有氧发酵装置及粪料发酵的翻抛方法与流程

本发明涉及发酵装置领域，具体而言，涉及一种有氧发酵装置及粪料发酵的翻抛方法。

背景技术：

有氧发酵过程需要对物料(例如牲畜粪便)进行翻抛，翻抛的目的在于拌和物料，使物料充分与空气中的氧气接触，以促进有氧发酵过程。

然而，现有的发酵装置存在发酵效率低、耗时长的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种有氧发酵装置及粪料发酵的翻抛方法，以解决上述的技术问题。

本发明的实施例是这样实现的：一种有氧发酵装置，包括：

发酵罐，所述发酵罐设置有位于所述发酵罐上部的进料部和设置在所述发酵罐下部的出料部，所述进料部设置有倾斜面，该倾斜面向所述发酵罐的轴线倾斜向下延伸；

翻抛机构，至少部分地设置在所述发酵罐内以用于翻抛所述发酵罐内的物料；和

移动机构，分别与所述发酵罐和所述翻抛机构连接以带动所述翻抛机构沿水平方向移动。

可选地，所述移动机构包括：

第一移动机构；和

第二移动机构，所述翻抛机构与所述第二移动机构相连并由所述第二移动机构带动沿第二方向移动，所述第一移动机构与所述第二移动机构相连并带动所述第二移动机构沿第一方向移动，所述第一方向和所述第二方向相交。

可选地，所述第一移动机构包括：

底板，所述底板固定在所述发酵罐的顶部，且该底板具有适配于所述发酵罐的罐口的通孔；

两个侧板，所述两个侧板相对设置在所述底板上并与所述底板构造成u型结构；

第一丝杠，设置在所述两个侧板之间并沿所述第一方向延伸；

第一驱动件，固定设置在其中一个所述侧板的外侧并用于驱动所述第一丝杠转动；和

第一导轨，固定设置在所述两个侧板之间并沿所述第一方向延伸。

可选地，所述第二移动机构包括：

呈矩形的第一固定框，分别由所述第一丝杠和所述第一导轨穿过，并与所述第一丝杠构成丝杠螺母副；

第二丝杠，设置在所述第一固定框内并沿所述第二方向延伸；

第二驱动件，固定设置在所述第一固定框的外侧并用于驱动所述第二丝杠转动；和

第二导轨，固定设置在所述第一固定框内并沿所述第二方向延伸。

可选地，所述有氧发酵装置还包括：

旋转机构，该旋转机构与所述移动机构连接且用于驱动所述移动机构绕所述发酵罐的轴线做圆周运动。

可选地，所述发酵罐的内周面设置有向其轴向延伸的环形凸缘；

所述旋转机构包括：

支撑杆，沿所述发酵罐的轴向固定设置；

横梁，所述横梁的一端与所述支撑杆铰接，所述横梁的另一端设置于所述环形凸缘的上方，所述移动机构设置在所述横梁的下表面；

滚轮，所述滚轮可转动地设置于所述横梁的下表面，且位于所述横梁和所述环形凸缘之间，以带动所述横梁在所述环形凸缘上滚动；和

驱动组件，用于驱动所述横梁绕所述支撑杆作圆周运动。

可选地，将所述驱动组件设置为包括：

第五驱动件，固定设置在所述横梁上；

齿轮，套设在所述第五驱动件的输出轴上并由所述第五驱动件驱动转动；和

齿圈，所述齿圈沿所述发酵罐顶部的圆周方向设置并与所述齿轮啮合；或

或将所述驱动组件设置为包括：

呈l型的第一支架，所述第一支架固定安装在所述横梁上；

第六驱动件，竖直安装在所述第一支架上；

链轮，套设在所述第六驱动件的输出轴上并由所述第六驱动件驱动转动；和

链盘，所述链盘沿所述发酵罐内周面的圆周方向设置并与所述链轮啮合；

或，将所述驱动组件设置为包括：

呈l型的第二支架，所述第二支架的数量为两个并固定安装在所述发酵罐的顶部；

第七驱动件，所述第七驱动件与所述第二支架一一对应并竖直安装在所述第二支架上；

绞盘，所述绞盘与所述第七驱动件一一对应并套设在所述第七驱动件的输出轴上；

两根钢绳，其中一根所述钢绳的一端卷绕在一个所述绞盘上，另一端卷绕在所述支撑杆顶部的转动部上，另一根所述钢绳的一端卷绕在另一所述绞盘上，另一端卷绕在所述支撑杆顶部的转动部上，当所述横梁转动时，所述两个绞盘中的一者收线，另一者放线。

