КАПСУЛИРОВАННЫЙ ПОСАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАПСУЛИРОВАНИЯ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА
CAPSULAR LANDING STOCK AND DEVICE FOR CAPSULATING LANDING STOCK

Изобретение относится к области сельского хозяйства и сельскохозяйственного машиностроения, в частности для подготовки семян различных растений к посадке и к устройствам для капсулирования семян сельскохозяйственных культур, а также огородных, лекарственных и декоративных растений перед посадкой или посевом.
Известна капсула, изготовленная из древесной щепы после ее пропитывания удобрением или пестицидом методом давления или погружения (опубл. заявка RU №2005111971, кл. С05F 11/00, оп. 2005 г.). Такая однослойная капсула является достаточно прочной, но плохо разлагается в почве и не может обеспечить прорастающее растение достаточным количеством удобрений и полезных элементов.
Известно покрытие для семян, содержащее порошкообразное удобрение, включающее в себя питательные вещества и микроэлементы, и водный фиксирующий агент в виде текучего побочного продукта переработки растительного сырья или ферментации, содержащий эмульгированное масло (патент RU №2280346, кл. А01С 1/06, оп. 2006 г.). В этом покрытии используется водный фиксирующий агент с эмульгированным маслом, обеспечивающий фиксацию (прилипание) удобрений к поверхности семян, однако само однослойное покрытие остается сухим. Такая капсула лучше растворяется в почве и содержит больше полезных веществ, чем предыдущая, но ее полезные свойства ограничены однослойным покрытием.
Наиболее близким техническим решением к заявленному техническому решению является капсулированный посадочный материал с регулируемыми свойствами, включающий семя, которое находится внутри многослойной капсулы, содержащей все ингредиенты, необходимые для каждой стадии начального периода развития растения (патент на изобретение RU №2272390, кл. А01С 1/06, оп. 2006 г.). Такая капсула содержит послойно расположенные в ней полезные вещества, распределенные в ней по мере необходимости при прорастании и росте растений. Однако ее сухие оболочки ограничивают возможности использования полезных веществ.
Известно устройство для изготовления капсул-семяносителей (SU, авторское свидетельство №1692323, кл. А01С 1/06, оп. 1991), содержащее рабочий орган, выполненный в виде приводного барабана с расположенными в нем толкателями с нижними полуматрицами и бесконечного элемента, взаимодействующего с барабаном и имеющего верхние полуматрицы, механизм привода рабочего органа и механизм подачи удобрительной смеси и семян, причем оно дополнительно снабжено расположенными на внутренней стороне барабана электромагнитными устройствами с токоприемниками и диском управления. Это устройство имеет ограниченную область применения - возможность получения только однослойных сухих капсул.
Известна установка для изготовления капсулированных семян (SU, авторское свидетельство №725593, кл. А01С 1/06, оп. 1980), содержащая вращающийся барабан, на поверхности которого на одинаковом расстоянии друг от друга по дуге и по образующей размещены полусферические ячейки (формы), и последовательно установленные над барабаном с возможностью взаимодействия с ним бункер для подачи в ячейки наполнителя, средство поштучной подачи семян в ячейки с наполнителем и устройство формирования семенных капсул в форме калиброванных шариков, выполненное в виде цилиндра с выступами, имеющими внутри полусферические полости, образующие вместе с ячейками барабана сферические полости, причем дополнительно над барабаном установлены питатель гранулированных удобрений, установленный перед приспособлением для подачи наполнителя, а между последним и средством для поштучной подачи семян последовательно установлены устройство для образования углубления в наполнителе, размещенном в ячейке барабана, приспособление для подачи буферного вещества в ячейки и устройство для образования углубления в буферном веществе для семян, при этом за устройством формирования семенных капсул над поверхностью барабана размещены нагреватели, а внутри барабана установлены приспособления для выталкивания готовых семенных капсул. В этой установке производятся однослойные сухие капсулы, подверженные механическим повреждениям.