Результат интеллектуальной деятельности: Установка для предпосадочной обработки клубней картофеля воздействием электрофизических факторов

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для предпосадочной обработки клубней картофеля в фермерских хозяйствах.

Известно, что урожайность картофеля во многом зависит от качества посевных клубней, следовательно, повышение их посевных качеств, актуально.

Сегодня для предпосадочной обработки картофеля используют химические средства. Обрабатывают агропрепаратами с целью профилактики от болезней, вредителей, стимуляции роста. Наиболее часто для обеззараживания используют такие препараты: Максим, Фитоспорин-М, их комбинируют с другими фунгицидами и стимуляторами роста. Они защищают урожай от болезней на всех этапах роста, но не исключают побочные действия на человека [1]. Известно, что комплексный препарат «Престиж» защищает от колорадского жука, проволочника, личинок и т.п. При работе с любыми химическими веществами важно соблюдать меры безопасности и не превышать рекомендуемые производителем дозы, что трудно соблюдать в условиях фермерских хозяйств.

Технология обработки электрофизическими факторами клубней картофеля позволяет предотвратить загрязнение сельскохозяйственных земель и без химического вмешательства эффективнее использовать возможности самого клубня картофеля. Известны способы предпосевной стимулирующей обработки клубней картофеля низкочастотными магнитными полями [2]: патенты №2415536 от 22.06.2009 г., № 2435349 от 13.03.2009 г., №2483513 от 29.12.2012 г., № 2407264 от 16.03.2009 г. Используют источники низкочастотных электромагнитных колебаний (8-19 Гц). Низкочастотное магнитное поле позволяет повышать всхожесть клубней и урожайность картофеля. Установка содержит индуктор, но продолжительность обработки при частоте 16 Гц достигает до 15-20 мин, что является недостатком.

Известны медицинские источники излучений килогерцовой частоты, как «Дарсонваль» и «Ультратон» [3]. Наши исследования показывают, что эффект их воздействия можно увеличить, если электрогазоразрядные лампы поместить в электромагнитное поле сверхвысокой частоты.

Известны индукционные нагреватели, например индукционные варочные плиты с точным температурным контролем [4]. При этом нагрев самой стеклокерамической поверхности не происходит, КПД достигает до 0,9, а расход электроэнергии в 1,5 раза меньше, чем у электроплиты. Поэтому для обеспечения термического ожога жуков, эктопаразитов, проволочников и т.п. предусмотрен индукционный нагрев.

Целью профилактической обработки клубней картофеля перед посадкой комплексным воздействием электрофизических факторов является обеззараживание от ряда вредителей, активизация клеток клубней картофеля для ускорения и повышения их всхожести, с исключением побочных действий на физико-химический состав выращенного картофеля.

Технической задачей изобретения является устранения недостатков при использовании химических препаратов, снижение эксплуатационных затрат при реализации технологии предпосадочной обработки клубней картофеля и использовании установки в фермерских хозяйствах за счет комплексного воздействия таких физических факторов как: электромагнитное поле сверхвысокой частоты, коронного разряда, ультрафиолетовых лучей, озона и индукционного нагрева.

Технический результат достигается тем, что установка для предпосадочной обработки клубней картофеля комплексным воздействием электрофизических факторов содержит тороидальный резонатор, представленный в виде тора с круглым сечением и стыкованных плоскопараллельных круглых поверхностей в центральной части,

причем, внутри тора расположен диэлектрический сеточный транспортер, над которым имеется стационарно расположенный выгрузной диэлектрический ограничитель, в центральной части тороидального резонатора, представленного в виде конденсаторного пространства, расположен вращающийся от электродвигателя диск, над которым установлен диэлектрический распределитель,

при этом через поверхность тора направлены излучатели сверхвысокочастотной энергии от магнетронов, а через верхнюю поверхность центральной части резонатора направлены в конденсаторное пространство электрогазоразрядные лампы, подключенные к источникам килогерцовой частоты и изолированные с сеткой,

причем, по центру поверхности центральной части резонатора установлена загрузочная воронка, а под тором установлен индукционный нагреватель, так, что сегмент дна поверхности тора является вторичной его обмоткой,

при этом в торе под сеточным транспортером имеется окно для отходов с запредельным волноводом и движущиеся фторопластовые скребки, а около выгрузного диэлектрического ограничителя имеется окно с запредельным волноводом для выгрузки клубней,

а диск, диэлектрический сеточный транспортер и фторопластовые скребки приводятся в движение от электродвигателя.

