CN113578724A - 弯曲振动超声波结构及植物超声增优装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弯曲振动超声波结构，包括超声波发生器、换能器、变幅杆以及超声模具组件，换能器与超声波发生器连接，变幅杆的一端与换能器连接，另一端与超声模具组件连接。超声模具组件包括第一模具和第二模具，第一模具与变幅杆相互平行设置，第二模具相对于第一模具倾斜设置。还提供了一种植物超声增优装置，包括上述弯曲振动超声波结构、及机架、机罩、送料机构、出料机构和控制机构。机架设有输送机构，弯曲振动超声波结构设置在输送机构的上方。机罩罩设在弯曲振动超声波结构的上方。输送机构的两端分别与送料机构和出料机构连接。控制机构包括人机交互操作面板，人机交互操作面板与弯曲振动超声波结构和输送机构连接。

Description

弯曲振动超声波结构及植物超声增优装置

技术领域

本发明涉及技术领域，特别是涉及一种弯曲振动超声波结构及植物超声增优装置。

背景技术

随着科技的发展，对于超声波的应用也日渐广泛，目前已经将超声波应用于植物种根的增优，通过超声波对植物种根进行刺激，而达到植物种根增优，提高植物产量的效果。然而，在传统的技术中，通常直接采用超声垂直朝向所需加工的物料进行超声处理，使得设备发热量大，而且产生的超声范围和振幅小，超声处理的效率低。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够有效增强超声范围和超声振幅的弯曲振动超声波结构，而且能够有效降低设备发热量。此外还提供一种包括上述弯曲振动超声波结构的植物超声增优装置，从而有效提高超声波对植物种根的刺激，提高植物的产量。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种弯曲振动超声波结构，包括：

超声波发生器、换能器、变幅杆以及超声模具组件，所述换能器与超声波发生器连接，所述变幅杆的一端与所述换能器连接，另一端与所述超声模具组件连接；

其中，所述超声模具组件包括第一模具和第二模具，所述第一模具与所述变幅杆相互平行设置，所述第二模具相对于所述第一模具倾斜设置。

上述实施例的弯曲振动超声波结构，通过超声波发生器产生超声信号，换能器将该超声信号转换为机械振动，进而通过变幅杆将超声能量集中传递给超声模具组件，最后通过超声模具组件以实现超声输出。在上述实施例中，超声模具包括第一模具和第二模具，且第一模具和第二模具相对倾斜设置，即超声从第一模具传递到第二模具时，发生了弯曲，使得第二模具产生更强劲的振动幅度，使得通过第二模具输出的超声范围和超声振幅更大，从而增强超声处理加工的效率。而且，通过设置第二模具实现超声的弯曲传递，相对于传统技术中直接采用超声朝向所需加工的物料，发热量更少，有利于保障整体设备的安全，提高设备使用寿命。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述第二模具的中心线与所述第一模具的中心线相互垂直；由此，使得超声范围和超声振幅达到最大的增强。

在其中一个实施例中，所述第一模具和所述第二模具一体成型。

另一方面，还提供了一种植物超声增优装置，其特征在于，包括上述的弯曲振动超声波结构，还包括：

机架，所述机架设有输送机构，所述弯曲振动超声波结构设置在所述输送机构的上方；

机罩，所述机罩罩设在所述弯曲振动超声波结构的上方；

送料机构，所述送料机构设置在所述机架的一端并与所述输送机构连接；

出料机构，所述出料机构设置在所述所述机架远离所述送料机构的一端并与所述输送机构连接；

控制机构，所述控制机构包括人机交互操作面板，所述人机交互操作面板与所述弯曲振动超声波结构和所述输送机构连接。

上述实施例的植物超声增优装置，通过送料机构，将物料送入机架内的输送机构中，再由弯曲振动超声波结构从上而下对物料进行超声处理，超声处理完成后再由输送机构运送到出料机构处完成出料。其中，通过机罩罩设在弯曲振动超声波结构的上方，以防止超声能量的外泄。本实施例中的植物超声增优装置还包括控制机构，控制机构包括人机交互操作面板，在进行超声作业时，通过操控人机交互操作面板，以实现根据不同的物料，控制弯曲振动超声波结构的输出数值，以使得对物料产生最大的超声处理效果。而且根据不同的物料需要超声处理的时间长短，控制输送机构的输送速度，以保证物料在机架内能够达到预设的超声处理时间。

