CN205052550U - 一种适用于蠕虫生物反应器的有机物料自动投喂设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于蠕虫生物反应器的有机物料自动投喂设备，设备主要包括：支座、有机物料贮存仓、若干螺旋输送机、用于检测有机物料余量的传感器、PLC、触摸屏、距离探测器、行走电机、滚轮等。本实用新型的设备可按照各种蠕虫生物反应器不同的布料工艺要求，将固体颗粒或半流体状的有机物料快速、定量地投喂至生物反应池，大幅提高蠕虫生物反应器投喂环节的机械化、自动化水平，显著降低蠕虫生物反应器投喂环节人工需求；同时定量精确的布料以及多种多样的布料方式显著优化蠕虫生存环境，为提高蠕虫生物反应器转化效率提供了良好保障。

Description

一种适用于蠕虫生物反应器的有机物料自动投喂设备

技术领域：

本实用新型涉及一种自动投喂设备，尤其涉及一种适用于蠕虫生物反应器的有机物料自动投喂设备，可为多种蠕虫生物反应器提供机械化、自动化投喂作业。

背景技术：

随着农林牧渔产业化水平的不断提高，我国肉蛋菜粮的供应得到了极大丰富；

但与此同时，各类有机物质产品的生产、消费及后期处理也导致了有机废弃物产量不断攀升并带来一系列环境问题，威胁居民身体健康并对生态环境造成巨大压力。据统计，我国每年产生各类禽畜粪便超10亿t；产生各类林业加工废弃物1亿t以上；此外，每年产生的废菌糠、水产品加工废弃物、餐厨垃圾、残u次果蔬等各类有机废弃物合计亦超过1亿t。有机废弃物数量惊人，急需减量化、无害化、资源化。

利用蠕虫(如家蝇、黄粉虫、黑水牤、蚯蚓等)生物转化处理有机废弃物不仅可将废弃物基质转化为均匀且稳定的类腐殖质化合物,同时还能收获丰富的虫体蛋白，是解决有机废弃物污染与资源再利用的主要技术手段之一。但目前蠕虫生物反应器在大规模应用过程中还存在诸多制约环节，其中有机物料投喂环节多为人工操作，布料时间长、工人劳动操作强度大，工作环境较为恶劣，是制约蠕虫生物反应器大规模推广应用的瓶颈。通过专利检索，发现近期虽然已有相关发明人申报相关机械加料设备专利(CN204047650U、CN202848668U等)，但其自动化程度不高、缺乏对布料强度及布料工艺的精确控制，难以避免在实际使用过程中出现依靠经验操作，布料强度及工艺得不到保证的情况。因此，发展适用于蠕虫生物反应器的高效、精确有机物料自动投喂设备显得尤其迫切。

发明内容：

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于蠕虫生物反应器的有机物料自动投喂设备，以实现通过PLC程式化控制有机物料进行自动投喂，将固体或半流体状的有机废弃物饲料按照既定布料工艺要求，高效准确地投喂至蠕虫生物反应器，提高蠕虫生物反应器的投喂料精准度及效率，降低人力需求、降低工作强度。

本实用新型解决技术问题所采取的技术手段是：

适用于蠕虫生物反应器的有机物料自动投喂设备,包括支座以及固定于支座上的有机物料贮存仓和若干并排设置的螺旋输送机，螺旋输送机设置于有机物料贮存仓下方，有机物料贮存仓底部设有若干下料孔，每个下料孔与一个螺旋输送机的进料口连接，有机物料贮存仓的外周上部均匀设有4个用于检测设备与四周障碍物间距的距离探测器，有机物料贮存仓内侧底部设有用于检测仓内物料余量的传感器，支座底部装有若干用于移动设备的滚轮及驱动其中一只滚轮转动的行走电机；在有机物料贮存仓侧壁上设有控制箱，控制箱包括触摸屏、PLC和A/D转换模块，用于检测仓内物料余量的传感器、4个距离探测器分别经A/D转换模块与PLC连接，PLC与触摸屏、行走电机及螺旋输送机的电机分别相连。

所述的用于检测仓内物料余量的传感器通常为压力传感器或重量传感器。

所述的螺旋输送机出料口处还可以设有出料间距调整帽，该出料间距调整帽呈喇叭状，小口端与螺旋输送机的出料口固定，大口端沿圆周对称开有上、下两个孔，两孔内贯穿有螺栓，螺栓上拧有螺母。当需要调整各螺旋输送机之间出料的间距时，可以旋转螺母调节出料间距调整帽大口端的压扁程度，从而实现对出料间距的调整。

进行有机物料投喂时，PLC启动螺旋输送机电机及行走电机，根据用户对螺旋输送机电机、行走电机的动力输出要求，相应控制螺旋输送机及行走电机，协调规定时间段内物料投喂强度与设备行进速度之间的关系；从而完成规定样式的布料作业。