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является установка для капсулирования семян, содержащая роторное устройство прессования капсул в виде стола с вертикальной осью вращения и с закрепленными в нем матрицами, над которыми расположены бункер-питатель поштучной выдачи семян, бункеры-питатели первой и второй питательных смесей, пуансоны с выпуклой рабочей поверхностью для формирования в питательных смесях углублений и пуансоны с вогнутой рабочей поверхностью для формирования оболочек капсулы (патент на изобретение RU №2264698, кл. А01С 1/06, оп. 2005 г.). Эта установка дает возможность изготавливать многослойные сухие капсулы, но они также, как и предыдущие, подвержены механическим повреждениям, а установка имеет невысокую производительность капсулирования.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения качества посадочного материала, его всхожести и дальнейшего роста при повышении прочности и эластичности наружной оболочки и уменьшении подверженности механическим повреждениям, повышения универсальности и производительности устройства для капсулирования посадочного материала, расширения его технических возможностей и сферы использования.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в капсулированном посадочном материале, включающем многослойную капсулу с регулируемыми свойствами и семя, находящееся внутри капсулы, содержащей все ингредиенты, необходимые для каждой стадии начального периода развития растения, как минимум наружный слой выполнен в виде водорастворимой полимерной оболочки, а как минимум один из внутренних слоев является либо жидким, либо гелеобразным. Внутренний слой, прилегающий к семени, как минимум содержит стимулятор роста. Внутренний слой, прилегающий к семени, как минимум содержит бактериальные препараты. Внутренний слой, прилегающий к семени, содержит органические питательные вещества, минеральные удобрения, микроэлементы. Внутренний слой, прилегающий к семени, содержит либо бентонит, либо сапонит. Наружная водорастворимая полимерная оболочка выполнена либо из крахмала, либо из целлюлозы. Наружная полимерная оболочка снабжена полимерными нитями для соединения с другими капсулами. Капсулированный посадочный материал содержит проращенное семя. Капсулированный посадочный материал содержит не менее двух полимерных оболочек, не менее двух внутренних слоев, являющихся либо жидким, либо гелеобразным.
Также тем, что в устройстве для капсулирования посадочного материала, содержащем расположенный на раме рабочий стол с горизонтально установленными над ним верхней и нижней матрицами и верхним и нижним рядами пуансонов, вертикально расположенных между матрицами, подающими устройствами, связанными с бункером для семян и бункерами для наполнителей, и выгрузным устройством, матрицы выполнены в виде профилированных листов с углублениями, повернутыми друг к другу и к пуансонам, причем одна часть пуансонов установлена над нижней матрицей, а другая часть пуансонов установлена под верхней матрицей, а устройство снабжено как минимум двумя кассетными механизмами с полимерными лентами и лентопротяжными механизмами, расположенными горизонтально над рабочим столом, системой термосклеивания полимерной ленты и дополнительными выталкивающими пуансонами, расположенными в зоне выгрузного устройства, причем одна из полимерных лент расположена между нижней матрицей и нижней частью пуансонов, а другая полимерная лента расположена между верхней матрицей и верхней частью пуансонов, при этом как минимум один из бункеров для наполнителей с подающим устройством выполнен в виде емкости с трубопроводом для подачи жидкости к рабочему столу и системой впрыска с форсункой, расположенной перед выгрузным устройством. Выгрузное устройство для капсул выполнено в виде лотка, расположенного над выгрузным транспортером. Лентопротяжный механизм снабжен дополнительной кассетой для использованной полимерной пленки. Бункер для семян снабжен дозирующим механизмом, а подающее устройство выполнено в виде нескольких расположенных в шахматном порядке трубопроводов с выходными концами, расположенными над нижней лентой.
Наружная полимерная оболочка снабжена полимерными нитями для соединения с другими капсулами.
На фиг.1 представлена двухслойная капсула посадочного материала в сечении, на фиг.2 - многослойная капсула посадочного материала в сечении с проращенным семенем, на фиг.3 - спаренная капсула, на фиг.4 - устройство для капсулирования посадочного материала, вид сбоку, на фиг.5 - матрицы с полимерными лентами и пуансонами, сечение А-А на фиг.1.
