УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к предпосевной обработке семян.
Известно устройство для предпосевной обработки клубней картофеля в электромагнитном поле, включающее загрузочную емкость, подающий транспортер, систему воздействия, состоящую из разнополярных электродов, закрепленных на П-образной диэлектрической пластине над входным и выходным отверстием корпуса статора трехфазного электродвигателя, являющегося источником электромагнитного поля, при этом рабочий участок грузонесущей ленты размещен в полости статора, а разнополярные электроды расположены над грузонесущей лентой (Патент РФ №2088066, МПК А01С 1/00, опубликовано 20.05.2002 г.).
Однако данная установка не может быть использована для обработки семян зерновых, овощных и кормовых культур. Так электрическое поле внутри статора трехфазного электродвигателя имеет радиальное распределение, а следовательно, и поле по ширине транспортерной ленты будет неодинаковым, что требует необходимости дополнительного перемешивания, а в связи с тем, что геометрические характеристики излучателя в данном техническом решении не могут изменяться, следовательно, неизменными остаются и параметры поля, что снижает ассортимент обрабатываемых семян и видов их обработки. Кроме того, низкая производительность установки обусловлена незначительными размерами поперечного сечения большинства статоров электродвигателей не превышающих для большинства двигателей 300 мм в диаметре. Пыль и высокая влажность, являющиеся сопутствующим фактором технологического процесса предпосевной обработки приводят к преждевременному старению изоляции обмотки статора, следствием чего являются межвитковые короткие замыкания, приводящие установку в нерабочее состояние.
Известна машина для предпосевной обработки семян пшеницы в электрическом поле, включающая загрузочный бункер, подающий транспортер с бортами, систему воздействия, состоящую из плоского заземленного электрода и источника поля - плоского потенциального электрода, расположенного над несущей лентой на расстоянии 6,5 см. и подключенного к отрицательному потенциалу высоковольтного источника питания (Патент РФ №2181234, МПК А01С 1/00, опубликован 20.04.2002 г. - прототип).
Однако, на данной установке невозможно получение вращающегося эллиптически поляризованного поля, обеспечивающего равномерность воздействия поля на хаотически ориентированные в слое семена.
Наличие бортов, закрепленных на транспортере, приводит к износу краев движущейся вдоль бортов ленты, к износу самих бортов, что сокращает безремонтный срок работы установки, а также, как следствие, к дополнительному трению, повышающему энергозатраты и потери зерна. К недостаткам данной установки следует отнести так же непостоянство параметров создаваемого поля коронного разряда, в связи с наличием технологической пыли, которая, осаждаясь на потенциальном электроде, приводит к появлению на нем областей, в которых для создания поля коронного разряда требуется меньшее значение потенциала, что в свою очередь, приводит к перераспределению электрического заряда на поверхности электрода, следовательно к искажению электрического поля. Кроме этого, так как биологическое действие электрического поля, а как следствие и тока, зависит от его параметров: напряженности поля, амплитудного значения плотности тока, частоты, формы тока, времени воздействия, то эффект является сложной фикцией этих факторов, при этом для каждого объекта потребуется использование своих параметров электрического поля и режимов воздействия, и если учесть, что семя можно рассматривать как диполь то, соответственно, при обработке постоянным электрическим полем для получения оптимальных результатов очевидна необходимость ориентации семян в электрическом поле, что технически на данной установке недостижимо.
Заявленная полезная модель устройства для предпосевной обработки семян в электрическом поле решает задачу повышения качества обработки и обеспечения возможности обработки различного типа семян и видов обработки при увеличении срока использования устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для предпосевной обработки семян в электрическом поле, включающем загрузочный бункер, выпускной лоток, подающий транспортер, источник поля, расположенный над верхней ветвью подающего транспортера, неподвижный плоский заземленный электрод, источник поля выполнен в виде системы трех цилиндрических потенциальных электродов взаимосвязанных через изолирующие стойки с нижней рамой ромбового домкрата, жестко связанной с его нижней плоскостью, а верхняя рама ромбового домкрата жестко связана с его верхней плоскостью и через изоляторы закреплена на раме установки, при этом лента транспортера снабжена бортами. Установка снабжена блоком управления, включающим частотный регулятор скорости привода, частотный преобразователь для питания системы потенциальных электродов и регулятор напряжения. Данное устройство позволяет производить обработку семян как в переменном, так и в постоянном электрическом поле. Частотным регулятором скорости привода, посредством регулирования частоты вращения асинхронного двигателя изменяют скорость движения транспортирующей ленты, соответственно изменяя время нахождения семян в области облучения электромагнитным полем. В качестве устройства частотного регулирования скорости вращения двигателя использован, например, частотный преобразователь серии EI-7011. Скорость двигателя  выбирается в соответствии со временем обработки: где V - скорость движения транспортерной ленты, l - длинна электродов (в предлагаемой установке - l=1,2 м), t - время обработки семян.
Коммутация цепей постоянного и переменного тока осуществляется посредством переключателя на блоке управления. Возможность подачи на электроды как переменного, так и постоянного напряжения обеспечивает реализацию с помощью одной установки различных видов обработки. Электроды подключаются к выводам блока управления. Питание установки осуществляется от трехфазной сети напряжением 380 В.
