Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ПРЕПАРАТОВ ПРОТРАВЛИВАТЕЛЯ СЕМЯН

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, в частности к мобильным и стационарным протравливателям семян, и предназначено для приготовления рабочей жидкости (РЖ) из защитно-стимулирующих препаратов, применяемых в виде смесей фунгицидов, инсектицидов, микроудобрений и стимуляторов роста растений, в дальнейшем - препаратов, в форме эмульсий, растворов, суспензий в смеси с водой с последующей ее подачей в камеру протравливания.

Уровень техники

Известна система приготовления рабочей жидкости протравителей семян зерновых и зернобобовых культур, содержащая между загрузочным и выгрузным транспортерами бак вместимостью 250 л для рабочей жидкости (РЖ), соединенный с камерой протравливания семян посредством заборно-напорной магистрали и насоса, обеспечивающими одновременную подачу РЖ в камеру их протравливания и в соединенную с баком обратную магистраль на ее перемешивание в нем (Контактная информация «Металлург - инвест» Украина, http:/metallurg-invest. dp.ua/contact).

К недостаткам следует отнести низкий коэффициент использования сменного времени на выполнение основной операции - протравливание семян, так как на заполнение бака водой, его заправку препаратами и перемешивание с приготовлением РЖ затрачивается до 20% основного времени, что приводит к снижению сменной производительности. Также следует отметить и повышенную удельную материало-энергоемкость технологического процесса приготовления рабочей жидкости, которую необходимо в процессе протравливания семян постоянно перемешивать в баке вместимостью 250 литров.

Известна система приготовления рабочей жидкости протравителя в форме аэрозоля для протравливания клубней картофеля, включающая резервуар для раствора протравителя, над которым размещены частично погруженные в раствор и закрепленные на оси дисковые распылители и вентилятор с воздуховодом, а в верхней части - наклонная решетка, над которой установлен кожух с фартуками, образующий камеру протравливания. Кроме того, основание резервуара соединено трубопроводом с содержащим раствор сосудом. Подаваемые на решетку с наружного транспортера клубни картофеля покрываются пленкой протравителя и скатываются в приемный бункер (патент РФ №2239970, А01С 1/06. «Установка для жидкостной обработки корнеклубнеплодов». Опубл. 20.11.2004, бюл. №32).

К недостаткам системы следует отнести повышенные удельные материало-энергозатраты и высокую токсичность рабочей зоны оператора, поскольку камера протравливания, где фактически сосредоточена вся масса ядовитого аэрозоля, ограничена висячими в воздухе фартуками, что приводит к грубому нарушению «Гигиенических требований к безопасности процессов испытаний, хранения, перевозки, реализации, применения, обезвреживания и утилизации пестицидов и агрохимикатов. СанПиН 1.2.2584-10».

Известно, что для приготовления РЖ препаратов с целью снижения удельных трудозатрат, улучшения санитарно-гигиенических условий труда обслуживающего персонала в баке-приготовителе РЖ протравливателя размещают эластичный резервуар с одной общей многосекционной горловиной, предназначенной для предварительного ее заполнения препаратами (патент РФ №2436273 А01С 1/08. «Система приготовления рабочей жидкости протравливателя». Опубл. 20.10.2010, бюл. №29), которые в течение рабочей смены подают поочередно из секций горловины в жесткую или эластичную секцию агрегата с одновременной подачей воды из источника водоснабжения, обеспечивая тем самым непрерывность технологического процесса как приготовления рабочей жидкости, так и протравливания семян в камере агрегата и их выгрузку в бурт или в автозаправщик сеялок для доставки в поле к месту сева.

Однако при заполнении многосекционной заправочной горловины препаратами в жидкой форме возможны их протекания вследствие негерметичности оснований секций из-за неплотного прилегания клапанов к неподвижным граням полых клиньев. Кроме того, к недостаткам «Системы…» следует отнести повышенную удельную материало-энергоемкость процесса при перемешивании компонентов в резервуарах с гидравлической мешалкой вместимостью 200…300 дм³.

