Результат интеллектуальной деятельности: Способ предпосевной обработки семян

Изобретение относится к сельскому хозяйству и растениеводству - к физическим методам воздействия на семена, а именно к способам предпосевного воздействия на семена ударным давлением, и может быть использовано для обработки семян различных сельскохозяйственных культур, в т.ч. и овощных.

Известен способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур для синхронизации клеточных делений в корневой меристеме, включающий однократное воздействие на семена ударной волной в водной среде при 2°C с созданием импульсов 155-554 Н⋅с⋅м^-2 с последующим замачиванием семян в воде при данной температуре в течение 12 ч (Пат. RU 2180474, МПК А01С 1/00, А01Н 1/06, 20.03.2002).

Недостатком способа является необходимость длительного замачивания семян.

Известен способ предпосевной обработки семян гречихи, включающий однократное воздействие на семена ударной волной в водной среде, при котором семена предварительно помещают в перфорированный цилиндрический контейнер из водостойкого химически инертного материала, который погружают в сосуд с водой комнатной температуры на 24 ч для набухания семян, после чего перфорированный цилиндрический контейнер переносят внутрь заполненного водой стального цилиндрического контейнера с навитым на наружной поверхности детонирующим шнуром и закрепляют соосно при помощи проволочной петли на горизонтальной планке, затем производят взрыв, создавая ударную волну в водной среде с давлением на фронте 40-45 кг⋅см^-2, извлекают перфорированный цилиндрический контейнер и находящиеся в нем семена подвергают последующему воздействию температуры +4°C во влажной атмосфере в течение 6 ч с последующей сушкой до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре (Пат. RU 2377753, МПК А01С 1/06, 10.01.2010).

Недостатком способа является его длительность и сложность, связанная с большим количеством выполняемых операций.

Известен способ предпосевной обработки семян овощных культур, включающий воздействие на оболочки жидкой средой, содержащей стимулятор всхожести семян в виде подогретого рассола сульфатного минерала бишофит формулы MgCl₂⋅6H₂O, воздействуют гидравлическими ударами импульсами сил величиной 100-500 Нс в течение 3-5 мин при температуре 50-65°С, после чего семена инкрустируются подогретым при температуре 50-65°С парафином из рассола бишофита (Пат. RU 2236103, МПК А01С 1/00, 20.09.2004).

Недостатком способа является его сложность, связанная с использованием парафина, и необходимость строгого соблюдения температурного режима.

Наиболее близким является способ предпосевной обработки семян в смесительной камере, выполненной в виде разъемной сферы и снабженной, по крайней мере, тремя гидродинамическими излучателями, работающими в режиме развитой кавитации, загрузочным устройством, приемной емкостью, при этом загрузочное устройство снабжено установленным внутри смесительной камеры отражателем потока в виде полутороида (Пат. RU 2013914, МПК А01С 1/00, 15.06.1994).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная производительность способа и необходимость ручной выгрузки семян при остановке оборудования.

Задачей изобретения является разработка технологичного способа предпосевной обработки семян.

Техническим результатом изобретения является упрощение способа предпосевной обработки семян и увеличение его производительности.

Технический результат достигается в способе предпосевной обработки семян, при котором в расположенную в емкости с водой смесительную камеру под действием собственного веса загружают обрабатываемые семена, обрабатывают их, по крайней мере, тремя гидродинамическими излучателями и выгружают, при этом загрузка, предпосевная обработка семян и выгрузка осуществляются одновременно в равном количестве смесительных камер, выполненных в виде, по крайней мере, девяти цилиндрических отверстий на вращающемся барабане, расположенном между двумя неподвижными дисками с отверстиями, при этом каждый гидродинамический излучатель обрабатывает семена в одной смесительной камере, расположенной соосно с ним, а извлечение семян после обработки осуществляется под действием собственного веса.

Технологический цикл обработки семян ударным воздействием состоит из поочередно осуществляемых в каждой цилиндрической смесительной камере трех операций: загрузка семян, последующая обработка их ударным воздействием и выгрузка из смесительной камеры семян после обработки их ударным воздействием. Последовательность выполнения этих операций в цилиндрических камерах осуществляется при их движении по окружной траектории при вращении барабана с установленными на нем смесительными камерами. Загрузка и выгрузка семян из цилиндрических камер осуществляется под действием силы тяжести, так как смесительные камеры представляют собой цилиндрические отверстия во вращающемся барабане, «вход» и «выход» которых периодически открываются в процессе вращения барабана при совмещении с отверстиями в неподвижных дисках, между которыми расположен барабан.

