專利名稱：微波土壤殺菌滅蟲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種微波技術(shù)，具體地說是一種微波土壤殺菌滅蟲裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，人們生活越來越重視綠色食品蔬菜的發(fā)展。由于自然界及土壤受到不同程度的污染。導(dǎo)致蔬菜生產(chǎn)的病菌蟲害日趨嚴重。特別是近幾年來，瓜菜發(fā)生的根結(jié)線蟲病正在全國以及世界各地不斷傳播。造成大量蔬菜大棚減產(chǎn)絕收。導(dǎo)致不少菜農(nóng)增加農(nóng)藥計量來防治。使蔬菜中農(nóng)藥的殘留超標準。據(jù)資料表明多數(shù)病原菌及蟲害大都寄存于土壤當中，待環(huán)境條件適宜時便發(fā)生害情。要想根治害情對土壤進行處理顯得尤其重要。通過對病原菌、蟲害、土壤的特性分析，采用先進的微波摩擦加熱原理所具備的穿透土壤、消毒、滅菌的作用對土壤進行殺菌、滅蟲收到了很好的效果。
下面從微波加熱的原理、微波殺菌滅蟲的機理和微波對土壤的穿透能力三個方面來說明微波對土壤殺菌滅蟲的可行性。
(1)微波加熱的原理土壤本身含有大量水份，當中的各種細菌、蟲卵、成蟲等，都能大量吸收微波能量，都被稱為微波的介質(zhì)。介質(zhì)材料都是由極性分子和無極性分子組成的，在沒有電場的作用下，無極性分子內(nèi)部正負電荷的中心重合，而有極性分子內(nèi)部正負電荷的中心不重合。在電磁場作用下這些極性分子從原來的分布狀態(tài)轉(zhuǎn)向依照電場的極性排列取向的狀態(tài)。而在高頻電磁場作用下，對介質(zhì)施加頻率達2450MHZ的微波電場時，電場方向每秒鐘交變24.5億次，極性分子也隨之擺動24.5億次。這些取向按交變電磁的頻率不斷變化，這一過程造成了分子的運動和相互摩擦從而產(chǎn)生熱量。此時交變電場的場能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使介質(zhì)溫度不斷升高，形成宏觀的微波加熱。電磁波是以光的速度傳播的，電磁波透入物質(zhì)的速度也是和光的傳播速度相接近的；而將電磁波的能量轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)分子能量的時間近似為即時的，微波頻段轉(zhuǎn)換時間快于千萬分之一秒。這就是微波可構(gòu)成內(nèi)外同時快速加熱的原理。
(2)微波殺菌滅蟲的機理微波殺菌滅蟲的機理在于細菌、蟲卵、成蟲與任何生物細胞是一樣的，是由水、蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂肪和無機物等復(fù)雜化合物構(gòu)成的一種凝聚態(tài)介質(zhì)。其中水是生物細胞的主要成分，含量在75-85％，因為細菌的各種生理活動都必須有水參與才能進行，而細菌的生長繁殖過程對各種營養(yǎng)物的吸收是通過細胞膜質(zhì)的擴散、滲透和吸附作用來完成的。在一定強度微波場的作用下物料中的蟲類和菌體也會因分子極化馳豫，同時吸收微波能升溫。由于它們是凝聚態(tài)物質(zhì)，分子間的作用力加劇了微波能向熱能的能態(tài)轉(zhuǎn)化。從而使體內(nèi)蛋白質(zhì)同時受到無極性熱運動和極性轉(zhuǎn)動兩方面的作用，使其空間結(jié)構(gòu)變化或破壞，而使蛋白質(zhì)變性。蛋白質(zhì)變性后，其溶解度、粘度、膨脹性、滲透性、穩(wěn)定性都會發(fā)生明顯的變化，從而失去生物活性；另一方面，微波能的非熱效應(yīng)在殺蟲滅菌中起到了常規(guī)物理滅菌所沒有的特殊作用。