На фиг. 1 приведено пространственное изображение установки для предпосадочной обработки клубней картофеля, воздействием электрофизических факторов (в разрезе):

1 - тороидальный резонатор;

2 - излучатели СВЧ энергии;

3 - индукционный нагреватель;

4 - диэлектрический сеточный транспортер;

5 - вращающийся диск;

6 - диэлектрический распределитель клубней;

7 - привод диска с ведущим шкивом;

8 - ведомый шкив для привода сеточного транспортера;

9 - диэлектрические скребки (фторопластовые) для выгрузки отходов;

10 - выгрузное окно с запредельным волноводом для клубней;

11 - выгрузной диэлектрический ограничитель;

12 - источники килогерцовой частоты;

13 - конденсаторное пространство;

14 - загрузочная воронка;

15 - окно с запредельным волноводом для выгрузки отходов.

На фиг. 2 приведено пространственное изображение установки для предпосадочной обработки клубней картофеля воздействием электрофизических факторов (в разрезе, вид слева).

На фиг. 3 приведено пространственное изображение установки для предпосадочной обработки клубней картофеля воздействием электрофизических факторов (в разрезе, вид справа).

На фиг. 4 приведено пространственное изображение установки для предпосадочной обработки клубней картофеля воздействием электрофизических факторов (в разрезе, вид снизу).

На фиг. 5 приведено пространственное изображение тороидального резонатора 1 с загрузочной воронкой 14, выгрузным окном 10 для клубней и окном для выгрузки отходов 15.

Установка для предпосадочной обработки клубней картофеля воздействием электрофизических факторов включает:

тороидальный резонатор 1;

излучатели СВЧ энергии 2;

индукционный нагреватель 3;

диэлектрический сеточный транспортер 4;

вращающийся диск 5;

диэлектрический распределитель клубней 6;

привод диска с ведущим шкивом 7;

ведомый шкив 8 для привода диэлектрического сеточного транспортера;

диэлектрические скребки (фторопластовые) для выгрузки отходов 9;

окно 10 для выгрузки клубней картофеля;

выгрузной диэлектрический ограничитель 11;

источники килогерцовой частоты 12;

конденсаторное пространство 13;

загрузочная воронка 14;

окно для выгрузки отходов 15.

Установка для предпосадочной обработки клубней картофеля воздействием электрофизических факторов (фиг. 1-5) состоит из тороидального резонатора 1, выполненного в виде тора круглого сечения, средний периметр которого равен кратной половине длины волны. Средняя часть тороидального резонатора 1 выполнена из двух плоскопараллельных круглых плоскостей, образуя конденсаторное пространство 13. В этом пространстве 13 соосно резонатору установлен диск 5, который приводится в движение от электродвигателя через ведущий шкив 7. Над диском 5 жестко установлен диэлектрический распределитель клубней 6 в виде обтекаемой поверхности. Через верхнюю круглую плоскость равномерно по периметру направлены в конденсаторное пространство 13 съемные электрогазоразрядные лампы, запитанные от источников килогерцовой частоты 12. Электрогазоразрядные лампы окружены сеткой, ограничивающей от удара клубней. По центру этой же круглой плоскости установлена загрузочная воронка 14. Через поверхность тора 1 направлены излучатели СВЧ энергии 2 от магнетронов. Они расположены со сдвигом на 120 градусов, для того, чтобы не нарушить работу соседних магнетронов. Внутри тора 1 движутся диэлектрический сеточный транспортер 4 и диэлектрические скребки 9, за счет ведомого шкива 8 и приводной шестерни, установленной на вал. Над диэлектрическим сеточным транспортером 4 жестко закреплен выгрузной диэлектрический ограничитель 11, направляющий клубни картофеля к окну 10 с запредельным волноводом. Установленные под транспортером 4 фторопластовые скребки 9, движутся вместе с ним и предназначены они для выгрузки отходов из тора через окно 15. Под окном 15 также имеется запредельный волновод. Под тором установлен индукционный нагреватель 3, при этом сегмент тора над ним 3 выполняет вторичную обмотку индуктора. Итак, установка содержит три разных источников электромагнитных излучений: сверхвысокочастотные генераторы (основные узлы - это магнетрон, излучатель), индукционный нагреватель (основные узлы - первичная и вторичная обмотки) и источники килогерцовой частоты (генератор и электрогазоразрядные лампы), генерирующие высокочастотный переменный импульсный ток с высоким напряжением, величина которого в пределах 2-15 кВ, частота тока 110 кГц. При этом напряжение можно менять.