可选地，所述翻抛机构包括：

安装座，由所述移动机构驱动移动并与所述移动机构构造成丝杠螺母副；

第三驱动件，通过连接板与所述安装座连接；

绞龙轴，可转动地连接于所述连接板且位于所述连接板的下方；

传动件，绕设在所述第三驱动件的输出轴和所述绞龙轴上；和

绞龙叶片，呈螺旋状且设置在所述绞龙轴的周向。

可选地，所述绞龙叶片上间隔设置有多个沿所述绞龙叶片外周缘分布的切削部，该切削部构造成三角形缺口。

本发明实施例还提供一种粪料发酵的翻抛方法，所述翻抛方法包括：

向发酵罐内加入粪料，由翻抛机构将所述发酵罐下部的粪料向上部翻抛，以使所述发酵罐内下部的粪料与上部的粪料混合；

由移动机构驱动所述翻抛机构在水平方向移动；

带动所述翻抛机构做圆周运动，以将粪料由所述发酵罐的进料部移至出料部。

本发明实施例的有益效果是：物料可以通过倾斜面顺利进入发酵罐，由于该发酵罐内的物料可以通过翻抛装置进行翻抛，这样可以带动底部的物料向顶部方向移动，可以加速对发酵罐中物料内部的空气流通，空气流通快可以使物料充分与氧气接触，以促进有氧发酵过程，可以理解，发酵罐内顶部的空气流通更快，底部由于物料聚集使得空气流通较慢，此外，由于移动机构可以带动翻抛机构沿水平方向移动，也就是在翻抛的同时，该翻抛机构还可以平移，这样可以对发酵罐内更多区域的物料进行翻抛，从而极大提升物料的发酵效率，缩短物料发酵时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的有氧发酵装置的结构示意图；

图2为图1的另一种视角的结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的发酵罐、旋转机构和翻抛机构的结构示意图；

图4为本发明第二实施例提供的发酵罐、旋转机构和翻抛机构的结构示意图；

图5为本发明第三实施例提供的发酵罐、旋转机构和翻抛机构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的翻抛机构和第三移动机构的结构示意图，其中，未示出安装座；

图7为本发明实施例提供的翻抛机构的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的绞龙轴和绞龙叶片的结构示意图。

图标：10-发酵罐；11-出料部；12-进料部；13-环形凸缘；20-进料机构；30-第一移动机构；31-底板；311-通孔；32-侧板；33-第一驱动件；34-第一丝杠；35-第一导轨；40-第二移动机构；41-第一固定框；42-第二导轨；43-第二驱动件；44-第二丝杠；41a-齿圈；42a-第五驱动件；43a-齿轮；41b-链轮；42b-第一支架；43b-第六驱动件；44b-链盘；41c-第二支架；42c-绞盘；43c-第七驱动件；44c-钢绳；50-安装座；51-第一连接孔；52-第二连接孔；60-翻抛机构；61-第三驱动件；62-传动件；63-绞龙轴；64-绞龙叶片；641-切削部；65-连接板；71-支撑杆；72-横梁；73-滚轮；80-第三移动机构；81-第四驱动件；82-第二固定框；83-第三丝杠。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1和图6，本发明实施例提供一种有氧发酵装置，该有氧发酵装置包括发酵罐10、翻抛机构60以及移动机构，发酵罐10设置有位于发酵罐10上部的进料部12和设置在发酵罐10下部的出料部11，进料部12设置有倾斜面，该倾斜面向发酵罐10的轴线倾斜向下延伸，翻抛机构60的至少部分设置在发酵罐10内以用于翻抛发酵罐10内的物料，其中，翻抛是指可以将物料从发酵罐10的底部向顶部移动，从而实现在发酵罐10高度方向上的移料，移动机构分别与发酵罐10和翻抛机构60连接以带动翻抛机构60沿水平方向移动。

通过上述技术方案，物料可以通过倾斜面顺利进入发酵罐10，由于该发酵罐10内的物料可以通过翻抛装置进行翻抛，这样可以带动底部的物料向顶部方向移动，可以加速对发酵罐10中物料内部的空气流通，空气流通快可以使物料充分与氧气接触，以促进有氧发酵过程，可以理解，发酵罐10内顶部的空气流通更快，底部由于物料聚集使得空气流通较慢，此外，由于移动机构可以带动翻抛机构60沿水平方向移动，也就是在翻抛的同时，该翻抛机构60还可以平移，这样可以对发酵罐10内更多区域的物料进行翻抛，从而极大提升物料的发酵效率，缩短物料发酵时间。

