СПОСОБ КОНТЕЙНЕРНОЙ ПЕРЕВОЗКИ, СУШКИ И ХРАНЕНИЯ СЕМЯН И КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
CONTAINER TRANSPORTATION METHOD, DRYING AND STORAGE OF SEEDS METHOD AND COMPLEX FOR ITS IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к сушке вороха семян, полученного при комбайновой уборке, и может быть использована в сельском хозяйстве для заготовки семян сельскохозяйственных культур.
Известно, что ворох, полученный при комбайновой уборке многокомпонентен по своему составу. Он состоит из зерен основной культуры и большого количества разнообразных включений, влияющих на сохранность и качество заготовляемых зерна и семян. Наиболее нежелательными компонентами семенного вороха являются зеленые листья, стебли, семена сорных растений, вегетативные органы сорняков; щуплые, недоразвитые зерновки, семена и зерновки других культур, минеральные примеси, пылевидные частицы с обилием микроорганизмов. Так, зеленые части растений содержат 50-80% воды. Средняя влажность зерновой массы может из-за этого повышаться на 3% и более. Самосогревание влажного зерна начинается уже в бункере комбайна. За 30 мин влажность зерна способна повышаться на 0,5%. В период массовой уборки урожая, как правило, происходит временное хранение зерновороха с повышенной влажностью, в том числе при перевозке вороха из-под комбайна на стационарный пункт сушки. Было установлено, что с увеличением времени хранения возрастают влажность зерна и снижается всхожесть семян. Так срок хранения зерна во влажном ворохе не должен превышать 1-2 ч. Применение высокопроизводительных комбайнов в настоящее время, а следовательно уменьшение сроков уборки обязывает в достаточно сжатые сроки и с минимальными потерями произвести сушку семян и передать их на склад длительного хранения.
Известен способ контейнерной сушки зерна с перемешиванием для сушки семян ценных сортов (патент РФ №2558663, F26B 3/00, F26B 9/06, опубл. 10.08.2015 г.), заключающийся в том, контейнер загружают материалом, например в поле, транспортируют на сушильный пункт, устанавливают перфорированным дном на сушилку, нагнетают агент сушки в слой материала через воздушный канал от вентилятора через калорифер, сушат материал. В контейнере на определенной высоте замеряют температуру и влажность зерна (при отключенном вентиляторе). По достижении кондиционной влажности отключают калорифер и вентилятор. Погрузчиком вращают контейнер в вертикальной поперечной плоскости, производя перемешивание. Затем контейнер устанавливают на сушилку и продолжают сушить. Циклы перемешивания периодически повторяют. Высушенный материал охлаждают, продувая воздухом при отключенном калорифере, и разгружают.
Устройство для контейнерной сушки зерна содержит контейнер с перфорированным дном, сушилку с воздушными каналами, вентилятором и калорифером, быстросъемную смесительную камеру и средство вращения контейнера совместно со смесительной камерой в вертикальной плоскости, а смесительная камера выполнена в виде воронки с разгрузочным каналом.
Недостатки известных способа и устройства - громоздкость, малая производительность и недостаточно высокое качество получаемых семян.
Известен способ контейнерной сушки вороха семян сельскохозяйственных культур, включающий загрузку семян разных культур или одной культуры с разной влажностью в контейнеры с перфорированными днищами, установку контейнеров с семенами на модули теплоподводящего канала, подачу теплоносителя и сушку, измерение температуры теплоносителя и влажности вороха в каждом контейнере в процессе сушки, регулирование подаваемого количества теплоносителя под днище контейнеров в зависимости от показателей температуры теплоносителя и влажности вороха в каждом контейнере, снятие контейнеров с высушенным ворохом и замена их на новые.
Известно устройство для его осуществления, включающее теплоподводящий канал с подключенным к нему теплогенератором, состоящий из последовательно соединенных модулей, и контейнеры с перфорированными днищами, плотно устанавливающиеся на модули. Внутри каждого модуля установлен регулирующий клапан, выполненный составным по крайней мере из двух частей для регулировки потока агента сушки через модуль (патент РФ №2272229, F26B 9/06).
Недостатки известных способа и устройства для его осуществления - малая производительность, относительная неравномерность сушки, недостаточно высокое качество получаемых семян.
Известны способ и устройство для контейнерной сушки семян (патент РФ №2589972, F26B 3/14, F26B 17/12, опубл. 10.07.2016 г.), характеризующиеся тем, что семена загружают в контейнеры, которые установлены на модули, составляющие теплоподводящий канал, вентилируют агентом сушки, переворачивая контейнеры на 180° с определенной частотой, разгружают.
