БИОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА
BIOGAS PLANT

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к устройствам переработки органических отходов и продуктов жизнедеятельности в биогаз.
Известно устройство «Малогабаритный метанореактор» по патенту РФ на изобретение №2095407, содержащее цилиндрический корпус с размещенным между загрузочным и разгрузочным устройствами метальным устройством, снабженным приводом и лопастями, перегородки камер кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, причем последняя через гидравлический затвор сообщена с патрубком отвода метана потребителю. При этом корпус метального устройства размещен эксцентрично относительно оси корпуса метанореактора, причем внутренняя боковая стенка корпуса метального устройства снабжена винтовыми выступами, размещенными под углом к винтовым лопастям метального устройства, а перегородки размещены вдоль оси корпуса метаногенератора и под углом к оси корпуса, при этом днище цилиндра метального устройства выполнено с радиальными выступами, взаимодействующими с перфорированным днищем корпуса метального устройства.
Известно устройство по патенту РФ на изобретение №2118359 «Биореактор периодического действия», содержащее корпус с технологическими патрубками, камеру брожения в нижней части и газовой полостью в верхней, сообщенной с газгольдером, включающим гидравлический затвор и плавающий колокол, причем термофазный ферментатор размещен концентрично камере брожения и выполнен с разборной оболочкой. Плавающий колокол выполнен с направляющей втулки укосины. Плавающий колокол через блок тросом сообщен с лебедкой, причем укосина установлена с возможностью поворота на опоре, а между колоколом и укосиной размещен упругий элемент.
Недостатком данных устройств является то, что их загрузочные емкости неразборные, что создает определенные затруднения при их транспортировке.
Проблема состоит в том, что транспортировка известных конструкций биогазовых установок имеет определенную сложность в связи с их габаритами и весом, требующими при транспортировке применения автотранспорта, предназначенного для грузовых перевозок. Кроме того, они сложны в монтаже и демонтаже. В этой связи достаточно важно разработать устройство, которое бы мог один человек самостоятельно транспортировать, с простотой его монтажа и демонтажа.
В качестве прототипа было взято устройство по патенту РФ на изобретение №2286038 «Биогазовая установка для переработки навоза», включающая цилиндрическую приемную емкость, над которой установлен через кольцевой гидрогерметизатор газовый колпак в виде полусферы, снабженный манометром и средством отбора газа с краном. Гидрогерметизатор снабжен выгрузным трубопроводом с задвижкой, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки для подвода под него бункера транспортного средства. Приемная емкость выстлана чехлом, верхний край которого жестко закреплен на гидрогерметизаторе. Чехол выполнен из эластичного водонепроницаемого материала, например прорезиненного брезента, с армированным дном. Дно посредством прикрепленного к нему невитого троса, проходящего через сальник, установленный в колпаке, связано с подъемным механизмом, размещенным над приемной емкостью на балке. Дно чехла опирается на решетку, под которой расположено устройство подогрева биомассы, расположенное в водяной рубашке. Выше решетки в стенке приемной емкости выполнен сквозной канал для сообщения с атмосферой.
Недостатком данного устройства является то, что его транспортировка имеет определенную сложность: необходим грузовой автотранспорт, грузчики для загрузки и разгрузки устройства. Кроме того, процесс монтажа и демонтажа также представляет определенную сложность.
Технический результат, на который направлено предлагаемое изобретение, заключается в упрощении транспортировки устройства и его монтажа - демонтажа.
Задачей предлагаемого технического решения является создать простое устройство для получения биогаза из биомассы, которое позволит упростить действия, связанные с его транспортировкой и монтажом-демонтажом.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого изобретения, включающего цилиндрическую приемную емкость, газосборник, средство отбора газа с краном, устройство для перемешивания биомассы, устройство подогрева биомассы, при этом приемная емкость состоит из сборно-разборного каркаса, выполненного из металлической либо пластмассовой сетки, внутри которой помещен полиэтиленовый рукав, нижний и верхний концы которого собраны в пучки, причем верхний пучок закреплен на трубке для отбора газа, на нижнем конце которой закреплены поршень для перемешивания биомассы и упругий элемент для поддержания необходимого давления газа в газосборнике.