需要说明的是，上述的物料可以为牲畜的粪便。该有氧发酵装置还可以包括进料机构20，该进料机构20用于向发酵罐10内输送物料，进料机构20可以为输送带。

进一步地，由进料部12的上端至下端，倾斜面向进料部12的内部凹陷，这样可以防止物料从进料部12的侧面滑出，避免物料的抛洒。

其中，上述的移动机构可以构造成任意合适的结构。

参阅图1、图2和图6，作为移动机构的一种选择，该移动机构可以包括第一移动机构30和第二移动机构40，翻抛机构60与第二移动机构40相连并由第二移动机构40带动沿第二方向移动，第一移动机构30与第二移动机构40相连并带动第二移动机构40沿第一方向移动，第一方向和第二方向相交。由此，第二移动机构40可以带动翻抛机构60在水平方向平移，而第一移动机构30可以带动第二移动机构40在水平方向平移，这样就增大了翻抛机构60在水平方向的移动范围，从而有利于翻抛发酵罐10内各个位置的物料。可以理解，当第一移动机构30和第二移动机构40同时动作时，可以使翻抛机构60沿弧线移动。需要说明的是，第一方向为第一移动机构30的延伸方向，第二方向为第二移动机构40的延伸方向。

参阅图1和图2，具体地，第一移动机构30可以包括底板31、两个侧板32、第一丝杠34、第一驱动件33和第一导轨35，底板31固定在发酵罐10的顶部，例如可以通过焊接的方式将底板31与发酵罐10固定，且该底板31具有适配于发酵罐10的罐口的通孔311，两个侧板32相对设置在底板31上并与底板31构造成u型结构，即两个侧板32垂直固定在底板31上，第一丝杠34穿设于两个侧板32之间并沿第一方向延伸，第一驱动件33固定设置在其中一个侧板32的外侧并用于驱动第一丝杠34转动，第一导轨35固定设置在两个侧板32之间并沿第一方向延伸。其中，第一导轨35的数量可以设置为两个，两个第一导轨35平行设置，第一丝杠34位于两个第一导轨35之间。第一导轨35的形状不定，其可以设置呈圆柱状，也可以设置呈方型柱状。

参阅图1和图2，本实施例中，第二移动机构40包括呈矩形的第一固定框41、第二丝杠44、第二驱动件43和第二导轨42，其中，第二固定框82分别由第一丝杠34和第一导轨35穿过，并与第一丝杠34构成丝杠螺母副，由此，当第一驱动件33带动第一丝杠34转动时，即可使第一固定框41沿第一方向移动。第二丝杠44设置在第一固定框41内并沿第二方向延伸，第二驱动件43固定设置在第一固定框41的外侧并用于驱动第二丝杠44转动，第二导轨42固定设置在第一固定框41内并沿第二方向延伸。同理，第二导轨42的数量也可以为两个，两个第二导轨42平行设置，第二丝杠44位于两个第二导轨42之间。第二导轨42的形状不定，其可以设置呈圆柱状，也可以设置呈方型柱状。相应地，翻抛机构60的至少部分与第二丝杠44构成丝杠螺母副，这样即可通过第二驱动件43带动第二丝杠44转动，从而使翻抛机构60沿第二方向移动。

需要说明的是，上述的第一驱动件33和第二驱动件43可以采用驱动电机。此外，驱动电机与第一丝杠34或者第二丝杠44之间还可以通过联轴器相连。

在其他实施例中，上述的移动机构还可以齿轮齿条机构、气缸或者液压缸。

本实施例中，该有氧发酵装置还可以包括旋转机构，该旋转机构与移动机构连接且用于驱动移动机构绕发酵罐10的轴线做圆周运动，可以理解，翻抛装置不仅可以由移动机构带动在水平方向移动，还可以通过旋转机构带动使其沿圆周方向移动，这样可以对发酵罐10内的物料进行大范围的翻抛，从而极大提升物料发酵的效率，缩短发酵时间。

