一種雙缸沼氣池?cái)嚢杵鞯闹圃旆椒?br>【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙缸沼氣池?cái)嚢杵鳎ㄓ傻撞窟B通的沿軸向平行并列設(shè)置的第一缸體和第二缸體，第一缸體內(nèi)安裝有第一活塞體，第二缸體內(nèi)安裝有第二活塞體，第一缸體的底部通過(guò)第一液管伸入沼氣池內(nèi)料液的清液層，第二缸體的底部通過(guò)第二液管伸入沼氣池內(nèi)料液的活性層；通過(guò)第一活塞體在第一缸體內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)和第二活塞體在第二缸體內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)清液層的料液由第一液管吸入第一缸體，清液層的料液再由第一缸體流經(jīng)第二缸體，在第二缸體內(nèi)被第二活塞體加壓后經(jīng)第二液管由出液口噴入沼氣池內(nèi)，如此反復(fù)循環(huán)流動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)沼氣池內(nèi)料液的攪拌。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種雙缸沼氣池?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，具體涉及一種雙缸沼氣池?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?，F(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?，該?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嬖?的問(wèn)題，限制了其推廣應(yīng)用。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】

[0003] 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 效果良好的人力式沼氣池?cái)嚢柩b置，具體為一種雙缸沼氣池?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。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案如下：
[0005] -種雙缸沼氣池?cái)嚢杵鳎ㄓ傻撞窟B通的沿軸向平行并列設(shè)置的第一缸體和第 二缸體，第一缸體內(nèi)安裝有第一活塞體，第二缸體內(nèi)安裝有第二活塞體，第一缸體的底部通 過(guò)第一液管伸入沼氣池內(nèi)料液的清液層，第二缸體的底部通過(guò)第二液管伸入沼氣池內(nèi)料液 的活性層；
[0006] 通過(guò)第一活塞體在第一缸體內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)和第二活塞體在第二缸體內(nèi)的活塞運(yùn) 動(dòng)實(shí)現(xiàn)清液層的料液由第一液管吸入第一缸體，清液層的料液再由第一缸體流經(jīng)第二缸體 沿第二液管流入活性層，如此的反復(fù)循環(huán)流動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)沼氣池內(nèi)料液的攪拌。
[0007] 具體的，所述的第一缸體與第二缸體的直徑相同，第一液管與第二液管的管徑相 同。
[0008] 進(jìn)一步的，在第二液管的底端設(shè)置四向出液口，所述的四向出液口包括一個(gè)進(jìn)液 口和四個(gè)垂直交叉設(shè)置的出液口，出液口的出液方向與進(jìn)液口的進(jìn)液方向垂直。
[0009] 具體的，出液口的口徑與進(jìn)液口的口徑相同，進(jìn)液口的口徑與第二液管的管徑相 同。
