Устройство для предпосевной обработки семян в поле
DEVICE FOR PRE-SOWING TREATMENT OF SEEDS IN THE FIELD

Изобретение относится к устройствам для предпосевной обработки семян преимущественно в полевых условиях жидкими химическими и биологическими препаратами для защиты семян от вредителей и болезней. Может быть использовано в с.х. и других отраслях народного хозяйства.
Хорошо известны устройства для нанесения дезинфицирующих жидких препаратов, инокулянтов, удобрений, стимуляторов роста и др. жидких материалов на семена в процессе их предпосевной подготовки (Смелик В.А., Кубеев Е.И., Дринча В.М. Предпосевная подготовка семян нанесением искусственных оболочек. СПбГАУ, 2011, 272 с.) в условиях зернового тока или семенного предприятия. Данные устройства применяются для реализации новых технологий в растениеводстве, являющиеся особо эффективными для защиты семян и растений от вредителей и болезней.
В этих устройствах, как правило, семена подвергаются многократному воздействию рабочих органов, при этом сами устройства характеризуются повышенной сложностью и высокой стоимостью, в связи с чем, применение их в полевых условиях при загрузке сеялок не представляется возможным.
Типичные устройства, применяемые для предпосевной обработки семян жидкими препаратами, включают нанесение капель распыленной жидкости на поверхность семян в шнековых устройствах или барабанах (а.с. СССР №1069657, кл. А01С 1/08, опуб. 30.01.84, БИ №4, пат. США №4023525, кл. В05С 5/00. 17.05.1977).
Нанесение капель жидкости на поверхность семян в этих устройствах приводит к низкой полноте покрытия семян каплями жидкости. Семена, непосредственно контактирующие с каплями жидкости, получают в 2…3 раза препарата больше рекомендуемой нормы. В то же время, на семена, находящиеся в нижних слоях семенного потока непосредственно не поступают капли распыленной жидкости. Препарат на семена нижних слоев поступает вследствие их контакта с семенами из верхних слоев.
Известно устройство для предпосевной обработки семян путем нанесения жидких компонентов на плоский семенной поток (пат. США №3976030, кл. В05С 5/02, 08. 24, 1976), образованный механизмом заслонок. Плоский семенной поток в процессе перемещения сверху вниз обрабатывается горизонтально расположенными с обеих сторон потока гидравлическими распылителями с плоскими факелами распыла.
Толщина и плотность плоского семенного потока регулируются величиной открытия выгрузного отверстия бункера, что приводит к необходимости размещения двух распылителей с обеих сторон плоского потока. Обработка семенного потока распылителями с плоским факелом обусловливает неравномерность обработки, та как диаметр и плотность капель в центре факела и по его периферии разные.
Наиболее близкое к заявляемому устройству для предпосевной обработки семян в поле включает внешний вертикальный полый цилиндр, установленный соосно над ним загрузочный бункер в виде усеченного конуса, концентрично расположенный с внешним цилиндром внутренний вертикальный полый цилиндр, образующие кольцевой цилиндрический канал, установленный соосно с цилиндрами с возможностью вертикального перемещения гидравлический распылитель, образующий полый конический факел, расположенную концентрично с цилиндрами выгрузную воронку (пат. Канады №2196001, кл. А01С 1/06, 17.12.2002).
Недостатками данного устройства являются:
- снижение равномерности покрытия семян вследствие неравномерного выплескивания семян из внутреннего цилиндра, так как, при даже небольшой пульсации производительности входного семенного потока или изменения физико-механических свойств семян будет изменяться плотность и толщина кольцевого слоя семян в зоне обработки распыленными каплями;
- недостаточное покрытие семян, перемещающихся в непосредственной близости к внутренней стенке внешнего цилиндра, вследствие явления экранирующего эффекта, на семена, находящиеся ближе к вертикальной осевой линии цилиндров поступает больше жидкости, чем на семена более отдаленные от осевой линии;
- налипание обрабатываемых семян на внутреннюю стенку внешнего цилиндра, та как в зоне обработке каплями кольцевого происходит его сужение при переходе слоя в выгрузную воронку.
