Технологическая линия обеззараживания и очистки зерна от вредителей Российский патент 2018 года по МПК B03C7/02 A01C1/06 

Изобретение относится к обеззараживанию и электросепарации зерна от вредителей с применением электромагнитных полей.

Известен коронный элекросепаратор (№ 68366, МПК В03С 7/02, Бюл. № 33, 27.11.2007), взятый в качестве прототипа и состоящий из загрузочного бункера, источника высокого напряжения, электродвигателя, коронирующего электрода и осадительного электрода, выполненного в виде транспортерной ленты из полупроводящего материала, вращающейся на двух заземленных токопроводящих цилиндрах, классификатора и щеточки для удаления налипших частиц.

На этом сепараторе веер разделения компонентов смеси определяется электрическими свойствами частиц, за счет различия поверхностного сопротивления.

Недостатком прототипа является то, что данный коронный электросепаратор не достаточно хорошо разделяет поток зерна, который содержит битые зерна, шелуху, мусор и зерна других культур, кроме того, СВЧ-облучатель выполняет только функцию подготовки (подсушивания) семян. Для обеззараживания и хорошего разделения необходимы дополнительные устройства.

Технической задачей решения является расширение функциональных свойств, таких как обеззараживание зерна, при повышении качества разделения зернового потока на зерна одной культуры, одинаковые по диэлектрическим свойствам и размерам, но различные по степени травмированности с помощью одной технологической линии.

Техническая задача достигается тем, что технологическая линия обеззараживания и очистки зерна от вредителей, содержащая загрузочный бункер, транспортерную ленту, вращающуюся на двух заземленных токопроводящих цилиндрах от электродвигателя, СВЧ-облучатель, коронирующий электрод с источником высокого напряжения, согласно изобретению имеет ряд конструктивных отличий. Разделены между собой процедуры обеззараживания и очистки за счет двух устройств – транспортерная лента и барабан (осадительного электрода). Над транспортерной лентой установлены устройства: СВЧ-облучатель, зона действия которого может меняться, тем самым меняя зону СВЧ-воздействия; УФ-облучатель (ультрафиолетовый облучатель), зона действия которого может меняться, тем самым меняя зону УФ-облучения; устройство искровой обработки, которое состоит из разрядных электродов, выполненных в виде мелких острых иголочек, и заземленных электродов, выполненных в виде вращающихся металлических щеточек, что в совокупности создает зону искровой обработки; устройства для забора воздуха и мелких примесей, которое объединено в единую систему удаления воздуха и примесей из трех зон с нижним поддувом озонированного воздуха, который поступает из озонатора, под транспортерной лентой. Транспортерная лента выполнена в виде радиопрозрачной сетки. Устройство забора воздуха и мелких примесей для каждой зоны выполнено индивидуально: для зоны СВЧ-воздействия - устройство выполнено из радиопрозрачного материала и конструктивно выполнено таким образом, что удаляет только мелкую пыль, не нарушая местоположения зерна; для зоны УФ-облучения – устройство выполнено таким образом, чтобы могли разместиться УФ-лампы и поток воздуха мог поднимать зерна и удалять крупные частицы; для зоны искровой обработки – устройство выполнено таким образом, чтобы зерна поднимались вертикально длинной осью и не мешали электрическому полю разрядных электродов.

Последовательность зон обусловлена технологией воздействия, а именно: СВЧ-воздействие приводит к нагреву зернового вороха, в котором содержатся целые и микротравмироанные зерна, мелкие примеси, насекомые споры, плесень и т.д. (в последующем грибки). СВЧ-воздействие определенной дозировки позволяет уничтожать слабых насекомых, часть грибков, но сохранять продуктивные свойства семенного зерна. Последующее воздействие УФ-облучением уничтожает ещё долю насекомых и грибков, при этом также сохранив продуктивные показатели зерна. Последовательность СВЧ- и УФ-воздействия обусловлена выделением влаги через микротравмированные оболочки зерна. На первом этапе (ВСЧ-воздействие) идет нагрев зерна по всему объему, в следствие чего градиент влаги направлен наружу. Последующее УФ-облучение, совместно с потоком озонированного воздуха способствует более быстрому удалению влаги с поверхности зерна, в результате чего увеличивается различие между микротравмированными зернами и целыми по электрическим параметрам. После УФ-воздействия идет зона искровой обработки, в которой удаляются грибки и пыль с поверхности зерна, поддуваемый воздушный поток их уносит и больше подсушивает зерна.

