Устройство для термоэлектрического обеззараживания почвы

Устройство для термоэлектрического обеззараживания почвы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к устройствам для обеззараживания почвы в защищенном грунте против болезней и вредителей.

Известно устройство для обеззараживания почвы вне культивационных условий (для парников, при приготовлении торфоперегнойных горшков и т.п.). Устройство состоит из шнекового питателя, обеззараживающей камеры, приводного устройства и рамы. Смеситель-питатель и обеззараживающая камера собраны в общем корпусе, представляющем собой металлическую трубу. По внутреннему периметру камеры под углом 120° относительно друг друга установлены три электрода, изолированные от корпуса диэлектрическим материалом. Внутренняя полость камеры (за исключением электродов) футерована термовлагостойким материалом. Электроды представляют собой полые металлические сегменты шириной (по хорде) ... 130 мм, длиной 600 мм. Через рубашку охлаждения электродов во время работы циркулирует хладагент (вода). На приемном бункере смесителя-питателя установлены увлажнитель почвы, который через краник соединен с рубашкой охлаждения, откуда поступает вода, нагретая в электродах во время работы. Внутри корпуса смесителя-питателя установлен шнек, который гибкой муфтой соединен с приводным устройством. Приводное устройство состоит из редуктора и электродвигателя. Все узлы установки смонтированы на металлической раме. Контроль и регулированные режима работы установки производится из пульта управления, на котором смонтированы контрольно-измерительные приборы. Почва смесителем-питателем загружается в приемный бункер, одновременно включается электродвигатель и открывается краник увлажнителя. Увлажненная почва поступает в смеситель-питатель, перемешивается шнеком и подается в обеззараживающую камеру, где под воздействием электрического тока нагревается до температуры 65-70°С, обеззараживается и через выходное окно выталкивается наружу (Маилян С.С. «Исследование и разработка стационарной установки для обеззараживания почвы с непрерывным технологическим процессом». Автореферат кандидатской диссертации, 1977, с.14).

В качестве наиболее близкого аналога данного устройства выбран стационарный электродный обеззараживатель почвы по SU 1128849 А, 15.12.1984, который включает электроды, электронагревательную камеру, внутри которой установлен лопастной шнек, привод которого включает электродвигатель и редуктор.

Однако известные устройства имеют следующие недостатки:

- почва нагревается неравномерно, что приводит к рецидивам болезней и вредителей, в результате чего резко снижается биологическая и экономическая эффективность процесса обеззараживания;

- для нагрева почвы затрачивается значительное количество электроэнергии;

- устройство имеет сложную конструкцию, обусловленную установкой трех полых электродов, изолированных от корпуса, а шнек изготовлен из диэлектрического материала или покрыт электроизоляционным составом эпоксидной смолой, которая достаточно стойка к абразивному истиранию и термическому воздействию;

- электроды необходимо постоянно охлаждать хладагентом (водой) и увлажнять почву.

Техническим результатом, достигаемым при реализации данного изобретения, является повышение качества обработки почвы, уменьшение расхода энергии и упрощение конструкций.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для термоэлектрического обеззараживания почвы, состоящем из электронагревательной камеры, внутри которой установлен лопастной шнек, привод которого включает электродвигатель и редуктор, согласно изобретению электронагревательная камера выполнена в виде двух коаксиально расположенных труб, из которых внутренняя соединена с фазным проводом, а внешняя труба и корпус электродвигателя привода лопастного шнека соединены с заземленным нулевым проводом.

На чертеже схематически изображено устройство, которое состоит из электронагревательной камеры 1, на которой закреплен бункер 2. Нагревательная камера выполнена из двух коаксиально расположенных стальных труб 3 и 4, изолированных друг от друга втулками из термостойкого электроизоляционного материала (керамика, стеклотекстолит и т.д.). Внутри электронагревательной камеры установлен лопастной шнек 5, получающий вращение от электродвигателя 6 через червячный редуктор 7. Электронагревательная камера имеет электроизоляционную крышку 8 и выходное окно 9.