С целью преодоления проблемы недостаточного покрытия семян жидким препаратом в некоторых устройствах предусмотрена обработка с повышенными нормами препарата. Однако семена являются живыми организмами и могут быть повреждены при нанесении на них повышенного количества жидкого препарата или неравномерного покрытия семянок инокулянтами, фунгицидами или регуляторами роста. Следовательно, повышение точности покрытия становится актуальной задачей.
Задачей изобретения является повышение качества предпосевной подготовки семян в полевых условиях.
Сущность устройства предпосевной подготовки семян в поле состоит в том, что днище загрузочного бункера выполнено в виде ирисовой диафрагмы с возможностью регулирования диаметра ее отверстия, а под ирисовой диафрагмой соосно с ней и с цилиндрами установлен распределительный конус, обращенный вершиной к верху, при этом распылитель установлен под нижним основанием конуса, причем разгрузочная периметрическая кромка конуса сопряжена с периметром внутреннего полого цилиндра, а нижняя периметрическая кромка внутреннего полого цилиндра расположена выше нижней периметрической кромки внешнего полого цилиндра, при этом нижняя периметрическая кромка внешнего полого цилиндра с внешней его стороны сопряжена с кольцевой пластиной, обращенной большим основанием к низу, которое по периметру соединено с выгрузной воронкой, при этом в кольцевом канале на стенках цилиндров в шахматном порядке размещены диспергирующие элементы падающего кольцевого семенного потока.
Кольцевое расстояние между внешним и внутренним цилиндрами больше толщины слоя семян на разгрузочной периметрической кромке распределительного конуса, а угол кольцевой пластины с горизонталью β больше разницы прямого угла и половины угла факела распыла α жидкости β>90-α/2.
Диспергирующие элементы выполнены в виде отдельных прямоугольных лепестков, свободный конец которых размещен ниже фиксируемого к стенке цилиндра конца, при этом зазор между свободным концами лепестков Δ, установленных на стенках цилиндров больше половины кольцевого зазора δ между ними Δ>δ/2, при этом шаг размещения лепестков s на стенках цилиндров больше кольцевого зазора s>δ.
Выполнение днища загрузочного бункера в виде ирисовой диафрагмы с возможностью регулирования диаметра ее отверстия, и установка под ирисовой диафрагмой соосно с ней и с полыми цилиндрами, образующими кольцевой зазор, распределительного конуса, обращенного вершиной к верху, позволяет равномерно по периметру подать семенной материал в кольцевой канал между цилиндрами. Особенно при обработке семян с разными физико-механическими свойствами.
Установка гидравлического распылителя с полым конусом факела под нижним основанием конуса позволяет обрабатывать семена в кольцевом потоке, при выходе их из кольцевого канала.
Сопряжение разгрузочной периметрической кромки конуса с периметром внутреннего полого цилиндра позволяет беспрепятственно вводить рассредоточившийся семенной слой на конусе в кольцевой канал и образовать равномерный поток семян по сечению кольцевого канала.
Установка нижней периметрической кромки внутреннего полого цилиндра над нижней периметрической кромкой внешнего полого цилиндра обеспечивает оптимальный охват факелом распыла капель жидкости кольцевого потока диспергированных семян, выходящих из кольцевого канала.
Сопряжение нижней периметрической кромки внешнего полого цилиндра с внешней его стороны с кольцевой пластиной, обращенной большим основанием к низу, которое по периметру соединено с выгрузной воронкой, увеличивает покрытие семян каплями распыленной жидкости за счет увеличения времени взаимодействия факела распыла и семян, выходящих из кольцевого канала и смещающихся под действием кинетической энергии частиц капель от центра в пространство под кольцевой пластиной. Кроме того, за счет образования пространства под пластиной исключается прижатие семянок распыленными каплями жидкости к противоположной стенке, что также повышает степень покрытия семян каплями жидкости.