本实用新型可完成的基本布料方式有三种:平铺式、条垛式及点阵式。平铺式和条垛式布料时，PLC控制下的设备工作流程如图6所示,通过设定行走电机及螺旋输送机电机转速，控制两者转速比例从而达到控制布料强度的目的。这两种布料方式在设备运行时工作程序相同，但条垛状布料时需要在每一个小型螺旋输送机出料口处加装出料间距调整帽(间距调整帽可调距离可设定为介于0-20cm)，而平铺式布料则无需加装出料间距调整帽。点阵式布料时，小型螺旋输送机出料口处依据点阵物料间距要求加装相应规格的出料间距调整帽后，设备在PLC控制下的工作流程如图5所示，通过分别设定行走电机转速、螺旋输送机电机转速、输送电机工作时长X与关闭时长Y(两者时长构成一个工作周期)、行走电机关闭时长X与工作时长Y，控制布料设备在0-X秒内静止布料，然后移动一段距离后再次静止布料；程序不断重复这一过程，从而完成点阵式布料。

此外，为进一步提高设备智能化程度并进一步强化设备运行安全性，设备集成了有机物料压力或重力传感器和若干距离探测器，前者分布于有机物料贮存仓底部，后者环绕于有机物料贮存仓外；且上述传感器信号能及时被PLC获取。设备自动工作时，PLC能持续不断检测上述传感器信号和人工控制按钮信号，一旦有机物料贮存仓压力或重力传感器反馈值低于设定值，或者任一距离探测器信号数值低于设定值或人工控制按钮接通，则PLC立即制动电机停止设备工作转为人工控制模式。实现设备工作安全、智能。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的有机物料自动投喂设备可依据用户设定实现布料强度、布料时机及行走距离的精确控制，能够实现有机物料投喂工艺的个性化、多样化，适应绝大多数蠕虫生物反应器布料工艺要求；在工业化生产中引入该电力机械设备，可以大幅降低工人劳动强度，显著提高布料效率，为提高蠕虫生物反应器转化效率和经济效益提供必要技术支撑。可广泛应用于市政污泥、畜禽养殖场粪便、餐厨垃圾处理场/中转站等废弃物的生物生态处理领域。

附图说明：

图1本实用新型的有机物料自动投喂设备的结构示意主视图；

图2为本实用新型设备的侧视示意图；

图3为本实用新型设备的俯视示意图；

图4本实用新型设备的电气控制连接示意图；

图5点阵式布料PLC程序逻辑关系图；

图6平铺布料及条垛状布料PLC程序逻辑关系图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参照图1-4，本实用新型的有机物料自动投喂设备，包括支座6以及固定于支座6上的有机物料贮存仓1和若干螺旋输送机2，螺旋输送机2设置于有机物料贮存仓1下方，有机物料贮存仓1下部可以设计成楔形，底部设有若干下料孔11，每个下料孔11与一个螺旋输送机2的进料口3连接，有机物料贮存仓1的外周上部均匀设有4个用于检测设备与四周障碍物间距的距离探测器13，有机物料贮存仓1内侧底部设有用于检测仓内物料余量的传感器10，该传感器可以采用压力传感器或者重量传感器，支座底部装有若干用于移动设备的滚轮5及驱动其中一只滚轮转动的行走电机4，行走电机可以通过传动皮带7与该滚轮的转轴连接，以给滚轮提供动力，在有机物料贮存仓1侧壁上设有控制箱8，控制箱8包括触摸屏9、PLC14和A/D转换模块15，用于检测仓内物料余量的传感器10、4个距离探测器13分别经A/D转换模块15与PLC14连接，将检测的有机物料余量信息及四周障碍物距离信息实时的传输至PLC14，该设备还可以安装有报警装置，报警装置与PLC连接，PLC分析所接收的信息，当达到设定值时，启动报警装置；行走电机4及螺旋输送机2的电机分别与PLC14相连，行走电机、螺旋输送机均可通过其相应电机自带的带RS-485通讯接口的变频器与PLC进行通信，PLC根据接收到的信息控制相应电机的启停，触摸屏与PLC通过RS-232接口连接，将各种参数信息进行实时显示，触摸屏上还可以设有人工控制按钮，当按下该按钮时，PLC停止各电机的工作，设备由自动控制模式切换进入人工控制模式。

在每个螺旋输送机的出料口处还可以设有出料间距调节帽，出料间距调节帽呈喇叭状，小口端与螺旋输送机的出料口固定，大口端沿圆周对称开有上、下两个孔，两孔内贯穿有螺栓，螺栓上拧有螺母。当需要调整各螺旋输送机之间出料的间距时，可以选择不同规格的出料间距调整帽或者旋转螺母调节出料间距调整帽大口端的压扁程度，从而实现对出料间距的调整。

实施样例1：

本例选择家蝇幼虫生物反应器(CN102487907B)，以自动投喂餐厨垃圾混合稻草的有机物料为例，对本实用新型进行详细说明。

本次实施样例中的餐厨垃圾及稻草均经过粉碎机粉碎并混合均匀，含水率约为65-80％，布料要求为：(1)点阵式布料；(2)各物料堆体呈直径约10cm的大饼状，平均厚度约为3cm；(3)各料堆前后左右间距约5cm。

