发酵机的制作方法

本公开涉及一种发酵机。

背景技术：

粪污和有机垃圾等可以用于作为发酵的原料，生产有机肥料，现有粪污发酵设备具有占地面积大、产品质量较差、发酵不均匀等缺陷。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种简单实用的发酵机。

为了实现上述目的，本公开提供一种发酵机，所述发酵机包括壳体、沿竖直方向穿过所述壳体中的中空搅拌轴、设置于所述中空搅拌轴外侧且与其内部流体连通的中空搅拌叶片、驱动所述中空搅拌轴转动的旋转驱动设备、减速设备以及进风设备；所述壳体设置有进料口、出料口和排风口，所述中空搅拌轴设置有与所述进风设备的出风口流体连通的进风口，所述中空搅拌叶片上开设有用于连通中空搅拌轴、中空搅拌叶片和壳体内部空间的通风孔；所述旋转驱动设备通过减速设备与所述中空搅拌轴传动连接。

可选的，所述减速设备的减速比为1000-30000。

可选的，所述中空搅拌轴底部凸出所述壳体且该凸出部分的外周套有链盘，所述旋转驱动设备通过所述减速设备与所述中空搅拌轴的链盘相连接；所述减速设备包括依次传动连接的减速机、第一锥齿轮、第二锥齿轮和链轮，且减速机与所述旋转驱动设备的转轴传动相连，所述链轮与所述链盘啮合。

可选的，所述中空搅拌叶片为多段且沿所述中空搅拌轴的轴向间隔设置；所述中空搅拌叶片上的通风孔为多个且设置分布密度随着与中空搅拌轴的距离增加而增加。

可选的，所述中空搅拌叶片上通风孔设置于所述中空搅拌叶片的底壁使通风孔出风方向向下。

可选的，沿着所述中空搅拌叶片旋转的方向，所述中空搅拌叶片厚度逐渐降低。

可选的，所述中空搅拌叶片为条形且与所述中空搅拌轴垂直相连，所述中空搅拌叶片的底面为平面，面向所述中空搅拌叶片旋转方向的侧面由下方的第一平面和上方的第二平面连接而成；在竖直平面内，所述第一平面与中空搅拌叶片底面的夹角为15-35°，所述第二平面与所述中空搅拌叶片底面的夹角为40-60°。

可选的，所述中空搅拌轴的进风口为两个且包括位于顶部的第一进风口和位于底部的第二进风口，所述进风设备包括第一进风装置和第二进风装置，所述第一进风装置的出风口与所述第一进风口连通，所述第二进风装置与所述第二进风口连通；所述第一进风装置和第二进风装置中的至少一个设置有用于加热进风的加热器；所述壳体顶部设置有抽气风机，所述抽气风机的进气口与所述壳体的排风口连通；所述中空搅拌轴内部空间分隔为流体隔绝的上部空间和下部空间，所述上部空间的顶部设置有所述第一进风口，所述下部空间的底部设置有第二进风口，所述上部空间和下部空间所在中空搅拌轴的外侧均设置有所述中空搅拌叶片。

可选的，所述壳体为中空的筒体；所述筒体包括同轴且之间形成有环形空隙的内筒体和外筒体；所述内筒体的内壁由上至下间隔设置有多个温度传感器和/或湿度传感器；所述壳体的进料口和排风口设置于壳体顶部，出料口设置于壳体的底部。

可选的，所述发酵机还包括上料设备，所述上料设备包括提升驱动器、顶部开口的上料仓和提升轨道，所述提升轨道沿高度方向由下至上从地面延伸至所述壳体的进料口上方，所述提升驱动器与所述上料仓传动连接并驱动所述上料仓沿所述提升轨道由地面上升至壳体的进料口处进行倾倒物料；所述提升轨道包括上下相连的弧形倾倒段和竖直提升段，所述提升驱动器通过沿所述弧形倾倒段和竖直提升段延伸的连接索与所述上料仓相连；所述连接索与所述上料仓的底部相连，所述弧形倾倒段上向上延伸有使所述上料仓翻转的延伸段。

本公开具有如下优点：

1、本公开的发酵机可以以大传动低转速使中空搅拌轴实现搅拌，降低中空搅拌轴的磨损，延长发酵机寿命，并有利微生物生长；

2、本公开的发酵机设置有与中空搅拌轴相连的中空搅拌叶片，可以边搅拌边通入空气进行发酵，使发酵更加均匀，提高发酵产品质量。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开提供的发酵机一种具体实施方式的结构示意图。

图2是本公开提供的中空搅拌叶片一种具体实施方式的结构示意图(截面图)。

图3是本公开提供的减速设备一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1 壳体 11 内筒体 12 外筒体