Устройство для осуществления этого способа контейнерной сушки включает теплогенератор, теплоподвижный канал, составленный из последовательно соединенных модулей с клапанами регулировки потока агента сушки, контейнеров, пробоотборника, погрузочного средства для установки, снятия и разгрузки контейнеров, пульт управления с микропроцессором, датчиками температуры, влажности семян и скорости агента сушки, шаговой привод перемещений погрузочного средства и его механизмов относительно модулей и контейнеров. Нижняя и верхняя плоскости контейнеров обратимы и выполнены в идее решеток, одна из которых съемная.
Недостатком известных способа и устройства является громоздкость, малая производительность, недостаточно высокое качество получаемых семян.
Известен также способ контейнерной перевозки, сушки и хранения семян, преимущественно с селекционных делянок, и устройство для его осуществления (патент РФ №2527520, A01F 25/14, опубл. 10.09.2014 г., бюл. №25), принятые нами за прототип.
Известный способ контейнерной перевозки, сушки и хранения семян заключается в том, что семена комбайном загружают в устройство на решетку, контейнер поднимают на платформу транспортирующего средства и транспортируют на стационарный пункт обработки, подключают к диффузору быстроразъемным соединением, открывают створки запорного клапана, включают вентилятор, а при необходимости (в зависимости от влажности семян) и теплогенератор, вентилируют, перемешивают с частотой, зависящей от влажности семян и толщины слоя, высушенные до кондиционной влажности семена охлаждают путем отключения теплогенератора, затем контейнер перемещают на склад и разгружают (створки запорного клапана при разгрузке контейнера закрывают). После разгрузки контейнер возвращают на поле.
Известно устройство для его осуществления, содержащее контейнер, включающий переднюю, заднюю и боковые вертикальные стенки, решетку, короб, направляющие пластины в коробе, а также средство загрузки, платформу транспортирующего средства, средство подъема контейнера, запорный клапан, диффузор, быстроразъемное соединение диффузора с контейнером, вентилятор, теплогенератор, мобильное средство.
Недостатком известных способа и устройства контейнерной перевозки, сушки и хранения семян является малая производительность при недостаточно высоком качестве получаемых семян, а также недостаточно высокая оптимизация всего технологического процесса. Это объясняется тем, что в прототипе не предусмотрено профилактическое вентилирование свежеубранного зерна до того момента, когда оно поступит на сушку, а также его защита от непогоды. Кроме того, схема подключения устройства к источнику теплоты не позволяет обеспечить одновременную сушку различных культур, сортов, партий семян и их выгрузку без прерывания процесса сушки.
Техническая задача изобретения - повышение качества получаемых семян при одновременном повышении производительности и оптимизации всего технологического процесса.
Технический результат достигается тем, что в способе контейнерной перевозки, сушки и хранения семян, включающем загрузку вороха семян на решетку контейнера комбайном, транспортировку на стационарный пункт сушки, подключение к источнику теплоты, сушку, охлаждение, разгрузку контейнера, возвращение его на поле, согласно изобретению при транспортировке контейнера от комбайна до стационарного пункта сушки и в случае ожидания очереди на подключение контейнера к источнику теплоты ворох семян активно вентилируют воздухом а, в случае непогоды, защищают от атмосферных осадков с обеспечением беспрепятственного выхода из контейнера вентилирующего воздуха, перед подключением контейнера к источнику теплоты ворох семян подвергают предварительной очистке, при этом загрузку, разгрузку, транспортировку контейнера осуществляют единым техническим средством.
Технический результат достигается также тем, что комплекс, включающий контейнер, состоящий из передней, задней, боковых вертикальных стенок, решетки и короба под ней, теплогенератор, вентилятор, датчик температуры теплового агента, диффузор, запорный клапан, средство загрузки, платформу транспортирующего средства, средство подъема контейнера, мобильное средство, согласно изобретению он дополнительно снабжен подсоединенным к диффузору воздушным каналом, состоящим из последовательно соединенных модулей, мягкими рукавами с закрепленными на них переходниками, съемными заглушками, вентилятором, установленным на транспортном средстве с приводом от гидросистемы последнего, и машиной предварительной очистки, контейнер снабжен окнами на передней и задней стенках короба, при этом задняя стенка контейнера выполнена в виде выгрузного борта, подвешенного на навесах к верхнему каркасу контейнера, и запорного устройства на нижнем его каркасе, на верхнем каркасе контейнера закреплен полог на некотором расстоянии от него по вертикали с возможностью скатывания его в рулон вдоль боковой стенки и закрепления в таком положении, запорный клапан установлен на воздушном канале и выполнен в виде по меньшей мере двух воздушных заслонок с поворотными лопатками и рычажным механизмом, а средство загрузки, платформа транспортирующего средства, средство подъема и снятия контейнера, средство выгрузки содержимого из контейнера, мобильное средство выполнены в виде единого технического средства - мультилифта с крюковым захватывающим устройством, при этом контейнер снабжен ответными скобами для подсоединения к мультилифту.
