CN113853907B - 一种设有发酵床的施肥装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种设有发酵床的施肥装置,包括尿液处理施肥机构、发酵床、粪便输送机构和固液分离机构，所述固液分离机构包括分离箱、液体暂存箱和支架，所述分离箱和所述液体暂存箱由上至下依次安装在所述支架同侧，所述分离箱顶部开口而底部为铰接在所述箱壁底部的可开合底板，所述可开合底板通过弹性伸缩杆与所述支架相连，所述可开合底板上固定有向上伸出的伸缩管，所述伸缩管的固定管件下端连通底板下方，所述伸缩管的可动管件上端通过连接柱与管外罩的顶部内侧连接，所述管外罩罩在所述伸缩管外。本发明不仅液体排出速度较快，并且无需设置泵或阀门即能保证分离效果，也不担心滤孔堵塞问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种设有发酵床的施肥装置。
背景技术
发酵床是利用好氧发酵处理畜禽粪便的技术，在利用人畜粪尿获得肥料方面能有效减少有害微生物和有机物产生的污染，提高肥效，是一种正在广泛推广的技术。但是提供给发酵床的粪便对于含水量有一定要求，含水过多会影响垫料中微生物，发酵床会因水分过多而通气性变差，微生物在分解粪便时出现厌氧分解造成微生物批量死亡。另一方面如尿液等液态物质经过静置稀释后即可直接用于肥田，无需使用发酵床发酵。但现有技术下，很多设施不全或处理时未将粪尿分离的饲养场提供的是粪尿混合物，其中水分含量往往过高，不适合直接用于发酵床，因此以往采用发酵床的施肥装置还需要先将粪便和尿液分离，在分别进行处理。
现有技术中对粪尿分离常常采用滤板分离或设置上层管路抽取尿液的方式，前者的问题在于滤板的滤孔容易堵塞，若扩大滤孔又容易导致较多粪便颗粒渗漏，影响之后的自动化尿液处理装置，导致需要频繁对管路、阀门等进行清理，而后者的问题在于粪尿混合物中粪便的含量不确定，容易造成管路伸入过深或过浅，分别可能导致管路阀门堵塞或取出尿液不够的问题，而且如果抽吸力量较大也可能将不少粪便颗粒一同吸入，同样会有需要频繁对管路、阀门和泵体等进行清理的问题。因此现有技术需要一种能适应粪尿混合物中粪便含量不确定的情况，有效实现固液分离，但同时又不容易导致管路阀门等处不易清理的组件受到粪便粘附污染的新技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种设有发酵床的施肥装置，用于解决现有技术中不能适应粪尿混合物中粪便含量不确定的情况，固液分离效果不佳，又容易导致管路阀门等处不易清理的组件受到粪便粘附污染的技术问题。
所述的设有发酵床的施肥装置，包括尿液处理施肥机构、发酵床、粪便输送机构和固液分离机构，所述固液分离机构包括分离箱、液体暂存箱和支架，所述分离箱和所述液体暂存箱由上至下依次安装在所述支架同侧，所述分离箱顶部开口而底部为铰接在所述箱壁底部的可开合底板，所述可开合底板通过弹性伸缩杆与所述支架相连，所述可开合底板张开的一侧朝向所述粪便输送机构，所述可开合底板上固定有向上伸出的伸缩管，所述伸缩管的固定管件下端连通底板下方，所述伸缩管的可动管件上端通过连接柱与管外罩的顶部内侧连接，所述管外罩罩在所述伸缩管外，所述管外罩顶部与所述可动管件的上端管口间留有供液体流过的虹吸口，所述管外罩外连接有浮球；所述液体暂存箱包括外箱体和内箱体，所述内箱体的顶部开口朝向所述伸缩管的下端开口，所述内箱体滑动插接所述外箱体上部，所述内箱体底部通过弹簧与所述外箱体底部连接，所述内箱体底部通过排液管连通所述尿液处理施肥机构的管路，所述可开合底板设有与所述分离箱的箱壁连接的底板锁，所述内箱体顶部通过连接绳与所述底板锁的解锁结构连接。
优选的，所述管外罩的形状为括圆柱形、锥台形或梭形。
优选的，所述浮球连接到所述管外罩的上部、中部或者下部。
优选的，所述浮球固定连接到所述管外罩外侧。
优选的，所述浮球通过柔性绳索连接到所述管外罩外侧。
优选的，所述管外罩底端端面固定有环形板垫，所述管外罩底端侧面设有若干进液开口。
优选的，所述底板锁包括锁体、锁舌、锁簧和解锁结构，所述箱壁下部内侧设有与所述锁舌相对的锁孔。所述锁体设有锁槽，所述锁槽水平设置向所述锁孔开口，所述锁舌一端插入所述锁槽并与所述锁槽底部通过锁簧连接，所述锁舌伸出端的上侧设有斜面。
优选的，所述解锁结构包括位于所述锁槽下面并与所述锁槽连通的解锁空槽，所述解锁空槽中安装有解锁齿轮，所述锁舌底部固定有与所述解锁齿轮啮合的齿条部，所述齿条部与所述锁舌滑动方向同向设置，所述解锁齿轮的轮轴同轴固定有绳带卷筒，所述绳带卷筒上卷绕固定有所述连接绳的端部，所述绳带卷筒与所述解锁空槽的侧壁通过蜗簧连接。
优选的，所述固液分离机构还包括二次滤板，所述二次滤板倾斜设置于所述分离箱与所述液体暂存箱之间，所述伸缩管竖直设置并且下端对着所述二次滤板，所述二次滤板较低一侧朝向所述粪便输送机构。
本发明具有以下优点：本发明在分离箱中进行固液分离时利用虹吸原理进行液体抽吸，通过竖直设置的直管结构的伸缩管将液体直接向下排出分离，不仅液体排出速度较快，并且无需设置泵或阀门即能保证在液面升高达到一定高度后自动将液体分离，这种结构发生管路堵塞的几率较小，清理维护也十分方便，同时由于管外罩是通过浮球带动上浮，因此能浮起脱离分离箱下部固体部分，避免固体部分阻碍液体进入虹吸结构，而且液体被吸出时管外罩又会下降，从而避免管外罩底部过高，这也让分离箱中液体能尽可能排出。
分离箱利用虹吸结构排除水分而不受滤板被堵塞影响，使用二次滤板，由于分离箱已将大部分固体部分尤其是大块相互粘连的固体部分分离了，液体中的较小固体颗粒不易堵塞滤孔，而经滤板二次分离后的液体含有固体更少，基本不影响后续液体管路和阀门，不会增加维护成本和频率。
本发明还利用可升降的内箱体暂时储存分离出的液体，并利用液体重力拉动开启底板锁，从而让分离箱能在分离液体后自动打开可开合底板，将分离后的固体部分排出，之后再利用弹性伸缩杆和弹簧等复位结构令固液分离机构复位为下次分离过程作准备，因此使用者操作方便，工作效率得到提高。
附图说明
图1为本发明一种设有发酵床的施肥装置的结构示意图。
图2为图1所示结构中固液分离机构的结构示意图。
图3为图2所示结构的侧视图。
图4为图2所示结构的剖视图，该实施例中分离箱采用设有电动夹的第三种设置结构。
图5为采用第一种设置结构的分离箱的结构示意图。
图6为采用第二种设置结构的分离箱的结构示意图。
图7为采用第四种设置结构的分离箱的结构示意图。
图8为图2所示结构中底板锁的结构示意图。
附图中的标记为：1、固液分离机构，11、分离箱，1101、箱壁，1102、可开合底板，1103、电动夹，1104、弹性伸缩杆，1105、伸缩管，1106、环形板垫，1107、浮球，1108、管外罩，1109、刚性杆件，1110、绳索，1111、挡板，1112、连接柱，1113、可动管件，1114、固定管件，1115、锁孔，1116、锁槽，1117、锁簧，1118、锁舌，1119、齿条部，1120、解锁齿轮，1121、解锁空槽，1122、绳带卷筒，12、二次滤板，13、液体暂存箱，1301、内箱体，1302、外箱体，1303、连接绳，1304、排液管，1305、弹簧，14、支架，2、尿液处理施肥机构，3、发酵床，4、粪便输送机构。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和伸入的理解。
如图1-8所示，本发明提供一种设有发酵床的施肥装置，包括尿液处理施肥机构2、发酵床3、粪便输送机构4和固液分离机构1，其中固液分离机构1包括分离箱11、二次滤板12、液体暂存箱13和支架14，所述分离箱11、所述二次滤板12和所述液体暂存箱13由上至下依次安装在所述支架14同侧，所述分离箱11顶部开口而底部为铰接在所述箱壁1101底部的可开合底板1102，所述可开合底板1102通过弹性伸缩杆1104与所述支架14相连，所述可开合底板1102张开的一侧朝向所述粪便输送机构4，所述可开合底板1102上设有向上伸出的伸缩管1105，所述伸缩管1105的固定管件1114下端连通底板下方，所述伸缩管1105的可动管件1113上端通过连接柱1112与管外罩1108的顶部内侧连接，所述管外罩1108罩在所述伸缩管1105外，所述管外罩1108顶部与所述可动管件1113的上端管口间留有供液体流过的虹吸口，所述管外罩1108外连接有浮球1107。弹性伸缩杆1104一端固定在所述支架14上而另一端铰接在所述可开合底板1102下面。
浮球1107连接到所述管外罩1108的上部、中部或者下部，连接方式可以采用直接固定连接或通过柔性绳索1110连接或刚性杆件1109活动连接，后者让刚性杆件1109一端与管外罩1108铰接。浮球1107连接后在未装入粪尿混合物时可位于所述可开合底板1102上面或高于所述可开合底板1102。管外罩1108在装入粪尿混合物时可以让底部盖在所述可开合底板1102上面，也可以高于所述可开合底板1102，管外罩1108的形状包括圆柱形、锥台形和梭形。分离箱11具体的几种设置结构如下。
如图5所示，第一种设置结构为管外罩1108为圆柱形、浮球1107固定在所述管外罩1108下部但高于所述可开合底板1102。则加入混合物后，在液体含量较多的情况下，液体产生的浮力令管外罩1108带动可动管件1113上浮，直至到达最大伸出距离，可动管件1113与固定管件1114之间的限位结构配合防止二者分离，此时可动管件1113的上端不高于分离箱11顶部。当液面到达可动管件1113的上端管口处，由于管外罩1108与伸缩管1105形成虹吸结构(类似公道杯)液体只能从管外罩1108底部经虹吸结构从伸缩管1105向下排出，这时液体大部分从虹吸结构排出，直至液体低于管外罩1108底部。由于管外罩1108通过浮球1107会随降低的液面一同下降因此，液体排出时会基本排净，而会浮起的浮球1107又保证管外罩1108排液时的位置不会过低，导致固体的粪便阻挡管外罩1108下部进液的开口。
如图6所示，第二种设置结构为管外罩1108为锥台形、浮球1107通过绳索1110连接在所述管外罩1108下部，浮球1107在初始状态落于所述可开合底板1102上面，当加入混合物时，混合物会受椎台影响产生向外侧的冲击力，浮球1107受冲击作用向外摆动并会向上弹起，这样混合物加入时浮球1107容易弹起到固体部分上面，从而避免固体物质较多的混合物加入时被埋入固体部分而难以浮起。
第三种设置结构为管外罩1108为锥台形、浮球1107通过铰接的刚性杆件1109连接在所述管外罩1108顶部，浮球1107在初始状态落在管外罩1108侧面高于所述可开合底板1102，当加入混合物时，混合物会受椎台影响产生向外侧的冲击力，浮球1107受冲击作用向外摆动并会向上弹起，加上初始位置较高，因此即使加入过程中固体部分先落入(如混合物采用从容器底部设置管路输送，固体部分会先进入分离箱11)，也不会埋住浮球1107，因此能避免浮球1107无法浮起。
如图4所示，对于第三种设置结构，还可以再设置电动夹1103，且伸缩管1105设置为可动管件1113长度大于固定管件1114。在初始状态下，所述可动管件1113的下端伸出到所述可开合底板1102下面，所述电动夹1103固定在所述可开合底板1102下面夹住所述可动管件1113的下端，管外罩1108盖在可开合底板1102上面。当加入混合物时，由于电动夹1103固定可动管件1113，管外罩1108不会随浮球1107浮起并罩住伸缩管1105防止粪便一类固体部分进入，当之后液体注入后，浮球1107浮起直至注入完毕，之后能静置少许时间让固体部分沉淀到下面，在空中电动夹1103松开。这时浮球1107带动管外罩1108和可动管件1113上升，进而如前所述利用虹吸效果将液体从伸缩管1105排出。
如图7所示，第四种设置结构为管外罩1108为梭形、浮球1107通过绳索1110连接在所述管外罩1108顶部，浮球1107在初始状态落在管外罩1108侧面高于所述可开合底板1102，梭形的管外罩1108上部和下部为母线倾斜方向相反的锥台形，由于管外罩1108下端的直径小于中部最大处的直径，因此在固体部分沉积处上升时受到的阻力较小，同时梭形结构还允许浮球1107在初始状态位于管外罩1108中部最大处的下面，避免混合物加入时直接冲击下面的浮球1107，减少浮球1107产生的撞击，提高浮球1107的使用寿命。
所述液体暂存箱13包括外箱体1302和内箱体1301，所述内箱体1301和外箱体1302均顶部开口，所述内箱体1301滑动插接所述外箱体1302上部，所述内箱体1301的顶部开口朝向所述伸缩管1105的下端开口，所述内箱体1301底部通过弹簧1305与所述外箱体1302底部连接，所述内箱体1301底部通过排液管1304连通所述尿液处理施肥机构2的管路，所述内箱体1301顶部通过连接绳1303与所述可开合底板1102连接，当所述内箱体1301中存有一定量尿液时将所述内箱体1301压下，并通过所述连接绳1303拉动所述可开合底板1102打开将分离后的粪便排出到所述粪便输送机构4。
所述管外罩1108底端端面固定有环形板垫1106，所述管外罩1108底端侧面设有若干进液开口，环形板垫1106用于增加管外罩1108落在固体部分的支撑效果防止管外罩1108落下时插入固体部分中，从而保证进液开口不会受固体部分阻挡，液体能通畅地流入虹吸结构。可开合底板1102左右两侧还设有挡板1111，挡板1111为L形，挡板1111的水平部分固定在所述可开合底板1102底面，挡板1111的竖直部分挡在所述箱壁1101外侧，挡板1111起到防止粪便从两侧滑出，从而保证全部滑到粪便输送机构4上。
箱壁1101底面与所述可开合底板1102之间设有密封结构，密封结构为弹性密封垫，弹性伸缩杆1104作用可开合底板1102压紧弹性密封垫实现密封。可开合底板1102上还设有底板锁，所述底板锁包括锁体、锁舌1118、锁簧1117和解锁结构，所述箱壁1101下部内侧设有与所述锁舌1118相对的锁孔1115。所述锁体设有锁槽1116，所述锁槽1116水平设置向所述锁孔1115开口，所述锁舌1118一端插入所述锁槽1116并与所述锁槽1116底部通过锁簧1117连接，所述锁舌1118伸出端的上侧设有斜面。所述解锁结构包括位于所述锁槽1116下面并与所述锁槽1116连通的解锁空槽1121，所述解锁空槽1121中安装有解锁齿轮1120，所述锁舌1118底部固定有与所述解锁齿轮1120啮合的齿条部1119，所述齿条部1119与所述锁舌1118滑动方向同向设置，所述解锁齿轮1120的轮轴同轴固定有绳带卷筒1122，所述绳带卷筒1122上卷绕固定有所述连接绳1303的端部，所述绳带卷筒1122与所述解锁空槽1121的侧壁通过蜗簧连接，蜗簧能驱动绳带卷筒1122拉紧连接绳1303。
所述二次滤板12倾斜设置于所述分离箱11下方，所述伸缩管1105竖直设置并且下端对着所述二次滤板12，所述二次滤板12较低一侧朝向所述粪便输送机构4，所述伸缩管1105中排出的液体经过所述二次滤板12过滤后进入所述液体暂存箱13的内箱体1301，为了减少液体滑出可以采用上下两排滤孔错落设置的滤板结构。液体流出时带出的粪便颗粒被二次滤板12滤出后沿二次滤板12表面滑到所述粪便输送机构4，由于此时液体中只有较小的粪便颗粒，因此二次滤板12的滤孔直径较小，但由于粪便含量很少不必担心滤板被较快堵塞，大部分物体颗粒均会被液体冲散排出。一个施肥装置中能设置多个固液分离机构1，若多个固液分离机构1设置在一排，且排列方向与所述粪便输送机构4的输送方向垂直，则可将各个固液分离机构1的可开合底板1102的打开方向和二次滤板12的较低一侧均设于同一侧，该侧位于所述粪便输送机构4的进料端上方，粪便输送机构4则可以采用朝发酵床3输送的带式输送机，且带式输送机的宽度与固液分离机构1排列后占据的宽度相配合。
本发明使用时，向分离箱11加入粪尿混合物，混合物进入后液体部分会令浮球1107浮起，当管外罩1108随之上浮达到一定高度，令其下端脱离混合物沉淀的后，让液体能够进入伸缩管1105和管外罩1108之间的虹吸结构中，当液面高于可动管件1113的上端管口则液体能从虹吸口流出，并通过虹吸效应让周围的液体部分均从该虹吸结构流出，实现沉淀的固体部分和液体部分的分离。对于设有电动夹1103的固液分离机构1还可以先通过电动夹1103夹住可动管件1113不让其上升，待静置一段时间后松开电动夹1103，利用浮球1107升起管外罩1108从而实现固液分离，这样能让更多的固体部分沉淀，提高分离效果。
液体部分从伸缩管1105流出后穿过二次滤板12，其中混有的少量固体颗粒被滤出，沿二次滤板12滑落到粪便输送机构4。而过滤后的液体进入内箱体1301，并在达到一定量后压下内箱体1301，内箱体1301带动连接绳1303拉动解锁齿轮1120，从而打开底板锁，之后分离箱11中的物质重量作用于可开合底板1102将其压下，同时连接绳1303将绳带卷筒1122拉至不能再转动的位置后也会下拉可开合底板1102，倾斜的底板被缩短的弹性伸缩杆1104支撑形成倾斜结构，其中固体部分便随之滑落到分布输送机构的进料端。当内箱体1301下移后等分离箱11液体停止流出完成分离后启动阀门，内箱体1301中的液体经排液管1304输送到尿液处理施肥机构2，后者对尿液进行静置等处理后直接通过管路放出施肥。而固体部分则随粪便输送机构4送到发酵床3区域，铺设到发酵床3上进行一段时间的发酵处理，再取出发酵后产生的粪肥进行施肥。
当内箱体1301和可开合底板1102上的物质均排空后，弹簧1305作用内箱体1301复位，同时弹性伸缩杆1104也驱动可开合底板1102上移，可开合底板1102上移后压紧弹性密封圈实现分离箱11底部的密封，而锁舌1118由于伸出端的斜面机构在上移过程中被压入锁槽1116，直至锁舌1118对准锁孔1115再次在弹簧1305和蜗簧作用下伸出，实现底板锁的锁合保证可开合底板1102维持连接状态。而上述过程蜗簧带动绳带卷筒1122复位，从而再次让连接绳1303处于拉紧状态，这样下次内箱体1301下移时能再次立即解锁底板锁。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种设有发酵床的施肥装置，其特征在于：包括尿液处理施肥机构(2)、发酵床(3)、粪便输送机构(4)和固液分离机构(1)，所述固液分离机构(1)包括分离箱(11)、液体暂存箱(13)和支架(14)，所述分离箱(11)和所述液体暂存箱(13)由上至下依次安装在所述支架(14)同侧，所述分离箱(11)顶部开口而底部为铰接在所述分离箱(11)的箱壁(1101)底部的可开合底板(1102)，