Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ПРОСЫПНОГО ТИПА ДЛЯ СТИМУЛИРУЮЩЕЙ И ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для стимулирования и обеззараживания семян в электрическом поле коронного разряда (ЭПКР) градиентного типа.

Известно устройство просыпного типа для стимулирующей и обеззараживающей обработки семян в электрическом поле коронного разряда (А.с. СССР №665834, МКИ А01С 1/00. Машина для предпосевной обработки семян в электрическом поле. /В.М.Ким, Б.П.Копылов, В.В.Гиринский, Ю.В.Белотелов // Бюл. 1979, №21), использующее в качестве электродной системы формирования ЭПКР гофрированные пластины, расположенные относительно друг друга на расстоянии с образованием каналов, в которых установлены потенциальные электроды, выполненные в виде шайб, насаженных на полые перфорированные стержни, и разделенные распорными втулками.

Известно устройство просыпного типа для стимулирующей и обеззараживающей обработки семян в ЭПКР (А.с. СССР №1713467, МПК А01С 1/00. Устройство для обработки семян в электрическом поле. / Л.А.Астраханцев, Н.М.Астраханцева // Бюл. 1992, №7), содержащее рабочую камеру, распределитель семян, размещенный над рабочей камерой, и источник высокого напряжения (ИВН). Рабочая камера снабжена системой поярусно закрепленных электродов: центрального (коронирующего) электрода, выполненного в виде пирамиды с вершиной, направленной в сторону распределителя семян, промежуточных электродов, выполненных в виде уголков, и боковых заземленных электродов в виде наклонных пластин. Коронирующий и заземленные электроды связаны с источником высокого напряжения. Коронный разряд формируется в зазорах во все стороны пространства рабочей камеры по направлению к заземленным электродам.

Недостатками всех этих установок являются опасность поражения людей электрическим током, сложность и трудоемкость изготовления, высокая материалоемкость и большой вес, приводящие к неудобствам в их обслуживании.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство просыпного типа для стимулирующей и обеззараживающей обработки семян (А.с. СССР №1486075, МКИ А01С 1/00. Устройство для предпосевной обработки семян. / С.Д.Кутас, Т.Л.Кутас // Бюл. 1989, №22), содержащее рабочую камеру, снабженную регулярной электродной системой формирования ЭПКР, обеспечивающей периодически изменяющийся в пространстве градиент напряженности электрического поля в направлении движения семян, источник постоянного тока и регулируемый источник высокого напряжения. Электродная система формирования ЭПКР выполнена в виде установленного в центральной части камеры потенциального электрода с коронирующими выступами. Корпус камеры заземлен. На корпусе установлена обмотка по всей длине рабочей камеры для создания дополнительно однородного магнитного поля. Питание для создания ЭПКР в рабочем объеме подается от внешнего источника высокого напряжения, к которому подключен потенциальный электрод.

Основной недостаток установки - необходимость использования внешних источников высокого напряжения, запитываемых от силовой сети. При использовании таких установок в полевых условиях на зерноскладах и хранилищах возникают проблемы с безопасностью их эксплуатации. Второй недостаток - сложность конструкции и малое поперечное сечение рабочей камеры, снижающее пропускную способность установки при обработке зерна (производительность).

Техническим результатом заявляемого устройства является повышение производительности устройства. Дополнительный технический результат, который может быть получен при применении заявляемых устройств, выражается в повышении электробезопасности, удобстве эксплуатации, а также уменьшении материалоемкости и веса устройства.

Указанный технический результат достигается за счет того, что по сравнению с известным из предшествующего уровня техники и наиболее близким устройством, содержащим рабочую камеру, снабженную регулярной электродной системой формирования ЭПКР, обеспечивающей периодически изменяющийся в пространстве градиент напряженности электрического поля в направлении движения семян, и регулируемый источник высокого напряжения (ИВН), заявляемые устройства имеют принципиально новую конструкцию электродной системы формирования ЭПКР. Электродная система формирования ЭПКР у заявляемых устройств выполнена в виде расположенных вертикально на равном расстоянии между собой и параллельно друг другу знакочередующихся эквипотенциальных групп, подключенных к разнополярным выводам ИВН, каждая из которых, по первому варианту, образована проволочными электродами, установленными с равномерным шагом в вертикальной плоскости перпендикулярно направлению движения семян и электрически соединенными между собой.