[0010] 更具體的，所述的第一缸體和第二缸體由底部通過(guò)連通管連通，第一液管與第一 缸體的連通處設(shè)置第一單向閥，連通管與第一缸體的連通處設(shè)置第二單向閥，第二液管與 第二缸體的連通處設(shè)置第三單向閥；
[0011] 第一單向閥僅允許料液由第一液管流入第一缸體內(nèi)，第二單向閥僅允許料液由第 一缸體流入第二缸體內(nèi)，第三單向閥僅允許料液由第二缸體流入第二液管。
[0012] 另外，還包括手動(dòng)桿支架和手動(dòng)桿，手動(dòng)桿支架設(shè)置在第一缸體和第二缸體之間， 手動(dòng)桿活動(dòng)式支撐在手動(dòng)桿支架上進(jìn)行杠桿運(yùn)動(dòng)，第一活塞體和第二活塞體分別懸設(shè)在手 動(dòng)桿支架兩側(cè)的手動(dòng)桿上。
[0013] 還有，第一活塞體包括第一活塞桿和第一活塞，第二活塞體包括第二活塞桿和第 二活塞，所述的手動(dòng)桿的一端依次設(shè)置第一活塞桿連接滑槽、支架連接點(diǎn)和第二活塞桿連 接滑槽；
[0014] 第一活塞桿接頭與第一活塞桿連滑槽軸活動(dòng)連接，手動(dòng)桿支架與支架連接點(diǎn)軸活 動(dòng)連接，第二活塞桿接頭與第二活塞桿連滑槽軸活動(dòng)連接。
[0015] 且，第一活塞桿接頭和第二活塞桿接頭關(guān)于支架連接點(diǎn)對(duì)稱(chēng)安裝，兩者到支架連 接點(diǎn)的距離相等。
[0016] 還有，所述的第一活塞垂直固定設(shè)置在第一活塞桿的底端，第一活塞包括由上到 下依次同軸設(shè)置的上限位片、橡膠墊和下限位片；
[0017] 第二活塞的結(jié)構(gòu)與第一活塞的結(jié)構(gòu)相同。
[0018] 本發(fā)明有益效果是：
[0019] 1、對(duì)沼液的攪拌效果佳:利用本發(fā)明的攪拌器對(duì)沼液加壓后，通過(guò)沼液自身進(jìn)行 攪拌，出液口設(shè)置于沼氣池中下部，發(fā)酵原料主要分布于該層(活性層），由四向出液口噴出 的料液首先對(duì)該層沼液進(jìn)行攪拌，可增大原料分布范圍，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。
[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)按壓或提升手動(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)明的雙缸沼氣池?cái)嚢杵鞯牧Ⅲw結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明的雙缸沼氣池?cái)嚢杵靼惭b在沼氣池中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明的雙缸沼氣池?cái)嚢杵魇謩?dòng)桿下壓時(shí)的液體流動(dòng)原理圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明的雙缸沼氣池?cái)嚢杵魇謩?dòng)桿提升時(shí)的液體流動(dòng)原理圖；
[0026] 圖5為手動(dòng)桿的具體結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖6為活塞的結(jié)構(gòu)放大圖；
[0028] 圖7為四向出液口的結(jié)構(gòu)放大圖；
[0029] 圖8為攪拌裝置工作時(shí)沼氣池內(nèi)部沼液速度分布圖。
[0030] 圖中各標(biāo)號(hào)表示為：1_手動(dòng)桿、11-第一活塞桿連接滑槽、12-支架連接點(diǎn)、13-第二 活塞桿連接滑槽、2-手動(dòng)桿支架、3-第一缸體、31-第一活塞桿、311-第一活塞桿接頭、32-第 一液管、321-第一單向閥、33-第一活塞、331-上限位片、332-橡膠墊、333-下限位片、34-螺 母、35-墊片、4-第二缸體、41-第二活塞桿、411-第二活塞桿接頭、42-第二液管、421-第三單 向閥、43-第二活塞、44-四向出液口、441-進(jìn)液口、442-出液口、5-安裝平臺(tái)架、6-連通管、 61 -第二單向閥、7-混凝土預(yù)埋體、8-沼氣池；
