УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЗЕРНА В НАСЫПИ И СПОСОБ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
DEVICE FOR DETECTING PHYSIOLOGICAL PARAMETERS OF GRAIN IN EMBANKMENT AND METHOD OF ITS USE

Изобретение относится к сфере сельского хозяйства, а именно зерноперерабатывающей отрасли, в частности к контрольно-измерительным процессам при хранении зерна в зерновой насыпи на складах напольного хранения в условиях хозяйств-производителей зерна, собственно для установки гибких и полужестких датчиков различного назначения (далее - зонд) в зерновые насыпи на глубину до 6 метров.
Известны сборно-разборное устройство УМ-ТШ фирмы «Контакт-1» и способ его погружения, предназначенное для введения термоштанги в насыпь контролируемого продукта, хранящегося на складе напольного хранения. Устройство состоит из различного количества секций, изготовленных из стальных труб. Погружаемая секция снабжена наконечником со штифтом для зацепа термоподвески. В верхней секции смонтирована поперечная рукоятка. Между заглубляемой и верхней секциями, посредством замковых соединений, устанавливаются промежуточные секции, что дает возможность оперативного наращивания длины штанги и, таким образом, изменения глубины ее погружения (Устройство контроля термоштанг УКТ - 192 Руководство по эксплуатации. ЮЯИГ . 405226.007 РЭ 1).
Однако для погружения известного сборно-разборного устройства требуется ручной способ погружения, а именно: давление на рукоятку верхней секции. Такая конструкция и способ погружения не позволяет устанавливать термоштангу на глубину более 1-2 метров силами одного человека из-за высокой плотности зерновой массы на глубине, причем плотность возрастает со временем в результате слеживания зерна. Под влиянием давления вышележащих слоев зерна отдельные зерна приходят в очень тесное соприкосновение между собой, особенно в нижних слоях и пристенных пространствах. Между ними возникает сцепление, в результате которого зерновая масса теряет сыпучесть, и погрузить в нее посторонний предмет на глубину более 1-2 метров становится крайне сложно.
Известно устройство для циркуляции зерновых продуктов, состоящее в основном из шнека для обеспечения циркуляции зернового продукта и приводного устройства, приводящего шнек в движение. Указанное устройство реализовано таким образом, что его можно использовать неограниченно во времени, и оно не требует ручного усилия для обеспечения циркуляции зернового продукта. С этой целью, узел привода соединен с опорным корпусом фиксированным образом, нижняя опорная поверхность, упомянутого опорного корпуса, ориентирована под заданным углом по отношению к оси шнека. Опорный корпус имеет размер поверхности, который позволяет выдерживать нагрузку, создаваемую шнеком при работе, и снабжен, по меньшей мере, одной блокирующей пластиной, которая погружена в зерновой продукт. (Патент № EP 1601451. Опубл. 2006-12-13).
Однако известное решение не предназначено для контроля физиологических параметров зерна в насыпи, из-за отсутствия в конструкции зонда с датчиками различного назначения, кроме того сложности, которая не обеспечивает возможность наращивания длины шнека и зацепления зонда за шнек в силу его постоянного вращения.
Известно устройство дистанционного контроля для зернохранилищ, служащее для контроля за влажностью и температурой воздуха, как внутри, так и снаружи зерновой насыпи, содержащее накопитель данных, исполнительный механизм, который фиксировано размещен в зернохранилище, измерительное устройство, контроллер, сервер (Патент CN 204374754. Опубл. 2015-06-03).
Данное устройство дистанционного мониторинга применяет цифровые технологии для мониторинга зернохранилищ и позволяет проводить этот процесс удаленно, но, несмотря на то, что известная полезная модель относится к сфере сельского хозяйства, она не описывает конструкцию и способ установки упомянутого в ней измерительного устройства.
