一种带辅助加热系统的沼气发酵池中的散热装置的制作方法

本发明属于沼气发酵技术领域，涉及一种沼气发酵池，特别是一种带辅助加热系统的沼气发酵池中的散热装置。

背景技术：

沼气发酵微生物的代谢活动与温度有着密切的关系,在一定范围内,温度越高,沼气微生物的代谢越旺盛,沼气产量越多,即温度升高有利于提高沼气的产量。在冬天或者在一些寒冷地区，沼气发酵池内温度低，发酵微生物的活性不高，影响沼气的发酵。

经检索，中国专利(申请号：200610069837.7)公开了一种闷晒式太阳能沼气发酵池，其发酵池的上端封盖有透光的拱顶，利用阳光透过拱顶照射进发酵池内进行加热。中国专利(申请号：200710159237.4)公开了一种太阳能沼气发酵池，该发明是把太阳能集热通过热水和风机盘管以热风对流传热方式传给沼气发酵池房。该技术手段是通过对沼气发酵池内的沼液进行辅助加热，来提升沼液的温度，为了使沼气发酵池内的沼液受热均匀，通常的技术手段是在沼气发酵池池体内设置叶轮，由电机驱动叶轮转动对沼液进行搅拌，使受加热的沼液与冷态的沼液进行混合，达到使沼液温度整体上升的目的，由于叶轮在搅拌时，叶轮附近区域的沼液搅拌明显，远离叶轮部分的沼液受搅拌的流动影响不明显，存在使整个沼气发酵池池体内沼液升温速度慢、受热均匀性差等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种带辅助加热系统的沼气发酵池中的散热装置，提升沼气发酵池内沼液进行辅助加热后升温的速度和受热的均匀性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种带辅助加热系统的沼气发酵池中的散热装置，沼气发酵池设置在一地坑内，地坑从地面挖设，地坑的顶部盖有坑盖，所述沼气发酵池包括池体和池盖，池体具有池腔，所述池盖密封固定在所述的池体顶端，池体的底部通过立柱支撑在所述地坑的底面，所述的辅助加热系统包括在池体的内底中心设置的用于加热池体内沼液的散热器，所述散热器与一供热装置连接，其特征在于，所述的散热装置包括设置在散热器上方的呈倒漏斗状的导流罩，所述导流罩具有呈锥形的内腔，导流罩的顶端为封闭端，导流罩的底端为与内腔相连通的开口端，所述导流罩的底端外壁通过连接杆与所述池体的侧壁固定，所述导流罩内竖直设置有螺旋叶轮，所述螺旋叶轮包括螺旋叶片和旋转轴，所述旋转轴穿设并固定在旋转叶片的中心，所述螺旋叶片的底部至顶部直径渐进减小，使螺旋叶片底部至顶部的外延均能与所述导流罩呈锥形的内腔壁相抵触，所述导流罩的顶端中心开设有一通孔，所述旋转轴的顶端转动设置在导流罩顶端的通孔内，旋转轴的底端向下穿出沼气发酵池池体的底部，并与一驱动机构连接，并使螺旋叶片底部至顶部的外延均与所述导流罩呈锥形的内腔壁相抵触，所述导流罩的外侧壁开设有若干与导流罩内腔相连通的扩散孔，所述若干扩散孔沿导流罩的周向及轴向均匀分布，所述导流罩的外侧壁固定有若干与所述扩散孔相连通的扩散管。

上述的驱动机构包括驱动电机，驱动电机的输出轴与旋转轴的底端固定连接，驱动电机的机体通过支架固定在地坑的底面。

上述的散热器包括第一散热片，所述第一散热片通过框架固定在所述池体的底面，所述供热装置包括保温水箱和倾斜设置的第一太阳能集热管，所述第一太阳能集热管设置在保温水箱的底部并与保温水箱内腔连通，所述保温水箱内设置有第一吸热片，所述第一吸热片通过热导管与所述散热器的第一散热片连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明，螺旋叶片转动使沼液在导流罩内向上提升，受到导流罩内腔从底端至顶端的容积逐渐减小的影响，导流罩内的沼液受到压力从扩散管排出，具有使沼液在池体内循环流动性好、流动充分等优点，使加热后的沼液快速分散到池体内的各区域，提高池体内沼液升温的速度和均衡性，提高沼气发酵效果。

