УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2000 года по МПК A01C1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в сельскохозяйственных предприятиях для предпосевной подготовки семян сахарной свеклы, зерновых и других сельскохозяйственных культур.

Известно устройство для СВЧ обработки семян, содержащее резонатор, диэлектрические скатные лотки, установленные внутри резонатора, профиль которых повторяет брохистохрону, СВЧ генератор и излучатель (авт. св. СССР N 1787346, 1990 г.). В этом устройстве зерно обрабатывается электромагнитным полем в процессе его скатывания по лоткам в результате свободного падения внутри резонатора. Недостатком данной установки является невозможность реализовать программную обработку семян, свободно пролетающих через резонатор.

Прототипом изобретения выбрано устройство для СВЧ предпосевной обработки семян, которое содержит основание, ленточный транспортер с S-образными изгибами ленты на дополнительных парах роликов, источники СВЧ энергии, выполненные в виде N антенн, подключенных к соответствующим СВЧ генераторам и расположенных вдоль транспортера напротив S-образных изгибов его ленты. Антенны ориентированны по нормали к транспортеру с непересекающимися на уровне поверхности его ленты диаграммами направленности смежных антенн (патент RU 2083072 (13), 1996 г.).

Недостатком прототипа является отсутствие возможности реализовать обработку семян по программе, характеризующуюся определенным изменением параметров воздействия поля от времени и включающая интервалы времени облучения (Δt_Σj) с интенсивностью (P_Σj) и паузами в облучении (Δt_пk), а также невозможностью перенастройки устройства на другую программу из-за жесткой привязки антенн к S-образным изгибам ленты транспортера. Кроме того, требование не пересечения диаграмм направленности антенн на уровне поверхности ленты транспортера приводит к тому, что, в условиях непрерывного движения ленты транспортера при перемещении семян от одной антенны до другой, воздействие СВЧ энергии обязательно будет сильно пульсирующим с изменением амплитуды поля от нуля до максимума. Тем самым накладывается жесткое ограничение на характер воздействия и не позволяет реализовать желаемую равномерность облучения в требуемом интервале времени Δt_Σ.
В тоже время эффект от облучения семян различных культур сильно зависит от правильно выбранной программы обработки, характеризующей изменение воздействия поля от времени и отличается для семян не только разных культур, но и разных сортов и партий одной культуры, а также от их состояния (влажности, сроков обработки и т.д.).

Техническая задача, решаемая при создании изобретения, заключается в осуществлении обработки семян, движущихся равномерно на транспортерной ленте электромагнитным полем СВЧ по программе, характеризуемой изменением воздействия поля с определенными параметрами от времени (чередование периодов облучения определенной длительности, интенсивности, частоты, паузы и т.д.) и возможности переналадки устройства для изменения программы обработки путем перемещения источников вдоль транспортера.

Задача решена тем, что в устройстве для предпосевной обработки семян, содержащем приемный и загрузочный бункеры, канал перемещения и обработки семян, состоящий из участка линии, выполненный в виде ленточного транспортера с неподвижным основанием и равномерным движением ленты, облучающую систему из источников СВЧ энергии с антеннами, расположенными над транспортерной лентой, и блок управления, транспортер выполнен с регулируемой скоростью движения ленты, а источники СВЧ энергии с антеннами установлены с возможностью их взаимного перемещения вдоль транспортера и сгруппированы в соответствии с программой обработки в секции на участке транспортера длиной L, определяемой скоростью движения ленты V и длительностью программы Т, L = VT, а к неподвижному основанию транспортера под антеннами в шахматном порядке по обе стороны транспортерной ленты прикреплены неподвижные гребни, скользящие по ее рабочей поверхности и перегораживающие поток семян от края ленты до ее центра под углом 20-50^o к направлению движения. Кроме того, источники СВЧ энергии внутри секции некогерентные и расстояние между соседними антеннами выбирается из условия, что их диаграммы направленности пересекаются на поверхности ленты по уровню от 0 дБ до -10 дБ, а гребни выполнены из диэлектрических пластин шириной h_г= (0,2-0,3)λ_maxcosγ, и наклонены от нормали к плоскости ленты в направлении ее движения на угол γ = (0-75^o), где λ_max - длина волны наиболее низкочастотного источника СВЧ энергии.

На фиг. 1,а изображено устройство для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур.