В режиме обработки семян переменным электрическим полем на электроды подается фазное напряжение. Переключение величины напряжения осуществляется установкой в соответствующее положение ручки управления расположенной на панели блока управления. Этим достигается грубая регулировка напряженности электрического поля в рабочем пространстве между подвижными и неподвижным электродами. Максимальное напряжение на выходе регулятора напряжения составляет 10 кВ. Конструктивно регулятор напряжения совмещен с частотным преобразователем. Для полной регулировки напряженности используется зависимость напряженности электрического поля от расстояния между электродами, которая в первом приближении выражается как: , где U - напряжение на электроде, D - расстояние между подвижным и неподвижным электродом, которое складывается из расстояния от неподвижного электрода до транспортерной ленты (2 см) и регулируемого расстояния от транспортерной ленты до системы подвижных цилиндрических электродов (6,5-8 см). Нижний заземляемый плоский электрод необходим для выравнивания величины напряженности электрического поля в области обработки семян. Использование цилиндрической формы гладких электродов в качестве источника электрического поля выбрано в связи со стремлением уменьшить коронирование на поверхности электродов. Одним из условий качественной обработки на заявленной модели при использовании транспортерных лент различной ширины, является соблюдение соотношения расстояний от краев ленты до крайних электродов. Это расстояние должно составлять ½ расстояния между электродами. Соблюдением данных соотношений обеспечивается равномерность электрического поля.
На фиг.1 и 2 показан общий вид установки. На фиг.1 - общий вид сбоку, на фиг.2 - источник поля (система цилиндрических потенциальных электродов).
Установка состоит из загрузочного бункера 1 и выпускного лотка 2, ленточного подающего транспортера 3 с приводом 4. Верхняя ветвь ленты 3 транспортера расположена между заземленным плоским электродом 5 и источником поля, выполненным в виде системы 3-х цилиндрических потенциальных электродов 6, жестко закрепленных через изолирующие стойки 7 с нижней рамой 8 ромбового домкрата 9, верхняя рама 10 которого через изоляторы 11 жестко закреплена на раме 12 устройства. В свою очередь, нижняя рама 8 жестко связана с нижней плоскостью ромбового домкрата, а верхняя рама 10 с верхней его плоскостью. Лента 3 транспортера имеет борта 13. Установка снабжена блоком управления 14, включающим частотный регулятор скорости привода 4, частотный преобразователь для питания системы потенциальных электродов 6 и регулятор напряжения.
Как показали исследования, для различных культур частота воздействия электромагнитного поля различна и лежит в области низких частот. Высокая чувствительность семян к низкочастотному электромагнитному полю связана с изменением рН и высвобождением белков, которые ускоряют выход семян из состояния покоя и стимулируют развитие в них восстановительных процессов, определяемых восстановлением барьерной функции мембран, что обуславливает повышение всхожести и отсутствие микрофлоры после обработки.
В таблице 1 приведены оптимальные параметры процесса предпосевной обработки семян яровой и озимой пшеницы, гороха, моркови, хлопчатника, ячменя, кукурузы, подсолнечника и томатов найденные экспериментальным путем.
Вид посевного материала
Частота поля
Напряжение на электродах, кВ
Высота размещения электродов над лентой, см.
Время обработки, с
Повышение урожайности, %
Повышение всхожести, %
Пшеница яровая
14-16
8
7
13
18
35
Пшеница озимая
15-19
10
6,5
15
27
36
Горох
17-20
7
7,5
10
18
33
Морковь
18-20
5
7,5
12
30
15
Хлопчатник
17-20
3
8
5
30
22
Ячмень
14-16
8
7,5
12
24
46
Кукуруза
7-10
7
7,5
11
27
35
Подсолнечник
7-10
6
7,5
10
18
36
Томаты
16-18
5
8
7
24
19
Результаты обработки, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что одновременно повышается как всхожесть, так и урожайность.
Пример использования установки при обработке семян переменным электромагнитным полем:
в бункер 1 засыпаются семена, например гороха. В зависимости от этого устанавливается с помощью частотного преобразователя частота электромагнитного поля (18 Гц), далее с помощью блока управления задают величину напряжения (7 кВ), подаваемого на систему подвижных электродов 6, после чего, вращая винт ромбового домкрата 9, выставляют высоту электродов 6 над поверхностью несущей ленты 3 транспортера (7,5 см) и с помощью частотного регулятора привода транспортерной ленты задают время нахождения обрабатываемого зерна в электромагнитном поле (10 с). После установки параметров подают напряжение на электроды, запуская привод транспортерной ленты. Борта транспортерной ленты высотой 6,5 см. выполнены с возможностью поддержания и разравнивания слоя семян высотой 5 см. Система цилиндрических потенциальных электродов в первоначальном варианте расположены над несущей лентой на высоте 6,5 см.
При необходимости обработки семян в электростатическом поле (вид обработки) на потенциальные электроды подается постоянное напряжение.
Таким образом, заявленная полезная модель обладает возможностью регулировки параметров электромагнитного поля в широком диапазоне, возможностью изменения экспозиции, возможностью использования как постоянного, так и переменного напряжения (вид обработки), что в конечном итоге, предопределяет ее универсальность и высокое качество обработки семян в электрическом поле, а выполнение бортов непосредственно на несущей ленте предотвращает трение и износ соответствующих деталей установки.