与传统技术相比，通过在装置内设置弯曲振动超声波结构，以使得超声范围和超声振幅得到极大的提高，提高了对植物种根超声的效率，减少加工周期。超声过程中不仅振动幅度强劲，而且发热量少，有利于保证加工设备的安全，延长加工设备的寿命。

在其中一个实施例中，还包括超声辐照处理板，所述超声辐照处理板上贯穿设置有若干超声切孔，所述第二模具与所述超声辐照处理板的板面连接。

在其中一个实施例中，所述第二模具连接设置在所述超声辐照处理板的几何中心上，若干所述超声切孔关于所述几何中心呈中心对称分布。

在其中一个实施例中，所述超声辐照处理板上还设有缓冲机构，所述缓冲机构设置在所述超声辐照处理板背离所述第二模具的一侧面上。

在其中一个实施例中，所述机架内设有密闭空腔，所述输送机构设置在所述密闭空腔内，所述密闭空腔的两端分别设有开口，所述开口上设有挡风幕帘结构，所述密闭空腔设置有所述挡风幕帘结构的两端分别与所述与所述送料机构和所述出料机构连接。

在其中一个实施例中，所述送料机构靠近所述机架的一端与所述机架转动连接，所述送料机构远离所述机架的一端通过转动支杆结构与所述机架连接。

在其中一个实施例中，还包括升降机构，所述升降机构与所述控制机构和所述输送机构连接。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例弯曲振动超声波结构的结构示意图；

图2为一个实施例弯曲振动超声波结构的结构示意图；

图3为一个实施例弯曲振动超声波结构的结构示意图；

图4为图1的弯曲振动超声波结构的安装示意图；

图5为图1的多个弯曲振动超声波结构的安装示意图；

图6为图1的两个弯曲振动超声波结构的结合安装示意图；

图7为一个实施例的植物超声增优装置的结构示意图；

图8为图7的植物超声增优装置中隐藏部分机罩的结构示意图；

图9为图8中的一种超声辐照处理板的结构示意图；

图10为图9的超声辐照处理板俯视图；

图11为图8中的一种超声辐照处理板的结构示意图；

图12为图8中的一种超声辐照处理板的结构示意图；

图13为图8中的一种超声辐照处理板的结构示意图；

图14为一个实施例的植物超声增优装置的结构示意图；

图15为图7的植物超声增优装置的左视图。

附图标记说明：

100、弯曲振动超声波结构；110、超声波发生器；120、导线；130、换能器；140、变幅杆；150、超声模具；151、第一模具；152、第二模具；153、压紧螺母；154、放大件；

200、植物超声增优装置；210、机架；220、机罩；221、散热风扇；230、送料机构；231、振动部件；240、出料机构；251、人机交互操作面板；252、指示灯；260、超声辐照处理板；261、超声切孔；262、缓冲部件；270、输送机构；280、升降机构；

300、容器；

400、管件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图6所示，在一个实施例中，提供了一种弯曲振动超声波结构100，包括超声波发生器110、换能器130、变幅杆140以及超声模具150组件，换能器130与超声波发生器110连接，变幅杆140的一端与换能器130连接，另一端与超声模具150组件连接。通过超声波发生器110产生超声信号，超声波发生器110与换能器130通过导线120连接，超声信号通过导线120传递到换能器130内，换能器130将该超声信号转换为机械振动，进而通过变幅杆140将超声能量集中传递给超声模具150组件，最后通过超声模具150组件以实现超声输出。

其中，超声模具150组件包括第一模具151和第二模具152，第一模具151与变幅杆140相互平行设置，第二模具152相对于第一模具151倾斜设置。即超声从第一模具151传递到第二模具152时，发生了弯曲，使得第二模具152产生更强劲的振动幅度，使得通过第二模具152输出的超声范围和超声振幅更大，从而增强超声处理加工的效率。而且，通过设置第二模具152实现超声的弯曲传递，相对于传统技术中直接采用超声朝向所需加工的物料，发热量更少，有利于保障整体设备的安全，提高设备使用寿命。