Известен инструмент для указания температуры кулинарных изделий, который содержит длинную полую иглу, оснащенную заостренным концом, короткую трубку с немного большим диаметром, чем длинная полая игла, спаянную с ней и снабженную опорным диском. Внутри иглы расположен штифт, на одном конце которого установлена кнопка, а на другом конце выполнены изгибы. Кроме того штифт, оснащен упругой пружиной. Часть штифта с изгибами погружена в легкоплавкую субстанцию, находящуюся в заостренной части иглы и имеющую температуру плавления близкую к той, которую требуется контролировать. При нагреве заостренного конца, до определенной температуры, субстанция, переходя в жидкое состояние, освобождает штифт, и под действием пружины он выдвигается (Патент № US 945978. Опубл. 01.11.1910).
Однако, не смотря на наличие заостренного конца полой иглы, известное устройство не предназначено для его использования в условиях сельского хозяйства, из-за отсутствия зонда с размещенными внутри него либо на его поверхности измерительными элементами.
Известно устройство для контроля состояния хранящегося сыпучего материала, содержащее перфорированный корпус с крышкой в верхней части и с воронкообразным улавливателем в нижней части, которое снабжено чувствительными элементами температуры и относительной влажности воздуха, вмонтированными в корпус, и элементом непрерывного счета насекомых, размещенным в зоне направляющего канала воронкообразного улавливателя, сообщенного с каналом выхода насекомых, выполненным из материала с репеллентными свойствами, при этом перфорации в корпусе выполнены наклонно вверх и с разными диаметрами, кроме того, перфорированная часть корпуса выполнена из аттрактантного материала (Патент №2038784 RU. Опубл. 09.07.1995).
Однако известное устройство не предназначено для его использования при получении сведений физиологических параметров зерновой массы в процессе ее хранения, из-за отсутствия в конструкции зонда, оснащенного измерительными датчиками, и взаимосвязанного с погружающей штангой. Кроме того прямой задачей устройства является получение сведений о физиологических параметрах зерновой массы, но устройство отображено как единичный датчик и не имеет в своем составе зонда в виде протяженной армированной оболочкой, внутри и на поверхности которой размещены датчики различного назначения.
Известно устройство для контроля температуры зерна в силосах, содержащее опорную головку с разъемом для подключения измерительного прибора и термометры сопротивления, электрически связанные между собой и с упомянутым разъемом, в котором термометры сопротивления, каркасы которых выполнены металлическими, например латунными, помещены в теплоэлектроизоляционную защитную трубу и закреплены на ней, причем крепеж упомянутых термометров сопротивления выполнен из металла для обеспечения теплопередачи от зерна к ним (Патент № 2095768 RU. Опубл. 10.11.1997).
Однако, известное устройство не предназначено для его использования при получении сведений физиологических параметров зерновой массы в насыпях, что следует из его названия. Кроме того отсутствие заостренного конца, наличие накладки, закрепленной винтами, и опорной головки, с размещенными внутри элементами, создает трудности при внедрении устройства в зерновую насыпь.
Известен способ погружения тонкостенных стальных оболочек с заглублением в плотный водоупорный грунт, включающий установку тонкостенных стальных оболочек на дно акватории, закрепление на их свободном торце вибротехнических средств посредством соединительных элементов и заглубление указанных оболочек в плотный водоупорный грунт, в котором вибротехнические средства выполнены в виде свободных беспружинных вибромолотов, а соединительные элементы - в виде вилочных направляющих, заглубление тонкостенных стальных оболочек производят в виброударном низкочастотном режиме с подскоком ударной массы, при этом свободные беспружинные вибромолоты подвешены через стержни с пружинами на жесткой траверсе-пригрузке для дополнительной статической нагрузки на плотный водоупорный грунт и устойчивого режима работы свободных беспружинных вибромолотов (Патент № 2549789 RU. Опубл.27.04.2015).
Однако известный способ не предназначен для его использования в сельском хозяйстве при погружении зонда, оснащенного датчиками, в зерновую насыпь, поскольку ориентирован на использование в строительной деятельности с применением свойственных ей механизмов. Кроме того, задачей известного способа является погружение конструкции с последующим ее нахождением в среде погружения без возможности последующего извлечения.
