CN102656975B - 声波处理植物种子增产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种声波处理植物种子增产装置，包括一个超声处理容器，所述超声处理容器侧壁安装若干超声波换能器装置，且所述超声处理容器底端设置有最少一个谷液出口，所述谷液出口下端与超声功能循环管一端连接，所述超声功能循环管的另一端与超声处理容器上端侧壁连接相通，所述超声功能循环管上设置有若干超声波换能器装置；所述谷液出口与所述超声功能循环管连接处与循环驱动管连接相通，所述循环驱动管另一端与所述超声处理容器的侧壁连接相通。与现有技术相比，本发明的有益效果是：可以显著增产，且可以实现大规模连续农业生产，适用方便且操作简单；非常适合玉米、水稻、小麦豆类等种植物播种前处理，也非常适合棉花、中药、树木、草等植物种子种植前处理，起到良好的增产和促进生长的作用。

Description

声波处理植物种子增产装置

技术领域

本发明涉及植物种子育种处理技术领域，具体为一种声波处理植物种子增产装置。

背景技术

当前全球人口近70亿，不久的将来人口将快速增长到90亿。届时，土地、耕地，与天气，与环境，与粮食的需求将会有差距约10％。解决目前困境的方法之一是使粮食增产。目前增产的途径有使植物终止基因发生变化，提高其抗病等能力，或者大量使用肥料，生长素，防虫害农药等。

水稻是世界上最主要的三大粮食作物之一，播种面积占粮食播种面积的1/5，年产量约4.8亿吨，占世界粮食总产量的1/4，全世界二分之一以上的人口以水稻为主食。水稻也是我国最主要的栽培作物之一，其产量占全国粮食产量的1/2。因此，水稻生产技术的进步对提高我国乃至全世界的粮食安全具有极其重要的意义。超声波作为重要的环境应力，在促进园艺作物增产和提高作物育种效率等方面已经得到一定的应用。任兴安(1993)和杨波(陕西理工学院电气系，陕西汉中723003)于《大众科技》杂志2006年第7期发表的《超声波的应用初探》探索了超声对水稻生长发育及增产效果的影响。也曾先后探讨了超声波对水稻生长发育及产量的影响。以往的研究虽发现超声波对水稻种子处理具有一定程度的增产作用，但效果并不稳定，在某一超声处理条件下增产而在另一处理下却减产。这是因为，超声波对种子的处理效果与水稻种子前处理技术和超声波参数的设计均有密切的关系，任何一个环节的疏漏，将导致完全相反的结果。

深究超声波处理种子的原理，其主要是利用液体动力学的空化现象。超声空化是指超声激活气泡的各种动力表现。这些表现宏观感可能是较为有规律而缓和的稳态空化，而内在微观空间应存在很激烈而短暂的却是连续性的瞬态空化。瞬态空化泡绝热收缩至崩溃瞬间，泡内可呈现高温和几千个大气压的高压，并伴有强大的冲击波或射流等。超声波的辐照因其机械作用，能使液体媒质质点运动增强，质量传输加速，还能影响边界层、膜、细胞壁和液泡。超声波处理种子的过程会伴随产生高温，高压等的空化现象，使超声的热效应和化学效应加强，在高分子化合物聚合和解聚过程中，超声有时能够引起分子结构的改变。因此，它能使植物种皮软化、细胞膜的透性增大，用它处理过的种子吸水速度大大加快，幼苗容易突破种皮，同时还可能增加种子的酶的活性，有利于种子淀粉、蛋白质等物质转为可溶性的物质，供胚吸收利用。另外超声又是一种子弹性机械波，在传播中也会生化学或热效应等由于它的机械和温热的直接作用，可促使植物细胞内部的物质的氧化、还原、分解和合成，从而活化细胞，当给予超声辐照功能处理适中量化，可导致增加农作物产量。

因超声波对植物种子具有显著增产效果，对需要种植的植物种子进行超声处理将具有显著意义。但是现有超声波处理植物种子的相应装置过于简单，且无法连续性自动化运转，因此无法满足农业及林业大规模生产化需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单，可以连续运行，且能满足大规模植物种植生产的声波处理植物种子增产装置。

