一种用于好氧发酵罐的高效溶氧装置

本发明设计微生物发酵技术装备领域，具体为一种用于好氧发酵的高效溶氧装置。

背景技术：

微生物好氧发酵即是指在氧气充足的条件下，物料经过微生物复杂的代谢过程后转化为人类所需要的产物的过程。微生物好氧发酵生产水平主要取决于菌种自身的代谢特性和发酵外界条件。目前，微生物好氧发酵工程广泛地应用于食品工业、能源工业、农业、医药工业、化学工业和环境处理等。

但是目前的有机废弃物好氧发酵罐在实际工业生产及应用方面还存在一些问题，尤其是在实际生产过程中，传统发酵罐采用搅拌轴搅拌物料以增大物料中的溶氧量，但这种方式的曝氧能力有限而容易导致局部的无氧发酵，产生有害物质和臭气，进而影响好氧发酵的产物质量和速度。针对上述问题，本发明提供了一种用于好氧发酵罐的高效溶氧装置。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于好氧发酵罐的高效溶氧装置，它能够有效地增大好氧发酵罐中物料与氧气的接触面积，减少无氧发酵的产生，提高好氧发酵产物的质量，加快发酵的速度，解决了上述背景技术中提到的问题。

实现本发明的技术解决方案为：

一种用于好氧发酵罐的高效溶氧装置，主要包括分段式空心主轴(3)、主轴固定架(5)、螺旋绞笼式叶面(11)、液压棘轮动力装置(16)、进风排气系统、传感系统，并辅以罐体外壳(17)、出料装置(15)、物料提升装置；进风排气系统包括进气风机、排气风机(9)；传感系统包括压力传感器(12)、发酵气体浓度传感器(10)和温度传感器(8)；物料提升装置包括物料斗(1)和提升机构(4)；本发明特征在于：设有主轴固定架(5)，所述主轴固定架(5)平行地面并同心固定于罐体外壳(17)内顶部；所述主轴固定架(5)几何中心设有联轴器，联接分段式空心主轴(3)。

所述的罐体外壳(17)由四层分体堆叠而成；所述的罐体外壳(17)顶部设有发酵罐投料口(6)和排气风机(9)；所述罐体外壳(17)外侧安装物料斗(1)和提升机构(4)，并在罐体外壳(17)外侧设置有三个检查口(2)；所述罐体外壳(17)内壁至上而下安装有发酵气体浓度传感器(10)和压力传感器(12)，在内壁底部设有开口，便于出料装置(15)出料。

所述的分段式空心主轴(3)垂直地面，上方同心联接于主轴固定架(5)，下方连接液压棘轮动力装置(16)；所述的分段式空心主轴(3)由三段不同直径的空心轴通过法兰联轴器联接构成，从上而下，直径依次增大，在各段上均布置有螺旋绞笼式叶面(11)；所述螺旋绞笼式叶面(11)上表面分布有楔形刮板(6)，背面焊接有加强筋(13)以分担轴向载荷，底端固定有垂直地面方向的刷板(14)；所述的楔形刮板(6)和加强筋(13)内部均设计有通气孔道，与分段式空心主轴(3)相通。所述的刷板(14)随分段式空心主轴(3)旋转，将罐体底部的熟料刷入出口，落至出料装置(15)。

所述的分段式空心主轴(3)在底部还连接有进气风机，工作时，进气风机将氧气通入分段式空心主轴(3)，从楔形刮板(6)和加强筋(13)的孔道吹出；所述的分段式空心主轴(3)在轴向表面不同位置还安装有多个温度传感器(8)，用于实时监测发酵过程中物料的温度变化，便于及时调节曝氧量，实现好氧发酵智能化。

本发明的有益效果为：

1、本发明借鉴农业机械中的绞笼工作原理，设计了螺旋绞笼式叶面用以铺放待发酵的物料；同时，在螺旋绞笼式叶面的表面，还分布有空心的楔形刮板，并在楔形刮板的竖直切割面上设置了若干出氧气孔，与分段式空心主轴相通；在螺旋绞笼式叶面的背面同样有若干中空结构的加强筋，并在其两侧分布有出氧气孔，与分段式空心主轴相通。本发明中，一方面，螺旋绞笼式叶面的布置有效地增大了物料与氧气的接触面积；另一方面，多孔的曝氧方式也增强了物料与氧气的混合，保证了好氧过程中的高溶氧量，使得好氧发酵的速度加快，保证了好氧发酵的质量，缩短发酵的生产周期。

2、本发明通过分段式空心主轴的多段组合和加强筋的布置，不但能够保证整体结构的机械强度，也使得分段式空心主轴的组装、维修变得简单、方便；同时，这样的结构布置也有利于分段式空心主轴内部的传感器线路布置和外接作业。

3、本发明结构设计贴合好氧发酵的过程特性。整个螺旋绞龙式叶面上的有机废料至上而下可划分为三个阶段：发酵初始阶段、发酵峰值阶段和发酵成熟阶段。一般情况下，因物理特性，好氧发酵产生的二氧化碳在未通风时会沉积在底部，而本发明中的此处物料正处于好氧发酵即将完成的阶段，对氧气的需求少，更多的氧气能够被上中部的有机废料利用，加速好氧发酵。