Известен способ вибрационного погружения в грунт полимерных шпунта и труб, включающий изменение точки крепления вибромеханизма вдоль оси погружаемого элемента, позволяющее уменьшить потери энергии волн колебаний на преодоление сил внутреннего трения в материале шпунта и труб, в котором перестановку вибропогружателя осуществляют с шагом, величину которого определяют при расчете логарифмического декремента затухания колебаний в материале погружаемого пробного элемента, получаемого при анализе виброграмм свободных затухающих колебаний и вычисления по ним темпа уменьшения амплитуд вибраций на границе каждого шага перестановки вибропогружателя при падении скорости погружения элемента до значения 0,1 м/мин (Патент №2517150 RU. Опубл. 27.05.2014).
Однако известный способ не предназначен для его использования в сельском хозяйстве при погружении зонда, оснащенного датчиками, в зерновую насыпь, поскольку ориентирован на использование в строительной деятельности с применением свойственных ей механизмов. Кроме того, задачей известного способа является погружение конструкции с последующим ее нахождением в среде погружения без возможности последующего извлечения.
Известны термопластичные материалы и устройства контроля температуры, содержащие такие термопластичные материалы, в которых использовано устройство контроля температуры, включающее в себя полый цилиндр, который представляет собой монолитный формованный корпус, оснащенный нижним концом, приспособленным для вставки в пищевой продукт, и может быть снабжен одним или несколькими зажимами радиально расположенными вблизи нижнего конца. При этом цилиндр содержит кольцевой фланец, расположенный рядом с его верхним концом. Фланец может иметь различные радиальные размеры, чтобы иметь возможность контакта с поверхностью пищевого элемента, когда в него встроено устройство контроля температуры. В отверстии цилиндра размещен индикатор, в виде плунжера, установленного с возможностью продольного перемещения внутри цилиндра, оснащенного пружиной и термопластичным материалом, который имеет возможность поддержания плунжера в отведенном положении, в зависимости от температурного режима (Патент № US 7204199. Опубл. 2007-04-17).
Однако известное устройство контроля не предназначено для его использования для контроля физиологических параметров зерна в зерновых насыпях до 6 метров в силу его конструкции: в частности, невозможности установки его элементов в гибкую армированную оболочку.
Известно изобретение, в котором описаны способ контроля и оценки состояния хранящегося насыпью сыпучего материала и устройство для осуществления способа, предусматривающее задание порогового значения температуры, размещение датчиков в объеме насыпи по заданной схеме, измерение текущего значения температуры и сравнение последнего с пороговым значением с последующей регистрацией результата сравнения, для чего в каждой точке насыпи, соответствующей выбранной схеме размещения датчиков температуры, дополнительно устанавливают датчики влажности и зараженности материала насекомыми-вредителями, осуществляют измерение в любой комбинации температуры, влажности и зараженности материала насекомыми-вредителями и при превышении каждым показателем порогового значения формируют точечный звуковой или световой сигнал, по которому контролируют и оценивают состояние хранящегося насыпью сыпучего материала. При этом устройство для контроля и оценки состояния хранящегося насыпью сыпучего материала, содержит штангу с размещенными на ее конце термодатчиком и блоком индикации, кроме того оно снабжено датчиками влажности и зараженности материала насекомыми-вредителями, дополнительными блоками индикации и пороговым блоком, входы которого подключены к датчикам, а выход - к соответствующим блокам индикации (Патент №2105457 RU. Опубл. 27.02.2998).
Однако в известном изобретении штанга не оснащена зондом в виде протяженной армированной оболочкой, внутри и на поверхности которой размещены датчики различного назначения. Кроме того штанга, в известном изобретении, выполнена полой и цельной, внутри которой размещены: ближе к заостренному, концу датчики, затем выше датчиков установлен источник питания и на конце, противоположном заостренному, расположены пороговое устройство и индикаторы звуковых и световых сигналов. Такое исполнение штанги не позволяет использовать нагрузку давлением по оси штанги в ударно-импульсном режимах.
Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции, имеющей жесткую и полужесткую части, позволяющей использовать мануальное и ударно-импульсное давление по оси жесткой части.
