CN105123025B - 植物种子超声波增产处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种植物种子超声波增产处理装置，包括容器和框架，所述容器固定于框架内，所述容器底部设置流通管口，所述容器与流通管口之间设置循环水管，所述流通管口与所述超声波功能罐的外侧之间设置谷液循环管，所述循环水管和谷液循环管在所述流通管口处相连通；在所述容器外侧壁和谷液循环管上设置有若干超声波换能器装置。本发明的有益效果是：能激发种子胚芽的萌发生长势头和普遍芽发成株率高，能提高抗病毒能力，同时超声波能有效的抑制乃至杀灭种子表面附着感染到的病菌，害虫的虫卵，幼虫和病毒，提高植株群体的种间斗争能力和吸收自然界营养成分及植物繁衍能力，从而达到增产效果。

Description

植物种子超声波增产处理装置

技术领域

本发明涉及植物育种技术领域，具体为一种植物种子超声波增产处理装置。

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，土地和耕地与粮食的需求将会有约10％的差距。解决目前困境的方法之一是使粮食增产。目前增产的途径有育种杂交种植，有施行转基因种子的变异种植，提高抗病等能力；或者大量使用肥料，尤其化学肥料，生长素，防虫害农药等。现时科学界、卫生界都在关注农药残留，化学残存物等因素的负面影响，且关注度越来越高。

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条件下却减产。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，任何一个环节对种子生化，代谢施用不良能量等作用，将导致完全相反的劣势结果。

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着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，在传播中会产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度量化，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需求的植物种子超声波增产处理装置。

本发明的技术方案是这样实现的：植物种子超声波增产处理装置，包括容器和框架，所述容器固定于框架内，所述容器底部设置排流种子水液的流通管口，所述容器外侧与流通管口之间设置循环水管，所述流通管口与所述超声波功能罐的外侧之间设置谷液循环管，提供水压动力的所述循环水管和谷液循环管在所述流通管口处连通；在所述容器外侧壁安装若干超声波换能器装置，所述谷液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。

所述流通管口设置有竖直短管，所述竖直短管的容腔内横向设置有垂直于流通管口的通孔，所述谷液循环管一端与容器为外侧壁连接，另一端与一侧通孔连接，所述谷液循环管一端与容器为外侧壁连接，另一端与另一侧通孔连接；所述竖直短管的容腔内横向设置有垂直于流通管口喷射通孔，所述循环水管一端与容器为外侧壁连接，另一端与喷射通孔连接，循环水管与谷液循环管在流通管口交接连通。

所述流通管口与循环水管和谷液循环管的下端连接相通，垂直向上延伸的所述谷液循环管的上端与所述容器的侧壁连接相通，所述循环水管上安装水泵，用于使循环水管产生负压力。

所述通孔内设置缩径压力短管，循环水管与压力短管连接，所述压力短管对着出液端的谷液循环管下端入口，使循环水管与两根谷液循环管之间构成一流动循环通道管。

两根具有超声功能的所述谷液循环管6贴着容器1外侧壁与流通管口4的通孔连接。

所述循环水管与容器侧壁连接处设置隔滤网，用于阻隔种子进入循环水管内。

所述隔滤网包括滤网顶片、滤网底片和滤网侧片，所述滤网顶片、滤网底片和滤网侧片由滤网固定片固定在容器的内侧壁上。

所述框架上设置工作台，所述工作台上设置储水框，所述储水框内可以设置储水槽，所述储水框上可以安装进水分流管，应用输入用水。

在所述工作台上设置用于储存种子的储槽，所述储槽上设置槽盖。

在所述储槽上设置用于输送种子的吸料机。

所述流通管口连接着一条具有倾斜末端的出口管，并设置用于接收种子的网格袋，流入网格袋的谷液混合物中的水从网格流出，种子留在网格袋内，然后移载入一个收集种子的容器中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：可以将容器内的种子应用超声波激活种子胚内的生长酶及改善种子细胞膜的透性，活跃种子细胞代谢功能，从而激发种子胚芽的萌发生长势头和普遍芽发成株率高，提高抗病毒能力，同时超声波能有效的抑制乃至杀灭种子表面附着感染到的病菌，害虫的虫卵，幼虫和病毒，达到净化种子新陈代谢，生根发芽良好环境，提高植株群体的种间斗争能力和吸收自然界营养成分及植物繁衍能力，从而达到增产效果。

附图说明

图1为本发明植物种子超声波增产处理装置的立体图；

图2为本发明植物种子超声波增产处理装置的右视图；

图3为本发明植物种子超声波增产处理装置的左视图；

图4为钳式超声波换能器装置结构示意图；

图5为贴壁式超声波换能器结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明植物种子超声波增产处理装置进行详细的说明。