Технологический процесс предпосадочной обработки клубней картофеля происходит следующим образом. Загрузить клубни картофеля в загрузочную воронку 14. Включить электропривод диска 5 с ведущим шкивом 7. При этом, за счет ведущего шкива вращается ведомый шкив 8, приводящий в движение диэлектрического сеточного транспортера 4 и фторопластовых скребков 9. Включить источники килогерцовой частоты 12 и индукционный нагреватель 3, далее сверхвысокочастотные генераторы, излучатели 2 которых возбуждают в тороидальном резонаторе 1 электромагнитное поле сверхвысокой частоты.

В тороидальном резонаторе 1 возбуждается бегущая волна с частотой 2450 МГц, и под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты, клубни картофеля нагреваются до 35°С. Прогрев клубней картофеля до температуры 35°С ускоряет ферментативную деятельность клубней, тем самым повышается их всхожесть. В конденсаторном пространстве 13, напряженность электрического поля достаточно высокая (более 2 кВ/см), что и обеспечивает снижение микробиологической обсемененности клубней.

Электрогазоразрядные лампы 12 находятся от клубней картофеля на расстоянии нескольких миллиметров (3-5 мм). При этом между лампами и клубней возникает небольшой электрический разряд, обеспечивающий ускорение биохимических реакций, насыщение клубней кислородом, повышение упругости кожуры клубней и ее проницаемости. Электрический разряд обладает бактерицидным и бактериостатическим (задержкой размножения бактерий) действием. При разрядах образуется озон, обладающий дезинфицирующим действием. Если поверхность клубней содержит очень высокую влажность, то включение этих источника не рекомендуется. Преобразование высоковольтного напряжения в коронный разряд необходимой силы происходит благодаря электрогазоразрядных ламп. Сложные физические и электрохимические процессы с участием инертных газов в лампе, позволяют получить несколько факторов. Инертный газ приобретает свойства электропроводника, затем через слой воздуха между лампой и клубнями картофеля, через картофель и диск 5 замыкается на землю. В результате возникает коронный разряд, следовательно, происходит выделения озона, тепла и ультрафиолетового излучения в конденсаторном пространстве 13. Весь этот комплекс факторов способствует активизации клеток клубней картофеля, что позволяет ускорить и повысить их всхожесть.

В связи с тем, что индукционные нагреватели установлены под сегментом дна тора, то электромагнитная катушка (первичная обмотка) генерирует магнитное поле, и сегмент дна поверхности тора, выполненный из ферромагнитного материала, размером не менее 70% поверхности конфорки индукционной плиты, нагревается за счет вихревых токов. При попадании эктопаразитов, отсеявших через сетку транспортера 4, с помощью передвижных фторопластовых скребков 9 до нагретого сегмента тора, они уничтожаются и выводятся через окно и запредельный волновод для выгрузки отходов 15.

Выбор режимов воздействия факторов зависит от сорта и сроков созревания картофеля. Использование такой установки с разными электрофизическими факторами позволит получить экологически чистую продукцию, отвечающую всем требованиям стандартов. Данную установку рекомендуется использовать для предпосадочной обработки клубней картофеля размером не более 6 см. Это связано с обеспечением в конденсаторном пространстве высокой напряженности электрического поля, с глубиной проникновения сантиметровой волны в клубни картофеля, а также с упрощением конструкции запредельных волноводов. Они предусмотрены в выгрузных окнах 10 и 15. Равномерный нагрев клубней и непрерывный режим работы установки обеспечивается за счет транспортирования в торе с помощью сеточного транспортера.

Источники информации:

1. SeloMoe.ru›kartofel/obrabotka-kartofelya-pered.

2. Титенкова М.С., Макарова Г.В. Оценка основных параметров электрофизических способов предпосадочной обработки клубней картофеля // Инновации в сельском хозяйстве.№ 4 (14), 2015, С. 34-37.

3. http://fb.ru/article/322002/instruktsiya-po-primeneniyu-ultratona-apparat-ultraton-instruktsiya-po-primeneniyu-protivopokazaniya

4. http://home-gid.com/tehnika/induktsionnye-varochnye-paneli-preimushhestva-i-nedostatki.html.