RU2187919C2

RU2187919C2 - Method for separating seeds in electric field

Info

Publication number: RU2187919C2
Application number: RU2000117925A
Authority: RU
Inventors: В.И. Тарушкин; В.М. Баутин; С.И. Лубников
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2002-08-27

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: method involves placing seeds in electrode gap and changing electric field intensity in said gap; additionally changing shape and frequency of electric field pulses acting upon seeds of certain crop. EFFECT: intensified seeds separation process, increased quality and stable separation of certain crop seeds having desired properties. 1 ex

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для качественного разделения семян различных сельскохозяйственных культур. The invention relates to agriculture and can be used for high-quality separation of seeds of various crops.

Известен способ [1] разделения семян в электрическом поле, основанный на размещении семян на межэлектродной поверхности и воздействии на нее переменного напряжения промышленной частоты. The known method [1] of separation of seeds in an electric field, based on the placement of seeds on the interelectrode surface and the impact on it of an alternating voltage of industrial frequency.

Известен также способ [2] разделения семян в электрическом поле, включающий их размещение в межэлектродном пространстве, напряженность электрического поля (уровень напряжения) в котором ступенчато изменяют. There is also known a method [2] for separating seeds in an electric field, including their placement in the interelectrode space, the electric field strength (voltage level) in which they are stepwise changed.

Таким способам присущ существенный недостаток, заключающийся в низких качестве и эффективности отбора (разделения) семян с заданными свойствами (размер, плотность, влажность и др. ) для различных сельскохозяйственных культур. Such methods have a significant drawback, consisting in low quality and efficiency of selection (separation) of seeds with desired properties (size, density, humidity, etc.) for various crops.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение качества и эффективности разделения семян с заданными свойствами для различных сельскохозяйственных культур. Это достигается оптимизацией выбора формы, частоты импульсов, воздействующих на семена определенной культуры. Известно [1] , что сила F, действующая на семена в процессе их сепарации, существенно зависит от величины диэлектрической проницаемости ε отдельных семян:

где S - площадь поверхности семени, контактирующей с электродами; U - напряжение, подаваемое на электроды; ε_o,ε_u - величины соответственно диэлектрической проницаемости константы и изоляции электродов; f - толщина изоляции электродов; l - средняя длина электрической силовой линии в семени; θ - угол направления действия сил на семена со стороны разноименно заряженных электродов.The technical result of the proposed technical solution is to improve the quality and efficiency of the separation of seeds with desired properties for various crops. This is achieved by optimizing the choice of shape, frequency of pulses affecting the seeds of a particular crop. It is known [1] that the force F acting on the seeds in the process of their separation substantially depends on the dielectric constant ε of individual seeds:

where S is the surface area of the seed in contact with the electrodes; U is the voltage supplied to the electrodes; ε _o , ε _u - respectively, the dielectric constant of the constant and insulation of the electrodes; f is the thickness of the insulation of the electrodes; l is the average length of the electric field line in the seed; θ is the angle of the direction of the force on the seeds from the opposite electrodes.

Семена сельскохозяйственных культур имеют слоисто-неоднородную структуру, в связи с чем внутри семян создаются сложная конфигурация и уровни электрических полей. Так, у семян различных сельскохозяйственных культур существенно различаются размеры семян и их зародыша, плодовых оболочек, сросшихся с семенной кожурой, а также роговидной и мучнистой частей эндосперма [3] . Такой разброс основных характеристик семян оказывает влияние на величины параметров ε, S, l, θ, что в конечном итоге будет определять величину силы F, действующей на семена в процессе их диэлектрической сепарации, и эффективность сепарации. С другой стороны, значения величин S, l, θ существенно зависят от энергии и формы (переднего и заднего фронтов) импульсов напряжения U, подаваемого на электроды. Seeds of crops have a layered heterogeneous structure, and therefore a complex configuration and levels of electric fields are created inside the seeds. Thus, the sizes of seeds and their embryos, fruit membranes fused with the seed peel, as well as the horny and mealy parts of the endosperm, significantly differ in the seeds of various agricultural crops [3]. Such a scatter of the main characteristics of the seeds affects the values of the parameters ε, S, l, θ, which ultimately will determine the magnitude of the force F acting on the seeds during their dielectric separation and the separation efficiency. On the other hand, the values of S, l, θ depend substantially on the energy and shape (leading and trailing edges) of the voltage pulses U supplied to the electrodes.

Величины приращения (во времени) заряда на электродах, а также производной емкости С (конструктивных параметров электродов) по перемещению h семени существенно влияют на уровень поляризации семян и их взаимодействия с электродами. Известно [3] , что сила F, обусловленная поляризацией семени, равна

Таким образом, на эффективность сепарации семян можно влиять степенью нарастания (убывания) напряжения, подаваемого на электроды, или тока в определенные моменты времени, т.е. изменением формы или частоты импульсов питающего напряжения.The increment (in time) of the charge on the electrodes, as well as the derivative of the capacitance C (design parameters of the electrodes) with respect to the movement of the seed h significantly affect the level of polarization of the seeds and their interaction with the electrodes. It is known [3] that the force F, due to the polarization of the seed, is equal to

Thus, the efficiency of seed separation can be influenced by the degree of increase (decrease) in the voltage supplied to the electrodes, or the current at certain points in time, i.e. a change in the shape or frequency of the supply voltage pulses.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе разделения семян в электрическом поле, основанном на их размещении в межэлектродном пространстве и изменении в нем напряженности электрического поля, дополнительно изменяют форму и частоту воздействующих на семена определенной культуры импульсов электрического поля. The specified technical result is achieved by the fact that in the method for separating seeds in an electric field, based on their placement in the interelectrode space and changing the electric field therein, the shape and frequency of the electric field pulses acting on the seeds of a particular culture are further changed.

