一種單缸沼氣池?cái)嚢杵鞯闹圃旆椒?br>【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種單缸沼氣池?cái)嚢杵?，包括進(jìn)水加壓缸體，進(jìn)水加壓缸體頂部設(shè)置注水口，進(jìn)水加壓缸體底部連接排水管，進(jìn)水加壓缸體內(nèi)設(shè)置活塞體，活塞體上設(shè)置多個(gè)單向漏液口；當(dāng)活塞體沿進(jìn)水加壓缸體徑向抬升時(shí)，活塞體上的單向漏液口開(kāi)啟，使來(lái)自注水口的水穿過(guò)單向漏液口流入活塞體下方的進(jìn)水加壓缸體內(nèi)；當(dāng)活塞體沿進(jìn)水加壓缸體徑向下落時(shí)，活塞體上的單向漏液口關(guān)閉，通過(guò)活塞體對(duì)進(jìn)水加壓，缸體內(nèi)的水通過(guò)排水管壓入沼氣池內(nèi)料液的活性層；活塞體在進(jìn)水加壓缸體內(nèi)的反復(fù)抬升下落運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加壓水流對(duì)沼氣池內(nèi)料液的沖擊攪拌。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種單缸沼氣池?cái)嚢杵?br>技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明專(zhuān)利涉及沼氣發(fā)酵設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種單缸沼氣池?cái)嚢杵鳌?br>【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，沼氣技術(shù)在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)廣泛應(yīng)用，在緩解農(nóng)村地區(qū)能源問(wèn)題的同時(shí)，改 善了居民的生活環(huán)境。沼氣發(fā)酵過(guò)程中對(duì)料液進(jìn)行充分的攪拌，可有效提高沼氣池的產(chǎn)氣 效率，因此在沼氣池中安裝攪拌裝置是有必要的。現(xiàn)有的沼氣池?cái)嚢杵髦饕匀肆κ胶碗?動(dòng)式為主。在戶用沼氣池中安裝電動(dòng)攪拌器不經(jīng)濟(jì)，因而此類(lèi)攪拌器較為罕見(jiàn)。對(duì)現(xiàn)有的人 力式沼氣池?cái)嚢杵鬟M(jìn)行檢索后發(fā)現(xiàn)："一種便攜式沼氣池?cái)嚢杵?（專(zhuān)利號(hào)： 201220570510.9)公開(kāi)了一種便攜式沼氣池?cái)嚢杵鳎搶?zhuān)利提出了利用沼液循環(huán)回流對(duì)沼 液進(jìn)行攪拌，該發(fā)明操作時(shí)較為費(fèi)力，且攪拌動(dòng)力較小。"移動(dòng)式沼氣池料液攪拌器"（專(zhuān)利 號(hào):201220541012.1)公開(kāi)了一種移動(dòng)式沼氣池料液攪拌裝置，提出利用沼氣循環(huán)回流對(duì)沼 液進(jìn)行攪拌，沼氣對(duì)沼液進(jìn)行攪拌時(shí)，攪拌程度有限，效果不佳。上述的沼氣池?cái)嚢杵魉?在的問(wèn)題，限制了其推廣應(yīng)用。
[0003] 因此，開(kāi)發(fā)攪拌效果佳，操作省力的沼氣池?cái)嚢柩b置，可進(jìn)一步推動(dòng)沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種操作方便省力、攪拌 效果良好的單缸沼氣池?cái)嚢杵?，以解決傳統(tǒng)攪拌裝置勞動(dòng)強(qiáng)度大、攪拌效果差的問(wèn)題。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案如下：
