CN113980782A - 一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置。包括动力输入系统、发酵罐和破壳装置，所述动力输入系统设置在发酵罐上方，所述破壳装置设置在发酵罐内部，所述破壳装置连接动力输入系统；发酵罐内部的破壳装置能够全方位、无死角的对罐体内可能形成结壳的表面进行搅拌破碎，形成全面的发酵环境，避免难水解的物质的打捞输出、避免发酵罐内的气体流失，避免发酵罐输出管道的堵塞，从根本上在发酵罐内部消除浮渣结壳的产生，本发明对发酵罐制沼气中的浮渣结壳的问题具有实质性的解决，具有很强的应用性。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，特别涉及一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置。
背景技术
目前，在厌氧发酵制备沼气技术中，由于发酵底物中秸秆包含纤维素、木质素等难以水解物质，在发酵过程中极易上浮至沼液表面，经过失水硬化形成浮渣结壳层，很大程度上的降低了沼气发酵效率。针对此问题，目前已经有人进行了研究，并形成一些解决办法，如中国专利CN201711312371.3公开的一种畜禽粪便秸秆混合原料厌氧发酵的高效破壳集成系统，通过循环沼液及浮渣切割单元来达到抑制浮渣结壳层的产生，对浮渣结壳层的问题具有一定缓解作用，但缺少对浮渣结壳层有针对性的搅拌破碎，不能有效的破除浮渣结壳层，不能根本性的解决问题。在厌氧发酵制备沼气的工程中，要从内部消除浮渣结壳层的产生才是有效途径，因此研发一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、高效实用、能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置。
本发明提供的一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，其技术方案为：
包括动力输入系统、发酵罐和破壳装置，所述动力输入系统设置在发酵罐上方，所述破壳装置设置在发酵罐内部，所述破壳装置连接动力输入系统；
所述破壳装置包括行星机构、换向传动机构、横向搅拌机构和竖直搅拌机构，所述行星机构的动力输出端连接换向传动机构，所述换向传动机构的动力输出端分别连接横向搅拌机构和竖直搅拌机构；所述行星机构的动力输入端连接动力输入系统的输入轴。
本发明的实施包括以下技术效果：
发酵罐内部的破壳装置能够全方位、无死角的对罐体内可能形成结壳的表面进行搅拌破碎，能够对形成的结壳进行全面的破坏或抑制渣壳的形成，对发酵底物中的纤维素、木质素等难以水解的物质进行破碎，形成全面的发酵环境，避免难水解的物质的打捞输出、避免发酵罐内的气体流失，避免发酵罐输出管道的堵塞，从根本上在发酵罐内部消除浮渣结壳的产生，本发明对发酵罐制沼气中的浮渣结壳的问题具有实质性的解决，具有很强的应用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中①部分的放大结构图。
图3为本发明的破壳装置结构图；
图4为图3的俯视图；
图5为本发明的横向搅拌轴示意图；
图6为图5的左视图；
图7为本发明实施例的竖直搅拌轴示意图；
图中：1-电机；2-减速器；3-第一联轴器；4-滑动轴承；5-机架；6-主轴；7-机械密封；8-入料口；9-盖板；10-出气阀；11-窥视孔；12-推进式搅拌叶片；13-罐体；14-水浴阀；15-斜桨式叶片；16-出料口；17-竖直搅拌轴；18-横向搅拌轴；19-第二联轴器；20-齿圈；21-行星架；22-壳体；221-横向输出轴；222-竖轴；23-行星轮法兰；24-凸缘法兰；25-破壳动力输入轴；26-行星轮；27-太阳轮；28-行星机构轴承；29-悬架。
具体实施方式
下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
参见图1-7所示，本发明提供的一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，包括动力输入系统、发酵罐和破壳装置，所述动力输入系统设置在发酵罐上方，所述破壳装置设置在发酵罐内部，所述破壳装置连接动力输入系统；
所述破壳装置包括行星机构、换向传动机构、横向搅拌机构和竖直搅拌机构，所述行星机构的动力输出端连接换向传动机构，所述换向传动机构的动力输出端分别连接横向搅拌机构和竖直搅拌机构；所述行星机构的动力输入端连接动力输入系统的输入轴。