Размещение в кольцевом канале на стенках цилиндров в шахматном порядке диспергирующих элементов диспергирует (разрыхляет) падающий кольцевой семенного поток.
Выполнение кольцевого расстояния между внешним и внутренним цилиндрами большим, чем толщина слоя семян на разгрузочной периметрической кромке распределительного конуса позволяет создать в кольцевом канале диспергируемый (разрыхленный семенной кольцевой слой), который подвергается более эффективной обработке каплями жидкости, чем сплошной слой.
Установка кольцевой пластины под углом β с горизонталью большим, чем разность прямого угла и половины угла факела распыла α жидкости, т.е. β>90-α/2 позволяет исключить торможение и нагромождение обработанных каплями семянок с нижней стороны кольцевой пластины, что повышает покрытие семян и уменьшает количество очисток устройства в процессе эксплуатации, а следовательно и эффективность работы.
Выполнение диспергирующих элементов в виде отдельных прямоугольных лепестков, свободный конец которых размещен ниже фиксируемого к стенке цилиндра конца с зазором между свободным концами лепестков Δ, установленных на стенках цилиндров, большим половины кольцевого зазора δ между ними Δ>δ/2, с шагом размещения лепестков s на стенках цилиндров больше кольцевого зазора s>δ позволяет равномерно диспергировать кольцевой семенной поток при минимальном его затормаживании в процессе перемещения сверху вниз.
Такого исполнения элементов в конструкции прототипа не имеется.
На фиг. 1. схематично представлено устройство для предпосевной обработки семян; на фиг. 2. тоже, нижняя часть на фиг. 1.; на фиг. 3. тоже, схема размещения диспергирующих лепестков на фиг. 2; на фиг. 4 аксонометрическая проекция устройства.
Устройство для предпосевной подготовки семян включает внешний вертикальный полый цилиндр 1, установленный соосно над ним загрузочный бункер 2 в виде усеченного конуса, концентрично расположенный с внешним цилиндром 1 внутренний вертикальный полый цилиндр 3, образующие кольцевой цилиндрический зазор 4, установленный соосно с цилиндрами 1 и 3 с возможностью вертикального перемещения гидравлический распылитель 5, образующий полый конический факел, расположенную концентрично с цилиндрами выгрузную воронку 7 с отверстием 8.
Днище 9 загрузочного бункера 2 выполнено в виде ирисовой диафрагмы с возможностью регулирования диаметра ее отверстия 10 при помощи рычага 11. Под отверстием 10 соосно с ним и с цилиндрами 1 и 3 установлен распределительный конус 12, обращенный вершиной к верху. Периметр разгрузочной кромки 13 основания конуса 12 равен периметру внутреннего полого цилиндра 3, при этом кромка 13 соединена с верхним концом цилиндра 3. Нижняя периметрическая кромка 14 внутреннего полого цилиндра 3 расположена выше нижней периметрической кромки 15 внешнего полого цилиндра 1, при этом нижняя кромка внешнего полого цилиндра 1 с внешней его стороны сопряжена с кольцевой пластиной 16, обращенной большим основанием к низу, которое по периметру соединено с выгрузной воронкой 7, при этом соединение выполнено округленным.
В кольцевом зазоре 4 на стенках цилиндров 1 и 3 в шахматном порядке с шагом s большим, чем кольцевой зазор 8 размещены диспергирующие элементы движущегося кольцевого семенного потока в виде отдельных прямоугольных лепестков 17. Свободный конец лепестков выступает в кольцевой зазор 4 и размещен ниже фиксируемого к стенке цилиндра конца лепестка. Зазор между свободным концами лепестков Δ, больше половины кольцевого зазора δ между ними Δ>δ/2.
