CN1443148A - 混合肥料的移动和搅拌方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于对一个发酵设施中的发酵材料(D)进行搅拌的机器(M)的一种操作方法。所述方法的特征在于包括通过翻动所述发酵材料和把所述发酵材料抛向所述设备(M)的后方而对所述发酵材料进行搅拌，从而使所述发酵材料沿着一个过道(C)从一个第一供应端(Ce)向着一个第二排放端(Cs)逐渐地移动。本发明还涉及一种设备(M)，其包括一个搅拌部件(300)，该搅拌部件(300)由一个驱动杆(310)构成，该驱动杆(310)的周边上设置有搅拌工具(320)，且所述搅拌工具(320)按照相对于所述驱动杆(310)的对称垂直中间平面而对称地设置的至少一对反向螺旋圈而被设置在所述驱动杆(310)的周边上。本发明可用于生产有氧发酵混合物。

Description

混合肥料的移动和搅拌方法和设备
技术领域
本发明涉及制造有氧发酵的混合物(一般称为混合肥料)，且一般地用于农业土壤的改良。
背景技术
一般地说，发酵材料至混合肥料的转变是通过材料的生物转化而获得的，该材料被排放到存放地(坑、容器、过道)中、处于一定的湿度和足以保持适当发酵所需的细菌微生物的活跃生存的氧气环境中。这种发酵的物理-化学平衡是通过交替地进行搅拌阶段和静止阶段而获得的；在该搅拌阶段中，氧气便于进入发酵材料，而在该静止阶段中发酵通过产生便于微生物的繁殖并可以去除有害物质的热量，而能够得到进行。最后获得的混合肥料的质量是由其时间稳定性及其均匀性来表征的，因而其质量依赖于所实施的搅拌过程。
在现有技术中，有若干种类的设备，用于实施发酵材料的转变所实现的混合肥料制造过程。
第一种类的这些设备包括在一个室外平台上把发酵材料堆成条形，自身驱动的设备可以跨在该材料堆上，且该设备以气动方式安装有机械搅拌装置，所述自身驱动的设备跨在材料堆上行进。由于不可预测的气候变化，这样的设备不能对发酵材料的温度及其生物发酵程度进行控制。另外，条形堆的宽度受到机械搅拌装置的宽度的限制，且搅拌装置的宽度不能过多地超过能够在道路上行驶的自身驱动设备的尺寸。
第二种类的设备包括把发酵材料放置到一个坑中，在该坑中一或几个具有螺旋形状的纵向搅拌装置同时把发酵材料提起和降下。这样的坑受到其容积的限制且不能为被搅拌的发酵材料提供良好的供氧。
第三种类的设备包括把发酵材料放置在过道中，这些过道具有约几十米的尺寸并在每边具有一个有壁的平面槽，该槽被用作一个搅拌设备的行进路径，该搅拌设备包括直角地设置的水平驱动杆，在该杆的周围设置有间隔规则的叶片，就象在一个叶轮上那样。加在这些叶片上的负荷是非常重要，因为在每次与材料撞击时，负荷都集中在叶片的末端并传过这些叶片的整个长度。因此，驱动杆需要在超过十米的过道宽度上支持非常高的搅拌负荷。另外，这种叶片的效果更多地是把发酵材料原地翻转，而不是搅拌。有过一种设计，其试图用一种支持一种搅拌螺杆的通道来替换所述“带叶片的轮”，这种螺杆被用在具有坑的第二种类的设备中并沿着所述通道移动，从而保证在过道的宽度上扫过并通过该通道的逐步向前运动而在该过道的整个长度上走过。然而，搅拌的均匀度未得到改善，因为一部分发酵材料由于螺杆的转动而回到了表面而另一部分被横向地溅到了过道的壁上和由于其扫动而向后溅，使得搅拌被搅乱了。
上述的各种种类的设备都呈现出在搅拌均匀性上和发酵材料的持续供氧水平上的严重缺陷。这些缺陷对发酵的长短具有很大的影响，且到目前只能实现以约六月的周期制造混合肥料的设备。这样长的发酵周期造成了大的基料库存并影响了混合肥料的供应，因为发酵材料需要按照农时进行供应而。
发明内容