Капсулированный посадочный материал состоит из многослойной капсулы с регулируемыми свойствами и семени 1, находящимся внутри капсулы. Капсула содержит все ингредиенты, необходимые для каждой стадии начального периода развития растения, при этом наружный слой выполнен в виде водорастворимой полимерной оболочки 2 (см. фиг.1). Внутренний слой 3, прилегающий к семени, является либо жидким, либо гелеобразным. В зависимости от вида семени, назначения капсулы и ее стоимости выбирают компоненты внутреннего слоя 3. Он может содержать стимулятор роста, бактериальные препараты, органические питательные вещества, минеральные удобрения, микроэлементы, бентонит, сапонит и другие компоненты. Наружная водорастворимая полимерная оболочка 2 выполнена либо из крахмала, либо из целлюлозы, либо из другого полимерного водорастворимого материала. Для культур, которые высевают двухстрочной линией, наружная полимерная оболочка может быть снабжена полимерными нитями 34 для соединения с другими капсулами (см. фиг.3). Для некоторых сельскохозяйственных культур, имеющих долгий период вегетации в условиях короткого лета, в капсулированном посадочном материале используют уже проращенное семя. Многослойная капсула может иметь достаточно большое количество слоев. Такая капсула используется в тех случаях, когда есть необходимость отделить слои, содержащие одни компоненты, от слоев, содержащих другие мало совместимые с ними компоненты. На фиг.2 изображена капсула, которая содержит прилегающий к семени 1 с ростком 4 жидкий слой 5, содержащий вещества-консерванты, необходимые для хранения проращенного семени до его посева. Жидкий слой 5 закрыт водорастворимой полимерной оболочкой 6, отделяющей вещества-консерванты от стимуляторов и удобрений, содержащихся в гелеобразном слое 3 с полимерной оболочкой 2.
Многослойное строение капсулы позволяет учесть особенности каждого вида растений при выборе состава питательной смеси для капсулирования его семян. Также позволяет варьировать свойства слоев 3, 5 и оболочки 2, 6 в зависимости от состава почвы и природных условий (засушливые районы или места с повышенной влажностью почвы). Такой капсулированный посадочный материал имеет достаточно прочную и гибкую внешнюю полимерную оболочку 2, что позволяет проводить посадочные работы механизированным способом. Полимерная оболочка 2 удароустойчива, она не подвержена механическим повреждениям, растрескиванию. Особенно эффективным является использование капсулированного посадочного материала с проращенным семенем (см. фиг.2), позволяющее значительно ускорить прорастание растений и уменьшить период вегетации до получения урожая.
Устройство для капсулирования посадочного материала содержит расположенный на раме 7 рабочий стол 8. Над рабочим столом 8 горизонтально установлена верхняя матрица 9 и под ней горизонтально установлена нижняя матрица 10. Матрицы 9 и 10 выполнены в виде профилированных листов с углублениями в виде полусфер 11 и 12, повернутыми друг к другу. В передней зоне рабочего стола 8 расположены два кассетных механизма 13 и 14 с верхней и нижней полимерными лентами 15 и 16, снабженные лентопротяжными механизмами 17. Верхняя полимерная лента 15 примыкает снизу к верхней матрице 9, а нижняя полимерная лента 16 примыкает сверху к нижней матрице 10. Под верхней полимерной лентой 15 вертикально установлены пуансоны 18. Пуансоны 18 расположены в два горизонтальных ряда, смещенных в шахматном порядке, т.е. второй ряд смещен на половину шага относительно первого ряда. Верхние выпуклые полусферы 19 пуансонов 18 направлены в сторону ленты 15 и расположены напротив соответствующих им вогнутых полусфер 11 верхней матрицы 9. Над нижней полимерной лентой 16 вертикально установлены пуансоны 20, расположенные (как и верхние пуансоны 18) в два горизонтальных ряда, смещенных в шахматном порядке, т.е. второй ряд смещен на половину шага относительно первого ряда. Нижние выпуклые полусферы 21 пуансонов 20 направлены вниз в сторону ленты 16 и расположены напротив соответствующих им вогнутых полусфер 12 нижней матрицы 10.