Барабан осадительного электрода выполнен из полупроводящего материала, способного менять свое сопротивление под действием яркого света от источника оптического облучения. Поверхность барабана осадительного электрода выполнена с углублениями в виде эллипсоидов, соразмерных зернам обрабатываемой культуры, на дне углублений выполнены перфорации для отвода воздуха.

Над поверхностью осадительного электрода расположен коронирующий электрод, способный менять свои размеры (зону зарядки) и положение (зону разделения), над которым находится облучатель, который выполнен из сверхъярких светодиодов в виде параллельных лент, которые могут включаться и выключаться по заданию от блока управления, способных изменять зону облучения. Коронирующий электрод получает питание от источника высокого напряжения и испускает коронный разряд отрицательной полярности. Налипшие частицы удаляются с поверхности барабана осадительного электрода с помощью щеточки. Барабан приводится во вращение с помощью электрического двигателя, который может менять свою скорость вращения по заданию от блока управления. Под осадительным электродом распложен классификатор.

Это позволяет разделять зерновой поток на зерна и примеси, а также целые и травмированные семена одной культуры, одинаковые по диэлектрическим свойствам и размерам, но различных по степени травмированности, в необходимом диапазоне, с помощью одной технологической линии.

Совокупность существенных признаков, представленного технического решения, позволяющих получить новый технический результат – обеззараживание и очистка зерна от вредителей при повышении качества разделения зернового потока на зерна одной культуры одинаковых по диэлектрическим свойствам и размерам, но различных по степени травмированности, не известны из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется следующими графическими материалами: фиг. 1 – схематическое изображение технологической линии, фиг. 2 – лента барабана осадительного электрода, где 2а – вид сверху, 2б – вид в разрезе.

Технологическая линия обеззараживания и очистки зерна от вредителей (Фиг 1.) содержит: электродвигатель 12, загрузочный бункер 11, СВЧ-облучатель 3, зона действия которого может меняться, тем самым меняя зону СВЧ-воздействия; УФ-облучатель 4 (ультрафиолетовый облучатель), зона действия которого может меняться, тем самым меняя зону УФ-облучения; устройство искровой обработки 9, которое состоит из разрядных электродов 5, выполненных в виде мелких острых иголочек, и заземленных электродов 6, выполненных в виде вращающихся металлических щеточек, что в совокупности создает зону искровой обработки; устройство поддува 10 озонированного воздуха, который поступает из озонатора 13, под транспортерной лентой 1, транспортерная лента 1 выполнена в виде радиопрозрачной сетки. Устройство забора воздуха и мелких примесей для каждой зоны выполнено индивидуально: для зоны СВЧ-воздействия - устройство 7 выполнено из радиопрозрачного материала и конструктивно выполнено таким образом, что удаляет только мелкую пыль, не нарушая местоположения зерна; для зоны УФ-облучения – устройство 8 выполнено таким образом, чтобы могли разместиться УФ-лампы, и поток воздуха мог поднимать зерна и удалять крупные частицы; для зоны искровой обработки – устройство 9 выполнено таким образом, чтобы зерна поднимались вертикально длинной осью, не задевая разрядных электродов 5 электродвигателя 12. Линия содержит также оптический облучатель 14, загрузочный бункер 20, источник высокого напряжения 17, коронирующего электрода 15, осадительный электрод 2, выполненный в виде барабана из электропроводящего материала, способного менять собственное электрическое сопротивление под воздействием оптического излучения, с углублениями и перфорацией, который вращается; классификатор 18, щеточки для удаления налипших частиц 19. Электродвигатель 16 приводит в движение вращающийся барабан 2. Блок управления 21 управляет всеми электрическими устройствами по определенной программе (на фиг. 1 связи условно не показаны).