(3)微波對土壤的穿透能力穿透能力就是電磁波穿入到介質(zhì)內(nèi)部的本領(lǐng)。電磁波從介質(zhì)的表面進入并在其內(nèi)部傳播時，由于能量不斷被吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，它所攜帶的能量就隨著深入介質(zhì)表面的距離，以指數(shù)形式衰減。透射深度取決于土壤的水份、松度、微波的發(fā)射功率及密度。當微波頻率取于915MHZ和2450MHZ時，微波是深入內(nèi)部加熱，微波加熱一定深度時是里表同步加溫。用于蔬菜大棚地的土壤處理可以滿足要求。同時可用于農(nóng)田殺蟲、消滅雜草種子。將微波設(shè)備安裝到可移動的工具或車輛上。在播種前適當時間在大田進行地面微波照射，經(jīng)一定能量微波照射后，土壤中孢子、蟲卵及雜草均被殺死。實驗證明用微波處理后，除草、滅菌和殺蟲的效果可持續(xù)一年。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種設(shè)計合理、使用方便、一物多用的微波土壤殺菌滅蟲裝置。
本實用新型的目的是按以下方式實現(xiàn)的，將微波加熱的原理、微波殺菌滅蟲的機理和微波對土壤的穿透能力作為實現(xiàn)本實用新型的理論基礎(chǔ)，并利用能量產(chǎn)生電路將220V或380V的交流低電壓轉(zhuǎn)變成2000V-4000V的直流高電壓，直流高電壓使微波磁控管產(chǎn)生微波能，微波能經(jīng)波導(dǎo)、弧形微波定向反射罩、弧形攪拌器進入到土壤等介質(zhì)內(nèi)實現(xiàn)殺菌、滅蟲的目的，為了增強實際操作過程中的安全性，在電子控制電路中還設(shè)置有微波泄漏自動保護電路和磁控管過溫保護電路。


附圖1為微波土壤殺菌滅蟲裝置的主視剖開結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為微波土壤殺菌滅蟲裝置的俯視剖開結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為微波土壤殺菌滅蟲裝置的微波攪拌器的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為微波土壤殺菌滅蟲裝置的微波微波管和弧形微波定向反射罩的連接結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5為微波土壤殺菌滅蟲裝置的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖。
5、實施方式
以下結(jié)合附圖1、2、3、4、5工作過程和使用方法對本實用新型的微波土壤殺菌滅蟲裝置作以下詳細地說明。
如附圖1、2、3、4、5所示，本實用新型的微波土壤殺菌滅蟲裝置，其結(jié)構(gòu)是由圓柱形殼體1、弧形微波定向反射罩2、微波攪拌器3、高壓變壓器4、微波磁控管5、冷卻風機6、防漏吸收器7、微波攪拌器電機8、波導(dǎo)9、塑料蓋板10和能量發(fā)生控制器11構(gòu)成，弧形微波定向反射罩2、微波攪拌器3、高壓變壓器4、微波磁控管5、冷卻風機6、防漏吸收器7、微波攪拌器電機8、波導(dǎo)9和塑料蓋板10都設(shè)置在圓柱形殼體1內(nèi)，設(shè)置在圓柱形殼體1外側(cè)的能量發(fā)生控制器11通過導(dǎo)線12與圓柱形殼體1中的微波磁控管5相接。
弧形微波定向反射罩2設(shè)置在圓柱形殼體1的底部并通過塑料蓋板10與圓柱形殼體1的底部相接，微波攪拌器3設(shè)置在弧形微波定向反射罩2的弧面內(nèi)側(cè)，三個高壓變壓器4和三個微波磁控管5分別呈正三角形結(jié)構(gòu)交錯設(shè)置在弧形微波定向反射罩2的弧面上，微波磁控管5的一側(cè)設(shè)置有冷卻風機6，環(huán)繞弧形微波定向反射罩2的下端部設(shè)置有防漏吸收器7，在弧形微波定向反射罩2的弧頂部設(shè)置有微波攪拌器電機8并和微波攪拌器3相接，弧形微波定向反射罩2的弧面上開有波導(dǎo)口13并分別與微波磁控管5一一對應(yīng)，微波磁控管5和弧形微波定向反射罩2之間還設(shè)置有波導(dǎo)9。
