CN103039151B - 冷等离子体种子处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷等离子体种子处理设备，包括真空装置以及设置在真空装置内的放电装置和传输装置，在真空装置上设置有筒体进料口和筒体出料口，还包括一进料装置和一出料装置，进料装置包括第一进料斗和第二进料斗，第一进料斗和第二进料斗分别设置有进料盖、进料斗放气阀、进料斗出料口以及进料斗抽真空蝶阀，第一进料斗和第二进料斗的进料斗出料口以及筒体进料口分别通过一进料斗蝶阀与一三通管连接；在所述的第一进料斗和第二进料斗的进料斗抽真空蝶阀上连接有第一抽真空泵机组，出料装置包括第一出料斗和第二出料斗。本发明适用于处理各种作物的种子，处理成本低、速度快、无污染，且作物抗旱、抗病虫害等抗逆能力得到提高，增产效果显著。

Description

冷等离子体种子处理设备

技术领域

本发明属于冷等离子体种子处理领域，具体是一种冷等离子体种子处理设备。

技术背景

等离子体种子激活处理及其应用由俄罗斯最先开始。俄罗斯国家物理研究所最先研制出等离子体种子处理设备，用于蔬菜种子处理，改善出苗和增加产量。美国、加拿大等研究采用等离子体对作物种子进行消毒灭菌，减少作物病害的发生。乌克兰、以色列、韩国、日本也已开始等离子体处理种子的研究和应用。在国内，山西省农业科学院旱地农业研究中心自1997年起开展等离子体种子处理技术的研究，证实了等离子体种子激活的增产效果和应用前景。随后，吉林农科院及其他一些研究单位也相继开展了等离子体处理各类种子的生物学效应与农学效应研究。试验结果表明，等离子体种子激活处理对各种作物发芽、出苗及生长均有明显刺激作用，发芽率、发芽势提高5－18%，根系发达，发病率降低，抗旱能力增强，粮食作物增产10－40%，蔬菜增产15－50%。

2002年，发明专利CN1383710A和实用新型专利CN2473865Y公开了一种直立式电磁场等离子处理机，充有水银蒸汽的玻璃管为等离子体发生器，随后连接一电磁化室。发明专利CN1373983A公开了采用实用新型专利CN2473865Y处理机处理不同作物种子的方法，包括处理剂量、处理次数以及适宜播种期等参数。CN1363206A公开了一种横卧式等离子体种子处理机及其处理方法，采用感应放电和电容放电，结合一定程度的真空，产生等离子体，种子在低压、电场、磁场、离子、电子、辉光的复合作用下得到激活处理。2004年发明专利CN1500380A公开了一种静止体腔式等离子体种子处理装置，采用高压放电针产生尖端放电，使气体电离，产生等离子体。

2005年我们发现冷等离子体能与植物种子的生物大分子发生互作用，使生物大分子的能量产生跃迁，即由基态跃迁到激发态，从而使植物的种子产生积极的生物学效应。具体表现在生理活性大大增强，潜在的抗逆基因得到表达，提高了作物的生命活力和抗逆性能。根据这一发现，我们发明了横卧式“冷等离子体种子处理仪”（发明专利CN1914972A）及实用新型专利“等离子体作物种子激活处理设备”（CN2807733Y），通过射频输出线与射频源连接的两块电极板之间现成强辉光放电区，并通过电极板外围设置的金属屏蔽罩，阻止电极板与腔体内壁间产生辉光放电，因而种子处理效率大大提高。2010年，发明专利CN101669416A公开了一种利用等离子体处理植物种子的方法及其装置，由大气压介质阻挡放电产生冷等离子体，冷等离子体在空气中产生，而不需要真空环境。上述发明专利或实用新型专利的不足之处是种子处理效率低，大批量种子处理困难。因此，有必要创造大型的冷等离子体设备来能满足粮食作物的规模化生产需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用低真空状态下的辉光放电所产生的冷等离子体来大批量处理植物种子的设备。

