BR112013031350B1 - dispositivo de pulsação - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO DE PULSAÇÃO Um dispositivo de pulsação 10 tem uma câmara 18 para receber líquido que entra no dispositivo 10 e gás 26 que ocupa um volume inicial na câmara 18. O líquido que entra na câmara 18 comprime o gás 26 e diminui o volume que o gás 26 ocupa na câmara 18 câmara, e aumenta a pressão na câmara 18. Uma válvula 16 do dispositivo 10 abre-se acima de uma primeira pressão limiar para começar um pulso e em seguida fecha-se abaixo de uma segunda pressão limiar Pc para concluir o pulso. Também um dispositivo 10 tem uma porta de entrada 28 que permite que líquido dentro da câmara 18 saia da câmara 18, desde que a pressão na câmara 18 na porta de saída 28 esteja acima de zero.
Description
[0001] As modalidades da invenção referem-se a um dispositivo de pulsação.
[0002] Nestes dispositivos, o fluxo de fluido de entrada pode ser de baixo fluxo e os pulsos ejetados podem ser transformados para serem de um fluxo relativamente alto. Os pulsos emitidos por dispositivos de pulsação podem ser concebidos para alcançar distâncias relativamente grandes em relação a dispositivos de pulsação não convencionais, que exigiriam vazões muito mais altas para alcançar distâncias similares. Como resultado, basear um sistema de irrigação em um dispositivo de pulsação pode reduzir algumas das despesas associadas com este tipo de sistema de irrigação, tais como, por exemplo, a energia consumida pelo sistema.
[0003] A patente israelense No. 92886 descreve um dispositivo de pulsação com uma câmara e uma haste oca que se estende através da câmara para um orifício de saída da câmara. O dispositivo inclui também um membro de válvula deslocável que é disposto na câmara abaixo do orifício de saída. Logo após aumento de pressão na câmara, a válvula pode ser contraída de uma posição onde ela se fecha para o orifício para uma posição onde ela é deslocada do orifício, para permitir que um pulso de água saia do dispositivo.
[0004] As modalidades a seguir e seus aspectos estão descritos e ilustrados em conjunto com sistemas, ferramentas e métodos se que destinam a serem de exemplo e ilustrativos, não limitativos do escopo.
[0005] Em uma concretização da presente invenção é provido um dispositivo de pulsação para transformar um fluxo de líquido que entra no dispositivo de uma fonte de líquido a montante para um fluxo de líquido de pulsação intermitente ejetado a partir do dispositivo a jusante, o dispositivo compreendendo uma câmara para receber o fluxo de líquido que entra no dispositivo e gás que ocupa um volume inicial na câmara, o líquido que entra na câmara estando adaptado para comprimir o gás e diminuir o volume que o gás ocupa na câmara, e aumentar a pressão na câmara, o dispositivo compreende ainda uma válvula que é adaptada para abrir acima de uma primeira pressão limiar Po dentro da câmara para começar um pulso de líquido que existe na câmara e após ser aberta fecha-se abaixo de uma segunda pressão limiar Pc dentro da câmara para finalizar o pulso de líquido que sai da câmara, em que o dispositivo também compreende uma porta de saída que se comunica entre o interior e o exterior da câmara, e o líquido na câmara pode sair da câmara pela porta de saída quando a pressão na câmara na porta de saída está acima de zero.
[0006] Opcionalmente, o dispositivo compreende uma porta de entrada que é formada na câmara e se comunica entre o interior e o exterior da câmara, e ar proveniente da parte externa da câmara pode entrar na câmara quando a pressão na câmara na porta de entrada está abaixo de zero.
[0007] Tipicamente, a pressão do líquido na fonte de líquido é maior que a primeira pressão limiar Po.
[0008] Opcionalmente, a vazão de cada pulso a um ponto qualquer entre seu começo e fim é maior que a vazão de líquido que entra na câmara pela entrada.
[0009] Se desejado, em relação a uma extremidade inferior da câmara a pressão Po a altura de líquido na câmara é Lo e a pressão Pc a altura de líquido na câmara é Lc que é menor que Lo.
[00010] Opcionalmente, em relação a uma extremidade inferior da câmara a pressão Po a altura de líquido na câmara é Lo e a pressão Pc a altura de líquido na câmara é Lc que é menor que Lo, e a porta de entrada se comunica com a câmara a um ponto que é menor que Lc.