Кроме того, проволочные электроды каждой группы первого варианта натянуты на электропроводящую рамку, а регулируемый ИВН выполнен с возможностью работы как от аккумулятора, так и от сети переменного тока и объединен в единый моноблок с рабочей камерой.

Во втором варианте заявляемого устройства, каждая из эквипотенциальных групп образована нанесенными на обе стороны диэлектрической пластины с равномерным шагом, перпендикулярно направлению движения семян, противолежащими токопроводящими полосами, электрически соединенными между собой.

Пластины могут быть выполнены из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита, а токопроводящие полосы нанесены на них методом изготовления печатных плат.

Во втором варианте также, как и в первом, регулируемый источник высокого напряжения выполнен с возможностью работы как от сети переменного тока, так и от аккумулятора и объединен в единый моноблок с рабочей камерой.

Физическим фактором, оказывающим стимулирующее и обеззараживающее действие на семена, является электрическое поле коронного разряда. Электрическое поле, необходимое для возбуждения коронного разряда, создается между соседними противоположно заряженными электродами, роль которых выполняют тонкие проволочные электроды (по первому варианту) или токопроводящие полосы двух соседних пластин (по второму варианту), которые вследствие малых поперечных сечений приводят к возникновению резконеоднородных электрических полей, возбуждающих коронный разряд.

Известно несколько объяснений тому, что в результате воздействия ЭПКР происходит повышение энергии прорастания и всхожести семян различных культур. Господствующая гипотеза заключается в том, что при нормальных условиях молекулы воды за счет водородных связей образуют устойчивые ассоциаты, при воздействии же электрических полей эти ассоциаты расшатываются и разрывают водородные связи. Вода становится менее вязкой, более насыщенной ионами, легче усваивается растениями. В то же время имеет место подавление жизнедеятельности паразитических грибов на поверхности семян, что в свою очередь способствует увеличению энергии прорастания и всхожести.

В предлагаемых устройствах в результате пространственного изменения напряженности электрического поля (градиента) при просыпке семян обеспечивается режим импульсного воздействия ЭПКР на семена.

Повышение производительности установки происходит за счет большего поперечного сечения рабочей камеры в сравнении с прототипом, так как установка может состоять из любого количества рамок (по первому варианту) или пластин (по второму варианту), тем самым обеспечивая любую заданную производительность. Также повышению производительности способствует отсутствие выступающих частей внутри рабочей камеры, препятствующих движению семян.

Электробезопасность и удобство при эксплуатации достигается тем, что в заявляемом устройстве ИВН и рабочая камера размещены внутри диэлектрического корпуса и представляют собой единый моноблок.

Преимуществом заявляемой установки является также наличие встроенного ИВН, запитываемого от аккумулятора, что дает возможность применения ее в полевых условиях. Имеется возможность регулировки и стабилизации напряженности электрического поля рабочей камеры в диапазоне 0...6 кВ/см. В ИВН предусмотрена электронная защита от перегрузки выходной цепи при межэлектродном замыкании в рабочей камере инородными электропроводящими предметами.

В предлагаемых конструкциях коронирующие электроды выполнены в виде тонких проволочек (в первом варианте) или узких полосок, нанесенных на тонкие диэлектрические пластины (во втором варианте). Это позволило отказаться от применения металлоемких гофрированных пластин и стальных уголков. Незначительный дополнительный эффект стимулирования семян от воздействия магнитных полей позволил отказаться от введения в конструкцию камеры диамагнитного корпуса и дополнительно установленных катушек для формирования однородного магнитного поля (по прототипу), что привело к значительному снижению веса установки и уменьшению материалоемкости.

На фиг.1 показана электродная система формирования ЭПКР и способ ее подключения к ИВН по первому варианту.

На фиг.2 показана электродная система формирования ЭПКР и способ ее подключения к ИВН по второму варианту.

На фиг.3 показано вертикальное сечение диэлектрической пластины.

На фиг.4 приведен общий вид устройства.

На фиг.5 - вид устройства сверху.