[0031]各圖中的箭頭表示料液的流動(dòng)方向。
[0032]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】
[0033] 本發(fā)明的雙缸沼氣池?cái)嚢杵鞲鶕?jù)"杠桿"及"活塞"原理，當(dāng)人力提升手動(dòng)桿時(shí)，帶 動(dòng)第一活塞體和第二活塞體同時(shí)運(yùn)動(dòng)，將第一缸體中預(yù)留的沼液壓入第二缸體中，當(dāng)人力 按壓手動(dòng)桿時(shí)，帶動(dòng)第一活塞體向上運(yùn)動(dòng)，將沼液吸入第一缸體中，第二活塞體向下運(yùn)動(dòng)將 第二缸體中的沼液排入沼氣池，在此過(guò)程中將人施加給攪拌器的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為沼液的動(dòng) 能，沼液從噴口高速?lài)姵鰩?dòng)池內(nèi)沼液運(yùn)動(dòng)，達(dá)到對(duì)池內(nèi)沼液的攪拌作用。
[0034] 本發(fā)明的雙缸沼氣池?cái)嚢杵髟谂c沼氣池8配合使用時(shí)，見(jiàn)圖2,雙缸沼氣池?cái)嚢杵?焊接固定在安裝平臺(tái)架5上，安裝平臺(tái)架5通過(guò)螺栓固設(shè)在地下的混凝土預(yù)埋體7上，第一液 管32由沼氣池8的頂部伸入沼氣池8的清液層，第二液管42由沼氣池8的頂部伸入沼氣池8的 活性層;第一液管32與第一缸體3的連通處設(shè)置第一單向閥321，連通管6與第一缸體3的連 通處設(shè)置第二單向閥61，第二液管42與第二缸體4的連通處設(shè)置第三單向閥421，通過(guò)單向 閥的啟閉來(lái)控制沼液的流向。
[0035]不對(duì)沼氣池?cái)嚢钑r(shí)，池內(nèi)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，四向出液口設(shè)置于該層時(shí)，噴出的料液 首先對(duì)其附近的料液進(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]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0037] 參見(jiàn)圖1-6,本發(fā)明的雙缸沼氣池?cái)嚢杵鳎ㄓ傻撞窟B通的沿軸向平行并列設(shè)置 的第一缸體3和第二缸體4，第一缸體3內(nèi)安裝有第一活塞體，第二缸體4內(nèi)安裝有第二活塞 體，第一缸體3的底部通過(guò)第一液管32伸入沼氣池8內(nèi)料液的清液層，第二缸體4的底部通過(guò) 第二液管42伸入沼氣池8內(nèi)料液的活性層;通過(guò)第一活塞體在第一缸體3內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)和第 二活塞體在第二缸體4內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)清液層的料液由第一液管32吸入第一缸體3，清液 層的料液再由第一缸體3流經(jīng)第二缸體4沿第二液管42流入活性層，如此的反復(fù)循環(huán)流動(dòng)實(shí) 現(xiàn)對(duì)沼氣池內(nèi)料液的攪拌。第一缸體3與第二缸體4的直徑相同，第一液管32與第二液管42 的管徑相同，第一缸體3、第二缸體4的直徑與第一液管32、第二液管42的管徑的比值范圍均 為3~5,這樣設(shè)置的管徑比，不僅有利于對(duì)沼氣池內(nèi)的料液進(jìn)行充分混合攪拌，同時(shí)以較少 的耗材完成所需的要求，節(jié)省成本，節(jié)省人力。第一缸體3和第二缸體4由底部通過(guò)連通管6 連通，缸體直徑與連通管管徑的比值范圍取3~5,保證連通管6與第一液管32和第二液管52 管徑的一致性，滿足流動(dòng)要求。
