CN110551609A - 一种微生物质燃料发酵转换反应设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微生物质燃料发酵转换反应设备，包括发酵罐，所述发酵罐内设有发酵室以及储气室，所述发酵罐的侧部具有向发酵室内补充微生物菌液或者发酵原料的进料机构，所述进料机构包括中转箱，所述中转箱的底部通过进料管与发酵室连接，所述进料管包括第一管体以及第二管体，所述第一管体连接所述中转箱以及发酵室，所述第二管体的端连接于第一管体上，第二管体的另一端朝向上方，所述第二管体上还连接有驱动件，所述微生物菌液以及发酵原料在所述驱动件的作用被补充到发酵室内。本发明微生物质燃料发酵转换反应设备能够实时、定量的向发酵罐内补充微生物菌液或者发酵原料，以提高微生物的发酵效率。

Description

一种微生物质燃料发酵转换反应设备

技术领域

本发明涉及一种微生物质燃料发酵技术，特别涉及一种微生物质燃料发酵转换反应设备。

背景技术

目前，在微生物质燃料的制备技术中，微生物质的发酵起着比较重要的作用。在微生物进行发酵时，通常是采用罐式发酵，即准备一个发酵罐，然后将微生物菌液和发酵原料一起倒入发酵罐中进行发酵，在发酵罐中具有专门的储气室，发酵后产生的燃料气体则存储在储气室中。微生物在发酵罐内的发酵效率与发酵原料的多少以及微生物菌液的多少有着直接关系，目前微生物在发酵罐内进行发酵的过程中时，一旦出现发酵原料短缺或者微生物菌液短缺时，无法进行定量的补充到发酵罐内。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种微生物质燃料发酵转换反应设备，该设备能够实时、定量的向发酵罐内补充微生物菌液或者发酵原料，以提高微生物的发酵效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种微生物质燃料发酵转换反应设备，包括发酵罐，所述发酵罐内设有发酵室以及储气室，所述发酵罐的顶部为常密封的弧形顶，所述发酵罐的侧部具有向发酵室内补充微生物菌液或者发酵原料的进料机构，在需要补充微生物菌液或者发酵原料时，通过所述进料机构向发酵室内补充所述微生物菌液或者发酵原料，所述发酵罐的一侧底部还具有废料出口；

所述进料机构包括中转箱，所述中转箱的底部通过进料管与发酵室连接，其中，所述进料管包括第一管体以及第二管体，所述第一管体连接所述中转箱以及发酵室，所述第二管体的端连接于第一管体上，第二管体的另一端朝向上方，使所述第二管体呈L型，所述第二管体上还连接有驱动件，所述微生物菌液以及发酵原料在所述驱动件的作用被补充到发酵室内；

所述驱动件包括气缸，所述气缸的伸缩杆位于第二管体的内部，所述伸缩杆远离气缸的一端固定连接有第一滑块，所述第一滑块远离伸缩杆的一侧侧面上还通过一根连杆固定连接有第二滑块，第一滑块与第二滑块之间填充有惰性气体；

所述第二管体包括用于第一滑块滑动的第一腔体以及用于第二滑块滑动的第二腔体，所述第一腔体的内壁与所述第一滑块配合，使第一腔体与第一滑块构成第一活塞系统，所述第二腔体与第二滑块配合，使第二腔体与第二滑块构成第二活塞系统，所述气缸驱动所述第一活塞系统来回运动，以驱动所述第二活塞系统从所述中转箱中抽取微生物菌液以及发酵原料，并通过第二活塞系统将抽取的微生物菌液以及发酵原料压送到发酵室内；

所述第二腔体的一端与所述第一管体连接，并且所述第一管体在与第二腔体的连接位置设有隔板，使第一管体与第二腔体连接的通道口分成第一通道和第二通道，其中，第一通道连接中转箱和第二腔体，第二通道连接第二腔体和发酵室；

