具有兩個(gè)預(yù)設(shè)的壓力響應(yīng)常閉閥的脈動(dòng)裝置的制造方法
【專利說明】具有兩個(gè)預(yù)設(shè)的壓力響應(yīng)常閉閥的脈動(dòng)裝置
[0001]相關(guān)專利申請
[0002]本專利申請根據(jù)35 USC § 119(e)(美國法典第35條119(e)款)要求于2012年11月2日提交的美國臨時(shí)專利申請N0.61/722，108的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該臨時(shí)專利申請的內(nèi)容全文以引用方式并入本文中。
[0003]技術(shù)領(lǐng)域與
【背景技術(shù)】
[0004]本發(fā)明在其一些實(shí)施例中涉及脈動(dòng)裝置，更具體地，但非排他地，涉及將低速率連續(xù)性受控流體流轉(zhuǎn)變成更高速率的脈動(dòng)流或間歇流的脈動(dòng)裝置。
[0005]授予本發(fā)明人的美國專利N0.5，507，436公開了用于將加壓低速連續(xù)性液體流轉(zhuǎn)變成加壓高速間歇性脈動(dòng)流的裝置和方法。其采用可用于任何應(yīng)用的加壓水力轉(zhuǎn)換器(PHT)，其中可將低速連續(xù)性流體流以連續(xù)重復(fù)的方式轉(zhuǎn)變成更高速的脈動(dòng)流。在一些實(shí)施例中，小尺寸管或其他裝置對流體產(chǎn)生阻力或在閥門上產(chǎn)生背壓。這迫使閥門在其因壓力而打開時(shí)變成寬開度的并允許液體以相對高的速率從容器通過閥門在阻力下流動(dòng)。
[0006]授予本發(fā)明人的美國專利N0.5，727，733公開了用于將低速連續(xù)性流轉(zhuǎn)變成高速間歇性脈動(dòng)流的脈動(dòng)裝置。該脈動(dòng)裝置由插入件、彈性管和在其外周邊處無通氣孔的殼體組成。殼體圍繞彈性管并在剛性殼體的內(nèi)表面與彈性管的外表面之間形成空間。通過使用相對于彈性管的體積變化而言具有大空間的殼體，可在不用在殼體中提供通氣孔的情況下完成彈性管的膨脹。
[0007]授予本發(fā)明人的美國專利申請公布N0.2010/061375(其全文并入本文中)公開了一種用于在相對低的液體流率下操作一組常閉壓力補(bǔ)償?shù)晤^的設(shè)備，該設(shè)備包括:具有入口和出口的脈動(dòng)裝置，該脈動(dòng)裝置通過流動(dòng)控制單元將進(jìn)入其入口的低連續(xù)性液體流量轉(zhuǎn)變成通過其出口噴射出的高間歇性脈動(dòng)流量；歧管，該歧管具有連接到脈動(dòng)裝置的出口的入口 ；一組連接到歧管(102)的常閉壓力補(bǔ)償?shù)晤^(101)。
[0008]額外的【背景技術(shù)】包括授予本發(fā)明人的美國專利N0.7，900, 851、授予Deines的美國專利 N0.3, 902, 664、授予 Brunnengraeber 等人的美國專利 N0.5, 314, 116、授予 Christy的美國專利N0.4，909,441。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種脈動(dòng)裝置，該脈動(dòng)裝置包括:接納來自流體入口的流體的可膨脹集合室；與可膨脹集合室第一流體連通的迸涌室；控制在可膨脹集合室與迸涌室之間的第一流體連通的第一常閉閥；以及控制在迸涌室與流體出口之間的第二流體連通的第二常閉閥。第一閥門在當(dāng)集合室中的集合室壓力超過第一壓力值時(shí)相對窄地打開。第二閥門產(chǎn)生阻力，從而迫使第一閥門相對寬地打開。第二閥門在當(dāng)?shù)诙y門位置處的迸涌壓力超過第二壓力值時(shí)打開。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，脈動(dòng)裝置還包括剛性插入件和圍繞剛性插入件的彈性套管。可膨脹集合室被包括在彈性套管與剛性插入件之間，沿著剛性插入件的長度的至少一部分直至第一閥門。迸涌室被包括在彈性套管與剛性插入件之間，沿著剛性插入件的長度的至少一部分超出第一閥門。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，第一閥門包括在剛性插入件上的環(huán)形凸起部。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，第二閥門包括在被彈性套管覆蓋的剛性插入件中的端
□ O
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，剛性插入件在端口位置處的外徑大于無應(yīng)力狀態(tài)下彈性套管的內(nèi)徑。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，集合室中的壓力響應(yīng)于集合室中流體的體積增大而以第一速率升高，并且迸涌室中的壓力響應(yīng)于迸涌室中流體的體積增大而以第二速率升高，第二速率大于第一速率。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，第一壓力值大于第二壓力值。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，流體入口的內(nèi)徑小于流體出口的內(nèi)徑。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，集合室的長度大于迸涌室的長度。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，第二閥門在當(dāng)?shù)诙y門位置處的迸涌壓力小于第二壓力值時(shí)關(guān)閉。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，脈動(dòng)裝置還包括至少一個(gè)與出口流體連通的輸出裝置，該輸出裝置選自微噴灌頭、微射流頭、農(nóng)業(yè)滴頭、彈出式噴灌頭、微旋轉(zhuǎn)噴頭、霧化噴頭、噴霧器、防霜凍系統(tǒng)或其他灌溉或噴淋裝置。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種采用具有可膨脹集合室、第一閥門、迸涌室、第二閥門和流體出口的脈動(dòng)裝置產(chǎn)生脈動(dòng)流的方法。