Устройство для обработки семян

 

Техническое решение относится к области семеноводства и может найти применение в сельском хозяйстве для предпосевной обработки семян различных сельскохозяйственных культур. Устройство содержит горизонтально установленный с возможностью вращения на двух полых полуосях барабан с загрузочным отверстием с крышкой. Внутри него попарно расположены встречно наклонные ребра. Крышка загрузочного отверстия барабана выполнена из двух металлических дисков и установлена на нем через коаксиально расположенное к отверстию металлическое кольцо диаметром d_к≅d_отв+λ/2 и толщиной h=(3-4)t, где t - толщина дисков. Последние имеют диаметр d₁>d_к и d₂<d и коаксиально замкнуты между собой с зазором B=h-t по диаметру d₃≅d₂-λ/2. Внутри барабана по задней кромке загрузочного отверстия установлен изогнутый на угол α≤60° экран. Внутрь барабана введен через одну из полуосей излучатель электромагнитной энергии СВЧ-диапазона, который соединен с источником энергии СВЧ-диапазона, подключенным к блоку управления. Каждая из полуосей выполнена с осевым отверстием диаметром меньше λ источника энергии СВЧ и жестко закреплена по центру боковой стенки барабана. Внутри каждой из полуосей установлена с возможностью вращения металлическая дроссельная втулка длиной (2n+1)•λ/4, где n - целое число. Втулка имеет на внешним торце коаксиальную кольцевую выточку глубиной λ/4 и цилиндрическую поверхность. Последняя покрыта слоем высокочастотного диэлектрика. Через одну из полуосей пропущена линия СВЧ-диапазона, через другую - линия КВЧ-диапазона, соединенные каждая со своей втулкой. Блок управления соединен также с источником КВЧ-диапазона и управляет вращением барабана. Использование изобретения позволит повысить равномерность обработки семян, уменьшить утечки электромагнитной энергии и упростить процесс разгрузки барабана. 2 ил.

Техническое решение относится к области семеноводства и может найти применение в сельскохозяйственных предприятиях для предпосевной обработки семян различных сельскохозяйственных культур.

Известны установки для предпосевной обработки семян, см., например, SU, 1787347, БИ 2, 1993г., кл. А 01 С 1/00, SU, 1738117, БИ 21, кл. А 01 С 1/00, RU, 2083072, кл. А 01 С 1/00, согласно которым обработку семян сверхвысокочастотным электромагнитным полем выполняют на двигающейся транспортерной ленте.

Недостатком этих устройств является то, что они не обеспечивают необходимую равномерность обработки семян и имеет место недостаточная защита - повышенный уровень излучения электромагнитного поля в окружающее пространство.

Прототипом технического решения является сушилка для сыпучих материалов, патент RU 2152571, БИ 19, 10.07.2000г., которая содержит горизонтальный барабан, установленный с возможностью вращения в двух подшипниках, закрепленных на неподвижных крышках в боковых отверстиях барабана, излучающие элементы в виде системы волноводно-шлеевых резонансных излучателей, подключенных к источнику электромагнитных волн сверхвысоких частот с четвертьволновыми отражателями, при этом волновод введен во внутреннюю полость металлического барабана через отверстие в неподвижной крышке одного из боковых отверстий барабана, а через отверстия в неподвижной крышке другого бокового отверстия барабана введены каналы подвода нагретого воздуха и отвода влажного воздуха, кроме того, на внутренней цилиндрической поверхности барабана выполнены два ряда встречно-наклонных ребер, установленных с шагом 20-45^o, угол наклона каждого ряда составляет 45-60^o к образующей цилиндрической поверхности барабана. Для загрузки барабана на его боковой поверхности выполнено отверстие с герметичной крышкой.

Недостатком прототипа является повышенный уровень излучения из-за большой утечки электромагнитной энергии сверхвысоких частот через технологические неплотности в неподвижных крышках и подшипниках в боковых стенках вращающихся барабанов. Эти крышки и отверстия в боковых стенках барабана для размещения волновода с отражателями выполняются большими, что значительно усложняет проблему обеспечения необходимой электрогерметичности. В результате при работе установки превышаются санитарные нормы сверхвысокочастотного излучения.

Герметичная крышка загрузочного отверстия также в процессе эксплуатации деформируется и является причиной этих излучений. Использование излучателей с некруговой несимметричной диаграммой направленности, какой обладает волновод со щелями и четвертьволновыми отражателями, снижает равномерность обработки семян. Кроме того, недостатком прототипа является трудоемкость выгрузки семян из барабана.

Решаемая техническая задача заключается в повышении равномерности обработки семян электромагнитным полем сверхвысоких частот, повышение электрогерметичности установки, уменьшение утечки электромагнитной энергии из загрузочных подвижных узлов установки, удовлетворение санитарным нормам, а также упрощение процесса разгрузки барабана.