Линия работает следующим образом.

Зерновой поток из загрузочного бункера 11 попадает на транспортерную ленту 1. При движении на транспортерной ленте 1 зерно попадает в зону СВЧ-воздействия, ширина которой определяется закрытием заслонок СВЧ-облучателя 3, в результате чего частицы нагреваются и обдуваются озонированным воздухом снизу из устройства поддува 10, а мелкая пыль и лёгкие частицы удаляются устройством забора воздуха и удаления частиц 7.

Далее частицы попадают в зону УФ-облучения, где облучаются бактерицидными лампами, устройство поддува 10 ориентирует частицы длинной осью вдоль вертикальной оси (пространства), устройство забора воздуха и удаления частиц 7 удаляет более тяжелые частицы и пыль, кроме того, идет процесс интенсивного подсушивания зерна озонированным воздухом устройством поддува 10.

Далее зерна попадают в зону искровой обработки, где зерна ориентируются длинной осью вдоль вертикальной оси (пространства), уменьшая тем самым расстояние до разрядных электродов 5, а вращающиеся металлические щеточки 6 заземляют зерно, облегчая процесс искрового пробоя, за счет которого происходит обеспыливание зерна. В результате искрового разряда мелкая пыль и бактерии разлетаются с зерна, а поток озонированного воздуха уносит пыль и мелкие включения.

Скорость вращения транспортерной ленты 1 определяется блоком управления 21 в зависимости от состояния зернового вороха. Обеспыленные, подсушенные и обеззараженные зерна с транспортерной ленты 1 попадают в загрузочный бункер 20.

Далее зерна попадают в зону зарядки, которая находится под коронирующим электродом 15, который может менять свои размеры и перемещаться относительно осадительного электрода 2, и приобретают электрический заряд. Зерна при попадании в зону облучения, находящуюся под оптическим облучателем 14, просвечиваются оптическим излучением. Зерна, различные между собой по степени травмированности, будут по-разному пропускать оптическое излучение, в результате чего электропроводящий материал барабана осадительного электрода 2 будет по-разному изменять свое электрическое сопротивление. При подаче напряжения на коронирующий электрод 15 возникает поле коронного разряда. Зерно из бункера 20 поступает в зону зарядки между коронирующим 15 и осадительным 2 электродами, в результате чего приобретают электрический заряд. Если частица имеет размеры, отличные от зерна основной культуры, то она не поместится в углубление ленты барабана (Фиг.2б) осадительного электрода 2 и будет плохо прижиматься суммарной силой, прижимающей частицу к барабану. Электрический заряд, полученный частицей, зависит от электрических свойств зерна.

Сила взаимодействия частицы и полупроводящей ленты определяется поверхностным сопротивлением частицы и проводимостью поверхностного слоя барабана осадительного электрода 2. Частицы с меньшим поверхностным сопротивлением разряжаются быстрее, чем с большим сопротивлением. Сумма сил, которая и определяет угол отрыва частицы от барабана осадительного электрода 2 в зоне разделения, раскладывается на четыре составляющие: сила взаимодействия заряженной частицы с поверхностью барабана осадительного электрода 2; сила вакуума от движения воздуха через перфорированные отверстия (Фиг.2б) устройством отвода воздуха 22; сила тяжести и центростремительная сила. Первые две силы прижимают частицу к ленте, она зависит от величины заряда частицы, центробежная сила отталкивает её, а сила тяжести в верхнем полуцилиндре прижимает её к барабану, в нижнем – отрывает от него.

