CN113396825B - 一种非能动机械化生态养牛发酵床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非能动机械化生态养牛发酵床，涉及养殖设备技术领域，其技术方案要点是：发酵床体穿设有发酵通孔；发酵通孔底部转动连接有下发酵筒，发酵通孔顶部滑动连接有上发酵筒，上发酵筒外壁与下发酵筒内壁螺纹配合；上发酵筒顶部穿设有漏料孔；下发酵筒与发酵通孔之间设有发条弹簧；上发酵筒内顶壁固定连接有连接杆，连接杆端部转动连接有搅拌筒；发酵床体底部设有封堵阀门，封堵阀门设有内凸台，内凸台设有将下发酵筒、搅拌筒相对驱动连接的驱动件；下发酵筒内壁设有第一螺旋片，搅拌筒外壁设有与第一螺旋片螺旋方向相同的第二螺旋片。本发明翻料效率高、无需人工操作、操作方便，且不易结块，实现了非能动机械化循环翻料操作。
Description
技术领域
本发明涉及养殖设备技术领域，更具体地说，它涉及一种非能动机械化生态养牛发酵床。
背景技术
生态发酵床养殖技术是指综合利用微生物学、生态学、发酵工程学原理，以活性功能微生物菌作为物质能量"转换中枢"的一种生态养殖模式。该技术的核心在于利用活性强大的有益功能微生物复合菌群长期和持续稳定地将动物粪尿废弃物转化为有用物质与能量，同时实现将牛、猪等动物的粪尿完全降解的无污染、零排放的目的，是当今国际上一种最新的环保型养殖模式。
目前，传统发酵床一般在发酵床内铺设垫料，然后动物粪尿直接排泄在垫料上面，在动物的踩踏以及人工辅助翻料作用实现粪尿和垫料充分混合，得以让有益微生物菌种发酵，从而使得粪和尿等有机物质分解和转化。然而，随着动物长时间踩踏，粪尿和垫料极易结块，在一定程度上影响了发酵效率；此外，翻料、取料等操作均为人工操作，导致整个发酵床的经济效益较低、
因此，如何研究设计一种非能动机械化生态养牛发酵床是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种非能动机械化生态养牛发酵床，非能动机械化生态养牛发酵床还可应用于猪等大型动物养殖领域。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种非能动机械化生态养牛发酵床，包括发酵床体，所述发酵床体穿设有多个发酵通孔；
发酵通孔底部转动连接有两端均开口设置的下发酵筒，发酵通孔顶部滑动连接有底部开口设置的上发酵筒，上发酵筒外壁与下发酵筒内壁螺纹配合；上发酵筒顶部穿设有多个漏料孔；下发酵筒与发酵通孔之间设有发条弹簧；
上发酵筒内顶壁固定连接有连接杆，连接杆端部转动连接有搅拌筒；发酵床体底部设有可将下发酵筒底部盖合的封堵阀门，封堵阀门上表面设有内凸台，内凸台内部设有将下发酵筒、搅拌筒相对驱动连接的驱动件；
下发酵筒内壁设有第一螺旋片，搅拌筒外壁设有与第一螺旋片螺旋方向相同的第二螺旋片。
通过采用上述技术方案，动物粪尿排泄在发酵床体上表面后，部分粪尿在重力作用下从漏料孔掉落在下发酵筒内的垫料上面；当动物踩踏上发酵筒时，既可以将上发酵筒顶部残留的粪尿从漏料孔压进下发酵筒，同时使得上发酵筒竖直向下移动，上发酵筒向下移动驱使下发酵筒圆周转动，从而使得发条弹簧旋转收缩；下发酵筒转动时通过驱动件驱使搅拌筒反向转动，使得第一螺旋片、第二螺旋片中一个向下翻料、一个向上翻料建立快速翻料自循环，且在发条弹簧的弹力作用下可实现垫料、动物粪尿进行二次翻料自循环操作；在下发酵筒内的垫料发酵完全后，封堵阀门自动打开，使得下发酵筒内部的发酵料能够自行排出，整个过程翻料效率高、无需人工操作、操作方便，且垫料与动物粪尿混合后不易结块，实现了非能动机械化循环翻料操作。
本发明进一步设置为：所述发酵通孔内壁环设有转动槽，下发酵筒外壁环设有与转动槽配合的限位凸台。
通过采用上述技术方案，限位凸台与转动槽配合，可限制下发酵筒沿发酵通孔轴线方向移动。
本发明进一步设置为：所述发酵通孔内壁竖直设置有导向槽，上发酵筒外壁设有与导向槽配合的限位滑块。
