一种具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，主要包括滚筒、固定于滚筒中轴上的转轴和固定滚筒的支架，滚筒通过转动杆与支架相连，转轴的一端固定有转动手把。本发明的桨叶呈风扇状，此形状的桨叶不仅可以对内部物料起到翻搅作用，并且在转动时还能对物料产生较大的挤压作用，因物料具有一定的蓬松度，所以在挤压、恢复蓬松的过程中产生强烈的空气流动，时空气更充分的进入堆体各个部分。同时在单向转动过程中与凸弧形面的圆弧与物料间阻力不会太大，保证了在人的力量下完成转动。
【专利说明】
一种具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器
技术领域
[0001 ]本发明公开了一种固体废弃物好氧堆肥反应器，具体地说，是一种具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，特别适用于秸杆类农业固体废弃物的滚筒式好氧堆肥反应器。
技术背景
[0002]我国是粮食、蔬菜生产和消费大国，每年产生粮食秸杆、蔬菜秸杆等农业固体废弃物数量巨大，而其中又有大量秸杆随意丢弃腐烂或是焚烧，这既浪费了资源，又污染了环境。堆肥是农作物秸杆利用的主要方式之一，方法简单，操作方便，堆肥还田后还能提高土壤肥效、改善土壤环境，更利于植物的生长。
[0003]传统的堆肥多采用露天条垛式堆肥，具有受天气影响大、堆肥效率低、堆肥品质不稳定等缺点。反应器堆肥能较好的解决以上这些问题，因此是优化堆肥的选择。
[0004]为了提高好氧堆肥的堆肥速度和品质，搅拌是必不可少的因素。搅拌不仅可以使堆体内部充分补充氧气，还可以使堆体中菌群多、发酵快的区域与菌群少、发酵慢的区域重新混合，保证了堆体各部分都进行发酵腐熟。现有的堆肥反应器通常将搅拌轴制成多齿状，虽然多齿状搅拌轴的翻搅效果较佳，但是秸杆类物料在密实情况下的相互缠绕会对多齿结构产生较大的阻力，只能依赖电机动力进行转动，而使用电机则对电力有要求，难以随时随地进行堆肥。
[0005]另一个影响好氧堆肥而成败的因素是通气情况，如果堆体氧气不足，不仅会局部产生厌氧反应使物料腐熟速度慢、排出臭气，而且无法达到好氧反应的高温以至于无法杀灭有害菌，影响堆肥品质。现有的一些反应器会在堆肥中央插入带孔的管柱或是在搅拌轴上打孔通气。这些搅拌轴上打孔的反应器在翻搅过程中物料会受压逐渐堵塞通气孔，在经过较长的堆置时间后，堆肥物料逐渐分解成小颗粒，这些通气孔可能会被物料完全堵塞。一旦通气孔堵塞，就极大降低了通气效率，影响堆肥效率和品质。
[0006]除此之外，通过搅拌轴进行翻堆和内部通气的反应器会因为搅拌轴大小有限，导致反应器底部搅拌轴无法触及的位置上有物料的堆积。这里的物料受到的压力最大而得到氧气最少，若长时间不能进行翻动会发生厌氧反应产生恶臭，进而影响堆体其他部分。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于解决秸杆类农业固体废弃物好氧堆肥反应器的的诸多问题，包括常规搅拌轴转动阻力大，依赖电机；自然通气效率差或者通气孔易堵塞;堆体底部可能出现不能翻堆区域等，提供了一种结构不复杂，造价合理，方便整体的移动和使用，适合田间、庭院堆肥使用的具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器。