[0038] 在第二液管42的底端設(shè)置四向出液口 44，四向出液口 44包括一個(gè)進(jìn)液口 441和垂 直交叉設(shè)置的四個(gè)出液口 442，出液口 442的出液方向與進(jìn)液口 441的進(jìn)液方向垂直。出液口 442的口徑與進(jìn)液口 441的口徑相同，進(jìn)液口 441的口徑與第二液管42的管徑相同。
[0039] 還包括手動(dòng)桿支架2和手動(dòng)桿4,手動(dòng)桿支架2設(shè)置在第一缸體3和第二缸體4之間， 手動(dòng)桿1活動(dòng)式支撐在手動(dòng)桿支架2上進(jìn)行杠桿運(yùn)動(dòng)，第一活塞體和第二活塞體分別懸設(shè)在 手動(dòng)桿支架2兩側(cè)的手動(dòng)桿4上。第一活塞體包括第一活塞桿31和第一活塞33,第二活塞體 包括第二活塞桿41和第二活塞43,手動(dòng)桿1的一端依次設(shè)置第一活塞桿連接滑槽11、支架連 接點(diǎn)12和第二活塞桿連接滑槽13;第一活塞桿接頭311與第一活塞桿連接滑槽11軸活動(dòng)連 接，手動(dòng)桿1與支架連接點(diǎn)12軸活動(dòng)連接，第二活塞桿接頭411與第二活塞桿連接滑槽13軸 活動(dòng)連接。按壓手動(dòng)桿1時(shí)，第一活塞桿31和第一活塞33向上移動(dòng)，第二活塞桿41和第二活 塞43向下移動(dòng)，第一活塞桿接頭311沿第一活塞桿連接滑槽11向上移動(dòng)，第二活塞桿接頭 411沿第二活塞桿連接滑槽13向下移動(dòng);提升手動(dòng)桿1時(shí)，動(dòng)作過(guò)程與按壓時(shí)相反。
[0040] 第一活塞桿接頭311和第二活塞桿接頭411關(guān)于支架連接點(diǎn)12對(duì)稱(chēng)安裝，兩者到支 架連接點(diǎn)12的距離相等。手動(dòng)桿支架2高出缸體10~15cm。手動(dòng)桿1的長(zhǎng)度與操作者所需施 加的力有關(guān)，手動(dòng)桿1長(zhǎng)度越長(zhǎng)，操作時(shí)所需施加的力越小。
[0041 ] 第一活塞33垂直固定設(shè)置在第一活塞桿31的底端，第一活塞33包括由上到下依次 同軸設(shè)置的上限位片331、橡膠墊332和下限位片333。上限位片331和下限位片333為鐵片， 用于防止橡膠墊332形變;在上下限位片的兩側(cè)還分別依次設(shè)有墊片35和螺母34,由于將上 限位片331、橡膠墊332和下限位片33固定在活塞桿上，第二活塞43的結(jié)構(gòu)與第一活塞33的 結(jié)構(gòu)相同。
[0042]根據(jù)"杠桿"原理，當(dāng)人施力的力矩遠(yuǎn)大于第一活塞桿31和第二活塞桿41端頭受力 力矩時(shí)，使用者施加少許力便可帶動(dòng)第一活塞桿31和第二活塞桿41運(yùn)動(dòng)。根據(jù)"動(dòng)量守恒" 定理，當(dāng)對(duì)沼液施加的力越大，力作用時(shí)間越長(zhǎng)，沼液所獲得的動(dòng)量越大，同樣口徑的噴口， 沼液噴出的速度越大，攪拌效果越明顯。因此，與一般攪拌裝置施加相同的力時(shí)，本發(fā)明的 攪拌效果更好。
[0043] 參見(jiàn)圖3,向下按壓手動(dòng)桿1，帶動(dòng)第一活塞桿31和第一活塞33向上移動(dòng)，第一缸體 3內(nèi)形成負(fù)壓，沼氣池8內(nèi)的壓力大于第一缸體3,在壓差作用下，第一單向閥321開(kāi)啟，第二 單向閥61關(guān)閉，沼氣池8中上部較為清澈的沼液經(jīng)吸液口沿第一液管32流進(jìn)第一缸體3內(nèi)。 同時(shí)手動(dòng)桿1帶動(dòng)第二活塞桿41向下移動(dòng)，第二活塞43向沼液施加壓力，使第三單向閥421 開(kāi)啟，沿第二液管42經(jīng)四向出液口44噴射至沼氣池內(nèi)的發(fā)酵活性層，噴出的沼液對(duì)周?chē)?液進(jìn)行擾動(dòng)，使池內(nèi)沼液產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到攪拌目的。