Бункер 22 для семян снабжен дозирующим механизмом 23, связанным с подающим устройством, выполненным в виде нескольких расположенных в шахматном порядке трубопроводов 24. Выходные концы трубопроводов 24 расположены над нижней лентой 16 позади (по ходу движения лент 15 и 16) пуансонов 20. Бункер для наполнителей выполнен в виде емкости 25 с трубопроводом 26 для подачи жидкости или геля к системе впрыска с форсунками 27, расположенными над рабочим столом 8 в зоне выгрузного устройства, выполненного в виде лотка 28, расположенного над выгрузным транспортером 29. Перед форсунками 27 расположена система 30 термосклеивания полимерных лент 15 и 16 в одну ленту 31. Позади форсунок 27 установлены дополнительные выталкивающие пуансоны 32, расположенные в зоне лотка 28 выгрузного устройства, которые вырубают готовую капсулу. За выталкивающими пуансонами 32 расположена дополнительная кассета 33 для сматывания использованной полимерной пленки 31.
Устройство для капсулирования посадочного материала работает следующим образом. Полимерные ленты 15 и 16, выполненные либо из крахмала, либо из целлюлозы, либо из другого полимерного водорастворимого материала, с помощью лентопротяжных механизмов 17 подают в зону рабочего стола 8. Т.к. матрицы 9 и 10 выполнены в виде профилированных листов с углублениями в виде полусфер 11 и 12, а расположенные напротив матриц 9 и 10 пуансоны 18 и 20 выпуклыми полусферами 19 и 21 направлены в сторону углублений в виде полусфер 11 и 12, то при давлении на ленты 15 и 16 полусферами 19 и 21 пуансонов 18 и 20 они прогибаются в сторону полусфер 11 и 12 матриц 9 и 10, образуя ложе для семени. При этом на поверхности лент 15 и 16 образуются вмятины-полусферы (будущие половинки капсулы), совпадающие по форме с полусферами 19 и 21. Лента 15 расположена над лентой 16, а их вмятины (из которых потом получают капсулы) направлены вогнутостью друг к другу. Поскольку пуансоны 18 и 20 расположены в шахматном порядке, то вмятины на лентах 15 и 16 практически примыкают друг к другу, что значительно уменьшает отходы полимерной ленты, которые не используются при изготовлении капсул и идут на переработку и дальнейшее использование при изготовлении таких же полимерных пленок для капсул.
На нижнюю ленту 16 в каждую образованную пуансонами 20 вмятину-полусферу с помощью трубопроводов 24 подают семя, после чего с помощью системы 30 термосклеивания полимерные лент 15 и 16 склеивают в одну ленту 31 теми зонами, где ленты 15 и 16 соприкасаются друг с другом. При этом вмятины-полусферы ленты 15 и 16 образуют полые капсулы с семенем внутри. Затем через форсунки 27 (подобно шприцевому механизму) в каждую вновь образованную капсулу впрыскивают наполнитель жидкого или гелеобразного вида, поданный трубопроводом 26 из емкости 25. Так как прокол микроскопический, то отверстие затягивается, чем обеспечивается сохранность впрыснутой жидкости. Наполнитель может содержать стимулятор роста, бактериальные препараты, органические питательные вещества, минеральные удобрения, микроэлементы, бентонит, сапонит и другие компоненты. С помощью дополнительных выталкивающих и одновременно вырубающих пуансонов 32 полученные капсулы выдавливаются на лоток 28 выгрузного устройства, а затем на транспортер 29. Лента 31 с отверстиями, образованными после выдавливания капсул, наматывается на дополнительную кассету 33, а затем поступает на переработку.
Таким образом, изобретение решает техническую задачу повышения качества посадочного материала, его всхожести и дальнейшего роста при повышении прочности и эластичности наружной оболочки и уменьшении подверженности механическим повреждениям, повышения универсальности и производительности устройства для капсулирования посадочного материала, расширения его технических возможностей и сферы использования.