植物种子超声波增产处理装置，如图1-图3所示，其包括容器1和框架5，所述容器1固定于框架5内。所述框架5底部的四个脚上分别安装万向轮12，以便于移动。所述框架5上端设置工作台17，所述容器1的顶端固定在所述工作台17下，所述容器1的底端可以固定在框架5内，这样的结构稳固，使用寿命长。所述容器1可以是罐体，也可以是用铁皮制成的密闭容器。所述容器1下端设置有收窄的出料口。

在所述容器1的底部设置垂直向下短管状的流通管口4，所述流通管口4与弯曲排料的出口管8连接。所述流通管口4上安装在竖直短管上，竖直短管长度在10-50cm之间。所述流通管口4的内腔横向垂直于流通管口4的侧壁打通形成横向的通孔。在所述流通管口4与所述容器1之间设置上下垂直流通于其外侧时间的谷液循环管6，一条所述谷液循环管6一端与容器1为外侧壁连接，另一端与一侧通孔连接，另一条所述谷液循环管6一端与容器为外侧壁连接，另一端与另一侧通孔连接。所述流通管口4的竖直短管的容腔内横向设置有垂直于流通管口喷射通孔，所述容器1外侧与垂直向下流通管口4的通孔之间的设置用于提供水压动力的循环水管7，所述循环水管7一端与容器1为外侧壁连接，另一端与喷射通孔连接，所述循环水管7经离心泵9与通管连接。通过循环水管的离心泵9压力从喷射通孔喷射水流，使所述谷液循环管6可以进行循环流动，且处理效果极佳。循环水管7与谷液循环管6在流通管口交接连通。

所述循环水管7和谷液循环管6在所述流通管口4处相连通。在所述谷液循环管6上设置有超声波发生装置。两根具有超声功能的所述谷液循环管6贴着容器1外侧壁与流通管口4的通孔连接，所述通孔内设置缩径压力短管，循环水管7与压力短管连接，所述压力短管对着出液端的谷液循环管6下端入口，使循环水管7与两根谷液循环管6之间构成一流动循环通道管。所述谷液循环管6上设置水阀11，用于控制流量。

在所述容器1的外侧壁安装若干超声波换能器装置所述超声谷液循环管6上设置有若干用于进行超声波辐照的超声波换能器装置。垂直向下的流通管口4与循环水管7和谷液循环管6的下端连接相通，所述谷液循环管6的上端与所述容器1的侧壁连接相通，具有负压功能的所述循环水管7上安装离心泵9。水自上而下进入循环水管7后到达末端，以冲压状态进入口径缩小的通管后继续前行，在出口处以环状快速动力喷出于大小管口套接所形成的非封闭性的大小管端套环状周边，管外的开放液料流体腔空间处，形成一个负压区，所述负压区与流通管口4与循环水管7末端和谷液循环管6的下端处的空间形成环状腔，将自上而下做着抛物线跌落的谷液物料，在其本身具有流动性的作用下，使谷液混合物于容器1内受冲击汇入谷液循环管6，自下而上地运行，于谷液循环管6的上端口处，以抛物线状融入容器1中，产生连续的动力循环。这样植物种子在以水相为传质的动态介质中，可均匀地接受超声波辐照，种子生态活化效果非常好。

其中，所述谷液循环管6设置一根或一根以上.一般的一根循环水管7和两根谷液循环管6与流通管口4一并组构成循环系统，令种子能在动态的循环条件下接受均衡的超声波功能作用，处理快速且保证质量。

所述循环水管7与容器1侧内壁连接处设置隔滤网3，用于阻隔种子进入循环水管7内。所述隔滤网3包括滤网顶片2、滤网底片和滤网侧片，所述滤网顶片2、滤网底片和滤网侧片由滤网固定片固定在容器1的内侧壁上。

所述工作台17上设置储水框15，所述储水框15内可以设置储水槽，所述储水框15上可以安装进水分流管16，应用输入用水。储水槽设置的出口将储水引入所述容器1内。在储水槽出口上设置电磁阀19。在所述工作台17上设置用于储存种子的储槽13，所述储槽13上设置槽盖18。在所述储槽13上设置用于输送种子的吸料机20。可以自动的向容器罐1内输送待处理种子。所述储槽13与容器1之间通过出谷管14连接，在所述储槽13与容器1之间的出谷管14上设置电动蝶阀10，以便于控制种子添加量。