Технический результат проявляется в возможности установки на значительную глубину зерновой насыпи как жесткой, так и полужесткой частей конструкции в условиях ограниченного пространства под любым углом.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для выявления физиологических параметров зерна в насыпи, содержащем жесткую часть, выполненную в виде штанги с заостренным концом, датчики, штанга выполнена сборно-разборной, из удлиняющих секций, узлов разъемного соединения, заглубляющей секции, на конце которой установлен заостренный зацепляющий элемент в виде конуса, при этом штанга оснащена узлом приложения силы, установленным с противоположного конца от зацепляющего элемента, устройство содержит полужесткую часть в виде зонда, выполненного в виде армированной оболочки с размещенными внутри или снаружи датчиками, при этом на одном из концов зонда выполнена зацепляющая петля, для этого используют способ, включающий размещение датчиков в зерновой насыпи, в котором зацепляющую петлю зонда с датчиками располагают на зацепляющем элементе заглубляющей секции штанги, на свободном конце штанги размещают узел приложения силы, воздействуя на него мануальной силой вдоль продольной оси, вводят заглубляющую секцию в зерновую насыпь, компонуют жесткую часть в виде штанги, соединяя удлиняющие секции посредством узлов разъемного соединения, затем на узел приложения силы воздействуют ударно-импульсной силой вдоль продольной оси и доводят жесткую часть до глубины зерновой насыпи более двух метров, после чего на  узел приложения силы воздействуют в обратном направлении и извлекают штангу без зонда из зерновой насыпи.
Целесообразно, для погружения устройства до глубины мануального воздействия, узел приложения силы выполнить в виде поперечной рукоятки.
варианте осуществления изобретения, для погружения устройства до требуемой глубины с использованием ударно-импульсной силы виброинструмента, узел приложения силы выполнить в виде стакана, оснащенного выступающим элементом в виде адаптера для присоединения патрона виброинструмента.
астоящее изобретение поясняется подробным описанием, схемами, на которых:
Фиг. 1 - показывает жесткую часть конструкции устройства для выявления физиологических параметров зерна в насыпи (далее устройство) в сборе с рукояткой для воздействия на нее, приложенной мануально силой, согласно изобретению;
Фиг.2 - показывает выполнение гибкой части (в увеличенном масштабе), которой оснащено устройство и вступающей в зацепление с жесткой частью;
Фиг. 3 - показывает жесткую часть конструкции устройства в сборе со стаканом, оснащенным выступающим элементом для воздействия на нее ударно-импульсной силой;
Фиг. 4 - показывает этапы использования устройства при его размещении в насыпи зерна, согласно изобретению:
а) иллюстрирует этап компоновки устройства с погруженной жесткой заглубляющей частью в зацеплении с петлей гибкой части и узлом приложения силы в виде рукоятки, для давления мануальной силой;
б) иллюстрирует этап компоновки жесткой части с узлом приложения силы, выполненным в виде стакана с выступающим элементом крепления, соединенным с зажимным патроном виброинструмента, и расположение гибкой части, вдоль жесткой части, для давления ударно-импульсной силой;
в) иллюстрирует этап удаления жесткой части устройства из зерновой насыпи с использованием, приложенной силы мануально по оси.
Устройство для выявления физиологических параметров зерна в насыпи содержит жесткую часть 1 (Фиг. 1). Жесткая часть 1 выполнена в виде сборно-разборной штанги из соединенных для ее удлинения секций. Заглубляющая секция 2, выполнена с зацепляющим элементом 3. Зацепляющий элемент 3 выполнен в виде конуса с углом заострения не менее 30°. Заглубляющая секция 2 объединена узлом 4 разъемного соединения с удлиняющей секцией 5. Количество узлов 4 разъемного соединения и удлиняющих секцией 5 зависит от глубины погружения в насыпь зерна. На последней удлиняющей секции 5 закреплен узел приложения силы 6, оснащенный поперечной рукояткой 7 (далее рукоятка). Узел приложения силы 6 с рукояткой 7 установлены с противоположного конца от зацепляющего элемента 3. Полужесткая часть 8 в виде зонда, реализована в виде армированной оболочки (Фиг. 2). На одном из концов полужесткой части в виде зонда 8 выполнена зацепляющая петля 9. При этом внутри полужесткой части, либо на ее наружной поверхности, размещены датчики 10. Кроме того на верхнем конце полужесткой части может быть установлен узел приложения силы 11, выполненный в виде стакана с выступающим элементом 12 (Фиг. 3). Узел приложения силы 11 установлен на свободном конце жесткой части устройства в виде штанги 1.