Для выполнения операций технологического цикла загрузочные воронки и гидродинамические излучатели устанавливают поочередно над отверстиями, выполненными на неподвижном диске, закрывающем барабан со смесительными камерами сверху, а на неподвижном диске, расположенном под барабаном, выполняют, по крайней мере, три отверстия, располагающиеся последовательно относительно отверстий верхнего неподвижного диска.

В процессе вращения барабана, при совмещении смесительных камер с отверстиями неподвижного диска, закрывающего барабан сверху, над которыми установлены, по крайней мере, три загрузочные воронки, происходит загрузка семян в цилиндрические смесительные камеры под действием их собственного веса. Далее, смесительные камеры с загруженными семенами перемещаются под отверстия неподвижного диска, закрывающего барабан сверху, над которыми установлены, по крайней мере, три гидродинамических излучателя, которые, при соосном со смесительными камерами расположении, создают направленное ударное воздействие на семена в расположенных под ними, по крайней мере, трех смесительных камерах. После обработки гидродинамическим излучателем смесительные камеры перемещаются над отверстия в нижнем неподвижном диске. Под действием собственного веса семян происходит их выгрузка одновременно из, по крайней мере, трех смесительных камер. Семена опускаются на дно емкости с водой, в которой располагается барабан со смесительными камерами, загрузочные воронки и гидродинамические излучатели. По мере их накопления семена могу быть удалены из емкости без остановки технологического цикла. Таким образом, обеспечивается непрерывность процесса предпосевной обработки семян.

При этом каждый этап технологического цикла, состоящего из трех операций (загрузка, удар, выгрузка), одновременно осуществляется для, по крайней мере, трех смесительных камер, то есть все, по крайней мере, девять смесительных камер постоянно участвуют в технологическом цикле предпосевной обработки семян. Исходя из количества операций технологического цикла определено, что количество смесительных камер всегда должно быть кратно трем. При этом изобретение работоспособно и при наличии трех или шести смесительных камер и, соответственно одной или двух загрузочных воронок и одного или двух гидродинамических излучателей. Однако в данном случае страдает производительность способа, так как не используется вся потенциально рабочая площадь барабана. При заявленном соотношении и количестве смесительных камер, загрузочных воронок и гидродинамических излучателей за одно и то же время удается обработать большее количество семян. Заявленное количество является наиболее оптимальным и эффективным исходя из соотношения количества смесительных камер с их размером, но не отрицает возможность увеличения количества смесительных камер, загрузочных воронок и гидродинамических излучателей с соблюдением их кратности и соотношения.

При этом заявленный способ обработки семян является более технологичным и простым в исполнении, так как представляет собой поточный процесс, не требующий остановки и разборки смесительных камер для выгрузки обработанных семян.

Производительность предлагаемого способа непрерывной предпосевной обработки семян ударным воздействием в расчете на один оборот барабана со смесительными камерами определяется как

где G - масса семян, обрабатываемых за один оборот барабана, кг/об;

m - масса семян, загружаемых в одну смесительную камеру, кг;

Z - число смесительных камер;

n - число технологических циклов, осуществляемых в каждой смесительной камере за один оборот барабана, которое может быть определенно как

где κ - число операций в каждом технологическом цикле (равно 3).

Таким образом, производительность предлагаемого способа в расчете на один оборот барабана определяется как

На схеме показано устройство для обработки семян предложенным способом.

Устройство состоит из приемной емкости 1 с коническим днищем, на выходе из которого установлен выгрузной затвор 2. Внутри приемной емкости 1 установлены верхний 3 и нижний 4 неподвижные диски. Между неподвижными дисками с возможностью вращения на валу 5 установлен барабан 6 со смесительными камерами 7 в виде цилиндрических отверстий, равномерно расположенных по его окружности.

На верхнем неподвижном диске 3 выполнены отверстия 8, над которыми устанавливают загрузочные воронки 9 и отверстия 10, над которыми устанавливают гидродинамические излучатели 11. Загрузочные воронки 9 и гидродинамические излучатели 11 установлены последовательно по направлению вращения барабана 6 параллельно валу 5. На нижнем неподвижном диске 4 выполнены отверстия 12. Причем отверстия 8, 10, 12 расположены последовательно на соосных окружностях (расположенных в параллельных плоскостях) с радиусом, соответствующим радиусу окружной траектории движения смесительных камер 7 вращении барабана 6, и смещены относительно друг друга на одинаковую величину угла. Количество отверстий 8, 10, 12 соответствует между собой и суммарно равно количеству смесительных камер 7.

Способ осуществляется следующим образом.