[0006] -種單缸沼氣池?cái)嚢杵?，包括進(jìn)水加壓缸體，進(jìn)水加壓缸體頂部設(shè)置注水口，進(jìn)水 加壓缸體底部連接排水管，進(jìn)水加壓缸體內(nèi)設(shè)置活塞體，活塞體上設(shè)置多個(gè)單向漏液口；
[0007] 當(dāng)活塞體沿進(jìn)水加壓缸體徑向上升時(shí)，活塞體上的單向漏液口開(kāi)啟，使來(lái)自注水 口的水穿過(guò)單向漏液口流入活塞體下方的進(jìn)水加壓缸體內(nèi)；
[0008] 當(dāng)活塞體沿進(jìn)水加壓缸體徑向下落時(shí)，活塞體上的單向漏液口關(guān)閉，通過(guò)活塞體 將進(jìn)水加壓缸體內(nèi)的水通過(guò)排水管壓入沼氣池內(nèi)料液的活性層；
[0009] 活塞體在進(jìn)水加壓缸體內(nèi)反復(fù)抬升下落運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加壓水流對(duì)沼氣池內(nèi)料液的沖 擊攪拌。
[0010] 具體的，所述的活塞體包括活塞，活塞為圓盤(pán)形的橡膠墊，單向漏水口包括漏水口 和閥瓣，在活塞朝向注水口的面層嵌設(shè)非貫穿的漏水口，在漏水口下的活塞面層上嵌設(shè)僅 能朝向排水管方向打開(kāi)的閥瓣。
[0011] 進(jìn)一步的，在所述的活塞體下方懸設(shè)球形封堵體，球形封堵體設(shè)置在排水管內(nèi)，進(jìn) 水加壓缸體與排水管連接處的口徑小于排水管的管徑，球形封堵體的直徑大于進(jìn)水加壓缸 體與排水管的連接處的口徑，球形封堵體的直徑小于排水管的管徑。
[0012 ]還有，在所述的排水管的管口設(shè)置四向噴口，四向噴口的噴液方向與排水管的液 流方向垂直。
[0013] 另外，還包括手動(dòng)桿支架和手動(dòng)桿，活塞體包括活塞桿和與活塞桿垂直固接的活 塞，活塞上設(shè)置單向漏液口；
[0014] 手動(dòng)桿支架設(shè)置在進(jìn)水加壓缸體的外壁上，手動(dòng)桿軸連接在手動(dòng)桿支架上進(jìn)行杠 桿運(yùn)動(dòng)，活塞桿將活塞懸設(shè)在手動(dòng)桿上。
[0015] 具體的，手動(dòng)桿的一端依次設(shè)置支架連接點(diǎn)和活塞桿連接滑口，手動(dòng)桿通過(guò)支架 連接點(diǎn)軸連接在手動(dòng)桿支架上，活塞桿軸連接在活塞桿連接滑口上。
[0016] 更具體的，所述的手動(dòng)桿支架包括第一連接軸、第二連接軸和固定桿，固定桿固定 在進(jìn)水加壓缸體的外壁上，第一連接軸和第二連接軸沿豎向依次固定在兩個(gè)限位板上，固 定桿在第二連接軸與兩個(gè)限位板固定連接，手動(dòng)桿在第一連接軸與手動(dòng)桿支架軸連接。
[0017] 再具體的，所述的活塞桿包括桿體，桿體的頂端設(shè)置"U"形框和第三連接軸，桿體 的底端固定連接活塞，第三連接軸橫跨在"U"形框內(nèi)，活塞桿通過(guò)第三連接軸懸設(shè)在手動(dòng)桿 上。
[0018] 本發(fā)明有益效果是：
[0019] 1、對(duì)沼氣池的攪拌效果佳:本發(fā)明利用日常補(bǔ)水對(duì)沼氣池進(jìn)行攪拌，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了 補(bǔ)水和攪拌的效果。向沼氣池內(nèi)補(bǔ)充清澈的水時(shí)，可采用小口徑的噴口，以提高補(bǔ)水的噴出 速度，從而擴(kuò)大攪拌范圍。