Следует отметить и то, что вышеприведенные и данная конструкция с гидромешалкой обеспечивают перемешивание с водой препаратов в водорастворимой форме, а также суспензионные концентраты при малых дозировках их расхода (Виал Траст ВСК, 0,3-0,4 л/т; Оплот ВСК, 0,4-0,6 л/т; Бункер ВСК, 0,4-0,5 л/т семян). При повышенной же норме расхода протравителей в форме суспензии (Максим КС, 2 л/т; Кинто Дуо КС, 2-2,5 л/т; Винцит КС, 1,5-2 л/т семян) степень неравномерности их перемешивания перед камерой протравливания превышает допустимую 5%-ную норму и составляет 10…12% и более. Кроме того, часть препаратов оседает на стенках резервуара, снижая дозу расхода и концентрацию РЖ непосредственно в камере протравливания, ухудшая тем самым качество протравливания семян с негативными последствиями для будущего урожая.

Раскрытие изобретения

Заявляемым изобретением решают следующие задачи: повышение эксплуатационного коэффициента использования сменного времени и, соответственно, сменной производительности за счет сокращения его затрат на приготовление РЖ во встроенном в напорной магистрали смесителе; снижение материало-энегроемкости техпроцесса с высвобождением резервуара для приготовления в нем РЖ вместимостью 250…300 дм³ и заменой его на резервуар вместимостью 60 дм³; герметичность соединений деталей, узлов и механизмов в заборных и нагнетательных магистралях системы обеспечивает безопасные условия труда обслуживающего персонала и устраняет потери препаратов и загрязнение окружающей среды; решается задача качественного перемешивания (приготовления) РЖ препаратов, прежде всего в форме суспензии за счет интенсификации процесса смешивания как компонентов между собой в баке, а также смеси компонентов с водой в смесителе, благодаря использованию автономных насосов и изменению направления движения потоков компонентов в верхней и нижней полостях смесителя за счет создаваемого напора в рабочих органах системы.

Кроме того, расширены функциональные возможности системы, обеспечивающие ее практическое применение в производственных условиях с использованием существующих коммуникаций водоснабжения сельскохозяйственных предприятий с забором воды из водонапорной башни и высвобождением при этом вспомогательных средств для доставки в специальных емкостях воды, например водораздатчиком в агрегате с колесным трактором, к месту протравливания семян, а также трубопроводной арматуры и силового оборудования - гидронасоса с электроприводом для забора воды из емкости и ее подачи в смеситель устройства.

Поставленная задача решается тем, что в системе приготовления рабочей жидкости протравливателя, содержащей бак для приема воды и препаратов, гидравлическую мешалку, заборную и нагнетательную магистрали, гидронасос, камеру протравливания, бункер для семян и выгрузной шнек, согласно изобретению заборная и нагнетательная магистрали снабжены смесителем препаратов с водой, выполненным в форме полого цилиндра, содержащим тангенциально встроенный в него горизонтальный патрубок для приема воды, верхнюю съемную крышку с закрепленным в ней вертикально-осевым впускным патрубком с заглушенным основанием для приема препаратов, с размещенными в его стенках диаметрально противоположно в шахматном порядке радиальными отверстиями с установленными в них Г-образными патрубками, выпускные отверстия которых поочередно направлены по и против часовой стрелки, а также верхнюю и нижнюю винтообразные перегородки в форме ленты, образующие смесительную камеру препаратов с водой, и выпускной патрубок для подачи РЖ в камеру протравливания семян агрегата. Впускной горизонтальный патрубок смесителя для приема воды посредством установленных в заборных и напорной водяных магистралях обратного клапана, четырехходового крана, фланцевого соединения, насоса, регулируемого с управлением от давления, и крана проходного параллельно соединен с заранее заполненным водой резервуаром или же резервуаром передвижного водораздатчика, а посредством этого же четырехходового крана, фланцевого соединения, крана регулировки и задвижки - с водонапорной башней существующей водопроводной сети.