[0008]为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0009]本发明公开了一种具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，主要包括滚筒、固定于滚筒中轴上的转轴和固定滚筒的支架，滚筒通过转动杆与支架相连，转轴的一端固定有转动手把。转动手把使转轴可以轴心为中心360度转动。
[0010]作为进一步地改进，本发明所述的转轴主要包括设有两端开口的空心通气腔、横截面为圆柱状的轴柱，及横截面为风扇扇叶状的桨叶柱，所述的桨叶柱的横截面包括凹弧形面和凸弧形面。旋转可以对内部物料起到翻搅、挤压等作用，因桨叶柱朝向凸弧形面一侧单向转动时与物料产生的阻力小，易于转动;在转动过程中因桨叶柱凸弧形面呈圆弧状，与物料间阻力不至于过大，可在人力承受范围；另外长圆弧状的桨叶在转动时不仅可以起到翻搅物料的作用，还能对物料进行挤压。
[0011]作为进一步地改进，本发明所述的桨叶柱的凹弧形面上开设有通气孔，所述的通气孔通向桨叶柱内的空腔柱，并于轴柱空心通气腔连通。空腔柱两端不打开，只与轴柱空心通气腔连通轴柱，桨叶柱的凹弧形面一侧均匀开设有通气孔，因凹弧形面一侧为转动方向背面，能有效避免转动时通气孔堵塞，通气孔开在的桨叶柱的凹弧形面，使得桨叶转动时物料主要挤压位置在桨叶凸弧形面，所以不会因挤压进入通气孔导致堵塞。桨叶的凹弧形面一侧开有通气孔，并通过桨叶柱内的空腔柱与中轴空心通气腔连通，通气效果好。
[0012]作为进一步地改进，本发明所述的转轴一端封闭，另一端连接风机鼓风。若自然通风通气不足，可选的，将转轴一端简单封闭，另一端使用风机进行鼓风，增强通风效果。
[0013]作为进一步地改进，本发明所述的滚筒一端设置有可开关的进卸料口，所述的进卸料口主要由两块可插入、拔出的半圆型隔板组成，所述的滚筒两端圆形板和隔板上开有气孔。
[0014]作为进一步地改进，本发明所述的滚筒绕转动杆的转动轨迹所在圆垂直于水平面。滚筒通过转动杆与支架连接，使可在堆置过程颠倒滚筒进一步翻堆，还可在滚筒卸料口朝上时通过进卸料口方便进料，朝下时通过进卸料口方便出料。
[0015]作为进一步地改进，本发明所述的支架上设置有插栓，等距离分布于转动杆与支架连接处的两侧，插栓用于滚筒水平固定放置进行静置堆肥。插栓插入时将滚筒水平固定放置进行静置堆肥，拔出时解除固定进行颠倒、进出料操作;在滚筒转动至水平时，通过插入插栓对滚筒起到固定作用，当拔出插栓后，滚筒可以绕转动杆转动，一方面可以颠倒滚筒使原本底部的物料转换至上部从而进行翻搅，另一方面可使进卸料口朝向下，便于卸料，或是朝向上，便于装料。
[0016]作为进一步地改进，本发明所述的桨叶柱凸弧形面圆弧半径为轴柱空心通气腔半径的2至3倍，所述的滚筒半径约为轴柱空心通气腔半径5至6倍，凸弧形面圆弧为近似半圆且与空心通气腔所在圆相切。
[0017]作为进一步地改进，本发明所述的轴柱空心通气腔半径、桨叶柱凸弧形面圆弧半径和滚筒半径优化比值为2:5:10。以滚筒的半径不变来说明，空心通气腔半径若相对过小，会影响通气效果，若相对过大，所占的滚筒内体积太大；桨叶柱凸圆弧形圆弧半径相对过小，会导致贴近滚筒边缘的物料无法得到翻搅和挤压，若过大，不仅所占滚筒内体积过大，而且与滚筒边缘距离过近，会极大的增加转动时物料与外壁的阻力导致难以转动;2:5:10的比例能保证滚筒内有75%以上的空间，且协调了通气性，桨叶、滚筒壁的距离以及与物料的阻力。
[0018]作为进一步地改进，本发明所述的滚筒从外到内依次为不锈钢外壳、保温材料层和隔水层。既能减少堆肥过程中热量的散失，保持好氧堆肥的高温，又能防止堆肥内的液体对滚筒外壁和保温层的腐蚀。
[0019]本发明的有益效果如下:
[0020]1、本发明的桨叶呈风扇状，此形状的桨叶不仅可以对内部物料起到翻搅作用，并且在转动时还能对物料产生较大的挤压作用，因物料具有一定的蓬松度，所以在挤压、恢复蓬松的过程中产生强烈的空气流动，时空气更充分的进入堆体各个部分。同时在单向转动过程中与凸弧形面的圆弧与物料间阻力不会太大，保证了在人的力量下完成转动。
[0021]2、本发明通过桨叶上的通气孔、桨叶内的空腔柱、转轴的空心通气腔与外界空气连通，对比仅在外壁开孔的反应器，本发明能更好的对堆肥中心进行气体交换，满足堆肥过程中的氧气需求，另外在特定需求下可以加装鼓风机从转轴空心通气腔进行鼓气。
[0022]3、本发明转轴朝桨叶长弧方向转动时阻力小，可以高效、省力的完成堆肥翻堆操作，提高堆肥效率和质量。并且桨叶上具有良好的自然通风和防堵塞结构设计，。本发明桨叶上的通气孔开在桨叶的凹弧形面侧，相对于同样在转轴上设置通气孔的其他反应器来说，该位置与桨叶转动方向相反，极大程度的降低了转轴转动过程中物料进入通气孔产生堵塞的可能；同时凹弧形面一侧对物料的压力小，可以减少物料逐渐落入通气孔导致的堵塞，保证整个堆肥过程的通气质量。
[0023]4、本发明的滚筒通过转动杆可实现滚筒在竖直方向的转动。在滚筒水平放置时通过插栓固定，进行正常的堆肥、转动转轴的操作。在堆肥堆置过程中解除插栓固定，可以完成滚筒的颠倒，对原来沉积在底部的物料重新翻至顶部，加强物料的翻堆效果;也可将滚筒转至进卸料口朝上方便进料，朝下方便卸料，提高了进卸料的效率。
【附图说明】
[0024]图1为本发明技术方案滚筒式堆肥反应器主视结构示意图；
[0025]图2为本发明技术方案滚筒式堆肥反应器左视结构示意图；
[0026]图3为本发明技术方案滚筒式堆肥反应器右视结构示意图；
[0027]图4为本发明技术方案滚筒式堆肥反应器进卸料口隔板半打开时右视结构示意图；
[0028]图5为本发明技术方案滚筒式堆肥反应器的转轴结构示意图；
[0029]图中，I一转轴；11一桨叶柱；12—空心通气腔；13—通气孔；14一转动手把；15-空腔柱；2一滚筒；21-不锈钢外层；22一保温层；23一隔水层；24一隔板；25一气孔;3一支架；31一转动杆;32—插检;33—滚轮。
【具体实施方式】
[0030]本发明公开了一种具有风扇状转轴I的滚筒2式堆肥反应器，通过结构设计，一方面在减小了物料对搅拌轴的阻力，在无机械动力辅助下可较轻易做到物料的翻搅;另一方面能做到堆肥内部自然通气，特殊的内部通风孔位置极大程度避免了通风孔的堵塞，保证内部供氧充足;此外，反应器滚筒2还能朝另一方向转动，避免堆体底部物料长期堆积。本发明提供的一种具有风扇状转轴I的滚筒2式堆肥反应器结构不复杂，造价合理，方便整体的移动和使用，适合田间、庭院堆肥使用。
[0031 ]下面通过说明书附图，对本发明的技术方案作进一步地说明:
[0032]图1、2、3分别为本发明技术方案滚筒2式堆肥反应器主、左、右视结构示意图；一种具有风扇状转轴I的滚筒2式堆肥反应器，主要包括滚筒2、固定于滚筒2中轴上的转轴I和固定滚筒2的支架3，滚筒2通过转动杆31与支架3相连，转轴I的一端固定有转动手把14。图5为本发明技术方案滚筒2式堆肥反应器的转轴I结构示意图，转轴I主要包括设有两端开口的空心通气腔12、横截面为圆柱状的轴柱，及横截面为风扇扇叶状的桨叶柱11，桨叶柱11的横截面包括凹弧形面和凸弧形面，桨叶柱11的凹弧形面上开设有通气孔13，通气孔13通向桨叶柱11内的空腔柱15，并于轴柱空心通气腔12连通。可以将转轴I一端封闭，另一端连接风机鼓风。滚筒2—端设置有可开关的进卸料口，所述的进卸料口主要由两块可插入、拔出的半圆型隔板24组成，如图4为本发明技术方案滚筒2式堆肥反应器进卸料口隔板24半打开时右视结构示意图。滚筒2绕转动杆31的转动轨迹所在圆垂直于水平面，支架3上设置有插栓32，等距离分布于转动杆31与支架3连接处的两侧，插栓32用于滚筒2水平固定放置进行静置堆肥，桨叶柱11凸弧形面圆弧半径为轴柱空心通气腔12半径的2至3倍，所述的滚筒2半径约为轴柱空心通气腔12半径5至6倍，轴柱空心通气腔12半径、桨叶柱11凸弧形面圆弧半径和滚筒2半径优化比值为2:5:10,滚筒2从外到内依次为不锈钢外层21、保温层22和隔水层23ο