[00011] Além dos aspectos e modalidades de exemplo descritos acima, outros aspectos e modalidades se tornarão aparentes mediante referência às figuras e mediante o estudo das descrições detalhadas a seguir.
[00012] As modalidades de exemplo estão ilustradas nas figuras referenciadas. Pretende-se que as modalidades e figuras divulgadas devem ser consideradas como ilustrativas, em vez de restritivas. A invenção, no entanto, tanto como organização e método de operação, juntamente com objetos, características e vantagens dela, podem ser compreendidas por referência, pode ser compreendida por referência à descrição detalhada a seguir quando lida com as figuras anexas, na qual:
[00013] A Fig. 1 mostra esquematicamente uma vista de topo em perspectiva de uma modalidade de um dispositivo de pulsação de acordo com a presente invenção acoplado a uma modalidade de um aspersor de acordo com a presente invenção.
[00014] A Fig. 2 mostra esquematicamente uma seção transversal parcial do dispositivo de pulsação e aspersor da Fig. 1.
[00015] As Figs. 3A a 3C mostram esquematicamente vistas em seção transversal parciais do dispositivo de pulsação e aspersor da Fig. 1 durante diferentes estágios de emissão de um pulso.
[00016] Ficará compreendido que a título de simplificação e clareza de ilustração, os elementos mostrados nas figuras não foram necessariamente desenhados em escala. Por exemplo, as dimensões de alguns dos elementos podem estar exageradas em relação a outros elementos por razões de clareza. Ademais, onde considerado apropriado, números de referência podem ser repetidos dentro das figuras para indicar elementos semelhantes.
[00017] Chama-se atenção primeiro para a Fig. 1.Um dispositivo de pulsação 10 de acordo com uma modalidade da presente invenção é adaptado para transformar um fluxo de líquido de entrada de uma fonte de líquido a montante (não mostrada) para um pulso de líquido de saída que é ejetado a jusante. O líquido pode ser água, que pode conter substâncias usadas em aplicações agrícolas, nas quais o dispositivo é usado como nutrientes para plantas, pesticidas e/ou medicações; e a fonte de líquido a montante pode ser opcionalmente um tubo, tal como um tubo de irrigação.
[00018] Observa-se que referências a pressão feitas aqui são todas expressas em termos de desvio da pressão atmosférica que existe no meio ambiente fora do dispositivo que é definida como “zero”. Também se observa que os termos direcionais que aparecem em todo o relatório e reivindicações, por exemplo, “para frente”, “para trás”, “para cima”, “para baixo” etc., (e seus derivados) são apenas com fins ilustrativos, e não se destinam a limitar o escopo das reivindicações apensas. Finalmente, observa-se que os termos direcionais “para baixo”, “abaixo” e “mais baixo” (e seus derivados) todos definem direções idênticas.
[00019] Chama-se atenção adicionalmente para a Fig. 2. O dispositivo de pulsação 10 tem um corpo 12, uma porção emissora 14 em uma forma opcional de um aspersor e uma válvula 16 que está localizada entre eles. O corpo 12 tem uma câmara interna 18, uma entrada 20 e uma saída 22. A entrada 20 leva líquido para a câmara 18 a partir da fonte de líquido a montante. A saída 22 está localizada em um orifício, em uma extremidade inferior de uma seção de tubo oco 24 do corpo 12. A seção de tubo 24 estende-se até acima da extremidade superior do corpo 12 e fornece uma passagem para líquido que sai da câmara 18 pela saída 22.
[00020] Chama-se atenção adicionalmente para as Figs. 3A a 3C. Ao começar primeira a usar o dispositivo de pulsação 10 a câmara interna 18 do dispositivo 10 pode estar substancialmente vazia de líquido e cheia de um gás 26, tal como o ar (Fig. 2). Quando começa a irrigação entra líquido na câmara 18 pela entrada 20 e começa a encher a câmara 18. O líquido que entra na câmara 18 comprime o gás 26 e diminui o volume que o gás 26 ocupa na câmara 18 e, desse modo, aumenta a pressão na câmara 18. Contanto que a pressão na fonte de líquido seja maior que a pressão na câmara 18, o nível de líquido na câmara 18 e, consequentemente, a pressão na câmara 18 aumenta e o gás 26 permanece aprisionado em uma porção superior da câmara 18. A válvula 16 que fica é exposta à câmara 18 pela seção de tubo 24 irá permitir que a pressão na câmara 18 se eleve até alcançar uma primeira pressão limiar Po que é a pressão a qual a válvula 16 se abre. O nível do líquido pouco antes da válvula 16 se abre e conforme medido a partir de uma extremidade inferior da câmara 18 é Lo (Fig. 3 A), e a pressão na câmara 18 se elevará par Po apenas se a pressão na fonte de líquido for maior que Po.
