Способ обработки растений и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК A01M7/00 

Риг.1

К 4

Ј vj

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам защиты растений.

Известны способы обработки растений, при которых на них воздействуют жидкими или газообразными ядохимикатами, уничтожающими вредителей. Основная масса ядохимикатов - водные растворы или эмульсии различных веществ. Обработка растений осуществляется либо обычным поливом, ли- , бо распыленной струей с помощью опрыскивателей.

Основным недостатком этого способа :v. обмотки является большой расход ядохимикатов и, как следствие, высокая степень вредного экологического воздействия на людей а окружающую среду при обработке. При этом отсутствует возможность осуществления . раздельной обработки различных культур при компактной их посадке, так как распыление ядохимикатов неизбежно сопровождается распространением их в районе, превышающем зону, необходимую для обработки.

Известны способы термической обработки растений, при которых последние замачиваются или обливаются горячей водой. Данные способы обработки являются экологически чистыми, однако они не всегда эффективны. Например, при обработке деревьев, когда вредители могут находиться в складках коры, под листьями подать горячую воду в достаточном количестве в такие места сложно, требуется большой расход энергии. Кроме того,нет достаточно простых и надежных устройств, позволяющих обрабатывать горячей водой кустарники и кроны деревьев.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является способ обработки растений, реализуемый устройством - ранцевым опрыскивателем, состоящим из емкости для ядохимиката, насоса, брандспойта с распиливающей форсункой, соединительных гидрокоммуникаций. Суть способа в том, что ядохимикат под давлением подают к распиливающему наконечнику (форсунке) и распыленную струю ядохими- (ьатов направляют на растения. :i Недостатком данного способа является невысокая эффективность воздействия на вредителей и большой расход ядохимиката при обработке. Для эффективного уничтожения конкретных вредителей соответствующим ядохимикатом необходимо |опадание на них определенного, количест- |а ядохимиката. При обработке больших рлощадей поверхности растений количест- |а расходуемых химикатов достаточно высоки, что, в свою очередь, оказывает

вредное экологическое воздействие на окружающую среду. Для повышения эффективности воздействия ядохимикатов в известном способе необходимо увеличиаать удельный расход ядов, что в сложившихся экологических условиях недопустимо.

Цель изобретения - повышение эффективности обработки и экономии препарата

0 за счет сочетания химического и термического воздействия на растение..

Цель достигается тем, что в способе обработки растений, включающем подачу под давлением ядохимикатов к распыливающе5 му наконечнику и направление распыленной струи ядохимикатов на растения, перед распылением ядохимикаты нагревают и растения обрабатывают каплями ядохимиката с температурой выше 40°С. Цель дости0 гается также тем. что в устройстве для реализации способа, содержащем емкость для ядохимиката, насос, брандспойт с рас- пыливающей форсункой, соединительные гидрокоммуникации, вмонтирован нагрева5 тель проточного типа, входное отверстие которого сообщено с соединительными гидрокоммуникациями. При этом распыли- вающая форсунка установлена на выходе нагревателя. Нагреватель выполнен в виде

0 коаксиально установленных цилиндрических электродов, соединенных проводами с источником тока. Во внутреннем электроде с обоих концов выполнены осевые каналы, сообщенные соответственно с распыливаю5 щей форсункой и с насосом, а также радиальные каналы, через которые осевые каналы сообщены с кольцевой полостью, образованной между поверхностями цилиндрических электродов.

0 Именно заявляемое устройство, содержащее форсунку с присоединенным к ней источником нагрева, позволяет получать подаваемый на растение раствор с температурой выше 40°, повышая активность его

5 воздействия и позволяя применять малые расходы ядохимикатов с высокой эффективностью.

Способ обработки растений осуществляется следующим образом. ,

0 Непосредственно перед подачей на растение ядохимикат подогревают нагревателем до температуры выше 40°С. Нагретый химикат становится более активным. Согласно правилу Вант-Гоффа с увеличением

5 температуры на каждые 10°С скорость хи- м ических реакций возрастает в 2-4 раза. Сле довательно, поражающее действие яда станет намного эффективнее, а необходимая для уничтожения вредителя концентрация химикатов Может быть существенно

снижена. Поражающее воздействие оказывает также высокая температура. Попадая на вредителей, нагретый химикат одним только термическим действием может поразить их или значительно ослабить. Для окон- нательного уничтожения ослабленного насекомого достаточно химиката со значительно меньшей концентрацией. Другим по- ложительным фактором применения нагретого раствора ядохимиката является то, что при увеличении температуры вязкость раствора понижается. При этом проникающая способность его растет (согласно закону Дарси скорость фильтрации жидкости обратно пропорциональна вязкости; увеличение температуры воды от 0 до 100°С Приводит к снижению ее вязкости почти в 8 раз) Менее вязкая жидкость легче и быстрее проникает в тело насекомого, а также в складки растений, где могут прятаться вредители, поражая их.