[0020] 2 ·操作方便省力：攪拌裝置工作時(shí)僅依靠人力，若操作過(guò)于吃力，將不具有實(shí)用 性。根據(jù)"杠桿"原理，攪拌裝置中設(shè)置手動(dòng)桿，用戶通過(guò)按壓手動(dòng)桿，帶動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)，該 過(guò)程中人施加給手動(dòng)桿的力遠(yuǎn)小于直接作用于活塞上的力。
[0021] 3.運(yùn)行安全可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉：區(qū)別于傳統(tǒng)的剛體攪拌器，本發(fā)明利用沼 液自身進(jìn)行攪拌，不會(huì)對(duì)沼氣池池體和增溫機(jī)構(gòu)造成損傷。裝置所用材料多為鋼鐵，造價(jià)較 低，而且組成構(gòu)件形狀簡(jiǎn)單，易于制造和推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的單缸沼氣池?cái)嚢杵鞯牧Ⅲw結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明的單缸沼氣池?cái)嚢杵靼惭b在沼氣池中的安裝示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明的單缸沼氣池?cái)嚢杵鞯氖謩?dòng)桿按壓狀態(tài)原理圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明的單缸沼氣池?cái)嚢杵鞯氖謩?dòng)桿抬升狀態(tài)原理圖；
[0026]圖5為手動(dòng)桿結(jié)構(gòu)放大圖；
[0027]圖6為活塞結(jié)構(gòu)剖面放大圖；
[0028]圖7為活塞平面圖；
[0029] 圖8為手動(dòng)桿支架剖面結(jié)構(gòu)放大圖；
[0030] 圖9為活塞桿頂部懸掛結(jié)構(gòu)放大圖；
[0031] 圖10為攪拌裝置工作時(shí)沼氣池內(nèi)部速度分布圖。
[0032] 圖中各標(biāo)號(hào)表示為：1-手動(dòng)桿、11-活塞桿連接滑口、12-支架連接點(diǎn)、2-手動(dòng)桿支 架、21 -第一連接軸、22-第二連接軸、23-固定桿、3-進(jìn)水加壓缸體、31 -活塞桿、310- "U"形 框、311-第三連接軸、32-注水口、33-排水管、34-四向噴口、35-活塞、351-漏水孔、352-閥 瓣、353-螺母、354-墊片、36-球形封堵體、4-平臺(tái)支架、5-沼氣池、6-混凝土預(yù)埋體；
[0033] 以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做具體說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 沼氣發(fā)酵過(guò)程中，需要消耗一定量的水，因而日常需要定期補(bǔ)水，可利用補(bǔ)水對(duì)沼 液進(jìn)行攪拌。本發(fā)明的單缸沼氣池的攪拌原理即先將自來(lái)水注入缸體內(nèi)，然后根據(jù)"杠桿" 及"活塞"原理，按壓手動(dòng)桿，帶動(dòng)活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)活塞對(duì)自來(lái)水施壓，在此過(guò)程 中將人施加給攪拌裝置的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為自來(lái)水的動(dòng)能，自來(lái)水從噴口高速噴出時(shí)帶動(dòng)池內(nèi) 沼液運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到攪拌沼液的目的。
