專利名稱：脈動輸送灌溉液的裝置及與其配用的灌溉設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于脈動輸送灌溉液的裝置以及與這樣一種裝置配用的灌溉設(shè)備。
在農(nóng)業(yè)上，開口回路系統(tǒng)用于局部區(qū)域的灌溉，該系統(tǒng)包括一個(gè)直接與供液源相連接的導(dǎo)管(供液源可以是水泵、壓力供水管網(wǎng)等)，從該系統(tǒng)以一定間距分出較小尺寸的軟管和次級導(dǎo)管，這些管子把液體分配到田地里。這些次級導(dǎo)管或軟管本身又具有各種不同的結(jié)構(gòu)，以便把液體盡可能均勻地從供液源分配到即使是最遠(yuǎn)的灌溉點(diǎn)。所有的管道都裝有減壓裝置，使液體可以少量地(液滴)從管道流出。有關(guān)這方面的內(nèi)容，可參考英國專利U.K.1，286，538和U.K.1，484，588，以及美國專利U.S.3，698，195和U.S.4，009，832的說明書。
然而，利用這些開口回路系統(tǒng)，很難在田地的所有各點(diǎn)上進(jìn)行均勻的灌溉。
美國專利U.S.4，176，791公開了一種灌溉設(shè)備，它包括一個(gè)連接到上游加壓液流的控制閥，從控制閥引出一順次分叉的導(dǎo)管，利用次級閥把這些導(dǎo)管串接起來，每個(gè)次級閥都裝有噴咀。從控制閥引出順次分叉的導(dǎo)管，又回到此控制閥從而形成一種閉合回路。
這樣一種灌溉系統(tǒng)與開口回路系統(tǒng)相比雖改進(jìn)了把液體分配到田地的均勻性，但由于采用了雙路管子，即從控制閥向外引出管子又用回管引回到控制閥，故比較復(fù)雜而產(chǎn)生不利因素。此外，在閉合回路系統(tǒng)中，很難排出積聚在該系統(tǒng)內(nèi)的空氣，從而影響控制閥的正確運(yùn)行。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，采用一種自動脈動輸送灌溉液的裝置，該裝置能用于開口回路系統(tǒng)，並使液體有可能從液流均勻地分配到不論多遠(yuǎn)的田地里。
本發(fā)明的裝置是一種用于自動脈動輸送灌溉液的裝置，在其上游側(cè)，可連接到一個(gè)恒壓或基本上恒壓的液流，其下游側(cè)，可連接到一個(gè)配置次級壓力響應(yīng)閥的開口回路式分配管網(wǎng)系統(tǒng)，在分配管網(wǎng)供液階段，壓力響應(yīng)閥在壓力等于或基本上等于供液壓力時(shí)能夠閉合，在灌溉液排放階段，在液壓下降到上述壓力以下時(shí)，能夠打開。所述裝置的特征在于它包括-一個(gè)文杜里(Venturi)裝置，內(nèi)充灌溉液，從它的限流區(qū)分出一個(gè)導(dǎo)管，以便把由文杜里裝置產(chǎn)生的減壓傳遞到滑動元件;
-一個(gè)類似活塞的滑動元件，其第一平面可感受灌溉液的輸送壓力，其第二平面平行于或基本上平行于所述第一平面，可感受由文杜里裝置產(chǎn)生的減壓;
-活塞在移動到行程的終端位置時(shí)，可交替地使-液源供液口打開，同時(shí)關(guān)閉通到大氣的排氣道，這是在系統(tǒng)供液階段由文杜里裝置產(chǎn)生的減壓所引起的;
-液源供液口閉合，即在系統(tǒng)供液階段結(jié)束時(shí)，由文杜里效應(yīng)終止所產(chǎn)生的壓力使所述供液口閉合，同時(shí)或隨即打開通向大氣的排氣道，致使壓力下降，從而使系統(tǒng)排出液體，循環(huán)再次開始。