13 保温材料层 14 温度传感器 15 湿度传感器

16 进料门 17 进料门驱动器

101 中空搅拌轴 102 中空搅拌叶片 103 通风孔

104 刮料板 105 连接轴承 106 密封圈

107 卸料电机 108 挡料板 109 抽气风机

1011 上部空间 1012 下部空间 1013 链盘

1014 旋转接头

1021 底面 1022 第一平面 1023 第二平面

21 第一进风装置 22 第二进风装置 23 加热器

3 旋转驱动设备 31 变频器

4 减速设备 41 减速机 42 第一锥齿轮

43 第二锥齿轮 44 链轮

51 提升驱动器 52 上料仓 53 提升轨道

521 上料仓门 522 仓门驱动器

531 竖直提升段 532 弧形倾倒段 5321 延伸段

6 注油器 7 控制器

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指发酵机实际使用时的“上、下”，具体可以参考图1的图面方向。

如图1所示，本公开提供一种发酵机，所述发酵机包括壳体1、沿竖直方向穿过所述壳体1中的中空搅拌轴101、设置于所述中空搅拌轴101外侧且与其内部流体连通的中空搅拌叶片102、驱动所述中空搅拌轴101转动的旋转驱动设备3、减速设备4以及进风设备；所述壳体1设置有进料口、出料口和排风口，所述中空搅拌轴101设置有与所述进风设备的出风口流体连通的进风口，所述中空搅拌叶片102上开设有用于连通中空搅拌轴101、中空搅拌叶片102和壳体1内部空间的通风孔103；所述旋转驱动设备3通过减速设备4与所述中空搅拌轴101传动连接。

本公开提供的发酵机的具体使用方式如下：如图1所示，在壳体1的进料口送入例如粪污等发酵原料，然后通过旋转驱动设备3和减速设备4传动中空搅拌轴101以低转速进行旋转，同时通过进风设备向中空搅拌轴的进风口进风，进风通过中空搅拌叶片102上的通风孔103进入壳体1中与发酵原料均匀地进行混合后进行发酵，可以使发酵更加均匀，提高发酵产品的质量，而且通过减速后的中空搅拌轴，具有更长的使用寿命，低转速还有利于微生物的生长。

经过实验发现，中空搅拌轴的搅拌速度在1-20转/小时发酵机具有最佳的发酵效果。由于现有旋转驱动设备的转速一般在500转/分钟以上，难以实现本公开的转速，因此需要将旋转驱动设备进行减速后再驱动所述中空搅拌轴转动，所述减速设备的减速比可以为1000-30000，优选为2000-20000。所述减速设备4可以包括一级或多级减速轮，优选包括多级减速轮配合使用。为了连接减速设备，如图1所示，所述中空搅拌轴101可以底部凸出所述壳体1且该凸出部分的外周套有链盘1013，所述旋转驱动设备3可以通过所述减速设备与所述中空搅拌轴101的链盘1013相连接。进一步优选地，如图3所示，所述减速设备4可以进行三级减速，例如包括依次传动连接的减速机41、第一锥齿轮42、第二锥齿轮43和链轮44，且减速机41与所述旋转驱动设备3的转轴传动相连，所述链轮44与所述链盘1013啮合。具体使用时，第二锥齿轮43的固定轴上下均放有圆锥滚子轴承，轴的伸出端上部连接链轮44，链轮44带动链盘1013转动，进而带动发酵机的中空搅拌轴运动。为节约发酵机底部空间，如图3所示，减速机与第二锥齿轮垂直放置，第一锥齿轮与链轮、链盘水平放置。为减轻链轮和链盘重量，链盘可以采用上下两块腹板式的钢板焊接而成，中间焊接筋板以提高整体的刚度。减速机和锥齿轮均为本领域技术人员所熟知的，以减速设备实现10000以上的减速比为例，所述减速机进行第一级减速，可以为摆线针轮减速机，减速比为841，第一锥齿轮和第二锥齿轮进行第二级减速，第一锥齿轮的齿数为19，第二锥齿轮的齿数为35，减速比为1.84，而与链盘配合的链轮进行第三级减速，链轮齿数为15，链盘销轴数为98，减速比为6.53，上述三级减速实现了减速设备减速比为10105，从而以常规1000转/分钟的旋转驱动设备进行驱动，能够实现中空搅拌轴以5.9转/小时的转速进行搅拌。上述减速设备仅用于示例性说明，本领域技术人员也可以采用其它形式的减速设备进行减速。

