Improvement of working fluid preparing device of a seed treater

Abstract

Experimental prototype of two-section working fluid preparing device for serial mobile seed treaters has been developed. It is mounted with four-section filling neck and elastic inner tank, and it is capable of running in continuous mode during working shift.

Full Text

Один из основных недостатков, присущих как отечественным, так и зарубежным мобильным протравливателям семян с.-х. культур, - низкий коэффициент использования сменного времени (τ = 0,65…0,7). До 30% сменного времени затрачивается на заполнение бака водой и протравителем с последующим перемешиванием и приготовлением рабочей жидкости. В целях увеличения эксплуатационного коэффициента τ была разработана и апробирована на базе современных протравливателей типа ПС-10АМ коммуникационная система протравливания семян с использованием резервуара, разделенного эластичной перегородкой на две секции с двумя заправочными горловинами [1]. Наличие двух заправочных горловин и разъемный резервуар усложняли конструкцию и снижали эксплуатационную надежность агрегата в целом. В связи с этим для повышения сменной производительности, эксплуатационной надежности агрегата и сохранения цельного бака в основу разработки был положен принцип использования эластичной полимерной пленки в форме контейнера 1 (рис. 1), размещенного внутри жесткого бака 2 с общей заправочной четырехсекционной горловиной 3 (на рис. 1 в изометрии). Симметрично расположенные в горловине водоподводящие патрубки 4 соединены между собой по диагоналям перегородками 5 с образованием в совокупности секций I-IV в виде полых призм трапециевидной формы с переходом у основания в перевернутые полые клинья 6 [пат. РФ на изобретение № 2436273]. Стыки оснований граней четных секций II, IV горловины и клиньев соединены между собой наружными петлями 7. Стыки оснований граней нечетных секций I, III соединены жестко. Аналогичным образом стыки оснований четных граней водяных патрубков и клиньев соединены жестко, нечетных - петлями 8 с образованием чередующихся между собой клапанов кнс, квс секций I-IV. Вершины перевернутых клиньев (основания секций) жестко переходят в четырехгранную юбку 9, к которой посредством обечайки 10 прикреплена внутренняя эластичная емкость. Приготовитель рабочей жидкости содержит водоподводящую магистраль с кранами К1, К2 для подачи воды в наружную Сн и внутреннюю Св секции и бак и обратную магистраль 12 для гидравлического перемешивания рабочей жидкости. Основание бака снабжено двумя выпускными патрубками 13 и 14, соединенными посредством кранов К3 и К4 с гидронасосом 15 для поочередного забора рабочей жидкости из секций и ее нагнетания в камеру протравливания семян (кран К5) и частично - в обратную магистраль на перемешивание рабочей жидкости в секциях (краны К6, К7). Расположение рабочих органов горловины схематично представлено на рис. 2. На гранях 1 секций II и IV (см. рис. 2, а) установлен ролик 2 с фиксатором 3, соединенным гибкой тягой 4 с клапаном кн. Клапан закреплен на петле 5 с отбортовкой 6, прилегающей в закрытом положении к установленному на юбке 7 постоянному магниту 8 (см. рис. 2, б). Клапан кн в открытом положении при повороте фиксатора по часовой стрелке на угол α в границах магнитного поля 9 показан на рис. 2, в. Магнитное поле в воздушной или иной среде обычно характеризуется двумя аксиальными векторами - магнитной индукции В и напряженности магнитного поля Н, связанными между собой так называемым материальным уравнением (в системе СИ): В = mа Н, где mа - магнитная постоянная, составная часть абсолютной магнитной проницаемости; mа = mmо; m - относительная магнитная проницаемость, безразмерная величина; для ферромагнетиков m > 1. mо = 4π · 10-7 , В·с/(А·м) [2, 3]. Магнитная индукция , или индукция магнитного поля, численно равна той силе, с которой магнитное поле действует на единицу длины прямолинейного проводника, по которому течет ток