考虑到以上情况，本申请人进行了研究并提出了一种新的设备设计，其使得发酵材料能够进行动态搅拌，而不是现有技术中的静态搅拌。为此，本申请提出了一种设备的工作方法，其包括通过使发酵材料翻动并将所述材料投到所述设备的后面而对该发酵材料进行搅拌，从而使所述发酵材料沿着过道从一个第一供应端向着一个第二排放端逐渐行进。这种通过在设备每次经过时产生材料的连续和规则的运动而对发酵材料所进行的搅拌，使得混合肥料能够在过道的一端被排放从而得到收取，且发酵材料能够在设备的另一端被提供。因此，发酵材料被设备所搅拌和向后抛，且形成了一种经过换气的堆积，它被持续地供氧，从而保持了微生物的繁殖。
为了实施本发明的工作过程，本申请人还提出了把该搅拌设备用于第三种类的混合肥料制造设备的一种新颖设计，即对被置于至少一个发酵过道中的发酵材料进行搅拌的设备。这种设备在传统上包括了驱动杆，该杆的周边上设置有搅拌工具，且该杆与所述过道成直角地设置并进行转动，以一方面保证发酵材料的搅拌而另一方面其作沿着过道的平移运动以从所述过道的一端移向另一端。该新颖设计是基于这样的事实，即搅拌部分的通过把发酵材料抛向设备的后面而使发酵材料得到搅拌的搅拌工具，按照相对于所述驱动杆的对称垂直中间平面对称地设置的至少一对反向的螺旋的圈而被设置在所述水平驱动杆的周边。
被对称地设置在所述水平驱动杆的所述垂直中间平面的各侧上的同一对圈中的每一圈上的工具，施加了一对相同的负荷，这些负荷在所述驱动杆的整个长度上对称地分布，从而使驱动杆受到完美地平衡的机械负荷。
根据本发明的一个特别优选的实施例，搅拌部分的上述搅拌工具由分别安装在驱动杆上的臂的组件构成。这些工具在驱动杆周围的分别且螺旋式地得到设置，使得驱动杆的每一圈转动中对发酵材料的机械冲击都更为频繁，因为这种冲击的取决于沿着驱动杆的一圈设置的工具的数目乘以所述驱动杆的纵向中间平面的一侧上的圈的对的数目。因此，这样的搅拌工具在所述驱动杆的周围的设置，提供了工具的依次且可变的分布，这样，借助各个工具的机械冲击的频率和幅度，在整个过道宽度上的搅拌操作的均匀性得到了很大的改善。工具的这种设置保证了通过机械效应而对颗粒有更好的冲击，因而保证了对发酵材料的连续的表面研磨和破碎，这些都增大了交换表面和对材料的生物转换特别有利的持续的微生物再活化。
发酵材料的搅拌质量的这些改善，增加了微生物体的好的供氧，因为设备每次经过时上和下层都被上下翻动，且微生物的再活化是持续的，使得发酵周期大大缩短，从约六个月减小至不到一个月。
根据本发明的一个具体优选的实施例，该设备包括被用作功能部分的结构的一个骨架，包括：
一个滚动框架，其使得整个设备能够沿着在过道的各侧的两个纵向壁的上边缘上设置的两个滚动路径作平移运动，以及
一个框架，它支撑所述搅拌部件并以相对于所述滚动框架可移动的方式得到安装，以使所述搅拌部件能够从一个较低的工作位置移到一个较高的位置，其中在该较低的工作位置所述搅拌工具与所述发酵材料相接触且在该较高的位置搅拌工具不与所述发酵材料相接触，从而使整个设备能够在所述发酵材料上方自由地移动。这种设置使得设备在不对发酵材料进行搅拌的情况下能够沿着过道更快地移动。
根据本发明的一个第一种最佳实施例，所述移动框架以一种绞接方式被安装在所述第一滚动框架上一个水平支撑轴的周围，所述水平支撑轴被所述第一滚动框架所承载并与所述过道的纵轴相垂直，因而上述搅拌部件将在与所述过道的所述纵轴相垂直的一条水平轴周围作摆动运动。
根据本发明的一个第二种最佳实施例，所述移动框架将被这样安装，即使得其相对于所述第一滚动框架可作纵向滑动，从而使得所述搅拌部件将沿着与所述过道的所述纵轴相垂直的一个轴作平移运动。
根据本发明的另一种特别有利的实施例，搅拌部件的上述驱动杆的转动运动受到应力仪的控制，从而使得能够相对于发酵材料作用在上述搅拌部件的工具上的搅拌应力而对搅拌部件的位移和转动运动进行调节。通过控制搅拌部件的驱动马达的强度而借助搅拌负荷对所述设备进行的这种自动控制，可以例如触发所述设备的停止(以防止所述应力对整个设备构成反冲和造成故障)，或者可以实施工作过程的一个初期阶段，这种初期阶段将在后文中作详细描述且它通过设备的一个前期的向后返回而取出对搅拌有较大的阻力但行进速度较慢的发酵材料。类似地，当与一个数字显示器相结合时，这种应力仪可为用户提供一种手段，即根据测量和显示的阻力而对设备的行进速度进行调节。
