Устройство для высева семян
DEVICE FOR SOWING SEEDS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к посевной сельскохозяйственной технике, предназначенной, преимущественно, для высева несыпучих семян различных растений.
Уровень техники
Известно устройство для высева семян травы, характеризующихся неправильной формой и способностью к склеиванию (см. патент US 4030428, МПК: А01С5/00, опубл. 21.06.77). Устройство характеризуется наличием бункера для семян с выпускными отверстиями в нижней части, под каждым из которых размещена высевающая катушка, связанная с гибким семяпроводом. Над высевающими катушками в нижней части бункера установлено устройство ворошения (т.н. ворошитель), включающее вал с закрепленными на нем лопастными нагнетателями. Вал нагнетателей связан посредством цепной передачи с валом катушек, получающим вращение от приводного колеса сеялки. При движении сеялки нагнетатели непрерывно вращаются, исключая «зависание» семян в бункере.
К недостаткам упомянутой конструкции можно отнести сложность конструкции нагнетателей, каждый из которых образован множеством лопастей различной формы, соединенных между собой посредством втулки, установленной на валу. В процессе работы лопасти нагнетателей оказывают большое сопротивление вращению вала. При этом форма лопастей способствует образованию в плотной массе зерна пустот, что снижает эффективность работы нагнетателей и ведет к неравномерности поступления семенного материала к высевающим катушкам.
В качестве наиболее близкого аналога, по наличию признаков, сходных с существенными признаками заявляемого технического решения, принято устройство для высева несыпучих семян кормовых растений, конструкция которого раскрыта в патенте на изобретение RU 2515724, МПК: А01С7/16, А01С15/18, опубл. 20.05.2014г. Упомянутое устройство содержит бункер с высевным окном в нижней части, размещенные под ним высевающие катушки и установленный в нижней части бункера вал с лопастными нагнетателями, каждый из которых размещен над высевающей катушкой. Вал нагнетателей связан посредством зубчатой передачи с приводным валом катушек.
В этой конструкции, как и в вышеупомянутой, форма лопастей не исключает образования пустот в зоне работы нагнетателя. Для повышения равномерности подачи семян к высевающим катушкам, на валу между нагнетателями установлены спирали разной навивки. Однако наличие последних существенно усложняет и утяжеляет конструкцию ворошителя, повышает энергоемкость устройства. Кроме того, оба вышеупомянутых устройства не целесообразно использовать для высева сыпучего материала, не требующего работы нагнетателей, т.к. в этом случае неизбежен перерасход топлива и возможно повреждение зерна мощными деталями ворошителя.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение является создание простого и эффективного устройства ворошения семян, устанавливаемого в бункере высевающего устройства и обеспечивающего непрерывную подачу семян к высевающим катушкам.
Достигаемый при использовании изобретения технический результат заключается в повышении эффективности работы нагнетателей, конструктивное исполнение которых  исключает порционность подачи семян, предотвращает образование воздушных пустот над высевающими катушками и позволяет минимизировать сопротивление массы семян движению лопастей нагнетателя при увеличении площади их взаимодействия, что в совокупности способствует  повышению равномерности высева.
Другой достигаемый технический результат заключается в существенном упрощении, как конструкции нагнетателей, так и всего устройства ворошения в целом, снижении его металлоемкости и облегчении конструкции. В результате  обеспечивается  простота изготовления устройства, высокая надежность эксплуатации, снижается энергопотребление.
Еще один достигаемый технический результат заключается в повышении универсальности устройства возможности его использования, как для высева несыпучих семян, так и для высева сыпучих материалов без демонтажа нагнетателей.
Раскрытие сущности изобретения
Сущность изобретения как технического решения заключается в том, что в устройстве для высева семян, содержащем бункер, размещенные под ним высевающие катушки и установленные в нижней части бункера над высевающими катушками лопастные нагнетатели, закрепленные на валу, связанном с приводным валом высевающих катушек, согласно заявляемому изобретению, каждый нагнетатель выполнен с лопастями пластинчатой формы, лежащими в одной плоскости, поперечной валу нагнетателя. При этом желательно, чтобы зазор между краем лопасти нагнетателя и соответствующей высевающей катушкой составлял не более 10 мм.
В совокупности лопасти нагнетателя образуют деталь типа пластинчатой звездочки, преимущественно, трехлопастной.