所述第一通道以及第二通道的通道口分别安装有第一单向阀和第二单向阀，其中，第一单向阀的流动方向为从第一管体流向第二腔体，第二单向阀的流动方向为第二腔体流向第一管体。

可选的，所述中转箱的一侧设有台板，所述第二管体远离所述第一管体的一端端部固定安装在台板的底部，所述台板上设有与第二管体同轴的穿孔，所述气缸固定安装在所述台板的上方，并通过穿孔将伸缩杆伸入第二管体内。

可选的，所述第一管体以及第二管体分别为耐高压的圆管。

可选的，所述第二腔体的内壁设有与第二腔体轴线平行的凹槽，所述第二滑块的外侧设有与所述凹槽契合的凸部。

可选的，所述第一腔体与第二腔体之间通过挡板，所述挡板的中心设有用于连杆通过的通孔。

可选的，所述隔板为弧形的内凹板，并且所述隔板设有两个，两个隔板对称分布，使所述第一通道和第二通道对称分布。

可选的，所述第一管体在两个隔板之间的位置还设有填充块，所述填充块恰好与两个隔板之间的空间契合。

可选的，所述发酵室内还设有搅拌机构。

可选的，所述搅拌机构包括搅拌轴以及驱动电机，所述驱动电机固定安装在发酵室的外壁上，所述搅拌轴通过驱动电机驱动转动，所述搅拌轴上设有与搅拌轴连为一体的搅拌叶片。

可选的，所述搅拌机构还包括一平板，所述平板通过弹簧安装在发酵室的底部，并且所述平板位于搅拌叶片的下方，所述平板通过所述搅拌叶片的驱动实现上下移动，所述搅拌叶片的外端缘设有滚轮。

采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明在补充微生物菌液或者发酵原料时，通过气缸驱动的方式，向发酵室内补充微生物菌液或者发酵原料，由于气缸每次的行程可固定不变，因而在本发明中配合通过隔板行程的第一通道以及第二通道、第一单向阀和第二单向阀的共同作用，能够实时定量的向发酵室内补充发酵原料或者微生物菌液；

2.本发明采用了第一滑块以及第二滑块结构，并在第一滑块与第二滑块之间补充惰性气体，使得第一滑块与第二滑块之间始终处于隔开的状态，在补充微生物菌液或者发酵原料时，能够有效的防止混入杂质，防止微生物菌液污染的现象。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的第二管体的结构示意图；

图3是本发明第二管体与第一管体的连接示意图；

图4是本发明的隔板的结构示意图；

图5是本发明的第二腔体的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本发明公开了一种微生物质燃料发酵转换反应设备，包括发酵罐1，发酵罐1内设有发酵室2以及储气室3，其中，发酵室2位于发酵罐1的下部，而储气室3位于发酵罐1的上部，微生物菌液与发酵原料在发酵室2内进行发酵，产生的燃料气体则向上逸出，被储存在储气室3内，在采气时，仅需从位于储气室3顶部的出气口301进行采气即可。发酵罐1的顶部为常密封的弧形顶101，出气口301设于该弧形顶101上，发酵罐1的侧部具有向发酵室2内补充微生物菌液或者发酵原料的进料机构4，在需要补充微生物菌液或者发酵原料时，通过进料机构4向发酵室2内补充微生物菌液或者发酵原料，发酵罐1的一侧底部还具有废料出口5，以便于将沉淀在发酵室2内的废料排出发酵室2。

在本实施例中，如图1所示，进料机构4包括中转箱401，中转箱401的底部通过进料管402与发酵室2连接。在本实施例中，通过两根进料管402进行配合使用，以达到抽吸并推送微生物菌液或者发酵原料的效果。具体的，进料管402包括第一管体4021以及第二管体4022，第一管体4021以及第二管体4022分别为耐高压且耐腐蚀的圆管。第一管体4021连接中转箱401以及发酵室2，第二管体4022的端连接于第一管体4021上，第二管体4022的另一端朝向上方，使第二管体4022呈L型，以便于安装驱动件4023，由此可知，在第二管体4022上还连接有驱动件4023，微生物菌液以及发酵原料在驱动件4023以及第一管体4021、第二管体4022的互相作用被补充到发酵室2内。