[0033]下面通过具体实施例作进一步说明:
[0034]—种具有风扇状转轴I的滚筒2式堆肥反应器，其主要组成包括一端带有转动手把14的转轴I，其中轴柱有圆柱状空心通气腔12;转轴I具有两片横截面风扇状的桨叶柱11，桨叶柱11与轴柱长度相近且连为一体;桨叶柱11凸弧形面为圆弧面，凹弧形面上开设有通气孔13;滚筒2由不锈钢外层21、保温层22、隔水层23构成，滚筒2通过转动杆31与支架3连接，使滚筒2可绕连接杆完成360度转动;滚筒2—端为可开关的进卸料口，由两块可插入、拔出的半圆型隔板24组成；滚筒2两端圆形板和隔板24上开有气孔25，支架3上每侧有两个插栓32，用于将滚筒2水平固定;支架3底部具有滚轮33。
[0035]下面根据实际案例对本发明的使用进行进一步说明:
[0036]堆肥前物料预处理:将秸杆等物料浇水浸湿，使含水率在55-60%左右，约为手握起时无水下落，而用力挤压时有水下落。可将尿素溶于水中均匀喷洒在物料上，为了使物料C/N调节到25左右，如每10kg风干的水稻秸杆添加尿素1.5-2kg。需要添加的菌剂若为液体菌剂，可溶于水同尿素一起喷洒;若为固体菌剂，优选的方法是在进料时逐次添加。
[0037]进料与开始堆肥:拔出插栓32，转动滚筒2使进卸料口朝上放置，打开隔板24，即可开始向滚筒2内进料。进料过程中将物料、堆肥菌剂交替加入，使菌剂尽可能均匀分布于物料中；若之前使用液体菌剂溶于水喷洒完毕，则可以直接将物料装入反滚筒2。装填的物料不要占满整个滚筒2，留出少量空间，以滚筒2水平固定时，转动转轴I能在桨叶经过最高点时仍能少部分露出为宜，目的是使转动转轴I时物料易于翻动。进料结束后装上隔板24，将滚筒2转至水平，插入插栓32，并使用转动手把14对物料进行初次翻搅混合，之后即可开始静置堆肥，可从滚筒2两端的气孔25插入温度探头或温度计对物料进行测温。
[0038]进行堆肥:夏季，物料一般在1-2天内，冬季一般在3-7天内，可升温至50 °C以上，并在接下来数天内保持50°C以上高温。若发现堆体温度达到65°C以上，需马上使用摇动手把对物料进行翻堆降温，避免堆体温度过高影响菌剂活性。常规翻堆可视堆体温度而定，若堆体温度在55°C以上的高温期可每1-3天进行翻堆，若堆体温度在堆肥经过数天后下降到50°C以下并且翻堆的后2日不再上升时，可降低翻堆频率，每3-5天翻堆一次。每次翻堆或每两次翻堆时，除了转动转轴I，还应拔出插栓32，将滚筒2旋转180度使内部物料颠倒，插上插栓32固定，并再次转动转轴I进行适当翻搅，这样能使内部物料充分翻搅混合。
[0039]堆肥结束与出料:待堆体温度稳定在环境温度附近且物料颜色变呈黑褐色、有泥土气味，则堆肥结束。卸料时拔出插栓32转动滚筒2将进卸料口朝下，打开隔板24即可倾倒。卸料结束后，可稍微清理通气孔2513处可能残留的物料后，即可重新进料开始下一轮堆肥，或可进行简单冲洗后将反应器存放。堆肥产物可直接返还田地当有机肥使用。使用本发明装置进行堆肥，比普通露天条垛式堆肥用时缩短一半以上，堆肥品质更高。
