Многооперационный пневматический скарификатор
MULTI-OPERATION PNEUMATIC SCARIFIER

Изобретение относится к сельскохозяйственным машинам для многооперационной предпосевной обработки, включающей инкрустацию и гидрофобизацию, сыпучих и несыпучих семян полевых культур, как имеющих, так и не имеющих твердую влагонепроницаемую оболочку, а также и для смешивания семян разных культур.
Известен скарификатор для предпосевной обработки семян (патент №2534582 С2 от 27.11.2014 Бюл. №33, содержащий загрузочный бункер, катушечный с инжектором дозатор с приводом от мотор-редуктора, вентилятор с электродвигателем и заслонкой, бункер скарифицированных семян, шахтную трубу с распределительной головкой, семяпроводы, скарифицирующую поверхность, подвижные опоры, смотровые окна, выгрузное окно с заслонкой, матерчатую крышку с фильтром и раму.
Среди недостатков этого скарификатора для предпосевной обработки семян, имеющих твердую влагонепроницаемую оболочку, основными являются следующие:
1) неравномерная подача семян катушечным с инжектором дозатором;
2) травмирование семян дозатором во время его работы;
3) работа дозатора требует затрат энергии;
4) недостаточная производительность скарификатора;
5) сложная настройка дозатора семян для получения оптимальной производительности или во время перехода на обработку другого исходного материала;
6) нет возможности работать с несыпучим исходным материалом;
7) в воздуховоде нет возможности для регулирования процесса смешивания обрабатываемого материала и воздуха;
8) нет возможности проведения инкрустации или гидрофобизации семян.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является универсальный пневматический скарификатор, раскрытый в патенте №2641730 С1 от 22.01.2018 г. Бюл. №3, содержащий загрузочные бункеры, катушечные с инжекторами дозаторы с приводом от мотор-редуктора, вентилятор с электродвигателем и заслонкой, бункер готовой продукции, шахтную трубу с распределительной головкой, семяпроводы, скарифицирующие поверхности, подвижные опоры, выгрузное окно с заслонкой, крышку с фильтром, резервуар с датчиком уровня, мешалку, редуктор, насос-дозатор, электродвигатель, фильтры, распределитель, распылитель, трубопроводы, рассекатель и мерный цилиндр.
Основными недостатками приведенного скарификатора являются:
1) неравномерная подача семян катушечным с инжектором дозатором;
2) травмирование семян дозатором во время его работы;
3) работа дозатора требует затрат энергии;
4) недостаточная производительность скарификатора;
5) сложная настройка дозатора семян для получения оптимальной производительности или во время перехода на обработку другого исходного материала;
6) нет возможности работать с несыпучим исходным материалом;
7) в воздуховоде нет возможности для регулирования процесса смешивания обрабатываемого материала и воздуха;
8) нет возможности проведения инкрустации или гидрофобизации семян;
9) некомпактное размещение различных бункеров.
Поставленная задача решается тем, что вместо катушечных с инжекторами дозаторов установлены затворы ирисовые, которые не травмируют обрабатываемый материал, не требуют привода, дозированно направляют материал в смесительную камеру установленного в воздуховоде регулируемого эжектора, обеспечивающего повышенную стабильную концентрацию материала в транспортирующем воздухе, в едином бункере размещены - камера скарификации и секции емкостей для различных исходных материалов, каждая емкость снизу имеет затвор ирисовый, над которым, для успешного дозирования несыпучего материала, установлен воздушный сводоразрушитель-нагнетатель, а резервуар оборудован автоматически управляемым электронагревателем, который позволяет успешно проводить инкрустацию и гидрофобизацию при заданной температуре раствора.