2、本发明，池体内的沼液循环流动充分，还能将发酵原料与微生物充分接触，提高发酵效果。

附图说明

图1是本带辅助加热系统的沼气发酵池以及散热装置的结构示意图。

图2是本带辅助加热系统的沼气发酵池抽液装置的结构示意图。

图3是本带辅助加热系统的沼气发酵池增压装置的结构示意图。

图中，1、地坑；2、坑盖；3、池体；4、池盖；5、散热器；51、第一散热片；52、框架；6、供热装置；61、保温水箱；62、第一太阳能集热管；63、第一吸热片；7、散热装置；71、导流罩；72、螺旋叶片；73、旋转轴；74、扩散管；8、沼液加热装置；81、第二太阳能集热管；82、横管一；83、弯管；84、电磁阀一；85、输液管；86、电磁阀二；87、横管二；9、抽液装置；92、液压缸体；93、液压活塞；94、液压活塞杆；95、泄气孔一；10、伸缩气缸；11、电子温度计；12、植被种植基；121、蜂窝板；122、砾石层；123、泥土层；124、蓄水区；13、植被；14、通风管；15、下水管；16、水箱；17、电磁阀三；18、水位仪；20、集光器；21、反光管；22、漫射器；23、集热装置；231、集热箱；232、导热内胆；233、隔热腔；234、上吸热片；235、下吸热片；236、折型通道；237、第二散热片；24、增压装置；242、增压缸体；243、增压活塞；244、增压活塞杆；245、增压气管；246、回弹舱；247、环形挡圈；248、压缩弹簧；249、泄气孔二；25、驱动电机。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2和图3所示，一种带辅助加热系统的沼气发酵池中的散热装置，沼气发酵池设置在一地坑1内，地坑1从地面挖设，地坑1的顶部盖有坑盖2，本实施例中，地坑1的底面和侧壁砌有混凝土防水层，沼气发酵池包括池体3和池盖4，池体3具有池腔，池盖4密封固定在池体3顶端，池体3的底部通过立柱支撑在地坑1的底面，辅助加热系统包括内辅助加热系统和外辅助加热系统，内辅助加热系统包括在池体3的内底中心设置有用于加热池体3内沼液的散热器5，散热器5与一供热装置6连接，散热装置7设置在散热器5的上方，散热装置7用于将经散热器5加热后的沼液输送至池体3顶部及四周的，内辅助加热系统还包括在坑盖2的上方设置的沼液加热装置8，沼液加热装置8通过管路与沼气发酵池的池体3内底部连通，沼液加热装置8与一能将池体3内的沼液抽至沼液加热装置8内以及能将沼液加热装置8内的沼液排出至池体3内的抽液装置9连接，外辅助加热系统包括在地坑1的底部设置的植被种植基12，植被种植基12上种植有植被13。

通过辅助加热系统对沼气发酵池内的沼液进行加热和保温，通过内辅助加热系统对池体3内的沼液进行加热，通过外辅助加热系统对沼气发酵池的池体3进行保温，供热装置6提供热量给散热器5，散热器5设置在池体3的内底中心，对池体3内底部的沼液进行加热，利用对流的原理，一部分加热后的沼液上升，池体3内上部的温度较低的沼液下降，不断地循环加热，但利用冷热沼液自然对流，其速度较慢，池体3内沼液温度均匀上升速度慢，为了提高池体3内沼液均匀升温的速度，利用散热装置7将经散热器5加热后的沼液输送至池体3顶部和四周，使加热后的沼液快速分布至池体3内各区域。坑盖2上方设置有沼液加热装置8，通过抽液装置9将池体3内的沼液抽至沼液加热装置8内，利用沼液加热装置8对其内部的沼液进行加热，然后再利用抽液装置9将沼液加热装置8内的沼液排出至池体3内部，提高池体3内沼液的温度。地坑1的底部种植有植被，利用植被生长产生的温室效应对池体3进行保温，降低池体3热量的散失，提高池体3内沼液的保温效果。

散热器5包括第一散热片51，第一散热片51通过框架52固定在池体3的底面，该第一散热片51由铜材制成，具有良好的导热性，供热装置6包括保温水箱61和倾斜设置的第一太阳能集热管62，该保温水箱61和第一太阳能集热管62为现有技术产品，第一太阳能集热管62设置在保温水箱61的底部并与保温水箱61内腔连通，保温水箱61内设置有第一吸热片63，该第一吸热片63由铜材制成，第一吸热片63通过热导管与散热器5的第一散热片51连接，该热导管为现有技术产品，热导管具有良好的热传导效率和热传导速度。

