正负压保护装置及发酵系统的制作方法

1.本实用新型涉及发酵技术领域，尤其是涉及一种正负压保护装置及发酵系统。


背景技术：

2.畜禽类粪便发酵产生沼气的技术提供了一种新的清洁能源。主要通过各种有机物质在隔绝氧气及保持示意温度的条件下，经微生物的发酵作用产生沼气。
3.上述发酵过程主要在厌氧发酵罐中进行，发酵罐中受进料出料、外界气温变化以及用气系统影响其内部压力会发生波动，当内部气压超过正产压力或低于正常压力一定数值范围内时会损坏发酵罐。
4.本技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有的发酵罐当压力在一定范围内波动时，外界空气易进入发酵罐内，甚至损坏发酵罐。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种正负压保护装置及发酵系统，以解决现有技术中存在的发酵罐内气压存在波动，内部压力波动范围较大时易损坏发酵罐的技术问题；本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
7.本实用新型提供的正负压保护装置，包括内部均具有设定高度液体且均与发酵罐导通的负压保护箱和正压保护箱，其中：
8.所述负压保护箱的底部连接有吸气管，当所述被保护设备内降至设定负压时所述吸气管内液位能降低至允许气体进入至所述被保护设备内的高度；
9.所述正压保护箱的内腔底部存在有用于与所述被保护设备导通的连接管，且所述正压保护箱连接有排气管，当所述被保护设备内增大至设定正压时内部气体推动所述连接管内液位下降并能经所述排气管排出。
10.优选的，所述负压保护箱箱壁上设置有与所述负压保护箱内液面平齐的第一溢流口，所述溢流口处设置有第一溢流阀；
11.所述正压保护箱箱壁上设置有与所述正压保护箱内液面平齐的第二溢流口，所述第二溢流口处设置有第二溢流阀。
12.优选的，所述第二溢流阀位于所述排气管的下方。
13.优选的，所述负压保护箱和所述正压保护箱的相邻侧壁连接，或，一箱体内存在有竖直布置的隔板，所述隔板与所述箱体配合构造出所述负压保护箱和所述正压保护箱。
14.优选的，所述正压保护箱的箱顶位置处设置有注液口。
15.优选的，所述正负压保护装置包括具有设备接入口的设备接入管，所述设备接入口与所述发酵罐罐口连接并位于所述正压保护箱和所述负压保护箱的上方；
16.所述设备接入管的一端与所述负压保护箱的上部导通，所述设备接入管的另一端作为所述连接管延伸至所述正压保护箱的内腔底部。
17.优选的，所述设备接入管包括水平段和与所述水平段两端相接的第一竖直段和作为所述连接管的第二竖直段，其中，所述第一竖直段与所述负压保护箱的上部导通，所述第二竖直段延伸至所述正压保护箱的内腔底部。
18.优选的，所述吸气管为l型弯管，且l型所述吸气管的用于与所述负压保护箱连接的水平段上沿低于液体的设定高度。
19.优选的，所述正压保护箱和/或所述负压保护箱的箱体底部均设置有排污阀。
20.本实用新型还提供了一种发酵系统，包括上述正负压保护装置和作为所述被保护设备的发酵罐，所述负压保护箱和所述正压保护箱均与所述发酵罐导通。
21.本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：该正负压保护装置，能够在一定的正负压范围内对发酵罐进行保护，当发酵罐内降至设定负压时外界大气推动吸气管内液体下降并能经负压保护箱进入发酵罐，从而达到气压平衡，不会使发酵罐受到损坏，起到保护作用；且当发酵罐内增大至设定正压时，其内气体推动连接管内水或冷冻液下降并能经正压保护箱、排气管排出，防止发酵罐内气压过大，保护发酵罐。本实用新型的发酵系统，由于其发酵罐与上述正负压保护装置导通，故同样能够起到保护发酵罐的作用。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本实用新型正负压保护装置的整体结构示意图；
24.图中11、负压保护箱；12、吸气管；13、第一溢流阀；14、第一排污阀； 21、正压保护箱；211、注液口；22、排气管；23、第二溢流阀；24、第二排污阀；3、设备接入管；31、连接管；4、设备接入口；5、隔板。
具体实施方式
25.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
27.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介
间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.本实用新型实施例提供了一种能在一定正负压范围内对发酵罐进行保护，放置其内由于压力波动而造成发酵罐损坏的正负压保护装置及发酵系统。
29.下面结合图1对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
