СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЕРМИКОМПОСТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК C05F11/00 A01C3/06 

Изобретение относится к производству органических удобрений и может быть использовано для производства вермикомпоста.

Известны различные способы производства вермикомпоста: в ящиках, лотках и грядах. При крупнотоннажном производстве компоста используется грядный способ. Вначале формируется гряда из субстрата шириной 1,8-2,0 м и высотой 0,2-0,3 м и заселяется вермикультурой (дождевыми червями). По мере переработки субстрата вермикультурой на поверхность гряды распределяется слой свежего субстрата и так несколько раз (фиг. 1). При достижении гряды высотой 0,5 м вермикультуру с частью верхнего слоя переселяют в другую гряду из свежего субстрата [Морев Ю.Б. Вермикультивирование: производство и применение биогумуса / Уральский научно-исследовательский институт сельского хозяйства. Екатеринбург, 1992, с. 9-12]. Большинство операций при таком способе вермикультивирования в основном осуществляют вручную. Кроме того, при вертикальном способе распределения подкормки в процессе 1,5-2,0-месячного увлажнения верхних слоев подкормки происходит избыточное переувлажнение нижних слоев, что приводит к значительному уплотнению и затрудняет процесс переработки готового вермикомпоста, при этом ухудшается его качество.

Известен способ производства вермикомпоста с боковым распределением подкормки, так называемая «кочующая гряда», который заключается в формовании основной гряды из субстрата и заселении его вермикультурой, по мере переработки субстрата добавляется свежая подкормка из субстрата, которая располагается справа или слева гряды (фиг. 2, 3) [Патент РФ на изобретение №2228920, МПК С05F 3/00 3/06, опубл. 20.05.2004, бюл. 14]. В этом случае производятся только орошение зоны подкормки и поддержание влажности до 70-75%, при этом основная гряда не орошается, а при достижения влажности 50-55% вермикомпост подвергается сбору и дальнейшей переработке. Качество получаемого вермикомпоста высокое, но имеется крупный недостаток - численность вермикультуры растет медленно. Это происходит из-за того, что в процессе вермикультивирования черви откладывают коконы, продолжительность инкубации коконов составляет около 3 недель. Вылупившиеся из коконов червячки в течение первых трех недель растут медленно и только, достигнув массы 50-100 мг, наступает фаза быстрого роста. При боковом распределении подкормки часть червячков, перемещаясь в верхний слой гряды, не находят подкормки и погибают, что приводит к уменьшению численности вермикультуры в гряде и увеличению продолжительности вермикультивирования.

Технической задачей изобретения является повышение качества производства вермикомпоста, увеличение численности вермикультуры и обеспечение комплексной механизации процесса вермикультивирования.

Поставленная задача решается в способе производства вермикомпоста, включающего в себя формирование гряды из субстрата и заселение ее вермикультурой, распределение на боковой поверхности гряды слоя свежего субстрата, отличающегося тем, что слой свежего субстрата распределяют частично на часть верхней и боковую поверхности гряды, затем по мере переработки его вермикультурой верхний слой субстрата перемещается в боковую часть гряды для концентрации численности вермикультуры, противоположная боковая часть гряды отделяется, измельчается и подается в бункер устройства для доставки к месту переработки с последующей выгрузкой и измельчением.

Отличием от прототипа является то, что слой свежего субстрата распределяется частично по поверхности и сбоку гряды, затем по мере переработки его вермикультурой верхний слой субстрата перемещается в боковую часть гряды для концентрации численности вермикультуры, противоположная боковая часть гряды отделяется, измельчается и подается в бункер устройства для доставки к месту переработки с последующей выгрузкой и измельчением.

Фиг. 4 - основная гряда.

Фиг. 5 - основная гряда с частично верхним и боковым распределением подкормки.

Фиг. 6 - основная гряда со смещенным верхним слоем переработанной подкормки и отделенным слева слоем гряды.

Фиг. 7 - основная гряда с частично верхним и боковым распределением подкормки.

Вначале из субстрата формуется основная гряда шириной 1,2-1,5 м и высотой 0,35-0,4 м и заселяется вермикультурой (фиг. 4). По мере переработки субстрата в основной гряде добавляется сверху и с одного бока гряды подкормка из свежего субстрата (фиг. 5). По мере переработки вермикультурой верхний слой подкормки скребком сдвигается к боку гряды, тем самым часть коконов и червей концентрируются сбоку гряды, затем с левой части гряды, где не производилось ее орошение, подсушенный до влажности 55-60% слой вермикомпоста отрезается ножом, измельчается и подается воздушным потоком в бункер устройства (фиг. 6). Затем сверху и сбоку гряды распределяется свежий слой подкормки, и процесс вермикультивирования повторяется снова (фиг. 7). Этот способ позволяет увеличить поголовье вермикультуры, снизить время вермикультивирования и получить вермикомпост высокого качества.

