Установка для обработки семян

Название	Установка для обработки семян
Разработчик (Авторы)	Малахов А.Н., Вендин С.В.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2756695
Дата регистрации	04.10.2021
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный аграрный университет имени В.Я. Горина"
Область применения (класс МПК)	A01C 1/06 (2006.01)

Описание изобретения

Установка для обработки семян относится к сельскому хозяйству, в частности, к семеноводству и предназначена для предпосевной обработки семян различных сельскохозяйственных культур, для стимулирования посевных качеств семян, а также для их дезинфекции и дезинсекции.

Известен способ обработки семян, находящихся в состоянии глубокого органического покоя [SU 1738117 А1, А01С 1/00 (2000.01), A01G 7/04 (2000.01), 07.06.1992], в котором обработку семян сверхвысокочастотным электромагнитным полем выполняют на движущейся транспортерной ленте.

Недостатком этого изобретения является недостаточная защита -повышенный уровень излучения электромагнитного поля в окружающее пространство, неравномерность обработки слоя семян и неуправляемость режимами обработки семян.

Известно устройство для СВЧ предпосевной обработки семян [RU 2083072 C1, А01С 1/00 (2006.01), А01Н 1/00 (2006.01), 10.07.1997], содержащее основание, загрузочный и приемный бункеры, источник СВЧ-энергии и ленточный транспортер с приводом.

Недостатком устройства является недостаточная защита - повышенный уровень излучения электромагнитного поля в окружающее пространство, неравномерность обработки слоя семян и неуправляемость режимами обработки семян.

Известно устройство для обработки семян [RU 2187920 С2, А01С 1/00 (2000.01), F26B 11/04 (2000.01), 27.08.2002], содержащее горизонтально установленный с возможностью вращения на двух полых полуосях, закрепленных на станине в подшипниках, барабан с загрузочным отверстием с крышкой на цилиндрической поверхности и попарно расположенными внутри него встречно-наклонными ребрами, введенный внутрь барабана через одну из полуосей излучатель электромагнитной энергии СВЧ-диапазона, который соединен с источником электромагнитной энергии СВЧ-диапазона, подключенным к блоку управления.

Недостатком устройства является то, что в этом устройстве не обеспечивается необходимая равномерность обработки семян, низкая производительность из-за ограниченного объема рабочей камеры, неуправляемость режимами обработки семян.

Известно устройство для предпосевной обработки семян в тепловом и электромагнитном полях [RU 2201055 C2, А01С 1/00 (2000.01), 27.03.2003], которое содержит установленные коаксиально один в другом два токопроводящих элемента из ферромагнитного материала в виде труб. Трубы подключены к источнику напряжения. Во внешней трубе выполнены отверстия, расположенные одно под другим.

Недостатком устройства является низкая электробезопасность и низкая производительность из-за ограниченного объема рабочей камеры, неуправляемость режимами обработки семян.

Прототипом технического решения является устройство, реализующее способ обработки диэлектрических материалов [SU 1669087 Α1, Н05В 6/06 (2000.01), 07.08.1991]. Недостатком прототипа является отсутствие обратной связи обрабатываемого слоя с микропроцессорным устройством, неконтролируемость режима обработки семян.

Задача изобретения - повышение равномерности обработки семян электромагнитным полем сверхвысоких частот, повышение производительности, повышение коэффициента полезного действия, уменьшение утечки электромагнитной энергии в окружающее пространство, автоматический контроль режимов СВЧ обработки.

Для этого создана установка для обработки семян, содержащая источник электромагнитных колебаний, соединенный с камерой, снабженной устройствами загрузки и выгрузки на входе и выходе, через которую проходит конвейерная лента, с параллельно расположенным под ней экраном с приводом, оснащенным датчиком перемещения и датчиком коэффициента отражения, выходы которых подключены соответственно к мультиплексору и к микропроцессорному устройству. При этом бесконечная конвейерная лента, установленная на ведущем и ведомом барабанах, снабжена регулируемым частотным электроприводом и датчиком скорости, установленным на ведомом барабане, при этом на входе и выходе из рабочей камеры установлены пирометр на входе и пирометр на выходе соответственно, при этом скорость движения ленты транспортера рассчитывается по формуле:

где Р_свч - установленная СВЧ мощность источника, Вт; h - высота слоя материала, м; ρ - плотность материала, кг/м³; с - теплоемкость материала, Дж/(кг⋅К), b - ширина ленты, м; t_н и t_к - соответственно начальная температура и конечная температуры нагрева материала, °С.

На фиг. 1 изображена установка для обработки семян (вид спереди), на фиг. 2 показаны основные размеры слоя материала.