[0035]不對(duì)沼氣池?cái)嚢钑r(shí)，池內(nèi)的料液將出現(xiàn)分層現(xiàn)象，上層為浮渣層，中層為清液層， 中下層為活性層，下層為沉渣層，加壓后的自來(lái)水從噴口噴出首先對(duì)活性層進(jìn)行攪拌。靜置 條件下發(fā)酵原料主要分布于沼氣池中下部的活性層，四向噴口設(shè)置于該層時(shí)，高速噴出的 水首先對(duì)其附近的沼液進(jìn)行攪拌，可增大發(fā)酵原料分布范圍，增加微生物與原料的接觸面 積，加快發(fā)酵速度，提高沼氣產(chǎn)氣率。
[0036]結(jié)合圖1-9，本發(fā)明的單缸沼氣池?cái)嚢杵靼ㄟM(jìn)水加壓缸體3，進(jìn)水加壓缸體3頂部 設(shè)置注水口 32，進(jìn)水加壓缸體3底部連接排水管33，進(jìn)水加壓缸體3內(nèi)設(shè)置活塞體，活塞體上 設(shè)置多個(gè)單向漏液口；當(dāng)活塞體沿進(jìn)水加壓缸體3徑向抬升時(shí)，活塞體上的單向漏液口開(kāi) 啟，使來(lái)自注水口的水穿過(guò)單向漏液口流入活塞體下方的進(jìn)水加壓缸體3內(nèi)；當(dāng)活塞體沿進(jìn) 水加壓缸體3徑向下落時(shí)，活塞體上的單向漏液口關(guān)閉，通過(guò)活塞體將進(jìn)水加壓缸體3內(nèi)的 水通過(guò)排水管33壓入沼氣池內(nèi)料液的活性層;活塞體在進(jìn)水加壓缸體3內(nèi)的反復(fù)抬升下落 運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加壓水流對(duì)沼氣池內(nèi)料液的沖擊攪拌。進(jìn)水加壓缸體3與排水管33的管徑比的范 圍為4~6,這樣設(shè)置的管徑比，不僅有利于對(duì)沼氣池內(nèi)料液的充分混合攪拌，同時(shí)以最小的 耗材完成所需的要求，節(jié)省成本，節(jié)省人力;活塞體與活塞體上的單向漏液口的直徑比范圍 為4~6，以保證來(lái)自注水口的水能順利通過(guò)單向漏液口進(jìn)入缸體內(nèi)。
[0037] 活塞體包括活塞35,活塞35為圓盤(pán)形的橡膠墊，單向漏水口包括漏水孔351和閥瓣 352,在活塞35朝向注水口 32的面層嵌設(shè)非貫穿的漏水孔351，在漏水孔351下的活塞35面層 上嵌設(shè)僅能朝向排水管33方向打開(kāi)的閥瓣352。攪拌器工作時(shí)，活塞35下移，受水的反作用 力閥瓣352彈起，閉塞漏水孔351，從而對(duì)補(bǔ)水施加壓力;在不受反作用力時(shí)，閥瓣352自然傾 斜，漏水孔351敞開(kāi)使水流流下。
[0038]在活塞體下方懸設(shè)球形封堵體36，球形封堵體36設(shè)置在排水管33內(nèi)，球形封堵體 36可以為鋼制球，進(jìn)水加壓缸體3與排水管33的連接處的口徑小于排水管33的管徑，球形封 堵體36的球徑大于進(jìn)水加壓缸體3與排水管33的連接處的口徑，球形封堵體36的直徑小于 排水管33的管徑，排水管的管徑與球形封堵體直徑的比值范圍為1.3~1.5,以保障按壓手 動(dòng)桿時(shí)，加壓后的補(bǔ)水能夠流暢通過(guò)排水管。在排水管33的管口設(shè)置四向噴口34,四向噴口 34的噴液方向與排水管33的液流方向垂直。排水管33的管徑與四向噴口 34的口徑的比值范 圍可以為2~4,這樣的管徑比的設(shè)置能保證水流以一定的壓力噴出，對(duì)活性層內(nèi)的沼液產(chǎn) 生一定的沖擊力，從而進(jìn)行沼液的攪拌。