具体的，在本实施例中，如图1、2所示，驱动件4023包括气缸6，气缸6的伸缩杆601位于第二管体4022的内部，伸缩杆601远离气缸6的一端固定连接有第一滑块602，第一滑块602远离伸缩杆601的一侧侧面上还通过一根连杆603固定连接有第二滑块604，第一滑块602与第二滑块604之间填充有惰性气体，惰性气体的气压、第一滑块602远离第二滑块602的一侧的压强、第二滑块604远离第一滑块602的一侧的压强相等，通过惰性气体填充在第一滑块602与第二滑块604之间，使得第一滑块602与第二滑块604之间始终处于隔开的状态，从而在补充微生物菌液或者发酵原料时，能够有效的防止混入杂质，防止微生物菌液污染的现象。

如图2所示，第二管体4022包括用于第一滑块602滑动的第一腔体7以及用于第二滑块604滑动的第二腔体8，第一腔体7的内壁与第一滑块602配合，使第一腔体7与第一滑块602构成第一活塞系统，第二腔体8与第二滑块604配合，使第二腔体8与第二滑块604构成第二活塞系统，气缸6驱动第一活塞系统来回运动，以驱动第二活塞系统从中转箱401中抽取微生物菌液以及发酵原料，并通过第二活塞系统将抽取的微生物菌液以及发酵原料压送到发酵室2内。在本实施例中，第二腔体8整体呈L型，使第一活塞系统以及第二活塞系统分别位于第二管体4022的竖直段，以便于安装驱动件4023。

如图2、3所示，在本实施例中，第二腔体8的一端与第一管体4021连接，并且第一管体4021在与第二腔体8的连接位置设有隔板9，使第一管体4021与第二腔体8连接的通道口分成第一通道901和第二通道902，其中，第一通道901连接中转箱401和第二腔体8，第二通道902连接第二腔体8和发酵室2。如图4所示，隔板9为弧形的内凹板，隔板9设有两个，两个隔板9对称分布，使第一通道901和第二通道902对称分布，从而保证在满载荷的状态下，流经第一通道901和第二通道902的微生物菌液或者发酵原料的流量保持一致。第一管体4021在两个隔板9之间的位置还设有填充块11，填充块11恰好与两个隔板9之间的空间契合。

如图3所示，在第一通道901以及第二通道902的通道口分别安装有第一单向阀903和第二单向阀904，其中，第一单向阀903的流动方向为从第一管体4021流向第二腔体8，第二单向阀904的流动方向为第二腔体8流向第一管体4021。

如上所述，本实施例在补充微生物菌液或者发酵原料时，气缸6驱动伸缩杆601驱动第一滑块602在第一腔体7内滑动，第一滑块602则通过连杆603驱动第二滑块604在第二腔体8内滑动，由于在第一通道901以及第二通道902的通道口分别安装有第一单向阀903和第二单向阀904，因而当气缸6收缩时，第二滑块604向上移动，使第二腔体8产生负压，此时，第一单向阀903打开且第二单向阀904关闭，微生物菌液或者发酵原料被吸入第二腔体8内，吸入的微生物菌液或者发酵原料的多少与气缸6的行程相关，即在气缸6的行程保持不变的情况下，第二腔体8吸入的微生物菌液或者发酵原料的流量则保持不变。在第二腔体8吸入微生物菌液或者发酵原料后，气缸6再启动，使第二滑块604向下移动相同的行程，此时，第一单向阀903关闭且第二单向阀904打开，从而将微生物菌液或者发酵原料压入发酵室2内。需要说明的是，第一单向阀903和第二单向阀904为常闭状态，即在没有压力波动的情况下，第一单向阀903和第二单向阀904是处于关闭状态。

