的扛杆作用，液压缸的推力被放大了好几倍转化成搅拌轴的大扭矩，固定在搅拌轴上的叶片便推动发酵筒内的粪肥翻滚；所述的搅拌轴内部是空心的，搅拌轴下部设置有封口板，作为气流通道的终端，搅拌轴顶端伸出到发酵筒体顶盖外，筒体顶盖上设置有输气罩销接套住搅拌轴顶端，输气罩与搅拌轴之间设置有密封圈，输气罩的顶部有管道连接在气泵上；搅拌叶片上也设置了气流通道并与搅拌轴内部的气流通道连通，当气泵启动时，高压空气通过搅拌轴内部的气流通道进入搅拌叶片的气流通道，并从叶片后端的喷气孔内喷出；发酵筒体顶盖上还设置有数个出气口，把发酵过程中产生的废气从出气口用引风机收集起来。

2.如权利要求1所述的一种大型发酵筒的搅拌装置，其特征在于：所述的棘爪和液压缸有数个，对称地均布在棘轮圆周上，同时为棘轮增添大扭矩。

3.如权利要求1所述的一种大型发酵筒的搅拌装置，其特征在于：所述的推拉架在摆动途径上设置了数个行程开关，行程开关电连接了液压系统的控制装置。

4.如权利要求1所述的一种大型发酵筒的搅拌装置，其特征在于气流管道上设置有电热装置。

5.如权利要求1所述的一种大型发酵筒的搅拌装置，其特征在于：所述的搅拌叶片截面是三角形，斜坡尖端朝向前进方向。

6.如权利要求1所述的一种大型发酵筒的搅拌装置，其特征在于：所述的搅拌叶片上设置有喷气孔，沿搅拌叶片后侧面直线幅射状分布，离搅拌轴轴心线越远的叶片顶端，气孔间距越小。

7.如权利要求1所述的一种大型发酵筒的搅拌装置，其特征在于：所述的搅拌叶片喷气孔出气方向斜向下方45度，喷气孔上方设置有挡泥板。

8.如权利要求1所述的一种大型发酵筒的搅拌装置，其特征在于：所述搅拌叶片，只有接近筒底的三片搅拌叶片是在同一水平面上均布的，其余搅拌叶片在搅拌轴上沿螺旋线均布，在垂直方向上上下不重叠。

9.如权利要求1所述的一种大型发酵筒的搅拌装置，其特征在于：所述的搅拌轴分段制造后固定联接，最下面的二段搅拌轴之间设置了凸块联轴器。