如图1所示，所述中空搅拌叶片102可以为多段且沿所述中空搅拌轴101的轴向间隔设置，从而可以现实壳体1中不同高度处物料的搅拌和出风，实现发酵均匀性。所述中空搅拌叶片102上的通风孔103可以为多个且设置分布密度随着与中空搅拌轴101的距离增加而增加，从而可以使沿着水平方向，通风孔出风的均匀性，降低中空搅拌叶片端部的出风难度。由于空气密度比发酵物料的密度小，因此进入壳体中的空气会在搅拌下向上移动，为了提高发酵物料与空气的接触时间和接触充分程度，所述中空搅拌叶片102上通风孔103可以设置于所述中空搅拌叶片102的底壁使通风孔103出风方向向下。中空搅拌叶片可以实现发酵物料的切割和充分搅拌，为了实现该目的，沿着所述中空搅拌叶片102旋转的方向，所述中空搅拌叶片102厚度可以逐渐降低，从而使薄厚度的中空搅拌叶片对物料先进行切割，而厚厚度的中空搅拌叶片对物料进行挤压后搅拌。

一种实施方式，如图1-2所示，所述中空搅拌叶片102为条形且与所述中空搅拌轴101垂直相连，所述中空搅拌叶片102的底面1021为平面，面向所述中空搅拌叶片102旋转方向的侧面由下方的第一平面1022和上方的第二平面1023连接而成；在竖直平面内，所述第一平面1022与中空搅拌叶片102底面1021的夹角为15-35°，所述第二平面1023与所述中空搅拌叶片102底面1021的夹角为40-60°。第一平面1021主要起到物料的切割作用，而第二平面主要起到物料的搅拌作用，从而降低了中空搅拌叶片转动的阻力并提高了搅拌效率。

本公开中，通过中空搅拌轴可以向壳体中通入空气，中空搅拌轴上的进风口可以为多个，位置可以根据需要进行设置，例如设置于中空搅拌轴的顶端和/或底端。一种实施方式，如图1所示，所述中空搅拌轴101的进风口可以为两个且包括位于顶部的第一进风口和位于底部的第二进风口，所述进风设备可以包括第一进风装置21和第二进风装置22，所述第一进风装置21的出风口可以与所述第一进风口连通，所述第二进风装置22可以与所述第二进风口连通，通过设置两套进风装置可以根据发酵物料的量合理控制进风量。为了使中空搅拌轴在转动时，保证进风装置与中空搅拌轴连接的稳定性。如图1所示，所述第一进风装置21和第二进风装置22的出风口通过旋转接头1014与所述中空搅拌轴101的第一进风口和第二进风口连通，此时，链盘底部支座可以采用中部空心式结构，以方便连接旋转接头。本公开中，所述第一进风装置优选为罗茨风机，所述第二进风装置优选为通气风机，且优选为两台，从而提高顶部进风压力。

为了方便调节中空搅拌轴的转速，所述旋转驱动设备3可以设置有变频器31，通过变频器可以对旋转驱动设备所输入的频率进行调整。为了保证减速机和旋转接头运转正常，所述发酵机还可以包括向所述减速机41和所述旋转接头1014注油的注油器6。

本公开中，由于发酵需要在适宜的温度下进行，为了控制壳体1内的温度，如图1所示，所述第一进风装置21和第二进风装置22中的至少一个可以设置有用于加热进风的加热器23，优选所述第二进风装置设置有加热器23，从而通过控制加热器的加热功率，控制进风的温度，进而调节壳体1中物料内的温度。

本公开中，为了实现第一进风和第二进风的各自稳定地进行，如图1所示，所述中空搅拌轴101内部空间可以分隔为流体隔绝的上部空间1011和下部空间1012，所述上部空间1011的顶部可以设置有所述第一进风口，所述下部空间1012的底部可以设置有第二进风口，所述上部空间1011和下部空间1012所在中空搅拌轴101的外侧均可以设置有所述中空搅拌叶片102；即通过各自独立的进风口、进风空间和中空搅拌叶片可以实现第一进风和第二进风独立地进行，并且由于第一进风是从中空搅拌轴的底部进风，因此所进的风会向上运动，所以第二进风可以根据需要进行选择性地开启。

本公开中，为了防止发酵物料中的固体颗粒受重力作用而沉积和板结在壳体1底部，导致固液分离，影响发酵效率，所述中空搅拌轴101的底部可以设置有用于刮除壳体1底部物料的刮料板104，所述刮料板104可以与所述壳体1底壁间隔设置，从而防止刮擦壳体1的底壁，另外还可以通过刮起发酵物料对壳体1底壁进行清理。所述刮料板104可以为垂直连接所述中空搅拌轴101的多根且相互之间呈角度分布，例如可以呈45°、60°、90°或120°分布，刮料板104的高度可以相同或者不同。为了降低中空搅拌轴与壳体之间的摩擦力，提高中空搅拌轴的寿命，所述中空搅拌轴101可以通过连接轴承105与所述壳体1相连，该连接轴承优选为圆锥滚子轴承。另外为了提高二者连接的密封性，所述中空搅拌轴101与壳体1相接处可以通过密封圈106相密封，防止发酵过程中产生的少量渗水从中空搅拌轴处流出。