以上描述了本发明的基本构思，通过以下结合附图并作为非限定的例子而对根据本发明的一种混合肥料制造设备的搅拌设备的一个实施例所进行的描述，其他的细节和特征意志变得显而易见。
附图说明
图1显示了处于下位置的搅拌设备的侧视图。
图2显示了处于上位置和/或处于休息状态的图1的设备的侧视图。
图3显示了图1的设备的用于保证其搅拌操作的一个部件的立体图。
图4显示了图1的设备在下位置和在一个搅拌周期中的侧视图。
图5a、5b、5c、……5l显示了示意侧视图，显示了根据本发明的设备在充满了发酵材料的一个过道中在一个往复工作周期的不同阶段。
图6显示了图1中的设备在下位置且被提供有两个可选设备的情况下的侧视图。
具体实施方式
如图1所示，以M总体地表示并用于在设置在一个发酵过道C中的发酵材料的上方进行运动的搅拌设备包括一个骨架；该骨架是由用传统方法焊接的部件和管子组成的金属组件构成的，并事先经过砂磨以除去潜在的生锈点，随后针对其所要工作在的腐蚀环境进行了处理再进行涂漆。这样的以传统方式获得的骨架被用作设备M的功能组件的结构，并具体包括：
滚动框架100，它使得设备M能够沿着两个滚动路径作平移运动(箭头T和T’)，其中该两个滚动路径被设置在过道C的各侧上的两个纵向壁的上边缘上，
框架200，其围绕着与过道C的纵轴相垂直的一条水平轴而被绞接(箭头A和A’)在第一框架100上。
滚动框架100在两条滚动路径上运动，该两条滚动路径由设置在过道C的各侧上的两个纵向壁C‘(只有它们中的一个被用虚线表示)的上边缘上的两条轨道所限定，且在滚动框架100的四个端部借助支撑条而设置有四个辊110，这四个辊110由马达独立地进行驱动以使设备M能够沿着壁C’运动(箭头T和T’)而不会发生不平衡。被适当地固定在这些轨道上的这样的滚动框架100还被提供有行进界限检测器(未显示)，以在过道C的端部限制设备的位移T和T’。
至于在此显示的处于绞接模式下的框架200，它支撑着一个搅拌部件300，并以在设备M的各侧上设置的处于滚动框架100与绞接框架200之间的两个提升杠杆的伸出(箭头A)和缩回(箭头A’)的作用下绕与滚动框架100相联系的一个水平支撑轴120作枢轴转动(箭头A和A’)的方式，而得到安装。这样的绞接框架200还使得所述搅拌部件300能够移动到一个较低的工作位置(如图1所示)和一个较高的位置(诸如图2所示)，该较高位置使得整个设备M能够在放置在两个壁C’之间的过道C中的所述发酵材料上方自由地运动。
根据本发明的这种基本构思，在图3中更为详细地显示的搅拌部件300包括一个驱动杆310，在该驱动杆310的周边上设置有搅拌工具320，这些搅拌工具320，按照相对于所述驱动杆310的对称垂直中间平面的成对的反向的螺旋的圈，而沿着周边得到设置。因此，相对于通过中心工具320的位置0的理论上的对称中间平面，其他的工具320成对地被对称地设置在相同的位置1、2、3、4、5、6……16，从而使两对工具8和16将始终同时在中间工具0的各侧上，就象另外两对工具2和10那样，且各圈上的八个工具都是这样。如在本说明书的开始部分中所述的，这样的布局的优点，是使工具320施加的负荷被均匀地分配到驱动杆310的整个长度上。自然地，圈的对数(2个)和各圈中的工具的数目(8个)可以按照设备的重要性和所要处理的发酵材料的体积而得到调节。
根据本发明的一个特别有利的特征，搅拌工具320包括以可运动的方式(借助销)安装在驱动杆310上的各个臂320a，从而使它们能够更迅速地得到更换。
根据本发明的另一个特别有利的特征，上述搅拌工具320的臂320a被提供有构成一个叶片的一个加大的端部320b，其矩形或梯形形状将得到调节以便利发酵材料的切向耙动、输送和抛向设备M的后方，如图4所示；在图4中，显示的是在一个工作周期中当绞接框架200倚靠在滚动框架100上而处于较低位置的状态，滚动框架100的滚动的辊110使设备沿着箭头T的方向缓慢地运动，且搅拌部件300沿着箭头R的方向转动。
