Zariadenie na úpravu rastlinných semien nízkoteplotnou plazmou pri atmosférickom tlaku

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Technické riešenie sa týka zariadenia na úpravu rastlinných semien nízkoteplotnou plazmou pri atmosférickom tlaku, ktoré využíva elektricky budený dielektrícký koplanámy povrchový bariérový výboj (DCSBD) na úpravu osiva.V súčasnosti sú známe zariadenia, ktoré pracujú na báze plazmy generovanej pri nízkych tlakoch alebo na báze korónového výboja, ale ich nevýhoda spočíva v časovej náročnosti opracovania dosahujúcej až niekoľko minút, čo prakticky vylučuje ich využitie pri in - line opracovaní veľkého množstva osív. Ďalším vážnym problémom je bezpečnosť práce takýchto zariadení v prašnom prostredí charakteristickom pre spracovanie osiva. Podobný problém nastáva i pri aplikácii zariadení na báze štandardných objemových bariérových výbojov.Podstatou technického riešenia je zariadenie na úpravu rastlinných semien, ktoré obsahuje blok na opracovanie semien, zahrňujúci zdroj nízkoteplotnej plazmy využívajúcej elektricky budený dielektrícký koplanámy povrchový bariérový výboj pri atmosférickom tlaku, a ďalej obsahuje zdroj vysokého napätia na napájanie a budenie zdroja. Zariadenie obsahuje blok na opracovanie semien, zahrňujúci zdroj nízkoteplotnej plazmy využívajúcej elektricky budený dielektrícký koplanámy povrchový bariěrový výboj pri atrnosférickom tlaku, a ďalej obsahuje blok na budenie zdroja a snímanie parametrov plazmy zahrňujúcej zdroj vysokého napätia na napájanie a budenie zdroja a sústavu na kontrolu teploty a vlhkosti prostredia v bloku a sústavu meracích zariadení na snímanie okamžitých parametrov výboja a kontrolu a vyhodnocovania výkonu plazmy. Zdroj nízkoteplotnej plazmy je uložený na vibračnom zariadení na vyvolanie otáčavého pohybu semien po povrchu výbojky zabezpečujúcej rovnomemý kontakt semien s vrstvou plazmy a automatické homogénne opracovanie semien. Zariadenie je ďalej vybavené dávkovacím zariadením na automatický prívod a dávkovanie nových semien a odvod semien opracovaných pomocou plazmy. Sústava meracích zariadení obsahuje aspoň jednu vysokonapäťovú sondu a/alebo prúdovú sondu a osciloskop. Sústava na kontrolu teploty a vlhkosti prostredia v bloku obsahuje aspoňjednu sondu umiestnenú v bloku. Zdroj vysokého napätia má budiace napätie v rozsahu 8 až 15 kV a frekvenciu budenia 6 až 100 kHz. Zariadenie poskytuje frekvenciu budenia zdroja v rozmedzí od 6 do 100 kHz a výkonovú hustotu v rozpätí 0,5 až 5 W/cmz počas expozičného času 10 až 600 sekúnd. Frekvencia budenia zdroja je v rozmedzí 12 až 16 kHz. Vibračné zariadenie umožňuje rozkmítať zdroj s frekvenciou oscilácie l Hz až 5 kHz alebo s frekvenciou oscilácie 200 až 300 Hz. Zariadenie je vybavené priezorom umožňujúcim pozorovanie prechádzajúcich semien a je uspôsobené pre prácu v podmienkach plynného prostredia zahiňujúceho C 02, N alebo O 2. Zariadenie obsahuje kryt vybavený prívodom a odvodom plynu a tlakovú fľašu s pracovným plynom a reguláciou prívodu plynu.Podstatou technického riešenia je zariadenie na úpravu rastlinných semien nízkoteplotnou plazmou pri atmosférickom tlaku, ktoré využíva elektricky budený dielektrícký koplanámy povrchový bariérový výboj,alebo Diffuse Coplanar Surface Barrier Discharge, skrátené DCSBD na úpravu osiva. Testovaný zdroj neizotermickej plazmy na báze DCSBD spĺňa všetky požiadavky na aplikáciu v poľnohospodárstve a vyniká najmä krátkym časom expozície rádovo v sekundách, bezpečnosťou plaany pri dotyku s povrchom ľudského tela, robustnosti a prakticky neobmedzenou životnosťou i bezpečnosťou pri prevádzke v prašnom prostredí,čím efektívne odstraňuje nevýhody súčasného stavu techniky.Semená rastlín sú často nositeľmi bakteriálnych a hubových patogénov. Počty mikroorganizmov prežívajúcich