устройство для непрерывной контролируемой подачи питательной смеси в корневую систему растения "корнепитатель"

Формула изобретения

Устройство для непрерывной контролируемой подачи питательной смеси в корневую систему растения, состоящее из наглухо запаянной емкости, стенки которой выполнены из полиэтиленовой мембраны на пористой подложке, отличающееся тем, что мембрана изготовлена из полиэтилена высокого давления продольного ориентирования массой 13 - 22 г/м², а пористая подложка выполнена из бумаги массой 40 - 60 г/м², при этом мембрана и подложка скреплены коллодированием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для непрерывной дозированной подачи удобрений и питательных смесей в корневую систему растений.

Основным элементом, контролирующим дозирование веществ в осмотических устройствах является мембрана. Влага через мембрану поступает во внутрь устройства, где происходит растворение дозируемых веществ, и под действием возникающего гидростатического давления через заранее организованное отверстие раствор вещества истекает из устройства в среду функционирования. Так как структура мембраны при С=const может позволить пройти во внутрь строго определенному количеству воды (в виде жидкости или паров), то и количество раствора истекающего из устройства будет постоянным. Чем более длительное время мембрана будет сохранять способность быть полупроницаемой (раствор из устройств через мембрану наружу не выводится, в отличие от диффузионных мембран и устройств) без потери производительности, тем дольше будет работать устройство с сохранением первоначальных кинетических характеристик. При этом скорость дозирования раствора будет постоянна, а это, в свою очередь, определяется постоянным контактом мембраны с дозирующим веществом ( C=const).

Известно устройство, в котором мембрана выполнена из полиэтилена, обработанного ионизирующим излучением, что приводит к организации в мембране группы пор и дефектов резко повышающих ее производительность [1]

Однако при этом мембрана теряет свойство полупроницаемости и селективности, что приводит к изменению механизма работы устройства. Вместе с тем обработка мембраны ионизирующим излучением приводит к ухудшению физико-механических свойств полимера и сокращению срока его службы.

Известно устройство для упаковки удобрений, содержащее корпус или закрытую емкость, по меньшей мере одна из стенок которой образована полимерной гидрофобной мембраной с гидрофильными включениями, в которые помещают удобрение, мембрана может быть изготовлена из порошкообразного полиэтилена или сополимера этилена с винилацетатом, привитого акриловой кислотой с последующим горячим формованием порошка [2]

Недостатком данного устройства является недостаточно высокая надежность его работы, т.к. для получения удовлетворительной скорости выделения веществ в грунт необходимо определенное отношение гидрофильных включений к весу гидрофобного материала. Кроме того, для осуществления равномерного обмена между наружной и внутренними частями упаковки необходимо, чтобы гидрофильные добавки распределялись равномерно по всей ширине. Это ужесточает требования к свойствам мембраны и усложняет процесс ее получения.

Целью изобретения является повышение эффективности внесения удобрений в грунт с высокой надежностью в течение всего периода вегетации растения за счет строго контролируемого дозирования веществ.

Это достигается использованием наглухо запаенной емкости из полиэтиленовой мембраны на пористом носителе в сочетании с питательным, находящимся внутри емкости, при этом мембрана изготовлена из полиэтилена высокого давления продольного ориентирования массой 13-22 г/м², а подложка выполнена из бумаги массой 40-60 г/м², мембрана и подложка скреплены колодированием.

Для контролируемой подачи воды во внутрь устройства загружают отдельные соли или смеси солей, которые имеют осмотическое давление в интервале от 80 до 350 атм, то есть величины, достаточные для поступления воды в устройство, преодоления кластерообразований и обеспечения контролируемого выделения раствора в среду функционирования. В качестве отдельных солей используют, например, KNO₃, NaCl, NaNO₃, (NH₄)₃PO₄, NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄, KCl, Ca(NO₃)₂, K₂HPO₄, MgSO₄, KH₂PO₄ и их смеси. Кроме того, для загрузки используют кристалины с соотношением активных компонентов N:P₂O₅:K₂O:MgO=10:5:20:6; 10:5:20: 2,5; 10:5:20:0; 20:16:10:0; 18:18:21:0; 18:8:21,5:2. Смеси солей и кристалины при этом могут содержать до 0,12% по массе микроэлементов (Mn, Cu, Zn, B, Fe в виде солей). Таким образом, только сочетание полиэтиленовой мембраны на пористом носителе с загрузкой соответствующими солями обеспечивает контролируемое дозирование активных веществ. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что полиэтиленовая мембрана на пористом носителе в сочетании с солями, имеющими осмотическое давление в интервале 80-350 атм обеспечивают контролируемое дозирование активных веществ со скоростью 1,5-2,0 мг/см².

Продольное ориентирование позволяет обойтись без отверстий, поскольку подача идет по ориентации полимера.

Используемый в изобретении полиэтилен высокого давления продольного ориентирования массой 13-22 г/м² обладает преимущественным размером пор А.

Используемая в качестве подложки бумага массой 40-60 г/м² также обладает дефектами пор находящимися в интервале размеров А.

При соединении этих составляющих колодированием образуется пористая система, обеспечивающая возможность оптимального дозирования питательного вещества с требуемыми скоростями.

На чертеже показано поперечное сечение устройства с мембраной из полиэтилена на бумаге и снаряженного KNO₃.

Устройство состоит из емкости выполненной из полиэтиленовой мембраны 1 и пористой подложки 2 из бумаги, причем слой полиэтилена выполнен массой 15 г/м², а бумажный 50 г/м². Внутри емкости помещено дозируемое вещество 3 (KNO₃).

Устройство работает следующим образом. После помещения устройства в среду функционирования (вода, почва, влажный субстрат) через мембрану влага из среды функционирования поступает к дозируемому веществу 3, растворяет его и за счет гидростатического давления, возникающего внутри емкости, через мембрану насыщенный раствор активного вещества 3 поступает в среду функционирования со скоростью 1,5 мг/см² в час.

Таким образом, сочетание полиэтиленовой мембраны на пористом носителе с дозируемым веществом, имеющим осмотическое давление 80-350 атм обеспечивают необходимый коэффициент диффузии, контролируемое поступление воды к веществу и, соответственно, длительное непрерывное дозирование вещества в среду функционирования.

Применение полиэтиленовой мембраны на пористом носителе в значительной степени расширит диапазон применения осмотических устройств, так как полиэтилен весьма инертен, химически стоек, легко формируется, сваривается и перерабатывается. Кроме того, полиэтилен является наиболее распространенным полимером. Использование таких сэндвичевых систем значительно снизит себестоимость изделий и упростит технологию их изготовления. Широкий спектр скоростей дозирования, который может еще расширить за счет увеличения площади мембраны позволит использовать осмотические дозаторы как в воде, так и различных почвах и субстратах. Пористый носитель, в свою очередь, играет роль не только фильтра и диффузионного сопротивления потоку воды к мембране или к активному веществу, но и предохраняет мембрану от повреждения.