[0044] 參見(jiàn)圖4,向上提升手動(dòng)桿1，帶動(dòng)第一活塞桿31和第一活塞33向下移動(dòng)，向第一缸 體3中的預(yù)留沼液施加壓力，在壓力作用下第二單向閥61開(kāi)啟，第一單向閥321關(guān)閉，流過(guò)連 通管6進(jìn)入第二缸體4。同時(shí)手動(dòng)桿1帶動(dòng)第二活塞桿41向上移動(dòng)，第三單向閥421關(guān)閉，第二 缸體4內(nèi)形成負(fù)壓，兩缸體間的壓差增大，沼液更加容易從第一缸體3轉(zhuǎn)移到第二缸體4中。 換言之，手動(dòng)桿1提升過(guò)程僅需很小的力。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4、圖5,攪拌器運(yùn)行包括手動(dòng)桿1的按壓和提升兩個(gè)過(guò)程。按壓手動(dòng)桿1時(shí)，一 方面將沼液吸入第一缸體3,一方面對(duì)第二缸體4中沼液加壓，輸送回沼氣池進(jìn)行攪拌;提升 手動(dòng)桿1時(shí)，將第一缸體3中的沼液轉(zhuǎn)移到第二缸體4中。其中，提升與按壓過(guò)程相比較為省 力，下文僅對(duì)按壓過(guò)程進(jìn)行受力分析。
[0047] 按壓過(guò)程的力矩平衡方程：
[0048] Fi(L-d)cos0 = F2d+F3d (1)
[0049] 式中：
[0050] ^為人施加給手動(dòng)桿末端的力，N;
[00511 F2S作用在第二活塞桿上的力，N;
[0052] F3為作用在第一活塞桿上的力，N;
[0053] L為手動(dòng)桿的長(zhǎng)度，mm;
[0054] d為第一活塞桿到支架連接點(diǎn)間的水平距離，mm;
[0055] Θ為手動(dòng)桿與水平方向投影的夾角，°。
[0056] 第一缸體中沼液平均流速：
[0058]式中：
[0059]乜為吸入沼液耗時(shí)，s;
[0060] h有效提升壓縮高度，mm〇
[0061] 第一缸體中沼液質(zhì)量守恒方程：
[0062] viAi = V2A2 (3)
[0063] 式中：
[0064]心為第一液管橫截面面積，m2;
[0065] A2為第一缸體橫截面面積，m2;
[0066] vi為第一液管內(nèi)沼液平均流速，m/s。
[0067]第二缸體中沼液平均流速：
[0069]式中：
[0070] t2為排出沼液耗時(shí)，s;
[0071] h2有效提升壓縮高度，mm〇
[0072] 第二缸體中沼液質(zhì)量守恒方程：
[0073] V3A3 = V4A4 (5)
[0074] 式中：
[0075] A3為第二液管橫截面面積，m2;
[0076] A4為第二缸體橫截面面積，m2;
[0077] V3為第二液管內(nèi)沼液平均流速，m/s。
[0078]第一缸體中流體的能量方程：
[0080]式中：
[0081] Δ p為池體內(nèi)外壓差，Pa;
[0082] g為重力加速度，N/kg;
[0083] P為沼液密度，kg/m3;
[0084] Δ Z為第一缸體內(nèi)液面與沼氣池液面高度差，m;
[0085] hml為第一缸體與第一液管間的阻力損失，m。
[0086] 第二缸體中流體的能量方程：
[0088]式中：
[0089] hm2為第二缸體與第二液管間的阻力損失，m。
[0090] 對(duì)于攪拌器的阻力損失，考慮到第一液管與第二液管長(zhǎng)度較小，因此忽略沿程阻 力，僅考慮局部阻力。
[0091] 局部阻力損失計(jì)算公式：
[0093]式中：
[0094] ζ為局部阻力系數(shù)，彎頭取0.5,管道進(jìn)口 1.0。
[0095]突然擴(kuò)大的阻力系數(shù)：
[0097]突然縮小的阻力系數(shù)：