Распределительный конус 12 установлен на вертикальных подвесках 18, прикрепленных вверху к крышке 19. На вершине конуса 12 установлен делитель семенного потока 20. К распылителю 5 через конус 12 и отверстие в стенке цилиндра 1 подводится трубка 21 с жидкостью под давлением Р, выведенный конец из устройства трубки 21 подводится к дозирующему устройству (дозирующее устройство на схеме не приведено), а другой конец трубки 21 посредством резьбового соединения 22 соединен с распределительным конусом 12 и гидравлическим распылителем 5. Посредством резьбового соединения 22 положение распылителя 5 регулируется по высоте.
Кольцевой зазор 4 (кольцевое расстояние) между внешним 1 и внутренним 3 цилиндрами больше толщины слоя семян на разгрузочной периметрической кромке 13 распределительного конуса, а угол кольцевой пластины 16 с горизонталью β больше разницы прямого угла α половины угла факела распыла а жидкости β>90-α/2.
Устройство для предпосевной подготовки семян работает следующим образом. Необработанные семена подаются в бункер 2, откуда под действием гравитационных сил сквозь отверстие 10 ирисовой диафрагмы 9 и делитель 20 семенного потока попадают на распределительный конус 12. Перемещаясь вдоль образующей конуса 12, семена попадают на его разгрузочный периметр 13 и поступают в кольцевой зазор 4.
Семена, перемещаясь в кольцевом зазоре 4 в направлении сверху вниз, ударяются о лепестки 17 и отражаются, совершая циклические движения между стенками цилиндров 1 и 3. В результате чего слой семян, поступивший с разгрузочной периметрической кромки 13 в кольцевой зазор 4 диспергируется в нем, т.е. приобретают форму перемещающегося рыхлого кольцевого слоя семян.
При выходе из кольцевого канала 4 рыхлый кольцевой слой семян обрабатывается факелом 6 распыленных частиц жидкости. Ввиду того, что слой семян является диспергированным (рыхлым) мелкие капли жидкости пронизывают его и обрабатывают все семена потока. Т.е. при таком взаимодействии капель жидкости и рыхлого слоя семян достигается максимальное покрытие семян каплями обрабатываемой жидкости за счет исключения экранирующего эффекта при котором одни семянки препятствуют поступлению капель жидкости на другие семянки.
Размещение нижней периметрической кромки 14 внутреннего цилиндра 3 выше периметрической кромки 15 внешнего цилиндра 1 обеспечивает оптимальный охват факелом распыла капель жидкости кольцевого потока диспергированных семян, выходящих из кольцевого канала 4.
Сопряжение нижней периметрической кромки полого цилиндра 1 с внешней стороны с кольцевой пластиной 16 обращенной большим основанием вниз увеличивает покрытие семян каплями распыленной жидкости за счет увеличения времени взаимодействия факела распыла и семян, выходящих из кольцевого канала 4 и смещающихся под действием кинетической энергии частиц капель от центра в пространство под пластиной 16. Кроме того, за счет образования пространства под пластиной 16 исключается прижатие семянок распыленными каплями жидкости к противоположной стенке, что также повышает степень покрытия семян каплями жидкости.
Установка кольцевой пластины 16 под углом β с горизонталью большим, чем разность прямого угла и половины угла факела распыла α жидкости, т.е. β>90-α/2 позволяет исключить торможение и нагромождение обработанных каплями семянок с нижней стороны кольцевой пластины 16, что повышает покрытие семян и уменьшает количество очисток устройства в процессе эксплуатации, а следовательно и эффективность работы.
Заявляемое устройство для предпосевной обработки семян обеспечивает внесение жидких продуктов в движущийся семенной поток при относительно высокой производительности обработки семян (10…15 т/ч семян). При этом повышается полнота покрытия семян (80…90%) за счет повышения устойчивости диспергирования семян в кольцевом канале и снижения отрицательного эффекта экранирования при попадании распыленных капель на диспергированный кольцевой поток семян, что приводит к повышению качества предпосевной обработки семян, а следовательно и к повышению их продуктивности.
Устройство относится к классу дешевых машин для предпосевной обработки семян и характеризуется относительно низкой стоимостью. Фунгициды, инсектициды, инокулянты и др. схожие продукты могут быть эффективно применены в данном устройстве.