通过采用上述技术方案，限位滑块与导向槽配合，可限制上发酵筒沿发酵通孔圆周方向转动。
本发明进一步设置为：所述驱动件包括设置在下发酵筒内壁的内环齿、设置在搅拌筒外壁的外环齿以及与内凸台转动连接的中间齿轮，中间齿轮分别与内环齿、外环齿啮合。
通过采用上述技术方案，下发酵筒转动是，通过内环齿与中间齿轮配合而带动中间齿轮同向转动，中间齿轮带动外环齿反向转动，从而使得搅拌筒与下发酵筒反向转动。
本发明进一步设置为：所述下发酵筒的底部设有倾斜向上指向下发酵筒轴线的下压斜面。
通过采用上述技术方案，下压斜面可对翻料自循环过程的原料进行推压操作，使得翻料自循环效率高。
本发明进一步设置为：所述搅拌筒内部中空设置，搅拌筒侧壁穿设有多个通气孔，封堵阀门、内凸台穿设有与搅拌筒连通的送风孔。
通过采用上述技术方案，利用送风孔和通气孔，方便为垫料、动物粪尿发酵过程提供所需的氧气。
本发明进一步设置为：所述连接杆端部设有位于搅拌筒内的丝杆，丝杆套设有与搅拌筒内壁接触的密封活塞；密封活塞穿设有至少一个负压孔，密封活塞活动连接可将负压孔盖合的负压片；搅拌筒内壁竖向设置有滑动槽，密封活塞外壁设有与滑动槽连接的滑动块。
通过采用上述技术方案，在上发酵筒竖直向下移动时，搅拌桶在滑动块和滑动槽的配合下驱使密封活塞沿丝杆轴线方向向下移动，外部空气推开负压片后进入到搅拌筒内；当垫料、动物粪尿初次搅拌后，搅拌桶驱使密封活塞沿丝杆轴线方向向上移动，负压片在重力和气压差作用下将负压孔封堵，使得搅拌桶内的空气进入翻料后形成的空隙中，使得发酵反应充分。
本发明进一步设置为：所述上发酵筒顶面呈下凹设置。
通过采用上述技术方案，下凹设置的上发酵筒顶面可为动物粪尿提供一定的放置空间，利于动物粪尿从漏料孔进入下发酵筒中。
本发明进一步设置为：还包括控制器和计时器，内凸台表面设有压力传感器、温度传感器、湿度传感器，计时器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器均与控制器电连接，封堵阀门响应于控制器生成的累积响应信号后启动打开。
通过采用上述技术方案，控制器能够根据发酵环境条件和发酵时长自适应控制封堵阀门打开，能够根据动物对不同地方的踩踏情况、动物粪尿的加入情况灵活取料，使得整个发酵产物的发酵程度较为相同。
本发明进一步设置为：所述累积响应信号的生成过程为：
根据计时器测量的时间信息、压力传感器测量的压力信息、温度传感器测量的温度信息、湿度传感器测量的湿度信息计算发酵累积效应值；
若发酵累积效应值大于标准累积效应值，则控制器生成累积响应信号；
发酵累积效应值的计算公式为：
其中，X表示发酵累积效应值；y表示测量的实时压力值；ky表示压力效应系数；w表示测量的实时温度值；kw表示温度效应系数；s表示测量的实时湿度值；ks表示湿度效应系数；t表示时间信息。
通过采用上述技术方案，综合考虑了时间信息、压力信息、温度信息、湿度信息，使得发酵累积效应值计算更为精准。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、下发酵筒转动时通过驱动件驱使搅拌筒反向转动，使得第一螺旋片、第二螺旋片中一个向下翻料、一个向上翻料建立快速翻料自循环，且在发条弹簧的弹力作用下可实现垫料、动物粪尿进行二次翻料自循环操作；在下发酵筒内的垫料发酵完全后，封堵阀门自动打开，使得下发酵筒内部的发酵料能够自行排出，整个过程翻料效率高、无需人工操作、操作方便，且垫料与动物粪尿混合后不易结块，实现了非能动机械化循环翻料操作；
2、在上发酵筒竖直向下移动时，搅拌桶在滑动块和滑动槽的配合下驱使密封活塞沿丝杆轴线方向向下移动，外部空气推开负压片后进入到搅拌筒内；当垫料、动物粪尿初次搅拌后，搅拌桶驱使密封活塞沿丝杆轴线方向向上移动，负压片在重力和气压差作用下将负压孔封堵，使得搅拌桶内的空气进入翻料后形成的空隙中，使得发酵反应充分；