所述流通管口4连接着一条倾斜末端的出口管8，并设置用于接收种子的网格袋，流入网格袋的谷液混合物中的水从网格流出，种子留在网格袋内，然后移载入一个收集种子的容器中。

为了克服循环系统产生负压吸附时隔滤网3上产生种子聚集的堵塞现象，所述隔滤网3在容器1内为与容器1的侧壁呈15度左右夹角向下倾斜设置，使暂时聚集的种子可以很快地自动掉落而离开隔滤网3使适量的水能够顺畅地从隔滤网3的吸口处，自上而下地沿着循环水管7，并垂直进入平置连通的缩径压力短管，在负压功能动力泵的驱动下，以更大的压射流动冲力达至平置缩径短管末端，通过谷液循环管6的下端初套含接一段相对较大管径的开放负压区环状开阔空间，同时带动自上而下来自容器1的流动谷液，将其自上而下地携带流入谷液循环管6，直冲流至谷液循环管6的上端口，抛物线状流入容器1。

本发明能自动定时定量的向容器1内输入待处理的种子和传质水相，在容器1内达到均衡且高度精确的进行超声波空化和超声波辐照，保证种子得到优质、均匀安全处理，达到质量良好并具有均衡的一致性。所述储水槽可以对容器1补给所需要的水量和排放处理后的容器1进行喷淋清洗，保证容器1内没有残余留滞的种子，保证处理质量。

本发明可以根据种子的品种在容器1和谷液循环管6上设置不同频率、不同功率的超声波换能器装置。其中所述超声波换能器装置可以为20-120KHz等贴壁式超声波换能器，所述超声波换能器装置也可以为20-40KHz等钳式超声波换能器。其中，所述容器1的外壁上的超声波换能器装置是贴壁式超声波换能器，所述钳式超声波换能器装置，设置在谷液循环管上。所述钳式超声波换能器装置为钳式超声波处理器，如图4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。功能夹具材料选择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，如图5所示，其包括有超声波发生器，若干个超声波换能器以其超声辐照方向垂直于容器1上中轴线并通过一适配前置附块装设于容器1外壁上，超声波换能器向容器1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容器1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 (8)

1.植物种子超声波增产处理装置，包括容器和框架，其特征在于，所述容器固定于框架内，所述容器底部设置排流种子水液的流通管口，所述容器外侧与流通管口之间设置循环水管，所述流通管口与所述超声波功能罐的外侧之间设置谷液循环管，提供水压动力的所述循环水管和谷液循环管在所述流通管口处连通；在所述容器外侧壁安装若干超声波换能器装置，所述谷液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；所述竖直短管长度在10-50cm，所述竖直短管的容腔内横向设置有垂直于流通管口的通孔，所述谷液循环管一端与容器为外侧壁连接，另一端与一侧通孔连接，所述谷液循环管一端与容器为外侧壁连接，另一端与另一侧通孔连接；所述竖直短管的容腔内横向设置有垂直于流通管口喷射通孔，所述循环水管一端与容器为外侧壁连接，另一端与喷射通孔连接，循环水管与谷液循环管在流通管口交接连通；所述通孔内设置缩径压力短管，循环水管与压力短管连接，所述压力短管对着出液端的谷液循环管下端入口，使循环水管与两根谷液循环管之间构成一流动循环通道管；在容器上设置20-120KHz贴壁式超声波换能器，在谷液循环管20-40KHz钳式超声波换能器。

2.如权利要求1所述植物种子超声波增产处理装置，其特征在于，所述流通管口与循环水管和谷液循环管的下端连接相通，垂直向上延伸的所述谷液循环管的上端与所述容器的侧壁连接相通，所述循环水管上安装水泵。

3.如权利要求1所述植物种子超声波增产处理装置，其特征在于，所述循环水管与容器侧壁连接处设置隔滤网。

4.如权利要求3所述植物种子超声波增产处理装置，其特征在于，所述隔滤网包括滤网顶片、滤网底片和滤网侧片，所述滤网顶片、滤网底片和滤网侧片由滤网固定片固定在容器的内侧壁上。

5.如权利要求1所述植物种子超声波增产处理装置，其特征在于，所述工作台上设置储水框，所述储水框内设置储水槽，所述储水框上安装进水分流管。

6.如权利要求1所述植物种子超声波增产处理装置，其特征在于，在所述工作台上设置用于储存种子的储槽，所述储槽上设置槽盖。

7.如权利要求6所述植物种子超声波增产处理装置，其特征在于，在所述储槽上设置用于输送种子的吸料机。

8.如权利要求1所述植物种子超声波增产处理装置，其特征在于，所述流通管口连接着一条倾斜末端的出口管，并设置用于接收种子的网格袋。