Установка для передпосівної обробки насіння електромагнітним полем надвисоких частот

Реферат: Установка для передпосівної обробки насіння електромагнітним полем надвисоких частот (НВЧ), в якій процеси знезараження (знищення патогенної мікрофлори) і біоактивації реалізуються в різних пристроях. Знезараження відбувається в резонаторах в зоні високої концентрації електричної складової електромагнітного поля протягом 0,1-1,0 секунди. Біоактивація насіння - в камері лінійною антеною при значно меншій щільності потужності електромагнітного поля протягом 3 хвилин. Антена має хвилевідно-щілинний або хвилевідно-вібраторний випромінювач для випромінювання електромагнітної хвилі з подовжньою (вздовж осі антени) поляризацією. UA 97763 C2 (12) UA 97763 C2 UA 97763 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до сільського господарства і належить до пристроїв передпосівної обробки насіння електромагнітним полем надвисоких частот (НВЧ), а також для обробки і сушіння насіння перед закладанням його на зберігання. Найбільш близьким до пристрою, що пропонується, є «Мікрохвильовий пристрій допосівної обробки насіння» (деклараційний патент України № 54014, Бюл. № 2, 2003 p.), що має вузли завантаження, розвантаження, вібротранспортер і антену - опромінювач насіння. Недоліком даного пристрою є: суміщення в одній камері різних процесів: знезараження і активації насіння, а також низький коефіцієнт корисної дії (ККД) камери, в якій відбувається опромінення насіння електромагнітним полем. Дослідами доведено, що для знищення патогенної мікрофлори насіння необхідно опромінювати електромагнітним полем з високою щільністю потужності, але досить короткий час (0,1-1,0 секунди), тоді як для активації ростових процесів бажано опромінювати насіння низьким рівнем щільності енергії протягом 3 хвилин (можливо також 6 та 9 хвилин). Якщо суміщати знезараження і активацію в одній активній зоні, то ці процеси важко оптимізувати як з точки зору біологічних результатів, так і з точки зору енергетичних витрат. Значні енергетичні витрати в аналозі також зв'язані з недосконалістю конструкції камери, в якій відбувається опромінення. Електромагнітна хвиля в ній один раз проходить через шар насіння, витрачаючи лише частину енергії, яка поглинається насінням. Решта, а це більша частина енергії електромагнітної хвилі, розсіюється в камері і поглинається її стінками. В пристрої, що пропонується, зона опромінення насіння електромагнітним полем розділена на дві частини (вузли). В перший вузол, який забезпечує знезараження насіння, входять: магнетрон 1, резонаторний блок 2, елемент зв'язку магнетрона з резонаторним блоком 3 та вхідний бункер 4, в якому накопичується насіння, що надходить на опромінення, фіг. 1, фіг. 2 та фіг. 3. Резонатор, що входить в резонаторний блок 2 одномодовий тороїдного типу з ємнісним зазором, в якому сконцентрована електрична складова електромагнітного поля, а магнітна складова розподілена по решті об'єму резонатора. Так як діючим фактором, що знищує патогенну мікрофлору, є електрична складова електромагнітного поля, то концентрація її в малому об'ємі (зазорі) резонатора, через який проходить насіння, дає змогу забезпечити необхідну величину напруженості електричного поля (Е), яка за час знаходження в зазорі насіння, а це 0,1-1,0 сек., повністю знищує всі види патогенної мікрофлори. Сприяє цьому ефекту також висока добротність резонатора. Способи збудження резонаторних блоків і передачі електромагнітної енергії від магнетрона до резонаторів приведені на фіг. 4-9. На фіг. 4-6 приведено асиметричний (однохвилевідний) варіант живлення резонаторів. В цьому варіанті електромагнітна хвиля, що генерується магнетроном 1 через узгоджуючий пристрій 2, надходить в хвилевід 3. Поширюючись по хвилеводу електромагнітна хвиля збуджує резонатори 5, 6, 7 та 8, загальна кількість яких визначається продуктивністю установки, мінімально необхідним значенням напруженості електричного поля Е в ємнісному зазорі резонатора і потужністю магнетрона. Збудження резонатора відбувається через елемент зв'язку 4. В кінці хвилеводу, який живить резонатори, розташовано короткозамикач 9. Ємнісний