所述行星机构包括齿圈20、行星轮26、太阳轮27、行星架21、破壳动力输入轴25、行星轮法兰23，所述齿圈20水平固定在发酵罐上的盖板9下面，所述齿圈20为内齿圈，齿圈20内设置行星轮26和太阳轮27，所述太阳轮27设置在齿圈20的中心，太阳轮27外圈与齿圈20的内齿之间设置行星轮26进行传动配合，所述行星轮26的中心设置轴承28，
所述行星架21上竖直向设置定位轴，所述定位轴与轴承的内圈轴孔配合，行星架21固定连接换向传动机构的壳体22，所述太阳轮27的中轴上固定设置破壳动力输入轴25，所述破壳动力输入轴25上端固定连接行星轮法兰23、下端对换向传动机构进行动力输入，所述行星轮法兰23上面连接动力输入系统的输入轴。所述行星机构的运行动作能够使换向传动机构进行缓慢的旋转。
所述换向传动机构包括壳体22、竖轴222、锥齿轮组、横向输出轴221，所壳体22内竖直设置竖轴222；所述竖轴222上设置的锥齿轮，与横向输出轴221端部的锥齿轮形成锥齿轮组进行传动配合；所述横向输出轴221从壳体22的侧面水平设置并连接横向搅拌机构，竖轴222下端连接竖直搅拌机构。
所述横向搅拌机构包括横向搅拌轴18和斜桨式叶片15，所述横向搅拌轴18端部与横向输出轴221通过第二联轴器19连接，所述横向搅拌轴18上设置斜桨式叶片15，所述斜桨式搅拌叶片15之间相互成角度设置。
所述竖直搅拌机构包括竖直搅拌轴17、推进式搅拌叶片12和斜桨式搅拌叶片15，所述竖直搅拌轴17上端连接竖轴222，所述竖直搅拌轴17的上部设置推进式搅拌叶片12、下部设置斜桨式搅拌叶片15。
所述动力输入系统包括电机1、减速器2、第一联轴器3、机架5和主轴6，所述机架5设置在发酵罐的盖板9上面，所述机架5的上面设置减速器2，所述减速器2连接电机1，所述减速器2的输出端通过第一联轴器3连接主轴6，所述主轴6通过滑动轴承4安装在机架5上，所述主轴6的下端设置输凸缘法兰24，所述凸缘法兰24连接行星轮法兰23。
所述发酵罐包括罐体13、盖板9、入料口8和出料口16，所述罐体13设置为圆柱形罐体，所述罐体13上密封设置盖板9，所述盖板9上设置入料口8和出气阀10，所述罐体13底部设置出料口16，所述罐体13侧壁上部设置窥视孔11、下部设置水浴阀14。
所述盖板9下面设置悬架29，所述齿圈20固定设置在悬架29上，所述凸缘法兰24连接行星轮法兰23的连接处设置于悬架29内，所述主轴6与盖板9之间设置机械密封7。机械密封7在沼气发酵中反应器内存在的压力作用下罐体的提供密封作用，防止气体逸出。
所述罐体13的直径比横向搅拌机构的运动半径大5~15cm。
所述横向搅拌轴18对应窥视孔11设置。
本发明的工作原理和过程：
在发酵罐内的沼液表面形成浮渣结壳时，电机工作，使动力输入系统工作，主轴上的凸缘法兰与行星轮法兰连接，带动行星机构的破壳动力输入轴转动；
破壳动力输入轴上的太阳轮随之转动，与行星轮、齿圈相互动作，形成行星架的缓慢旋转，行星架下面固定的换向传动机构即随行星架缓慢旋转，破壳动力输入轴对换向传动机构内部进行动力输入，利用锥齿轮组进行换向传动，带动侧面伸出横向搅拌机构，破壳动力输入轴的下端直接带动竖直搅拌机构进行工作；
在换向传动机构缓慢转动的同时，横向搅拌机构与竖直搅拌机构快速动作，对沼液表面的浮渣结壳进行破碎，换向传动机构的旋转动作能够带动横向搅拌机构覆盖沼液的整个表面，使沼液表面的结壳得到全面的破碎，避免遗漏的浮渣不能较好的被水解，避免需要捞出发酵罐或堵塞出料口；
横向搅拌轴上安装有三个斜桨式叶片，均匀排布，并且间隔角度为90°，在破壳过程中剪切破碎浮渣结壳层，同时可将打碎的硬壳向液面下推进；所述垂直搅拌轴靠近液面处部位安装有推进式搅拌叶片，在距离罐体底部安装有斜桨式搅拌叶片，推进式搅拌叶片可以进一步向下输送打碎的结壳，斜桨式叶片有助于分散罐体下的发酵底物，两种叶片的组合可以改善罐体内部的轴向流动，使发酵原料与接种物反应充分；
所述行星架与换向传动机构整体在圆周向转速较慢，远小于横向搅拌轴的旋转速度，二者较大的相对速度差使横向搅拌轴在破壳时不会让整个浮渣结壳层做圆周运动，横向搅拌机构的自转运动会进一步打破浮渣结壳层，横向搅拌机构的旋转方向在液面横截面上看是相反的，这样在圆周方向上会将物料将相反的方向带动并抛散；
所述斜桨式叶片安装角度为30°，此角度可以使物料沿着叶片移动不会产生滑移，推进式搅拌叶片的安装角度为45°，此角度会产生明显的轴向流动，起到助推作用。
最后应当说明的是，以上说明仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，包括动力输入系统、发酵罐和破壳装置，其特征在于：所述动力输入系统设置在发酵罐上方，所述破壳装置设置在发酵罐内部，所述破壳装置连接动力输入系统；