na povrchu semien majú zásadný vplyv klíčivosť i vitalitu rastlín a sú príčinou mnohých závažných chorôb kultúrnych rastlín. Pôvodcovia chorôb môžu byť transmitovaní v priebehu rastu a vývoja do celej rastliny, napr. tzv, antraknózy, a spôsobiť tak významné ekonomické straty.Na účely zamedzenia alebo zmiemenia týchto nežiaducich vplyvov na výťažnosť a zdravie rastlín bolo vytvorené zariadenie, v ktorom prichádza k plazmovej úprave pomocou DCSBD. Na preukázanie účinnosti zariadenia boli využité najmä vzorky kultúrnych plodín, ako sú napríklad osivá pšenice alebo kukurice a pod. Semená boli vystavené pösobeniu nízkoteplotnej plazmy generovanej DCSBD budenej vo vzduchu, pričom sa frekvencia budenia môže pohybovať od 6 do 100 kHz, výkonová hustota je medzi 0,5 až 5,0 W/cmz a expozičnć časy od 10 do 600 s.Konkrétne vhodné rozsahy závisia od druhu semena, ktoré je v plazme opracovávané. Vhodnými parametrami na opracovanie je frekvencia budenia 12 až 16 kHz a výkonová hustota 2 W/cmz, pričom optimálny expozičný čas závisí od veľkosti semena a pohybuje sa v intervale od 10 do 600 sekúnd podľa toho, či zaria 10denie používame na stimuláciu rastových parametrov alebo na likvidáciu epifytnej a tytopatogénnej mikroflóry alebo očakávame kombinovaný účinok.Na vzorky semíen sa výhodne pôsobí pomocou vibračného zariadenia frekvenciou l Hz až 5 kHz vyvolávajúcou ich rozkmitávanie za účelom automatického homogénneho opracovania semíen.Výhodné je celý DCSBD zdroj plazmy spoločne so semenami uviesť do krnitavého pohybu za pomoci vibračného zariadenia s frekvenciou 200 až 300 Hz. Tento pohyb vyvoláva otáčavý pohyb semíen po povrchu výbojky, zabezpečujúcí rovnomemý kontakt semíen s vrstvou plazmy a teda automatické homogénne opracovanie semíen.V prvom prevedení zariadenie pozostáva z bloku na opracovanie semíen a zdroja vysokého napätia - ďalej ako VN zdroj.Blok na opracovanie semien zahŕňa unikátny zdroj nízkoteplotnej plazmy typu DCSBD, ktorýje výhodne umiestnený na vibračnom zariadení vyvolávajúcom kmitavý pohyb. Zariadenie je ďalej výhodne vybavené dávkovacím zariadením na automatický prívod a dávkovanie nových semíen a odvod semíen opracovaných pomocou plazmy. Zariadenie sa od ostatných zariadení líši tým, že nepotrebuje na generáciu plazmy vákuovú aparatúru, ale je schopné generovať plazmu vo vzduchu pri atmosférickom tlaku. Je bezpečné, schopné nepretržitej činnosti a potrebná dĺžka opracovania semíen je výrazne kratšia než pri iných zariadeniach.VN zdroj budiaceho napätia má výhodne napätie V rozsahu 8 až 15 kV a frekvenciu budenia 12 až 16 kHz.Zdroj nízkoteplotnej plazmy obsahuje elektródy umiestnené v dielektriku.V ďalšom prevedení zariadenie pozostáva zl. bloku na opracovanie semíen opísaného vyššie a 2. bloku na budenie DCSBD a kontrolu parametrov plazmy zahrňujúcej VN zdroj.Prehľad obrázkov na výkresochObr. l znázorňuje schému bloku na opracovanie semíen s VN zdrojom.Obr. 2 znázorňuje detail zdroja nízkoteplotnej plazmy.Obr. 3 znázorňuje schému zariadenia obsahujúceho blok na opracovanie semíen a blok napájania a snímania parametrov plazmy.Blok na budenie DCSBD a kontrolu parametrov plazmy zahŕňa VN zdroj, kde tento zdroj má výhodne budíace napätie v rozsahu 8 až 15 kV a frekvenciu budenia 12 až 16 kHz. Ďalej obsahuje sústavu na kontrolu a reguláciu teploty a vlhkosti pre úpravu semíen v teplotne optimálnom prostredí, ktoré je výhodne v rozsahu 40 až 60 °C, a ďalej obsahuje sústavu meracích zariadení vysokonapäťové sondy a prúdové sondy, ktoré umožňujú snímať okamžité parametre výboja (prúd, napätie) a kontrolovať a vyhodnocovať výkon plazmy.Hodnoty zo sond sú výhodne spracovávané pomocou osciloskopu.Zariadenie je výhodne vybavené tiež priezorom na možnosť pozorovania prechádzajúcich semíen. Zariadenie tiež môže byť prispôsobené na prácu