本发明的另一个目的，是在材料的搅拌应力阻挡工具320的情况下，对驱动杆310的转动速度进行自动控制。为了实现这样的控制，上述驱动杆的转动运动借助应力仪而受到控制，这控制了转动驱动马达的强度，从而能够停止滚动框架100的驱动辊110的转动，并启动设备M的工作周期的一个新的阶段；这包括使设备M向后返回一个预定的距离—其间可以升起也可以不升起搅拌部件300，以对于对研磨的抵抗力较高的该段发酵材料重新进行搅拌，且例如可以以较慢的渐进速度进行这种重新搅拌。
图5a、5b、5c、5d、……5l用于显示可以由设备M实施的工作周期的不同的阶段，这样的周期以图的形式显示，且可以添加本领域的技术人员所易于实施的其他参数。为了实施这样的处理，滚动框架100的所有位移运动T、T’和T”，框架200的绞接运动A和A’，以及搅拌部件300的转动运动R，都受到安装在设备M上的一个编程站的控制，且该编程站根据行进界限检测器、应力仪、安全要求(热和电保护)以及预定的指令而对以下操作的适当进程进行协调。
在图5a中显示了工作周期的开始，设备M位于充满发酵材料D的过道C的一个排放端部Cs，且其搅拌部件300被降低且驱动杆310作转动运动R。
在图5b的情况下，设备M沿着过道C缓慢地运动(箭头T)，其搅拌部件300被降低并进行转动(箭头R)，从而使刚被搅拌过的一定的体积d的发酵材料被移向设备M的后方。事实上，在以前设备M每次通过时受到相同的移动(由于过道C的供应发酵材料的供应端部，这样的位移是逐步的)的这样的体积d的发酵材料，对应于可为收取而排放的混合肥料的体积。这样的体积d可以在设备M向着过道C的供应端部Ce移动期间的任何时间得到收取。
在图5c中，显示了设备M沿着过道C运动(箭头T)，其搅拌部件300被降低且正在转动(箭头R)，并始终把体积d的发酵材料移向设备M的后方。
在图5d中，可以看到，体积d被取走，搅拌部件300的工具310遇到了一个体积的更为致密因而对搅拌的阻力更大的发酵材料D’，因而对搅拌工具320的应力通过应力仪而被传送到所述编程站的一个命令模块，后者将触发设备M的停止。
在图5e中，设备M在已经被停止之后沿着与箭头T相反的箭头T‘的方向略微向后运动一个预编程的期间(约5至10分钟)，在该期间结束时它停止，如图5f所示，并重新开始沿着与箭头T的方向相同的箭头T″的方向向前运动，其中搅拌部件300具有转动运动R(见图5g)但其平移速度更慢。
在图5h，设备M不再遇到更为致密的发酵材料D’，因而在一个预编程的期间结束时，设备M重新以其初始的正常速度运动(图5j的箭头T)且行进至过道C的供应端部Ce，其间始终把体积d的发酵材料抛向设备M的后方。
在图5j中，设备M到达过道C的供应端部Ce，在过道C的端部行进界限的触发下，驱动辊110的转动和驱动杆310的转动R被停止。
在图5k，绞接框架200被绞接(箭头A)至升起的位置并把搅拌部件300从发酵材料D上升起。
在图5l，设备M沿着箭头T’的方向迅速地运动，直到过道C的端部Cs，在端部Cs行进的界限使驱动辊110的转动停止，且设备M为一个新的工作周期作好了准备准备。在设备M到达了排放端部Cs，基材料将再次被提供至供应端部Ce。
显然，通过命令搅拌部件300进行与箭头T和R相反的位移和转动，可以对上述过程进行调整，从而通过使发酵材料沿着两个方向进行位移，而对发酵材料进行搅拌，以延迟混合肥料的排放。
应该理解的是，以上描述的混合肥料制造过程和搅拌设备只是为了说明的目的，而不是为了限定的目的。实际上，在不脱离如权利要求书所限定的本发明的范围的前提下，可以对上述的例子进行各种设置、修正和改进。
例如，可以在驱动搅拌部件300的传动部分上覆盖保护金属板或罩220，以避免发酵材料被向上抛并为气体(沼气、水蒸气等)向着被设置在设备M的后部的一个排放罩400的排放提供通路，如图6所示。