本发明的技术方案是这样实现的：声波处理植物种子增产装置，包括至少一个超声处理容器，所述超声处理容器侧壁安装若干超声波换能器装置，且所述超声处理容器底部设置有最少一个谷液出口，所述谷液出口下部与超声功能循环管下端连接，所述超声功能循环管的上端与所述超声处理容器的上端侧壁连接相通，所述超声功能循环管上设置有若干用于进行超声波辐照的超声波换能器装置。

所述谷液出口下部与循环驱动管下端连接相通，所述循环驱动管的上端与所述超声处理容器的侧壁连接相通，所述循环驱动管上安装有驱动装置。

所述超声处理容器与所述循环驱动管连接相通的内侧壁上设置有过滤装置，用于防止所述超声处理容器内的种子进入所述循环驱动管。

所述超声处理容器底部为至少一个漏斗部，所述漏斗部的下方设置有谷液出口，所述谷液出口与谷液汇合驱压循环功能装置连接，所述谷液汇合驱压循环功能装置与所述超声功能循环管和所述循环驱动管下端连接。所述谷液汇合驱压循环功能装置与所述循环驱动管连接端内设置有一段管径缩小管段。所述谷液汇合驱压循环功能装置接收来自所述循环驱动管横向压入的冲压水，在所述谷液汇合驱压循环功能装置内，通过管径缩小管段，将冲压水瞬间即加大压力，依流体动力学原理，将所述超声处理容器沉降下来的谷液一并接受瞬间即加大的水压，冲向超声功能循环管，谷液自然沿着所述超声功能循环管向上导流，直至上扬至所述超声功能循环管的上端，将谷液冲压流入所述超声处理容器。

所述超声功能循环管和所述循环驱动管与所述谷液汇合驱压循环功能装置连接形成“十”字型交汇，在“十”字型交汇处的下方为装设有一个可电子自动控制的控制阀的排放谷液垂直出口管，所述排放谷液垂直出口管用于将超声波处理后的种子向下排放取出。

所述漏斗部设置有两个以上，所述漏斗部下方设置有谷液汇合驱压循环功能装置与超声功能循环管下端连接，所述超声功能循环管的上端与超声处理容器的上端侧壁连接相通，所述超声功能循环管上设置有若干超声波换能器装置；所述循环驱动管下端与所述谷液汇合驱压循环功能装置与所述超声功能循环管连接处连接相通。

所述超声处理容器底端设置有若干冲压孔，所述冲压孔与冲压管连接，使所述超声处理容器内的流动水压增大，保证各种种子在动态沐浴中得到足够的超声波均匀辐照，且能够循环运行，保证处理质量。

所述超声处理容器内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括安装与所述超声处理容器上部的电机，与所述电机连接的传动杆和固定于所述传动杆另一端的搅拌叶片。

所述超声处理容器固定于支架上，所述支架上设置有观望梯，用于方便观望所述超声处理容器内的种子处理情况

所述超声波换能器装置可以是贴壁式超声波换能器或者所述钳式超声波换能器装置。

所述超声处理容器为圆罐体状，其中不存在超声波死角，超声处理效果显著。

所述超声处理容器的上设置有投料装置，所述投料装置设置有用于抽提种子的输送管，所述输送管可以连接盛装待处理种子的盛载桶；所述投料装置通过管道与吸料动力泵连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)通过上述的声波处理可以显著地提高粮、油、棉、药用植物、调味、饮料、水果等种植物的种植产量，其中，40kHz超声波处理可以使培杂泰丰水稻增产9.43％，而桂香水稻20kHz处理比对照增产达到10.55％，增产的主要原因是声波处理提高了水稻的有效穗数和单位面积颖花数；(2)声波处理显著降低了水稻的垩白粒率和垩白度达到50％；(3)声波处理显著提高了水稻的胶稠度；(4)可以实现大规模连续农业生产，适用方便且操作简单，非常适合粮、油、棉、药用植物、调味(如胡椒)、饮料(如咖啡、可可)等种植物播种前处理，实验证明可以有效处理椰子、油菜、芝麻、蚕豆、菜豆、烟草、马齿苋、兰科植物、水果类、花生、瓜类等种子，起到良好的增产和促进生长的作用。

