CN111825291B - 旋转式发酵装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转式发酵装置，适用于储存并发酵一污物。并包含一支架单元、一发酵单元、一驱动单元，及一加热单元。该支架单元包括一固定支架，及一可转动地安装在该固定支架的摆动支架。该发酵单元包括一适用于储存该污物的发酵罐。该驱动单元包括一用于驱动该摆动支架以一第一轴线为中心旋转的摆动组，及一连接于该支架单元且用于驱动该发酵罐以一第二轴线为中心转动的旋转组。藉此，使位于该发酵罐的污物可以在三个维度的方向运动，而使污物更加充分快速且均匀的混合发酵，藉此达到提升生产效率的功效。

Description

旋转式发酵装置

【技术领域】

本发明是有关于一种发酵罐，特别是指一种旋转式发酵装置。

【背景技术】

随着养殖业的集约化、规模化发展，畜禽粪污的处理成为困扰行业进一步发展的棘手问题。目前的解决方案是透过发酵设备进行畜禽粪污资源化利用，并借以打造循环农业。

习知的传统发酵设备中，塔式发酵罐可以做到较大容积，但其高昂的设备成本以及需要太大的场地空间和巨大的能耗，使其便利性和经济性大打折扣；此外，其生产周期漫长(至少7天)，环境影响较大等诸多弊端，使其不比自然堆放发酵有更多优势，难以发挥应有的作用。而相对较为灵活的传统对挤搅拌卧式发酵罐，因其自身结构的限制，容积难以做出较大突破，而且单位能耗比塔式发酵罐还要高，再加上单位产量设备成本高企，生产效率却比塔式发酵罐还要低，也难以胜任畜禽粪污资源化利用的改进任务。

【发明内容】

因此，本发明之目的，即在提供一种提升生产效率的旋转式发酵装置。

于是，本发明旋转式发酵装置，适用于储存并发酵一污物，并包含一支架单元、一发酵单元、一驱动单元，及一加热单元。

该支架单元包括一固定支架，及一可转动地安装在该固定支架的摆动支架。

该发酵单元包括一设置在该摆动支架的发酵罐，该发酵罐界定出适用于储存该污物之一容置空间。

该驱动单元设置在该支架单元，并包括一连接于该摆动支架且用于驱动该摆动支架以一第一轴线为中心旋转的摆动组，及一连接于该支架单元且用于驱动该发酵罐以一第二轴线为中心转动的旋转组，该第一轴线相交于该第二轴线。

该加热单元设置于该容置空间内，并包括数沿该第二轴线方向延伸的热风管，该热风管用于释放一加热介质，以适用于加热该污物。

本发明之功效在于：透过设置该驱动单元的该摆动组与该旋转组，以使该摆动支架以该第一轴线为中心旋转，而造成该发酵罐以该第一轴线为中心旋转，且使该发酵罐以相交于该第二轴线为中心旋转，藉此，使位于该发酵罐之容置空间的污物可以在三个维度的方向运动，也就是采用旋拌而非对挤搅拌的方式，而使污物更加充分快速且均匀的混合发酵，藉此达到提升生产效率的功效，并同时达到减少生产周期、降低能耗的功效。

【附图说明】

本发明之其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是一张立体图，说明本发明旋转式发酵装置的一个实施例；

图2是该实施例的立体分解图；

图3是该实施例的不完整的顶视图；

图4～图5是该实施例的不完整的立体图；

图6是该实施例的剖视图；

图7是该实施例的放大剖视图；

图8是该实施例中的一封盖组的一立体分解图；

图9是该实施例的不完整的立体图；

图10与图11皆该实施例的不完整的剖视图；

图12是该实施例的放大剖视图；

图13是该实施例中的一中控单元的立体图；

图14是该实施例的讯号方块图；及

图15是该实施例的电路示意图。

【实施方式】

参阅图1与图2，本发明旋转式发酵罐21装置的实施例，适用于储存并发酵一污物(图未示)，并包含一支架单元1、一发酵单元2、一驱动单元3、一搅拌单元4(参图6)、一加热单元5(参图6)，及一中控单元6(参图14)。

在本实施例中，以后述之固定支架11的长度、宽度及高度界定出互相垂直的一前后方向X1、一左右方向X2，及一上下方向X3。

该支架单元1包括一固定支架11、一可转动地安装在该固定支架11的摆动支架12、二沿该前后方向X1间隔设置在该摆动支架12之一侧的齿轮架13、二沿该前后方向X1间隔设置在该摆动支架12之另一侧的导轮架14、二该沿左右方向X2间隔设置在该固定支架11之两侧的承重座15、一设置在该等承重座15间的承重轴16，及一围绕该固定支架11之至少三侧的围栏17。