Решаемая техническая задача в устройстве обработки семян, содержащем 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, достигается тем, что каждая из полуосей выполнена с осевым отверстием диаметром меньше длины волны λ источника электромагнитной энергии СВЧ-диапазона и жестко закреплена по центру одной из боковых стенок барабана, внутри каждой из полуосей коаксиально установлена с возможностью вращения металлическая дроссельная втулка длиной (2n+1)•λ/4, где n - целое число, имеющая коаксиальную кольцевую выточку глубиной λ/4 на внешнем торце втулки и цилиндрическую поверхность, покрытую слоем высокочастотного диэлектрика, причем через одну из полуосей внутрь барабана пропущена линия СВЧ-диапазона, через другую - линия КВЧ-диапазона, соединенные каждая со своей втулкой, на внутренних концах которых закреплены излучатели электромагнитной энергии СВЧ- и КВЧ-диапазонов соответственно, а наружные концы соединены соответственно с источником электромагнитной энергии СВЧ-диапазона и источником электромагнитной энергии КВЧ-диапазона, подключенным к блоку управления, при этом крышка загрузочного отверстия выполнена из двух металлических дисков и установлена на нем через коаксиально расположенное загрузочному отверстию металлическое кольцо диаметром d_к≅d_отв+λ/2, где d_отв - диаметр загрузочного отверстия, и толщиной h=(3-4)t, где t - толщина дисков, а последние имеют диаметр d₁>d_к и d₂<d и коаксиально замкнуты между собой с зазором В=(h-t) по диаметру d₃≅d₂-λ/2, кроме того, внутри барабана по задней относительно направления вращения барабана кромке загрузочного отверстия установлен изогнутый на угол α≤60° экран высотой 0≤Н<R и шириной 0<С, где R - радиус барабана, l_б - длина образующей барабана.

Под длиной волны генератора СВЧ-диапазона λ понимается длина волны λ сигнала генератора СВЧ-диапазона.

На фиг.1 изображено устройство обработки семян (вид спереди).

На фиг.2 - вид сбоку, показано сечение барабана.

Устройство обработки семян содержит горизонтально расположенный металлический барабан 1, установленный с возможностью вращения на двух полых полуосях 2, жестко закрепленных по центру боковых стенок барабана 1 в подшипниках 3, закрепленных неподвижно на станине 4, симметричный вибратор сверхвысокочастотного диапазона 5, подсоединенный к генератору сверхвысокочастотного диапазона 6 коаксиальной линией 7, рупор крайневысокочастотного диапазона 8, подсоединенный линией 9 к генератору крайневысокочастотного диапазона 10, дроссельная втулка 11 с тонким диэлектрическим покрытием 12 и кольцевой выточкой 13, соединенная с внешним проводником коаксиальной линией 7, вставлена в полую полуось 2 с возможностью вращения в ней. Внутри барабана 1 имеются встречно-наклонные ребра 14 для перемешивания семян при вращении барабана 1 и отражательный экран 15, расположенный у задней кромки загрузочного отверстия 16 (относительно направления вращения барабана 1, приведенного на фиг. 2), металлическое кольцо 17, коаксиально расположенное относительно загрузочного отверстия 16 на боковой поверхности барабана 1. Крышка 18 загрузочного отверстия 16 состоит из двух дисков - первого диска 19 диаметром d₁ и второго диска 20 диаметром d₂, замкнутых между собой с зазором В=h-t пo диаметру d_з≅d₂-λ/2. Во вращение барабан 1 приводится приводом 21. Блок управления 22, соединенный с генераторами СВЧ- и КВЧ-диапазонов 6 и 10 соответственно, обеспечивает необходимый режим облучения и вращения барабана 1. Вторая дроссельная втулка 23 соединена с линией КВЧ-диапазона 9, к концу которой внутри барабана 1 прикреплен рупор 8, являющийся излучателем КВЧ-диапазона.

Устройство работает следующим образом.