保温水箱61内存储有水，利用第一太阳能集热管62在阳光的照射下，对保温水箱61内的水进行加热，保温水箱61内的水加热后，将热量传导给第一吸热片63，第一吸热片63通过热导管将热量传导给第一散热片51，第一散热片51提供热量对池体3内的沼液进行加热。

散热装置7包括设置在散热器5上方的呈倒漏斗状的导流罩71，导流罩71具有呈锥形的内腔，导流罩71的顶端为封闭端，导流罩71的底端为与内腔相连通的开口端，导流罩71的底端外壁通过连接杆与池体3的侧壁固定，导流罩71内竖直设置有螺旋叶轮，螺旋叶轮包括螺旋叶片72和旋转轴73，旋转轴73穿设并固定在旋转叶片的中心，螺旋叶片72的底部至顶部直径渐进减小，使螺旋叶片72底部至顶部的外延均能与导流罩71呈锥形的内腔壁相抵触，导流罩71的顶端中心开设有一通孔，旋转轴73的顶端转动设置在导流罩71顶端的通孔内，旋转轴73的底端向下穿出沼气发酵池池体3的底部，并与一驱动机构连接，并使螺旋叶片72底部至顶部的外延均与所述导流罩71呈锥形的内腔壁相抵触，本实施例中，驱动机构包括驱动电机25，驱动电机25的输出轴与旋转轴73的底端固定连接，驱动电机25的机体通过支架固定在地坑1的底面，导流罩71的外侧壁开设有若干与导流罩71内腔相连通的扩散孔，所述若干扩散孔沿导流罩71的周向及轴向均匀分布，所述导流罩71的外侧壁固定有若干与所述扩散孔相连通的扩散管74，本实施例中，扩散孔的数量为五十个，扩散管74的数量也为五十个，与扩散孔一一对应固定。

驱动机构使螺旋叶轮转动，由于导流罩71的内腔呈锥形，螺旋叶片72的底部至顶部直径渐进减小，并且螺旋叶片72底部至顶部的外延均与导流罩71呈锥形的内腔壁相抵触，螺旋叶片72转动使沼液在导流罩71内向上提升，受到导流罩71内腔从底端至顶端的容积逐渐减小的影响，导流罩71内的沼液受到压力从扩散管74排出，由于导流罩71设置在散热器5的上方，经散热器5加热的沼液从导流罩71的底端进入，再从扩散管74排出，不断地对池体3内的沼液进行循环流动，减小池体3内不同区域沼液的温度差，提高沼气发酵的效果。

沼液加热装置8包括倾斜设置的第二太阳能集热管81，该第二太阳能集热管81为现有技术产品，第二太阳能集热管81的底端连接有横管一82，第二太阳能集热管81的内腔与横管一82的内腔相连通，横管一82的一端为封闭端，另一端为开口端，开口端连接有弯管83，弯管83的另一端伸入沼气发酵池的池盖4与池体3的内腔连通，弯管83内设置有电磁阀一84，横管一82的中部通过管接头连接有输液管85，本实施例中采用三通管接头连接，输液管85的另一端伸入沼气发酵池的池体3底部并与池体3内腔连通，输液管85内设置有电磁阀二86，第二太阳能集热管81的顶端连接有横管二87，第二太阳能集热管81的内腔与横管二87的内腔相连通，横管二87的一端为封闭端，另一端为开口端，开口端通过连接管与抽液装置9连接，电磁阀一84和电磁阀二86均通过线路与一第一控制器连接，该第一控制器为PLC可编程控制器。

第一控制器控制电磁阀一84关闭，控制电磁阀二86打开，利用抽液装置9将池体3内的沼液经输液管85抽至第二太阳能集热管81内，在阳光的照射下，第二太阳能集热管81对其内部的沼液进行加热，然后第一控制器控制电磁阀一84打开，利用抽液装置9将第二太阳能集热管81内的沼液排出至池体3内，通过第二太阳能集热管81对沼液直接加热，具有升温快的优点。

抽液装置9包括液压缸，液压缸包括液压缸体92、液压活塞93和液压活塞杆94，液压活塞93与液压缸体92的内壁密封配合，液压活塞杆94一端与液压活塞93固定，另一端伸出液压缸体92，液压缸体92位于液压活塞杆94一侧开设有泄气孔一95，当液压活塞杆94推动液压活塞93在液压缸体92内密封移动时，泄气孔一95起到平衡液压缸体92内外气压的作用，液压缸体92具有进出液嘴，进出液嘴通过连接管与横管二87的开口端连通，液压缸的液压活塞杆94与一伸缩气缸10的活塞杆连接，横管二87内设置有电子温度计11，电子温度计11和伸缩气缸10均通过线路与第一控制器连接。