[0039] 還包括手動(dòng)桿支架2和手動(dòng)桿1，活塞體包括活塞桿31和與活塞桿31垂直固接的活 塞35，活塞35上設(shè)置單向漏液口；手動(dòng)桿支架2設(shè)置在進(jìn)水加壓缸體3的外壁上，手動(dòng)桿1軸 連接在手動(dòng)桿支架2上進(jìn)行杠桿運(yùn)動(dòng)，活塞桿31將活塞35懸設(shè)在手動(dòng)桿1上。根據(jù)"杠桿"原 理，當(dāng)人施力點(diǎn)距支點(diǎn)的力臂遠(yuǎn)大于活塞桿端頭受力點(diǎn)距支點(diǎn)的力臂時(shí)，使用者施加少許 力便可帶動(dòng)活塞35運(yùn)動(dòng)。根據(jù)"動(dòng)量守恒"定理，活塞35作用于自來(lái)水的時(shí)間相同時(shí)，對(duì)沼液 施加的壓力越大，沼液所獲得的動(dòng)量越大，沼液噴出的速度越大，攪拌效果越明顯。因此，與 一般攪拌裝置相比，操作者施加相同的力時(shí)，本裝置對(duì)補(bǔ)水施加的壓力更大，攪拌效果較 好。
[0040] 手動(dòng)桿1的一端依次設(shè)置支架連接點(diǎn)12和活塞桿連接滑口 11，手動(dòng)桿1通過(guò)支架連 接點(diǎn)12軸連接在手動(dòng)桿支架2上，活塞桿31軸連接在活塞桿連接滑口 11上。手動(dòng)桿支架2包 括第一連接軸21、第二連接軸22和固定桿23,固定桿23固定在進(jìn)水加壓缸體3的外壁上，第 一連接軸21和第二連接軸22沿豎向依次固定在兩個(gè)限位板上，固定桿23在第二連接軸22與 兩個(gè)限位板固定連接，手動(dòng)桿1在第一連接軸21與手動(dòng)桿支架2軸連接。活塞桿31包括桿體， 桿體的頂端設(shè)置"U"形框310和第三連接軸311，桿體的底端固定連接活塞35,第三連接軸 311橫跨在"U"形框310內(nèi)，活塞桿31通過(guò)第三連接軸311懸設(shè)在手動(dòng)桿1上。
[0041] 參見(jiàn)圖2,本發(fā)明的攪拌器安裝于沼氣池5上部地面，利用地腳螺栓將平臺(tái)支架4固 定在混凝土預(yù)埋體6上，攪拌器焊接于預(yù)留有管道孔的平臺(tái)支架4上；四向噴口34則設(shè)置于 沼氣池5中下層的活性層內(nèi)。
[0042] 參見(jiàn)圖3,操作者向下按壓手動(dòng)桿1，帶動(dòng)活塞桿31、活塞35、繩子及球形封堵體36 一起向下移動(dòng)，活塞35對(duì)水施加壓力的同時(shí)，水對(duì)活塞35產(chǎn)生反作用力，在該力作用下閥瓣 352彈起，關(guān)閉漏水孔351，從而對(duì)水充分施加壓力，球形封堵體36下移，缸體上的排水孔敞 開(kāi)，水流經(jīng)排水管33由四向噴口 34噴出。
[0043] 參見(jiàn)圖4,操作者向上提起手動(dòng)桿1，帶動(dòng)活塞桿31、活塞35、繩子及球形封堵體36 一起向上移動(dòng)。由于手動(dòng)桿1向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支架連接點(diǎn)12與活塞桿連接滑口 11的距離變大， 在提升力的作用下第三連接軸311向外移動(dòng)，直至移到活塞桿連接滑口 11頂端，此時(shí)球形封 堵體36正好堵塞缸體的排水孔，將由注水口32注入的自來(lái)水儲(chǔ)存于缸體內(nèi)，以便后期加壓。