Сопоставительный анализ заявляемых технических решений с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается от известного дополнительными операциями - активное вентилирование вороха семян воздухом во время транспортировки контейнера от комбайна до стационарного пункта сушки и защита от атмосферных осадков в случае непогоды, предварительная очистка перед сушкой, а также условиями выполнения действий - применяемым устройством (мультилифтом вместо нескольких разных технических средств). Заявляемый комплекс отличается от известного дополнительными элементами - воздушный канал, состоящий из последовательно соединенных модулей, мягкие рукава с переходниками, вентилятор, установленный на транспортном средстве с приводом от его гидросистемы, машина предварительной очистки, а также конструкцией контейнера и других средств устройства. Таким образом, заявляемые технические решения соответствуют критерию патентоспособности «НОВИЗНА».
Исследуя уровень техники в процессе проведения патентного поиска по всем видам сведений, общедоступных в печати, мы не выявили технических решений, имеющих отличительные признаки заявляемых технических решений. К заявляемой совокупности существенных признаков мы пришли после многолетних поисков путей решения поставленной нами такой задачи: как добиться высокого качества получаемых семян при одновременном повышении производительности и оптимизации всего технологического процесса. Проведенные нами опыты подтвердили наличие возможности решения поставленной задачи совокупностью заявляемых признаков. Таким образом, заявляемые технические решения соответствуют критерию патентоспособности «ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ».
Заявляемые технические решения соответствуют и критерию патентоспособности «ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ», так как они могут быть использованы в сельском хозяйстве.
И, кроме того, они соответствуют и требованию «ДОСТАТОЧНОСТИ РАСКРЫТИЯ» группы изобретений, так как в описании способа и комплекса ниже будет раскрыта их сущность достаточно ясно и полно, чтобы они могли быть осуществлены специалистом в данной области техники в таком виде, как они представлены в пунктах формулы изобретения.
Способ и комплекс поясняются чертежами и фотографиями.
На фиг. 1 схематически представлен контейнер (вид сбоку); на фиг. 2 - то же, вид спереди; на фиг. 3 - то же, вид сзади; на фиг. 4 - схема подключения контейнера к модулю воздушного канала; на фиг. 5 - схематически представлено транспортное средство мультилифт с установленным на нем крюковым захватывающим устройством, контейнером и вентилятором; на фиг. 6 - схематически представлена машина предварительной очистки; на фиг. 7 - изображена зерносушилка с установленными контейнерами для одновременной сушки семян с различной исходной влажностью или семян различных культур; на фиг. 8 - представлена схема запорного клапана (воздушной заслонки): а - вид спереди, б - вид сбоку.
На фото размещены следующие виды: на фото 9 - загрузка очищенных семян после очистительной машины в контейнер; на фото 10 – разгрузка очищенных семян для сушки; на фото 11 - общий вид задней стенки контейнера с запорным устройством и окнами; на фото 12 - вид короба и сетки контейнера; на фото 13 - общий вид сушильной линии; на фото 14 - фрагмент воздушного канала с запорными клапанами и рукавами; на фото 15 - установка переходника с мягким рукавом к контейнеру; на фото 16 - общий вид мультилифта с контейнером (справа); на фото 17 - общий вид мультилифта с контейнером (слева); на фото 18 - разгрузка высушенных семян в склад.
Комплекс для контейнерной перевозки, сушки и хранения семян включает контейнер 1, состоящий из передней 2, задней 3, боковых 4 вертикальных стенок, решетки 5 и короба 6 под ней, окно 7 на задней стенке короба - для подачи теплового агента, окно 8 на передней стенке короба - для подачи атмосферного воздуха, выгрузной борт 9, навесы 10, запорное устройство 11 борта, полог 12, теплогенератор 13, вентилятор 14, диффузор 15, модуль 16 воздушного канала, запорный клапан 17, мягкий рукав 18, переходник 19, мультилифт 20, крюковое захватывающее устройство 21, захваты 22 контейнера, съемные заглушки 23 и 23а на окна короба, машина 24 предварительной очистки, платформа 25, вентилятор 26, датчик 27 температуры теплового агента, рычажный механизм 28.