具体地，在一个实施例中，第二模具152与第一模具151相互垂直设置。即使得超声传递过程中发生90°转弯，从而使得第二模具152产生的振动幅度达到最大，产生的超声范围和超声振幅也达到最大，超声效率最高。当然，可以根据实际生产需求，将第一模具151与第二模具152之间的角度进行特定设计，这样的设计也属于本发明的保护范围。

在一个实施例中，第一模具151和第二模具152一体成型，整体加工更加简单，而且第一模具151和第二模具152一体成型，使得振动转递过程中能量的损耗更少，超声处理效率更高。当然，在其他实施例中，如图2所示，也可以采用第一模具151和第二模具152分体设计，便于安装更换，可以根据不同的需求，更换不同的第二模具152。在本实施例中，采用如压紧螺母153等紧固件以第一模具151和第二模具152之间的固定连接。当然，还可以通过焊接的方式将第一模具151和第二模具152进行连接固定，也可以根据不同生产条件和需求，采用其他不同的固定连接方式。

更优地，在一些应用场景中，如图3所示，当需要对深度或长度较大的容器300内的物料进行超声处理时，可以通过一个放大件154与第二模具152连接，将第二模具152产生的振动放大，以实现对容器300内的物料进行全面的超声处理，避免容器300内的部分物料得不到超声处理或者超声处理效果较差的情况。在一些特殊情况中，也可以直接采用体积更大或更长的第二模具152，直接伸入容器300中进行超声作业。

如图4所示，在具体一些实施过程中，通过将第二模具152抵接在需要超声的管件400外壁，由第二模具152振动产生的超声波对管件400内的物料进行超声处理。基于此，可以根据不同的物料需求，在管件400的外壁上设置多个弯曲振动超声波结构100。如图5所示，多个弯曲振动超声波结构100可以是单独设计然后分别与管件400连接，也可以将多个弯曲振动超声波结构100进行集成，即如图6所示，若干个变幅杆140与同一个超声模具150连接，这样的设计也属于本发明的保护范围。

如图7至图12所示，在一个实施例中，还提供了一种植物超声增优装置200，包括上述的弯曲振动超声波结构100，还包括机架210、机罩220、送料机构230、出料机构240和控制机构。机架210设有输送机构270，弯曲振动超声波结构100设置在输送机构270的上方，以实现对输送机构270上的物料进行超声处理。机罩220罩设在弯曲振动超声波结构100的上方，以防止超声能量外泄。送料机构230设置在机架210的一端并与输送机构270连接，出料机构240设置在机架210远离送料机构230的一端并与输送机构270连接。控制机构包括人机交互操作面板251，人机交互操作面板251与弯曲振动超声波结构100和输送机构270连接，以控制弯曲振动超声波结构100的输出数值，以及输送机构270的运送速度，从而控制物料接受超声处理的时间。

上述实施例的植物超声增优装置200，通过送料机构230，将物料送入机架210内的输送机构270中，再由弯曲振动超声波结构100从上而下对物料进行超声处理，超声处理完成后再由输送机构270运送到出料机构240处完成出料。其中，通过机罩220罩设在弯曲振动超声波结构100的上方，以防止超声能量的外泄。更优地，如图8所示，在机罩220侧壁上还设置有散热部件，在本实施例中，所采用的散热部件为散热风扇221，通过散热风扇221，对机罩220内的弯曲振动超声波结构100进行散热降温，避免造成设备过热损坏，也能够有效避免因设备过热而产生的安全问题。

本实施例中的植物超声增优装置200还包括控制机构，控制机构包括人机交互操作面板251，在进行超声作业时，通过操控人机交互操作面板251，以实现根据不同的物料，控制弯曲振动超声波结构100的输出数值，以使得对物料产生最大的超声处理效果。而且根据不同的物料需要超声处理的时间长短，控制输送机构270的输送速度，以保证物料在机架210内能够达到预设的超声处理时间。更优地，在本实施例中，控制机构还包括指示灯252，通过指示灯252可以提示设备是否正常工作，以便操作人员可以第一时间发现设备异常，有利于保护设备，更有利于保证操作人员的安全。