[0044] 實(shí)際中，提升與按壓工作過(guò)程交替進(jìn)行，將對(duì)沼氣池進(jìn)行持續(xù)有效的攪拌。
[0045] 以下通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0046] 如圖3、圖4,攪拌器運(yùn)行時(shí)，包括注水和加壓兩個(gè)過(guò)程。按壓過(guò)程中，初始時(shí)人的施 力點(diǎn)距固定支點(diǎn)的力臂最短，因而相比于手動(dòng)桿處于其他位置時(shí)較為費(fèi)力，因此只需滿足 最不利條件下操作者施加給手動(dòng)桿的力在其可接受的范圍內(nèi)。
[0047]加壓過(guò)程的力矩平衡方程：
[0048] FiLcos0 = F2d (1)
[0049] 式中：
[0050] ^為人施加給手動(dòng)桿末端的力，N;
[0051] F2為手動(dòng)桿作用于活塞桿上的力，N;
[0052] L為手動(dòng)桿長(zhǎng)度，mm;
[0053] Θ為手動(dòng)桿與水平方向投影的夾角，％
[0054] d為活塞桿到固定支點(diǎn)間的水平距離，mm。
[0055] 缸體內(nèi)水的平均流速：
[0056] %=- (2)
[0057] 式中：
[0058] 乜為吸入沼液耗時(shí)，s;
[0059] hi有效提升壓縮高度，mm〇
[0060] 質(zhì)量守恒方程：
[0061] viAi = V2A2 (3)
[0062] viAi = 4v3Ai (4)
[0063] V3A1 = V4A3 (5)
[0064] 式中：
[0065] Αι為缸體截面面積，m2;
[0066] A2為排水管截面面積，m2;
[0067] A3 為噴口 面積，m2;
[0068] vi為缸體內(nèi)水的平均流速，m/s;
[0069] V2為排水管內(nèi)水的平均流速，m/s;
[0070] V3為四向管內(nèi)水的平均流速，m/s;
[0071] V4為噴口處的平均流速，m/s。
[0072] 缸體1中流體的能量方程：
[0073]
(6)
[0074] 式中：
[0075] Δρ為池體內(nèi)外壓差，Pa;
[0076] g為重力加速度，N/kg;
[0077] P為沼液密度，kg/m3;
[0078] Λ Z為缸體與沼氣池內(nèi)的水位差，m;
[0079] hm為攪拌裝置的阻力損失，m。
[0080] 對(duì)于攪拌器的阻力損失，考慮到排水管較短，因此忽略沿程阻力，僅考慮局部阻 力。
[0081] 局部阻力損失計(jì)算公式：
[0082]
(7)
[0083]式中：
[0084] ζ為局部阻力系數(shù)，彎頭取0.5,管道進(jìn)口 1.0。
[0085]突然縮小的阻力系數(shù)：
[0086]
(8)
[0087]突然擴(kuò)大的阻力系數(shù)：
[0088]
(9)
[0089] 式中：
[0090] A為沼氣池內(nèi)沼液的縱截面面積。
[0091] 根據(jù)以上公式，在已知攪拌器尺寸、攪拌器與沼氣池相對(duì)位置、按壓過(guò)程耗時(shí)的情 況下，可計(jì)算得到排液管內(nèi)液體流速、人需要施加的力等。
[0092]假定沼氣池?cái)嚢杵鞑捎弥睆?50mm、高度350mm的不銹鋼缸體，有效提升壓縮高度 為250mm，排水管均采用管徑30mm的PVC管，活塞桿到固定支點(diǎn)間的水平距離d為10mm，手動(dòng) 桿長(zhǎng)度L為500mm，噴口直徑15mm，并對(duì)其攪拌效果進(jìn)行模擬分析。
[0093]按壓過(guò)程的長(zhǎng)短與操作者施加給水的壓力有關(guān)，壓力大則耗時(shí)短，壓力小耗時(shí)長(zhǎng)， 已知按壓過(guò)程時(shí)長(zhǎng)，可計(jì)算出操作者所需施加力的大小。假設(shè)按壓過(guò)程的時(shí)長(zhǎng)為2s。