зазор 11, фіг. 6, в якому знезаражується насіння, утворюється двома металевими трубками 12 та 13, фіг. 6, та металевими сітками, що розташовані на торцях трубок, через які проходить насіння, але не проходить електромагнітна хвиля. Щоб насіння не попадало в інші частини резонатора, зазор зовні обмежений діелектричною трубкою. Насіння в резонатори надходить з вхідного бункера 10. Резонаторний вузол з симетричним (двохвилевідним) живленням приведено на фіг. 7-9. Електромагнітна хвиля, що генерується магнетроном 1 через узгоджуючий пристрій 2, надходить в пристрій ділення енергії 3 і розподіляється порівну між двома паралельними хвилеводами 4 та 5 і через елементи зв'язку 6 та 7, фіг. 9, збуджує резонатори 8, 9, 10, та 11. В кінці хвилеводів розташовані короткозамикаючі поршні 12 та 13. Надходить насіння в резонатори від вхідного накопичувально-розподільчого бункера 14. Конструкція ємнісного зазору 15, фіг. 9, резонатора така ж, як в попередньому резонаторному вузлі з несиметричним живленням. Другий вузол установки, в якому відбувається активація біологічних процесів - антенний, має в своєму складі: транспортер 5, який може бути циліндрично-шнековим з горизонтальною орієнтацією, фіг. 1, стрічковим з горизонтальною орієнтацією, фіг. 2, циліндрично-шахтним або прямокутно-шахтним, фіг. 3; лінійний випромінювач 6, фіг. 1-3, первинний відбивач електромагнітних хвиль - поляризоване дзеркало в формі параболічного циліндра 7, фіг. 1-3, вторинний відбивач електромагнітних хвиль - роторефлектор 8, фіг. 1-3 та третій відбивач в формі металевої пластинки 9, фіг. 1-3. 1 UA 97763 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Електромагнітна хвиля, що надходить в лінійний випромінювач по хвилеводу 10, фіг. 2, може генеруватися або тим же магнетроном 1, фіг. 2, що живить резонаторний блок, або окремим магнетроном 1, фіг. 1 та фіг. 3. Залишкова енергія електромагнітної хвилі, що пройшла через лінійний випромінювач, може бути поглинута узгодженим навантаженням 12, фіг. 2, або відбита від короткозамикача 13, фіг. 1 та фіг. 3. В циліндрично-шнековому варіанті транспортера, фіг. 1, шнековий механізм приводиться в рух двигуном 14. Готове до використання насіння накопичується в приймальному бункері 15, фіг. 1-3. Принцип дії і побудови другого вузла, антенного, за допомогою якого опромінюється насіння в активуючій частині установки, пояснюється за допомогою фіг. 10-13. Лінійний випромінювач 1, фіг. 10, випромінює електромагнітну хвилю, що має подовжню поляризацію (вектор Е орієнтований паралельно осі випромінювача). Відбиваюча поверхня первинного дзеркала 2, фіг. 10, що має форму параболічного циліндра, виготовляється з відрізків дроту або тонких металевих пластинок 6, фіг. 11, паралельних одна одній і паралельних вектору Е електричної складової електромагнітної хвилі, яка випромінюється випромінювачем. Відрізки дроту або тонкі металеві пластинки прикріплені до діелектричних параболічних дуг 7, фіг. 11. Відстань між відрізками дроту або металевими пластинками підбирається так, щоб дзеркало майже повністю відбивало електромагнітну хвилю, поляризація якої паралельна відрізкам дроту, і практично повністю пропускала електромагнітну хвилю, поляризовану перпендикулярно відносно осі випромінювача і напрямку орієнтації відрізків дроту. Таким чином, подовжньо поляризована електромагнітна хвиля, що випромінюється випромінювачем і має циліндричну форму фазового фронту, відбивається від параболічного поляризованого дзеркала і формує плоский фазовий фронт. Плоска електромагнітна хвиля, що розсіюється, значно менша, ніж циліндрична або сферична, після проходження через шар насіння 3, фіг. 10, який сформовано на стрічковому транспортері, втративши частину енергії, яка поглинулася насінням, відбивається від вторинного відбивача 4, фіг. 10, і повертається знову на шар насіння, змінюючи одночасно поляризацію, тобто повертає її на 90 градусів. Вторинний відбивач 4, фіг. 10, має плоскоребристу структуру. Тонкі ребра, висота яких дорівнює /4, де  - довжина хвилі, розташовані під кутом 45 градусів відносно осі антени і відносно напрямку орієнтації відрізків дроту, на відстані між ними d