Электронагревательная камера работает следующим образом. Внутренняя труба 4 соединяется с фазным проводом, а внешняя труба 3 с нулевым заземленным проводом. Нулевым заземленным проводом соединен корпус электродвигателя 6, а через редуктор 7 и лопастный шнек 5.

В принципе работы электронагревательной камеры 1 использованы явления электромагнитной индукции, поверхностного эффекта и эффекта близости. При включении установки по трубам 3 и 4 протекает электрический ток одной частоты, но противоположных направлений, в результате чего в соответствии с законом Ленца-Джоуля трубы 3 и 4 нагреваются и внутри электронагревательной камеры 1 образуется необходимое температурное поле. После этого включается электродвигатель 6 и в бункер 2 загружается почва, которая шнеком 5 перемешивается и нагревается за счет температурного поля и электрического тока, протекающего через почву от внутренней трубы 4 к шнеку 5, то есть на почву в электронагревательной камере 1 воздействуют два фактора: температура и электрический ток, в результате чего почва обеззараживается и через выходное окно 9 выталкивается наружу.

Скорость перемещения почвы через электронагревательную камеру - 1 зависит от требуемой температуры почвы и режимов обработки, а также состава и состояния почвы.

При использовании предлагаемого устройства обеспечивается равномерный нагрев почвы. Коэффициент равномерности нагрева почвы составляет 0,92...0.93. Уменьшаются затраты энергии на обеззараживание на 8-12% и упрощается конструкция устройства, исключаются электроды, смеситель-питатель, трубы охлаждения электродов и увлажнения почвы и др.

Имеются данные о том, что при термоэлектрическом обеззараживании почвы происходит существенные изменения ее состава.

С целью изучения влияния температуры электрического тока на изменение агрохимических свойств были взяты образцы почвы на анализ до и после обеззараживания. Данные анализа представлены в таблице.

Агрохимические показатели образца до обеззараживания характеризуют исходное состояние грунта. После увлажнения и пятидневной выдержки был взят на анализ образец почвы. Увлажнение почвы и пятидневная выдержка ее после первых серий опытов проводилась в связи с тем, что в литературе встречаются указания о том, что почва во влажном состоянии при обычной температуре способна за короткий срок закреплять катионы (особенно калий и аммоний) и анионы (особенно анион фосфора).

Из данных таблицы видно, что разные соединения по-разному ведут себя при термоэлектрическом обеззараживании почв. Так, содержание нитратного азота, в водной вытяжке несколько увеличивается при непрерывном обеззараживании.

В этой вытяжке содержание аммиачного азота (N_NH14) 2,5 раза больше после обеззараживания. Общий уровень содержания азота (аммиачного + нитратного) увеличивается при обеззараживании, что указывает в данном случае на целесообразность применения электрического тока не только для уничтожения различных вредителей и возбудителей болезней в почве, но и с целью увеличения содержания водорастворимого азота. Такая же закономерность наблюдается по содержанию аммония. Содержания подвижной фосфорной кислоты по Кирсанову уменьшается, что указывает на необменную фиксацию этого иона. Содержание обменного калия по Масловой в почве увеличивается значительно, что указывает на влияние электрического тока на период перехода калия из необменной формы в обменную. Некоторое увеличение по сравнению с контролем происходит и в содержании обменных кальция и магния после обеззараживания.

Устройство для термоэлектрического обеззараживания почвы, состоящее из электронагревательной камеры, внутри которой установлен лопастной шнек, привод которого включает электродвигатель и редуктор, отличающееся тем, что электронагревательная камера выполнена в виде двух коаксиально расположенных труб, из которых внутренняя соединена с фазным проводом, а внешняя труба и корпус электродвигателя привода лопастного шнека соединены с заземленным нулевым проводом.