Пристрій для знезараження та дезінфекції рослин і плодів

Реферат: Винахід стосується пристроїв загального призначення для розпилення рідин та дезінфекції і може бути використаний для отримання водних розчинів речовин, які знешкоджують шкодочинні мікроорганізми. Пристрій містить розпилювач рідини, з'єднаний з ємністю, наповненою рідиною, що розпилюється через проточну камеру, що містить іонатор з мідним та срібним електродами; блок живлення, блок керування і контролю; при цьому як катод UA 116045 C2 (12) UA 116045 C2 використано електрод із струмопровідного інертного матеріалу, який встановлено між активними мідним та срібним електродами. Як ємність може бути використано стандартний ручний обприскувач або обприскувач ранцевого типу. Таке рішення спрощує конструкцію, підвищує ефективність пристрою, шляхом максимального насичення рідини іонами срібла та міді, забезпечуючи високоефективну дію на патогенну мікрофлору - збудників хвороб рослин, підвищує рівень екологічної безпеки для ґрунтів та рослин; а також забезпечує зручність користування ним і може бути використаний для захисту рослин від шкідників і хвороб, а також для гігієнічних процедур, для обробки одягу, предметів побуту та підсобних приміщень, для знешкодження інфекцій та усунення запахів. UA 116045 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується пристроїв загального призначення для розпилення рідин та дезінфекції і може бути використаний для отримання водних розчинів речовин, які знешкоджують шкодочинні мікроорганізми, та обприскування цими розчинами рослин для захисту від хвороб та шкідників. В рослинництві для захисту від хвороб та шкідників найчастіше застосовуються пристрої, які дозволяють обприскувати рослини водними розчинами різних хімічних або біохімічних препаратів. Такі препарати попередньо розчиняються у воді в спеціальних ємностях, а потім отриманий розчин заливається в балони обприскувачів і розпилюється на рослини. В більшості розчинених у воді засобів захисту рослин, діючою субстанцією є не цільні молекули препаратів, а іони, утворені за рахунок їхньої дисоціації, найчастіше це іони металів, наприклад, в найбільш поширеному засобі захисту рослин - бордоській рідині - це іони міді. Інші іонні частини дисоційованих молекул не мають впливу на збудників хвороб та шкідників рослин і є хімічним баластом, який забруднює довкілля та несе ризики пошкодження здоров'я людині. Відомо, що починаючи з моменту отримання іонного розчину іони вступають у реакції, тому їх біохімічна активність експоненціально зменшується, і через деякий час ефективна дія препарату проти мікрофлори спочатку суттєво знижується, а потім зовсім зникає. У зв'язку з тим, що технологічний процес розпилення розчинів на рослини є розтягнутим у часі, то розчини препаратів на етапі їхнього приготування роблять з більш високою, ніж потрібно, концентрацією. Але це теж не дозволяє вирішити проблему, бо при підвищенні концентрації іони срібла більш активно вступають в реакції з солями, які є у природній воді, утворюючи неактивні (з точки зору знезаражувальної дії) сполуки хлорного срібла. Таким чином, через високу концентрацію міді та срібла у стандартних засобах захисту рослин людині та природі завдається екологічна шкода. Обмежений термін ефективності розчину вимагає приготування розчинів у невеликих по об'єму обприскувачах, аби встигнути їх використати в активному стані. Такі умови знижують продуктивність праці та якість обробки рослин. Відомий малооб'ємний оприскувач за патентом RU 2 165 697 С2, 2001 р., який складається з корпусу, на торці якого розташовано розпилюючий вузол, виконаний з двох пластин, причому на площинах пластин, що стикаються, зроблено канали, які розділені прокладкою, встановленою зі зміщенням відносно виходу каналів, один з яких з'єднаний із всмоктуючим патрубком, інший за допомогою шлангів - з генератором стисненого повітря, при цьому розпилюючий вузол закріплено через фіксатор, який регулює кут його нахилу. Пристрій розширює функціональні можливості оприскувача, дозволяє зменшити витрату препаратів, підвищити якість обприскування. Недоліки його полягають в тому, що пристрій дозволяє розпилювати лише заздалегідь приготовлені рідини, які можуть втрачати свої функціональні властивості на протязі того часу, який потрібен на процес обприскування. Відомий ультрамалооб'ємний оприскувач за патентом RU 2 322 056 С1, 2008 р., який містить раму, резервуар, зрівняльну ємність, трубопроводи, повітропровід і розпилювач, що включає повітряну трубку, верхню