附图说明

图1为声波处理植物种子增产装置实施例1的主视示意图；

图2为声波处理植物种子增产装置实施例1的俯视示意图；

图3为声波处理植物种子增产装置实施例2的主视示意图；

图4为声波处理植物种子增产装置实施例2的俯视示意图；

图5为声波处理植物种子增产装置的底部实施例2的主视结构示意图；

图6为声波处理植物种子增产装置的底部实施例2的仰视结构示意图；

图7为声波处理植物种子增产装置的底部实施例3的主视结构示意图；

图8为声波处理植物种子增产装置的底部实施例3的仰视结构示意图；

图9为声波处理植物种子增产装置的底部实施例4的主视结构示意图；；

图10为声波处理植物种子增产装置的底部实施例4的仰视结构示意图；

图11为声波处理植物种子增产装置实施例5的主视示意图；

图12为声波处理植物种子增产装置实施例6的主视示意图；

图13为声波处理植物种子增产装置实施例6的俯视示意图；

图14为钳式超声波换能器装置的结构示意图；

图15为贴壁式超声波换能器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明声波处理植物种子增产装置进行详细的说明。

实施例1

声波处理植物种子增产装置，如图1和图2所示，包括至少一个超声处理容器12，所述超声处理容器12侧壁安装若干用于超声波辐照的超声波换能器装置5，且所述超声处理容器12底端设置有最少一个谷液出口，所述谷液出口下部与谷液汇合驱压循环功能装置14连接，所述谷液汇合驱压循环功能装置14与超声功能循环管10下端连接，所述超声功能循环管10的上端与超声处理容器12的上端侧壁连接相通，所述超声功能循环管10上设置有若干钳式超声波换能器装置11用于对超声功能循环管10内的谷液进行超声辐照。所述谷液汇合驱压循环功能装置14与所述超声功能循环管10连接处的另一端与循环驱动管3连接相通，所述循环驱动管3上端与所述超声处理容器12的侧壁连接相通，并所述循环驱动管3上安装有驱动装置4。所述驱动装置4可以是水泵，用于抽取所述超声处理容器12内的水驱动谷液在所述超声功能循环管10内运动。在所述超声处理容器12与所述循环驱动管3连接相通的内侧壁上设置有过滤装置2，用于防止所述超声处理容器12内的种子进入所述循环驱动管3。所述过滤装置2可以是格网或者过滤网。所述超声处理容器12底部为漏斗部，以便于种子落入所述谷液出口处。所述漏斗部下方的谷液出口的部下设置有谷液汇合驱压循环功能装置14，所述谷液汇合驱压循环功能装置14与所述超声功能循环管10和所述循环驱动管3下端连接。所述超声功能循环管10和所述循环驱动管3与所述谷液汇合驱压循环功能装置14连接形成“十”字型交汇，在“十”字型交汇处的下方为装设有一个可电子自动控制的控制阀8的排放谷液垂直出口管，所述排放谷液垂直出口管用于将超声波处理后的种子向下排放取出。所述控制阀8可以是球阀。所述谷液汇合驱压循环功能装置14与所述循环驱动管3连接端内设置有一段管径缩小管段。所述谷液汇合驱压循环功能装置14接收来自所述循环驱动管3横向压入的冲压水，在所述谷液汇合驱压循环功能装置14内，通过管径缩小管段，将冲压水瞬间即加大压力，依流体动力学原理，将所述超声处理容器12沉降下来的谷液一并接受瞬间即加大的水压，冲向超声功能循环管，谷液自然沿着所述超声功能循环管向上导流，直至上扬至所述超声功能循环管10的上端，将谷液冲压流入所述超声处理容器12。

所述超声处理容器12底端设置有若干冲压孔6，所述冲压孔6与冲压管连接，使所述超声处理容器12内的流动水压增大，保证各种种子在动态沐浴中得到足够的超声波均匀辐照，且能够循环运行，保证处理质量。所述超声处理容器12内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括安装与所述超声处理容器上部的电机1，与所述电机连接的传动杆13和固定于所述传动杆13另一端的搅拌叶片7。所述超声处理容器12固定于支架9上，所述支架9上设置有观望梯23，用于方便观望所述超声处理容器12内的种子处理情况。