本发明的技术方案是：

一种冷等离子体种子处理设备，包括真空装置以及设置在真空装置内的放电装置和传输装置，在真空装置上设置有筒体进料口和筒体出料口，其特征在于：还包括一进料装置和一出料装置，所述的进料装置包括第一进料斗和第二进料斗，所述的第一进料斗和第二进料斗分别设置有进料盖、进料斗放气阀、进料斗出料口以及进料斗抽真空蝶阀，所述的第一进料斗的进料斗出料口、第二进料斗的进料斗出料口以及筒体进料口分别通过一进料斗蝶阀与一第一三通管的一个管口连接；所述的出料装置包括第一出料斗和第二出料斗，所述的第一出料斗和第二出料斗分别设置有出料斗进料口、出料斗出料口、出料斗放气阀以及出料斗抽真空蝶阀，所述的第一出料斗的出料斗进料口、第二出料斗的出料斗进料口以及筒体出料口分别通过一出料斗蝶阀与一第二三通管的一个管口连接；在所述的第一进料斗和第二进料斗的进料斗抽真空蝶阀上连接有第一抽真空泵机组，在所述的第一出料斗和第二出料斗的出料斗抽真空蝶阀上连接有第二抽真空泵机组。

所述的传输装置包括绝缘支架、主动辊、从动辊、压辊和传送带，主动辊和从动辊通过轴承分别设于绝缘支架的两端，传送带设于主动辊和从动辊之上，压辊也通过轴承设于绝缘支架一端，将传送带压紧于主动辊上，放电装置设于绝缘支架上，传送带从放电装置的内部穿过，所述放电装置包括平行设置的上下两块极板，每块极板设有金属悬浮屏蔽外壳，极板与金属悬浮屏蔽外壳之间填充有绝缘材料，两块极板相对两面的间距为1.5～10cm，传送带从两个极板之间穿过，每个极板上设有极板接头，所述极板接头通过射频输出线与射频电源连接。

所述的射频电源为双输出供电装置，所述双输出供电装置包括交流电源和变压器，所述变压器仅原边接地，变压器副边输出端经绝缘保护后与放电装置连接。双输出的工作原理与常规的变压器的工作原理类似，原副边共地是为了信号或能量传递的稳定性和抗干扰能力。但在实际工作中因为原边与副边共地，造成的射频电场不平衡无法消除，必然产生自偏压而产生直流电场造成的离子轰击，二片电极必然会通过传导电流。所以我们取消了共地联接后采用双输出接口，其输出的功率是没有改变的，在常压下无任何影响。其屏蔽保护仍采用接地法。只是到了真空腔体内传输保护双输出的屏蔽均为悬浮状，包括对极板的金属悬浮屏蔽。约束了只有二片电极板之间才能放电，保证了位移电流的产生。

在所述的第一进料斗和第二进料斗上还分别设置有一进料斗观察窗；在所述的第一出料斗和第二出料斗上还分别设置有一出料斗观察窗。

在所述的第一三通管上设置有第一出料三通观察窗，在所述的第二三通管上设置有第二出料三通观察窗。

所述放电装置包括放电电极和射频电源，所述放电电极由上下两块极板构成，分别连接射频电源的两个输出端。

所述真空装置包括筒体，所述的筒体进料口和筒体出料口设置在该筒体上，在筒体上还设置有放气阀、真空规管、第三抽真空泵机组、和进气调节阀。

所述的进料口蝶阀和出料斗蝶阀均为手动蝶阀。

本发明设备通过控制气体真空度、放电功率、电离时间来处理不同的种子，最终促进种子生理活性增强，潜在的抗逆因素得到表达，减少化学肥料的使用，同时还能增加作物的产量。为实现大批量快速处理，在我们已有发明专利CN1914972A的基础上，设计双进料斗和出料斗，并通过抽真空碟阀组和泵机组联合，达到高效率快速抽真空和连续等离子体处理种子。整个过程操作简单，具有较强的可重复性，可以实现种子的规模化处理。

附图说明

图1为本发明的机械结构总体图。

图2是本发明传输装置的结构示意图。

图3是本发明放电装置极板结构示意图。

图4是本发明供电装置电路示意图。

图中：1.筒体，2.放电装置，3.传输带，4.放气阀，5.真空规管，6.观察窗，7.放气阀，8.筒身支撑，9、10.进料斗，11、12.进料盖，13、14.进料斗放气阀，15.进料斗观察窗，16、17、18.进料斗手动蝶阀，19、20.进料斗抽真空手动蝶阀，21.进料三通观察窗，22.下料手动蝶阀，23、24.下料斗手动蝶阀，25.出料三通观察窗，26、27.下料斗，28、29.下料斗放气阀，30、31.下料斗抽真空手动蝶阀，32.出料三通观察窗，33、35.出料口，35.第一抽真空泵机组，36.第二抽真空泵机组，37.第三抽真空泵机组，38.射频电源，39.进气调节阀，40.传输电机，41.绝缘支架，42.主动辊，43.从动辊，44.压辊，45、极板，46、金属悬浮屏蔽外壳,47、绝缘材料，48、极板接头，49、交流电源，50、变压器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作进一步的说明。