第一控制器控制伸缩气缸10的活塞杆收缩，使液压活塞93在液压缸体92内移动，液压缸体92内产生负压状态，使池体3内的沼液沿着输液管85进入到第二太阳能集热管81内，第二太阳能集热管81对其内部的沼液进行加热后，横管二87内设置的电子温度计11感测到沼液达到一定温度时，第一控制器控制伸缩气缸10的活塞杆伸出，液压缸内产生高压状态，同时，第一控制器控制电磁阀一84打开，控制电磁阀二86关闭，将第二太阳能集热管81、横管一82和横管二87内的沼液经弯管83排放至池体3内。

植被种植基12包括水平设置在沼气发酵池下方的蜂窝板121，蜂窝板121通过立柱支撑在地坑1的底面，该蜂窝板121为现有技术产品，蜂窝板121密集分布有贯穿蜂窝板121顶面和底面的蜂窝孔，蜂窝板121上铺设有砾石层122，该砾石层122由砾石铺设而成，砾石层122上铺设有泥土层123，植被13种植于泥土层123中，泥土层123与池体3底面之间形成蓄水区124。

将植被种植在泥土层123中，蜂窝板121一方面起到承载砾石层122的作用，另一方面蜂窝板121具有贯穿蜂窝板121顶面和底面的蜂窝孔，泥土层123与池体3底面之间形成蓄水区124，水位高于蜂窝板121浸入砾石层122，植物的根系从泥土层123生长进入到砾石层122吸收水分，砾石层122起到支撑泥土层123，防止泥土层123中的泥土从蜂窝孔流失到蓄水区124的底部，同时，砾石层122又具有渗透水分的作用，给植物的根系提供水分。

池体3内竖直设置有通风管14，通风管14与坑盖2固定，本实施例中，在坑盖2开设安装孔，通风管14的顶端从安装孔穿出坑盖2与外界连通，将通风管14卡在安装孔中固定，通风管14的底端与种植于泥土层123上的植被13相靠近；池体3内竖直设置有下水管15，下水管15与坑盖2固定，本实施例中，在坑盖2开设有安装孔，下水管15的顶端通过安装孔穿出坑盖2并连接有一水箱16，下水管15卡在安装孔中固定，下水管15的底端与蓄水区124连通，下水管15内设置有电磁阀三17，蓄水区124内设置有水位仪18，电磁阀三17和水位仪18均通过线路与一第二控制器连接，该第二控制器为PLC可编程控制器。

通风管14起到地坑1内空气和外界空气交换流动的作用，起到给地坑1内植被的生长提供自然空气环境的作用，通风管14的底端与所述种植于泥土层123上的植被相靠近，其目的是，地坑1内温室效应产生的热空气向上提升，防止热空气直接从通风管14散失到外界当中，减小地坑1内部空间热量的散失。蓄水区124内设置有水位仪18，当水位低于砾石层122时，第二控制器控制电磁阀三17打开，水箱16内的水补充到蓄水区124里。

用于向池体3内植被13提供光照的采光装置，采光装置包括集光器20、反光管21和漫射器22，集光器20通过支架设置在坑盖2的顶部，该集光器20为现有技术产品，具有采光的作用，漫射器22设置在池体3内植被13的上方，反光管21连接集光器20和漫射器22，该漫射器22和反光管21均为现有技术产品。

集光器20接收外界的阳光，通过反光管21将光反射至漫射器22，漫射器22将光向地坑1内的植被照射，给植被生长提供光源，同时，还起到给地坑1内部环境起到照射升温的作用。