该摆动支架12可被驱动以一第一轴线L1为中心旋转。在本实施例中，该第一轴线L1实质上平行于该左右方向X2。

参阅图2、图3与图9，该等齿轮架13与该等导轮架14的位置沿该左右方向X2对应，意即，每一齿轮架13沿该左右方向X2延伸于该摆动支架12之位置后与各别对应的该导轮架14位置相同。

每一导轮架14与每一齿轮架13的结构实质上相同。

在本实施例中，该承重轴16之两端连接该等承重座15之位置还分别设有二轴套，该承重轴16之位置位在该等齿轮架13间，且位于该等齿轮架13中央。

参阅图4、图5与图6，该发酵单元2包括一设置在该摆动支架12的发酵罐21、一环绕该第二轴线L2设置在该发酵罐21外表面的齿条组22、一连接于该罐体211之一端的封盖组23、一连接该封盖组23的泄压管24、一自该发酵罐21的另一端沿该第二轴线L2方向延伸的检测管25，及一设置在该检测管25之一端的传感器26。

该发酵罐21具有一界定出适用于储存该污物之一容置空间210的罐体211、一包覆该罐体211外的保温层212，及一包覆于该保温层212外的保护层213。

值得注意的是，在本实施例中，该承重轴16的位置是对应于该发酵罐21之重心，也就是该承重轴16是设置在该发酵罐21之重心下方。

值得说明的是，该发酵罐21的延伸方向界定出一第二轴线L2方向，该第二轴线L2相交于该第一轴线L1。

该罐体211具有一圆筒部214、一连接于该圆筒部214的圆锥部215，及一界定在该圆锥部215且连通该容置空间210之开口(图未示)。

该保温层212用于防止热量自该容置空间210逸散该罐体211外，且可以选自岩棉、橡塑棉、石绵或气凝胶等材质，厚度可以但不限于是3mm。

该保护层213可以但不限于是3mm厚的不锈钢板，且以焊接或铆接的方式而成。

该齿条组22具有二沿该第二轴线L2方向相间隔的齿条221。

每一齿条221具有二相反的侧面222，及一连接该等侧面222的齿面223。

参阅图6、图7与图8，该封盖组23用于封闭该开口以密闭该容置空间210，并具有一封盖231，及一设置在该封盖231内且连通该泄压管24的通气件232，在本实施例中，该通气件232是滤气篦，并具有数个通孔230，藉此，使位于该容置空间210内的气体经该通气件232及该泄压管24排出。

较佳的是，该泄压管24还连接一清水池，藉此，以过滤所排放出的气体。

该检测管25自该罐体211延伸至该容置空间210内，且位于该罐体211之相反于该封盖组23的一端，详细来说，该检测管25是自该罐体211之中心向该容置空间210内延伸，并通过一轴承(图未示)与该罐体211连接。

该传感器26设置在该检测管25之位于该容置空间210内的一端，在本实施例中，该传感器26为温湿传感器。

参阅图4、图9～图11，该驱动单元3设置在该支架单元1，并包括一连接于该摆动支架12且用于驱动该摆动支架12以该第一轴线L1为中心旋转的摆动组31，及一连接于该支架单元1且用于驱动该发酵罐21以该第二轴线L2为中心转动的旋转组32。

参阅图4与图10，该摆动组31具有一连接该固定支架11与该摆动支架12的压缸311，该压缸311具有一固定于该固定支架11的缸体312，及一连接该摆动支架12且可相对于该缸体312伸缩的活塞杆313。

在本实施例中，该活塞杆313是用于连接一液压泵314(参图14)，藉此以相对于该缸体312伸缩。

参阅4、图9与图11，该旋转组32具有二分别设置在该等齿轮架13且分别啮合于该等齿条221之齿面223的齿轮321、一设置在该摆动支架12且驱动该等齿轮321旋转的驱动件322，及数个设置在该等齿轮架13与该等导轮架14的导轮323。

该等齿轮321与该驱动件322通过一连杆连接，且该等齿轮321、该等齿轮架13与该驱动件322实质上位于同一直线上。

进一步说明，其每一齿轮架13上设有二分别位于各别之齿轮321两侧的导轮323，每一导轮架14设有二相间隔的导轮323。该等导轮323与对应之齿条221的该等侧面222相切。

参阅图6与图11，该搅拌单元4设置在该容置空间210，且可随该发酵罐21之转动而旋转，并包括数呈螺旋状且适用于搅拌该污物的叶片41。

参阅图6、图7与图12，该加热单元5设置在该容置空间210，并包括数个沿该第二轴线L2方向延伸且环绕该第二轴线L2设置的热风管51、数个对应设置于该等热风管51内的电热棒52、一用于传输电力至该等热风管51之电热棒52且设置在该罐体211之相反于该封盖231之一端的电滑环53、一用于供气给该热风管51且设置在该罐体211之相反于该封盖231之一端的气滑环54，及一管路连接该气滑环54的电磁阀55。