实施例2

如图3和图4所示，在实施例1的基础上，所述超声处理容器12底部设置有两个漏斗部，所述漏斗部下的谷液出口的下方分别设置有谷液汇合驱压循环功能装置14，所述谷液汇合驱压循环功能装置14与所述超声功能循环管10和所述循环驱动管3下端连接。所述超声功能循环管10的上端与超声处理容器12的上端侧壁连接相通，所述超声功能循环管10上设置有若干钳式超声波换能器装置11；所述循环驱动管3下端分别与所述谷液汇合驱压循环功能装置14与所述超声功能循环管10连接处连接相通。相应的，如图5和6所示，所述超声处理容器12底部设置有两个漏斗部，所述漏斗部的底部分别安装所述谷液汇合驱压循环功能装置14。

实施例3

如图7和图8所示，所述超声处理容器12底部设置有3个漏斗部，所述漏斗部的下方分别设置有谷液汇合驱压循环功能装置14，所述谷液汇合驱压循环功能装置14与超声功能循环管10下连接，所述超声功能循环管10的上端与超声处理容器12上端侧壁连接相通，所述超声功能循环管10上设置有若干钳式超声波换能器装置11；所述循环驱动管3下端分别与所述谷液汇合驱压循环功能装置14与所述超声功能循环管连接处连接相通。

实施例4

如图9和图10所示，所述超声处理容器12底部设置有5个的漏斗部，所述漏斗部的下方分别设置有谷液汇合驱压循环功能装置14，所述谷液汇合驱压循环功能装置14与超声功能循环管10下端连接，所述超声功能循环管10的上端与超声处理容器12的上端侧壁连接相通，所述超声功能循环管10上设置有若干钳式超声波换能器装置11；所述循环驱动管3下端分别与所述谷液汇合驱压循环功能装置14与所述超声功能循环管10连接处的连接相通。

实施例5

如图11所示，所述超声处理容器12的上设置有投料装置14，所述投料装置14设置有用于抽提种子的输送管15，所述输送管15可以连接盛装待处理种子的盛载桶22；所述投料装置14通过管道与吸料动力泵16连接，这样可以实现待处理种子的投料自动化运行。所述投料装置14可以是漏斗。且在超声处理容器12上设置有安全液面水位控制开关17，用于监控水位。且在超声处理容器12上还可以设置有加热装置，所述加热装置上设置有温度开关18，用于进行加热。所述排放谷液垂直出口管21下可以设置有可活动式卸料的槽篮20。所述支架9外安装有周边支架挡板19，用于围蔽起来，外形美观。

实施例6

如图12和图13所示，在实施例5的基础上，所述超声处理容器12底部设置有3个的漏斗部，所述漏斗部的下方分别设置有谷液汇合驱压循环功能装置14，所述谷液汇合驱压循环功能装置14与超声功能循环管10下端连接，所述超声功能循环管10的上端与超声处理容器12上端侧壁连接相通，所述超声功能循环管10上设置有若干钳式超声波换能器装置11；所述循环驱动管3下端与所述谷液汇合驱压循环功能装置14与所述超声功能循环管连接处连接相通。且，所述支架9外设置有观望梯23，用于方便用户观察所述超声处理容器12内的处理情况。

其中所述超声波换能器装置5为20-25KHz贴壁超声波换能器，所述钳式超声波换能器装置11为30-45KHz钳式超声波换能器。

其中，所述超声处理容器12可以是圆罐体结构。所述超声波换能器装置5可以是贴壁式超声波换能器或者所述钳式超声波换能器装置11。所述钳式超声波换能器装置11为钳式超声波处理器，如图14所示，包括换能器组件和功能夹具，换能器组件包括换能器和变幅杆，换能器与和变幅杆连接，最少一个换能器组件与功能夹具连接。功能夹具可以包括辐照前沿近杆块和辐照前沿托管块，辐照前沿近杆块和辐照前沿托管块内设置容纳接受超声辐照罐管的功能夹具腔，辐照前沿近杆块连接将接受超声辐照罐管夹紧；辐照前沿近杆块和/或辐照前沿托管块与变幅杆通过接驳螺杆连接。换能器可以是压电式或者磁致式的。换能器与变幅杆通过接驳螺杆将其组合而成的换能器组件，换能器通过导线与超声波发射电器连接，超声波发射电器产生的超声波通过功能夹具向接受超声辐照罐管内辐照，可以显著增强超声功能。辐照前沿近杆块和辐照前沿托管块组成的功能夹具通过旋紧螺杆组合成，辐照前沿近杆块通过接驳螺杆与变幅杆旋紧连接，使功能夹具和换能器组件紧紧的连接为一体。在功能夹具构成的功能夹具腔内设置有可自然组构成紧箍圈套，使功能夹具与接受超声辐照罐管功能夹具腔能够夹贴紧，并可以十分吻合地贴合。功能夹具是钳式超声波处理器技术提升突破重要部件，它的材料选择最好是经过材质处理调整好的硬度和韧度的金属或者合金，或者其他刚性材质以达到谐振聚集超声能量，并通畅辐照直指接受超声辐照罐管内，能明显大幅度提升超声功能效果的目的。钳式超声波处理器的功能夹具结构基本组构形式对于作用不同大小接受超声辐照罐管，必须有多样变通，并且有所适应造构，变通原则就是优先谐振功能的发挥。