該方法包括:增大集合室中收集的流體的體積以升高集合室中的集合室壓力；當(dāng)集合室壓力達(dá)到至少第一壓力值時(shí)窄開第一閥門，以允許收集的流體從集合室流入迸涌室中；響應(yīng)于第二閥門產(chǎn)生的阻力擴(kuò)寬第一閥門的打開寬度；以及當(dāng)迸涌壓力達(dá)到至少第二壓力值時(shí)打開第二閥門，從而允許收集的流體的至少一部分流出流體出口。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，集合室壓力相對于收集的流體的體積增大而以第一速率升高，迸涌壓力相對于流體的聚集而以第二速率升高，并且其中第二速率大于第一速率。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該方法還包括:相對于收集的流體的體積減小以第一速率降低集合室壓力；相對于迸涌室流體的體積減小以第二速率降低迸涌壓力；當(dāng)集合室中的壓力降低到第一壓力值以下時(shí)關(guān)閉第一閥門；以及當(dāng)?shù)诙y門處的壓力降低到第二壓力值以下時(shí)關(guān)閉第二閥門。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，擴(kuò)寬在打開第二閥門之前發(fā)生。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，打開第二閥門所需的壓力大于迸涌室和第二閥門以及流體出口的合并流動(dòng)阻力。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，流體(諸如水)以小于2L/h的流量流進(jìn)入口中。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，第二閥門的打開包括彈性套管遠(yuǎn)離閥門端口膨脹。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該方法還包括將流出脈動(dòng)裝置的收集流體的至少一部分導(dǎo)向至少一種應(yīng)用，該應(yīng)用選自微噴灌頭、微射流頭、農(nóng)業(yè)滴頭、彈出式噴灌頭、微旋轉(zhuǎn)噴頭、霧化噴頭、噴霧器、防霜凍系統(tǒng)或其他灌溉或噴淋裝置。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的一些實(shí)施例，提供了一種灌溉系統(tǒng)，該灌溉系統(tǒng)包括:加壓液體源、間歇地從其排放流體的輸出裝置，以及連接在所述源與輸出裝置之間的具有本文所述性質(zhì)的脈動(dòng)裝置。
[0028]本文描述了示例性方法和/或材料，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)理解，與本文所述的方法和材料類似或等效的方法和材料也可用于本發(fā)明的實(shí)踐。
【附圖說明】
[0029]本文參照附圖僅以舉例的方式描述本發(fā)明的一些實(shí)施例?，F(xiàn)將具體地參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，要強(qiáng)調(diào)的是，示出的細(xì)節(jié)是以舉例的方式用作例示性地闡述本發(fā)明的實(shí)施例之目的。就這一點(diǎn)而言，結(jié)合附圖所做的描述使得可以實(shí)踐本發(fā)明實(shí)施例的方式對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見。
[0030]在附圖中:
[0031]圖1是流程圖，示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例將低速受控連續(xù)流轉(zhuǎn)變成高速脈動(dòng)流或間歇流的步驟；
[0032]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在脈動(dòng)裝置的橫截面中被彈性套管覆蓋的插入件，該脈動(dòng)裝置包括兩個(gè)預(yù)設(shè)的壓力響應(yīng)常閉閥；
[0033]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的脈動(dòng)裝置插入件的橫截面；
[0034]圖4A-圖4C示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的脈動(dòng)裝置插入件、彈性套管和殼體分別在集合、轉(zhuǎn)換和釋放模式中的橫截面視圖；
[0035]圖5A-圖5C示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示的脈動(dòng)裝置插入件的側(cè)視圖、橫截面和透視圖；以及
[0036]圖6是框圖，示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的脈動(dòng)裝置系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0037]本發(fā)明在其一些實(shí)施例中涉及流量脈動(dòng)裝置，更具體地，但非排他地，涉及將低速受控流體流轉(zhuǎn)變成更高速的脈動(dòng)流或間歇流的脈動(dòng)裝置。
[0038]
[0039]I壓力晌應(yīng)迸涌宰閥
[0040]在一些實(shí)施例中，脈動(dòng)裝置可具有兩個(gè)預(yù)設(shè)的常閉閥，其中第二常閉閥用于迫使主常閉閥寬開。當(dāng)主(第一)常閉閥打開時(shí)，流體流過主閥，但第二常閉閥防止流體流出脈動(dòng)裝置。因此，保持流體的室發(fā)生膨脹，并且第一閥門變得寬開，使得第一閥門不再產(chǎn)生明顯的阻力。第二閥門被結(jié)構(gòu)化使得當(dāng)它打開時(shí)產(chǎn)生極小的水力阻力或不產(chǎn)生水力阻力。當(dāng)兩個(gè)閥門均打開時(shí)，流體通過脈動(dòng)裝置的出口以最低的摩擦損失噴射出。此類脈動(dòng)裝置可用于以脈沖方式操作輸出裝置，諸如滴灌管線、彈出式噴灌頭和噴淋器以及其他灌溉裝置。此類脈動(dòng)裝置也可以(例如)倒懸并以極低的流量(諸如，每小時(shí)一升)操作霧化噴頭或噴霧器(除其他噴射器外)。
[0041 ] 在一些實(shí)施例中，第一閥門可以響應(yīng)于集合室中達(dá)到第一預(yù)定值的壓力輕微地或相對窄地打開。窄開第一閥門可允