Устройство для скарификации семян растений
DEVICE FOR SCARIFICATION OF SEEDS OF PLANTS

Изобретение относится к области лесного и сельского хозяйства и может быть использовано для предпосевной обработки семян, имеющих твердую влагонепроницаемую оболочку.
Известна семяочистительная машина для обескрыливания и очистки семян хвойных пород (Л.С. Застенский, Н.Н. Неволин «Машины и механизмы лесного хозяйства и их эксплуатация», Вологда, 2000 г. – с. 45–48), состоящая из рамы, обескрыливателя, загружающего и приемного бункеров, веялки, барабана решетного, щеточного устройства, вентилятора, электродвигателя, сборников семян и крупных примесей.
Очистка семян производится с помощью механического воздействия на семена бил вращающегося в кожухе ротора, приводимого от электродвигателя.
Существенным недостатком устройства является сложность конструкции, ограниченность применения, высокая материалоемкость, механическое повреждение и дробление части семян, невозможность качественной скарификации семян.
Известен скарификатор для предпосевной обработки семян многолетних трав (патент РФ № 2534582 С2, 2012 г.), содержащий загрузочный бункер с дозатором, вентилятор для подачи потока семян от дозатора через трубу в бункер на скарифицированную поверхность торообразной формы, покрытую абразивным наждачным материалом.
Недостатком такого решения является высокая повреждаемость семян абразивным покрытием, невозможность равномерного распределения семян по скарифицирующей поверхности, что снижает полезный выход обработанных семян, сложность и большая материалоемкость конструкции.
Известен скарификатор (патент РФ 2146861, 2000 г.), содержащий бункер с заслонкой, корпус и расположенный  внутри него скарифицирующий элемент в виде плоского горизонтального вращающегося диска с верхней абразивной поверхностью, в днище бункера выполнены отверстия с прикрепленными к ним трубами, которые имеют односторонние вертикальные вырезы, закрытые шторками из эластичного материала, верхние концы которых прикреплены к трубам над вырезами, а нижние скользят по абразивной поверхности, причем зазор между торцами труб и абразивной поверхностью скарифицирующего элемента равен двум-трем наибольшим размерам скарифицируемых семян.
Недостатком такого решения является сложность конструкции, высокая повреждаемость семян абразивом, неравномерность подачи семян, засоряемость зазора между торцами труб и абразивной поверхностью.
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.
Это технологическое решение наиболее близко к заявляемому и принято за прототип.
Недостатком прототипа 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.
Задачей и техническим результатом изобретения является упрощение конструкции скарификатора, отсутствие динамических узлов, равномерная щадящая безударная обработка поверхности семян без дробления, повышение надежности и эффективности предпосевной подготовки семян, снижение энергозатрат.
Это достигается тем, что устройство для скарификации семян растений содержит камеру обработки семян, кожух, вентилятор с приводом, воздушный канал, систему патрубков, при этом камера выполнена в виде цилиндра с торцовыми стенками, помещенного в замкнутый кожух с фильтром для очистки отработанного воздуха, кожух расположен коаксиально относительно камеры с образованием воздушного канала между наружной поверхностью камеры и внутренней поверхностью кожуха, вся поверхность камеры перфорирована отверстиями диаметром меньше размеров семени, вентилятор соединен с камерой воздушным каналом в виде плоского диффузора, расположенного тангенциально к цилиндрической поверхности камеры, при этом камера и кожух оснащены патрубками для загрузки и выгрузки семян и отсева, стенки камеры могут быть выполнены из износостойкой сетки с ячеей меньше радиуса семени, камера снабжена турбулизаторами, расположенными на внутренней цилиндрической поверхности по образующей, а поверхность турбулизатора оснащена абразивным материалом.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства в разрезе, на фиг. 2 – вид устройства в плане в разрезе, на фиг. 3 – вид устройства со стороны вентилятора, на фиг. 4 показан турбулизатор в перфорированной стенке камеры.
Устройство для скарифицирования семян включает вентилятор 1, корпус 2, скарификационную камеру 3, приемный патрубок 4, крышку патрубка 5, турбулизатор 6, фильтр 7, патрубок с заслонкой 8, патрубок 9, крышку патрубка 10, отверстие 11 в патрубке вентилятора 12, торцовую поверхность камеры 13, семенной материал 14, воздушный канал 15.
Устройство для скарификации семян работает следующим образом. В скарификационную камеру с перфорированными стенками 3 через патрубок 4 с крышкой 5 загружают партию семян 14, после чего патрубок закрывают крышкой, сплошной торец которой совпадает с внутренней цилиндрической поверхностью камеры  и перекрывает отверстие патрубка. После загрузки в нижнюю часть камеры вентилятором 1 через патрубок с горизонтальным диффузором, расположенным по длине камеры 12, подают под давлением воздух, при этом в камере формируется закрученный поток циркулирующего воздуха, который вовлекает в себя загруженные семена и многократно перемещает их по внутренней цилиндрической поверхности камеры. Регулирование интенсивности процесса осуществляется путем изменения количества и скорости подаваемого вентилятором в камеру воздуха.
Семена перемещаются в турбулентном центробежном потоке во взвешенном состоянии, хаотически и многократно мягко безударно контактируют друг с другом без дробления. При контакте оболочек проявляется триботехнический эффект, обеспечивающий износ поверхностной оболочки семян и отделение ненужных элементов семени. Износ оболочки носит равномерный одинаковый характер и происходит без травмирования зародыша. При движении потока происходит контакт семян также с перфорированными внутренней цилиндрической и торцовой поверхностью камеры, что дополнительно способствует износу оболочки семени. Размер перфорации стенок камеры соответствует меньшему размеру поперечного сечения семени. Стенки камеры могут быть также выполнены из износостойкой сетки с ячеей требуемого размера.
Для интенсификации процесса на внутренней цилиндрической поверхности камеры установлены турбулизаторы 6 в виде скругленных ребер, которые дополнительно завихряют поток с перемещаемой массой семян и увеличивают триботехнический эффект.
Удаление части циркулирующего воздуха из камеры с частью отсева в виде мелких частиц осуществляется постоянно через перфорации в цилиндрической и торцовой стенках, первоначально в воздушный канал 15 между кожухом 2 и камерой 3, затем через фильтр 7 в окружающую среду.
Для устранения засорения канала отсевом производится постоянная продувка канала воздухом, подаваемым под избыточным давлением через отверстие 11 в патрубке вентилятора, что обеспечивает перемещение и накопление отсева в зоне патрубка 8, через который он удаляется.
После окончания процесса вентилятор отключают. Подача воздуха прекращается, скарифицированные семена собираются в нижней части камеры, откуда удаляются через патрубок 9 с крышкой 10 и направляются в сепаратор для последующей очистки и сортировки.
Предложенное техническое решение позволяет упростить конструкцию скарификатора, выполнить ее без динамических рабочих узлов, обеспечить равномерную щадящую безударную обработку семян без дробления, повысить надежность и эффективность предпосевной обработки семян, снизить энергозатраты.