所以，本發(fā)明的脈動(或間歇式的)灌溉裝置實(shí)際上是一種產(chǎn)生壓力脈沖、由而產(chǎn)生間歇流率的裝置;把它連接到上游供液源，由供液源對系統(tǒng)供水或供送其它恒壓或基本上恒壓的灌溉液體;并把它與下游分配管網(wǎng)相接，管網(wǎng)中裝有次級閥，在壓力下降時(shí)，即下降到大氣壓時(shí)這些次級閥打開，當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)的壓力上升到供液壓力時(shí)，次級閥閉合，此時(shí)利用在脈動壓力下管網(wǎng)的彈性變形貯存分配灌溉液所需能量。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，本發(fā)明裝置由一個(gè)閥體構(gòu)成，在閥體內(nèi)設(shè)置有-一個(gè)位于閥體底部的主液流回路，此回路由進(jìn)液導(dǎo)管和出液導(dǎo)管構(gòu)成，在進(jìn)液導(dǎo)管和出液導(dǎo)管之間加入一個(gè)能閉合的供液口，在出液導(dǎo)管下游設(shè)置一個(gè)文杜里裝置;
-一個(gè)排氣孔，通向大氣，位于閥體的上部;
-一個(gè)次級液流回路，該回路把文杜里裝置的限流區(qū)通過中間室連接到排氣孔;
-一個(gè)受到次級回路控制的類似活塞狀的滑動元件，該元件可在閉合排氣孔和開啟主回路供液口的上部位置與開啟排氣孔和閉合主回路供液口的下部位置之間作往復(fù)運(yùn)動。
根據(jù)一種特殊的實(shí)施例，一個(gè)彈性隔膜位于滑動元件與液源供液口之間。
根據(jù)另一種特殊的實(shí)施例，一個(gè)彈性隔膜位于滑動元件與通向大氣的排氣孔之間。
根據(jù)再一種特殊的實(shí)施例，通過一個(gè)彈性隔膜使滑動元件的周邊連接到閥體，由這樣一種隔膜構(gòu)成滑動元件的受壓面，由文杜里裝置所產(chǎn)生的減壓即傳遞給此受壓面。
現(xiàn)在，參照附圖對本發(fā)明作圖示說明，其中


圖1，表示一種自動脈動式輸送灌溉液裝置實(shí)施例的垂直剖視圖;
圖2，表示一種灌溉設(shè)備的垂直剖視圖，其中
圖1的裝置被連接到裝備有次級壓力響應(yīng)閥的液流分配管網(wǎng);
圖3和圖4分別表示兩種次級閥特殊實(shí)施例的垂直剖視圖，該網(wǎng)可用于圖2所示灌溉設(shè)備的分配管網(wǎng)內(nèi);
圖5表示一種特殊的灌溉設(shè)備實(shí)施例的垂直剖視圖。
參見
圖1，自動脈動輸送裝置包括一個(gè)閥體10，在閥體的底部，設(shè)置灌溉液的輸入導(dǎo)管11，該輸入導(dǎo)管通到室12，並與室12相連接，室12又與輸出導(dǎo)管13連接，由灌溉液源(圖未示)對輸入導(dǎo)管11供送恒壓的或基本恒壓的液體。在室12內(nèi)，密封隔膜14受活塞15的驅(qū)動，活塞可在垂直方向上滑動，隨著活塞15的提升或下降，隔膜14從座16上抬起或壓向座16，以此來開啟或閉合導(dǎo)管11和13之間的通道。將輸出導(dǎo)管13連接到文杜里裝置17，在該裝置的限流區(qū)有許多徑向孔18，利用導(dǎo)管19把這些孔連接到閥體10的上面部分，在閥體10的中間部分，設(shè)置一個(gè)與閥體成整體的圓筒形襯套20，所述圓筒形襯套的低部使隔膜14保持其應(yīng)有的狀態(tài)，將其邊環(huán)部分壓在閥體10上。