其中，发酵罐10的内周面设置有向其轴向延伸的环形凸缘13，该环形凸缘13可以为板状的圆环形结构。

参阅图3和图6，旋转机构可以包括支撑杆71、横梁72、滚轮73和驱动组件，支撑杆71沿发酵罐10的轴向固定设置，即支撑杆71竖直安装在发酵罐10内，横梁72的一端与支撑杆71铰接，横梁72的另一端设置在环形凸缘13的上方，移动机构设置在横梁72的下表面，滚轮73可转动地设置于横梁72的下表面且位于横梁72和环形凸缘13之间，以带动横梁72在环形凸缘13上滚动，驱动组件用于驱动横梁72绕支撑杆71作圆周运动。可以理解，支撑杆71优选设置为圆柱状，以方便横梁72相对支撑杆71作圆周运动，作为一种旋转，支撑杆71的顶部可以设置为台阶部，即支撑杆71可以由不同直径且同轴的两段构成，且直径较小的一段位于支撑杆71的顶部，这样即可以将横梁72的一端套设在支撑杆71的台阶部上，使得横梁72可以相对支撑杆71转动。其中，滚轮73的设置可以减小横梁72与环形凸缘13之间的摩擦力，有利于延长横梁72的使用寿命，同时还有助于提高横梁72的转动速度，从而提升发酵罐10内物料的发酵效率。

作为移动机构的另一选择，参阅图6，该移动机构可以包括第三移动机构80，第三移动机构80包括第四驱动件81、第二固定框82、第三丝杠83和第三导轨，其中，第二固定框82可以构造成矩形框架并固定在横梁72的下表面，第三丝杠83和第三导轨可设置在第二固定框82内，第四驱动件81固定在第二固定框82的外侧并与第三丝杠83传动连接，例如可以通过联轴器使第四驱动件81和第三丝杠83连接。第四驱动件81可以构造成驱动电机。通过第三移动机构80，可以带动翻抛机构60平移，从而提升物料发酵的效率。

上述的驱动组件可以构造成任意合适的结构。

其一、参阅图3，驱动组件可以包括第五驱动件42a、齿圈41a和齿轮43a，第五驱动件42a固定设置在横梁72上，齿轮43a套设在第五驱动件42a的输出轴上并由第五驱动件42a驱动转动，齿圈41a沿发酵罐10顶部的圆周方向设置并与齿轮43a啮合。其中，齿圈41a的齿部的方向不定，其可以面向发酵罐10的上方，对应齿圈41a设置在发酵罐10的顶面，此外，齿圈41a还可以设置在发酵罐10的内表面，对应齿圈41a的齿部面向发酵罐10的轴线方向，上述两种方式相应调节第五驱动件42a的安装方位即可。由此，通过第五驱动件42a可以带动齿轮43a转动，从而使齿轮43a沿齿圈41a作圆周运动。由此，第五驱动件42a带动齿轮43a在齿圈41a转动时，即可使第五驱动件42a沿发酵罐10的轴线转动，从而使与第五驱动件42a固定连接的横梁72相对支撑杆71转动，这样便可以增大翻抛机构60的在水平方向上的移动范围，有利于对发酵罐10内的物料实现充分翻抛。需要说明的是，第五驱动件42a可以设置为驱动电机。通过齿轮43a和齿圈41a啮合的方式，有利于提高翻抛机构60在水平方向上的移动精度。

其二、参阅图4，该驱动组件可以包括呈l型的第一支架42b、第六驱动件43b、链盘44b和链轮41b，第一支架42b固定安装在横梁72上且与横梁72限定出第一安装空间，第六驱动件43b竖直安装在第一支架42b上且第六驱动件43b的输出轴伸入第一安装空间内，链轮41b套设在第六驱动件43b的输出轴上并位于第一安装空间中，链盘44b沿发酵罐10内周面的圆周方向设置并与链轮41b啮合。需要说明的是，该链盘44b可以构造成大致与链条相同的结构，这样即可使链轮41b与链盘44b啮合，从而通过第六驱动件43b带动链轮41b转动，以实现横梁72相对支撑杆71转动。这样便可以增大翻抛机构60的在水平方向上的移动范围，有利于对发酵罐10内的物料实现充分翻抛。相应地，第六驱动件43b也可以采用驱动电机。