пластину і підставку, розділену прокладкою, що утворює щілинне сопло, перед яким встановлена трубка живлення. Повітряна трубка встановлена співвісно щілинному соплу, а прокладка виконана з двох частин, що мають на виході форму радіальної кривої. Трубка живлення встановлена горизонтально, має дугоподібну форму, а в нижній частині отвір. Пристрій дозволяє економити витрати робочої рідини, збільшити площу захвату струменем рідини поверхні, що обробляється. Недоліки його полягають в складності конструкції, низькій продуктивності та забрудненні довкілля хімічним баластом. Відома також аерозольна мобільна установка по патенту UA 24379, 2007 р., що складається із розпилювача рідини, з'єднаного трубкою з ємністю, наповненою рідиною, що розпилюється; діафрагмового електролізера з мідними та срібними електродами; блока живлення і керування, перші виходи якого з'єднані з електродами діафрагмового електролізера, другі виходи підключені до розпилювача рідини, а входи підключені до промислової живильної мережі; реактора з мідними та срібними гранулами і електродами - анодом і катодом, підключеними до третіх виходів блока живлення, керування і контролю; двох змішувачів рідини, які виходами з'єднані з ємністю, наповненою рідиною, що розпилюється, першими входами розпилювачі з'єднані з вихідними патрубками реактора, а другими входами - з вихідними патрубками діафрагмового електролізера. Ця аерозольна установка дозволяє отримувати іонні розчини міді та срібла не з хімічних сполук, до яких вони входять, а безпосередньо з металевих гранул та електродів, тобто без інших баластних хімічних елементів, причому генерація іонів відбувається безпосередньо в ході процесу обприскування, і в такому випадку функціональні властивості розчинів не втрачаються, що дозволяє при невисоких концентраціях діючих речовин ефективно знешкоджувати різні шкодочинні мікроорганізми на рослинах та інших живих чи неживих об'єктах і забезпечувати високий ступінь екологічної безпеки при проведенні обробки. Цей пристрій прийнято за прототип. 1 UA 116045 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Недоліки його полягають у тому, що конструкція та експлуатація ускладнені наявністю п'яти ємностей для отримання розчину та змішування. Пристрій потребує підключення до промислової електромережі, що унеможливлює його автономне використання в садах чи на полі при обробці рослинних культур; а високовольтні елементи конструкції є небезпечними для життя користувачів. Складність конструкції прототипу не дозволяє використовувати його у поєднанні із стандартними обприскувачами, що значно підвищує витрати на придбання та експлуатацію засобів захисту рослин. Окрім того, іони, що генеруються у реакторі не одразу потрапляють до аерозолю, встигають утворити гідрозолі срібла та міді в самому реакторі, прореагувати із солями водного розчину з реактору. Такі гідрозолі мають значно меншу біологічну активність ніж активні іони, що потребує значно більшої потужності пристрою, значної концентрації іонів міді та срібла у кінцевому аерозолі. Технічною задачею винаходу є спрощення конструкції пристрою, зменшення ефективної концентрації срібла та міді, розширення сфери його використання з одночасним забезпеченням надійного знешкодження шкідливих мікроорганізмів на різних рослинах та підвищення рівня екологічної безпеки для ґрунтів та рослин. Ця задача вирішена тим, що в пристрої, який містить розпилювач рідини, з'єднаний з ємністю, наповненою рідиною, що розпилюється; іонатор з активними мідними та срібними електродами, блок живлення та блок керування, відмінністю є те, що для з'єднання розпилювача рідини з ємністю використано проточну камеру, активні електроди розміщені всередині проточної камери паралельно між собою та безпосередньо примикають до розпилювача; в якості катода використано електрод із нержавіючої сталі або з титану, вуглецю, золота чи платини встановлений між мідним та срібним електродами; Інертний електрод також може бути виготовлений із струмопровідного полімеру. В разі використання тільки двох електродів, один з них може бути інертним. Проточна камера одним кінцем через клапан сполучена з наповненою водою ємністю, а другим кінцем герметично сполучена з розпилювачем; блок живлення, виконано у вигляді акумуляторної батареї, яка приєднана до перетворювача напруги і до електронного блока керування та сигналізації, з'єднаних між собою; перетворювач напруги сполучено з трьома електродами; до блока живлення приєднані комутаторні елементи для його підзарядки; комутаторні