与传统技术相比，通过在装置内设置弯曲振动超声波结构100，以使得超声范围和超声振幅得到极大的提高，提高了对植物种根超声的效率，减少加工周期。超声过程中不仅振动幅度强劲，而且发热量少，有利于保证加工设备的安全，延长加工设备的寿命。

具体地，在一个实施例中，植物超声增优装置200还包括超声辐照处理板260。如图9至图10所示，超声辐照处理板260上贯穿设置有若干超声切孔261，第二模具152与超声辐照处理板260的板面连接。使得第二模具152产生的超声波，通过超声切孔261的分割，从而扩散得更均匀，而且扩散的范围也更广，有利于增强超声处理的效率。

进一步地，第二模具152连接设置在超声辐照处理板260的几何中心上，若干超声切孔261沿该几何中心均匀分布。在本实施例中，超声切孔261沿超声辐照处理板260外侧边缘均匀环绕分布，且以第二模具152和超声辐照处理板260的连接点为中心，向外均匀地环形分布设置。从而使得由第二模具152振动产生的超声波经过均匀分布的超声切孔261的分割，分散地更均匀。当然，根据不同的需求，如图11至图12所示，在一个超声辐照处理板260上可以设置多个弯曲振动超声波结构100，而且多个弯曲振动超声波结构100可以根据具体的需求设计成不同的排布样式。在进行多个弯曲振动超声波结构100排布时，尽量将多个弯曲振动超声波结构100设计为中心对撑或轴对称或均匀排列的方式排布，以便产生的超声波强度分布均匀。

更优地，在一个实施例中，超声辐照处理板260上还设有缓冲部件262，缓冲机构设置在超声辐照处理板260背离第二模具152的一侧面上。具体地，缓冲部件262可以采用弹簧、弹性橡胶等具有弹性缓冲功能的部件。

此外，在其他实施例中，根据不同的需求，超声辐照处理板260的形状样式可以自行设计，不局限于方形，也可以采用如图13所示的圆形，或其他规则的多边形均可，采用规则形状的超声辐照处理板260，可以保证超声波扩散地相对均匀，处理效果更好。当然，在一些极端的条件下，也可以采用不规则的形状设计，这样的设计也属于本发明的保护范围。

在一个实施例中，机架210内设有密闭空腔(未图示)，输送机构270设置在密闭空腔内，密闭空腔的两端分别设有开口，开口上设有挡风幕帘结构，密闭空腔设置有挡风幕帘结构的两端分别与与送料机构230和出料机构240连接。再进行超声处理过程中，在密闭空腔内填充保护气体，从而有利于保证植物种根的活性，以及避免植物种根遭受损坏。而在两端开口上设置挡风幕帘结构，能够保证植物种根进出密闭空间的同时，还能够尽可能减少保护气体的泄漏，减少资源的浪费，降低生产成本。

在一个实施例中，送料机构230靠近机架210的一端与机架210转动连接，送料机构230远离机架210的一端通过转动支杆结构与机架210连接。从而实现在装置闲置或进行搬运时，将送料机构230朝向机架210的方向转动折叠，减少装置整体占用空间，也可以达到保护送料机构230的作用。在本实施例中，送料机构230还包括振动部件231，振动部件231设置在送料机构230的底部，通过振动部件231的振动，带动送料机构230抖动，从而将物料抖入输送机构270内接受超声处理。本实施例中的振动部件231可以是振动电机，或者其他可以实现振动的部件均可。进一步地，如图14所示，根据不同的需求，还可以采用不同的送料机构230以实现物料的送料操作。

如图15所示，在一个实施例中，植物超声增优装置200还包括升降机构280，升降机构280与控制机构和输送机构270连接，从而可以通过升降机构280以控制输送机构270进行上下升降运动。通过升降机构280，可以实现对输送机构270的高度进行调节，使得弯曲振动超声波结构100与物料之间的距离保持在物料接受超声处理的最佳距离。而且，由于不同的植物种根大小高度的不同，通过升降机构280，可以满足各种高度不同的物料在同一个装置中进行超声处理，能满足各种植物种根的超声处理作业，适用性更广。