在本实施例中，如图2所示，还可以在第二腔体8中设置一个第三滑块605，第三滑块605设于第二腔体8的水平段，并通过软轴606与第二滑块604连接，软轴605的长度与连杆603的长度一致，使得第二滑块604的两侧的空间的容积一致，同时，在第二腔体8的拐角处固定安装有导向轮607，该导向轮607可保持软轴606始终沿第二腔体8的中心线移动，保证第三滑块605的受力均匀。在第二滑块604和第三滑块605之间也填充有惰性气体，并且两段的惰性气体的气压保持一致，在初始状态时，第三滑块605则贴着第一通道901和第二通道902的通道口，通过该设置可进一步提高吸入微生物菌液或者发酵原料的定量精度。

在本实施例中，如图1所示，中转箱401的一侧设有台板403，第二管体4022远离第一管体4021的一端端部固定安装在台板403的底部，台板403上设有与第二管体4022同轴的穿孔404，气缸6固定安装在台板403的上方，并通过穿孔404将伸缩杆601伸入第二管体4022内。

如图5所示，第二腔体8的内壁设有与第二腔体8轴线平行的凹槽801，第二滑块604以及第三滑块605的外侧设有与凹槽801契合的凸部608。另外，在第一腔体7与第二腔体8之间通过挡板10，挡板10的中心设有用于连杆603通过的通孔12，通过挡板10可对气缸6的行程进行定量。

在本实施例中，发酵室2内还设有搅拌机构12。

具体的，如图1所示，搅拌机构13包括搅拌轴1301以及驱动电机，驱动电机固定安装在发酵室2的外壁上，搅拌轴1301通过驱动电机驱动转动，搅拌轴1301上设有与搅拌轴1301连为一体的搅拌叶片1302。搅拌机构13还包括一平板1303，平板1303通过弹簧1304安装在发酵室2的底部，并且平板1303位于搅拌叶片1303的下方，平板1303通过搅拌叶片1303的驱动实现上下移动，搅拌叶片1303的外端缘设有滚轮1305。

本实施例中的搅拌机构13在工作过程中，当搅拌叶片1302接触平板1303时，搅拌叶片1302会驱动平板1303向下移动，而当搅拌叶片1302从平板1303的顶部离开时，平板1303在弹簧1304的作用下再向上移动，如此来回移动，实现发酵原料和微生物菌液的上下搅拌。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种微生物质燃料发酵转换反应设备，其特征在于，包括发酵罐(1)，所述发酵罐(1)内设有发酵室(2)以及储气室(3)，所述发酵罐(1)的顶部为常密封的弧形顶(101)，所述发酵罐(1)的侧部具有向发酵室(2)内补充微生物菌液或者发酵原料的进料机构(4)，在需要补充微生物菌液或者发酵原料时，通过所述进料机构(4)向发酵室(2)内补充所述微生物菌液或者发酵原料，所述发酵罐(1)的一侧底部还具有废料出口(5)；

所述进料机构(4)包括中转箱(401)，所述中转箱(401)的底部通过进料管(402)与发酵室(2)连接，其中，所述进料管(402)包括第一管体(4021)以及第二管体(4022)，所述第一管体(4021)连接所述中转箱(401)以及发酵室(2)，所述第二管体(4022)的端连接于第一管体(4021)上，第二管体(4022)的另一端朝向上方，使所述第二管体(4022)呈L型，所述第二管体(4022)上还连接有驱动件(4023)，所述微生物菌液以及发酵原料在所述驱动件(4023)的作用被补充到发酵室(2)内；

所述驱动件(4023)包括气缸(6)，所述气缸(6)的伸缩杆(601)位于第二管体(4022)的内部，所述伸缩杆(601)远离气缸(6)的一端固定连接有第一滑块(602)，所述第一滑块(602)远离伸缩杆(601)的一侧侧面上还通过一根连杆(603)固定连接有第二滑块(604)，第一滑块(602)与第二滑块(604)之间填充有惰性气体；