Комплекс функционирует следующим образом.
Контейнер 1 мультилифтом 20 устанавливают на платформу 25 и транспортируют на уборочное поле. Выгрузной борт 9 запирают устройством 11. Ворох семян комбайном (не показан) загружают на решетку 5 контейнера, установленного на транспортном средстве. На окна 7 ставят съемные заглушки 23, а окно 8 и корпус вентилятора 26 соединяют мягким рукавом 18 с помощью переходников 19. Контейнер с ворохом семян транспортируют на стационарный пункт обработки, включив вентилятор 26. В случае непогоды (дождь или повышенная атмосферная влажность) разворачивают полог 12 над контейнером и защищают ворох семян во время транспортировки и во время ожидания очереди на подключение к источнику теплоты. Для осуществления предварительной очистки вороха контейнер разгружают с помощью крюкового захватывающего устройства 21 через выгрузной борт 9, открыв запор 11 выгрузного борта, не снимая контейнера с платформы. После предварительной очистки и загрузки контейнера очищенными семенами его транспортируют на стационарный пункт сушки. Отсоединяют мягкий рукав от окна 8 короба 6, ставят на него съемную заглушку 23а, снимают контейнер с семенами с платформы 25 крюковым устройством 21, ставят перед модулем 16 воздушного канала, соединяют окна 7 короба 6 с воздушными заслонками 17 с помощью мягких рукавов 18 с переходниками 19, открывают лопатки воздушных заслонок с помощью рычажного механизма 28, включают вентилятор 14 и теплогенератор 13 и вентилируют семена сушильным агентом, регулируя его поток с помощью изменения положения лопаток воздушных заслонок 17. Если одновременно осуществляется сушка семян в нескольких контейнерах, то отключение контейнера с высушенными до кондиционной влажности семенами от воздушного канала осуществляют так: закрывают запорный клапан 17 (лопатки воздушных заслонок) на данном модуле и отсоединяют мягкие рукава 18 от окон 7 на задней стенке короба с помощью переходников 19. А если к воздушному каналу был подключен только один контейнер, то отключение его осуществляют следующим образом: останавливают работу теплогенератора 13 (отключив горелку), отключают вентилятор 14, закрывают воздушные заслонки 17, отсоединяют мягкие рукава 18 от окон 7 на задней стенке короба. Отсоединенный от модуля воздушного канала контейнер поднимают на платформу 25 крюковым захватывающим устройством 21 мультилифта 20, перемещают на склад, разгружают устройством 21 через выгрузной борт 9. После разгрузки контейнер возвращают на поле. И цикл повторяется до конца уборки.
Способ контейнерной перевозки, сушки и хранения семян поясняется технологической последовательностью операций, выполняемых устройством, и включает:
1. Загрузку вороха семян в контейнер комбайном.
2. Транспортировку на стационарный пункт с одновременным активным вентилированием содержимого контейнера атмосферным воздухом, а в случае непогоды - защитой от атмосферных осадков.
3. Разгрузку вороха семян для предварительной очистки.
4. Предварительную очистку вороха семян.
5. Загрузку очищенного вороха семян в контейнер.
6. Подключение контейнера к источнику теплоты.
7. Сушку.
8. Охлаждение.
9. Разгрузку контейнера.
10. Возвращение контейнера на поле.
Способ был опробован на послеуборочной обработке семян кукурузы в ООО «Агрофирма «Лада» Кореновского района Краснодарского края. Было перевезено, высушено и заложено на хранение 1950 тонн семян кукурузы в круглосуточном режиме работы заявляемыми способом и устройством.
2
Для осуществления заявляемого способа нами было использовано для погрузки, разгрузки, перевозки контейнера единое мобильное техническое средство - специальный автомобиль в виде мультилифта. Для этого мы использовали шасси автомобиля КАМАЗ 65115-А4 с погрузочно-разгрузочным механизмом Palfinger ST-15 (крюкового типа с гидравлическим приводом), который обеспечивал погрузку на платформу, снятие с нее контейнера общей массой до 15 тонн, а также надежное его крепление на платформе автомобиля при транспортировке. Использовали контейнер с площадью днища - 14,54 м (по длине - 5,70 м, т.е. максимальный для используемого нами транспортного средства; по ширине - 2,55 м, т.е. максимальный для перевозки по дорогам общего пользования).