[0094] 將上述數(shù)值代入式(2)、（3)、（4)、（5)計(jì)算得到攪拌裝置工作時(shí)不同位置處水加壓 后的流速。
[0095] 其中，vi = 0 · 1 lm/s，V2 = 2 · 8m/s，V3 = 0 · 7m/s，V4 = 2 · 77m/s。根據(jù)質(zhì)量守恒定理，可 計(jì)算出噴口處的流速為2.77m/s。
[0096] 利用式(8)、（9)計(jì)算得到，缸體到排水管的局部阻力系數(shù)ζ1 = 0.48,噴口處的局部 阻力系數(shù)ζ2= 1。查資料獲得，彎頭的局部阻力系數(shù)取0 · 5。
[0097]利用式(7)計(jì)算得到缸體到排水管的局部阻力損失hml為0.192m，水通過(guò)彎頭的局 部阻力損失hm2為0.013m，噴口前漸縮段的阻力很小，可忽略不計(jì)。噴口處的局部阻力損失 hm3 = 0.39m〇
[0098] 假定沼氣池內(nèi)液面與缸體內(nèi)液面平均高程差ΔΖ為1.2m。查文獻(xiàn)知，水壓式沼氣池 池體內(nèi)外壓差Δρ為8kPa。
[0099] 將上述數(shù)據(jù)代入式(6)可計(jì)算出，活塞施加給自來(lái)水的壓力&為1061假設(shè)手動(dòng)桿 的傾角Θ為45°，利用式(1)計(jì)算得到操作者需要施加給手動(dòng)桿的力&為301
[0100]為定量分析一種單缸沼氣池?cái)嚢杵鞯臄嚢栊Ч?，采用流體力學(xué)模擬軟件FLUENT對(duì) 攪拌條件下沼氣池內(nèi)沼液流動(dòng)情況進(jìn)行仿真模擬。為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，采用二維模型代替三 維實(shí)物。模型中沼氣池直徑取2.4m，高度取1.5m，排水管管徑取30mm，四向噴口的口徑取 15mm。四向噴口中心軸線距池底的高度取0.4m。噴口處流速設(shè)為2.77m/s。
[0101]模擬計(jì)算結(jié)果如圖10所示。由圖中看出，攪拌裝置工作時(shí)，沼氣池內(nèi)沼液的速度分 布基本關(guān)于池體豎直中心軸對(duì)稱(chēng)，沼氣池內(nèi)大部分區(qū)域的沼液在自來(lái)水?dāng)_動(dòng)下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)， 但不同區(qū)域沼液運(yùn)動(dòng)速度差異明顯，噴口處自來(lái)水的擾動(dòng)最為劇烈，離噴口越遠(yuǎn)沼液流動(dòng) 速度越小?？傮w而言，本裝置可以對(duì)戶用沼氣池內(nèi)沼液進(jìn)行有效的攪拌。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單缸沼氣池?cái)嚢杵?，其特征在于，包括進(jìn)水加壓缸體(3)，進(jìn)水加壓缸體(3)頂部 設(shè)置注水口（32)，進(jìn)水加壓缸體(3)底部連接排水管(33)，進(jìn)水加壓缸體(3)內(nèi)設(shè)置活塞體， 活塞體上設(shè)置多個(gè)單向漏液口； 當(dāng)活塞體沿進(jìn)水加壓缸體徑向上升時(shí)，活塞體上的單向漏液口開(kāi)啟，使來(lái)自注水口 (32)的水穿過(guò)單向漏液口流入活塞體下方的進(jìn)水加壓缸體(3)內(nèi)； 當(dāng)活塞體沿進(jìn)水加壓缸體徑向下落時(shí)，活塞體上的單向漏液口關(guān)閉，通過(guò)活塞體將進(jìn) 水加壓缸體(3)內(nèi)的水通過(guò)排水管(33)壓入沼氣池內(nèi)料液的活性層； 活塞體在進(jìn)水加壓缸體(3)內(nèi)反復(fù)抬升下落運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加壓水流對(duì)沼氣池內(nèi)料液的沖 擊攪拌。