布料时，首先在有机物料贮存仓中装满物料并选择直径7cm的出料间距调整帽。然后进行布料作业，其控制逻辑如图5所示，具体步骤如下：

(1)开启布料设备电源。

(2)设定行走电机转速，本实例为1500转/分

(3)设定螺旋输送机电机转速，本实例为1000转/分

(4)设定螺旋输送机电机单周期工作时长3秒、关闭时长5秒，时序为先工作后关闭。

(5)设定行走电机单周期工作时长5秒、关闭时长3秒，时序为先关闭后工作。

(6)参数确认后，设备开始布料工作。

(7)PLC发出控制信号，螺旋输送机电机持续工作3秒，所有小型螺旋输送机开始出料，时间为3秒。螺旋输送机电机工作期间，行走电机处于关闭状态。

(8)3秒后，PLC发出控制信号关闭螺旋输送机电机，布料暂时停止；同时启动行走电机，设备开始向前运动。

(9)5秒后，PLC发出控制信号关闭行走电机，设备刹车至静止状态并保持3秒；同时启动螺旋输送机电机开始布料，持续时间3秒。

(10)循环执行(7)～(9)，完成点阵式布料作业；

设备工作过程中，PLC需持续不断检测有机物料压力传感器、距离传感器和人工控制按钮信号，一旦有机物料贮存仓压力传感器反馈值低于设定值或任一距离传感器信号数值低于设定值或人工控制按钮接通，则PLC启动制动电机并停止设备工作转为人工控制模式，确保设备运行安全并及时提醒工作人员处置特殊情况。

实施样例2：

本例选择家蝇幼虫生物反应器(CN102487907B)，以自动投喂猪粪为例，对本实用新型进行详尽说明。

本次实施样例中的猪粪为半流体状态，含水率约为70-95％，布料要求为：平铺式布料，平均厚度约3cm。

平铺式布料时，无需出料间距调整帽且电动机设置为持续工作模式。其控制逻辑如图6所示，具体步骤如下：

(1)开启布料设备电源。

(2)设定行走电机转速，本实例为1200转/分

(3)设定螺旋输送机电机转速，本实例为800转/分

(4)设定螺旋输送机电机常开。

(5)设定行走电机常开。

(6)参数确认后，设备开始布料工作。

(7)PLC控制行走电机、螺旋输送机电机启动并持续工作，直到布料结束。

特别地，设备工作过程中，PLC持续不断检测有机物料贮存仓重量传感器信号、人工控制按钮信号及四个距离传感器信号，一旦检测到有机物料贮存仓重量传感器反馈值低于设定值或人工控制按钮接通或任一距离传感器信号数值低于设定值，则PLC启动制动电机停止设备工作并转为人工控制模式。

Claims (5)

1.一种适用于蠕虫生物反应器的有机物料自动投喂设备,其特征在于，包括支座(6)以及固定于支座(6)上的有机物料贮存仓(1)和若干螺旋输送机(2)，螺旋输送机(2)设置于有机物料贮存仓(1)下方，有机物料贮存仓(1)底部设有若干下料孔(11)，每个下料孔(11)与一个螺旋输送机(2)的进料口(3)连接，有机物料贮存仓(1)的外周上部均匀设有4个用于检测设备与四周障碍物间距的距离探测器(13)，有机物料贮存仓(1)内侧底部设有用于检测仓内物料余量的传感器(10)，支座底部装有若干用于移动设备的滚轮(5)及驱动其中一只滚轮转动的行走电机(4)；在有机物料贮存仓(1)侧壁上设有控制箱(8)，控制箱(8)包括触摸屏(9)、PLC(14)和A/D转换模块(15)，用于检测仓内物料余量的传感器(10)、4个距离探测器(13)分别经A/D转换模块(15)与PLC(14)连接，PLC(14)与触摸屏(9)、行走电机(4)及螺旋输送机(2)的电机分别相连。

2.根据权利要求1所述的适用于蠕虫生物反应器的有机物料自动投喂设备，其特征在于，所述的用于检测仓内物料余量的传感器(10)为压力传感器或重量传感器。

3.根据权利要求1所述的适用于蠕虫生物反应器的有机物料自动投喂设备，其特征在于，所述的螺旋输送机出料口处还设有出料间距调整帽(12)，该出料间距调整帽呈喇叭状，小口端与螺旋输送机的出料口固定，大口端沿圆周对称开有上、下两个孔，两孔内贯穿有螺栓，螺栓上拧有螺母。

4.根据权利要求1所述的适用于蠕虫生物反应器的有机物料自动投喂设备，其特征在于，所述的有机物料贮存仓(1)下部呈楔形。

5.根据权利要求1所述的适用于蠕虫生物反应器的有机物料自动投喂设备，其特征在于，所述的触摸屏上设有人工控制按钮，当按下该按钮时，PLC控制停止行走电机及螺旋输送机工作，转为人工控制模式。