所述第二管体(4022)包括用于第一滑块(602)滑动的第一腔体(7)以及用于第二滑块(604)滑动的第二腔体(8)，所述第一腔体(7)的内壁与所述第一滑块(602)配合，使第一腔体(7)与第一滑块(602)构成第一活塞系统，所述第二腔体(8)与第二滑块(604)配合，使第二腔体(8)与第二滑块(604)构成第二活塞系统，所述气缸(6)驱动所述第一活塞系统来回运动，以驱动所述第二活塞系统从所述中转箱(401)中抽取微生物菌液以及发酵原料，并通过第二活塞系统将抽取的微生物菌液以及发酵原料压送到发酵室(2)内；

所述第二腔体(8)的一端与所述第一管体(4021)连接，并且所述第一管体(4021)在与第二腔体(8)的连接位置设有隔板(9)，使第一管体(4021)与第二腔体(8)连接的通道口分成第一通道(901)和第二通道(902)，其中，第一通道(901)连接中转箱(401)和第二腔体(8)，第二通道(902)连接第二腔体(8)和发酵室；

所述第一通道(901)以及第二通道(902)的通道口分别安装有第一单向阀(903)和第二单向阀(904)，其中，第一单向阀(903)的流动方向为从第一管体(4021)流向第二腔体(8)，第二单向阀(904)的流动方向为第二腔体(8)流向第一管体(4021)。

2.根据权利要求1所述的微生物质燃料发酵转换反应设备，其特征在于，所述中转箱(401)的一侧设有台板(403)，所述第二管体(4022)远离所述第一管体(4021)的一端端部固定安装在台板(403)的底部，所述台板(403)上设有与第二管体(4022)同轴的穿孔(404)，所述气缸(6)固定安装在所述台板(403)的上方，并通过穿孔(404)将伸缩杆(601)伸入第二管体(4022)内。

3.根据权利要求2所述的微生物质燃料发酵转换反应设备，其特征在于，所述第一管体(4021)以及第二管体(4022)分别为耐高压的圆管。

4.根据权利要求3所述的微生物质燃料发酵转换反应设备，其特征在于，所述第二腔体(8)的内壁设有与第二腔体(8)轴线平行的凹槽(801)，所述第二滑块(604)的外侧设有与所述凹槽(801)契合的凸部(608)。

5.根据权利要求4所述的微生物质燃料发酵转换反应设备，其特征在于，所述第一腔体(7)与第二腔体(8)之间通过挡板(10)，所述挡板(10)的中心设有用于连杆(603)通过的通孔(1001)。

6.根据权利要求5所述的微生物质燃料发酵转换反应设备，其特征在于，所述隔板(9)为弧形的内凹板，并且所述隔板(9)设有两个，两个隔板(9)对称分布，使所述第一通道(901)和第二通道(902)对称分布。

7.根据权利要求6所述的微生物质燃料发酵转换反应设备，其特征在于，所述第一管体(4021)在两个隔板(9)之间的位置还设有填充块(11)，所述填充块(11)恰好与两个隔板(9)之间的空间契合。

8.根据权利要求7所述的微生物质燃料发酵转换反应设备，其特征在于，所述发酵室(2)内还设有搅拌机构(13)。

9.根据权利要求8所述的微生物质燃料发酵转换反应设备，其特征在于，所述搅拌机构(13)包括搅拌轴(1301)以及驱动电机，所述驱动电机固定安装在发酵室(2)的外壁上，所述搅拌轴(1301)通过驱动电机驱动转动，所述搅拌轴(1301)上设有与搅拌轴(1301)连为一体的搅拌叶片(1302)。

10.根据权利要求9所述的微生物质燃料发酵转换反应设备，其特征在于，所述搅拌机构(13)还包括一平板(1303)，所述平板(1303)通过弹簧(1304)安装在发酵室(2)的底部，并且所述平板(1303)位于搅拌叶片(1303)的下方，所述平板(1303)通过所述搅拌叶片(1303)的驱动实现上下移动，所述搅拌叶片(1303)的外端缘设有滚轮(1305)。