如图1所示，本发明设备包括进料装置、出料装置、真空装置、放电装置以及传输装置，其中：

进料装置包括进料斗（9和10）、进料盖（11和12）、放气阀（13和14）、进料斗观察窗（15和21）、进料手动斗蝶阀（16、17和18）、进料斗抽真空蝶阀（19和20）。打开进料盖，往进料斗中注入种子后关闭，打开进料斗抽真空蝶阀，关闭放气阀、进料斗蝶阀，保证整个进料装置密封性良好，进料斗观察窗用于观察料斗里的种子的量。

出料装置包括出料斗（26和27）、出料口（33和34）、放气阀（28和29）、出料三通观察窗（25和32）、出料斗手动蝶阀（22、23和24）、出料斗抽真空蝶阀（30和31）。打开出料斗抽真空蝶阀，关闭出料斗手动蝶阀和放气阀，保证整个出料装置密封性良好，通过观察窗观察出料斗中种子的存储量。

真空装置包括筒体1、放气阀（4和7）、真空规管5、第一抽真空泵机组35、第二抽真空泵机组36、第三抽真空泵机组37和进气调节阀39。首先关闭所有进气阀门，保证系统密封性良好，对整个系统进行抽真空，通过真空规管检测系统的真空度，当系统达到本底真空度以后，关闭第二抽真空泵机组36、第三抽真空泵机组37，并将进气调节阀打开到一定的开度，往筒体内注入处理气体，使筒体达到设定真空度，并保持系统真空度达到动态平衡。

放电装置2包括两块放电的极板45和射频电源38，两块极板45平行设置，每块极板设有金属悬浮屏蔽外壳46，极板与金属悬浮屏蔽外壳之间填充有绝缘材料47，两块极板相对两面的间距为1.5～10cm，传送带从两个极板之间穿过，每个极板上设有极板接头48，极板接头通过射频输出线与射频电源38连接。射频电源38为双输出供电装置，包括交流电源49和变压器50，其中变压器50仅原边接地，变压器副边输出端经绝缘保护后与放电装置2连接。在低气压环境下，打开射频电源，将本装置上下极板接通13.56MHz的双输出射频源，即可在极板间产生均匀稳定的等离子体。配以相应的自动上下料装置即可实现冷等离子体的连续处理。以氩氢（体积比1：3）混合气体作为工作气体在低真空状态下进行辉光放电，即可能够产生使生物大分子能量得到跃迁的冷等离子体，所产生的活性粒子能量达到1～20ev。

本发明放电装置是目前唯一的能够产生与生物大分子相互作用的冷等离子体发生装置，通过对放电装置中的极板结构改进，增加了金属悬浮屏蔽外壳和绝缘填充材料，阻止了极板与腔体内壁之间的放电，并使其产生位移电流，增强了等离子体的活性，实现了悬浮屏蔽；区别于以往的传导电流，本发明的结构避免了极板与腔体间通过电流而发热，因此不需要增加冷却介质或结构就能控制装置内的温度在较低的范围，同时增加了真空紫外光的能量密度。通过极板间距的调节，可以得到合适的真空紫外光光子的密度。

传输装置如图2所示，包括绝缘支架41、主动辊42、从动辊43、压辊44、传输带3和传输电机40，进料斗中的种子落在传送带上，通过传送带进入辉光放电区域进行处理，最后落入出料斗，而且传送带传送速度可调，操作灵活。

本发明设备处理种子的具体操作如下：

打开进料斗抽真空手动蝶阀（19和20），出料斗抽真空手动蝶阀（30和31），启动泵机组（35、36和37），保证各路真空室的真空度完全一致，打开进气调节阀39，达到给定值后（例如100Pa）。打开电源38启动传输带3，打开进料斗9的手动蝶阀16，打开进料蝶阀18，种子下落至传输带3进入辉光放电区：种子（生物大分子）与冷等离子体作用而产生能量跃迁，即由基态跃迁到激发态，从而使种子产生积极的生物学效应。