30.实施例1
31.如图1，本实施例提供了一种正负压保护装置，包括内部均具有设定高度液体且均与发酵罐导通的负压保护箱11和正压保护箱21，其中：
32.负压保护箱11的底部连接有吸气管12，当被保护设备内降至设定负压时吸气管12内液位能降低至允许气体进入至被保护设备内的高度，换言之，此时外界大气推动吸气管12内液体下降并能经负压保护箱11进入被保护设备；正压保护箱21的内腔底部存在有用于与被保护设备导通的连接管31，且正压保护箱21连接有排气管22，当被保护设备内增大至设定正压时内部气体推动连接管31内液位下降并能经排气管22排出。
33.其中，上述液体可以为水或冷冻液，北方地区选用冷冻液，放置液体冻堵管口。
34.正压保护箱21与负压保护箱11内液体的高度相等或不等，优选的，为了便于控制、方便使用，本实施例中的正压保护箱21与负压保护箱11内注入同等高度的水或冷冻液，参见图1所示，图1中虚线位置处为液体的设定高度。
35.下面将发酵罐作为被保护设备为例进行说明。
36.该正负压保护装置，能够在一定的正负压范围内对发酵罐进行保护，当发酵罐内降至设定负压时外界大气推动吸气管12内液体下降并能经负压保护箱 11进入发酵罐，从而达到气压平衡，不会使发酵罐受到损坏，起到保护作用；且当发酵罐内增大至设定正压时，其内气体推动连接管31内水或冷冻液下降并能依次经正压保护箱21、排气管22排出，防止发酵罐内气压过大，保护发酵罐。
37.本装置的原理同托里拆利实验，液体随着深度的增加进而压力增大。正负压的保护范围与液体的设定高度有关，通过调节液体的设定高度可在相应调整正负压的保护范围。
38.下面以保护范围为
‑
1kpa～2kpa的正负压保护装置为例进行说明，但该保护范围是可调节的，并不限定。
39.为了方便在正压保护箱21和负压保护箱11内加入设定高度的水或冷冻液，作为可选的实施方式，参见图1所示，负压保护箱11箱壁上设置有与负压保护箱11内液面平齐的第一溢流口，溢流口处设置有第一溢流阀13；正压保护箱 21箱壁上设置有与正压保护箱21内液面平齐的第二溢流口，第二溢流口处设置有第二溢流阀23。
40.使用时，向正压保护箱21和负压保护箱11内注入水(北方注入防冻液)，直到分别从第一溢流口和第二溢流口流出为止，关闭第一溢流阀13和第二溢流阀23，将正负压保护器接到发酵罐罐口上。保护范围为
‑
1kpa～2kpa，一般被保护压力为2kpa左右，正常情况下负压侧吸气管12内的液位高于负压保护箱箱体体内的液位200mm左右。
41.通过第一溢流阀13和第二溢流阀23的设置，当有水或冷冻液流出时说明液体达到设定高度，此时可停止注入。由于正负压的保护范围与内部液体的高度有关，因此，在本实施例中，通过改变第一溢流阀13、第二溢流阀23的设置高度，可以调节正负压的保护范围，
可制作出不同保护范围的正负压保护装置。
42.作为可选的实施方式，第二溢流阀23位于排气管22的下方。向正压保护箱21内注入水或冷冻液至设定高度后，液体的液面位于排气管22以下，水或冷冻液不会进入排气管22流出。
43.作为可选的实施方式，本实施例中的负压保护箱11和正压保护箱21的相邻侧壁连接，或，参见图1所示，一箱体内存在有竖直布置的隔板5，隔板5 与箱体配合构造出负压保护箱11和正压保护箱21。上述设置方式，结构紧凑，便于正压保护箱21和负压保护箱11同时与发酵罐导通。
44.作为可选的实施方式，参见图1所示，正压保护箱21的箱顶位置处设置有注液口211，从注液口211向正压保护箱21内注入水或防冻液。负压保护箱11 可由吸气管12管口向内注入水或防冻液。
45.作为可选的实施方式，参见图1所示，正负压保护装置包括具有设备接入口4的设备接入管3，设备接入口4与发酵罐罐口连接并位于正压保护箱21和负压保护箱11的上方；设备接入管3的一端与负压保护箱11的上部导通，且设备接入管3的该端位于液面上方，防止液体由设备接入管3进入至发酵罐；设备接入管3的另一端作为连接管31延伸至正压保护箱21的内腔底部，当正压保护箱21与外界气压相等时，连接管31内的液面与正压保护箱21内的液面位置相等，当发酵罐内处于正压时，发酵罐内压力推动连接管31内液面下降，使正压保护箱21内液面上升，且进一步经正压保护箱21、排气管22经气体排出，使发酵罐内与外界大气压力平衡。
46.作为可选的实施方式，参见图1所示，设备接入管3包括水平段和与水平段两端相接的第一竖直段和作为连接管31的第二竖直段，其中，第一竖直段与负压保护箱11的上部导通，第二竖直段延伸至正压保护箱21的内腔底部。
47.上述设备接入管3可一体成型制备，也可由dn200mm不锈钢三通和2个dn200mm不锈钢弯头及2根dn200mm不锈钢管连接形成，并不限于该尺寸。具体的，制作不锈钢箱体1000mm
×
600mm
×
700mm，中间用挡板分割成2个 500mm
×
600mm
×
