Скарификатор
SCARIFIER

Изобретение относится к области лесного и сельского хозяйства и может быть использовано для предпосевной обработки семян, имеющих твердую непроницаемую оболочку, в частности при создании искусственных лесонасаждений.
Известен скарификатор (патент РФ 2351112, 2007 г.), содержащий бункер с запорным конусом, корпус и расположенный внутри последнего диск-ротор, при этом скарифицирующий ротор выполнен в виде диска, покрытого абразивом, расположен на вертикальном валу вместе с крышкой, на внутренней поверхности которой концентрично закреплены обечайки в форме усеченного конуса, зазор между которыми до абразивной поверхности ротора изменяется от центра к периферии и составляет на входе семян 1,5 – 2,0 размера обрабатываемых семян, а на выходе – один.
Недостатком такого решения является сложность конструкции, наличие динамичного вращающегося узла с механическим приводом, ограниченный зазор для прохождения семян, не позволяющий избежать повреждения оболочки семян и обеспечить равномерное воздействие абразива на оболочку, образование засоров и ненадежное удаление семян из зоны обработки.
Известно электромеханическое устройство для обработки продуктов (патент РФ 2040185, 1995 г.), включающее вертикальную цилиндрическую емкость с крышкой, верхним загрузочным и нижним разгрузочным патрубками, размещенные внутри емкости стальной ротор и измельчающие элементы в форме шариков из ферромагнитного материала, и регулируемую токовую обмотку управления емкости. расположенную в средней части ее боковой стенки, на роторе установлены два диска из немагнитного материала, нижний из которых закреплен неподвижно и оснащен пальцами из немагнитного материала, смонтированными параллельно оси емкости у ее боковой стенки, а верхний диск выполнен с сердечником из магнитного материалав форме кольца, оснащен закрепленными со стороны крышки перпендикулярно к диску направляющими из немагнитного материала, посредством пружин соединен с крышкой и установлен с возможностью перемещения вдоль ротора, при этом в крышке выполнены отверстия для прохода направляющих верхнего диска. устройство снабжено системой автоматического управления и дополнительной регулируемой токовой обмоткой управления, размещенной в выполненном в средней части ротора пазу, при этом дополнительная токовая обмотка емкости соединены с системой автоматического управления для обеспечения импульсного питания с заданной частотой и силой посыла импульсов постоянного по знаку электрического тока, а загрузочный и разгрузочный патрубки размещены в боковой стенке емкости. Недостатком такого решения является сложность конструкции, наличие динамичных элементов внутри корпуса, невозможность ограниченного воздействия на предмет обработки и нарушение его целостности.
Известно устройство для диспергирования лакокрасочных материалов (Баранова М.В. «Модификация лакокрасочных материалов под действием магнитного поля». «НИИМЕСТПРОМ».  http://www.niimestprom.ru/?id=1002), включающее цилиндрическую рабочую камеру, выполненную из коррозионно стойкой стали и заполненную рабочими элементами (мелющими телами), в качестве которых используются сферические магниты диаметром 1,5÷5 мм, камеру охватывает электрическая обмотка-индуктор.
Это техническое решение наиболее близко к заявляемому и принято за прототип.
Недостатком прототипа является невозможность безударной обработки и разрушение обрабатываемого материала, ограниченное применение только для разрушения и диспергирования материала.
Задачей и техническим результатом изобретения является упрощение конструкции скарификатора, равномерная щадящая регулируемая безударная обработка поверхности семян без дробления, повышение надежности и эффективности предпосевной обработки семян, снижение энергозатрат.