每一热风管51界定出一适用于储存一加热介质(图未示)的供气空间511，并具有用于释放该加热介质且连通该供气空间511与该容置空间210的贯孔510，藉此让该加热介质透过该等贯孔510进入该容置空间210，并适用于加热该污物。

该电滑环53与该气滑环54共轴设置。

该电磁阀55适用于管路连接一压力源(图未示)，藉此，透过该气滑环54供气给该等热风管51，以使对应的电热棒52加热气体，以透过该热风管51的贯孔510释放该加热后的气体，也就是该加热介质进入该容置空间210，以适用于加热该污物。此外，多余的气体可以透过该通气件232的通孔230及该泄压管24排出至该容置空间210外。

值得说明的是，相较于传统的导热式加热不仅耗散大，而且热量传导速度慢、效率低，本发明透过由于该等热风管51是均匀分布在该等容置空间210，也就是采用了直接将热量散布到物料内部的布热式加热，因此所以本发明吨能费(处理每吨污物所需的电费)降至传统对挤搅拌卧式发酵罐的十分之一，达到降低能耗的功效。

于运行时，位于该容置空间210的污物有以下两种运动：

一、沿该第二轴线L2方向来回移动。

透过该摆动组31的该活塞杆313相对于该缸体312来回移动，使该活塞杆313带动该摆动支架12连同该发酵单元2以该第一轴线L1为中心来回摆动，藉此，使位于该发酵罐21之容置空间210的污物沿该第二轴线L2方向来回移动，以实现前后对流效果。例如：当该发酵罐21如图10的实线部分摆动至虚线部分时，该污物会自该罐体211之相反于该封盖组23的一端流向邻近该封盖组23的一端，而当该发酵罐21如图10的虚线部分摆动至实线部分时，该污物会自该罐体211之邻近该封盖组23的一端流向相反于该封盖组23的一端。值得说明的是，由于该第二轴线L2与该前后方向X1不平行，因此，该污物可以沿该上下方向X3与该前后方向X1移动。

二、沿该上下方向X3与左右方向X2移动

透过该旋转组32的驱动件322驱动该等齿轮321旋转，以带动啮合于该等齿轮321的该等齿条221旋转，而使该发酵罐21以该第二轴线L2为中心旋转，藉此，使位于该发酵罐21之容置空间210的污物沿该上下方向X3与左右方向X2来回移动，较佳的，还透过该等叶片41的设置，实现该罐体211中心与边缘间的对流搅拌。

透过前述，本发明具有以下功效：

1.由于位于该容置空间210的污物可以做上下方向X3、左右方向X2与前后方向X1三个维度的运动，也就是采用旋拌而非对挤搅拌的方式，而使污物更加充分快速且均匀的混合发酵，发酵效率高，藉此达到提升生产效率的功效，并同时达到减少生产周期、降低能耗(约为传统对挤搅拌卧式发酵罐21的十分之一)的功效。

2.透过设置该封盖组23，造成其气密性高，且还透过设置该保温层212，保温性佳，造成本发明受地域、季节的影响小，环境适应性好，此外，能耗还能进一步降低，环境友善度佳，资源利用率高，基本没有次生污染。

3.透过设置该封盖组23，透过该封盖231以油封的方式封闭该容置空间210，且透过该通气件232与该泄压管24进行排气，使该容置空间210为一负压空间，藉此，该污物所产生的异味不会溢散出该容置空间210，而使本发明不会有异味产生。

4.透过设置该等均匀分布在该容置空间210的热风管51，采用能均匀且迅速加热的布热式加热方式，透过热气流直接对污物直接加热，藉此进一步降低能耗，达到节能的功效。

5.空间集约度高，因此，土地成本可以降低，达到降低投资成本的功效。

参阅图13、图14及图15，该中控单元6讯号连接于该传感器26、该驱动单元3与该加热单元5，并具有一控制件61，及一讯号连接该控制件61的人机界面62。

该控制件61用于输出一旋转讯号S1至该摆动组31的一液压泵314、输出一摆动讯号S2至该旋转组32的驱动件322、输出一供气讯号S3至该电磁阀55，及输出一加热讯号S4至该等热风管51。

该人机界面62用于接收并输出一控制讯号S5至该控制件61，以使该控制件61对应该控制讯号S5输出该摆动讯号S1、该旋转S2、该供气讯号S3、该加热讯号S4至少其中一者。