附图说明

图1为本发明配合发酵罐体的总体结构示意图；

图2为本发明的三维结构示意图；

图3为本发明结构图1中楔形刮板的结构示意图。

图中：1、物料斗；2、检查口；3、分段式空心主轴；4、提升机构；5、主轴固定架；6、楔形刮板；7、投料口；8、温度传感器；9、排气风机；10、发酵气体浓度传感器；11、螺旋绞笼式叶面；12、压力传感器；13、加强筋；14、刷板；15、出料装置；16、液压棘轮动力装置；17、罐体外壳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细、完整地描述。

请参阅说明书附图1，一种用于好氧发酵罐的高效溶氧装置，主要由分段式空心主轴(3)、螺旋绞笼式叶面(11)、罐体外壳(17)、主轴固定架(5)、液压棘轮动力装置(16)、进风排气系统、传感系统、物料提升装置、出料装置(15)组成；进风排气系统包括进气风机、排气风机(9)；传感系统包括压力传感器(12)、发酵气体浓度传感器(10)和温度传感器(8)；物料提升装置包括物料斗(1)和提升机构(4)；本发明特征在于：设有主轴固定架(5)；所述主轴固定架(5)平行地面并同心固定于罐体外壳(17)内顶部；所述主轴固定架(5)几何中心设有联轴器，联接分段式空心主轴(3)。

所述的罐体外壳(17)由四层分体堆叠而成；所述罐体外壳(17)内顶部设有发酵罐投料口(7)、排气风机(9)；所述罐体外壳(17)外侧安装物料斗(1)和提升机构(4)，并在罐体外壳(17)外侧设置有三个检查口(2)；所述罐体外壳(17)内壁至上而下安装有发酵气体浓度传感器(10)和压力传感器(12)，在内壁底部设有开口，便于出料装置(15)出料。

所述的分段式空心主轴(3)垂直地面，上方同心联接于主轴固定架(5)，下方连接液压棘轮动力装置(16)；所述的分段式空心主轴(3)由三段不同直径的空心轴通过法兰联轴器联接构成，从上而下，直径依次增大，在各段上均布置有螺旋绞笼式叶面(11)；所述螺旋绞笼式叶面(11)上表面分布有楔形刮板(6)，下方焊接有加强筋(13)以分担轴向载荷，底端固定有垂直地面方向的刷板(14)；所述的楔形刮板(6)和加强筋(13)均为中空设计，并在所述楔形刮板(6)的切割面和所述加强筋(13)的两侧设有出氧孔道，与分段式空心主轴相通。所述的刷板(14)固定于螺旋绞龙式叶面(11)尾端随分段式空心主轴(3)旋转，将罐体底部的熟料刷入出口，落至出料装置(15)。

所述的分段式空心主轴(3)在底部还连接有进气风机，工作时，进气风机将氧气通入分段式空心主轴(3)，从楔形刮板(6)和加强筋(13)的孔道吹出；所述的分段式空心主轴(3)在轴向外表面的不同位置还安装有多个温度传感器(8)，用于实时监测发酵过程中物料的温度变化，便于及时调节曝氧量，实现好氧发酵智能化。

工作原理：具体实施时，将调节温、湿度后的有机废弃物投入物料斗1，通过提升机构4将物料斗1提升全发酵罐顶部，物料通过投料口7落入顶部的螺旋绞笼式叶面11。液压棘轮动力装置16带动分段式空心主轴3极缓慢稳定转动，投入的有机废弃物与螺旋绞笼式叶面11之间缓慢地产生相对位移，分布于螺旋绞龙式叶面11上的楔形刮板6能够起到推动物料的作用，物料缓慢地向底部运动。分段式空心主轴3从上至下由三段直径依次增大的空心轴通过联轴器连接组成，目的是为了保证主轴的承载强度。分段式空心主轴3上还布置有多个温度传感器8，以实时监测物料的温度。当温度传感器8监测到物料温度过低时，可引发进气风机通入热风来调节物料的温度，热风从分段式空心主轴3底部出发，从楔形刮板6的切割面气孔以及加强筋13的两侧气孔吹出，这一过程能够调节温度，增大好氧发酵过程中物料的溶氧量，加快好氧发酵的进程。发酵罐的中部为好氧发酵的理论峰值区域。随着有机废弃物物料逐渐向底部运动，好氧发酵的速度逐渐减缓，物料逐渐发酵成熟。罐内发酵气体的浓度逐渐升高。通过发酵气体浓度传感器10和压力传感器12，配合进风排气系统，能够通过排气风机9收集发酵气体，平衡内部的压力。当有机废弃物运动并落至螺旋绞笼式叶面11底端的底平面时，由刷板14将发酵完成的物料推动至出口，落入出料装置15，运送出发酵罐外。

在整个发酵过程中，本发明(一种用于好氧发酵罐的高效溶氧装置)中的螺旋绞笼式叶面11通过铺放物料，增大了物料与氧气的接触面积；分段式空心主轴3、加强筋13上的气孔以及楔形刮板6上的气孔更是使得氧气能够与物料充分混合，并调节物料的发酵温度。本发明高效地完成了增大物料溶氧量的目的，有效地避免无氧发酵的产生，解决了一般发酵罐内局部无氧发酵而影响好氧发酵产物质量的问题。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备，其不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，“两个”、“三个”等数量用词及其变体仅用于配合说明书附图1进行本发明的阐述，其真实数量并不仅限于本文中对应的数量词。同时，在本发明的附图中，填充图案只是为了区别不同装置，不做任何其他限定。最后，以上所述仅是本发明的部分实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。