[00021] A válvula 16 que se abre a pressão Po na câmara 18 começa um pulso de líquido que começa a sair da câmara 18 e da seção de tubo 24 em direção à porção emissora 14 onde ele é emitido ao ambiente externo. À medida que o líquido sai da câmara 18 a pressão na câmara 18 cai, o gás 26 que está aprisionado na porção superior da câmara 18 se expande e o nível de líquido na câmara 18 diminui (Fig. 3B). O pulso continua até a pressão na câmara 18 cai e alcança uma segunda pressão limiar Pc, onde a válvula 16 se fecha e cessa o pulso. A segunda pressão limiar Pc é menor que a primeira pressão limiar Po, e o nível do líquido pouco antes na válvula 16 fecha-se e conforme medido a partir de uma extremidade inferior da câmara 18 é Lc que é menor que Lo (Fig. 3C).
[00022] Contanto que o dispositivo 10 permaneça em comunicação de líquido pressurizado permaneça em comunicação de líquido com a fonte de líquido pressurizado a montante, o término de um dado pulso será seguido por uma elevação subsequente de pressão na câmara 18 (Fig. 3 A) que irá levar a um pulso subsequente que é liberado a partir da câmara 18 e emitido do dispositivo 10 para o ambiente externo (Fig. 3B) até a pressão cair e o pulso parar (Fig. 3C). Em alguns casos, para garantir que o dispositivo 10 forme pulsos, é preferível configurar o dispositivo 10 de tal modo que a vazão de cada pulso sendo emitido a partir da câmara 18, a qualquer ponto entre seu começo e fim, seja maior que a vazão de líquido entrando na câmara 18 pela entrada 20. Isto reduz a possibilidade da formação de um equilíbrio na câmara 18 entre o líquido que entra na câmara e o líquido que sai dela, o que pode interromper a formação dos pulsos que saem da câmara 18.
[00023] Em uma modalidade da presente invenção também é possível configurar a entrada 20 para a câmara 18 para ser de um tipo regulado. Este tipo de entrada regulada pode garantir que a vazão de líquido que entra na câmara 18 seja substancialmente constante e independente das diferenças de pressão que são formadas entre a pressão de líquido na fonte de líquido a montante e a pressão de líquido na câmara 18 que varia durante a formação dos pulsos. Configurando o fluxo de líquido que entra na câmara a uma taxa substancialmente constante é mais fácil evitar alcançar o equilíbrio mencionado acima entre o líquido que entra na câmara e o líquido que sai dela, que pode interromper a formação dos pulsos.
[00024] Durante experimentos com um dispositivo de pulsação 10 geralmente similar àquele descrito acima, foi observado pelo inventor da presente invenção que ao longo do tempo pelo menos algumas das substâncias do gás 26 que se encontra aprisionado na câmara 18 podem, em alguns casos, dissolver-se no líquido que elas entram em contato na câmara 18. Isto pode levar a uma queda no montante de gás 26 que está presente na câmara 18 em forma de gás e, como resultado, a um declínio no desempenho do dispositivo de pulsação 10. Por conseguinte, em uma modalidade da presente invenção, o dispositivo de pulsação 10 é equipado com uma porta de saída 28 que é adaptada para permitir que o líquido na câmara 18 escoe para fora da câmara 18 quando a pressão na câmara 18 na porta de saída 28 está acima de “zero”. E, opcionalmente o dispositivo de pulsação 10 também está equipado com uma porta de entrada 30 que fica localizada acima da porta de saída 28 e é equipada para permitir que o ar escoe para dentro da câmara 18 quando a pressão na câmara 18 na porta de entrada 30 está abaixo de “zero”.