v podmienkach iného plynnćho prostredia než je vzduch, napríklad C 02, N 2, OZ. Na tento účel je možné použiť kryt vybavený prívodom a odvodom plynu, ako aj tlakovú tl°ašu s pracovným plynom a reguláciou prívodu plynu.Vplyv plazmy na klíčivosť semíenDo pokusných nádob naplnených pôdou sa do riadkov vysadili semenájednotlivých druhov rastlín ošetrené plazmou (5 až 100 sekúnd), ako aj kontrolné semená neošetrené plazmou v počte 50 až 100 semíen na nádobu (v závislosti od veľkosti semíen), a to V 3 až 6 opakovaniach. Do pokusov boli zaradené nasledovné druhy jednoklíčnolistových rastlín kukurica siata (Zea mays L. gv. KWS), pšenica ozimná (Triticum aestivum L. cv. EVA), jačmeň jamý (Hordeum vulgare L. cv. Prestige), a dvojklíčnolistových rastlín hrach siaty(Písum sativum L. cv. Dunaj) Pokusné nádoby s vysadenými semenami boli uložené do kultivačnej miestnosti s konštantnými rastovými podmienkami (teplotou 26 °C, RV 60 . Fotoperiódou 12/12 hodín svetlo/tma a intenzitou osvetlenia 110 mol.m 2.s 1 a pravidelne zalievané vodou podľa potreby rovnakým objemom vody na pokusnú nádobu pri udržovaní vlhkosti pôdy 60 . Klíčivosť semíen sa hodnotila po 7 dňoch,Dosiahnuté výsledky sú uvedené v tab. č. l. Ako vyplýva z dosiahnutých výsledkov, účinok plazmy za pomoci vyššie opísaného zariadenia mal pozitívny vplyv na klíčivosť semíen, ktorá bola zvýšená v porovnaní s kontrolnou, až do 29,2 (jačmeň) V rozsahu aplikačných dávok plazmy od 5 do 60 sekúnd. Preukázateľnejší stimulačný účinok plazmy sa prejavuje u semíen s nižšou prirodzenou klíčivosťou.Tab. č. l Klíčivosť semíen (v ) rastlín ošetrených plazmou v rozsahu 5 až 100 sekúnd stanovená v kontrolovan ch odmienkach v o dnom substráteUTTTŤT ŠŠmm wN ČQ ĺůĺn mm VF5 Vysvetlivky DSCBD elektricky budený dielektrický koplanárny povrchový bariérový výboj VN zdroj zdroj vysokého napätiaPríklad 1 10 Zariadenie na obr. l pozostáva z bloku j na opracovanie semíen a zo zdroja vysokého napätia z pre napájanie zdroja nízkoteplotnej plazmy typu DCSBD , ktore obsahuje elektródy 111 umiestnené V dielektriku g. Blok i pre opracovanie semíen zahŕňa unikátny zdroj l nízkoteplotnej plazmy typu DCSBD, ktorý je umiesmený na vibračnom zariadení Q vyvolávajúcom kmitavý pohyb. Zariadenie ja ďalej vybavené dávkovacím zariadením Q na automatický prívod a dávkovanie nových semíen opracovaných pomocou nízkotepl 5 lotnej plazmy l 4.Príklad 2 Zariadenie pozostáva z bloku L na opracovanie semíen podľa príkladu l a bloku ž na budenie DCSBD a kontrolu parametrov plazmy.20 Blok 3 na budenie DCSBD a kontrolu parametrov plazmy zahŕňa zdroj vysokého napätia g od firmy LifeTech s budiacim napätím v rozsahu 8 až l 5 kV a frekvenciou budenia od 12 do 16 kHz. Blok g obsahuje sústavu §l na kontrolu a reguláciu teploty a vlhkosti umožňuj úcu prevádzať úpravu semíen v teplotne optimálnom prostredí, pričom tieto údaje sú z bloku l získané pomocou kontrolnej sondy m. Blok 3 rovnako obsahuje sústavu 32 meracích zariadení zahrňujúcu vysokonapäťové sondy g a prúdové sondy E, ktoré25 umožňujú snímať prostredníctvom osciloskopu g okamžité parametre výboja (prúd, napätie) a kontrolovať a vyhodnocovať výkon plazmy g.Príklad 3 Zariadenie podľa príkladu l alebo 2 je vybavené tiež priezorom na pozorovanie prechádzajúcich semíen. 30 Zariadenie je prispôsobené na prácu v podmienkach plynného prostredia s obsahom C 02, Nz í O 2. Na tento je použitý kryt vybavený prívodom a odvodom plynu ako aj tlakovou fľašou s pracovným plynom a reguláciou prívodu plynu.Technické riešenie je priemyselne využiteľné najmä v poľnohospodárstve na zvýšenie klíčivosti semíen rastlín a na získanie materiálu s výrazne zníženým množstvom patogénov na ich povrchu.l. Zariadenie na úpravu rastlinných semíen, v y z n a č u j ú c e s a tý m , že obsahuje blok (l) na opracovanie semíen, zahrňujúci zdroj (l l) nízkoteplotnej plazmy (14) využívajúcej elektricky budený die 45 lektrický koplanámy povrchový bariérový výboj pri atrnosférickom tlaku a ďalej obsahuje zdroj (2) vysokého napätia na napájanie a budenie zdroja (l l). 