种子经传输带3若干秒后（即处理时间），打开出料手动蝶阀22，打开出料斗26的手动蝶阀23经处理后的种子落入出料斗26。

进料斗9送料完成后即关闭进料斗9抽真空手动蝶阀19和进料斗9的手动蝶阀16打开放气阀13放气完毕后，打开进料盖11，装入待加工种子然后关上进料盖11，然后关闭进料抽真空蝶阀20打开进料抽真空手动蝶阀19抽真空到给定值。

与此同时当出料斗26装满处理后的种子后即关闭出料斗26的手动蝶阀23、出料斗26的抽真空蝶阀30，然后打开放气阀28，放气完毕即打开出料盖33出料。然后合上出料盖33，关闭出料斗27抽真空手动蝶阀31打开出料斗27抽真空蝶阀30抽真空到给定值。

同时打开出料手动蝶阀24，经处理的种子落入出料斗27。

往复打开进料斗9、出料斗26和进料斗10、出料斗27即可实现在低真空状态下连续生产的目的。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。由本发明专利所引伸的显而易见的变化或变动仍处于本发明专利的保护范畴。

Claims (4)

1.一种冷等离子体种子处理设备，包括真空装置以及设置在真空装置内的放电装置和传输装置，在真空装置上设置有筒体进料口和筒体出料口，其特征在于：还包括一进料装置和一出料装置，所述的进料装置包括第一进料斗（9）和第二进料斗（10），所述的第一进料斗（9）和第二进料斗（10）分别设置有进料盖、进料斗放气阀、进料斗出料口以及进料斗抽真空蝶阀，所述的第一进料斗（9）的进料斗出料口、第二进料斗（10）的进料斗出料口以及筒体进料口分别通过一进料斗蝶阀与一第一三通管的一个管口连接；所述的出料装置包括第一出料斗（26）和第二出料斗（27），所述的第一出料斗（26）和第二出料斗（27）分别设置有出料斗进料口、出料斗出料口、出料斗放气阀以及出料斗抽真空蝶阀，所述的第一出料斗（26）的出料斗进料口、第二出料斗（27）的出料斗进料口以及筒体出料口分别通过一出料斗蝶阀与一第二三通管的一个管口连接；在所述的第一进料斗（9）和第二进料斗（10）的进料斗抽真空蝶阀上连接有第三抽真空泵机组，在所述的第一出料斗（26）和第二出料斗（27）的出料斗抽真空蝶阀上连接有第一抽真空泵机组；所述的传输装置包括绝缘支架（41）、主动辊（42）、从动辊（43）、压辊（44）和传送带（3），主动辊和从动辊通过轴承分别设于绝缘支架的两端，传送带设于主动辊和从动辊之上，压辊也通过轴承设于绝缘支架一端，将传送带压紧于主动辊上，放电装置设于绝缘支架上，传送带从放电装置的内部穿过；所述放电装置包括平行设置的上下两块极板（45），每块极板设有金属悬浮屏蔽外壳（46），极板与金属悬浮屏蔽外壳之间填充有绝缘材料（47），两块极板相对两面的间距为1.5～10cm，传送带从两个极板之间穿过，每个极板上设有极板接头（48），所述极板接头通过射频输出线与射频电源（38）连接；所述的射频电源（38）为双输出供电装置，所述双输出供电装置包括交流电源（49）和变压器（50），所述变压器仅原边接地，变压器副边输出端经绝缘保护后与放电装置（2）连接；在所述的第一进料斗（9）和第二进料斗（10）上还分别设置有一进料斗观察窗；在所述的第一出料斗（26）和第二出料斗（27）上还分别设置有一出料斗观察窗。

2.根据权利要求1所述的冷等离子体种子处理设备，其特征在于：在所述的第一三通管上设置有出料三通观察窗，在所述的第二三通管上也设置有出料三通观察窗。

3.根据权利要求1所述的冷等离子体种子处理设备，其特征在于：所述真空装置包括筒体（1），所述的筒体进料口和筒体出料口设置在该筒体上，在筒体（1）上还设置有放气阀（4、7）、真空规管（5）、第二抽真空泵机组（36）、和进气调节阀（39）。

4.根据权利要求1所述的冷等离子体种子处理设备，其特征在于：所述的进料斗蝶阀和出料斗蝶阀均为手动蝶阀。