Новые существенные признаки:
1) неравномерная подача семян катушечным аппаратом заменена их свободным истечением через круглое, горизонтальное отверстие затвора ирисового. Увеличению осевой скорости истечения семян способствует минимально-возможная высота боковой поверхности круглого отверстия. С увеличением диаметра отверстия растет и осевая скорость потока семян. Для разных семян различна и осевая скорость потока в отверстии. Поэтому одинаковая подача различных семян через горизонтальное круглое отверстие затвора ирисового может быть получена при различном диаметре его отверстия;
2) травмирование семян, достигающее на разных культурах у катушечного дозатора 1%, снижено отсутствием механического воздействия во время их дозированного истечения через круглое отверстие затвора ирисового;
3) свободное, под действием силы тяжести, истечение семян через круглое дозирующее отверстие затвора ирисового не требует затрат энергии;
4) равномерная подача семян во время их истекания через круглое дозирующее отверстие затвора способствует повышению однородности во времени и по объему шахты концентрации семян в воздушном потоке, что увеличивает производительность скарификатора и способствует повышению показателей качества скарификации;
5) затраты времени, которые происходят у катушечного дозатора на изменение длины рабочей части катушки или на изменение передаточного отношения в механизме привода катушки, снижены у дозирующего затвора ирисового до трех секунд для перемещения его рукоятки по вырезу;
6) на несыпучих семенах стабильную осевую скорость истечения семян через круглое отверстие обеспечивает подача воздуха через кран в аэрационный сводоразрушитель-нагнетатель;
7) оптимальную концентрацию семян в потоке воздуха обеспечивают установка эжектора со смесительной камерой и с регулируемым расстоянием между сужающим и расширяющим соплами или сменные сопла с другими параметрами конструкции (угол конуса образующей и диаметр отверстия);
8) успешные инкрустация и гидрофобизация семян достигнуты установкой в резервуаре раствора препаратов автоматически управляемого электронагревателя;
9) применение затвора ирисового без механизма привода позволило в одном бункере компактно разместить камеру скарификации и секции емкостей для исходных обрабатываемых материалов.
Перечисленные новые существенные признаки достаточны во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Выявленные отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают получение технического результата.
Заявленный многооперационный пневматический скарификатор отличается от известного свободным истечением семян на обработку из накопительной емкости через круглое, регулируемое по диаметру, дозирующее отверстие, установкой в воздуховоде регулируемого эжектора со сменными сужающими и расширяющими соплами, конструкция которых позволяет получать смесительную камеру эжектора с разной степенью разряжения, установкой в резервуаре, автоматически управляемого электронагревателя, установкой в накопительной емкости аэрационного сводоразрушителя-нагнетателя, компактным размещением в одном бункере камеры скарификации и емкостей для различных исходных обрабатываемых материалов.
На Фиг. 1 приведена схема многооперационного пневматического скарификатора; на Фиг. 2 приведена схема переоборудованной камеры скарификации для проведения протравливания, смешивания, обработки препаратами, инокуляции, инкрустации и гидрофобизации семян; на Фиг. 3 приведена схема камеры скарификации, вид сверху; на Фиг. 4 - затвор ирисовый, вид снизу.
Скарификатор содержит бункер 1, камеру скарификации 2, загрузочные емкости 3 и 4, затворы ирисовые 5 и 6, сводоразрушители-нагнетатели 7 и 8, воздушные краны 9 и 10, вентилятор 11 с электродвигателем 12, заслонку 13, сетку 14, шахтную трубу 15 с распределительной головкой 16, пневмопроводы 17 и 18, эжектор 19, семяпроводы 20, скарифицирующие поверхности 21, мешкодержатель 22 с заслонкой, смотровые окна 23, 24 и 25, сопла 26 и 27 сужающее и расширяющее соответственно, механизм регулирования 28, крышку 29 с фильтром 30, резервуар 31 с датчиком уровня 32, мешалку 33, редуктор 34, насос дозатор 35, электродвигатель 36, фильтры 37 и 38, распределитель 39, распылитель 40, трубопроводы 41, рассекатель 42, мерный цилиндр 43, корпус 44, стрелку 45, колесо ведомое 46, лепесток 47, рукоятку 48, шкалу 49, электронагреватель 50.
кр
Многооперационный пневматический скарификатор работает следующим образом. Затворами ирисовыми 5 и 6 устанавливают нужную производительность скарификатора путем перемещения по окружности рукоятки 48 ведомого колеса 46. В результате чего лепестки 47 ведомого колеса 46, перемещаясь, изменяют по стрелке 45 и шкале 49 диаметр отверстия истечения обрабатываемого материала. По результатам нашего эксперимента производительность по клеверу для отверстий: диметром 18 мм составила 150 кг/ч; диаметром 20 мм - 190 кг/ч; диаметром 22 мм - 260 кг/ч; диаметром 24 мм - 345 кг/ч. Критически малый диаметр отверстия r определяют из выражения:  где а и b - поперечные размеры семян. Заслонкой 13 настраивают скорость касания семян о скарифицирующие поверхности 21. Включают в работу электродвигатель 12 вентилятора 11. Сетка 14 обеспечивает более равномерный воздушный поток по площади сечения пневмопровода 18. Семенной материал без травмирования, равномерными, с точностью песочных часов, потоками поступает из загрузочных емкостей 3 и 4 во всасывающий патрубок эжектора 19 и далее в его смесительную камеру.