Семена загружают через загрузочное отверстие 16, закрывают крышку 18, включают привод вращения 21, включают СВЧ- и КВЧ-генераторы 6, 10, блок управления 22, работающий по определенной программе. Примером программы может служить следующий пример. Например, облучение семян электромагнитным полем СВЧ-диапазона в течение времени t₁, далее пауза в течение времени t₂, далее облучение электромагнитным полем СВЧ в течение времени t₃, далее пауза в течение времени t₄, далее облучение электромагнитным полем КВЧ-диапазона в течение времени t₅. Для обеспечения необходимой равномерности обработки семян нужно, чтобы минимальное значение периода облучения t₁, t₃ и t₅ составляло не менее двух, трех оборотов барабана 1. Семена при вращении барабана 1 перемешиваются встречно-наклонными ребрами 14 и отражательным экраном 15. Вибратор 5, расположенный соосно в барабане 1, формирует равномерное распределение поля в барабане 1. Токи сверхвысоких частот, наведенные на стенках барабана 1, не проходят через технологические щели между дроссельной втулкой 11 и полой полуосью 2, так как входное сопротивление по внутренней торцевой стенке дроссельной втулки 11 равно 0 и для сверхвысокочастотных токов в этом сечении обеспечивается короткое замыкание. Это объясняется следующим образом. Кольцевая выточка 13 глубиной λ/4 (как четвертьволновой отрезок коаксиальной линии, замкнутый на конце) имеет бесконечное сопротивление. Это сопротивление последовательно соединено с коаксиальным четвертьволновым отрезком линии, образованным дроссельной втулкой 11 с диэлектрическим покрытием 12 и полой полуосью 2, и входное сопротивление этой втулки в сечении А равно нулю. Покрытие 12 дроссельной втулки 11 должно иметь малые диэлектрические потери и обладать хорошими антифрикционными свойствами (например, это может быть фторопласт или капролон). Технологические щели крышки 18 по такому же принципу обеспечивают бесконечное входное сопротивление токам СВЧ-частоты в точке D и короткое замыкание в точке С. Качество короткого замыкания в точке А и точке С не зависит от качества прилегания крышки 18 к кольцу 17 и от величины зазора между дроссельной втулкой 11 полой полуосью 2. Через вторую полую полуось 2 внутрь барабана 1 введен излучатель КВЧ-диапазона в виде рупора 8, соединенного линией 9 с генератором КВЧ-диапазона 10. Эта линия 9 также проходит через дроссельную втулку 11. Выгрузка семян из барабана 1 осуществляется при открытой крышке 18 при медленном вращении барабана 1 в направлении, указанном стрелкой на фиг.2. При прохождении загрузочным отверстием 16 нижней мертвой точки семена высыпаются. Экран 15 препятствует пролету семян мимо загрузочного отверстия 16 и, отражаясь от экрана 15, они выходят наружу через отверстие 16.

Испытания изготовленной установки подтвердили, что уровень излучения СВЧ-частот при работе установки полностью отвечает допустимым санитарным нормам, не превышая 10 мкВт/см на расстоянии 30 см от установки при мощности генератора СВЧ, равной 0,7 кВт. В КВЧ-диапазоне мощность генератора 10 составляет (1-10) мВт и поэтому утечка в этом диапазоне не превышает санитарные нормы без применения специальных мер. В виду того, что диаграмма направленности симметричного вибратора 5 в плоскости, перпендикулярной его оси, характеризуется равномерным излучением в секторе 360^o, облучение семян происходит равномерно.

Формула изобретения

Устройство для обработки семян, 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, отличающееся тем, что каждая из полуосей выполнена с осевым отверстием диаметром меньше длины волны λ источника электромагнитной энергии СВЧ-диапазона и жестко закреплена по центру одной из боковых стенок барабана, внутри каждой из полуосей коаксиально установлена с возможностью вращения металлическая дроссельная втулка длиной (2n+1)•λ/4, где n - целое число, имеющая коаксиальную кольцевую выточку глубиной λ/4 на внешнем торце втулки и цилиндрическую поверхность, покрытую слоем высокочастотного диэлектрика, причем через одну из полуосей внутрь барабана пропущена линия СВЧ-диапазона, через другую - линия КВЧ-диапазона, соединенные каждая со своей втулкой, на внутренних концах которых закреплены излучатели электромагнитной энергии СВЧ- и КВЧ-диапазонов соответственно, а наружные концы соединены соответственно с источником электромагнитной энергии СВЧ-диапазона и источником электромагнитной энергии КВЧ-диапазона, подключенным к блоку управления, при этом крышка загрузочного отверстия барабана выполнена из двух металлических дисков и установлена на нем через коаксиально расположенное загрузочному отверстию металлическое кольцо диаметром d_к≅d_отв+λ/2, где d_отв диаметр загрузочного отверстия, и толщиной h = (3 - 4)t, где t - толщина дисков, а последние имеют диаметр d₁>d_к и d₂<d и коаксиально замкнуты между собой с зазором B = (h - t) по диаметру d₃≅d₂-λ/2, кроме того, внутри барабана по задней относительно направления вращения барабана кромке загрузочного отверстия установлен изогнутый на угол α≤60° экран высотой 0≤Н<R и шириной 0<C, где R - радиус барабана, L_б - длина образующей барабана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2