所述破壳装置包括行星机构、换向传动机构、横向搅拌机构和竖直搅拌机构，所述行星机构的动力输出端连接换向传动机构，所述换向传动机构的动力输出端分别连接横向搅拌机构和竖直搅拌机构；所述行星机构的动力输入端连接动力输入系统的输入轴。
2.根据权利要求1所述的一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，其特征在于：所述行星机构包括齿圈（20）、行星轮（26）、太阳轮（27）、行星架（21）、破壳动力输入轴（25）、行星轮法兰（23），所述齿圈（20）水平固定在发酵罐上的盖板（9）下面，所述齿圈（20）为内齿圈，齿圈（20）内设置行星轮（26）和太阳轮（27），所述太阳轮（27）设置在齿圈（20）的中心，太阳轮（27）外圈与齿圈（20）的内齿之间设置行星轮（26）进行传动配合，所述行星轮（26）的中心设置轴承（28），
所述行星架（21）上竖直向设置定位轴，所述定位轴与轴承的内圈轴孔配合，行星架（21）固定连接换向传动机构的壳体（22），所述太阳轮（27）的中轴上固定设置破壳动力输入轴（25），所述破壳动力输入轴（25）上端固定连接行星轮法兰（23）、下端对换向传动机构进行动力输入，所述行星轮法兰（23）上面连接动力输入系统的输入轴。
3.根据权利要求1或2所述的一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，其特征在于：所述换向传动机构包括壳体（22）、竖轴（222）、锥齿轮组、横向输出轴（221），所壳体（22）内竖直设置竖轴（222）；所述竖轴（222）上设置的锥齿轮，与横向输出轴（221）端部的锥齿轮形成锥齿轮组进行传动配合；所述横向输出轴（221）从壳体（22）的侧面水平设置并连接横向搅拌机构，竖轴（222）下端连接竖直搅拌机构。
4.根据权利要求3所述的一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，其特征在于：所述横向搅拌机构包括横向搅拌轴（18）和斜桨式叶片（15），所述横向搅拌轴（18）端部与横向输出轴（221）通过第二联轴器（19）连接，所述横向搅拌轴（18）上设置斜桨式叶片（15），所述斜桨式搅拌叶片（15）之间相互成角度设置。
5.根据权利要求3所述的一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，其特征在于：所述竖直搅拌机构包括竖直搅拌轴（17）、推进式搅拌叶片（12）和斜桨式搅拌叶片（15），所述竖直搅拌轴（17）上端连接竖轴（222），所述竖直搅拌轴（17）的上部设置推进式搅拌叶片（12）、下部设置斜桨式搅拌叶片（15）。
6.根据权利要求2所述的一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，其特征在于：所述动力输入系统包括电机（1）、减速器（2）、第一联轴器（3）、机架（5）和主轴（6），所述机架（5）设置在发酵罐的盖板（9）上面，所述机架（5）的上面设置减速器（2），所述减速器（2）连接电机（1），所述减速器（2）的输出端通过第一联轴器（3）连接主轴（6），所述主轴（6）通过滑动轴承（4）安装在机架（5）上，所述主轴（6）的下端设置输凸缘法兰（24），所述凸缘法兰（24）连接行星轮法兰（23）。
7.根据权利要求4所述的一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，其特征在于：所述发酵罐包括罐体（13）、盖板（9）、入料口（8）和出料口（16），所述罐体（13）设置为圆柱形罐体，所述罐体（13）上密封设置盖板（9），所述盖板（9）上设置入料口（8）和出气阀（10），所述罐体（13）底部设置出料口（16），所述罐体（13）侧壁上部设置窥视孔（11）、下部设置水浴阀（14）。
8.根据权利要求6所述的一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，其特征在于：所述盖板（9）下面设置悬架（29），所述齿圈（20）固定设置在悬架（29）上，所述凸缘法兰（24）连接行星轮法兰（23）的连接处设置于悬架（29）内，所述主轴（6）与盖板（9）之间设置机械密封（7）。
9.根据权利要求7所述的一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，其特征在于：所述罐体（13）的直径比横向搅拌机构的运动半径大5~15cm。
10.根据权利要求7所述的一种能够实现内部消除浮渣结壳层的发酵装置，其特征在于：所述横向搅拌轴（18）对应窥视孔（11）设置。
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