Вертикально-осевой впускной патрубок смесителя препаратов с водой посредством заборно-напорной магистрали препаратов с установленными в ней насосом-дозатором с регулируемой производительностью с постоянным направлением потока и краном проходным соединен с выходным отверстием бака с препаратами с наклонным под углом 25° днищем и размещенной на нем дисковой мешалкой с рифленой поверхностью, на валу которой под днищем установлен ведомый шкив, соединенный посредством клиноременной передачи со шкивом ведущего вала электродвигателя, установленного на наклонной параллельно днищу плите, а рифления поверхности диска выполнены в виде развертки окружности с переменным сечением в вертикально-поперечной плоскости с его уменьшением в направлении от оси вращения к периферии с ассиметричной крутизной в этом же сечении.

Кроме того, кожух бака для препаратов и электропривод дисковой мешалки установлены на резинопористых подушках, размещенных в уголках и выполняющих функции амортизатора, гасящих вибрацию бака, создаваемую инерционными силами вращающейся дисковой мешалки, и устраняющих шум в рабочей зоне оператора, а также уменьшающих износ рабочих органов с повышением коэффициента эксплуатационной надежности агрегата в целом.

Техническим результатом такого конструктивно-технологического решения является возможность использования высококонцентрированных фунгицидных протравителей и их смесей с инсектицидами, микроудобрениями, стимуляторами роста не только в форме растворов, но и в таких формах, как суспензия, эмульсия, с обеспечением равномерности их перемешивания как в баке препаратов, так и в смесителе их с водой с сохранением равномерной концентрации РЖ в нагнетательной магистрали, вплоть до распыливающего диска в камере протравливания семян.

Причем эта равномерность достигается благодаря четырем совмещенным в конструкции факторам: первое - благодаря профилю и форме сечения рифлений поверхности дисковой мешалки и соответствующему наклону днища бака-смесителя препаратов; второе - за счет встречных потоков при подаче воды из горизонтального водяного патрубка, установленного в смесителе тангенциально, с преобразованием ее движения во вращательное по спирали с угловым ускорением, а препаратов - через размещенные в шахматном порядке радиальные отверстия осевого патрубка и выпускные Г-образные чередующиеся противонаправленным выходом патрубки, при этом в границах верхней и нижней винтообразных перегородок происходит турбулизация смеси, приводящая к интенсивному перемешиванию компонентов, а потому традиционный способ подачи смеси в камеру протравливания для данной конструкции неприемлем; в-третьих, исполнение технологической схемы системы в плане параллельного подсоединения подачи воды в смеситель от источников водоснабжения из бака транспортируемого трактором водораздатчика или непосредственно из существующей водопроводной сети расширяет функциональные возможности устройства, а именно: протравливать семена как в удаленных от населенных пунктов складских помещениях, так и в местах хранения семян, где рядом имеется водопроводная сеть с высвобождением при этом трактора с водораздатчиком, насосного оборудования и трубопроводной арматуры приготовителя рабочей жидкости протравливателя семян; в-четвертых, система снабжена электрической схемой питания и управления насосами, обеспечивающей синхронную подачу воды и препаратов в смеситель в автономном режиме; в-пятых, снабжение водяной напорной магистрали обратным клапаном с размещением его перед четырехходовым краном предотвращает возможное соединение смесителя с водяными магистралями в случаях возникновения неисправностей, а герметичное исполнение рабочих органов и соединений в системе предотвращает попадание в рабочую зону оператора вредных веществ.

Электрическая схема бака для препаратов снабжена реле времени РВ и реверсом-переключателем режима (ПР) их смешивания путем изменения направления вращения мешалки, обеспечивающей качество перемешивания, включая высококонцентрированные смеси в форме суспензий. В режиме вращения диска мешалки по часовой стрелке при напоре массы смеси на крутую поверхность рифления - процесс перемешивания соответствует интенсивному режиму «И», в обратном направлении - нормальному (спокойному) режиму «Н» ее перемешивания, соответствующим величинам потребляемой мощности или энергоемкости технологического процесса протравливания семян, обеспечивая экономный расход электроэнергии.