[0099]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)算得到第二液管內(nèi)液體流速、人需要施加的力等。
[0100]假設(shè)沼氣池?cái)嚢杵鞑捎脙蓚€(gè)筒徑為150mm、高度為350mm的不銹鋼缸體，有效提升 壓縮高度為200mm，考慮到沼液中污濁物較多，宜采用直徑較大的管子，第一液管和第二液 管均采用管徑為50mm的PVC管，出液口直徑與管徑相同，第一活塞桿到支架連接點(diǎn)間的水平 距離d為10mm，手動(dòng)桿長(zhǎng)度L為500mm。
[0101] 假設(shè)按壓過(guò)程耗時(shí)t2*ls，第二缸體中的沼液全部排除，而第一缸體吸入沼液時(shí)， 需要的時(shí)間稍長(zhǎng)，假設(shè)耗時(shí)t 3為4s，即將手動(dòng)桿按壓至最低處后停留3s，再進(jìn)行提升過(guò)程。
[0102] 將上述數(shù)值代入式(2)、（3)、（4)、（5)計(jì)算得到缸體與管子內(nèi)沼液的流速。其中，^ =0 · 45m/s，V2 = 0 · 05m/s，V3 = 1 · 8m/s，V4 = 0 · 2m/s。由于出液口 的口徑與第二液管管徑大小 相同，根據(jù)質(zhì)量守恒定理，四向出液口處的流速為第二液管內(nèi)料液流速的四分之一，其值為 0·45m/s 〇
[0103] 利用式(9)、（10)計(jì)算得到，（: = 0.8,(2 = 0.4。其余局部阻力系數(shù)查資料獲得，彎頭 取0.5,管道進(jìn)口 1.0。
[0104] 利用式(8)計(jì)算得到第一缸體與第一液管的局部阻力損失hml為0.028m，第二缸體 與第二液管的局部阻力損失hm2為Ο · 5m。
[0105] 假設(shè)沼氣池內(nèi)液面與缸體內(nèi)液面平均高程差Δ Z為1.2m。池體內(nèi)外壓差Δ p為 8kPa〇
[0106] 將上述數(shù)據(jù)代入式(6)、（7)計(jì)算得到，作用在第一活塞桿上的力F3為87N，作用在 第二活塞桿上的力內(nèi)為481
[0107] 最后，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 FiS47N。
[0108] 為定量分析一種雙缸沼氣池?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，第一液管和第二液管管徑均取50mm，四 向出液口的口徑同樣取50mm。四向出液口距池底高度取0.4m，進(jìn)液口距池底高度取1. lm。出 液口處流速設(shè)為0.45m/s，進(jìn)液口設(shè)為自由出流邊界條件。
[0109] 模擬計(jì)算結(jié)果如圖8所示。由圖中看出，攪拌裝置工作時(shí)，沼氣池內(nèi)大部分區(qū)域的 沼液在料液擾動(dòng)下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，但不同區(qū)域的沼液運(yùn)動(dòng)速度差異明顯，出液口處料液的流速 較大，離出液口越遠(yuǎn)料液速度越小。總體而言，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. 一種雙缸沼氣池?cái)嚢杵鳎涮卣髟谟?，包括由底部連通的沿軸向平行并列設(shè)置的第 一缸體(3)和第二缸體(4)，第一缸體(3)內(nèi)安裝有第一活塞體，第二缸體(4)內(nèi)安裝有第二 活塞體，第一缸體(3)的底部通過(guò)第一液管(32)伸入沼氣池內(nèi)料液的清液層，第二缸體(4) 的底部通過(guò)第二液管(42)伸入沼氣池內(nèi)料液的活性層； 通過(guò)第一活塞體在第一缸體(3)內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)和第二活塞體在第二缸體(4)內(nèi)的活塞 運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)清液層的料液由第一液管(32)吸入第一缸體(3 )，清液層的料液再由第一缸體(3) 流經(jīng)第二缸體(4)沿第二液管(42)流入活性層，如此的反復(fù)循環(huán)流動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)沼氣池內(nèi)料液 的攪拌。