所述贴壁式超声波换能器为一种超声处理器，如图15所示，其包括有超声波发生器和超声波振棒，超声波振棒内装设有超声波换能器，所述的超声波振棒有一空心圆筒，若干个超声波换能器以其超声辐照方向垂直于空心圆筒中轴线并通过一适配前置附块装设于圆筒内壁上，超声波换能器向圆筒外辐照超声波。作为优化，超声波振棒的圆筒内设一纵轴通管，纵轴通管的管壁开有多个通孔，连接超声波换能器的电线穿过纵轴通管和通孔。外围超声波换能器以其超声辐照方向垂直于所述超声处理容器12中轴线装设于所述超声处理容器12外壁上，外围超声波换能器向所述超声处理容器12内辐照超声波。所述超声波换能器通过一适配前置附块与所述超声处理容器12外壁紧牢地连接安装。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (13)

1.声波处理植物种子增产装置，其特征在于，包括至少一个超声处理容器，所述超声处理容器侧壁安装若干超声波换能器装置，且所述超声处理容器底部设置有最少一个谷液出口，所述谷液出口下部与超声功能循环管下端连接，所述超声功能循环管的上端与超声处理容器上端侧壁连接相通，所述超声功能循环管上设置有若干用于进行超声波辐照的超声波换能器装置；所述谷液出口下部与所述超声功能循环管连接处与循环驱动管下端连接相通，所述循环驱动管的上端与所述超声处理容器的侧壁连接相通。

2.如权利要求1所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述循环驱动管上安装有驱动装置。

3.如权利要求1所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述超声处理容器与所述循环驱动管连接相通的内侧壁上设置有过滤装置。

4.如权利要求1或者3所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述超声处理容器底部为漏斗部，所述漏斗部的下方设置有谷液出口，所述谷液出口与谷液汇合驱压循环功能装置连接，所述谷液汇合驱压循环功能装置与所述超声功能循环管和所述循环驱动管下端连接。

5.如权利要求4所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述超声功能循环管和所述循环驱动管与所述谷液汇合驱压循环功能装置连接形成“十”字型交汇，在“十”字型交汇处的下方为排放谷液垂直出口管。

6.如权利要求4所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述谷液汇合驱压循环功能装置与所述循环驱动管连接端内设置有一段管径缩小管段。

7.如权利要求5所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述漏斗部设置有两个以上，所述漏斗部下方设置有谷液汇合驱压循环功能装置分别与超声功能循环管下端连接，所述超声功能循环管的上端与超声处理容器上端侧壁连接相通，所述超声功能循环管上设置有若干超声波换能器装置；所述循环驱动管下端与所述谷液汇合驱压循环功能装置与所述超声功能循环管连接处连接相通。

8.如权利要求1所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述超声处理容器底端设置有若干冲压孔，所述冲压孔与冲压管连接。

9.如权利要求1所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述超声处理容器内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括安装与所述超声处理容器上部的电机，与所述电机连接的传动杆和固定于所述传动杆另一端的搅拌叶片。

10.如权利要求1所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述超声处理容器固定于支架上，所述支架上设置有观望梯。

11.如权利要求1所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述超声波换能器装置是贴壁式超声波换能器或者钳式超声波换能器装置。

12.如权利要求1所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述超声处理容器为圆罐体状。

13.如权利要求1所述声波处理植物种子增产装置，其特征在于，所述超声处理容器的上设置有投料装置，所述投料装置设置有用于抽提种子的输送管，所述输送管连接盛装待处理种子的盛载桶，所述投料装置通过管道与吸料动力泵连接。

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