Температура раствора ядохимиката должна быть не ниже 40°С, так как эта температура превышает нижнюю границу тем- пературы (40°С)при которой начинается денатурация (разложение) блоков. Кроме этого, для пойкилотермных организмов, к которым относятся и насекомые, временное тепловое окоченение начинается при нагре- ве до 40°С, а при 50°С наступает смерть. Таким образом, термическое воздействие с температурой выше 40°С при прямом попадании на насекомое вызывает в нем необратимые изменения или приводит к его уничтожению. При этом, чем выше температура, тем эффективнее поражающее действие.

Кратковременное воздействие на растение теплоносителя (раствора ядохимика- та) с температурой до 100°С и выше при относительно небольшом расходе (соответствующем расходу при опрыскивании) не оказывает отрицательного воздействия на растения. Объясняется это тем, что масса растения намного превышает массу насекомых, находящихся на нем, в связи с чем средняя температура растения не может существенно повыситься, в то время как температура насекомого быстро становится равной температуре теплоносителя (из уравнения теплового баланса).

Таким образом, все перечисленные факторы воздействия на вредителей в совокупности при термохимическом возденет- вии позволяют применять растворы меньших концентраций, что приводит к существенной их экономии и улучшению экологических условий при обработке. Действие яда локализуется и максимально влияет в том месте, где раствор попадает

горячим. До растений, растущих рядом, раствор доходит холодным, его вредное действие уже существенно ослаблено.

На фиг. 1 представлен опрыскиватель для термохимической обработки растений, общий вид; на фиг. 2 - конструкция нагревателя.

Опрыскиватель состоит из емкости 1 для раствора ядохимикатов, подсоединенного к ней насоса 2 и электропривода 3 для него, гидрокоммуникаций (брандспойт) 4, соединяющих насос с нагревателем 5 и установленной на его выходе форсунки 6. На- греватель состоит из форсунки токопроводящих контактов 7 и 8 с проводами, коаксиально расположенных один внутри другого цилиндрических электродов 9 и 10, заключенных в разборном диэлектрическом корпусе 11 (12) с диэлектрической центрирующей втулкой 13, обеспечивающей постоянство зазора между электродами, коммуникаций для подвода раствора с токоподводящими электроизолированными проводами 14 внутри, герметичного то- коподводящего устройства 15, посредством которого производится соединение предлагаемого устройства с источником электрического тока, уплотнительных колец 165-18 для герметизации устройства, упругого элемента 19, обеспечивающего надежное апек- трическое соединение токоподводящих контактов с электродами, а также диэлектрической втулки 20; для регулирования режима работы устройства в зависимости от электропроводности раствора. При этом внутренний электрод имеет осевые 21 и радиальные 22 каналы для прохождения жидкости в межэлектродный зазор. Внутренний электрод может быть выполнен также полым.

Устройство работает следующим образом.

Из емкости 1 с помощью насоса 2 по коммуникациям 4 ядохимикат попадает в нагреватель 5, где нагревается до температуры выше 40°С, и через форсунку 6 распыляется на растение. Нагрев ядохимиката в нагревателе осуществляется следующим образом (фиг. 2).

После соединения устройства с источником электрического питания посредством токоподводящегоузла 15 производится подача раствора ядохимиката под давлением по коммуникациям 14. Раствор из шланга 14 через осевой 21 и радиальный 22 каналы попадает в зазор между внутренним 9 и наружным 10 электродами.. Электрическая цепь между электродами замыкается через слой раствора, находящегося в зазоре. Раствор разогревается, проходя по всей

длине зазора, и у противоположного конца устройства в районе форсунки через радиальный канал 22, а затем осевой канал 21 попадает в форсунку 6 и распыляется горячим или в виде пара на растения. Сопротивление раствора в цилиндрическом слое

выражается зависимостью Р Р

(tf-d2) 0)

где р - удельное электрическое сопротив ление раствора;

Р- рабочая длина электродов (не закрытая диэлектриком);

S - сечение межэлектродного зазора;

d и D -диаметры рабочих поверхностей внутреннего и наружного электродов соответственно.

При прохождении тока через раствор выделяется тепло в количестве

,.

Q 0,24IUt - 0,24 г.

(2)

где U - напряжение в сети;

I - ток.

t время.

Можно обеспечить также режимы работы устройства, когда выделяющегося тепла хватит для нагрева раствора от начальной температуры Т0 до требуемой конечной температуры Тх или превращения его в пар. Потребное количество тепла для этого составит

Q тс(Тк-То) + mq,(3)

где m - масса раствора;

с - удельная теплоемкость раствора;

q - удельная теплота парообразования раствора.

Приравняв правые части (2) и (3), получим уравнение теплового баланса

U t-m cOV-T0) + q.(4)

0,24

R

m

Учитывая, что r - G G является расходом раствора в единицу времени, уравнение (4) относительно G запишем в виде

0,24

У:

R

с(Тк-То)+я

(5)

г Q.24U2tt(D2-d2) . (Т|с-ТР) + яГ

Задаваясь величиной напряжения в сети U, предельно допустимым током I U/R, требуемой температурой раствора на выходе Тк при данной начальной температуре То, можно определить требуемые конструктивные параметры электронагревателя d, D и ( и его расходные характеристики.