Затворы ирисовые 5 и 6 и турбулентный воздушный поток эжектора 19 позволяют повысить концентрацию аэросмеси-семена-воздух, что обеспечивает повышение производительности и поштучную подачу семян на скарификацию. Пневмопровод 18 направляет аэросмесь по шахтной трубе 15 в распределительную головку 16 и далее по семяпроводам 20 на скарифицирующие поверхности 21. В них все семена, имея разную массу, форму, состояние поверхности, получают одинаковые мелкие царапины на своей поверхности без травмирования зародыша. После скарификации семена падают вниз и далее стекают в сторону мешкодержателя 22.
Визуально уровень материала в камере скарификации 2 и загрузочных емкостях 3 и 4 контролируют через смотровые окна 23 и 24. Качество работы эжектора 19 контролируют через смотровое окно 25 и, при необходимости, регулируют изменением расстояния между сужающим 26 и расширяющим 27 соплами механизмом регулирования 28, а также установкой другой конструкции сопел 26 и 27. Устойчивую подачу несыпучего материала через отверстия затворов ирисовых 5 и 6 обеспечивают включением подачи воздуха кранами 9 и 10 к сводоразрушителям-нагнетателям 7 и 8. Отработавший воздух из камеры скарификации 2 крышка 29 направляет в фильтр 30 и далее во всасывающий пневмопровод 17 на рециркуляцию, снижая загрязненность окружающего воздуха. Как правило, скарификацию семян проводят после их протравливания.
Для проведения высококачественного протравливания, инкрустации, гидрофобизации, инокуляции, обработки микроэлементами и другими препаратами, при котором увеличивают массу препарата на поверхности всех семян, снимают распределительную головку 16 с семяпроводами 20 и скарифицирующими поверхностями 21. На шахтную трубу 15 крепят рассекатель 42. В резервуаре 31 готовят рабочий раствор препарата, включая электродвигатель 36 и мешалку 33. От редуктора 34 включают в работу насос-дозатор 35 и с помощью мерного цилиндра 43 и распределителя 39 устанавливают нужную подачу раствора, который через фильтр 37 по трубопроводу 41 и распределителю 39 и далее другой фильтр 38 попадает в пульверизаторный распылитель 40, качество работы которого регулируют перемещением его корпуса заменой количества прокладок в месте крепления. Воздушный поток дополнительно дробит капельки раствора, наделывая туман. Затворы ирисовые 5 и 6 вводят семенной материал с точность песочных часов в смесительную камеру эжектора 19 для обволакивания мельчайшими капельками тумана из раствора препарата. Равномерности покрытия всей площади поверхности каждого семени способствует их хаотичное движение в турбулентном потоке воздуха с постоянной сменой ориентировки относительно осевой линии воздуховода. При этом у всех семян всегда открыта вся площадь боковой поверхности. Камера скарификации выполняет роль накопителя готовой продукции и роль осадочной камеры. Поэтому после встречи с рассекателем 42 семена вместе с оставшейся частью мельчайших капелек тумана падают вниз в сторону мешкодержателя 22, а отработавший воздух через фильтр 30 поступает по пневмопроводу 17 во всасывающий патрубок вентилятора 11 и далее - на рециркуляцию. Подача семян и раствора включается и отключается автоматикой, работой которой управляют установленные в резервуаре 31 и загрузочных емкостях 3 и 4 датчики уровня 32.
Смешивание семян двух культур проводят после отключения подачи раствора. Семена, например, клевера и тимофеевки загружают в разные загрузочные емкости 3 и 4. А далее рабочий процесс такой же, как и во время обработки препаратами. Для получения трехкомпонетной смеси изготавливают и устанавливают в бункере 1 дополнительную загрузочную емкость около загрузочных емкостей 3 и 4. Повторным пропуском через скарификатор можно получить смесь семян разных культур из четырех или пяти компонентов.
Инкрустация и гидрофобизация семян - это разновидность протравливания семян пестицидом с пленкообразователем, который закрепляет препарат на гладкой или любой другой поверхности семян. Получению качественного раствора пестицида и полимера-пленкообразователя способствует установка в резервуаре 31 электронагревателя 50, работой которого управляет автоматика.