2. Zariadenie na úpravu rastlinných semíen, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že ďalej obsahuje blok(3) na budenie zdroja (l 1) a snímanie parametrov plazmy (14) zahrňujúcej zdroj (2) vysokého napätia na na 10pájanie a budenie zdroja (l l) a sústavu (31) na kontrolu teploty a vlhkosti prostredia v bloku (l) a sústavu(32) meracích zariadení na snímanie okamžitých parametrov výboja a kontrolu a vyhodnocovanie výkonu nízkoteplotnej plazmy (14).3. Zariadenie podľa nárokov l alebo 2, v y z n a č uj ú c e s a t ý m , že je zdroj (11) nízkoteplotnej plazmy (14) uložený na vibračnom zariadení (12) na vyvolanie otáčavého pohybu semien po povrchu výbojky zabezpečujúcej rovnomemý kontakt semien s vrstvou plazmy, a tým aj ich automatické homogénne spracovanie.4. Zariadenie podľa nároku l, 2 alebo 3, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že je na vstupe vybavené dávkovacím zariadením (13) spoločne na automatický prívod a dávkovanie nových semien, ako aj na odvod semien opracovaných pomocou nizkoteplotnej plazmy (14).5. Zariadenie podľa nároku 2, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že sústava (32) meracích zariadení obsahuje aspoň jednu vysokonapäťovú sondu (322) prepojenú s prúdovou sondou (321) a osciloskopom6. Zariadenie podľa nároku 2, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že sústava (3 l) na kontrolu teploty a vlhkosti prostredia v bloku (1) obsahuje aspoň jednu sondu (31 l) na získavanie údajov týkajúcich sa teploty a vlhkosti a umiestnenú V bloku (l).7. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov l až 5, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že zdroj (2) vysokého napätia má budiace napätie v rozsahu 8 až 15 kV a üekvenciu budenia 6 až 100 kHz.8. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov l až 6, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že poskytuje frekvenciu budenia zdroja (ll) v rozmedzí od 6 do 100 kl-Iz a výkonovú hustotu v rozpätí 0,5 až 5 W/cmz počas expozičného času 10 až 600 sekúnd.9. Zariadenie podľa nárokov 7 alebo 8, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že frekvencia budenia zdrojaje v rozmedzí 12 až 16 kHz.10. Zariadenie podľa nároku 3, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že ďalej obsahuje vibračné zariadenie (12) na rozkmítanie zdroja (1 l) s frekvenciou oscilácie l Hz až 5 kHz.11. Zariadenie podľa nárokov 8, 9 a 10, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že obsahuje vibračné zariadenie (l 2) na rozkmítanie zdroja (l l) s frekvenciou oscilácie 200 až 300 Hz.12. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov l až ll, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že je vybavené priezorom na pozorovanie semien.13. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 12, v y z n a č u j ú c e s a t ý m ,sobené na prácu V podmienkach plynného prostredia zahrňujúceho C 02, N 2 alebo O 2.14. Zariadenie podľa nároku 13, v y z n a č uj ú c e s a tý m , že ďalej obsahuje kryt vybavený prívodom a odvodom plynu a tlakovú fľašu s pracovným plynom a reguláciou prívodu plynu.že je uspô l výkres

MPK / Značky

MPK: A01C 1/06, H05H 1/00

Značky: úpravu, atmosferickom, plazmou, semien, rastlinných, tlaku, nízkoteplotnou, zariadenie

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-u6629-zariadenie-na-upravu-rastlinnych-semien-nizkoteplotnou-plazmou-pri-atmosferickom-tlaku.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zariadenie na úpravu rastlinných semien nízkoteplotnou plazmou pri atmosférickom tlaku</a>

Podobne patenty