同样，还可以在设备M的前部以可运动的方式连接一个泥或液体供应贮存器500(见图6)，该贮存器被设置有手动或自动激活的一个排放系统，以在过道C的整个宽度和/或长度上对发酵材料的湿度进行调节。

Claims (10)

1.用于对一个发酵设施的发酵材料(D)进行搅拌的一种设备(M)的工作方法，其中通过翻动所述发酵材料和把所述发酵材料抛向所述设备(M)的后方而对所述发酵材料进行搅拌，从而使所述发酵材料沿着一个过道(C)从一个第一供应端(Ce)向着一个第二排放端(Cs)逐渐地移动。
2.根据权利要求1的工作方法，其中所述设备(M)在保证所述发酵材料(D)的搅拌的同时沿着所述过道(C)作平移运动(箭头T)。
3.用于实施根据权利要求1和2中的任何一项的工作方法的设备，用于保证在一个混合肥料制造设施的至少一个发酵过道(C)中放置的发酵材料(D)的搅拌，其中一个搅拌部件(300)包括一个驱动杆(310)，该驱动杆(310)的周边上设置有搅拌工具(320)，且驱动杆(310)与所述过道(C)成直角地水平设置并作自身的转动运动(箭头R)以一方面保证发酵材料(D)的搅拌并另一方面沿着所述过道(C)作一种平移运动(箭头T、T’或T″)以从所述过道(C)的一端(Ce)向所述过道(C)的另一端(Cs)运动，其中所述搅拌部件(300)的所述搅拌工具(320)能够通过把所述发酵材料(D)抛向所述设备(M)的后方而对所述发酵材料(D)进行搅拌，且所述搅拌工具(320)按照相对于所述驱动杆(310)的对称垂直中间平面而对称地设置的至少一对反向螺旋的圈而被设置在所述驱动杆(310)的周边上。
4.根据权利要求3的设备，其中所述设备包括一个骨架，所述骨架被用作基本部件的结构，且所述设备包括：
滚动框架(100)，用于使整个设备(M)能够沿着设置在位于所述过道(C)的各侧上的两个纵向壁(C’)的上边缘上的两条滚动路径作平移运动，以及
一个框架(200)，它支持所述搅拌部件(300)并以可移动的方式相对于所述第一滚动框架(100)而得到安装以使所述搅拌部件(300)能够从一个较低的工作位置运动到一个较高的位置，在该较低的工作位置所述搅拌工具(320)与所述发酵材料(D)相接触，而在所述较高的位置所述搅拌工具(320)不与所述发酵材料(D)相接触从而使整个设备(M)可以在所述发酵材料(D)上方自由地运动(箭头T和T’)。
5.根据权利要求1的设备，其中所述搅拌部件(300)的所述搅拌工具(320)由分别安装在所述驱动杆(310)上的臂构成的组件构成。
6.根据权利要求3的设备，其中所述搅拌部件(300)的所述驱动杆(310)的所述转动运动(箭头R)借助应力仪而受到自动控制，从而能够根据发酵材料(D’)对所述搅拌部件(300)的所述搅拌工具(320)的搅拌应力而对所述搅拌部件(300)的移动(箭头T和T’)和/或转动(箭头R)运动进行调节。
7.根据权利要求3或4的设备，其中所述移动框架(200)被绞接在所述第一滚动框架(100)上由所述第一滚动框架(100)所承载并与所述过道(C)的纵轴相垂直的一个水平支撑轴(120)上，从而使所述搅拌部件(300)绕与所述过道(C)的所述纵轴相垂直的一条水平轴作往复摆动(箭头A或A’)。
8.根据权利要求8或4的设备，其中所述移动框架(200)被适当安装从而相对于所述第一滚动框架(100)作纵向滑动，从而使所述搅拌部件(300)沿着与所述过道(C)的所述纵轴相垂直的一个轴作平移运动。
9.根据权利要求3或5的设备，其中所述搅拌部件(300)的所述搅拌工具(320)的臂(320a)以可运动的方式被安装在所述驱动杆(310)上。
10.根据权利要求3或5的设备，其中所述搅拌工具(320)的所述臂(320a)带有构成一个叶片的一个增大的端部(320b)。
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