2. 如權(quán)利要求1所述的單缸沼氣池?cái)嚢杵?，其特征在于，所述的活塞體包括活塞（35)， 活塞(34)為圓盤(pán)形的橡膠墊，單向漏水口包括漏水孔(354)和閥瓣(352)，在活塞(35)朝向 注水口（32)的面層嵌設(shè)非貫穿的漏水孔(354)，在漏水孔(354)下的活塞(35)面層上嵌設(shè)僅 能朝向排水管(33)方向打開(kāi)的閥瓣(352)。3. 如權(quán)利要求1或2所述的單缸沼氣池?cái)嚢杵?，其特征在于，在所述的活塞體下方懸設(shè) 球形封堵體(36)，球形封堵體(36)設(shè)置在排水管(33)內(nèi)，進(jìn)水加壓缸體(3)與排水管(33)連 接處的口徑小于排水管(33)的管徑，球形封堵體(36)的直徑大于進(jìn)水加壓缸體(3)與排水 管(33)的連接處的口徑，球形封堵體(36)的直徑小于排水管(33)的管徑。4. 如權(quán)利要求1或2所述的單缸沼氣池?cái)嚢杵?，其特征在于，在所述的排水管?3)的管 口設(shè)置四向噴口（ 34)，四向噴口（ 34)的噴液方向與排水管(33)的液流方向垂直。5. 如權(quán)利要求1或2所述的單缸沼氣池?cái)嚢杵鳎涮卣髟谟?，還包括手動(dòng)桿支架(2)和手 動(dòng)桿（1)，活塞體包括活塞桿(31)和與活塞桿(31)垂直固接的活塞(35)，活塞(35)上設(shè)置單 向漏液口； 手動(dòng)桿支架(2)設(shè)置在進(jìn)水加壓缸體(3)的外壁上，手動(dòng)桿（1)軸連接在手動(dòng)桿支架(2) 上進(jìn)行杠桿運(yùn)動(dòng)，活塞桿(31)將活塞(35)懸設(shè)在手動(dòng)桿(1)上。6. 如權(quán)利要求5所述的單缸沼氣池?cái)嚢杵?，其特征在于，手?dòng)桿（1)的一端依次設(shè)置支 架連接點(diǎn)（12)和活塞桿連接滑口（ 11 )，手動(dòng)桿（1)通過(guò)支架連接點(diǎn)（12)軸連接在手動(dòng)桿支 架(2)上，活塞桿(1)軸連接在活塞桿連接滑口（ 11)上。7. 如權(quán)利要求5所述的單缸沼氣池?cái)嚢杵?，其特征在于，所述的手?dòng)桿支架（2)包括第 一連接軸(21)、第二連接軸(22)和固定桿(23)，固定桿(23)固定在進(jìn)水加壓缸體(3)的外壁 上，第一連接軸(21)和第二連接軸(22)沿豎向依次固定在兩個(gè)限位板上，固定桿(23)在第 二連接軸(22)與兩個(gè)限位板固定連接，手動(dòng)桿(1)在第一連接軸(21)與手動(dòng)桿支架(2)軸連 接。8. 如權(quán)利要求5所述的單缸沼氣池?cái)嚢杵鳎涮卣髟谟?，所述的活塞桿(31)包括桿體， 桿體的頂端設(shè)置"U"形框(310)和第三連接軸(311)，桿體的底端固定連接活塞(35)，第三連 接軸(311)橫跨在"U"形框(310)內(nèi)，活塞桿(31)通過(guò)第三連接軸(311)懸設(shè)在手動(dòng)桿(1)上。
【文檔編號(hào)】C12M1/107GK105907604SQ201610333185
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】劉艷峰, 陳耀文, 王登甲, 王道坤, 馬超, 蔣婧
【申請(qǐng)人】西安建筑科技大學(xué)