需要说明的是，“某体”、“某部”可以为对应“构件”的一部分，即“某体”、“某部”与该“构件的其他部分”一体成型制造；也可以与“构件的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“某体”、“某部”可以独立制造，再与“构件的其他部分”组合成一个整体。本申请对上述“某体”、“某部”的表达，仅是其中一个实施例，为了方便阅读，而不是对本申请的保护的范围的限制，只要包含了上述特征且作用相同应当理解为是本申请等同的技术方案。

需要说明的是，本申请“单元”、“组件”、“机构”、“装置”所包含的构件亦可灵活进行组合，即可根据实际需要进行模块化生产，以方便进行模块化组装。本申请对上述构件的划分，仅是其中一个实施例，为了方便阅读，而不是对本申请的保护的范围的限制，只要包含了上述构件且作用相同应当理解是本申请等同的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。进一步地，当一个元件被认为是“固定传动连接”另一个元件，二者可以是可拆卸连接方式的固定，也可以不可拆卸连接的固定，能够实现动力传递即可，如套接、卡接、一体成型固定、焊接等，在现有技术中可以实现，在此不再累赘。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造及装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

还应当理解的是，在解释元件的连接关系或位置关系时，尽管没有明确描述，但连接关系和位置关系解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种弯曲振动超声波结构，其特征在于，包括超声波发生器、换能器、变幅杆以及超声模具组件，所述换能器与超声波发生器连接，所述变幅杆的一端与所述换能器连接，另一端与所述超声模具组件连接；

其中，所述超声模具组件包括第一模具和第二模具，所述第一模具与所述变幅杆相互平行设置，所述第二模具相对于所述第一模具倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的弯曲振动超声波结构，其特征在于，所述第二模具的中心线与所述第一模具的中心线相互垂直。

3.根据权利要求1所述的弯曲振动超声波结构，其特征在于，所述第一模具和所述第二模具一体成型。

4.一种植物超声增优装置，其特征在于，包括权利要求1-3任一项的弯曲振动超声波结构，还包括：

机架，所述机架设有输送机构，所述弯曲振动超声波结构设置在所述输送机构的上方；

机罩，所述机罩罩设在所述弯曲振动超声波结构的上方；

送料机构，所述送料机构设置在所述机架的一端并与所述输送机构连接；

出料机构，所述出料机构设置在所述所述机架远离所述送料机构的一端并与所述输送机构连接；

控制机构，所述控制机构包括人机交互操作面板，所述人机交互操作面板与所述弯曲振动超声波结构和所述输送机构连接。

5.根据权利要求4所述的植物超声增优装置，其特征在于，还包括超声辐照处理板，所述超声辐照处理板上贯穿设置有若干超声切孔，所述第二模具与所述超声辐照处理板的板面连接。

6.根据权利要求5所述的植物超声增优装置，其特征在于，所述第二模具连接设置在所述超声辐照处理板的几何中心上，若干所述超声切孔关于所述几何中心呈中心对称分布。

7.根据权利要求5所述的植物超声增优装置，其特征在于，所述超声辐照处理板上还设有缓冲机构，所述缓冲机构设置在所述超声辐照处理板背离所述第二模具的一侧面上。

8.根据权利要求4所述的植物超声增优装置，其特征在于，所述机架内设有密闭空腔，所述输送机构设置在所述密闭空腔内，所述密闭空腔的两端分别设有开口，所述开口上设有挡风幕帘结构，所述密闭空腔设置有所述挡风幕帘结构的两端分别与所述与所述送料机构和所述出料机构连接。

9.根据权利要求4所述的植物超声增优装置，其特征在于，所述送料机构靠近所述机架的一端与所述机架转动连接，所述送料机构远离所述机架的一端通过转动支杆结构与所述机架连接。

10.根据权利要求4所述的植物超声增优装置，其特征在于，还包括升降机构，所述升降机构与所述控制机构和所述输送机构连接。

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