В предпочтительном варианте изготовления заявляемого устройства лопасти нагнетателя выполняют в виде единой цельной детали, например, методом лазерной или плазменной резки из металлической листовой заготовки либо иным известным способом.
Предпочтительным также является постепенное сужение ширины лопасти от основания к периферии и выполнение  углов на концах лопасти обтекаемой формы.
Проблемой высева несыпучих семян является то, что высеваемый материал в бункере уплотнен. Во всех известных конструкциях нагнетателей, в том числе в конструкциях вышеприведенных аналогов по патентам US4030428 и RU2515724, работают поверхности лопастей, ориентированные вдоль вала, на котором нагнетатели закреплены. Такие лопасти захватывают и перемещают семенной материал порциями, при этом за лопастями наблюдается образование пустот, а уплотненный семенной материал зависает над вращающимся нагнетателем, образуя свод. Лопасти нагнетателей начинают работать в воздушных пустотах, так называемых «воздушных мешках», и не обеспечивают равномерной подачи семян к высевающим катушкам.
Существенным отличием предлагаемой конструкции нагнетателя от известных аналогов является пластинчатая форма его лопастей, лежащих в одной условной плоскости, поперечной к валу нагнетателей.
Толщина лопастей такого нагнетателя соответствует толщине листового металла, из которого эти лопасти изготовлены, и составляет, предпочтительно, один - три мм.
При вращении такие лопасти работают подобно ножам, разделяя массу семенного материала. В этом случае работающая тонкая кромка лопасти – ее ребро, практически не встречает сопротивления со стороны уплотненного семенного материала.
Отделенные лопастью друг от друга семена, прилегающие к боковым поверхностям лопасти, ее плоскостям, увлекаются продолжающей вращение лопастью и перемещаются к соответствующей высевающей катушке. Поскольку несыпучие семена зачастую мелкие, то для того, чтобы движущаяся плоскость лопасти нагнетателя увлекла их за собой, достаточно соприкосновения семян с этой плоскостью. Перемещаемый слой, прилежащий к лопастям, увлекает за собой часть удаленной от лопасти массы семян, в силу их повышенной способности к сцеплению. При такой работе лопастей исключено образование так называемых «воздушных мешков», имеющих место в известных решениях, семена равномерно и без перерывов подаются к высевающим катушкам.
Непостоянство ширины лопасти нагнетателя способствует образованию наклонных торцевых кромок, придающих дополнительную направленность течению материала к оси вращения нагнетателя, т.е. к валу нагнетателей. Это дополнительно способствует равномерности распределения семян в объеме вокруг нагнетателя и предотвращению образования пустот.
Минимальное сопротивление движению лопастей со стороны вороха семян способствует низкому энергопотреблению устройства.
Благодаря пластинчатой форме нагнетателей, конструкция высевающего устройства в целом имеет небольшой вес, что также способствует его экономичности и низкому энергопотреблению.
Возможность выполнения лопастей нагнетателя в виде единой детали из листовой заготовки обеспечивает простоту изготовления и надежность эксплуатации устройства.
Выполнение нагнетателя в виде трехлопастной звездочки является наиболее оптимальным как по технологии изготовления, так и по эксплуатационным показателям.
Скругленная форма углов на концах лопасти уменьшает сопротивление движению нагнетателя и исключает повреждение транспортируемых семян.
Зазор между краем лопасти нагнетателя и высевающей катушкой устанавливается, исходя из размера высеваемых семян, но не более 10 мм, что способствует наибольшей эффективности работы нагнетателей.
Предлагаемое устройство может быть использовано как в специализированных сеялках для высева трав и кормовых культур, так и для простой модернизации известных зерновых сеялок, например, сеялки-культиватора СКП 2.1, сеялки СЗ-3.6 и других, с целью использования для посадки семян, отличающихся плохой сыпучестью.
Модернизация очень проста и подразумевает простую установку в бункере сеялки вала с нагнетателями, выполненными согласно заявляемому изобретению.
В случаях, когда такой посевной агрегат используется для высева обычных семян, не подверженных слипанию, например, хорошо просушенных семян пшеницы или других злаковых, вал с нагнетателями может быть просто отключен от приводного вала высевающих катушек. При этом его полный демонтаж и извлечение из бункера не требуется, поскольку плоская форма лопастей нагнетателей не препятствует свободному перемещению семян. Поток семян обтекает лопасти нагнетателя и под собственным весом поступает на высевающие катушки.