微波攪拌器3是由球狀體14和支撐臂15構(gòu)成，三個支撐臂15的一端與微波攪拌器電機8的電機軸相接，三個支撐臂15的另一端各設(shè)置一球狀體14，三個球狀體14呈正三角形分叉式結(jié)構(gòu)設(shè)置。
能量發(fā)生控制器11是由能量產(chǎn)生電路16、微波泄漏自動保護電路17、磁控管過溫保護電路18和控制電路19構(gòu)成。
一、本實用新型的微波土壤殺菌滅蟲裝置其工作過程如下接通電源經(jīng)電子控制系統(tǒng)，將220V或380V的工頻電壓通過高壓變壓器和高壓整流電路產(chǎn)生磁控管需要的陽極高壓，高壓整流電路是一個由高壓二極管和高壓電容組成的單向半波倍壓整流電路。其工作過程是經(jīng)電子控制系統(tǒng)通過220V或380V電源經(jīng)過變壓器B1、B2、B3升壓，分別輸出2000V左右的交流高壓，高壓繞組電壓在正半周時，高壓二極管D1、D2、D3導(dǎo)通，對高壓電容C1、C2、C3充電，電容被充到電壓的峰值；高壓繞組電壓在負半周時，高壓二極管截止，磁控管工作。電容C1、C2、C3上正半周的電壓與繞組的電壓互相串聯(lián)，獲得兩倍的直流高電壓，加在磁控管的陰極和陽極之間，使其產(chǎn)生微波能量。微波能通過波導(dǎo)元件引入定向反射器內(nèi)，引入反射器內(nèi)的微波，再由微波攪拌器的球狀體反射到半球拋物面反射器的內(nèi)壁上，集向一個方向。為得到更大的微波能量和更好的效果，該裝置采用了三套微波發(fā)生源即微波管，分別安裝于最佳部位，三個微波源的能量都輸送到一個定向反射器內(nèi)。它們的發(fā)射功率由電子控制電路按工作需要自動控制，也可設(shè)定控制，能分別控制每支磁控管的工作狀態(tài)，由此控制微波能量穿入土壤的深度、溫度和濕度，為了充分利用微波能量，采用了半球拋物內(nèi)面作為定向反射器的形式，該器件的內(nèi)壁光亮均勻度高并具有很好的導(dǎo)電性能，用不銹鋼材料制成的內(nèi)壁有鍍層，微波攪拌器是由三支相同直徑的不銹鋼球分別按120度的角按一定距離做成的。它由攪拌電機驅(qū)動，每分鐘轉(zhuǎn)速15-30轉(zhuǎn)，它的作用很大，該攪拌器在定向反射器內(nèi)轉(zhuǎn)動時周期性地改變了磁控管的負載狀態(tài)，從而使磁控管有較大的頻率牽引，其工作頻率在一個頻域內(nèi)隨著攪拌的轉(zhuǎn)動而周期性的變化。有利于在反射器內(nèi)激起更多的電磁場模式，各種模式的諧振頻率發(fā)生周期性的變化相當于注波場的波腹和波節(jié)位置不斷位移。從而改善反射到地面微波能的分布均勻性，攪拌器的電機連動軸用聚四氟乙烯材料制做，與半球相接的部位加有抗流結(jié)構(gòu)，防止微波能沿軸泄漏。該裝置設(shè)有垂直工作保持機構(gòu)，確保微波的發(fā)射方向朝下，當裝置偏離垂直一定角度時由電子控制電路切斷電源，磁控管停止工作，以確保人身安全。
由于磁控管工作在高電壓和燈絲大電流的環(huán)境下，電子轟擊陽極腔體表面和陰極的熱輻射，使磁控管陽極的溫度很高，影響著它的工作穩(wěn)定性和壽命。要采取一定的冷卻降溫措施，該裝置采用的是強風風冷形式，三個風機分別對應(yīng)磁控管的散熱片，也可按照磁控管的設(shè)計要求用循環(huán)水冷卻方式，磁控管部位裝有熱繼電器用作過熱保護，當風機停風或磁控管嚴重失配時，熱繼電器動作切斷電源。
二、使用方法該裝置的使用方法是將其安裝到可移動行走的運載工具上使用，如手扶車、小型拖拉機、專門設(shè)計用的電動車。它的反射器口即微波輸出部位的高度應(yīng)接近于地面，太高會影響處理效果。供電電源按照設(shè)計選取交流220V或380V，當接通電源進入工作狀態(tài)時，再慢速移動——每分鐘3-5米，也可視情況而定，被該裝置照射經(jīng)過的地面土壤即被微波能處理。殺滅了其中的各種病蟲害的成蟲、蟲卵、病原菌及雜草種子。這里要特別注意的是使用該裝置是播種或移植之前進行的。對已經(jīng)播種或移苗的土壤不能使用該裝置。否則造成損失。不能使用它對種子作滅菌處理，否則不再發(fā)芽。