在圓筒形襯套20的底部，有一圓孔21，其內(nèi)徑“a”與活塞15的外徑相配合，對活塞起導(dǎo)向作用，並使活塞在垂直方向作往復(fù)運(yùn)動。在襯套20上設(shè)置一個(gè)第二襯套22，其橫斷尺寸基本上等于第一襯套20的相應(yīng)尺寸。在襯套20和22之間，置有一個(gè)彈性的環(huán)形隔膜23，將該隔膜的外圓周部分固定在襯套20和22之間，將它的內(nèi)圓周部分固定在活塞15上。所以，很明顯，活塞15在軸向相對于襯套23的位移將引起在示圖平面上隔膜23的變形。
在上部襯套22內(nèi)，設(shè)置一個(gè)通道24，該通道使室25與導(dǎo)管19連通，室25由活塞15如襯套22之間的空間構(gòu)成。在室25內(nèi)，由隔膜23所提供的受壓表面面積(S23)大于室12內(nèi)由隔膜14所提供的受壓表面面積(S24)。
活塞15的上部有一個(gè)杯狀的構(gòu)形，它的空心區(qū)27供助于導(dǎo)管28與室25連通。在杯體的中間部分設(shè)置一個(gè)圓形的彈性隔膜29，隔膜29閉合通向大氣的排氣道31的排氣孔30，排氣道設(shè)于調(diào)節(jié)螺絲32內(nèi)，螺絲穿過閥體10的閥蓋33。在文杜里裝置17的下游，通過導(dǎo)管35把自動脈動輸送裝置連接到分配系統(tǒng)(未圖示)。
操作時(shí)，使
圖1的裝置充滿液體。在
圖1所示的構(gòu)形中，隔膜14上升，液體沿著主回路從11到35流動，經(jīng)過文杜里管17，在限流區(qū)18內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)相對的降壓，這個(gè)降壓被傳遞到室25。
在忽略活塞15的重量以及各隔膜的彈性影響的條件下，上述情況將維持到P25.S23＜P12.S14(Ⅰ)其中，P25和P12分別指室25和12內(nèi)所存在的壓力;
S23和S14分別指隔膜23和14各自受壓的表面面積。
在這些情況下，液流沿著主回路流動，位于導(dǎo)管35下游的分配管網(wǎng)在其彈性限度內(nèi)接受此液流，同時(shí)膨脹而發(fā)生變形，并貯存彈性能量。隨著所述下游系統(tǒng)變形的增加，將使進(jìn)一步接受液體的阻力增加，同時(shí)產(chǎn)生一種反向壓力，這種反向壓力將增加到導(dǎo)管11和35內(nèi)存在的壓力趨于平衡時(shí)為止，因此通過文杜里管17的流率下降，在限流區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的降壓值也下降。
因此，在室25內(nèi)的壓力增加，直至出現(xiàn)下述條件P25·S23＞P12·S14(Ⅱ)其中P12和P25，S14和S23的含義與前述相同。
在這種情況下，力(P25·S23)使隔膜23產(chǎn)生變形，並把活塞15向下推動。在活塞下行時(shí)，活塞15把隔膜14壓向座16，同時(shí)阻止液流通過文杜里管17?；钊?5向下的運(yùn)動同時(shí)也使彈性隔膜29下降，該隔膜在離開排氣孔30的孔座時(shí)由于受到室27內(nèi)存在的相對于排氣道31內(nèi)存在的大氣壓力的反壓正的作用，開始作球面狀變形，逐漸地減小它與排氣孔30孔座的接觸表面面積，直至隔膜的彈力不再與這一反壓力平衡時(shí)為止，此時(shí)隔膜開啟通向大氣的排氣道31。