Краткое описание чертежей
Возможность промышленной осуществимости предлагаемого технического решения подтверждается приведенным ниже примером и чертежами, на которых представлено:
на фиг. 1 – общий вид устройства, схематично;
на фиг. 2 – сечение А-А с фиг.1;
на фиг. 3 – нагнетатель, вид в плане;
на фиг. 4 – сечение В-В с фиг.3.
на фиг. 5 – фрагмент I с фиг.1, увеличено.
Осуществление изобретения
Устройство для высева семян (см. фиг. 1, 2) содержит бункер 1 для семян с высевным окном 2 в донной части, размещенные под ним высевающие катушки 3,  установленные в нижней части бункера 1 над высевающими катушками трехлопастные нагнетатели 4, закрепленные на валу 5, связанном с приводным валом 6 высевающих катушек посредством зубчатой передачи 7.
В предпочтительном примере изготовления лопастной нагнетатель 4 представляет собой тонкую пластину 8 (см. фиг. 3, 4) в форме, приближенной к трехлопастной звездочке, с расходящимися от центра лучами-лопастями 9, лежащими в одной плоскости. Форма лопасти 9 характеризуется постепенным сужением ширины от основания к концу лопасти и скругленными углами на концах лопасти.
В качестве материала для изготовления нагнетателей 4 (или лопастей нагнетателей - в других примерах осуществления) может быть использована листовая сталь, предпочтительно с толщиной 1 - 3 мм, или другой листовой металл.
Использование более тонкого материала может привести к появлению нежелательных вибраций, а излишнее утолщение материала ведет к утяжелению конструкции, не повышая при этом эффективность работы лопастей.
Заданную форму нагнетателя 4 получают из листовой заготовки, например, посредством лазерной или плазменной резки. Обе упомянутых технологии обеспечивают высокую точность формы и минимальные деформации материала.
Установка пластины 8 нагнетателя на вал 5 осуществляется посредством втулки 10, которая жестко фиксируется относительно вала, например, шпилькой 11, пропускаемой через отверстия вала 5 и втулки 10 (см. фиг. 5). В установленном на валу нагнетателе лопасти 9 лежат в одной условной плоскости, поперечной валу 5.
Количество нагнетателей 4 определяется длиной бункера 1. Для наиболее эффективного использования объема бункера нагнетатели 4 размещают на валу 5 с шагом не более 200 мм.
Вал 5 устанавливают в бункере 1 таким образом, чтобы между краем лопасти каждого нагнетателя 4 и соответствующей высевающей катушкой 3 был зазор S (см. фиг. 2). Величина зазора S определяется, исходя из размера семян, и обычно составляет 1,2 – 1,5 от максимального размера семени, но не более 10 мм.
При более высоком расположении нагнетателей, при S > 10 мм, снижается эффективность их работы. При подходе к высевным окнам разрыхлённый нагнетателями семенной материал может снова «сцепиться», что приведет к неравномерности высева.
Устройство работает следующим образом.
После загрузки семян в бункер 1 и включения привода вала 6 высевающих катушек 3 вращение передается с вала 6 через зубчатую передачу 7 на вал 5, который приводит нагнетатели 4 во вращение. Под воздействием лопастей 9 нагнетателей семена перемещаются к высевающим катушкам 3, откуда они принудительным движением выбрасываются в семяпроводы.
Лопасть 9 вращающегося нагнетателя 4 своим ребром разделяет («разрезает») уплотненную массу семенного материала, встречая при этом минимальное сопротивление с его стороны, и своими боковыми плоскостями увлекает во вращение прилежащие к ним семена и часть сцепленных с ними, перемещая их к соответствующей высевающей катушке 3.
Образованные в результате непостоянства ширины лопасти 9 ее наклонные торцевые кромки 13 придают дополнительную направленность истечения семенного материала к валу 5, что способствует более равномерному заполнению всего объема между лопастями вращающегося нагнетателя.
Таким образом, форма лопастей 9 нагнетателя 4 и их ориентация в бункере исключает образование «воздушных мешков» (пустот) в объеме высеваемого материала, способствует равномерной подаче семян к высевающим катушкам.
В случае использования устройства для высева сыпучего материала вал 5 отключают от вала 6 высевающих катушек и работают в обычном режиме. При этом плоская форма лопастей 9 нагнетателей 4 не мешает свободному перемещению семян, а незначительный вес вала 5 с нагнетателями 4 не вызывает существенного перерасхода топлива.