一种变模活塞

1.本发明所属技术领域为畜禽舍地下排污设施，尤其涉及到一种变模活塞。
技术背景
2.目前用于畜禽舍的粪便输导方式主要有三种：一是粪车运出；二是虹吸输导；三是机械刮粪。
3.粪车运出方式是指用人力小车或专门设置的机动粪车直接进入猪舍内。工作顺序是先用简单的工具将地面粪便清理集中，再把粪便装到小车上运到舍外的指定地点。其缺点是效率低。其优点：一是粪尿分离的好，产生的污水少；二是能做到粪便及时运出，没有隔夜粪便，从而能够保证舍内卫生和空气质量，也正因为如此，目前散户和一些中小养殖场仍然采用这种方式。
4.虹吸输导方式是指在畜禽舍地面的漏粪板下设置深(浅)粪坑，深(浅)粪坑底部有个塞子堵住通往舍外的管道；使用前先向深(浅)粪坑放入一定量的水。工作顺序是先清扫或牲畜踩踏(漏粪板表面常存留粪便)使粪便落入坑内；坑满后拔出塞子，被污水稀释的粪便利用虹吸原理输出舍外。其优点是粪便输出效率高。缺点：一是用水量大，导致粪污量大、后期处理还田难度大；二是粪便长时间储存在深(浅)粪坑内，从坑中挥发的潮气和有害气体通过漏粪板的缝隙进入猪舍空间，使畜舍内产生潮湿大、空气质量差、病原多的问题，尤其是冬季圈舍封闭后，使问题更加突出。
5.机械刮粪方式是指在畜禽舍地面的漏粪板下设置由刮粪槽、刮粪机、牵引绳、减速机组成的设备来将粪便刮出舍外；工作顺序也是先通过清扫或牲畜踩踏(漏粪板表面也是常存留粪便)使粪便落入槽内，而后启动设备开始刮粪。优点：比虹吸输导节水，能基本做到粪尿分离，并及时将粪尿刮出舍外。缺点：一是刮粪机刮不干净，刮粪槽四周残留的粪便产生的有害气体，以及粪便发霉产生的孢子和毒素向猪舍内空气挥发的量比深(浅)粪坑还多；二是设备成本和运行成本高。
6.综合对比分析，问题都出在粪便集中后的输出环节，要么效率低，要么粪便刮不干净污染舍内环境，要么粪污量大且不能及时运出而污染舍内、外环境。
7.进一步分析发现，每一种方式开始都需要有一个将粪便清扫集中的过程，这时本发明人就想到了把粪便清扫集中落到管道内，即把刮粪槽和深(浅)粪坑换成封闭性较好的管道，通过活塞推动将粪便推出舍外。当实际用到活塞的时候，新的实质性问题出现了：出于生物安全的要求，养殖场的料道和粪道要严格分开，要求不能从整栋畜禽舍的两头出粪，只能是一头出粪，还要处在下风头，这就要求活塞在管道内往返滑动中，能变换模式向畜禽舍的一方推粪，而现有的活塞无法实现这一功能。作为常规技术上的活塞用于压缩气体、压缩液体，本身无需变换模式；作为常规技术的刮粪机不但本身不能变换模式，形状、结构、大小与活塞也相差甚大。显然，现有的技术给不出活塞变换模式的启示。本领域的一些技术人员包括本发明人，在活塞上设置各种开门的多种尝试均已在实际使用上不实用而告终。活塞的问题困扰了本领域很多年，导致当前对解决圈舍内有害气体的问题，仍然以如何将有
害气体排除舍外的间接方法为主，而不是去直接解决产生有害气体的粪便问题。
8.本发明人经过多年生产实践和计算机仿真研究后发现了活塞滑动变模原理，从而使解决活塞变换模式的问题有了实质性突破。活塞滑动变模原理：在一个活塞筐中镶嵌一个变模器，让变模器中带有圆门的滑动轴穿过活塞筐中的滑环和活塞筒漏口；推粪时，牵引滑动轴在停留的活塞筐中滑动，带动圆门封住活塞筒漏口形成推粪模式，接着带动活塞筐在管道内滑动推粪；漏粪时，反向牵引滑动轴在短暂停留的活塞筐中滑动使圆门离开漏口形成漏粪模式，接着带动活塞筐在管道中滑动漏粪。