Заявленное устройство отличается от прототипа новыми признаками:
- приемная емкость состоит из сборно-разборного каркаса, выполненного из металлической либо пластмассовой сетки;
- внутри приемной емкости помещен полиэтиленовый рукав, нижний и верхний концы которого собраны в пучки, причем верхний пучок закреплен на трубке для отбора газа;
- на нижнем конце трубки для отбора газа закреплены поршень для перемешивания биомассы и упругий элемент для поддержания необходимого давления газа в газосборнике.
Из приведенного перечня признаков заявляемого устройства и достижения поставленной задачи наглядно видно, что заявляемое техническое решение представляет собой новую совокупность признаков, как сочетание известных и новых признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, не известного на дату подачи заявки.
Новый технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в упрощении транспортировки устройства и его монтажа - демонтажа.
Предлагаемое устройство промышленно применимо, так как может быть использовано в сельском хозяйстве. Оно может быть осуществлено с помощью известных средств и методов специалистом в области техники, обладающим общими знаниями без особого затруднения и изобретательской деятельности.
Техническое решение заявляемого устройства соответствует критерию «новизна», так как оно не известно из уровня техники на дату подачи заявки. Не известна из уровня техники совокупность существенных признаков заявляемого технического решения и их влияние на получение требуемого технического результата.
Техническое решение заявленного устройства соответствует критерию «изобретательский уровень», так как не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками, и не обнаружена известность влияния отличительных признаков на получаемый технический результат.
Устройство показано на фиг. 1 и фиг. 2. На фигуре 1 - вид спереди устройства в разрезе. На фигуре 2 - вид сверху в разрезе.
Биогазовая установка содержит цилиндрическую приемную емкость 1, состоящую из сборно-разборного каркаса 2 прямоугольной формы, выполненного из металлической или пластмассовой сетки, установленного на основании 3 выполняющего функцию дна, на котором расположен утеплитель 4. По верхнему краю сборно-разборного каркаса 2 приемной емкости 1 закреплен смягчающий элемент 5, предохраняющий от повреждения рукав 6, предназначенный для загрузки биомассы 7, выполненный, например, из полиэтилена. Рукав 6 вставлен внутрь сборно-разборного каркаса 2 и расправлен по внутренней поверхности сборно-разборного каркаса 2. Нижний конец 8 рукава 6 собран в нижний пучок 9 и соединен с упругим элементом 10, выполненным, например, в виде резинового жгута, на нижнем конце 11 которого закреплен фиксатор 12. Нижний пучок 9 рукава 6 и нижний конец 13 упругого элемента 10 соединены хомутом 14 и помещены на основании 3 приемной емкости 1, в центре утеплителя 4. Верхний конец 15 рукава 6 собран в верхний пучок 16, вокруг трубки 17 для отбора газов, с нижним концом 18 и верхним концом 19. Верхний пучок 16 закреплен хомутом 20 на трубке 17. На нижнем конце 18 трубки 17 для отбора газов закреплен поршень 21. В нижний конец 18 трубки 17 для отбора газов вставлен упругий элемент 10 верхним концом 22 и зафиксирован фиксатором 23. На трубке 17 выполнены отверстия 24 для выхода газа к потребителю 25 и установлен перепускной клапан 26 для предотвращения разрыва пленки избыточным давлением. Кроме того, на верхнем конце 19 трубки 17 установлен кран 27 для перекрывания газа в отсутствие необходимости его использования. Снаружи на приемной емкости 1 закреплен пленочный инфракрасный нагреватель 28, утепленный утеплителем 29, покрытый пленкой 30, например полиэтиленовой. Необходимая температура поддерживается терморегулятором 31.