本公开所提供的发酵机为立式发酵机，所述壳体1可以为中空的筒体，用于在其内形成容纳发酵物料的腔室，具体地，所述筒体可以包括同轴且之间形成有环形空隙的内筒体11和外筒体12，所述环形空隙中设置有保温材料层13，从而提高筒体的保温性能。另外，由于内筒体直接与物料接触，所述内筒体11可以为不锈钢材料，所述外筒体12可以为碳钢材料，二者均可以通过槽钢进行支撑，从而可以在保证筒体强度的情况下，提高内筒体的防腐蚀性能，还可以节约外筒体的成本。为了使发酵在可控的条件下进行，所述内筒体11的内壁由上至下可以间隔设置有多个温度传感器14和/或湿度传感器15，也可以设置温度湿度传感器，从而根据传感器的温度合理调整进风的温度、进风量等参数，根据传感器的湿度合理调整物料进料量等参数。

本公开壳体的物料可以采用上进下出，而空气可以采用下(中)进上出的方式，从而使物料与空气呈逆流接触，提高混合充分程度。为了实现上述目的，所述壳体1的进料口和排风口可以设置于壳体顶部，出料口可以设置于壳体1的底部。由于出料口设置于壳体1的底部，因此可以通过物料的自身重力进行卸料。如图1所示，所述壳体1的出料口可以由卸料电机107控制卸料，为了防止卸料时物料底部突然坍塌造成物料大量卸出，所述壳体1中的出料口上方可以设置有在竖直方向至少部分遮挡所述出料口的挡料板108，挡料板108可以与出料口沿高度方向间隔设置，从而使打开卸料口时，仅有挡料板和出料口之间的物料被第一时间卸出，防止大量卸料。为了保证壳体内外的气压稳定，所述壳体1顶部可以设置有抽气风机109，所述抽气风机109的进气口可以与所述壳体1的排风口连通，从而可以将发酵产生的废气和水蒸气排出，保证壳体1中具有良好的发酵环境。

本公开可以采用人工上料或机械上料的方式进行上料，优选采用机械上料。如图1所示，所述发酵机还可以包括上料设备，所述上料设备可以包括提升驱动器51、顶部开口的上料仓52和提升轨道53，所述提升轨道53可以沿高度方向由下至上从地面延伸至所述壳体1的进料口上方，所述提升驱动器51可以与所述上料仓52传动连接并驱动所述上料仓52沿所述提升轨道53由地面上升至壳体1的进料口处进行倾倒物料；需要上料时，将上料仓中倒入需要发酵的物料，然后启动提升驱动器，通过提升驱动器将上料仓沿着提升轨道提升至壳体的进料口并进行倾倒物料。为了使倾倒物料的过程自动进行，所述提升轨道53可以包括上下相连的弧形倾倒段532和竖直提升段531，所述提升驱动器51可以通过沿所述弧形倾倒段532和竖直提升段531延伸的连接索与所述上料仓52相连；当上料仓上升至弧形倾倒段时，上料仓发生倾斜，并使上料仓的顶部开口朝向所述进料口，完成上料。进一步地，为了使上料仓实现完全倾倒物料，所述连接索可以与所述上料仓52的底部相连，所述弧形倾倒段532上可以向上延伸有使所述上料仓52翻转的延伸段5321，从而使上料仓在弧形倾倒段532上可以底部高于顶部，实现上料仓的翻转。为了保证上料仓内部在不使用时出于闭口状态，防止物料残余散发臭气，所述上料仓52可以设置有上料仓门521和控制所述上料仓门521可旋转地开合的仓门驱动器522；当需要上料时，可以通过仓门控制器打开上料仓门，而当上料仓空置时，可以关闭上料仓门。另外，为了使壳体1内部呈现相对密封的状态，所述壳体1的进料口处可以设置有进料门16，从而在上料完毕后关闭进料门，另外，所述壳体1的进料口处可以设置有进料门驱动器17，所述进料门驱动器17与所述进料门16可以相连以驱动进料门可旋转地开合所述进料口，所述进料门驱动器可以是电机，可以通过电机连杆与进料门相连。通过进料门驱动器可以控制进料门的开合。进料和出料的方式可以采用每天进料，每天出料的工艺，物料从顶部发酵到底部为一个发酵周期，约为7天。

如图1所示，所述发酵机还可以包括控制器7，所述控制器7可以与所述旋转驱动设备信号连接，从而控制旋转驱动设备的旋转速度，所述旋转驱动器可以为电机，所述控制器可以包括电机控制器。另外为了实现发酵过程中温度的控制，进风装置的加热设备和温度传感器可以与控制器信号连接，以在温度传感器感应到壳体中物料的温度低于预定温度时，通过控制器提高加热设备的加热功率，而当温度传感器感应到壳体中物料的温度过高时，则可以停止加热设备的加热或者降低加热设备的加热功率。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。