技术实现要素：

9.本发明依据活塞滑动变模原理，设计了一种用于管道输导粪污的变模活塞，从而解决了活塞变模单方向输导粪便的问题，进而从源头上解决了产生有害气体污染圈舍环境的粪便问题。
10.本发明提供一种变模活塞，用于管道输导，包括牵引绳和管道，其特征在于这种变模活塞是由活塞筐和变模器组成；所述的活塞筐是由中间有漏粪口的活塞筒和两侧顶端中心有滑环的活塞框组成，活塞筒镶嵌在活塞框内；所述的变模器是由滑动轴、固定在滑动轴上的封口圆门、及固定在滑动轴顶端的牵引环组成；所述变模器中的滑动轴穿过活塞筐中的滑环和漏粪口；工作原理：当把牵引绳绑定在牵引环上并向集粪方向牵引推粪时，变模器中的滑动轴在静止的活塞筐中滑动，使封口圆门封住漏粪口形成推粪模式，接着带动活塞筐在管道内滑动推粪；返回牵引漏粪时，滑动轴在短暂静止的活塞筐中反向滑动使封口圆门离开漏口形成漏粪模式，接着带动活塞筐在管道中滑动漏粪。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
12.一、变模活塞使粪便能够在封闭的管道内输导，暴露在圈舍中的集粪入口比目前深(浅)粪坑和刮粪槽上口小很多，所以，管道内是否残留粪便对圈舍空气质量几乎没有影响，从而避免了隔天粪便挥发有害气体污染圈舍空气。
13.二、目前的刮粪机在粪槽中刮粪，与粪槽地面的摩擦力很大，而相比之下的变模活塞重量不仅小了一个数量级，且在管道中是滑动推粪，因此与管壁之间的摩擦力显著变小，从而耗电量也就显著减少，符合节能的要求；
14.三、变模活塞体积小且结构中没有微小的部件可以采用不锈钢材料，非常适合腐蚀性很强的粪便输导，在地下管道中运行安全、可靠；
15.四、变模活塞用于管道输导，施工安装简单、快速、廉价，既适用于大规模化使用，也适合中小散户使用；
16.五、变模活塞还能用于其它领域地下管道的疏通。
附图说明
17.图1为变模活塞中的活塞筐结构示意图。
18.图2为变模活塞中的变模器结构示意图。
19.图3为变模活塞形成刮粪模式时结构示意图。
20.图4为变模活塞形成漏粪模式时结构示意图。
21.图5为变模活塞在管道中结构示意图。
22.图6为变模活塞在双排畜禽舍地下设置结构示意图。
23.附图标记说明：1-活塞筒；2-漏粪口；3-活塞框；4-滑环；5-滑动轴；6-牵引环；7-封口圆门；8-牵引绳；9-紧绳器；10-变模器；11-活塞筐；12-变模活塞；13-管道；14-集粪入口；15-集粪槽；16-集粪箱；17-减速机。
具体实施方式
24.参照附图的图1至图6的结构进行制造和安装。活塞筐11大小要略小于管道13，以减少对管壁的摩擦。活塞筒1面向漏粪方向的内圆与外圆之间要制作成一个向内的斜面，形成广口漏斗状，以利用漏粪；活塞框3以活塞筒1为界分成两侧，一侧用钢筋围成近似多边形柱体，一侧用钢筋围成近似多边形椎体，两侧顶端的滑环4直径要略大于滑动轴5。滑动轴5穿过滑环4和漏粪口2后，要使封口圆门7位于活塞框3近似多边形柱体内，封口圆门直径要大于漏粪口2。牵引绳8用久了会变长，需要一个紧绳器9，紧绳器要焊接在漏粪方向的滑动轴5顶端。管道13直径大小取决于饲养量、产粪量和清扫集中粪便的速度，从实用角度考虑，管道13内径不要低于16
㎝
。
25.变模活塞12的动力，可以直接使用目前牵引刮粪机的动力装置，将其牵引绳8直接绑定在变模活塞的牵引环6和紧绳器9上即可。考虑到变模活塞所需动力相对较少，可以使用在多排圈舍上。
26.变模活塞在多排圈舍中要成对使用，一个正处于推粪时，同时另一个正处在漏粪时。开始前或结束后，一个要停留在集粪箱16上管道出口处；另一个要停留在减速机17方向第一个集粪入口14的管道内，清扫粪便工作要从这里开始。
27.对于排便区域呈点状集中的养殖模式，如母猪在产房产仔哺乳期间，粪便集中在每个产床的后部，这时在每个产床后端的地下管道上方设置一个集粪入口即可。对于排便区呈线状的养殖模式，如肉牛、奶牛、妊娠母猪早期及后期的限位饲养，排便集中在限位栏后部小于1米宽度并连成一条直线，这时要在集粪入口上方设置一个上口与地面平齐的集粪槽。对于排便区呈条状的养殖模式，如保育舍、育肥舍、鸡舍，排便集中在3米左右的条形区域内，这时要在条形区域的一侧设置集粪槽。对于排便区呈片状的养殖模式，如母猪妊娠中期群养、育肥猪大圈饲养，粪便相对不集中，这时要在排便区域一侧设置一个不影响猪行走的深度略低于地面的集粪槽。