На фиг. 1,б в качестве примера, для приведенного расположения источников СВЧ энергии представлена временная диаграмма обработки семян на ленте транспортера, движущейся со скоростью V.

На фиг. 2 показано расположение гребней на ленте транспортера (вид на ленту транспортера сверху).

Устройство содержит загрузочный бункер 1, накопительный бункер 2, облучающую систему, состоящую из антенн 44 и источников СВЧ энергии 5, разбитую, в соответствии с программой обработки семян, на секции 3 длиной d_cj, подвижно закрепленных на штанге 6 вдоль ленточного транспортера 7, на высоте h от транспортерной ленты 7. Канал обработки и передвижения семян включает ленточный транспортер 7 с неподвижным основанием 8 и электромагнитный экран 9. Диэлектрические гребни 10, предназначенные для перемешивания семян, закреплены над движущейся лентой 7 под антеннами 4 на неподвижном основании 8. Режимы работы источников 5 устанавливаются и контролируются блоком управления 11.

Устройство работает следующим образом.

Семена из бункера 1 поступают на ленту транспортера 7, и движутся вместе с ней под облучающими антеннами 4 со скоростью V. Время экспозиции семян под электромагнитным облучением определяется временем прохождения семян под антеннами.

Для каждой партии семян в зависимости от их качества, сорта и культуры устанавливается своя определенная программа обработки, определяющая изменение воздействия поля во времени, которая включает диапазоны частот электромагнитного сигнала, интенсивность облучения P, равномерность облучения ξ, длительность непрерывного облучения Δt_Σ, длительность паузы в облучении Δt_п, где ξ = P^min/P^max (см. фиг. 1,б).

Перечисленные параметры, за исключением частоты и интенсивности, устанавливаются путем размещения генераторов с соответствующими интервалами вдоль ленты транспортера и установкой определенной скорости транспортера V.

То есть транспортер должен допускать регулировку скорости протяжки ленты.

При определенной длине базы размещения облучателей L над лентой транспортера, максимальная длина которой определяется длиной самого транспортера, длительность программы обработки семян T выставляется скоростью движения ленты транспортера V и может быть определена как V = L/T.

Таким образом, в соответствии с программой обработки семян антенны 4 с источниками СВЧ энергии 5 устанавливаются на штанге 6 вдоль ленты транспортера секциями с длиной секции d_cj, интервалом внутри секции d_ui и расстоянием между секциями d_пк (см. фиг. 1,а, б).

Длина j-ой секции d_cj определяется при данной скорости транспортера длительностью j-го интервала непрерывного облучения семян d_cj= Δt_ΣjV.
Интервал размещения антенн 4 внутри секции d_ui, с учетом некогерентности источников 5, определяется как d_ui= 2htgα_i, где α_i - угол сектора засветки i-ой антенной ленты транспортера по заданному уровню сигнала (см. фиг. 1,а) и зависит от требуемой равномерности облучения семя в i-ом фрагменте программы облучения ξ_i= P^min/P^max. Значения равномерности ξ, получаемые для реальных облучателей, размещенных над лентой транспортера лежат в пределах 1 < ξ < 0,1 и для случая некогерентных источников определяется как ξ ≅ F(α)cosα, где F(α) - значение нормированной диаграммы направленности антенны под углом границы сектора засветки ленты транспортера по требуемому уровню поля P_min. Например, для облучателя с диаграммой направленности F(α) = cosα равномерность засветки определится как ξ = cos²α. Значение угла α, при котором реализуется данная равномерность ξ при этом будет соответственно интервал между антеннами внутри секции и количество антенн внутри секции n=d_cj/d_ui, где величина n округляется до целого.