Максимальная высота контейнера, установленного на платформе транспортного средства, ограничивалась действующими нормативами для транспортных средств, двигающихся по общественным дорогам (не более 4 м). Мы применяли контейнер высотой 2,15 м. К днищу контейнера снизу были прикреплены два швеллера вдоль длинной его стороны для установки контейнера на ролики мультилифта с последующим скольжением по ним контейнера для загрузки и разгрузки. Сзади под днищем - два опорных колеса для легкого скольжения по полу или по грунту.
Решетка была закреплена на расстоянии 250 мм от днища короба и была изготовлена из пробивных сит (оцинкованной стали толщиной 3 мм и диаметром отверстий 2 мм с максимальным «живым сечением»), которые исключали просеивание через них семян и обладали высокой пропускной способностью по воздуху. В пространстве между днищем и решеткой были закреплены упоры (20 шт.), чтобы решетка не прогибалась под тяжестью вороха или семенного материала.
В качестве теплогенератора использовали теплогенератор ТБ-1,2МА, в качестве горелки - дизельную горелку Unigas PG70G. Из вентиляторов подобрали центробежный ВР-7175-12.5-1000 для систем отопления.
Воздушный канал был выполнен из сэндвич панелей, которые значительно снижают теплопотери теплового агента. Количество модулей воздушного канала зависело от того, сколько мы планировали подключить контейнеров. По количеству последних мы подбирали мощности вентилятора и теплогенератора. В нашем случае мы вели подбор оборудования из расчета подсоединения 10 контейнеров одновременно.
Активное вентилирование вороха семян воздухом во время транспортировки контейнера от комбайна до стационарного пункта обработки способствует в конечном результате повышению качества получаемых семян при одновременном повышении производительности и оптимизации технологического процесса. Это объясняется следующим.
Зерновой ворох, поступающий от комбайнов, имеет значительные колебания влажности и засоренности и представляет собой механическую смесь различных компонентов. Содержание основной культуры в зависимости от засоренности полей, погоды, настройки комбайна колеблется в пределах 85-98%. Остальная часть зернового вороха (2-15%) составляет стебли и листья основной культуры, сорняки, семена и соцветия сорных трав, насекомые, микроорганизмы и т.д. Зеленые части растений, имеющие более высокую влажность (50-80% воды), отрицательно сказываются на сохранении зерна в ворохе до его обработки. Уже в первые часы хранения большая часть влаги этих примесей поглощается зерном и они являются источником гнездового самосогревания вороха. Активное вентилирование воздухом вороха во время транспортировки контейнера на стационарный пункт обработки и в случае ожидания очереди на подключение контейнера к источнику теплоты обеспечивает охлаждение вороха без его перемешивания, ускорение процесса послеуборочного дозревания, насыщение воздуха межзерновых пространств кислородом, выравнивание температуры и влажности зерновой массы, предотвращение и устранение самосогревания, развития плесеней и вредителей, т.е. оптимизацию дальнейшего технологического процесса, которая в свою очередь повышает качество получаемых семян.
Защита содержимого контейнера при транспортировке его от комбайна до стационарного пункта обработки от атмосферных осадков - в случае непогоды, а также в случае временного хранения на открытом стационарном пункте в ожидании очереди подключения к воздушному каналу с тепловым агентом обеспечивает повышение качества получаемых семян и сокращение времени всего технологического процесса, т.е. повышение производительности.
Предварительная очистка вороха перед сушкой обеспечивает удаление вышеоговоренных примесей, что приводит к уменьшению объема (массы) и влажности поступающего на сушку материала (влажность семян понижается на 1-3%), а это способствует оптимизации процесса сушки и повышению качества получаемых семян за счет сокращения времени сушки, а значит, и повышению производительности.
Выполнение задней стенки контейнера в виде выгрузного борта, подвешенного на навесах к верхнему каркасу контейнера, обеспечивает, в отличие от прототипа - с выгрузкой семян путем опрокидывания контейнера, значительное снижение травмирования семян за счет уменьшения высоты свободного падения семян, что также приводит к повышению качества заготовляемых семян.
Осуществление операций загрузки, разгрузки, транспортировки контейнера единым техническим средством - мультилифтом с закрепленным на нем крюковым захватывающим устройством, вместо различных средств по прототипу, обеспечивает оптимизацию всего технологического процесса, сокращение времени прохождения зерном от комбайна до склада, что, в свою очередь, способствует повышению качества получаемых семян и производительности.
Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, заявляемая группа изобретений позволяет повысить качество получаемых семян при одновременной оптимизации технологического процесса и повышении его производительности, т.е. достичь поставленную цель.