елементи для підзарядки можуть бути виконані в міжнародному стандарті USB - універсальна послідовна шина, а в якості ємності може бути використано стандартний обприскувач невеликої ємності місткістю 2-3 л. або обприскувач ранцевого типу місткістю 6-9 л. Використання трьох електродів, встановлених паралельно між собою в проточній камері дозволяє створити дві анодно-катодні пари: перша пара - срібній електрод та інертний електрод, друга пара - мідний електрод та інертний електрод, причому в любій з цих пар інертний електрод є катодом і може бути вироблений з нержавіючої сталі, золота, платини, вуглецю або титану. Електроди через перетворювач постійно підключені до блоку живлення, але генерація іонів срібла та міді у водний розчин виникає тільки при наявності струменю води, що проходить через проточну камеру в розпилювач. Це спрощує конструкцію і дозволяє економно витрачати срібло та мідь електродів та заряд батареї блока живлення. Утворений розчин через розпилювач миттєво досягає об'єкта обробки, що дозволяє діяти на шкідників в момент максимальної активності іонів у рідині з високою знезаражуючою ефективністю. Використання блока живлення, виконаного у вигляді акумуляторної батареї з комутаційними елементами для його підзарядки, та електронного блока керування і сигналізації дозволяє спростити конструкцію пристрою, зменшити його габарити, та використовувати його як на відкритому ґрунті, так і в умовах приміщень. Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому показано: Фіг. 1 - Функціональна схема пристрою для знезараження та дезінфекції рослин і плодів. Фіг. 2 - Варіанти використання електродів пристрою по розрізу АА (три електроди, в центрікатод). Пристрій для знезараження та дезінфекції рослин і плодів містить: зарядний блок 1; комутаційний роз'єм 2; блок живлення, виконаний у вигляді акумуляторної батареї 3, який через перетворювач напруги 4 приєднано до блока 5 керування та сигналізації, до срібного електрода 6, електрода 7 з інертного матеріалу (нержавіюча сталь, вуглець, титан, золото, платина), та мідного електрода 8; корпус 9 з проточною камерою 10; ємність 11, наповнену водою, розпилювач 12; клапан 13. Елементи 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 конструктивно об'єднані в єдиний блок іонації 14. Блок іонації 14 має вхід та вихід для води, причому вхід за допомогою з'єднання (наприклад, різьбового) безпосередньо або через шланг герметично приєднано до ємності 11 з чистою водою, а вихід - до розпилювача 12. Електроди 6, 7, 8 встановлені паралельно між собою та по осі всередині проточної камери 10 і через перетворювач напруги 4 постійно 2 UA 116045 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 приєднані до акумуляторної батареї 3 таким чином, що створюються дві анодно-катодні пари: перша пара - срібний електрод 6 та стальний електрод 7, друга пара - мідний електрод 8 та стальний електрод 7, причому в будь-якій з цих пар електрод 7 з нержавіючої сталі або іншого інертного матеріалу є катодом. Мідні, срібні та/або інертний електроди можуть бути виготовлені з пористого металу (виготовленого методом порошкового пресування) та/або з металевої сітки. Активні електроди можуть бути виготовлені зі сплаву міді та срібла, містити один електрод з такого сплаву, а інший з міді або срібла. Інертний електрод також може бути виготовлений із струмопровідного полімеру. Через блок 5 керування можуть включатися як дві пари електродів одночасно, так і кожна з них окремо. Пристрій використовують наступним чином. Акумуляторну батарею 3 блока живлення підключають до комутаційного роз'єму 2 та заряджають за допомогою зарядного пристрою 1, який після зарядки від'єднують від пристрою. Ємність 11 наповнюють чистою водою. До входу блоку 14 іонації герметично приєднують ємність 11, а до його виходу - розпилювач 12. За допомогою повітряного насосу (на кресленні не показано) підвищують тиск у ємності 11. Після натискання на клапан 13 вода з ємності 11 під дією підвищеного тиску поступає в проточну камеру 10, завдяки чому між парами електродів 6-7 та 7-8 починає протікати струм, а в воду, що протікає через проточну камеру 10 з електродів 6 та 8, диспергують іони срібла та міді. Утворений таким чином водний розчин іонів срібла та міді через розпилювач 12 миттєво досягає об'єкта обробки. При протіканні струму через електроди спрацьовують світлові елементи (на схемі не показані) блоку 5 керування та сигналізації, що вказує на робочий режим пристрою. Для виключення пристрою достатньо припинити подачу води в