所述可开合底板(1102)通过弹性伸缩杆(1104)与所述支架(14)相连，所述可开合底板(1102)张开的一侧朝向所述粪便输送机构(4)，所述可开合底板(1102)上固定有向上伸出的伸缩管(1105)，所述伸缩管(1105)的固定管件(1114)下端连通底板下方，所述伸缩管(1105)的可动管件(1113)上端通过连接柱(1112)与管外罩(1108)的顶部内侧连接，所述管外罩(1108)罩在所述伸缩管(1105)外，所述管外罩(1108)顶部与所述可动管件(1113)的上端管口间留有供液体流过的虹吸口，所述管外罩(1108)外连接有浮球(1107)；所述液体暂存箱(13)包括外箱体(1302)和内箱体(1301)，所述内箱体(1301)的顶部开口朝向所述伸缩管(1105)的下端开口，所述内箱体(1301)滑动插接所述外箱体(1302)上部，所述内箱体(1301)底部通过弹簧(1305)与所述外箱体(1302)底部连接，所述内箱体(1301)底部通过排液管(1304)连通所述尿液处理施肥机构(2)的管路，所述可开合底板(1102)设有与所述分离箱(11)的箱壁(1101)连接的底板锁，所述内箱体(1301)顶部通过连接绳(1303)与所述底板锁的解锁结构连接。
2.根据权利要求1所述一种设有发酵床的施肥装置，其特征在于：所述管外罩(1108)的形状为括圆柱形、锥台形或梭形。
3.根据权利要求1所述一种设有发酵床的施肥装置，其特征在于：所述浮球(1107)连接到所述管外罩(1108)的上部、中部或者下部。
4.根据权利要求1所述一种设有发酵床的施肥装置，其特征在于：所述浮球(1107)固定连接到所述管外罩(1108)外侧。
5.根据权利要求1所述一种设有发酵床的施肥装置，其特征在于：所述浮球(1107)通过柔性绳索(1110)连接到所述管外罩(1108)外侧。
6.根据权利要求1-5中任一所述一种设有发酵床的施肥装置，其特征在于：所述管外罩(1108)底端端面固定有环形板垫(1106)，所述管外罩(1108)底端侧面设有若干进液开口。
7.根据权利要求1所述一种设有发酵床的施肥装置，其特征在于：所述底板锁包括锁体、锁舌(1118)、锁簧(1117)和解锁结构，所述箱壁(1101)下部内侧设有与所述锁舌(1118)相对的锁孔(1115)，所述锁体设有锁槽(1116)，所述锁槽(1116)水平设置向所述锁孔(1115)开口，所述锁舌(1118)一端插入所述锁槽(1116)并与所述锁槽(1116)底部通过锁簧(1117)连接，所述锁舌(1118)伸出端的上侧设有斜面。
8.根据权利要求7所述一种设有发酵床的施肥装置，其特征在于：所述解锁结构包括位于所述锁槽(1116)下面并与所述锁槽(1116)连通的解锁空槽(1121)，所述解锁空槽(1121)中安装有解锁齿轮(1120)，所述锁舌(1118)底部固定有与所述解锁齿轮(1120)啮合的齿条部(1119)，所述齿条部(1119)与所述锁舌(1118)滑动方向同向设置，所述解锁齿轮(1120)的轮轴同轴固定有绳带卷筒(1122)，所述绳带卷筒(1122)上卷绕固定有所述连接绳(1303)的端部，所述绳带卷筒(1122)与所述解锁空槽(1121)的侧壁通过蜗簧连接。
9.根据权利要求1所述一种设有发酵床的施肥装置，其特征在于：所述固液分离机构(1)还包括二次滤板(12)，所述二次滤板(12)倾斜设置于所述分离箱(11)与所述液体暂存箱(13)之间，所述伸缩管(1105)竖直设置并且下端对着所述二次滤板(12)，所述二次滤板(12)较低一侧朝向所述粪便输送机构(4)。
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