用於以低的流量操作壓力補償滴頭的設備和方法
2023-05-03 06:10:36
專利名稱：用於以低的流量操作壓力補償滴頭的設備和方法
技術領域：
本發明涉及灌溉設備和方法，更具體地，涉及用於以低的流量操作壓力補償滴頭的設備和方法。用於灌溉中的常規壓力補償(PC)滴頭的最小流量約為1升/小時。本發明與以相對低的流量操作的常閉(NC)PC滴頭(NCPC)有關。
背景技術：
常規的滴頭和PC滴頭的流量比用來滿足植物的水需求所必需的量高得多。這就是使滴灌系統複雜並且昂貴的原因，並且這就是為什麼滴灌系統通常被設計成以使用很多自動閥、灌溉計算機等的幾個組來操作。從單個常規的滴頭流動至地面的水形成洋蔥狀的溼潤的土壤體積。在輕質土中， 該洋蔥形狀看起來更像長且窄的柱體，這樣的長且窄的洋蔥形狀通過深層滲透浪費了大量的水和肥料。眾所周知，土壤具有有限的蓄水能力，當水在每個灌溉周期被中被大量應用時，過量的水通過在植物的根部區域之下流動而被浪費。大多數植物在土壤持續地保持在高溼度和低水張力、同時土壤通氣良好時生長要快得多。例如，當苗圃包括100000棵盆栽植物，為了使用常規的每個以1升/小時(1/hr) 的流量操作的PC滴頭同時灌溉該100000棵植物，需要100000升/小時的總流量。相反， 如果每個滴頭以0. 1升/小時的PC流量來操作，同時操作該灌溉系統所需要的只有10000
升/小時的總流量。以低於0. 5升/小時的低的流量操作的PC滴頭在市場上是不可獲得的，因為它們
是高度易堵塞的。對於不同的應用以及對於解決上述問題中的一些，需要以相對較低的流量來操作的PC滴頭。因此，本發明涉及用於以很低的流量操作NCPC滴頭的設備和方法，例如，只有0. 1 升/小時或者更低的流量。根據本發明，因此提供了一種用於以相對低的液體流量操作常閉壓力補償滴頭組的設備，該設備包括具有入口和出口的脈動裝置，該脈動裝置通過流量控制單元將進入該脈動裝置入口的低的連續液體流量轉換為通過該脈動裝置出口噴出的高間歇性的並且脈動的流量；具有入口的歧管，所述入口連接到所述脈動裝置出口 ；連接到所述歧管的常閉壓力補償滴頭組；其中所述脈動裝置通過流量控制單元將進入脈動裝置入口的低的連續液體流量轉換為高間歇性的並且脈動的流量，該高間歇性的並且脈動的流量從該脈動裝置出口噴出並且從該脈動裝置出口流動通過所述歧管的入口以及流動通過連接到所述歧管的所述常閉壓力補償滴頭組，以壓力補償的低的流量從所述滴頭排出。本發明進一步地提供以低的液體流量操作壓力補償滴頭的方法，該方法包括提供一條或更多條滴灌管線，每條滴灌管線包括第一閉合端和第二端，以及多個常閉壓力補償滴頭；連接所述第二端至脈動裝置，該脈動裝置將進入滴灌管線的低的連續液體流量轉換為高間歇性的並且脈動的液體流，從而高間歇性的並且脈動的流的液體從所述常閉壓力補償滴頭中的至少部分滴頭噴出。該設備由NCPC滴頭組構成，如在下文中將被描述的，該NCPC滴頭組被連接到脈動裝置的出口。這樣的NC滴頭和脈動裝置在市場上通常是可獲得的，例如，美國專利 No. 5，507，436中描述的類型的脈動機。在本發明中被利用的脈動裝置將進入該脈動裝置入口的低的、連續的、可控制的、 相對低的流量轉換為通過該脈動裝置出口噴出的高的、間歇性的並且脈動的流量。例如，通過將2升/小時流量控制單元連接到這樣的脈動裝置的入口，該脈動裝置將進入該脈動裝置入口的2升/小時滴頭的流量轉換為諸如40升/小時的高瞬時性的並且脈動的流量。通過將諸如20個NCPC滴頭且每個NCPC滴頭以2升/小時的標稱流量操作的組連接到這樣的脈動裝置的出口，每個在組中的滴頭將以只有0. 1升/小時的流量操作，並且每個滴頭將是壓力補償的。在前面的實施例中，在組裡的每個PC滴頭將以相同的流量操作，不論在其入口處的標高或壓力。另外，諸如20個滴頭的組是每個為2升/小時的商用NCPC滴頭，所述NCPC 商用滴頭對堵塞問題是相對而言更不敏感的，然而它們中的每一個以相對低的只有0. 1升 /小時的流量操作。本發明涉及NCPC滴頭，所述NCPC滴頭以預先設定的壓力自己打開。例如，當滴頭入口處的壓力低於諸如0.3巴(bars)的預先設定壓力，該NCPC滴頭保持閉合。在這種情況下，在任何低於0.3巴的壓力下，該滴頭將保持閉合，並且沒有液體將從它們的入口流動通過它們的出口。在這個實施例中，只有當在它們入口處的壓力高於0.3巴時，液體將流動通過滴頭的出口。通過改變脈動裝置的入口處的流量控制單元的流量，在組中的所有滴頭的流量將相應地改變。例如，當在脈動裝置入口處的4升/小時的單元控制100個2升/小時的NCPC 滴頭組的流量時，通過在組中的每個滴頭的液體的流量將是0. 04升/小時。通過將在脈動裝置入口處的單元從4升/小時的滴頭改變為8升/小時的單元，在組中的每個滴頭的流量將從0. 04升/小時改變為0. 08升/小時。附圖簡要說明本發明現將關於以下的說明性附圖結合特定優選的實施方案來描述，以便可以更充分地理解。現詳細地具體參考附圖，強調示出的細節是通過實施例的方式並且只是為了本發明的優選實施方案的說明性討論的目的。其中
圖1圖示說明具有連接到脈動裝置出口的外置式(on-line)NCPC滴頭組的脈動滴灌管線的前視圖、部分截面圖。圖2圖示說明具有連接到脈動裝置出口的內置式(in-line)NCPC滴頭組的脈動滴灌管線的前視圖、部分截面圖。圖3圖示說明通常用於灌溉盆栽植物的脈動的外置式NCPC滴頭的頂視圖。
具體實施方式
參見
圖1，
圖1是脈動的滴灌管線100，該脈動的滴灌管線100包括外置式NCPC滴頭101組，該外置式NCPC滴頭101以滴頭101之間的預設間隔103連接到管道102。PC滴頭組可以在每個組中包括任何期望數量的單元，例如，一組可以包括10個滴頭、100個滴頭等。管道102的一邊104被連接到來自於脈動裝置106的出口 105，以及管道102的另一邊107被堵塞住。液體流，諸如進入脈動裝置106的液體，藉助流量控制單元108被控制在相對低的流量，所述流量控制單元108接收來自於液體管線109的液體。進入脈動裝置的流可以通過使用諸如滴頭、噴嘴或類似的流量控制裝置優選地被控制在相對低的流量。該液體以低的流量流動通過單元108，並且通過該脈動裝置的入口 110進入脈動裝置106。脈動裝置106將單元108的低的流量轉換為通過出口 105從脈動裝置106噴出的高的、間歇性的並且脈動的流量。液體繼續以PC低的流量從脈動裝置106的出口 105流動通過管道 102以及流動通過組中的每個滴頭101。PC滴頭組可以包括具有不同性能的NCPC滴頭。在組中的每個PC滴頭可以以不同的PC流量操作。例如，一些可以以2升/小時的標稱PC流量操作，而一些可以以1升/小時的標稱PC流量操作等等。NCPC滴頭組可以通過使用不同類型的歧管連接到脈動裝置的出口。例如，歧管可以是具有外置式NCPC滴頭的長的、剛性的或撓性的管狀體，該外置式NCPC滴頭沿著管狀體以任何要求的間隔被連接。也可以是具有內置式NCPC滴頭的滴灌管線，該內置式NCPC滴頭以任何預設間隔被嵌在管狀體內部。也可以是具有許多以任何期望的間隔的分布式出口的小配件，該分布式出口具有連接至每個出口的滴頭。此外，本發明還涉及始終保持充滿液體的滴灌管線，還涉及作為單向閥操作的 NCPC滴頭，並且在這樣的滴頭中，液體不能從它們的出口通過它們的入口流回。對於一些應用，無PC滴頭可以被使用，假設滴頭是NC滴頭。這是當被儲存在歧管內的液體的體積比在每個脈衝中從脈衝裝置噴出的液體的體積小的得多的情況。例如， 當可以被儲存在歧管內的液體的體積只有lcc，並且脈動裝置在每個脈衝中噴出40cc的體積，那麼在兩個脈衝之間歧管會排水，並且只有2. 5%的液體將被丟失。圖2圖示說明脈動滴灌管線200，該脈動滴灌管線200包括內置式NCPC滴頭201 組，該內置式NCPC滴頭201在管道內以預設的間隔隔開關係、以間隔203被安裝。管道202 的一邊204被連接到來自於脈動裝置206的出口 205，以及管道202的另一邊207被堵塞。 接收來自於液體管線208的、進入脈動裝置206的液體流藉助流量控制單元209被控制在相對低的流量。通過單元209以相對低的流量流入脈動裝置206的入口 210的液體被轉換為高的、間歇性的並且脈動的流量，並且通過脈動裝置206的出口 205噴出。液體從脈動裝置206的出口 205以PC的低的流量繼續流動通過管道202並且流動通過在組中的每個滴頭 201。圖3圖示說明實施方案示出具有NCPC滴頭301組的脈動歧管300，該NCPC滴頭 301組藉助次管節303以及藉助適配件304被連接到管道302。管道302從脈動裝置306被連接到出口 305。液體從液體管線307流動通過控制單元308並且流動通過液體入口 309 到脈動裝置306。液體從脈動裝置306繼續以高瞬時性的流量流動通過出口 305進入管道 302以及管節303，並且以PC的相對低的流量通過在組中的滴頭301中的每一個排出。這樣的脈動滴頭對於灌溉盆栽植物特別有用。
現將被描述根據本發明的以低的流量操作NCPC滴頭的方法。NCPC滴頭的最小補償壓力為在該壓力下通過所述滴頭的流量被壓力補償的最小壓力。最小補償操作的液體壓力高於滴頭的NC液體壓力。例如，NC液體壓力可以是0.3 巴，而滴頭的最小補償壓力可以是0.7巴。在上述的實施例中，NCPC滴頭將如下操作a)在低於諸如0. 3巴的任何壓力，滴頭保持閉合，並且沒有液體將從它們的入口流動通過它們的出口；b)在高於諸如0. 3巴以及低於諸如0. 7巴的任何壓力，液體將從滴頭流出，但是該流量將不是PC的；以及c)在高於諸如0. 7巴的任何壓力，通過滴頭的流量將是PC的。只有當在歧管內的液體的壓力高於預先設定的滴頭的NC壓力時，NCPC滴頭才會開始操作。當使用在每個脈衝中噴出相對小的液體體積的脈動裝置時，在液體中的小氣泡將排除增加歧管內的壓力的可能性。在這種情況下，小氣泡將被壓縮，並且進入歧管的液體將通過在組中的一個或一些滴頭流出，而不增加歧管內的壓力。這個問題可以通過從歧管排出空氣被解決，通過提供自動操作的通氣孔，或者通過使用在每個脈衝中噴出相對大的液體體積的脈動裝置。本發明不限於上述圖示說明的實施方案的細節，並且本發明可以以其他特殊的形式呈現而不違反其本質屬性，這對本領域的技術人員是顯而易見的。因此，本實施方案被認為是在各方面都是說明性的而不是限制性的，發明的範圍通過所附的權利要求書而不是通過上述的說明書來指明，並且在權利要求書的等同的意義和範圍內出現的所有變化都因此要被包含於其中。
權利要求
1.一種用於以相對低的液體流量操作常閉壓力補償滴頭組的設備，所述設備包括 脈動裝置，所述脈動裝置具有入口和出口，所述脈動裝置通過流量控制單元將進入所述脈動裝置入口的低的連續液體流量轉換為通過所述脈動裝置出口噴出的高間歇性的並且脈動的流量；歧管，所述歧管具有入口，所述歧管的入口連接到所述脈動裝置的所述出口 ； 常閉壓力補償滴頭組，所述滴頭連接到所述歧管；其中，所述脈動裝置通過所述流量控制單元將進入所述脈動裝置入口的低的連續液體流量轉換為高間歇性的並且脈動的流量，所述高間歇性的並且脈動的流量從所述脈動裝置出口噴出並且從所述脈動裝置出口流動通過所述歧管的所述入口以及流動通過連接到所述歧管的所述常閉壓力補償滴頭組，以壓力補償的低的流量從所述滴頭排出。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述歧管為管狀體，並且所述滴頭組為外置式常閉壓力補償滴頭。
3.根據權利要求1所述的設備，其中所述歧管為管道，並且所述滴頭組為內置式常閉壓力補償滴頭。
4.根據權利要求1所述的設備，其中所述滴頭中的至少一些通過管道節被連接到所述歧管。
5.根據權利要求4所述的設備，其中所述管道節通過適配件被連接到所述歧管。
6.根據權利要求1所述的設備，其中所述歧管為撓性管道。
7.根據權利要求1所述的設備，其中所述歧管為剛性管。
8.根據權利要求1所述的設備，其中所述流量控制單元為滴頭。
9.根據權利要求1所述的設備，其中所述歧管的尺寸使得可以被儲存在所述歧管內的液體的體積小於在每個脈衝中從所述脈動裝置噴出的液體的體積。
10.一種以低的液體流量操作常閉壓力補償滴頭的方法，所述方法包括提供一條或更多條滴灌管線，每條滴灌管線包括第一閉合端和第二端，以及多個常閉壓力補償滴頭；連接所述第二端至脈動裝置，所述脈動裝置將進入滴灌管線的液體的低的連續流量轉換為高間歇性的並且脈動的液體流，從而高間歇性的並且脈動的流的液體從所述常閉壓力補償滴頭中的至少部分滴頭噴出O
11.根據權利要求10所述的方法，所述方法還包括選擇所述歧管的尺寸，使得可以被儲存在所述歧管裡的液體的體積小於在每個脈衝中從所述脈動裝置噴出的液體的體積。
全文摘要
提供了一種用於以相對低的液體流量操作常閉壓力補償滴頭(101)組的設備。所述設備包括脈動裝置(106)，所述脈動裝置具有入口和出口，所述脈動裝置通過流量控制單元(108)將進入所述脈動裝置入口的低的連續液體流量轉換為通過所述脈動裝置出口噴出的高間歇性的並且脈動的流量；歧管(102)，所述歧管具有入口，所述歧管的入口連接到所述脈動裝置的所述出口；常閉壓力補償滴頭(101)組，所述滴頭連接到所述歧管(102)。所述脈動裝置(106)通過所述流量控制單元(108)將進入所述脈動裝置入口的低的連續液體流量轉換為高間歇性的並且脈動的流量，所述高間歇性的並且脈動的流量從所述脈動裝置出口噴出並且從所述脈動裝置出口流動通過所述歧管(102)的所述入口以及流動通過連接到所述歧管(102)的所述常閉壓力補償滴頭(101)組，以壓力補償的低的流量從所述滴頭(101)排出。還提供了一種以低的液體流量操作常閉壓力補償滴頭(101)的方法。
文檔編號A01G25/16GK102281754SQ200980153680
公開日2011年12月14日 申請日期2009年11月2日 優先權日2008年11月3日
發明者G·路滕伯格 申請人:P.I.P.布魯懷特有限公司