Это достигается тем, что скарификатор содержит рабочую камеру обработки семян из немагнитного материала, кольцевые индукторы, ферротела в виде сфер, при этом сферы сформированы в рабочей камере слоями в трех и более зонах по высоте, имеют в каждой зоне разный диаметр, индукторы расположены позонно на поверхности рабочей камеры, а камера снабжена в основании селективной решеткой из плоских немагнитных полосовых элементов с шагом меньшим диаметра сферы из нижней зоны в соотношении t≤0,25d, сферы выполнены пустотелыми, тонкостенными, с рельефной поверхностью с равномерно расположенными сферическими микровыступами высотой 0,2÷0,5 мм, в верхней и нижней зонах рабочей камеры расположены сферы большего диаметра, а в средней зоне меньшего диаметра, индукторы выполнены управляемыми, частота изменения магнитного потока в индукторе изменяется в диапазоне 0-50 Гц с помощью частотного преобразователя и управляющего устройства для регулирования интенсивности процесса скарификации семян в каждой зоне.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид скарификатора, на фиг. 2 – общий вид скарификатора в разрезе, на фиг. 3 – селективная решетка, на фиг 4 – расположение сферических ферротел на селективной решетке, на фиг. 5 – сферическое ферротело в с микровыступами разрезе, на фиг. 6 – взаимное расположение сферических ферротел в камере: а – по вертикали; в – по горизонтали.
Скарификатор включает рабочую камеру 1, ферротела 2, систему каналов 3, индукторы 4, 5, 6, загрузочный люк 7, крышку 8, накопитель 9 с затвором 10, семенной материал 11, селективную решетку 12, частотные преобразователи 13, 14, 15, управляющее устройство 16, коммуникации 17, 18, верхнюю 19, среднюю 20, нижнюю 21 рабочие зоны, микровыступы на поверхности ферротел 22.
Скарификатор работает следующим образом. В рабочую камеру 1 помещают послойно набор ферротел в виде сфер разного диаметра 2 и формируют верхнюю, среднюю и нижнюю зоны 19, 20, 21. Верхняя и нижняя зоны состоят из сфер большего диаметра, а средняя зона из сфер меньшего диаметра. Размер и количество рядов сфер в слое устанавливаются в зависимости от вида и формы обрабатываемых семян. Включают позонно установленные на поверхности камеры индукторы 4, 5, 6, управляемые с помощью частотных преобразователей 13, 14, 15 и управляющего устройства 16 для регулирования процесса скарификации семян в каждой зоне. При включении индукторов в объеме рабочей камеры в каждой зоне создается переменное магнитное поле, воздействующее на каждый рабочий элемент-сферу 2. При определенных значениях параметров магнитного поля каждый рабочий элемент – сфера будет совершать колебательные и вращательные движения с частотой, равной частоте создаваемого индуктором поля. В каждой зоне частота назначается и поддерживается управляющим устройством в зависимости от размеров, вида семян, технологии и режима обработки. Сферы в объеме камеры точечно контактируют друг с другом и образуют систему каналов 3 по всему объему, по которым перемещаются семена. Размеры каналов в каждой зоне определяются диаметром сферы и должны соответствовать размеру семени. Загрузка семенного материала 11 производится через загрузочный люк 7 в крышке камеры 8 порционно или непрерывно. Через каналы 3 между сферами в верхней зоне семена ориентированно свободно и поштучно подаются в среднюю зону под воздействием вибрационного колебания сфер.
При попадании в меньшие по размеру межсферные каналы средней зоны оболочки семян подвергаются частичной деформации, трению и износу  от контакта со сферами (трибоэффект), из-за колебательного движения сфер в магнитном поле. Этому способствуют микровыступы на поверхности ферротел 22. Семена подвергаются воздействию интенсивно движущихся по сложным (из-за взаимных соударений) траекториям ферротел и поступают в нижнюю зону с большими по диаметрам сферами. Размеры каналов в этой зоне позволяют перемещаться семенам беспрепятственно без существенного трения и сопротивления. Создание и регулирование частоты магнитного поля в каждой зоне осуществляется управляющим устройством для регулирования процесса 16 через частотные преобразователи 13, 14, 15 в соответствии с размерно-качественной характеристикой семян и технологическими требованиями по обработке. Из нижней зоны  скарифицированные семена через селективную решетку 12 поступают в накопительный бункер 9, откуда выгружаются по мере заполнения бункера через затвор 10.
Предложенное техническое решение позволяет упростить конструкцию скарификатора, обеспечить обработку семян без дробления, повысить эффективность предпосевной обработки семян, снизить энергозатраты.
Скарификация семян в магнитном поле дополнительно способствует увеличению энергии их прорастания.