Расстояние между секциями d_n определяется длительностью k-ой паузы программы обработки семян и скоростью ленты транспортера (фиг. 1,б) d_nk= Δt_nkV.
Длина базы размещения облучателей на ленте транспортера определяется как сумма всех интервалов составляющих данную программу L = Σd_cj+Σd_nk, а длительность программы обработки соответственно T = ΣΔt_nk+ΣΔt_Σj.
Для обеспечения однородности обработки семена перемешиваются под антеннами специальными гребнями 10, выполненными из диэлектрических пластин. Эти гребни крепятся к неподвижному основанию 8 под антеннами 4 в шахматном порядке по обе стороны ленты транспортера 7 и устанавливаются скользящими по ее поверхности под углом β = 20-50^o к направлению движения ленты и с наклоном от нормали к ее плоскости в том же направлении на угол γ = 0-75^o (см. фиг. 1, а). Длина гребней с учетом углов их размещения берется такой, чтобы они перегораживали ленту от ее края до центра l_г = C_лcos β, где 2C_л - ширина ленты транспортера. При движении поток семян пересыпается через неподвижные гребни 10, в результате чего происходит их перемешивание на ленте транспортера под антеннами. Ширина гребней h_г выбирается с учетом возможной неравномерности поля по вертикали так, чтобы подъем семян на гребне составлял (0,2-0,3) λ_max, т.е. ширина гребня будет h_г = (0,2-0,3) λ_maxcosγ.
Реализация устройства на главном транспортере механизированной технологической линии для инкрустирования и дражирования семян семенного завода предприятия "Татсемсвекла" со следующими характеристиками: длина транспортера 18 м, скорость движения ленты V = (0,05-2) м/с, при высоте подвеса антенн от поверхности ленты на 0,5 м, скорости движения транспортера = 0,1 м/с и длине базы установки антенн L = 17 м, позволяет сформировать программу обработки семян электромагнитным полем со следующими параметрами: длительность всей программы T = 170 с, куда входят три периода засветки Δt_Σ1 = 20 с, Δt_Σ2 = 30 с, Δt_Σ3 = 40 с и две паузы Δt_п1 = 40 с и Δt_п2 = 40 с. Соответственно, длина базы секций излучателей d_c1 = 2 м, d_c2 = 3 м, d_c3 = 4 м, длина базы паузы d_п1,2 = 4 м. Для антенн типа открытый конец волновода с четвертьволновым экраном в E-плоскости и равномерности облучения в периодах засветки ξ₁= 0,85, ξ₂= 0,7, ξ₃= 0,5 расстояние между антеннами в соответствующих секциях получается: d_u1 = 0,42 м, d_u2 = 0,65 м, d_u3 = 1 м. Количество источников в первой секции соответственно 4, во второй 5, в третьей 4. Всего источников 13. Мощность каждого источника выставляется исходя из требуемой интенсивности облучения в конкретном периоде программы.

Устройство содержит приемный и загрузочный бункеры, ленточный транспортер и облучающую систему, состоящую из антенн и источников СВЧ энергии. Транспортер выполнен с регулируемой скоростью движения ленты. Источники СВЧ энергии с антеннами установлены с возможностью их взаимного перемещения вдоль транспортера и сгруппированы в соответствии с программой обработки семян во времени на участке транспортной ленты L=V•T, где V - скорость движения ленты, Т - длительность программы. Изобретение позволяет использовать действующий транспортер механизированной линии для инкрустирования и дражирования семян на семенном заводе для осуществления программной обработки семян сахарной свеклы. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур, содержащее приемный и загрузочный бункеры, канал перемещения и обработки семян, состоящий из участка линии, выполненный в виде ленточного транспортера с неподвижным основанием и равномерным движением ленты, облучающую систему из источников СВЧ энергии с антеннами, расположенными над транспортерной лентой, блок управления и электромагнитный экран, отличающееся тем, что транспортер выполнен с регулируемой скоростью движения ленты, а источники СВЧ энергии с антеннами установлены с возможностью их взаимного перемещения вдоль транспортера и сгруппированы в соответствии с программой обработки в секции на участке транспортера длиной L, определяемой скоростью движения ленты V и длительностью программы, Т, L = VТ, а к неподвижному основанию транспортера под антеннами в шахматном порядке по обе стороны транспортерной ленты прикреплены неподвижные гребни, скользящие по ее рабочей поверхности и перегораживающие поток семян от края ленты до ее центра под углом 20 - 50^o к направлению движения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источники СВЧ энергии внутри секции некогерентные и расстояние между соседними антеннами берутся из условия, что их диаграммы направленности пересекаются на уровне поверхности ленты по уровню 0 - 10 дБ. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гребни наклонены от нормали к плоскости ленты в направлении ее движения на угол γ и выполнены из диэлектрических пластин шириной h_г= (0,2-0,3)λ_maxcosγ, где λ_max - максимальная длина волны электромагнитного сигнала, а угол γ взят в пределах (0^o - 75^o).