Краткое описание чертежей

Перечень позиций на чертежах

1 - кожух бака,

2 - бак-смеситель препаратов,

3 - мешалка дисковая,

4 - вал дисковой мешалки,

5 - наклонное днище бака,

6 - шкив ведомый,

7 - шкив ведущий,

8 - электродвигатель,

9, 13 - опорные плиты,

10 - защитный козырек,

11 - резиновые подушки,

12 - уголки гнезда для бака,

14 - панель для размещения ручек включения реле времени и переключателя режимов вращения мешалки по часовой и против часовой стрелки,

15 - патрубок выпускной,

16, 33 - заборные магистрали для препаратов и воды,

17, 35 - краны проходные,

18 - насос-дозатор препаратов регулируемый,

19, 34, 39 - напорные магистрали для препаратов и воды,

20 - вертикально-осевой впускной патрубок для подачи препаратов в смеситель,

21 - съемная крышка,

22 - корпус смесителя препаратов с водой,

23 - впускной водяной патрубок смесителя,

24, 25 - выпускные Г-образные противоположно направленные патрубки,

26, 27 - верхняя и нижняя винтообразные перегородки смесителя,

28 - камера смешивания препаратов с водой,

29 - выпускной патрубок смесителя,

30 - нагнетательная магистраль для рабочей жидкости,

31 - камера протравливания семян,

32 - резервуар для воды,

36 - насос-дозатор регулируемый с управлением от давления,

37, 37_а - фланцевые соединения в открытом и закрытом положениях,

38 - четырехходовый кран,

40 - вентиль регулирующий проходной,

41 - задвижка,

42 - водонапорная башня,

РВ - реле времени,

ПР - переключатель режимов перемешивания препаратов,

РД - распыливающий диск,

ВШ - выгрузной шнек протравливателя семян,

МС_в, МС_п - мерные стаканы для воды и препаратов,

НП, НВ - насосы подачи препаратов и воды в смеситель,

КН - кнопка включения насоса НП при замерах подачи препаратов в мерный стакан,

ПРН - переключатель режимов работы насоса НП,

БП - блок питания,

Т - трансформатор,

КМ - контакты магнитного пускателя,

ОК - обратный клапан.

К_оп и К_ов - краны для отбора проб препаратов и воды,

ЗК - завихрительная камера.

Заявленное изобретение иллюстрировано следующими чертежами.

На фиг. 1 показана функциональная схема системы приготовления рабочей жидкости препаратов протравливателя семян;

на фиг. 2 - дисковая мешалка (вид сверху);

на фиг. 2а - развертка внутренней окружности (ступицы) дисковой мешалки;

на фиг. 2б - поперечное сечение А-А рифлений мешалки;

на фиг. 3 - сечение Б-Б смесителя с водяным патрубком;

на фиг. 3а - сечение В-В смесителя с Г-образными патрубками;

на фиг. 4 - схема электрическая подключения насосов для автономной подачи препаратов и воды в смеситель.

Осуществление изобретения

Система приготовления рабочей жидкости препаратов для протравливания семян (см. фиг. 1) содержит размещенный внутри кожуха 1 бак 2 цилиндрической формы для препаратов, в конструкцию которого входят дисковая мешалка 3, ступица которой выполнена цельной, заодно с валом 4, установленным (вмонтированным) на наклонном под углом 25° днище 5, под которым на этом же валу закреплен ведомый шкив 6, соединенный клиноременной передачей с ведущим шкивом 7, установленным на валу электродвигателя 8, размещенном и закрепленном на параллельной днищу бака 2 опорной плите 9 и прикрытым сверху защитным козырьком 10.

Поверхность дисковой мешалки 3 выполнена в форме спиралевидных рифлений в виде развертки окружности радиусом r (фиг. 2) с координатами

х=rcosϕ+rϕsinϕ; у=rsinϕ-rϕcosϕ,

(фиг. 2а, Рыбкин А.А. и др. Справочник по математике. Изд. 2-е. М. - 1970) с переменным их сечением в форме овала в поперечной плоскости с его уменьшением в направлении от оси вращения к периферии и ассиметричной крутизной овала (фиг. 2б) под углами α=60° и β=20°, соответствующим направлениям вращения диска мешалки 3 по часовой и против часовой стрелки.