利用螺絲32很容易調(diào)節(jié)這樣一種平衡點(diǎn)，這關(guān)系著隔膜29在脫開排氣孔和允許液體流進(jìn)排氣孔30和排氣道31之前應(yīng)該作出的彈性行程的幅度。
通過螺絲32排放的液體體積總是少量的，它相當(dāng)于在隔膜29開啟排氣孔30之前由于隔膜23向下彎曲所產(chǎn)生的體積。
一旦30和31形成的排氣道開啟時(shí)，在室27和25以及導(dǎo)管24、19和35內(nèi)出現(xiàn)劇烈的壓力下降，促使安裝在導(dǎo)管35下游的分配管網(wǎng)內(nèi)的次級閥排放液體。
這種壓力下降出造成以下條件
P25·S23＝Patm·S23＜P12·S14此時(shí)由主回路內(nèi)的液體加到隔膜14上的力占優(yōu)勢;活塞15向上回升，並通過隔膜29關(guān)閉排氣孔30。
因此，
圖1的裝置能再次開始一次新的壓力變換周期。
很明顯，由于導(dǎo)管35下游的管網(wǎng)總是充滿液體的，所以由分配系統(tǒng)的次級閥排放的體積等于由管網(wǎng)的彈性膨脹所產(chǎn)生的體積，在每次排放液體時(shí)，管網(wǎng)回復(fù)到它的休止?fàn)顩r。
本發(fā)明還涉及到與自動脈動灌溉液輸送裝置配用的灌溉設(shè)備。
在這種設(shè)備內(nèi)，將上述裝置連接到分配管網(wǎng)的一端，管網(wǎng)上設(shè)置許多裝有輸液噴咀的壓力反應(yīng)閥。
參見圖2，用字母D表示自動脈動灌溉液體輸送裝置，用字母R表示這種灌溉液的分配管網(wǎng)。分配管網(wǎng)由一系列導(dǎo)管部件構(gòu)成，每一部件的下游端設(shè)置裝有輸液噴咀的次級閥。在圖2中，為了簡化起見，只表示這些導(dǎo)管部件中的三個(gè)，他們分別用參考數(shù)36、37和38表示;與其相關(guān)的閥用參考數(shù)39、40和41表示。
根據(jù)一種推薦的實(shí)施例，連接到分配系統(tǒng)的次級閥具有圖3和圖4所示的構(gòu)形。在這些圖中，閥由閥體42構(gòu)成，閥體42包括進(jìn)液通道43、出液通道44和輸液孔或噴咀45。在所述閥的內(nèi)部裝有活塞46，活塞具有一個(gè)密封圓盤51，活門48連接到圓盤51，活門48由二個(gè)柔性的用彈性材料制成的圓柱形元件49和50構(gòu)成。當(dāng)活塞46在圓筒形導(dǎo)管47內(nèi)滑動時(shí)，根據(jù)在通道43和44內(nèi)在存的壓力大小，活門交替地關(guān)閉設(shè)置在輸液噴咀45上的座52和進(jìn)液通道43。
在供液階段，上述脈動裝置使分配管網(wǎng)充滿液體，直至管網(wǎng)內(nèi)的壓力達(dá)到等于或接近于液源壓力值時(shí)為止。
參見圖2、3和4，在供液階段，在液源壓力的影響下液體流經(jīng)脈動分配裝置D的管網(wǎng)R的部件36，到達(dá)次級閥39，在這一閥內(nèi)液體加壓于活塞46上，活塞46又對活門48加上一個(gè)推力，使活門48頂在座52上閉合座52。液體輸送壓力同時(shí)使密封圓盤51下降，這種下降密封動作很靈便，因?yàn)榛铋T48的圓柱形元件49和50是用一種柔性塑料制成的，因此很柔軟。
密封圓盤51的下降開啟進(jìn)液通道43和出液通道44之間的通液口，因此有可能使分配管網(wǎng)的部件37注滿液體，並能使液體到達(dá)閥40，以此類推，直至管網(wǎng)完全被充滿液體為止。