700mm的箱体；在距箱体内隔板5150mm处左右两侧开直径为200mm的孔，分别用于与第一竖直段连接、供连接管31穿过，连接管31 外壁与正压保护箱21之密封；连接管31通过正压保护箱21上直径200mm的孔垂直伸入箱体内部距底部100mm处，将连接管31和箱体顶部密封焊接。
48.在注入设定高度的液体后，负压保护箱11仅通过第一竖直段与发酵罐连通；负压保护箱11不与外界空气导通。
49.作为可选的实施方式，吸气管12为l型弯管，且l型吸气管12的用于与负压保护箱11连接的水平段上沿低于液体的设定高度。l型弯管中竖直段的上端口作为负压保护箱11的液体注入口。
50.当发酵罐内压力为负值时，外界大气推动吸气管12内液面下降，当发酵罐与外界大气之间的压差将吸气管12内液面推动至低于l型吸气管12水平段上沿的位置后，外界大气能经吸气管12、负压保护箱11进入至发酵罐；防止发酵罐与外界大气之间的压差未达到设定范围时，气体进入至负压保护箱11。
51.具体的，上述l型吸气管12可由1根dn200的不锈钢管和弯头焊接制成。在负压保护箱11下部侧壁上开设直径200mm的孔，用于焊接并导通负压保护箱11和吸气管12。在正压保
护箱21外侧距顶板100mm处下方中间开直径 200mm的孔，用dn200mm的不锈钢管和弯头焊接形成排气管22。
52.作为可选的实施方式，正压保护箱21和/或负压保护箱11的箱体底部均设置有排污阀。
53.具体的，在负压保护箱11吸气管12底部中间安装直径为32mm的第一排污阀14，在正压保护箱21外侧底部中间开孔安装直径为32mm的第二排污阀 24。此时，在距负压保护箱11底部300mm处的中间安装dn32的不锈钢阀门，作为第一溢流阀13；距正压保护箱21底部300mm处的中间安装dn32的不锈钢阀门，作为第二溢流阀23；此时液面的设定高度为300mm。在正压保护箱21上方距箱体边缘59mm中间开设直径为32mm的孔，焊接1根dn32的不锈钢管，高出顶板100mm，作为正压保护器的注液口211。
54.在使用该正负压保护装置时：从注液口211向正压保护箱21内加入水(北方注入防冻液)，直到从第二溢流阀23流出为止，加注完液体关闭第二溢流阀 23，从吸气管12管口处向负压保护箱11内注入水，直至水从第一溢流阀13 内流出，加注完液体关闭第一溢流阀13。当发酵罐内的沼气压力小于负的1kpa 时，空气顺着吸气管12冲开液体进入负压保护箱11，从箱体通过设备，达到内外气压平衡，保护气柜不受负压损坏。
55.该正负压保护装置原理为：
56.1、当被保护设备内压力为0时，吸气管12内的液位和负压保护箱11体内的液面高度相等，以300mm为例。当被保护设备(发酵罐)内的压力为
‑
1kpa 时，吸气管12内的液位高度为200mm，负压保护箱11体内的液位由300mm 略微上升(箱体的底面积为500
×
600＝300000mm2，而吸气管12的截面积 100
×
100
×
3.14＝3140mm2，吸气管12内液位下降100mm，负压保护箱11箱体体内液位只上升10mm左右，可以忽略不计。)，此时空气不能通过吸气管12 进入负压保护箱11体内，也就不能进入被保护设备内。
57.2、在负压保护箱11侧：当被保护设备(发酵罐)内的压力小于
‑
1kpa时，吸气管12内的液位小于200mm，空气就能通过吸气管12进入负压保护箱11，进入被保护设备内，升高被保护设备内的气压，防止损坏被保护设备，起到保护作用。当压力为2kpa时，吸气管12内的液位上升到距底部的距离为500mm, 距顶部的距离为200mm,负压保护箱11内的液位下降20mm左右，吸气管12 内的液体不会溢出(吸气管12顶部距底部700mm)，负压保护箱11体内的气体也不会从吸气管12内排出。
58.3、在正压保护箱21侧：当被保护设备内压力为2kpa时，连接管31内液位下降到距底部100mm，而正压保护箱21内的液位距底部大于300mm,压差大于2kpa，被保护设备内的气体不会排出。当被保护设备的气压大于2kpa时，被保护设备内的气体通过连接管31冲开正压保护箱21内的液体从排气管22 排出。当被保护设备内的气体小于
‑
1kpa时，连接管31内液位上升到距底部的距离为400mm，正压保护箱21内的液位约下降10mm左右，距底部的距离为 300mm，所以空气不会从排气管22进入被保护设备。
59.通过改变第一溢流阀13、第二溢流阀23的高度即负压保护箱11、正压保护箱21内水或冷冻液的高度可以调节正负压的保护范围，可以制作出不同的正负压保护器。
60.实施例2
61.一种发酵系统，包括上述正负压保护装置和作为所述被保护设备的发酵罐和，负压保护箱11和正压保护箱21均与发酵罐导通。
62.本实用新型的发酵系统，由于其发酵罐与上述正负压保护装置导通，故同样能够起到保护发酵罐的作用。
63.在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。