Электродвигатель 8 и кожух 1 бака 2 установлены на резиновых подушках 11, размещенных на плите 9 и в уголках 12, закрепленных на плите 13.

На этом же кожухе 1 размещена панель 14, на которой установлены ручки включения реле времени РВ перемешивания препаратов и переключателя режимов ПР вращения дисковой мешалки 3. Наклонное днище 5 бака 2 в нижней части (у основания) посредством выпускного патрубка 15, заборной магистрали 16 и установленных в ней проходного крана 17, насоса-дозатора препаратов регулируемого 18 и напорной магистрали 19 соединено с впускным для препаратов патрубком 20, выполненным цельным с крышкой 21 смесителя препаратов с водой (в дальнейшем смеситель) 22, содержащим также впускной водяной патрубок 23, установленный в нем тангенциально (фиг. 3).

Впускной патрубок препаратов 20 содержит боковые радиальные диаметрально противоположно направленные и чередующиеся по высоте Г-образные патрубки 24 и 25, выпускные отверстия которых поочередно направлены по и против часовой стрелки (фиг. 3а), а суммарная их площадь больше или равна площади сечения впускного патрубка 20, который также снабжен верхней 26 и нижней 27 винтовыми в форме ленты перегородками. Полость основания смесителя 22 с установленной в ней перегородкой 27 служит камерой завершающего смешивания препаратов с водой 28, выпускной патрубок которой 29 посредством нагнетательной магистрали 30 соединен с камерой протравливания семян 31.

Система также содержит подсистему забора и подачи в смеситель 22 воды из двух реально возможных источников - из предварительно заполненного водой резервуара 32 или из существующей водоподводящей сети.

В первом варианте - резервуар 32 соединен посредством заборной 33 и напорной 34 магистралей с установленными в них краном проходным 35, насосом-дозатором регулируемым от давления 36, фланцевым соединением 37 и четырехходовым краном 38 с водяным патрубком 23 смесителя 22.

Во втором варианте - четырехходовой кран 38 связывает водяной патрубок 23 смесителя 22 посредством напорной магистрали 34, фланцевого соединения 37 и напорной магистрали 39 с установленными в ней вентилем регулирующим проходным 40 и задвижки 41 с водонапорной башней 42, обеспечивая временное подключение системы к постоянному источнику водоснабжения.

Напорная магистраль между краном 38 и патрубком 23 снабжена обратным клапаном ОК, отсекающим подачу воды из источников водоснабжения 32 и 42 в случае возникновения неисправностей в системе.

Размещение кожуха 1 бака 2 и электродвигателя 8 на резиновых подушках 11 устраняет (смягчает) их вибрацию, создаваемую центробежными силами вращающихся шкивов 7 и 8.

Кроме того, напорные магистрали 19 и 34 снабжены кранами К_оп и К_ов для отбора проб препаратов и воды перед началом работы для настройки системы на заданную (расчетную) норму их расхода литров на тонну (л/т) семян.

На фиг. 4 представлена электрическая схема питания от сети переменного тока двух насосов - водяного 36 и препаратов 18. Схема снабжена блоком питания БП, рассчитанным на нагрузочную мощность до 200 Вт и включающим понижающий трансформатор Т 220/12 V и мост выпрямителя. Имеется также переключатель режимов настройки и работы системы (ПРН) посредством кнопки «Пуск» и магнитного пускателя.

Функционирует система следующим образом.