在管網(wǎng)充滿液體時(shí)，液體停止流動而裝置D內(nèi)的文杜里效應(yīng)同時(shí)終止，供液壓力開始作用在所述裝置的上面部分，使由液源供液的供液口閉合，同時(shí)使通向大氣的排氣孔道開啟，因此所述裝置內(nèi)的壓力下降，這一個(gè)壓力下降首先傳遞到管網(wǎng)R的部件36，由于在管網(wǎng)部件37(在這部件內(nèi)存在的壓力等于或近似等于液源的壓力)和管網(wǎng)部件36(在這部件內(nèi)存在的壓力等于或近似等于大氣壓力)之間存在著壓差，閥39的活塞46被向上推進(jìn)座47內(nèi)，并帶動活門48把座52打開，于是灌溉液通過噴液嘴45釋放出來。從管網(wǎng)部件37釋放液體的過程一直接續(xù)到分配管網(wǎng)的流述部件37內(nèi)的壓力達(dá)到某一等于或接近于大氣壓的數(shù)值時(shí)為止。在管網(wǎng)R的下游各部件中相繼重復(fù)上述所有步驟，直至達(dá)到管網(wǎng)的最后一個(gè)部件為止。
打開次級閥的時(shí)間約為幾分之一秒的數(shù)量級。
脈動裝置D再次向管網(wǎng)R充液的階段在管網(wǎng)部件36內(nèi)的壓力下降到大氣壓或接近大氣壓時(shí)才開始。
管網(wǎng)再充液的時(shí)間大于排液時(shí)間，可以在幾秒到幾十秒的時(shí)間范圍內(nèi)變化，這取決于灌溉設(shè)備的尺寸和由液源供給灌溉液體的流率。
使管網(wǎng)的各部件通過壓力下降排放灌溉液體的能量，顯然是由管網(wǎng)的彈性提供的，這種管網(wǎng)通常是塑料制成的。在采用一種非彈性管網(wǎng)(如鋼制管網(wǎng))的情況下，可在每個(gè)管網(wǎng)部件內(nèi)設(shè)置一種具有適當(dāng)彈性的貯液元件，其合適的尺寸取決于每周期所需輸送的灌溉液量。
脈動裝置D的特別有構(gòu)形以及它的獨(dú)特的不受下游所接分配管網(wǎng)類型影響的自動操作方式，使有可能對灌溉設(shè)備根據(jù)臨時(shí)的需要和田地的特征進(jìn)行簡單、有效的調(diào)整。
圖5表示一種分叉的分配管道網(wǎng)。在這種情況下，在脈動裝置D的下游設(shè)有二支分配管網(wǎng)，第一支管網(wǎng)R1由分支部件53、54和55組成，閥56、57和58置于各段分支部件之間;另一支管網(wǎng)R2，由分支部件59、60和61組成，其中分別設(shè)置閥62、63和64。
權(quán)利要求
1.灌溉液的自動脈動式輸送裝置，在其上游側(cè)連接到處于恒壓或基本上恒壓的液源，在它的下游側(cè)，連接到裝有次級壓力響應(yīng)閥的開口環(huán)路分配系統(tǒng)，在分配管網(wǎng)供液階段壓力等于或基本上等于供液壓力時(shí)，壓力響應(yīng)閥閉合，在排放灌溉液階段壓力下降到上述數(shù)值以下時(shí)，壓力響應(yīng)閥開啟；其特征如下-一個(gè)文杜里(Venturi)裝置，充有灌溉液，從它的限流區(qū)接出一個(gè)分叉導(dǎo)管，以便把由文杜里裝置產(chǎn)生的減壓傳遞到滑動元件；-一個(gè)類似活塞的滑動元件，其第一個(gè)平面可感受輸送灌溉液的壓力，其第二個(gè)平面，平行于或基本上平行于所述第一個(gè)平面，可感受由文杜里裝置產(chǎn)生的減壓；活塞在移動到行程的終端位置時(shí)，交替地使-液源供液口打開，同時(shí)關(guān)閉通到大氣的排氣道，這是在系統(tǒng)供液階段里文杜里裝置產(chǎn)生的減壓所引起的；-液源供液口關(guān)閉，即在系統(tǒng)供液階段結(jié)束時(shí)，由文杜里效應(yīng)產(chǎn)生的壓力使所述供液口閉合，同時(shí)或隨即打開通向大氣的排氣道，致使壓力下降，從而使系統(tǒng)排出液體，循環(huán)再次開始。