Ю

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Уравнение (5) удовлетворяется при различных сочетаниях этих параметров. Их необходимо выбирать из соображения получения минимальных габаритов и веса устройства при обеспечении достаточной электрической прочности, которая, как установлено, достигается при величине межэлектродного зазора D-d 3-4 мм.

Экспериментальный образец устройства работал от сети переменного тока 220 В с максимальным потребляемым током в бытовой сети 10 А при следующих параметрах: d 6 мм; D 13,5 мм; 100-120 мм. При этом обеспечивалось получение раствора с температурой около 100°С при расходе 12- 15 г/с (в зависимости от Т0) или пара с расходом 1 г/с при потребляемой мощности 2,0-2,5 кВт. Изменение выходных параметров теплоносителя достигается изменением, расхода. Учитывая, что вода из различных источников имеет различное удельное электрическое сопротивление (10-15 Ом-см), а растворение в ней различных ядохимикатов расширяет еще больше пределы изменения электропроводности, в устройстве предусмотрена диэлектрическая втулка 20, например, из резины, позволяющая изменять рабочую длину одного из электродов, а следовательно, регулировать режимы работы устройства путем изменения длины втулки без изменения конструктивных параметров устройства.

Применение в предлагаемом опрыскивателе нагревательного устройства реостатного типа имеет ряд преимуществ по сравнению с другими типами электронагревателей. Главными из них являются непосредственное преобразование электрического тока в тепло сопротивлением протекающего раствора и размыкание цепи, т.е. сохранение целостности конструкции при полном прекращении его подачи, а также обеспечение малых габаритов и веса устройства при высокой удельной мощности. Размещение токопод- водящих проводов внутри коммуникации для подачи раствора упрощает эксплуатацию устройства и позволяет использовать провода малого сечения за счет охлаждения их раствором, что уменьшает вес опрыскивателя и создает безопасные условия при его эксплуатации. Наличие диэлектрической втулки с изменяемой шириной на одном из электродов позволяет применять опрыскиватель при использовании различных ядохимикатов без изменения конструктивных параметров.

Электробезопасность при использовании предлагаемого устройства, как и во всех бытовых электроприборах, достигается надежной изоляцией токонесущих элементов

(проводов и электродов), заземлением устройства или включением его в сеть через разделительный трансформатор.

Экспериментальные образцы опрыскивателей успешно эксплуатируются для борьбы с вредителями садов, кустарников и огородов с применением растворов ядохимикатов с концентрацией, уменьшенной в 2-10 раз, а также с применением нулевой концентрации (обычная вода) на различных этапах проведения агротехнических мероприятий; До распускания почек на растениях целесообразно производить их обработку паром, а после - горячей водой. Последнее приводит к повышению урожайности неко- торых культур (смородины, малины). Эффект Достигается при борьбе с калифорнийской щитовкой, тлей, плодожеркой, личинками американской бабочки, колорадского жука и прочими вредителями, бороться с которыми обычными методами затруднительно. Стоимость обработки (по расходу электроэнергии и уменьшенному расходу ядохимикатов) в 5-20 раз меньше по сравнению со стоимостью обычной обработки ядохимикатами,

Формул а и зоб ретени я

1. Способ обработки растений, согласно которому ядохимикаты под давлением подают к распиливающему наконечнику и распыленную струю ядохимикатов направляют на растения, отличающий с я тем, что,

с целью повышения эффективности обработки и экономии препарата за счет сочетания химического и .термического воздействия на растения, перед распылением ядохимикаты нагревают и растения обра- батывают каплями ядохимиката с температурой выше ,

2.Устройство для обработки растений, содержащее емкость для ядохимиката, насос, брандспойт с распыливающей форсункой, соединительные гидрокоммуникации, отличающееся тем, что оно снабжено нагревателем проточного типа, входное отверстие которого сообщено с соединитель- ными гидрокоммуникациями, при этом распиливающая форсунка установлена на выходе нагревателя.

3.Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что нагреватель выполнен в виде коаксиально установленных цилиндрических электродов, соединенных проводами с источником тока.

4.Устройство по пп. 2иЗ, отличающее с я тем, что во внутреннем электроде с обоих концов выполнены осевые каналы, сообщенные соответственно с распиливающей форсункой и с насосом, а также радиальные каналы/через которые осевые каналы сообщены с кольцевой полостью, образованной между поверхностями цилиндрических электродов. .....

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам защиты растений. Цель изобретения - повышение эффективности обработки и экономия препарата за счет сочетания химического и термического воздействий на растения. Способ обработки растений заключается в том, что перед распылением жидкого ядохимиката их нагревают. Растения обрабатывают каплями ядохимиката с температурой выше 40°С. Устройство для обработки растений Содержит емкость 3 для ядохимиката, насос 2 и брандспойт с распиливающей форсункой 6. В соединительной коммуникации 4 установлен нагреватель 5. Нагретые ядохимикаты распыляются и попадают на растения. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.