Перед началом работы системы заполняют бак 2 (фиг. 1) препаратами в соответствующих пропорциях с последующей установкой переключателя режимов ПР на панели 14 вращения мешалки 3 в одно из положений, соответствующих нормальному «Н» (против часовой стрелки) или интенсивному «И» (по часовой стрелке) режимам перемешивания препаратов. В режиме «Н» перемешивают водорастворимые или слабо концентрированные в пределах 2-% препараты, а сечение рифлений поверхности мешалки соответствует пологому углу их наклона к горизонтальной (угол β=20°) (фиг. 2, 2а, 2б). Интенсивному режиму перемешивания препаратов повышенной концентрации (по часовой стрелке) соответствуют большие крутизна сечения рифлений диска (угол α=60°) и встречное сопротивление гребней рифлений перемешиваемой массе.

Включение в работу мешалки выполняют поворотом ручки реле времени «РВ» на панели 14 на соответствующий его промежуток.

Вторым этапом предварительно выполняют настройку системы на заданную норму расхода препаратов и воды на тонну семян в единицу времени (л/мин) с использованием секундомера и мерных стаканов МС путем включения насосов 18 и 36 и отбора проб при открытых кранах 17 и К_оп, 5 и К_ов (фиг. 1). В положении «Настройка» (фиг. 4) при выполнении замеров расхода препаратов на блок питания БП подается напряжение через кнопку «Пуск» включения насоса 18. При этом производят замер и корректировку нормы подачи препарата в смеситель в единицу времени. В положении «Работа» напряжение подается через контакты магнитного пускателя КМ и переключателя режимов работы и настройки ПРН одновременно на насосы 36 и 18, обеспечивая синхронность поступления воды и препаратов в смеситель 22 (фиг. 1) с образованием РЖ и подачей ее по нагнетательной магистрали 30 в камеру протравливания семян 31.

Процесс приготовления РЖ препаратов начинают включением в работу мешалки 3 (фиг. 1) и включением ПРН в положение «Работа» для пуска насосов 36 и 18, предварительно открыв краны 35, 38 и 17 для забора воды из резервуара 32, препаратов из бака 2 по магистралям 33 и 16 и их подачу насосами 36 и 18 по напорным магистралям 34 и 19 через водяной патрубок 23 и вертикально-осевой патрубок препаратов 20 в верхнюю полость корпуса смесителя 22, в которой происходит предварительное смешивание встречных потоков компонентов за счет завихрения тангенциально направленного потока воды в завихрительной камере 3К (фиг. 3) с винтообразной перегородкой 26 с одновременным поступлением в смеситель 22 препаратов через радиальные отверстия патрубка 20 в выпускные Г-образные патрубки 24 и 25. Окончательное смешивание препаратов с водой с образованием РЖ происходит в полостях винтообразной перегородки 27 камеры 28. Далее РЖ поступает через выпускной патрубок 29 смесителя 22 по нагнетательной магистрали 30 на распыливающий диск РД, размещенный в камере протравливания семян 31, где происходит покрытие семян препаратами в форме РЖ и их подача в выгрузной шнек ВШ протравливателя.

Таким образом, совокупное применение перемешивающих устройств - одного в баке для препаратов с размещенной в нем дисковой мешалкой, содержащей рифления в виде развертки с ассиметричным их сечением в поперечной плоскости и ее электроприводом с реверсивным механизмом, второго - в установленном на стыке напорных водяной и для препаратов магистралей смесителе препаратов с водой, подаваемой из источника водоснабжения, содержащем комбинированное размещение четырех смесительных элементов - тангенциально установленного к внутренней цилиндрической его поверхности впускного водяного патрубка, осевого патрубка для препаратов с установленными в его радиальных отверстиях диаметрально противоположными Г-образными патрубками, выпускные отверстия которых поочередно направлены по и против часовой стрелки, а также верхней и нижней винтообразных перегородок, выполненных в виде ленты, обеспечивает в смесителе препаратов с водой приготовление РЖ и ее поступление в камеру протравливания семян.

Параллельное соединение корпуса смесителя препаратов с водой 22 к двум возможно используемым источникам водоснабжения посредством взаимозаменяемых комплектующих - рабочих органов заборно-напорной водяной магистрали с учетом конкретных местных условий для протравливания семян, расширяет функциональные возможности системы, повышая ее технико-экономическую эффективность.