УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ РАСТЕНИЙ Российский патент 2005 года по МПК A01B41/06 A01M21/04 A01G7/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности, к устройствам для уничтожения сорняков или стимуляции дозревания и сушки растений с помощью электрического тока.

Известны устройства для борьбы с сорными растениями с помощью электрического тока. Эти устройства имеют высоковольтный источник электрической энергии и систему электродов, выполненных в виде брусьев, штанг, щупов и т.п., с помощью которых электрический ток подводится к растениям при перемещении устройства по полю. Например, по авторскому свидетельству СССР №548250, кл. А 01 М 1/22, 1975.

Недостатком известного устройства является то, что при прохождении электрического тока разрушаются клеточные оболочки вегетативных органов в наземной и подземной части растений, что позволяет использовать устройство только для уничтожения сорняков.

Устройство по авторскому свидетельству СССР №643102, кл. А 01 В 41/06, 1977 содержит источник питания высокого напряжения и высоковольтные электроды, выполненные в виде пластин в форме выпуклой кривой. Величина воздушного промежутка между электродами и стеблем растения определяется диаметром стебля, находящегося в межэлектродном зазоре. При обработке стеблей больших диаметров происходит перекрытие стебля растения искровым разрядом по поверхности. При обработке растений с малым диаметром стебля возникает электроискровой разряд. Эти недостатки снижают эффективность обработки и ведут к увеличению энергозатрат.

Известно устройство для электроискровой обработки растений по авторскому свидетельству №898968, кл. А 01 В 41/06, опубликовано 23.01.82, Бюллетень №3 (принято за прототип). Устройство содержит основание, источник высокого напряжения и электродные пластины с ограничителями, выполненными из электроизоляционного материала и подпружиненными относительно основания. Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает постоянную величину плотности тока. При малой плотности тока снижается эффективность обработки, при высокой плотности тока стебель разрушается полностью.

По закону Ома ток, протекающий между электродными пластинами через стебель растения, определяется по формуле

I=U/R,

где: I - электрический ток;

U - напряжение между электродными пластинами;

R - сопротивление стебля.

Плотность электрического тока в стебле растения определяется как частное от деления величины тока на площадь поперечного сечения стебля

σ=I/S=U/(R*S),

где σ - плотность электрического тока;

S - площадь поперечного сечения стебля.

Как видно из формулы, для того, чтобы поддерживать постоянную плотность тока, протекающего через стебли с изменяющимися поперечными сечениями, необходимо изменять напряжение между электродными пластинами пропорционально изменению поперечного сечения стебля. Устройство по а.с. №898968 такой возможности не имеет.

Техническим решением задачи является стабилизация плотности тока в поперечном сечении стебля обрабатываемых растений, повышение эффективности и снижение энергоемкости обработки.

Поставленная задача решается тем, что устройство для электроискровой обработки, содержащее основание, источник питания высокого напряжения, электродные пластины с ограничителями, выполненными из электроизоляционного материала, и снабженные упорами и пружинами, дополнительно оснащается датчиками измерения диаметров стеблей и преобразователями механического перемещения датчиков в электрические сигналы, пропорциональные площади их поперечного сечения, при этом датчики установлены перед электродными пластинами до входа стебля в зону обработки и выполнены в виде подпружиненных штырей, установленных в преобразователях с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости и самовозврата в исходное положение, а ограничители снабжены конечными выключателями, отключающими источник питания высокого напряжения при отсутствии стебля в зазоре между электродными пластинами.

На фигуре 1 изображено устройство, вид сверху, на фигуре 2 - разрез по А-А фиг.1.

Устройство для электроискровой обработки растений содержит электродные пластины 1 с ограничителями 2, выполненными из электроизоляционного материала и установленными на осях 3, соединенных с основанием устройства (не показано). В исходном положении электродные пластины 1 и ограничители 2 удерживаются пружинами 4 и упорами 5. С помощью гибких проводников 6, закрепленных на изоляторах 7, и высоковольтных кабелей 8 электродные пластины 1 подключены к источнику питания высокого напряжения (не показано). На осях 3 расположены преобразователи 9 механического перемещения датчиков измерения 10 диаметров стеблей 11. Датчики измерения 10 установлены перед электродными пластинами 1, до входа стебля 11 в зону электроискровой обработки, и выполнены в виде подпружиненных штырей, установленных в преобразователях 9 с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости и самовозврата в исходное положение.