проточну камеру, тобто користувач припиняє тиснути на клапан 13, що дозволяє економно витрачати срібло та мідь електродів та заряд акумуляторної батареї 3 блока живлення. Блок іонації 14 можна встановлювати безпосередньо на корпусі стандартного обприскувача місткістю 2-3 літри або підключати до обприскувача ранцевого типу через штангу та шланг, що входять до його комплекту, місткістю 6-9літрів. Безпосереднє поєднання процесу отримання іонного розчину з процесом розпилювання його на об'єкти знезаражування дозволяє максимально скоротити час між моментом отримання іонів та нанесенням їх на знезаражуваний об'єкт. Це забезпечує дію іонного розчину у стані його найвищої активності, що, в свою чергу, дозволяє зменшити ефективну концентрацію іонів до рівня, при якому у розчині іони срібла майже не перетворюються у хлорне срібло. Авторами виготовлено п'ять таких пристроїв, які успішно пройшли випробування в лабораторіях інституту мікробіології та імунології ім. I.I. Мечникова при дезінфекції рослин і плодів та знищенні шкідників, грибів і мікроорганізмів - збудників хвороб на їх поверхні. Маса пристрою не перевищує 150 гр. Пристрій може бути використано як для обприскування садово-городніх і кімнатних рослин, так і зібраного врожаю перед закладкою на зберігання. Пристрій можна також застосовувати для гігієнічних процедур, знезараження продуктів харчування перед їх вживанням (фрукти, овочі, ягоди), для обробки одягу, предметів побуту та приміщень для ліквідації інфекцій та видалення запахів. Таким чином, спрощена мобільна конструкція пристрою для знезараження та дезінфекції рослин і плодів шляхом розпилення водного розчину, максимально насиченого іонами срібла та міді, забезпечує високоефективну дію на патогенну мікрофлору - збудників хвороб рослин, підвищує рівень екологічної безпеки для ґрунтів та рослин, а в поєднанні з незначною масою та габаритами підвищує зручність при ручному користуванні як на відкритому ґрунті, так і в умовах приміщень, що розширює сферу використання пристрою. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 1. Пристрій для знезараження та дезінфекції рослин і плодів, що містить розпилювач рідини, з'єднаний з ємністю, наповненою рідиною, що розпилюється; іонатор з активними мідним та срібним електродами, сполученими з блоком живлення та блоком керування; який відрізняється тим, що для з'єднання розпилювача рідини з ємністю використано проточну камеру, активні електроди розміщені всередині проточної камери паралельно між собою та безпосередньо примикають до розпилювача; як катод використано інертний електрод із хімічно стійкого до води електропровідного матеріалу, встановлений між активними електродами. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що проточна камера одним кінцем через клапан сполучена з наповненою водою ємністю, а другим кінцем герметично сполучена з розпилювачем. 3 UA 116045 C2 5 10 15 20 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що блок живлення, виконано у вигляді акумуляторної батареї з комутаторними елементами, яка приєднана до перетворювача напруги і до електронного блока керування та сигналізації, з'єднаних між собою. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що інертний електрод виготовлено з нержавіючої сталі. 5. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що інертний електрод виготовлено з титану. 6. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що інертний електрод виготовлено з вугілля. 7. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що інертний електрод виготовлено з золота. 8. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що інертний електрод виготовлено з платини. 9. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що інертний електрод виготовлено із струмопровідного полімеру. 10. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що активні та/або інертний електроди виготовлені з пористого металу та/або з металевої сітки. 11. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що блок керування сполучено з трьома електродами. 12. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як ємність використано стандартний обприскувач місткістю 2-3 л. 13. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як ємність використано стандартний обприскувач ранцевого типу місткістю 6-9 л. 14. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що комутаторні елементи для підзарядки виконані за міжнародним стандартом USB - універсальна послідовна шина. 4 UA 116045 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5