Известно устройство для измельчения твердых органических удобрений и формования из них гряд (патент РФ №2279777, МПК А01С 3/00, А 0103/06, опубл. 20.07.2006, бюл. №20), содержащее бункер, в котором расположены подающий горизонтальный транспортер, над которым со стороны выхода последовательно установлены измельчающий барабан и барабан-ускоритель, снабженные зубчатыми элементами. Зубчатые элементы барабана-ускорителя выполнены в виде лопаток и закреплены параллельно оси вращения барабана. Дробильная камера шарнирно соединена с бункером и имеет боковины, переднюю стенку, на которую установлены штифты. Дробильная камера снабжена формователями гряды. Зубчатые элементы измельчающего барабана и барабана-ускорителя расположены по винтовой линии. Зубчатые элементы измельчающего барабана выполнены в виде треугольных призм. Передняя стенка дробильной камеры выполнена из отдельных шарнирно соединенных между собой частей, с возможностью изменения радиуса кривизны передней стенки. Данное устройство обеспечивает необходимую степень измельчения органического материала, а также позволяет сформировать гряду прямоугольного сечения, не обеспечивая при этом ее выровненности, а распределение подкормки при вермикультивировании можно только осуществлять в вертикальном направлении.

Известно устройство для измельчения субстрата и формования гряд при производстве вермикомпоста (патент на полезную модель №90650, МПК А01С 3/00, опубл. 20.01.2010, бюл. №2), содержащее бункер, выгрузную камеру, транспортер-распределитель и формователи гряд. В бункере расположен подающий горизонтальный транспортер, над которым со стороны выгрузки расположены измельчающие барабаны, а также противорез. Транспортер-распределитель выполнен в виде двух соосно расположенных транспортеров с противоположным движением лент. На концах труб, расположенных на боковых сторонах транспортера-распределителя, закреплены формователи гряд, состоящие из металлических щитов, положение которых изменяется с помощью фиксаторов. Между щитами каждого формователя установлен трансформируемый скребок, который выполнен в виде двух шарнирно соединенных боковых и торцевой пластин, при этом на внешней стороне торцевой пластины установлена съемная трехгранная призма. К каждой нижней части трансформируемого скребка прикреплены лемеха. Для изменения конфигурации трансформируемого скребка в пространстве металлических щитов формователя на внутренней стороне каждой боковой пластины установлена растяжка в регулировочные отверстия. Данное устройство обеспечивает необходимую степень измельчения субстрата, формование основной гряды и распределение подкормки как в вертикальном, так и боковом направлениях, но не может обеспечивать заявленное частичное вертикальное и боковое распределение подкормки одновременно и не может обеспечить сбор готовой продукции.

Наиболее близким является устройство для измельчения органических материалов и формования из них гряд (патент РФ на изобретение №2374815, МПК А01С 3/00, А01С 3/06, опубл. 10.12.2009, бюл. №34), содержащее бункер, дробильную камеру, формователь гряды в виде двух пластин, механизм вертикального перемещения пластин формователя гряды и скребка из рабочего в транспортное положение и поворотный механизм, обеспечивающий отклонение пластин формователя гряды от вертикального положения, для формования наклонных боковых стенок гряды. Между пластинами установлен скребок. В бункере расположены подающий горизонтальный транспортер, над которым со стороны выгрузки установлены подающий барабан и барабан-ускоритель. Лопасти барабана-ускорителя закреплены со смещением от радиального расположения с возможностью направленного перемещения частиц органического материала для формования боковых стенок гряды. Дробильная камера имеет боковины и переднюю стенку, шарнирно соединенную с бункером, на которой со стороны внутренней поверхности установлены штифты для измельчения органических материалов

Технической задачей, поставленной перед устройством, является обеспечение комплексной механизации процессов формования основной гряды, распределение подкормки и сбора готового вермикомпоста.