Использование биогазовой установки осуществляют следующим образом.
Устройство, свернутое в рулон, транспортирует к месту монтажа один человек. Перед монтажом рулон разворачивают. Достают отдельные элементы устройства. Два противоположных края сборно-разборного каркаса 2 соединяют между собой любым известным способом, например, с помощью проволоки, образуя цилиндр. Его устанавливают на основание 3, поверх которого помещают утеплитель 4. На верхний край сборно-разборного каркаса 2 фиксируют смягчающий элемент 5, предохраняющий от повреждения рукав 6, предназначенный для загрузки биомассы 7. Рукав 6 вставляют внутрь сборно-разборного каркаса 2 и расправляют по внутренней поверхности сборно-разборного каркаса 2. Нижний конец 8 рукава 6 собирают в нижний пучок 9 и соединяют с упругим элементом 10, на нижнем конце 11 которого закрепляют фиксатор 12, фиксирующий упругий элемент 10 в нижнем пучке 9. Нижний пучок 9 рукава 6 и нижний конец 13 упругого элемента 10 соединяют хомутом 14 и помещают на основание 3 приемной емкости 1, в центре утеплителя 4. Загружают в приемную емкость 1 биомассу, доведенную до жидкого состояния. Верхний конец 15 рукава 6 собирают в верхний пучок 16, вокруг трубки 17 для отбора газов. Верхний пучок 16 закрепляют хомутом 20 на трубке 17. На нижнем конце 18 трубки 17 для отбора газов закрепляют поршень 21. В нижний конец 18 трубки 17 для отбора газов вставляют эластичный элемент 10 верхним концом 22 и фиксируют фиксатором 23. Устанавливают перепускной клапан 26 для предотвращения разрыва пленки избыточным давлением. На верхнем конце 19 трубки 17 устанавливают кран 27 для перекрывания газа в отсутствии необходимости его использования. Снаружи на боковую поверхность приемной емкости 1 закрепляют пленочный инфракрасный нагреватель 28 и покрывают утеплителем 29, который в свою очередь покрывают пленкой 30. Включают в электросеть пленочный инфракрасный нагреватель 28. Устанавливают терморегулятор 31 на температуру 50 градусов. Перемешивают биомассу, воздействуя на верхний конец 19 трубки 17 для отбора газов, перемещая ее вниз и вверх вместе с поршнем 21.
В процессе брожения биогаз выделяется в пространство для сбора газа, образуемое верхним концом 15 рукава 6, благодаря чему верхний конец 15 рукава 6 раздувается. В результате роста давления трубка 17 вместе со всеми размещенными на ней деталями начинает двигаться вверх, при этом упругий элемент 10, фиксированный фиксатором 23, начинает растягиваться, создавая противодействие верхнему концу 15 рукава 6, благодаря этому создается усилие, необходимое для поддержания требуемого давления на всем протяжении выхода газа без использования дополнительного ресивера. Для доставки газа потребителю кран 27 соединяют с газопроводом, после чего его открывают, при этом выделяемый газ под давлением из полости, образуемой верхним концом 15 рукава 6, проникает в отверстия 24 и движется по трубке 17, проходя через кран 27 по газопроводу к потребителю 25. При отсутствии потребления газа из-за непрерывного брожения образуется избыток давления, в результате чего открывается перепускной клапан 26 и давление понижается. Когда трубка 17 опускается в свое нижнее положение при израсходовании газа, вновь перемешивают биомассу вышеописанным способом.
Как показали эксперименты, рост метана до концентрации, позволяющей ему воспламеняться, происходит в течение 7-10 суток. После 30-40 дней брожения освобождается 2/3 объема приемной емкости 1 и на их место загружаются новую биомассу 7, доведенную до жидкого состояния.
Из приведенного примера видно, что заявленный технический результат достигнут: упрощена транспортировка устройства и его монтаж-демонтаж.