透过该控制件61与该人机界面62，以适用于供一使用者对应控制该驱动件322、该液压泵314的启动或关闭、该电磁阀55是否供气至该气滑环54，及控制该等热风管51是否被加热。

根据前述，本发明通过该人机界面(Human-Machine Interface,HMI)可以完成所有操作，因此自动化程度高。较佳的，本实施例采用自动化流程控制(也就是透过programmable logic controller,PLC控制)，也就是还在该人机界面62和该控制件61上设有或储存有流程控制程序，选定生产流程后无需人工值守即可完成发酵过程，达到操作人员简单易学、使用便捷的功效。

惟以上所述者，仅为本发明之实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，凡是依本发明申请专利范围及专利说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。

【符号说明】

1:支架单元

11:固定支架

12:摆动支架

13:齿轮架

14:导轮架

15:承重座

16:承重轴

17:围栏

2:发酵单元

21:发酵罐

211:罐体

212:保温层

213:保护层

214:圆筒部

215:圆锥部

210:容置空间

22:齿条组

221:齿条

222:侧面

223:齿面

23:封盖组

231:封盖

232:通气件

230:通孔

24:泄压管

25:检测管

26:传感器

3:驱动单元

31:摆动组

311:压缸

312:缸体

313:活塞杆

314:液压泵

32:旋转组

321:齿轮

322:驱动件

323:导轮

4:搅拌单元

41:叶片

5:加热单元

51:热风管

511:供气空间

512:贯孔

52:电热棒

53:电滑环

54:气滑环

55:电磁阀

6:中控单元

61:控制件

62:人机界面

X1:前后方向

X2:左右方向

X3:上下方向

L1:第一轴线

L2:第二轴线

S1:旋转讯号

S2:摆动讯号

S3:供气讯号

S4:加热讯号

S5:控制讯号

Claims (8)

1.一种旋转式发酵装置，适用于储存并发酵一污物，并包含：

一支架单元，包括一固定支架，一可转动地安装在该固定支架的摆动支架，及二沿一前后方向间隔设置在该摆动支架的齿轮架；

一发酵单元，包括一设置在该摆动支架的发酵罐及齿条组，该发酵罐界定出适用于储存该污物之一容置空间；及

一驱动单元，设置在该支架单元，并包括一连接于该摆动支架且用于驱动该摆动支架以一第一轴线为中心旋转的摆动组，及一连接于该支架单元且用于驱动该发酵罐以一第二轴线为中心转动的旋转组，该第一轴线相交于该第二轴线，该摆动组具有一连接该固定支架与该摆动支架的压缸，该压缸具有一固定于该固定支架的缸体，及一连接该摆动支架且可相对于该缸体伸缩的活塞杆，该旋转组具有二分别设置于该等齿轮架且啮合于该齿条组的齿轮，及一设置在该支架单元且驱动该齿轮旋转的驱动件，该齿条组具有二分别啮合该等齿轮的齿条，该驱动件、该等齿轮架、该等齿轮实质上位于同一直线上；及

一加热单元，设置于该容置空间内，并包括数个沿该第二轴线方向延伸的热风管，该热风管用于释放一加热介质，以适用于加热该污物。

2.如权利要求1所述的旋转式发酵装置，还包含一设置在该容置空间内，并可随该发酵罐之转动而旋转的搅拌单元。

3.如权利要求1所述的旋转式发酵装置，其中，该齿条组环绕该第二轴线设置在该发酵罐外表面。

4.如权利要求1所述的旋转式发酵装置，其中，该加热单元还包括数个对应设置于该等热风管内的电热棒，及一用于传输电力至该等热风管的电热棒的电滑环。

5.如权利要求1或4所述的旋转式发酵装置，其中，该热风管界定出一供气空间，该加热单元还包括一用于供气给该热风管的气滑环。

6.如权利要求1所述的旋转式发酵装置，其中，该发酵罐具有一界定出该容置容间的罐体，并还具有一包覆该罐体外的保温层，以防止热量自该容置空间逸散该罐体外。

7.如权利要求1所述的旋转式发酵装置，其中，该发酵罐具有一界定出该容置容间的罐体，该罐体界定出一连通该容置空间之开口，该发酵单元还包括一连接于该罐体且用于封闭该容置空间的封盖组，及一连接该封盖组的泄压管，该封盖组具有一连通该泄压管的通气件，位于该容置空间内的气体经该通气件及该泄压管排出。

8.如权利要求1所述的旋转式发酵装置，还包含一讯号连接于该驱动单元的中控单元，该中控单元具有一用于输出讯号控制该旋转组与该摆动组的控制件，及一讯号连接该控制件的人机界面，以适用于供一使用者对应控制该旋转组与该摆动组。

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