Установка для обработки семян содержит источник электромагнитных колебаний 1, рабочую камеру 2, конвейерную ленту 3, экран 4, устройство загрузки 5, устройство выгрузки 6, привод экрана 7, датчик перемещения 8, датчик коэффициента отражения 9, мультиплексор 10, аналого-цифровой преобразователь 11, микропроцессорное устройство 12, клавиатуру 13, пирометр на входе 14, пирометр на выходе 15, ведущий барабан 16, ведомый барабан 17, датчик скорости 18.

Установка для обработки семян содержит источник электромагнитных колебаний 1, который соединен с камерой 2. Через камеру 2 проходит конвейерная лента 3, установленная на ведущем 16 и ведомом 17 барабанах, внутри которой, параллельно ленте 3, установлен экран 4. Камера 2 на входе и выходе снабжена устройствами загрузки 5 и выгрузки 6. Привод экрана 7 оснащен датчиком перемещения 8 и датчиком коэффициента отражения 9. Выходы двух датчиков 8 и 9 подключены к мультиплексору 10, при этом его выход через аналого-цифровой преобразователь 11 - к микропроцессорному устройству 12, один вход которого подключен к загрузочному устройству 5, а второй - к приводу 7 экрана 4. Для введения кода обрабатываемого материала предназначена клавиатура 13, которая соединена с микропроцессорным устройством 12. Для регулирования скорости движения и времени обработки семян предназначены привод ленточного транспортера ЭП, регулируемый преобразователем частоты ПЧ, подключенным к мультиплексору 10, и датчик скорости 18, установленный на ведомом барабане 17 и подключенный к мультиплексору 10. Температуру материала до обработки показывает пирометр на входе 14, а температуру обработанного материала показывает пирометр на выходе 15.

Установка для обработки семян работает следующим образом.

Работа установки для обработки семян осуществляется следующим образом: в микропроцессорное устройство 12 при помощи клавиатуры 13 вводят код обрабатываемого материала, которому соответствуют значения его электропроводности σ₁ и действительной части диэлектрической проницаемости ε₁. Далее в микропроцессорном устройстве производят расчет толщины обрабатываемого материала по формуле:

и подают управляющий сигнал на устройство загрузки 5 для поддержания заданной толщины слоя материала Для согласования СВЧ источника с нагрузкой по коэффициенту отражения устанавливают расстояние между конвейерной лентой 3 и экраном 4 в соответствии с соотношением:

где λ - длина электромагнитной волны излучения (в воздушной среде), м.

В процессе работы датчиком 9 контролируют суммарный коэффициент отражения и с помощью привода 7 путем перемещения экрана поддерживают минимум суммарного коэффициента отражения.

После установки толщины слоя обрабатываемого материала h микропроцессорное устройство, с учетом установленной мощности источника Р_свч, плотности материала ρ, теплоемкости материала с, ширины ленты b, начальной t_н и конечной t_к температуры нагрева материала, рассчитывают скорость движения ленты транспортера по формуле:

и подают управляющий сигнал на преобразователь частоты электропривода ленточного транспортера. Одновременно с включением электропривода подают управляющий сигнал на включение источника электромагнитных колебаний. Материал нагревают под воздействием электромагнитного поля при движении в рабочей камере. Контроль температуры материала на входе осуществляют пирометром на входе, контроль температуры материала на выходе осуществляют пирометром на выходе. При необходимости изменяют температуру обработанного материала, увеличивая или уменьшая время СВЧ обработки, регулируя скорость ленточного транспортера через датчик скорости, мультиплексор и преобразователь частоты.

Установка для обработки семян позволяет повысить равномерность обработки семян электромагнитным полем сверхвысоких частот, повысить производительность, повысить коэффициент полезного действия, уменьшить утечку электромагнитной энергии в окружающее пространство, осуществлять автоматический контроль режимов СВЧ обработки.

Формула изобретения

Установка для обработки семян, содержащая источник электромагнитных колебаний, соединенный с камерой, снабженной устройствами загрузки и выгрузки на входе и выходе, через которую проходит конвейерная лента, с параллельно расположенным под ней экраном с приводом, оснащенным датчиком перемещения и датчиком коэффициента отражения, выходы которых подключены соответственно к мультиплексору и к микропроцессорному устройству, при этом бесконечная конвейерная лента, установленная на ведущем и ведомом барабанах, снабжена регулируемым частотным электроприводом и датчиком скорости, установленным на ведомом барабане, при этом на входе и выходе из рабочей камеры установлены пирометр на входе и пирометр на выходе соответственно, при этом скорость движения ленты транспортера рассчитывается по формуле:

,

где P_свч - установленная СВЧ-мощность источника, Вт; h - высота слоя материала, м; ρ - плотность материала, кг/м³; с - теплоемкость материала, Дж/(кг⋅К); b - ширина ленты (слоя материала), м; t_н и t_к - соответственно начальная температура и конечная температура нагрева материала, °С.

Изобретение "Установка для обработки семян" (Малахов А.Н., Вендин С.В.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога