具有两个预设的压力响应常闭阀的脉动装置的制造方法
【专利说明】具有两个预设的压力响应常闭阀的脉动装置
[0001]相关专利申请
[0002]本专利申请根据35 USC § 119(e)(美国法典第35条119(e)款)要求于2012年11月2日提交的美国临时专利申请N0.61/722，108的优先权权益，该临时专利申请的内容全文以引用方式并入本文中。
[0003]技术领域与
【背景技术】
[0004]本发明在其一些实施例中涉及脉动装置，更具体地，但非排他地，涉及将低速率连续性受控流体流转变成更高速率的脉动流或间歇流的脉动装置。
[0005]授予本发明人的美国专利N0.5，507，436公开了用于将加压低速连续性液体流转变成加压高速间歇性脉动流的装置和方法。其采用可用于任何应用的加压水力转换器(PHT)，其中可将低速连续性流体流以连续重复的方式转变成更高速的脉动流。在一些实施例中，小尺寸管或其他装置对流体产生阻力或在阀门上产生背压。这迫使阀门在其因压力而打开时变成宽开度的并允许液体以相对高的速率从容器通过阀门在阻力下流动。
[0006]授予本发明人的美国专利N0.5，727，733公开了用于将低速连续性流转变成高速间歇性脉动流的脉动装置。该脉动装置由插入件、弹性管和在其外周边处无通气孔的壳体组成。壳体围绕弹性管并在刚性壳体的内表面与弹性管的外表面之间形成空间。通过使用相对于弹性管的体积变化而言具有大空间的壳体，可在不用在壳体中提供通气孔的情况下完成弹性管的膨胀。
[0007]授予本发明人的美国专利申请公布N0.2010/061375(其全文并入本文中)公开了一种用于在相对低的液体流率下操作一组常闭压力补偿滴头的设备，该设备包括:具有入口和出口的脉动装置，该脉动装置通过流动控制单元将进入其入口的低连续性液体流量转变成通过其出口喷射出的高间歇性脉动流量；歧管，该歧管具有连接到脉动装置的出口的入口 ；一组连接到歧管(102)的常闭压力补偿滴头(101)。
[0008]额外的【背景技术】包括授予本发明人的美国专利N0.7，900, 851、授予Deines的美国专利 N0.3, 902, 664、授予 Brunnengraeber 等人的美国专利 N0.5, 314, 116、授予 Christy的美国专利N0.4，909,441。
【发明内容】
[0009]根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种脉动装置，该脉动装置包括:接纳来自流体入口的流体的可膨胀集合室；与可膨胀集合室第一流体连通的迸涌室；控制在可膨胀集合室与迸涌室之间的第一流体连通的第一常闭阀；以及控制在迸涌室与流体出口之间的第二流体连通的第二常闭阀。第一阀门在当集合室中的集合室压力超过第一压力值时相对窄地打开。第二阀门产生阻力，从而迫使第一阀门相对宽地打开。第二阀门在当第二阀门位置处的迸涌压力超过第二压力值时打开。
[0010]根据本发明的一些实施例，脉动装置还包括刚性插入件和围绕刚性插入件的弹性套管。可膨胀集合室被包括在弹性套管与刚性插入件之间，沿着刚性插入件的长度的至少一部分直至第一阀门。迸涌室被包括在弹性套管与刚性插入件之间，沿着刚性插入件的长度的至少一部分超出第一阀门。
[0011]根据本发明的一些实施例，第一阀门包括在刚性插入件上的环形凸起部。
[0012]根据本发明的一些实施例，第二阀门包括在被弹性套管覆盖的刚性插入件中的端
□ O
[0013]根据本发明的一些实施例，刚性插入件在端口位置处的外径大于无应力状态下弹性套管的内径。
[0014]根据本发明的一些实施例，集合室中的压力响应于集合室中流体的体积增大而以第一速率升高，并且迸涌室中的压力响应于迸涌室中流体的体积增大而以第二速率升高，第二速率大于第一速率。
[0015]根据本发明的一些实施例，第一压力值大于第二压力值。
[0016]根据本发明的一些实施例，流体入口的内径小于流体出口的内径。
[0017]根据本发明的一些实施例，集合室的长度大于迸涌室的长度。
[0018]根据本发明的一些实施例，第二阀门在当第二阀门位置处的迸涌压力小于第二压力值时关闭。
[0019]根据本发明的一些实施例，脉动装置还包括至少一个与出口流体连通的输出装置，该输出装置选自微喷灌头、微射流头、农业滴头、弹出式喷灌头、微旋转喷头、雾化喷头、喷雾器、防霜冻系统或其他灌溉或喷淋装置。
[0020]根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种采用具有可膨胀集合室、第一阀门、迸涌室、第二阀门和流体出口的脉动装置产生脉动流的方法。该方法包括:增大集合室中收集的流体的体积以升高集合室中的集合室压力；当集合室压力达到至少第一压力值时窄开第一阀门，以允许收集的流体从集合室流入迸涌室中；响应于第二阀门产生的阻力扩宽第一阀门的打开宽度；以及当迸涌压力达到至少第二压力值时打开第二阀门，从而允许收集的流体的至少一部分流出流体出口。根据本发明的一些实施例，集合室压力相对于收集的流体的体积增大而以第一速率升高，迸涌压力相对于流体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]根据本发明的一些实施例，该方法还包括:相对于收集的流体的体积减小以第一速率降低集合室压力；相对于迸涌室流体的体积减小以第二速率降低迸涌压力；当集合室中的压力降低到第一压力值以下时关闭第一阀门；以及当第二阀门处的压力降低到第二压力值以下时关闭第二阀门。
[0022]根据本发明的一些实施例，扩宽在打开第二阀门之前发生。
[0023]根据本发明的一些实施例，打开第二阀门所需的压力大于迸涌室和第二阀门以及流体出口的合并流动阻力。
[0024]根据本发明的一些实施例，流体(诸如水)以小于2L/h的流量流进入口中。
[0025]根据本发明的一些实施例，第二阀门的打开包括弹性套管远离阀门端口膨胀。
[0026]根据本发明的一些实施例，该方法还包括将流出脉动装置的收集流体的至少一部分导向至少一种应用，该应用选自微喷灌头、微射流头、农业滴头、弹出式喷灌头、微旋转喷头、雾化喷头、喷雾器、防霜冻系统或其他灌溉或喷淋装置。
[0027]根据本发明的另一个方面的一些实施例，提供了一种灌溉系统，该灌溉系统包括:加压液体源、间歇地从其排放流体的输出装置，以及连接在所述源与输出装置之间的具有本文所述性质的脉动装置。
[0028]本文描述了示例性方法和/或材料，但本领域的普通技术人员将会理解，与本文所述的方法和材料类似或等效的方法和材料也可用于本发明的实践。
【附图说明】
[0029]本文参照附图仅以举例的方式描述本发明的一些实施例。现将具体地参照附图详细描述本发明，要强调的是，示出的细节是以举例的方式用作例示性地阐述本发明的实施例之目的。就这一点而言，结合附图所做的描述使得可以实践本发明实施例的方式对于本领域的技术人员而言显而易见。
[0030]在附图中:
[0031]图1是流程图，示出根据本发明的实施例将低速受控连续流转变成高速脉动流或间歇流的步骤；
[0032]图2示出根据本发明的实施例在脉动装置的横截面中被弹性套管覆盖的插入件，该脉动装置包括两个预设的压力响应常闭阀；
[0033]图3示出根据本发明的实施例的脉动装置插入件的横截面；
[0034]图4A-图4C示出根据本发明的实施例的脉动装置插入件、弹性套管和壳体分别在集合、转换和释放模式中的横截面视图；
[0035]图5A-图5C示出根据本发明的实施例示的脉动装置插入件的侧视图、横截面和透视图；以及
[0036]图6是框图，示出根据本发明的实施例的脉动装置系统。
【具体实施方式】
[0037]本发明在其一些实施例中涉及流量脉动装置，更具体地，但非排他地，涉及将低速受控流体流转变成更高速的脉动流或间歇流的脉动装置。
[0038]
[0039]I压力晌应迸涌宰阀
[0040]在一些实施例中，脉动装置可具有两个预设的常闭阀，其中第二常闭阀用于迫使主常闭阀宽开。当主(第一)常闭阀打开时，流体流过主阀，但第二常闭阀防止流体流出脉动装置。因此，保持流体的室发生膨胀，并且第一阀门变得宽开，使得第一阀门不再产生明显的阻力。第二阀门被结构化使得当它打开时产生极小的水力阻力或不产生水力阻力。当两个阀门均打开时，流体通过脉动装置的出口以最低的摩擦损失喷射出。此类脉动装置可用于以脉冲方式操作输出装置，诸如滴灌管线、弹出式喷灌头和喷淋器以及其他灌溉装置。此类脉动装置也可以(例如)倒悬并以极低的流量(诸如，每小时一升)操作雾化喷头或喷雾器(除其他喷射器外)。
[0041 ] 在一些实施例中，第一阀门可以响应于集合室中达到第一预定值的压力轻微地或相对窄地打开。窄开第一阀门可允