3、控制器能够根据发酵环境条件和发酵时长自适应控制封堵阀门打开，能够根据动物对不同地方的踩踏情况、动物粪尿的加入情况灵活取料，使得整个发酵产物的发酵程度较为相同，综合考虑了时间信息、压力信息、温度信息、湿度信息，使得发酵累积效应值计算更为精准。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的整体结构示意图；
图2是图1中A处的放大示意图；
图3是本发明实施例中密封活塞的结构示意图；
图4是本发明实施例中封堵阀门的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
101、发酵床体；102、导向槽；103、转动槽；104、发条弹簧；201、上发酵筒；202、漏料孔；203、限位滑块；204、下压斜面；301、下发酵筒；302、第一螺旋片；303、内环齿；304、限位凸台；401、连接杆；402、丝杆；403、搅拌筒；404、第二螺旋片；405、通气孔；406、滑动槽；407、滑动块；408、密封活塞；409、外环齿；410、负压孔；411、负压片；501、封堵阀门；502、内凸台；503、中间齿轮；504、送风孔；505、压力传感器；506、温度传感器；507、湿度传感器。
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，下面结合实施例和附图1-图4，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例：一种非能动机械化生态养牛发酵床，如图1与图2所示，包括发酵床体101，发酵床体101穿设有多个发酵通孔。发酵通孔底部转动连接有两端均开口设置的下发酵筒301，发酵通孔顶部滑动连接有底部开口设置的上发酵筒201，上发酵筒201外壁与下发酵筒301内壁螺纹配合；上发酵筒201顶部穿设有多个漏料孔202；下发酵筒301与发酵通孔之间设有发条弹簧104。上发酵筒201内顶壁固定连接有连接杆401，连接杆401端部转动连接有搅拌筒403；发酵床体101底部设有可将下发酵筒301底部盖合的封堵阀门501，封堵阀门501上表面设有内凸台502，内凸台502内部设有将下发酵筒301、搅拌筒403相对驱动连接的驱动件。下发酵筒301内壁设有第一螺旋片302，搅拌筒403外壁设有与第一螺旋片302螺旋方向相同的第二螺旋片404。
工作过程：动物粪尿排泄在发酵床体101上表面后，部分粪尿在重力作用下从漏料孔202掉落在下发酵筒301内的垫料上面；当动物踩踏上发酵筒201时，既可以将上发酵筒201顶部残留的粪尿从漏料孔202压进下发酵筒301，同时使得上发酵筒201竖直向下移动，上发酵筒201向下移动驱使下发酵筒301圆周转动，从而使得发条弹簧104旋转收缩；下发酵筒301转动时通过驱动件驱使搅拌筒403反向转动，使得第一螺旋片302、第二螺旋片404中一个向下翻料、一个向上翻料建立快速翻料自循环，且在发条弹簧104的弹力作用下可实现垫料、动物粪尿进行二次翻料自循环操作；在下发酵筒301内的垫料发酵完全后，封堵阀门501自动打开，使得下发酵筒301内部的发酵料能够自行排出，整个过程翻料效率高、无需人工操作、操作方便，且垫料与动物粪尿混合后不易结块，实现了非能动机械化循环翻料操作。
如图1所示，发酵通孔内壁环设有转动槽103，下发酵筒301外壁环设有与转动槽103配合的限位凸台304。限位凸台304与转动槽103配合，可限制下发酵筒301沿发酵通孔轴线方向移动。
如图1所示，发酵通孔内壁竖直设置有导向槽102，上发酵筒201外壁设有与导向槽102配合的限位滑块203。限位滑块203与导向槽102配合，可限制上发酵筒201沿发酵通孔圆周方向转动。
如图1、图2与图4所示，驱动件包括设置在下发酵筒301内壁的内环齿303、设置在搅拌筒403外壁的外环齿409以及与内凸台502转动连接的中间齿轮503，中间齿轮503分别与内环齿303、外环齿409啮合。下发酵筒301转动是，通过内环齿303与中间齿轮503配合而带动中间齿轮503同向转动，中间齿轮503带动外环齿409反向转动，从而使得搅拌筒403与下发酵筒301反向转动。