[00025] Em modalidades do dispositivo de pulsação 10 que incluem a porta de saída 28, cada vez que o dispositivo de pulsação 10 é desligado e posto para descansar entre ciclos de irrigação, a câmara 18 pode ser esvaziada de seu líquido pela porta de saída 28. Em modalidades que também incluem a porta de entrada 30 ar fresco pode entrar na câmara 18 pela porta de entrada 30 quando ela está vazia. Quando um novo ciclo de irrigação inicia-se, por exemplo, renovando o suprimento de líquido pressurizado que entra na câmara 18 pela entrada 20, o líquido irá começar a encher novamente a câmara 18 e a sequência de pulso reiniciará.
[00026] Durante uma sequência de pulso quando a pressão na câmara 18 varia entre a primeira pressão limiar Po e a segunda pressão limiar Pc; uma pequena quantidade de líquido escoará para fora da câmara de modo constante 18 pela porta de saída 28. Quando a irrigação cessa, o líquido continuará a escoar para for a da porta de saída 28, contanto que exista líquido na câmara 18 acima da porta de saída 28 que forme uma pressão maior que “zero” dentro da câmara 18 na porta de saída 28. Durante o esvaziamento da câmara 18 de líquido a pressão no gás 26 acima do líquido cai a “zero” e em seguida continua a cair abaixo de “zero”. Quando o nível de líquido na câmara 18 alcança uma posição abaixo da porta de entrada 30 e quando a pressão acima do líquido é abaixo de “zero”, então a porta de entrada 30 permitirá que ar proveniente da parte externa da câmara 18 escoe para dentro da câmara 18 e “mude” a câmara 18 com novo ar em estado gasoso.
[00027] Na descrição e reivindicações do presente pedido, cada um dos verbos “compreender” “incluir” e “ter”, e suas conjugações, são usados para indicar que o objeto ou objetos do verbo não são necessariamente uma lista completa de membros, componentes, elementos ou partes do objeto ou objetos do verbo.
[00028] Embora as modalidades presentes tenham sido descritas a certo grau de particularidade, ficará compreendido que várias alterações e modificações poderiam ser feitas sem se afastar do escopo da invenção conforme doravante reivindicada.
Claims (7)
1. Dispositivo de pulsação (10) para transformar um fluxo de líquido que entra no dispositivo de uma fonte de líquido a montante para um fluxo de líquido de pulsação intermitente ejetado do dispositivo a jusante, o dispositivo compreendendo uma câmara (18) para receber o fluxo de líquido que entra no dispositivo e gás (26) que ocupa um volume inicial na câmara (18), o líquido que entra na câmara (18) estado adaptado para comprimir o gás e diminuir o volume que o gás ocupa na câmara, e aumentar a pressão na câmara, o dispositivo compreendendo ainda uma válvula (16) que é adaptada para abrir acima de uma primeira pressão limiar Po dentro da câmara (18) para começar um pulso de líquido existente na câmara (18) e após ser aberta se fecha abaixo de uma segunda pressão limiar Pc dentro da câmara (18) para finalizar o pulso de líquido que sai da câmara (18), caracterizado pelo fato de que o dispositivo também compreende uma porta de saída (28) que se comunica entre o interior e o exterior da câmara (18), e o líquido na câmara (18) pode sair da câmara (18) pela porta de saída (28) quando a pressão na câmara (18) na porta de saída (28) está acima de zero.
2. Dispositivo de pulsação (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma porta de entrada (30) que é formada na câmara (18) e se comunica entre o interior e o exterior da câmara (18), e ar proveniente da parte externa da câmara (18) pode entrar na câmara (18) quando a pressão na câmara (18) na porta de entrada (30) está abaixo de zero.
3. Dispositivo de pulsação (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão do líquido na fonte de líquido é maior que a primeira pressão limiar Po.
4. Dispositivo de pulsação (10) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a vazão de cada pulso a um ponto qualquer entre seu começo e fim é maior que a vazão de líquido que entra na câmara(18) pela entrada.
5. Dispositivo de pulsação (10) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que com relação a uma extremidade inferior da câmara (18) a pressão Po, a altura de líquido na câmara (18) é Lo e a pressão Pc, a altura de líquido na câmara (18) é Lc que é menor que Lo.
6. Dispositivo de pulsação (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que em relação a uma extremidade inferior da câmara (18) a pressão Po, a altura de líquido na câmara (18) é Lo e a pressão Pc, a altura de líquido na câmara (18) é Lc que é menor que Lo, e a porta de entrada (30) se comunica com a câmara (18) em um ponto que é menor que Lc.
7. Dispositivo de pulsação (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o gás é o ar.
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