Приемную емкость 1 заполняют водой, включают привод вращения, от которого вал 5 с барабаном 6 начинают вращаться с заданной угловой скоростью. При вращении барабана 6 и каждом прохождении смесительных камер 7 мимо отверстий 8 в них из загрузочных воронок 9 высыпаются порции семян, предназначенных для предпосевной обработки ударным давлением. При вращении барабана 6 и прохождении смесительных камер 7, загруженных семенами, мимо отверстий 10 внутри гидродинамических излучателей 11 инициируется направленный ударный импульс, который передается водой на находящиеся в смесительной камере 7 семена. Направление и распространение импульсного удара ограничивается стенками смесительной камеры. Таким образом, достигается максимально эффективное воздействие на обрабатываемые семена и удается избежать обратного заброса семян в загрузочные воронки.

При дальнейшем вращении барабана 6 смесительные камеры 7 с обработанными ударным давлением семенами оказываются над отверстиями 12, через которые под действием силы тяжести и вибрации, вызванной импульсами ударного давления от гидродинамических излучателей 11, высыпаются вниз и удаляются из приемной емкости 1 через выгрузной затвор 2 без прекращения дальнейшего процесса обработки семян.

Пример 1

На барабане используемого для обработки семян устройства равномерно расположено по его окружности девять смесительных камер. На верхнем неподвижном диске выполнено шесть отверстий: три под загрузочные воронки и три отверстия под гидродинамические излучатели. На нижнем неподвижном диске выполнены три отверстия.

Приемную емкость заполняют водой, включают привод вращения, от которого вал с барабаном начинают вращаться с заданной угловой скоростью. При вращении барабана и каждом прохождении смесительных камер под загрузочными воронками в них засыпаются порции семян по 1 кг, предназначенных для предпосевной обработки ударным давлением. При прохождении смесительных камер с семенами под гидродинамическими излучателями последними инициируется направленный ударный импульс, который передается водой на находящиеся в смесительной камере семена.

При дальнейшем вращении барабана смесительные камеры с обработанными ударным давлением семенами оказываются над отверстиями нижнего диска, через которые под действием силы тяжести и вибрации, вызванной импульсами ударного давления от гидродинамических излучателей, высыпаются вниз и удаляются из приемной емкости через выгрузной затвор.

Подставив в формулу количество смесительных камер барабана, можно рассчитать производительность способа в расчете на один оборот барабана: .

Таким образом, наличие девяти смесительных камер в барабане позволяет за один его оборот осуществить по три технологических цикла для каждой смесительной камеры, то есть двадцать семь технологических циклов за один оборот барабана. Увеличение количества оборотов барабана приводит к линейному увеличению и производительности способа.

Пример 2

На барабане используемого для обработки семян устройства равномерно расположено по его окружности двенадцать смесительных камер. На верхнем неподвижном диске выполнено восемь отверстий: четыре под загрузочные воронки и четыре отверстия под гидродинамические излучатели. На нижнем неподвижном диске выполнены четыре отверстия.

Приемную емкость заполняют водой, включают привод вращения, от которого вал с барабаном начинают вращаться с заданной угловой скоростью. При вращении барабана и каждом прохождении смесительных камер под загрузочными воронками в них засыпаются порции семян по 1 кг, предназначенных для предпосевной обработки ударным давлением. При прохождении смесительных камер с семенами под гидродинамическими излучателями последними инициируется направленный ударный импульс, который передается водой на находящиеся в смесительной камере семена.

При дальнейшем вращении барабана смесительные камеры с обработанными ударным давлением семенами оказываются над отверстиями нижнего диска, через которые под действием силы тяжести и вибрации, вызванной импульсами ударного давления от гидродинамических излучателей, высыпаются вниз и удаляются из приемной емкости через выгрузной затвор.

Подставив в формулу количество смесительных камер барабана, можно рассчитать производительность способа в расчете на один оборот барабана: .

Таким образом, наличие двенадцати смесительных камер в барабане позволяет за один его оборот осуществить по четыре технологических цикла для каждой смесительной камеры, то есть сорок восемь технологических циклов за один оборот барабана. Увеличение количества оборотов барабана приводит к линейному увеличению и производительности способа.

Способ предпосевной обработки семян, при котором загрузка, обработка семян и выгрузка осуществляются одновременно в равном количестве смесительных камер, выполненных в виде цилиндрических отверстий на вращающемся барабане, расположенном между двумя неподвижными дисками с отверстиями, каждый гидродинамический излучатель обрабатывает семена в одной смесительной камере, расположенной соосно с ним, а извлечение семян после обработки осуществляется под действием собственного веса, является простым и обеспечивает увеличение производительности предпосевной обработки семян.