如图1所示，下发酵筒301的底部设有倾斜向上指向下发酵筒301轴线的下压斜面204。下压斜面204可对翻料自循环过程的原料进行推压操作，使得翻料自循环效率高。
如图1与图2所示，搅拌筒403内部中空设置，搅拌筒403侧壁穿设有多个通气孔405，封堵阀门501、内凸台502穿设有与搅拌筒403连通的送风孔504。利用送风孔504和通气孔405，方便为垫料、动物粪尿发酵过程提供所需的氧气。
如图2与图3所示，连接杆401端部设有位于搅拌筒403内的丝杆402，丝杆402套设有与搅拌筒403内壁接触的密封活塞408；密封活塞408穿设有至少一个负压孔410，密封活塞408活动连接可将负压孔410盖合的负压片411；搅拌筒403内壁竖向设置有滑动槽406，密封活塞408外壁设有与滑动槽406连接的滑动块407。在上发酵筒201竖直向下移动时，搅拌桶在滑动块407和滑动槽406的配合下驱使密封活塞408沿丝杆402轴线方向向下移动，外部空气推开负压片411后进入到搅拌筒403内；当垫料、动物粪尿初次搅拌后，搅拌桶驱使密封活塞408沿丝杆402轴线方向向上移动，负压片411在重力和气压差作用下将负压孔410封堵，使得搅拌桶内的空气进入翻料后形成的空隙中，使得发酵反应充分。
在本实施例中，上发酵筒201顶面呈下凹设置。下凹设置的上发酵筒201顶面可为动物粪尿提供一定的放置空间，利于动物粪尿从漏料孔202进入下发酵筒301中。
如图4所示，本发明提供的生态养牛发酵床还包括控制器和计时器，内凸台502表面设有压力传感器505、温度传感器506、湿度传感器507，计时器、压力传感器505、温度传感器506、湿度传感器507均与控制器电连接，封堵阀门501响应于控制器生成的累积响应信号后启动打开。控制器能够根据发酵环境条件和发酵时长自适应控制封堵阀门501打开，能够根据动物对不同地方的踩踏情况、动物粪尿的加入情况灵活取料，使得整个发酵产物的发酵程度较为相同。
累积响应信号的生成过程为：根据计时器测量的时间信息、压力传感器505测量的压力信息、温度传感器506测量的温度信息、湿度传感器507测量的湿度信息计算发酵累积效应值；若发酵累积效应值大于标准累积效应值，则控制器生成累积响应信号。
发酵累积效应值的计算公式为：
其中，X表示发酵累积效应值；y表示测量的实时压力值；ky表示压力效应系数；w表示测量的实时温度值；kw表示温度效应系数；s表示测量的实时湿度值；ks表示湿度效应系数；t表示时间信息。综合考虑了时间信息、压力信息、温度信息、湿度信息，使得发酵累积效应值计算更为精准。
工作原理：下发酵筒301转动时通过驱动件驱使搅拌筒403反向转动，使得第一螺旋片302、第二螺旋片404中一个向下翻料、一个向上翻料建立快速翻料自循环，且在发条弹簧104的弹力作用下可实现垫料、动物粪尿进行二次翻料自循环操作；在下发酵筒301内的垫料发酵完全后，封堵阀门501自动打开，使得下发酵筒301内部的发酵料能够自行排出，整个过程翻料效率高、无需人工操作、操作方便，且垫料与动物粪尿混合后不易结块，实现了非能动机械化循环翻料操作；在上发酵筒201竖直向下移动时，搅拌桶在滑动块407和滑动槽406的配合下驱使密封活塞408沿丝杆402轴线方向向下移动，外部空气推开负压片411后进入到搅拌筒403内；当垫料、动物粪尿初次搅拌后，搅拌桶驱使密封活塞408沿丝杆402轴线方向向上移动，负压片411在重力和气压差作用下将负压孔410封堵，使得搅拌桶内的空气进入翻料后形成的空隙中，使得发酵反应充分。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种非能动机械化生态养牛发酵床，包括发酵床体(101)，其特征是，所述发酵床体(101)穿设有多个发酵通孔；