Преобразователи 9 преобразуют механические перемещения датчиков измерения 10 в электрические сигналы, пропорциональные площади поперечного сечения стеблей 11, и подключены с помощью проводников 12 к блоку суммирования 13, который в свою очередь соединен проводником 14 с блоком управления источником питания высокого напряжения.

Ограничители 2 снабжены конечными выключателями 15, связанными проводниками 16 с источником питания высокого напряжения и отключающими его при отсутствии стебля 11 в зазоре между электродными пластинами 1.

Устройство работает следующим образом.

При движении устройства по полю стебли 11 растений механически воздействуют на штыри датчиков измерения 10, которые смещаются в сторону расположения электродных пластин 1 и включают преобразователи 9, преобразующие механические перемещения датчиков измерения 10 в электрические сигналы, пропорциональные площади поперечного сечения стеблей 11. Электрические сигналы по проводам 12 передаются в блок суммирования 13, где формируются в общий сигнал, величина которого пропорциональна площади поперечного сечения стебля 11, и далее по проводнику 14 сигнал передается в блок управления источником питания высокого напряжения, который в зависимости от площади поперечного сечения стебля 11 устанавливает величину напряжения такой, чтобы плотность тока, протекающего через поперечное сечение стебля 11, была оптимальной для любого сечения.

После прохождения стебля 11 через датчики измерения 10 он соприкасается с подпружиненными электродными пластинами 1 и замыкает собой электрическую цепь высокого напряжения, электродные пластины 1 с ограничителями 2 расходятся и освобождают конечные выключатели 15, включается высокое напряжение, которое по кабелям 8 и проводникам 6 подается на электродные пластины 1. Через стебель 11 на участке между электродными пластинами 1 (фиг.2) протекает электрический ток с заданной плотностью, который разрушает или повреждает клеточную структуру стебля.

По завершении обработки и выхода стебля 11 из зазора между электродными пластинами 1 последние с помощью пружин 4 занимают исходное положение, а конечные выключатели 15 отключают высокое напряжение.

Устройство готово для обработки очередного стебля.

Таким образом положительный эффект предлагаемого устройства проявляется в повышении эффективности обработки растений независимо от толщины стебля за счет обеспечения оптимальной плотности тока в их поперечном сечении. Снижение энергоемкости электроискровой обработки растений достигается путем автоматического отключения источника питания во всех случаях, когда устройство не заполнено стеблями.

Положительный эффект обусловлен установкой в устройстве датчиков измерения диаметра стебля и преобразователей механических перемещений датчиков в электрические сигналы, пропорциональные площади поперечного сечения стеблей, с помощью которых регулируется величина высокого напряжения на рабочих органах.

Экономия энергии в процессе обработки обусловлена установкой конечных выключателей на электродных пластинах, отключающих высокое напряжение “на холостом ходу” рабочих органов устройства.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, отрасли растениеводство. В устройстве устанавливается измеритель площади поперечного сечения стебля и на основе измерений регулируется высокое напряжение на рабочих органах устройства. Создаются оптимальные условия для обработки растений независимо от диаметров стеблей и сокращается расход электрической энергии, затрачиваемой на обработку. Экономия энергии достигается за счет установки конечных выключателей, автоматически отключающих источник питания рабочих органов на “холостом ходу”. Конструкция устройства обеспечивает повышение эффективности обработки и экономию энергии. 2 ил.

Устройство для электроискровой обработки растений, содержащее основание, источник питания высокого напряжения, электродные пластины с ограничителями, выполненными из электроизоляционного материала и снабженные упорами и пружинами, отличающееся тем, что имеет датчики измерения диаметра стеблей и преобразователи механического перемещения датчиков в электрические сигналы, пропорциональные площади их поперечного сечения, при этом датчики установлены перед электродными пластинами до входа стебля в зону обработки и выполнены в виде подпружиненных штырей, установленных в преобразователях с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости и самовозврата в исходное положение, а ограничители снабжены конечными выключателями, отключающими источник питания высокого напряжения при отсутствии стебля в зазоре между электродными пластинами.