Поставленная задача решается с помощью устройства для формования гряд, распределения подкормки и сбора готового вермикомпоста, содержащее бункер с подающим горизонтальным транспортером, над которым со стороны выгрузки последовательно установлены подающий барабан и барабан-ускоритель, дробильную камеру, имеющую боковины и переднюю стенку, шарнирно соединенную с бункером, формующего устройства, представляющего собой две комбинированные пластины, выполненные с возможностью перемещения из рабочего положения в транспортное, поворотный механизм формующих пластин, трансформирующийся скребок, в виде 3-х шарнирно соединенных между собой пластин, на внешней стороне пластины установлена съемная трехгранная призма, к внутренней стороне торцевой пластины приварена фиксирующая втулка на стойке, позволяющая изменять положение скребка по высоте гряды, в зависимости от размера формуемой гряды и места распределения подкормки трансформируемый скребок может иметь стреловидную или прямую форму, с расположением под углом между формующими пластинами, отличающаяся тем, что лопасти барабана-ускорителя повернуты во внутрь относительно средних, радиально установленных лопастей, на внутренней поверхности стенок бункера установлены подвижные заслонки, перемещение которых осуществляется посредством механизма «винт-гайка», для сбора готового вермикомпоста из гряды на передней части формующей комбинированной пластины установлен отрезной нож, снабженный дополнительными режущими элементами, а на верхней части бункера установлен циклон с воздуховодом и заборным патрубком, закрепленным на формующей пластине.

На фиг. 8, 9 представлено устройство для формования гряд из субстрата, распределения подкормки и сбора готового вермикомпоста. Заявляемое устройство содержит бункер 1, в котором расположен подающий горизонтальный транспортер 2, над которым со стороны выгрузки последовательно установлены подающий барабан 3 и барабан-ускоритель 4. Бункер 1 со стороны выгрузки соединен с дробильной камерой 5, которая по ширине совпадает с шириной бункера, при этом боковины бункера 1 и боковины дробильной камеры 5 соединены между собой кронштейнами, а передняя стенка 6 шарнирно соединена с бункером 1 посредством рамы 7, приваренной к верхней части бункера 1, при этом передняя стенка 6 выполнена изогнутой с переменным радиусом кривизны, который можно менять в зависимости от влажности обрабатываемого материала. Для реализации данной функции передняя стенка 6 выполнена из шарнирно соединенных прямоугольных пластин 8. Шарнирно соединенные пластины 8 передней стенки 6 дробильной камеры 5 закреплены в ее боковинах, при этом каждая пластина передней стенки снабжена штырями с резьбой, а боковины - пазами, для размещения в них штырей. Лопасти 9, 10 барабанов 3, 4 имеют плоскую прямоугольную форму, при этом края лопастей выполнены скошенными для снижения травматизма в процессе обслуживания устройств. Лопасти 9 подающего барабана 3 расположены в четыре параллельных ряда по длине барабана, при этом лопасти 9 в каждом ряду расположены по криволинейной образующей с постоянным шагом, равном ширине лопасти. Все лопасти 9 подающего барабана 3 расположены радиально. На барабане-ускорителе 4 (фиг. 8) лопасти 10 равномерно распределены по поверхности барабана для снятия динамической нагрузки. Все лопасти 10 барабана-ускорителя 4 расположены перпендикулярно его поверхности, при этом в каждом ряду две лопасти, расположенные в центральной части барабана, закреплены радиально, а каждая последующая лопасть повернута относительно предыдущей на определенный угол так, чтобы суммарный поворот крайних лопастей в каждом ряду, относительно центральных радиально расположенных лопастей, составил 45° к образующей барабана, при этом данные лопасти повернуты навстречу друг другу от лопастей, расположенных радиально в центральной части барабана. На внутренней передней стенке дробильной камеры 5 установлены измельчающие штифты 11 по двухзаходной винтовой линии. Для частичного распределения подкормки на поверхности гряды согласно фиг. 5, 7 установлены на внутренней поверхности стенок бункера 1 подвижные заслонки 12, перемещение которых осуществляется посредством механизма «винт-гайка» 13 (фиг. 8, 9).

Заявляемое устройство снабжено формователем гряды, представляющим собой две комбинированные формующие пластины 14, которые, в свою очередь, состоят из двух частей: передней и задней, при этом передняя часть может быть выполнена в виде пластины 15, с отогнутым концом на угол 35-40° для формования гряды, или ножом 16 с дополнительными боковыми режущими элементами 17, установленными под углами α₂>α₁>α относительно нижней кромки ножа 16, при этом боковые режущие элементы 17 выполнены с перьевыми хвостовиками. Такая конструкция и расположение режущих элементов 17 позволяюувеличить крошимость отрезаемого материала гряды (фиг. 10, 11).