发酵通孔底部转动连接有两端均开口设置的下发酵筒(301)，发酵通孔顶部滑动连接有底部开口设置的上发酵筒(201)，上发酵筒(201)外壁与下发酵筒(301)内壁螺纹配合；上发酵筒(201)顶部穿设有多个漏料孔(202)；下发酵筒(301)与发酵通孔之间设有发条弹簧(104)；
上发酵筒(201)内顶壁固定连接有连接杆(401)，连接杆(401)端部转动连接有搅拌筒(403)；发酵床体(101)底部设有可将下发酵筒(301)底部盖合的封堵阀门(501)，封堵阀门(501)上表面设有内凸台(502)，内凸台(502)内部设有将下发酵筒(301)、搅拌筒(403)相对驱动连接的驱动件；
下发酵筒(301)内壁设有第一螺旋片(302)，搅拌筒(403)外壁设有与第一螺旋片(302)螺旋方向相同的第二螺旋片(404)。
2.根据权利要求1所述的一种非能动机械化生态养牛发酵床，其特征是，所述发酵通孔内壁环设有转动槽(103)，下发酵筒(301)外壁环设有与转动槽(103)配合的限位凸台(304)。
3.根据权利要求1所述的一种非能动机械化生态养牛发酵床，其特征是，所述发酵通孔内壁竖直设置有导向槽(102)，上发酵筒(201)外壁设有与导向槽(102)配合的限位滑块(203)。
4.根据权利要求1所述的一种非能动机械化生态养牛发酵床，其特征是，所述驱动件包括设置在下发酵筒(301)内壁的内环齿(303)、设置在搅拌筒(403)外壁的外环齿(409)以及与内凸台(502)转动连接的中间齿轮(503)，中间齿轮(503)分别与内环齿(303)、外环齿(409)啮合。
5.根据权利要求1所述的一种非能动机械化生态养牛发酵床，其特征是，所述下发酵筒(301)的底部设有倾斜向上指向下发酵筒(301)轴线的下压斜面(204)。
6.根据权利要求1所述的一种非能动机械化生态养牛发酵床，其特征是，所述搅拌筒(403)内部中空设置，搅拌筒(403)侧壁穿设有多个通气孔(405)，封堵阀门(501)、内凸台(502)穿设有与搅拌筒(403)连通的送风孔(504)。
7.根据权利要求1所述的一种非能动机械化生态养牛发酵床，其特征是，所述连接杆(401)端部设有位于搅拌筒(403)内的丝杆(402)，丝杆(402)套设有与搅拌筒(403)内壁接触的密封活塞(408)；密封活塞(408)穿设有至少一个负压孔(410)，密封活塞(408)活动连接可将负压孔(410)盖合的负压片(411)；搅拌筒(403)内壁竖向设置有滑动槽(406)，密封活塞(408)外壁设有与滑动槽(406)连接的滑动块(407)。
8.根据权利要求1所述的一种非能动机械化生态养牛发酵床，其特征是，所述上发酵筒(201)顶面呈下凹设置。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种非能动机械化生态养牛发酵床，其特征是，还包括控制器和计时器，内凸台(502)表面设有压力传感器(505)、温度传感器(506)、湿度传感器(507)，计时器、压力传感器(505)、温度传感器(506)、湿度传感器(507)均与控制器电连接，封堵阀门(501)响应于控制器生成的累积响应信号后启动打开。
10.根据权利要求9所述的一种非能动机械化生态养牛发酵床，其特征是，所述累积响应信号的生成过程为：
根据计时器测量的时间信息、压力传感器(505)测量的压力信息、温度传感器(506)测量的温度信息、湿度传感器(507)测量的湿度信息计算发酵累积效应值；
若发酵累积效应值大于标准累积效应值，则控制器生成累积响应信号；
发酵累积效应值的计算公式为：
其中，X表示发酵累积效应值；y表示测量的实时压力值；ky表示压力效应系数；w表示测量的实时温度值；kw表示温度效应系数；s表示测量的实时湿度值；ks表示湿度效应系数；t表示时间信息。
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