2.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征是裝置由閥體構(gòu)成，在閥體內(nèi)設(shè)置-一個(gè)位于閥體底部的主液流回路，此回路由進(jìn)液導(dǎo)管和出液導(dǎo)管構(gòu)成，在進(jìn)液導(dǎo)管和出液導(dǎo)管之間加入一個(gè)能閉合的供液口，在出液導(dǎo)管下游放置一個(gè)文杜里裝置;-一個(gè)排氣孔，通向大氣，位于閥體的上部;-一個(gè)次級液流回路，該回路把文杜里裝置的限流區(qū)通過中間室連接到排氣孔;-一個(gè)受到次級回路控制的類似活塞狀的滑動元件，該元件可在閉合排氣孔和開啟主回路供液口的上部位置與開啟排氣孔和閉合主回路供液口的下部位置之間作往復(fù)運(yùn)動。
3.如權(quán)利要求1或2所述裝置，其特征是彈性隔膜置于滑動元件和液源供液口之間。
4.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征是彈性隔膜置于滑動元件和通向大氣的排氣孔之間。
5.如權(quán)利要求1或2所述裝置，其特征是滑動元件的周邊借助于彈性隔膜連接到閥體，這樣一種隔膜構(gòu)成滑動元件的受壓面，由文杜里裝置產(chǎn)生的減壓即傳遞給此受壓面。
6.灌溉設(shè)備，其特征是該設(shè)備包括如權(quán)利要求1到5所述自動脈動輸送灌溉液的裝置，此裝置與上游的壓力液源相連接，并與用于灌溉液體的下游分配管網(wǎng)相連接，所述管網(wǎng)裝有許多次級壓力響應(yīng)閥。
7.如權(quán)利要求6所述設(shè)備，其特征是所述分配管網(wǎng)的次級閥包括一個(gè)閥體，該閥體與一個(gè)進(jìn)液通道、一個(gè)出液通道和一個(gè)噴液嘴相連接，在所述閥體內(nèi)設(shè)置一個(gè)活塞，活塞通過密封園盤與一個(gè)活門相連接，所述活門主要由二個(gè)耦合的用柔性塑料制成的圓柱形元件組成。
全文摘要
一種灌溉裝置，其上游側(cè)連接到處于恒壓液源，下游側(cè)連接到裝有響應(yīng)閥的分配管網(wǎng)，響應(yīng)閥可在分配系統(tǒng)排液階段壓力等于供液壓力時(shí)閉合，在排放灌溉液階段壓力降到所述數(shù)值以下時(shí)開啟，該裝置包括一個(gè)文杜里裝置，在其限流區(qū)接出一導(dǎo)管，把由文杜里裝置產(chǎn)生的降壓傳遞到滑動元件。本發(fā)明還公開了一種灌溉設(shè)備，上述裝置被連接以裝有許多壓力響應(yīng)閥的分配管網(wǎng)，每一個(gè)壓力響應(yīng)閥設(shè)有供液噴嘴。
文檔編號A01G25/02GK1033731SQ8810737
公開日1989年7月12日 申請日期1988年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月29日
發(fā)明者埃米利奧巴羅索, 埃爾迪諾-愛維 申請人:埃尼凱姆愛格瑞卡爾迪亞有限公司