В зависимости от суммарного действия сил распределение частиц образует веер. Частицы с малым контактным сопротивлением быстрее отбрасываются силами инерции с поверхности барабана. Частицы с большим контактным сопротивлением несут на себе заряд, тем самым прижимаются к ней электрическими силами.

Угол отрыва зерна от вращающегося электрода определяется поверхностным сопротивлением. Чем меньше электрическое сопротивление зерна, тем быстрее они отрываются от поверхности вращающегося электрода. В результате зерна распределяются по классам в приемном устройстве по степени травмированности.

Технологическая линия позволяет проводить разделение семян одной культуры одинаковых по диэлектрическим свойствам и размерам, но различных по степени травмированности за счет различий поверхностного сопротивления и тем самым сепарировать трудноразделимые зерновые смеси.

Изобретение относится к обеззараживанию и очистке зерна одной культуры от вредителей. Линия содержит электродвигатель 12, загрузочный бункер 11, СВЧ-облучатель 3, УФ-облучатель 4 (ультрафиолетовый облучатель), устройство искровой обработки 9, которое состоит из разрядных электродов 5 и заземленных электродов 6, устройство поддува 10 озонированного воздуха, который поступает из озонатора 13, под транспортерной лентой 1. Транспортерная лента 1 выполнена в виде радиопрозрачной сетки. Линия содержит также оптический облучатель 14, загрузочный бункер 20, источник высокого напряжения 17, коронирующий электрод 15, осадительный электрод 2, выполненный в виде барабана из электропроводящего материала, способного менять собственное электрическое сопротивление под воздействием оптического излучения, с углублениями и перфорацией, классификатор 18, щеточки для удаления налипших частиц 19. Расширяются технологические возможности, повышается качество разделения зернового потока на зерна одной культуры одинаковых по диэлектрическим свойствам и размерам, но различных по степени травмированности внутренних органов. 3 ил.

Технологическая линия обеззараживания и очистки зерна от вредителей, содержащая загрузочный бункер, транспортерную ленту, вращающуюся на двух заземленных токопроводящих цилиндрах от электродвигателя, СВЧ-облучатель, коронирующий электрод с источником высокого напряжения, отличающаяся тем, что над транспортерной лентой, выполненной в виде радиопрозрачной сетки, последовательно установлены СВЧ-облучатель, УФ-облучатель, устройство искровой обработки, которое содержит разрядные электроды, выполненные в виде мелких острых иголочек, и заземленные электроды, выполненные в виде вращающихся металлических щеточек; под транспортерной лентой установлено устройство поддува озонированного воздуха, который поступает, и озонатор, над транспортерной лентой установлены три устройства забора воздуха и мелких примесей: для зоны СВЧ-воздействия – воздуховоды устройства удаления воздуха выполнены из радиопрозрачного материала, сечение места забора воздуха подобрано таким образом, чтобы воздушный поток удалял только мелкую пыль, не двигая зерна, величиной 1,5 см; для зоны УФ-облучения – устройство выполнено в виде герметичной зоны, внутри которой размещена УФ-лампа над транспортерной лентой, лампу обдувает воздушный поток, способный поднимать зерна и удалять крупные частицы, величиной 7 мм; для зоны искровой обработки – устройство выполнено в виде игольчатого электрода над транспортерной лентой, обдуваемого воздушным потоком таким образом, чтобы зерна поднимались вертикально длинной осью и не мешали электрическому полю разрядных электродов, на расстоянии 1 см; технологическая линия содержит также осадительный электрод, выполненный в виде барабана, покрытого полупроводящим материалом, способного менять свое сопротивление под действием яркого света от источника оптического облучения, поверхность барабана содержит углубления в виде эллипсоидов, соразмерных зернам обрабатываемой культуры, на дне углублений выполнены перфорации для отвода воздуха, над поверхностью осадительного электрода расположен коронирующий электрод, над которым находится облучатель, соединенный с блоком управления, барабан приводится во вращение с помощью дополнительного электрического двигателя.