Устройство просыпного типа для стимулирующей и обеззараживающей обработки семян по первому варианту содержит регулируемый источник высокого напряжения 1 и рабочую камеру. Рабочая камера выполнена в виде параллелепипеда, имеющего поперечное сечение 120×200 мм², в котором расположена электродная система формирования ЭПКР, выполненная в виде вертикальных, находящихся на равном расстоянии между собой и параллельно друг другу, знакочередующихся эквипотенциальных групп, подключенных к разноименным выводам источника высокого напряжения, каждая из которых образована проволочными электродами 2, установленными с равномерным шагом в вертикальной плоскости перпендикулярно направлению движения семян и электрически соединенными между собой. Проволочные электроды натянуты на электропроводящую рамку 3.

Устройство просыпного типа для стимулирующей и обеззараживающей обработки семян по второму варианту содержит регулируемый источник высокого напряжения 1 и электродную систему формирования ЭПКР, выполненную в виде расположенных вертикально на равном расстоянии между собой и параллельно друг другу знакочередующихся эквипотенциальных групп, подключенных к разноименным выводам источника высокого напряжения, каждая из которых образована нанесенными с обеих сторон диэлектрической пластины 4 с равномерным шагом перпендикулярно направлению движения семян противолежащими токопроводящими полосами 5, электрически соединенными между собой. Площадь поперечного сечения рабочей камеры устройства по второму варианту также составляет 120×200 мм².

Электродная система по первому варианту (фиг.1) представляет собой проволочные проводники, натянутые параллельно с шагом 20 мм на металлические рамки 3. Рамки вставлены в диэлектрические направляющие (на показаны) на расстоянии 20 мм друг от друга и объединяются электрически через одну по схеме фиг.1, образуя две изолированные группы таким образом, что проволочные проводники соседних рамок находятся на одном уровне по высоте. В свою очередь каждая группа рамок подключается к своему выводу ИВН. Крайние рамки подключаются к заземленному выводу ИВН.

Электродная система по второму варианту (фиг.2) выполнена в виде нанесенных с обеих сторон диэлектрических пластин размером 200×600 мм² с равномерным шагом 20 мм по всей высоте противолежащих токопроводящих полос с площадью поверхности 2×170 мм². Полосы каждой пластины находятся под одним потенциалом. Рабочая камера содержит пять пластин, расположенных параллельно на расстоянии 20 мм одна от другой, образующих четыре сквозные полости для пролета зерна. И может быть реализован такой вариант, когда крайние пластины являются элементами корпуса рабочей камеры и тогда полосы на них нанесены только с внутренней стороны камеры.

Работает устройство по обоим вариантам следующим образом. При подключении устройства к аккумулятору, промышленной сети, бензоэлектрогенератору или дизельной электростанции зажигается световой индикатор на передней панели блока ИВН 1. Режим обработки (необходимая напряженность электрического поля внутри рабочей камеры) устанавливается с помощью регулятора напряжения «0...6 кВ/см», расположенного на передней панели блока ИВН 1. Внутри рабочей камеры создается градиентное электрическое поле, обеспечивающее возникновение коронного разряда. Устройство готово к работе. Обрабатываемые семена от конвейера-погрузчика через загрузочный бункер или брезентовый рукав поступают в верхнюю часть рабочей камеры и по сквозным полостям между металлических рамок 3 с проволочными электродами 2 или диэлектрических пластин 4 с токопроводящими полосами 5 под действием собственного веса движутся в градиентном электрическом поле, подвергаясь воздействию ЭПКР. Режим обработки семян для каждой сельскохозяйственной культуры, сорта, а также в зависимости от цели обработки (стимулирование или обеззараживание) подбирается индивидуально.

Обе конструкции не имеют выступающих частей и не требуют защиты электродов от механических воздействий (отклоняющих устройств), обладают высокой пропускной способностью при обработке зерна (исключают засорение рабочей камеры зерном).

Установка весит не более 8 кг и имеет габаритные размеры 670×320×120 мм³. Конструкции обладают повышенной механической и электрической прочностью.

Малый вес установок позволяет использовать их в качестве подвесных приставок к конвейеру-погрузчику, совмещать операции погрузки и обработки зерна ЭПКР.

Установки апробированы в различных хозяйствах при стимулирующей обработке семян зерновых и овощных культур, а также при обработке ячменя для проращивания на солод.