Пример реализация предложенного способа. An example implementation of the proposed method.

1. Требуемые для разделения семена определенной культуры помещают в загрузочный бункер диэлектрического сепаратора, в межэлектродном пространстве которого создают неоднородное электрическое поле. 1. The seeds of a certain culture required for separation are placed in a loading hopper of a dielectric separator, in which an inhomogeneous electric field is created in the interelectrode space.

2. Для семян соответствующей культуры с заданными свойствами задают определенную форму импульсов, например прямоугольную, трапецеидальную, колоколообразную и др., а также их частоту следования, для F -->max. 2. For seeds of the corresponding culture with given properties, a certain pulse shape is set, for example, rectangular, trapezoidal, bell-shaped, etc., as well as their repetition rate, for F -> max.

3. Под воздействием созданного электрического поля и центробежных сил рабочих органов сепаратора происходит разделение на фракции семян. Последние с более развитым зародышем, физиологически зрелые (с большей силой роста), с большей плотностью и массой (значительным запасом питательных веществ) попадают в емкость с фракцией повышенной биологической активности семян. Семена же с меньшими массой, плотностью, развитостью зародыша попадают в емкость с фракцией пониженной биологической активности семян определенной культуры. 3. Under the influence of the created electric field and centrifugal forces of the working bodies of the separator, separation of the seeds into fractions occurs. The latter with a more developed embryo, physiologically mature (with greater growth force), with greater density and mass (significant supply of nutrients) fall into the container with a fraction of increased biological activity of the seeds. Seeds with a lower mass, density, and development of the embryo fall into a container with a fraction of reduced biological activity of seeds of a certain culture.

На семена в сепараторе действуют электрическая (обусловленная поляризацией семян и стремящаяся притянуть их к поверхности барабана), центробежная (обусловленная вращением барабана) и гравитационная силы. От соотношения этих сил зависят расположение зон (точек) отрыва семян от поверхности барабана и траектории их движения, в направлениях которых установлены соответствующие две разделительные фракционные емкости. Семена с более развитым зародышем, физиологически зрелые (с большей силой роста), с большей плотностью и массой (значительным запасом питательных веществ) содержат высокий процент связанной влаги, при этом семена имеют малые значения диэлектрической проницаемости и, соответственно, электрической составляющей притяжения, а следовательно, легко отрываются от поверхности барабана и попадают при его вращении в первую разделительную фракционную емкость с повышенной биологической активностью семян. Семена же с меньшими массой, плотностью, развитостью зародыша содержат низкий процент связанной влаги и имеют высокие значения диэлектрической проницаемости и электрической составляющей притяжения и, имея более крутую траекторию движения, попадают при вращении барабана во вторую разделительную фракционную емкость с пониженной биологической активности семян. The seeds in the separator are affected by electric (due to the polarization of the seeds and tending to attract them to the surface of the drum), centrifugal (due to the rotation of the drum) and gravitational forces. The location of the zones (points) of separation of seeds from the drum surface and the trajectory of their movement, in the directions of which the corresponding two separation fractional containers are installed, depends on the ratio of these forces. Seeds with a more developed embryo, physiologically mature (with greater growth force), with a greater density and mass (significant supply of nutrients) contain a high percentage of bound moisture, while the seeds have low dielectric constant and, accordingly, the electrical component of attraction, and therefore easily break away from the surface of the drum and fall during its rotation into the first separation fractional capacity with increased biological activity of the seeds. Seeds with a lower mass, density, and development of the embryo contain a low percentage of bound moisture and have high values of dielectric constant and electric component of attraction and, having a steeper trajectory of movement, fall into the second separation fractional tank with reduced biological activity of the seeds when the drum rotates.

Реализация предлагаемого способа позволяет интенсифицировать процесс разделения семян, существенно повысить качество и устойчивость отбора семян с заданными свойствами для определенной культуры. The implementation of the proposed method allows to intensify the process of separation of seeds, significantly improve the quality and stability of seed selection with desired properties for a particular crop.

Источники информации:
1. Подобедов А.В., Тарушкин В.И. Техника для отбора биологически ценных семян сои. // Аграрная наука, 5, 1998, с. 12-13.Sources of information:
1. Podobedov A.V., Tarushkin V.I. Technique for the selection of biologically valuable soybean seeds. // Agricultural science, 5, 1998, p. 12-13.

2. Авт. свид. СССР 325749, кл. А 01 С 1/00, 1972. 2. Auth. testimonial. USSR 325749, class A 01 C 1/00, 1972.

3. Тарушкин В.И., Кузьмин И.И., Лубников С.И. Процессы, протекающие при взаимодействии семян с рабочими органами диэлектрических сепараторов. // Вестник семеноводства в СНГ, 1-2, 1999, с.41-52. 3. Tarushkin V.I., Kuzmin I.I., Lubnikov S.I. Processes that occur during the interaction of seeds with the working bodies of dielectric separators. // Bulletin of seed production in the CIS, 1-2, 1999, p.41-52.

Claims

A method of separating seeds in an electric field, based on their placement in the interelectrode space and changing the electric field strength in it, characterized in that they additionally change the shape and frequency of the electric field pulses acting on the seeds of a particular culture.