2. 如權(quán)利要求1所述的雙缸沼氣池?cái)嚢杵鳎涮卣髟谟?，所述的第一缸體(3)與第二缸 體(4)的直徑相同，第一液管(32)與第二液管(42)的管徑相同。3. 如權(quán)利要求1或2所述的雙缸沼氣池?cái)嚢杵鳎涮卣髟谟?，在第二液?42)的底端設(shè) 置四向出液口（ 44 )，所述的四向出液口（ 44)包括一個(gè)進(jìn)液口（ 441)和四個(gè)垂直交叉設(shè)置的 出液口（ 442 )，出液口（ 442)的出液方向與進(jìn)液口（ 441)的進(jìn)液方向垂直。4. 如權(quán)利要求3所述的雙缸沼氣池?cái)嚢杵?，其特征在于，出液口?42)的口徑與進(jìn)液口 (441)的口徑相同，進(jìn)液口（441)的口徑與第二液管(42)的管徑相同。5. 如權(quán)利要求1或2所述的雙缸沼氣池?cái)嚢杵鳎涮卣髟谟?，所述的第一缸體(3)和第二 缸體(4)由底部通過(guò)連通管(6)連通，第一液管(32)與第一缸體(3)的連通處設(shè)置第一單向 閥（321)，連通管(6)與第一缸體(3)的連通處設(shè)置第二單向閥(61)，第二液管(42)與第二缸 體(4)的連通處設(shè)置第三單向閥（421); 第一單向閥（321)僅允許料液由第一液管(32)流入第一缸體(3)內(nèi)，第二單向閥(61)僅 允許料液由第一缸體(3)流入第二缸體(4)內(nèi)，第三單向閥(421)僅允許料液由第二缸體(4) 流入第二液管(42)。6. 如權(quán)利要求1或2所述的雙缸沼氣池?cái)嚢杵?，其特征在于，還包括手動(dòng)桿支架(2)和手 動(dòng)桿(1)，手動(dòng)桿支架(2)設(shè)置在第一缸體(3)和第二缸體(4)之間，手動(dòng)桿（1)活動(dòng)式支撐在 手動(dòng)桿支架(2)上進(jìn)行杠桿運(yùn)動(dòng)，第一活塞體和第二活塞體分別懸設(shè)在手動(dòng)桿支架(2)兩側(cè) 的手動(dòng)桿(1)上。7. 如權(quán)利要求6所述的雙缸沼氣池?cái)嚢杵?，其特征在于，第一活塞體包括第一活塞桿 (31)和第一活塞(33)，第二活塞體包括第二活塞桿(41)和第二活塞(43)，所述的手動(dòng)桿(1) 的一端依次設(shè)置第一活塞桿連接滑槽(11)、支架連接點(diǎn)（12)和第二活塞桿連接滑槽(13); 第一活塞桿接頭(311)與第一活塞桿連滑槽（11)軸活動(dòng)連接，手動(dòng)桿支架(2)與支架連 接點(diǎn)（12)軸活動(dòng)連接，第二活塞桿(41)與第二活塞桿連滑槽(13)軸活動(dòng)連接。8. 如權(quán)利要求7所述的雙缸沼氣池?cái)嚢杵?，其特征在于，第一活塞桿接頭（311)和第二 活塞桿接頭(411)關(guān)于支架連接點(diǎn)（12)對(duì)稱(chēng)安裝，兩者到支架連接點(diǎn)（12)的距離相等。9. 如權(quán)利要求7所述的雙缸沼氣池?cái)嚢杵鳎涮卣髟谟冢龅牡谝换钊?33)垂直固定 設(shè)置在第一活塞桿（31)的底端，第一活塞（33)包括由上到下依次同軸設(shè)置的上限位片 (331)、橡膠墊(332)和下限位片（333); 第二活塞(43)的結(jié)構(gòu)與第一活塞(33)的結(jié)構(gòu)相同。
【文檔編號(hào)】C12M1/107GK105886332SQ201610334130
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】陳耀文, 劉艷峰, 王登甲, 王道坤, 馬超, 蔣婧
【申請(qǐng)人】西安建筑科技大學(xué)