其三、参阅图5，该驱动组件可以包括呈l型的第二支架41c、第七驱动件43c、绞盘42c和两根钢绳44c，呈l型的第二支架41c固定安装在发酵罐10的顶部并与发酵罐10的顶部限定出第二安装空间，第七驱动件43c与第二支架41c一一对应并竖直安装在第二支架41c上，且第七驱动件43c可以安装在第二安装空间内，每个第二支架41c上设置有一个第七驱动件43c，绞盘42c与第七驱动件43c一一对应并套设在第七驱动件43c的输出轴上，其中一根钢绳44c的一端卷绕在一个绞盘42c上，另一端卷绕在支撑杆71顶部的转动部上，另一根钢绳44c的一端卷绕在另一绞盘42c上，其另一端卷绕在支撑杆71顶部的转动部上，当横梁72转动时，两个绞盘42c中的一者收线，另一者放线。需要说明的是，两个第二支架41c可以均匀分布在发酵罐10的顶部，即两个第二支架41c可以沿同一直径方向延伸。由此，当其中一个绞盘42c由一个第七驱动件43c带动收线时，且另一绞盘42c由另一第七驱动件43c带动放线，这样即可使横梁72相对于支撑杆71转动，从而增大翻抛机构60的在水平方向上的移动范围，有利于对发酵罐10内的物料实现充分翻抛。相应地，第七驱动件43c也可以采用驱动电机。

本实施例中，参阅图6和图7，该翻抛机构60包括安装座50、第三驱动件61、绞龙轴63、传动件62和绞龙叶片64，相应地，该安装座50上开设有第一连接孔51和两个第二连接孔52，第一连接孔51用于与第二移动机构40中的第二丝杠44或者第三移动机构80中的第三丝杠83螺纹配合，第二连接孔52用于第二移动机构40中的第二导轨42或者第三移动机构80中的第三导轨穿过。该安装座50由移动机构驱动移动并与移动机构构造成丝杠螺母副，第三驱动件61通过连接板65与安装座50连接，其中，第三驱动件61可以固定连接在连接板65的下表面。绞龙轴63可转动地连接于连接板65且位于连接板65的下方，绞龙轴63的一端可通过轴承安装在连接板65内，从而实现绞龙轴63能够相对连接板65转动，传动件62绕设在第三驱动件61的输出轴和绞龙轴63上，其中，该传送件可以设置为皮带或者链条，相应地，第三驱动件61的输出轴、绞龙轴63上对应设置皮带轮或者链轮，由此，第三驱动件61可以通过传动件62带动绞龙轴63转动。绞龙叶片64呈螺旋状且设置在绞龙轴63的周向。工作时，第三驱动件61带动绞龙叶片64转动，即可实现物料在上下方向的翻抛。此外，由于进料部12源源不断进料，使得物料容易聚集在进料部12，而翻抛机构60可以在旋转机构或者第一移动机构30和第二移动机构40的作用下在圆周方向移动，这样可以将进料部12的物料带入发酵罐10内并将物料移至出料部11，从而无需人工介入移料，提高了该有氧发酵装置的自动化程度，有利于降低人工成本。

参阅图8，进一步地，绞龙叶片64上间隔设置有多个沿绞龙叶片64外周缘分布的切削部641，该切削部641构造成三角形缺口。在绞龙叶片64的旋转过程中，该切削部641能够有效粉碎结块的物料，从而防止物料进行无氧发酵，同时还能够切割物料中混合的杂草，防止杂草缠绕绞龙叶片64，降低绞龙叶片64旋转所需的扭矩，从而可以降低有氧发酵装置的运行能耗。

本发明实施例还提供一种粪料发酵的翻抛方法，该翻抛方法包括：

向发酵罐10内加入粪料，由翻抛机构60将发酵罐10下部的粪料向上部翻抛，以使发酵罐10内下部的粪料与上部的粪料混合；

由移动机构驱动翻抛机构60在水平方向移动；

带动翻抛机构60做圆周运动，以将粪料由发酵罐10的进料部12移至出料部11。

在翻抛机构60的作用下，发酵罐10底部的物料向上移动，由于发酵罐10顶部的空气流通快，相应地，顶部的干燥过程较快，底部的干燥过程较慢，因此，通过将物料翻抛可以将底部湿度较高的物料移动至顶部，有利于使物料整体快速干燥，从而可以防止部分物料因水分累积进行无氧发酵，产生大量臭气污染环境。翻抛机构60同时能够对物料进行切削，可以避免翻抛机构60被杂草等物料缠绕，这样会增大翻抛机构60旋转需要的扭矩，有利于降低运行能耗。

同时，由于翻抛机构60可以在旋转机构或者第一移动机构30和第二移动机构40的作用下在圆周方向移动，这样可以将进料部12的物料带入发酵罐10内并将物料移至出料部11，从而无需人工介入移料，提高了该有氧发酵装置的自动化程度，有利于降低人工成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。