На выступающем элементе 12, выполненном в виде адаптера, может быть закреплен зажимной патрон 13 (не показан) виброинструмента.
Способ использования устройства осуществляется следующим образом.
Полужесткую часть 8 в виде зонда, которую выполняют из армированной оболочки, оснащают датчиками 10 внутри и или по наружной поверхности. Зацепляющую петлю 9 зонда располагают на заостренном зацепляющем элементе 3 заглубляющей секции 2 (Фиг. 4а, б, в). На свободном конце сборно-разборной штанги размещают узел приложения силы 6 в виде поперечной рукоятки. Воздействуют на узел приложения силы 6, в виде поперечной рукоятки, мануальной силой вдоль продольной оси и вводят заглубляющую секцию 2 в зерновую насыпь. Постепенно, по мере внедрения заглубляющей секции 2 штанги с зондом в зерновую насыпь, удлиняют жесткую часть 1, в виде штанги, соединяя удлиняющие секции 5, посредством узлов 4 разъемного соединения. Затем заменяют узел 6 приложения силы в виде поперечной рукоятки 7 на узел приложения силы 11 в виде стакана, имеющего выступающий элемент 12 в виде адаптера. Посредством патрона 13 присоединяют виброинструмент, которым продолжают воздействовать вниз ударно-импульсной силой вдоль продольной оси и доводят жесткую часть до глубины зерновой насыпи более двух метров. По достижения требуемой глубины заостренным элементом 3 с зацепляющей петлей 9 прикладывают тянущую осевую силу для извлечения жесткой части 1 без зонда из зерновой насыпи. При этом полужесткая части 8 зонда остается в толще зерновой насыпи за счет выскальзывания заостренного конца 3 заглубляющей секции 2. Датчики осуществляют выявление физиологических параметров зерна по всей глубине насыпи на глубине от двух метров.
Устройство и способ используют следующим образом.
Зонд 8 изготовили из армированной оболочки, которую оснастили датчиками 10 внутри (не показано) и по наружной поверхности. Для погружения зонда использовали жесткую сборно-разборную штангу 1 (Фиг. 4а). На заостренный элемент 3 зацепляющей секции 2 насадили зацепляющую петлю 9. На свободный конец заглубляющей секции 2 установили необходимое число узлов 4 разъемного соединения и удлиняющих секций 5. На последнюю удлиняющую секцию 5 установили узел приложения силы 6 с рукояткой 7. С помощью рукоятки 7 приложили мануально силу давления по продольной оси штанги 1, по направлению стрелки сверху вниз и внедрили штангу 1 и гибкую часть 8 посредством зацепляющей петли 9 в зерновую насыпь 14. Затем, демонтировали ручку 7 и установили стакан 11 с выступающим элементом 12, на котором закрепили адаптер и патрон 13 виброинструмента (Фиг. 4б). Приложив ударно-импульсную силу виброинструмента, внедрили зонд 8 на требуемую глубину. После чего, приложили силу снизу вверх по оси штанги, заменив стакан 13 на узел приложения силы 6 с рукояткой 7, извлекли штангу 1 из зерновой насыпи 14 (Фиг. 4в) разбирая ее по мере необходимости. Датчиков 10 (не показано) зонда 8 выявили необходимые параметры (температуру, влажность, и т.п.) на достигнутой требуемой глубине зерновой насыпи.
Предлагаемое изобретение позволяет использовать мануальное и ударно-импульсное давление по оси устройства для внедрения в зерновую насыпь на глубину более 2 метров.
Кроме того предлагаемое изобретение позволяет использовать зонд в условиях ограниченного пространства под любым углом.