該裝置還有多種用途如可以配合輸送帶大批量處理育苗基土、各種土雜肥、糞便肥、畜牧飼料。給飲用水消毒滅菌、滅除大田中雜草種子、干燥食品、糧食儲藏等等。
本實用新型的微波土壤殺菌滅蟲裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有設(shè)計合理、使用方便、一物多用、殺菌滅蟲效果好且持續(xù)時間長等特點，因而，具有很好的推廣使用價值。
除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求1.微波土壤殺菌滅蟲裝置，包括圓柱形殼體、弧形微波定向反射罩、微波攪拌器、高壓變壓器、微波磁控管、冷卻風機、防漏吸收器、微波攪拌器電機、波導(dǎo)、塑料蓋板和能量發(fā)生控制器，其特征在于弧形微波定向反射罩、微波攪拌器、高壓變壓器、微波磁控管、冷卻風機、防漏吸收器、微波攪拌器電機、波導(dǎo)和塑料蓋板都設(shè)置在圓柱形殼體內(nèi)，設(shè)置在圓柱形殼體外側(cè)的能量發(fā)生控制器通過導(dǎo)線與圓柱形殼體中的微波磁控管相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波土壤殺菌滅蟲裝置，其特征在于弧形微波定向反射罩設(shè)置在圓柱形殼體的底部并通過塑料蓋板與圓柱形殼體的底部相接，微波攪拌器設(shè)置在弧形微波定向反射罩的弧面內(nèi)側(cè)，三個高壓變壓器和三個微波磁控管分別呈正三角形結(jié)構(gòu)交錯設(shè)置在弧形微波定向反射罩的弧面上，微波磁控管的一側(cè)設(shè)置有冷卻風機，環(huán)繞弧形微波定向反射罩的下端部設(shè)置有防漏吸收器，在弧形微波定向反射罩的弧頂部設(shè)置有微波攪拌器電機并和微波攪拌器相接，弧形微波定向反射罩的弧面上開有波導(dǎo)口并分別與微波磁控管一一對應(yīng)，微波磁控管和弧形微波定向反射罩之間還設(shè)置有波導(dǎo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微波土壤殺菌滅蟲裝置，其特征在于微波攪拌器是由球狀體和支撐臂構(gòu)成，三個支撐臂的一端與微波攪拌器電機的電機軸相接，三個支撐臂的另一端各設(shè)置一球狀體，三個球狀體呈正三角形分叉式結(jié)構(gòu)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波土壤殺菌滅蟲裝置，其特征在于能量發(fā)生控制器是由能量產(chǎn)生電路、微波泄漏自動保護電路、磁控管過溫保護電路控制電路構(gòu)成。
專利摘要本實用新型提供一種微波土壤殺菌滅蟲裝置，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)是由圓柱形殼體、弧形微波定向反射罩、微波攪拌器、高壓變壓器、微波磁控管、冷卻風機、防漏吸收器、微波攪拌器電機、波導(dǎo)、塑料蓋板和能量發(fā)生控制器構(gòu)成，弧形微波定向反射罩、微波攪拌器、高壓變壓器、微波磁控管、冷卻風機、防漏吸收器、微波攪拌器電機、波導(dǎo)和塑料蓋板都設(shè)置在圓柱形殼體內(nèi)，設(shè)置在圓柱形殼體外側(cè)的能量發(fā)生控制器通過導(dǎo)線與圓柱形殼體中的微波磁控管相接。本實用新型的微波土壤殺菌滅蟲裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有設(shè)計合理、使用方便、一物多用、殺菌滅蟲效果好且持續(xù)時間長等特點，因而，具有很好的推廣使用價值。
文檔編號A01M17/00GK2607781SQ0321623
公開日2004年3月31日 申請日期2003年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月10日
發(fā)明者李月章 申請人:李月章