единичной силы и который расположен перпендикулярно направлению магнитного поля. Единица измерения магнитной индукции в системе СИ - тесла (Тл). , так как . По своему физическому характеру магнитная индукция , будучи силовой характеристикой магнитного поля, подобна напряженности электрического поля с соответствующей силовой характеристикой. В ходе опытов на юбке четырехсекционной горловины были установлены магниты плоской формы с постоянной напряженностью и конфигурацией магнитного поля с остаточной индукцией Вd, меньшей по отношению к остаточной индукции Вr материала. Являясь источником магнитного поля, постоянный магнит работает в условиях действующего на него собственного размагничивающего поля Нd. На рис. 3 представлены основные характеристики постоянного магнита [2]. При графическом изображении зависимости намагниченности М от циклически изменяющейся напряженности магнитного поля Н получается петля гистерезиса (см. рис. 3). Наибольшее значение Нс, соответствующее предельной петле гистерезиса (размагничиванию из состояния технического насыщения), представляет собой коэрцитивную (удерживающую) силу данного материала, А/м. Величина Вd определяет напряженность магнитного поля, создаваемого в воздушном зазоре постоянного магнита. Она зависит от формы постоянного магнита (конструкции магнитной системы), коэрцитивной силы Нс материала и формы кривой размагничивания, т.е. участка петли гистерезиса, заключенного между точками Вr и Нс. Произведение ВН координат кривой размагничивания пропорционально энергии магнитного поля. Зависимость величины ВН от координаты В имеет вид кривой с максимальным значением ВНmax, называемым энергетическим произведением, которое представляет собой важную характеристику материалов для постоянного магнита. Внешнее поле, создаваемое постоянным магнитом, обладает наибольшей магнитной энергией, если рабочая точка магнита имеет координаты (Вd, Нd), соответствующие ВНmax. У современных материалов для постоянных магнитов значения ВНmax достигают 320 Тл·кА/м [2]. Энергия магнитного поля ВН в рассматриваемом случае составляет примерно 16 Тл·кА/м. Этого достаточно для открытия клапана массой 0,05 кг на расстоянии 0,05 м от магнита с образованием площади сечения выходного отверстия, равной 0,007 м2, для подачи сыпучего материала (протравителя) в соответствующую наружную жесткую или внутреннюю эластичную секцию установки. Магнитодвижущая сила пропорциональна длине магнита [4]. В рассматриваемом случае данный параметр равен 0,04 м. На рис. 4 представлен общий вид экспериментальной установки. Контроль расхода рабочей жидкости в наружном резервуаре осуществляют по уровнемеру 8. Для контроля уровня рабочей жидкости во внутреннем резервуаре на стенке наружного резервуара в нижней, средней и верхней частях установлены датчики-сигнализаторы (на рисунках не показаны). Техническая характеристика оборудования Вместимость, дм3 - наружного и внутреннего резервуаров ………………………………... 200 - заправочной съемной горловины ………………………………… 16 (4×4) Толщина пленки эластичного резервуара, мм …………………………... 0,3 Геометрические параметры горловины, мм - в поперечном сечении …………………………………………….. 200×200 - в т.ч. внутреннего водоподводящего патрубка …………………….. 50×50 - высота …………………………………………………………………… 320 - в т.ч. выгрузных окон ……………………………………………………. 70 Площадь клапанов, дм2 - наружных ……………………………………………………………….. 1,24 - внутренних ……………………………………………………………… 0,48 Угол наклона клапанов, град. …………………………………………….. 45 Параметры постоянных магнитов, мм …………………………… 40×15×10 Производительность, т/ч ……………………….………………………... 17,4 Коэффициент использования сменного времени ……………………… 0,87 Исполнение приготовителя рабочей жидкости протравливателя в предложенном варианте позволяет повысить сменную производительность агрегата за счет его одноразовой заправки препаратом на 1-2 смены в зависимости от удельной нормы расхода препарата, улучшить гигиену труда оператора и снизить загрязнение экосистемы.