[0040]以上所述的仅是本发明的较佳实施方案，不以任何方式限制本发明，凡根据本发明专利范围内做的均等替代或等效变化，均属于本发明的保护范围。
[0041]最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，其特征在于，主要包括滚筒(2)、固定于滚筒(2)中轴上的转轴(I)和固定滚筒(2)的支架(3)，所述的滚筒(2)通过转动杆(31)与支架(3)相连，所述的转轴(I)的一端固定有转动手把(14)。2.根据权利要求1所述的具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，其特征在于，所述的转轴(I)主要包括设有两端开口的空心通气腔(12)、横截面为圆柱状的轴柱，及横截面为风扇扇叶状的桨叶柱(11)，所述的桨叶柱(11)的横截面包括凹弧形面和凸弧形面。3.根据权利要求2所述的具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，其特征在于，所述的桨叶柱(11)的凹弧形面上开设有通气孔(13)，所述的通气孔(13)通向桨叶柱(11)内的空腔柱(15)，并于轴柱空心通气腔(12)连通。4.根据权利要求2所述的具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，其特征在于，所述的转轴(I) 一端封闭，另一端连接风机鼓风。5.根据权利要求1或2或3或4所述的具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，其特征在于，所述的滚筒(2)—端设置有可开关的进卸料口，所述的进卸料口主要由两块可插入、拔出的半圆型隔板(24)组成，所述的滚筒(2)两端圆形板和隔板(24)上开有气孔(25)。6.根据权利要求5所述的具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，其特征在于，所述的滚筒(2)绕转动杆(31)的转动轨迹所在圆垂直于水平面。7.根据权利要求6所述的具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，其特征在于，所述支架(3)上设置有插栓(32)，等距离分布于转动杆(31)与支架(3)连接处的两侧，所述的插栓(32)用于滚筒(2)水平固定放置进行静置堆肥。8.根据权利要求1或2或3或4或6或7所述的具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，其特征在于，所述的桨叶柱(11)凸弧形面圆弧半径为轴柱空心通气腔(12)半径的2至3倍，所述的滚筒(2)半径约为轴柱空心通气腔(12)半径5至6倍，所述的凸弧形面圆弧为近似半圆且与空心通气腔(12)所在圆相切。9.根据权利要求8所述的具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，其特征在于，所述的轴柱空心通气腔(12)半径、桨叶柱(11)凸弧形面圆弧半径和滚筒(2)半径优化比值为2:5:10。10.根据权利要求8所述的具有风扇状转轴的滚筒式堆肥反应器，其特征在于，所述的滚筒(2)从外到内依次为不锈钢外层(21)、保温层(22)和隔水层(23)。
【文档编号】C05F17/02GK105884431SQ201610224442
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】楼莉萍, 梁程钧, 方萍, 田光明, 胡宝兰, 黄武, 林琦, 诸葛诚祥
【申请人】浙江大学