Поворотный механизм 18, установленный на стойке 19, обеспечивает установку пластины 14 формователя гряды под углом 75-80° к горизонтальной плоскости. Конфигурация стоек 19 позволяет изменять ширину формуемой гряды. Для формования гряды и распределения подкормки между комбинированными формующими пластинами 14 установлен трансформируемый скребок 20 в виде трех шарнирно соединенных между собой пластин 21 и 22, на внешней стороне центральной пластины 21 установлена съемная трехгранная призма 23, к внутренней стороне центральной пластины 21 приварена фиксирующая втулка 24 и закрепленная на стойке 25, позволяющая изменять положение скребка по высоте гряды. В зависимости от размера формуемой гряды и места распределения подкормки на гряде трансформируемый скребок может иметь стреловидную или прямую форму, которая изменяется с помощью фиксатора 26. Для сбора измельченного вермикомпоста на формующей пластине 14 закреплено заборное устройство 27, связанное с помощью гибкого трубопровода 28 с циклоном 29, установленным на верхней части бункера 1 (фиг. 12, 13)

Перевод формователя из рабочего в транспортное положение осуществляется механизмом, состоящим из коромысла 30, стоек 19 и 25, а также гидроцилиндров 31.

Устройство работает следующим образом.

Субстрат, предназначенный для формования гряды, загружают в бункер 1 устройства, агрегатируемого с трактором, который доставляет его к месту вермикультивирования. В зависимости от влажности приготовленного субстрата шарнирно соединенные пластины 8 передней стенки 6 дробильной камеры 5 устанавливают с заданным радиусом кривизны, чтобы обеспечить максимальный измельчающий эффект штифтов 11. В транспортном положении комбинированные формующие пластины 14 и скребок 20 закреплены на стойках 19 и 25, которые связаны коромыслом 30 и зафиксированы гидроцилиндрами 31 в верхнем (транспортном) положении. На площадке компостирования комбинированные формующие пластины 14 и скребок 20 опускаются гидроцилиндрами 31 в рабочее положение. Формование основной гряды осуществляется трансформируемым скребком 20 со стреловидной формой (фиг. 12). Трансформируемый скребок 20 устанавливается на высоте 0,35-0,4 м над поверхностью площадки между комбинированными формующими пластинами 14 на стойке 25 с помощью фиксирующей втулки 26. С помощью поворотного механизма 18 формующие пластины 14 устанавливаются под углом 75-80° к поверхности площадки. Агрегат начинает движение, при этом загруженный в бункер 1 субстрат перемещается подающим горизонтальным транспортером 2 в зону выгрузки, где установлены подающий барабан 3 и барабан-ускоритель 4. Лопасти 9 подающего барабана 3 отделяют порции субстрата от бурта и подают на лопасти 10 барабана-ускорителя 4, вращающегося с большей угловой скоростью, обеспечивающей значительное ускорение подаваемого субстрата в дробильную камеру 5. Расположение лопастей 10 и измельчающих штифтов 11 обеспечивает измельчение и недостаточно ровное распределение субстрата по ширине гряды. Выровненность поверхности гряды создается с помощью трансформируемого скребка 20 стреловидной формы (фиг. 4). Сформированный в гряде субстрат орошают водой из форсунок до его влажности 70-75% и затем заселяют вермикультурой. Субстрат в гряде перерабатывается вермикультурой в течение 2-3 недель, затем на часть верхней и боковую поверхности гряды распределяется слой свежей подкормки (фиг. 5). Для этого трансформируемый скребок 20 стреловидной формы с помощью фиксатора 26, сняв призму 23 (фиг. 12), переоборудуют в прямой скребок и устанавливают под углом 45-60° между комбинированными формующими пластинами 14 в зависимости от влажности субстрата, а также на высоте 20 см над поверхностью основной гряды (фиг. 13), при этом правая комбинированная формующая пластина 14 отодвигается в сторону на 20-25 см за счет колен стоек 19. Установленная на боковой стенке бункера 1 подвижная заслонка 12 с помощью механизма «винт-гайка» 13 отклоняется во внутрь бункера, таким образом, перекрываются две крайние лопасти на подающем барабане 3, чтобы на них не попадал подаваемый субстрат (фиг. 9), что обеспечивает частичное распределение субстрата на поверхности гряды.