沼气发酵池的池盖4具有出气嘴，出气嘴通过输气管与一集热装置23连接，集热装置23包括集热箱231，集热箱231内设置有导热内胆232，该导热内胆232由铜材制成，具有较好的导热能力，导热内胆232具有内腔，导热内胆232和集热箱231之间形成隔热腔233，隔热腔233内填充有隔热剂，本实施例中，隔热腔233内填充发泡隔热剂，导热内胆232的一端具有进气口，另一端具有出气口，输气管穿过集热箱231与导热内胆232的进气口连通，出气口安装有一排气嘴，导热内胆232的内腔的顶部竖直固定有若干上吸热片234，若干上吸热片234沿进气口至出气口方向均匀分布，导热内胆232的内腔的底部竖直固定有若干下吸热片235，若干下吸热片235沿进气口至出气口方向均匀分布，若干上吸热片234和若干下吸热片235相互交叉排列，将导热内胆232的内腔分隔成一连通进气口和出气口的折型通道236，本实施例中，上吸热片234和下吸热片235由铜材制成，上吸热片234的数量为四个，下吸热片235的数量为三个，池体3内池腔的上部设置有第二散热片237，第二散热片237由铜材制成，通过连接杆固定在池体3的侧壁，第二散热片237通过热导管与导热内胆232连接。

沼气发酵池池体3内的沼气从池盖的出气嘴排出，通过输气管进入到导热内胆232的进气口，再流经由若干上吸热片234和若干下吸热片235形成的折型通道236，再由出气口的排气嘴排出集热装置23，供灶具等使用，沼气将热量传导给上吸热片234和下吸热片235，上吸热片234和下吸热片235再将热量传导给导热内胆232，导热内胆232再通过热导管将热量传导给第二散热片237，对池体3内的沼液起到保温的作用。隔热腔233内填充有隔热剂，减少导热内胆232的热量向集热箱231外散失。

用于维持沼气发酵池池体3内沼气气压的增压装置24，增压装置24包括增压气缸，增压气缸包括增压缸体242、增压活塞243和增压活塞杆244，增压活塞243与增压缸体242的内壁密封配合，增压活塞杆244一端与增压活塞243固定，另一端伸出增压缸体242，增压缸体242位于增压活塞杆244一侧开设有泄气孔二249，当增压活塞杆244推动增压活塞243在增压缸体242内密封移动时，泄气孔二249起到平衡增压缸体242内外气压的作用，增压缸体242的内腔与一增压气管245连接，增压气管245的另一端与沼气发酵池池体3的池腔底部连通，增压活塞杆244与一回弹机构连接，回弹机构包括呈桶型的回弹舱246，回弹舱246的底端为开口端，顶端为封闭端，回弹舱246的底端与增压缸体242固定，回弹舱246的顶端开设有一通孔，所述伸出增压缸体242部分的增压活塞杆244伸入回弹舱246内，并穿出回弹舱246顶端的通孔，增压活塞杆244上固定有环形挡圈247，增压活塞杆244上还套设有压缩弹簧248，压缩弹簧248的一端与环形挡圈247抵靠，另一端与回弹舱246的顶端抵靠。

当池体3内沼气增多时，池体3内沼液上方的空间气压增大，使沼液流向增压气管245，增压气管245内的空气被压缩，推动增压活塞243在增压缸体242内移动，增压活塞243带动增压活塞杆244移动，增压活塞杆244在移动的过程中通过环形挡圈247挤压压缩弹簧248，此时压缩弹簧248具有势能，当使用沼气时，池体3内的沼气逐渐排出，此时，压缩弹簧248储存的势能慢慢释放，推动活塞移动，维持池体3内沼气的气压，提高沼气灶具使用的燃烧火力。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、地坑；2、坑盖；3、池体；4、池盖；5、散热器；51、第一散热片；52、框架；6、供热装置；61、保温水箱；62、第一太阳能集热管；63、第一吸热片；7、散热装置；71、导流罩；72、螺旋叶片；73、旋转轴；74、扩散管；8、沼液加热装置；81、第二太阳能集热管；82、横管一；83、弯管；84、电磁阀一；85、输液管；86、电磁阀二；87、横管二；9、抽液装置；92、液压缸体；93、液压活塞；94、液压活塞杆；95、泄气孔一；10、伸缩气缸；11、电子温度计；12、植被种植基；121、蜂窝板；122、砾石层；123、泥土层；124、蓄水区；13、植被；14、通风管；15、下水管；16、水箱；17、电磁阀三；18、水位仪；20、集光器；21、反光管；22、漫射器；23、集热装置；231、集热箱；232、导热内胆；233、隔热腔；234、上吸热片；235、下吸热片；236、折型通道；237、第二散热片；24、增压装置；242、增压缸体；243、增压活塞；244、增压活塞杆；245、增压气管；246、回弹舱；247、环形挡圈；248、压缩弹簧；249、泄气孔二；25、驱动电机等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。