Через 2-3 недели вермикультивирования производятся сбор готового вермикомпоста с левой части гряды и сдвигание верхнего слоя субстрата на ее правый бок (фиг. 6). Для этого формующий скребок 20 опускается вниз на 0,15-0,18 м от предыдущего положения, а само устройство для распределения субстрата смещается вправо на 0,2 м. Направление движения подающего горизонтального транспортера 2 меняется на обратный с помощью храпового механизма, а подающий барабан 3 и барабан-ускоритель 4 отключаются, одновременно включается в работу циклон 29. Агрегат начинает движение вдоль гряды и отрезает ножом 16, установленным на комбинированной формующей пластине 14, левую часть гряды, при этом вермикомпост дополнительно измельчается режущими элементами 17 (фиг. 6). Измельченный вермикомпост поступает в заборный патрубок 27, где захватывается воздушным потоком, создаваемым циклоном 29, и по гибкому трубопроводу 28 подается в циклон 29, а затем в бункер 1, где равномерно распределяется по его длине горизонтальным подающим транспортером 2. Одновременно скребок 20 сдвигает верхний слой субстрата вправо на боковую поверхностью гряды (фиг. 6). По окончании выполнения данных операций осуществляется подъем формующих пластин 14 и скребка 20 в транспортное положение, затем производится переключение движения подающего горизонтального транспортера 2 на противоположенное направление и включают в работу барабаны 3 и 4.

На площадке, для переработки вермикомпоста, происходит выгрузка вермикомпоста горизонтальным подающим транспортером 2, барабанами 3 и 4 из бункера 1, с одновременным измельчением в дробильной камере 5. Затем в бункер 1 снова загружается субстрат, агрегат подъезжает к гряде, правая формующая пластина 14, за счет конфигурации стоек 19, отодвигается в правую сторону на 15-20 см, скребок 20 в формующем устройстве поднимается вверх на заданную высоту и фиксируется втулкой 24. После этого агрегат перемещается вдоль гряды и производится распределение подкормки в гряде (фиг. 7). Затем производится увлажнение субстрата водой из форсунок, расположенных над грядой, а процесс сбора готового субстрата и распределение подкормки повторяются через 2-3 недели.

Способ производства вермикомпоста включает формование гряды из субстрата и заселение ее вермикультурой, добавление на часть верхней и боковую поверхности гряды слоя свежего субстрата. По мере переработки его вермикультурой верхний слой субстрата перемещают в боковую часть гряды для концентрации численности вермикультуры, противоположную боковую часть гряды отделяют, измельчают и подают в бункер устройства для транспортировки к месту переработки с последующим измельчением. Устройство содержит бункер с подающим горизонтальным транспортером, над которым со стороны выгрузки последовательно установлены подающий барабан и барабан-ускоритель, дробильную камеру, формующее устройство, представляющее собой две комбинированные пластины, поворотный механизм формующих пластин. Между формующими пластинами установлен трансформируемый скребок. Лопасти барабана-ускорителя повернуты во внутрь относительно средних, радиально установленных лопастей. На передней части комбинированной формующей пластины установлен отрезной нож с дополнительными режущими элементами. На внутренних стенках бункера установлены заслонки на шарнирах, а на верхней части бункера установлен циклон с гибким трубопроводом и заборным патрубком. Изобретение обеспечивает комплексную механизацию процесса вермикультивирования и повышение качества вермикомпоста. 2 н.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ производства вермикомпоста, включающий формование гряды из субстрата и заселение ее вермикультурой, распределение на боковой поверхности гряды слоя свежего субстрата, отличающийся тем, что слой свежего субстрата распределяют частично на часть верхней и боковую поверхности гряды, затем по мере переработки его вермикультурой верхний слой субстрата перемещают в боковую часть гряды для концентрации численности вермикультуры, противоположную боковую часть гряды отделяют, измельчают и подают в бункер устройства для транспортировки к месту переработки с последующим измельчением, по мере переработки вермикультурой распределенного свежего субстрата процесс повторяют.

2. Устройство для формования гряды, распределения подкормки и сбора готового вермикомпоста, содержащее бункер с подающим горизонтальным транспортером, над которым со стороны выгрузки последовательно установлены подающий барабан и барабан-ускоритель, дробильную камеру, имеющую боковины и переднюю стенку, шарнирно соединенную с бункером, формующее устройство, представляющее собой две формующие пластины, выполненные с возможностью перемещения из рабочего положения в транспортное, поворотный механизм формующих пластин, скребок в виде трех шарнирно соединенных между собой пластин с возможностью изменения угла раскрытия и снабженных фиксатором их положения, на внешней стороне торцевой пластины установлена съемная трехгранная призма, стойки с направляющими втулками, при этом пластины скребка закреплены на стойке, отличающееся тем, что лопасти барабана-ускорителя повернуты во внутрь относительно средних, радиально установленных лопастей, причем на передней части комбинированной формующей пластины установлен отрезной нож, снабженный дополнительными режущими элементами, установленными под углами α₂>α₁>α относительно нижней кромки отрезного ножа, причем хвостовики режущих элементов выполнены перьевыми, на внутренних стенках бункера установлены заслонки на шарнирах, перемещаемые механизмом «винт- гайка», на бункере установлен циклон с гибким трубопроводом и заборным патрубком.