CN102281754A - 用于以低的流量操作压力补偿滴头的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于以相对低的液体流量操作常闭压力补偿滴头(101)组的设备。所述设备包括：脉动装置(106)，所述脉动装置具有入口和出口，所述脉动装置通过流量控制单元(108)将进入所述脉动装置入口的低的连续液体流量转换为通过所述脉动装置出口喷出的高间歇性的并且脉动的流量；歧管(102)，所述歧管具有入口，所述歧管的入口连接到所述脉动装置的所述出口；常闭压力补偿滴头(101)组，所述滴头连接到所述歧管(102)。所述脉动装置(106)通过所述流量控制单元(108)将进入所述脉动装置入口的低的连续液体流量转换为高间歇性的并且脉动的流量，所述高间歇性的并且脉动的流量从所述脉动装置出口喷出并且从所述脉动装置出口流动通过所述歧管(102)的所述入口以及流动通过连接到所述歧管(102)的所述常闭压力补偿滴头(101)组，以压力补偿的低的流量从所述滴头(101)排出。还提供了一种以低的液体流量操作常闭压力补偿滴头(101)的方法。

Description

用于以低的流量操作压力补偿滴头的设备和方法
技术领域
本发明涉及灌溉设备和方法，更具体地，涉及用于以低的流量操作压力补偿滴头的设备和方法。
用于灌溉中的常规压力补偿(PC)滴头的最小流量约为1升/小时。本发明与以相对低的流量操作的常闭(NC)PC滴头(NCPC)有关。
背景技术
常规的滴头和PC滴头的流量比用来满足植物的水需求所必需的量高得多。这就是使滴灌系统复杂并且昂贵的原因，并且这就是为什么滴灌系统通常被设计成以使用很多自动阀、灌溉计算机等的几个组来操作。
从单个常规的滴头流动至地面的水形成洋葱状的湿润的土壤体积。在轻质土中，该洋葱形状看起来更像长且窄的柱体，这样的长且窄的洋葱形状通过深层渗透浪费了大量的水和肥料。
众所周知，土壤具有有限的蓄水能力，当水在每个灌溉周期被中被大量应用时，过量的水通过在植物的根部区域之下流动而被浪费。
大多数植物在土壤持续地保持在高湿度和低水张力、同时土壤通气良好时生长要快得多。
例如，当苗圃包括100000棵盆栽植物，为了使用常规的每个以1升/小时(l/hr)的流量操作的PC滴头同时灌溉该100000棵植物，需要100000升/小时的总流量。相反，如果每个滴头以0.1升/小时的PC流量来操作，同时操作该灌溉系统所需要的只有10000升/小时的总流量。
以低于0.5升/小时的低的流量操作的PC滴头在市场上是不可获得的，因为它们是高度易堵塞的。
对于不同的应用以及对于解决上述问题中的一些，需要以相对较低的流量来操作的PC滴头。
因此，本发明涉及用于以很低的流量操作NCPC滴头的设备和方法，例如，只有0.1升/小时或者更低的流量。
根据本发明，因此提供了一种用于以相对低的液体流量操作常闭压力补偿滴头组的设备，该设备包括：具有入口和出口的脉动装置，该脉动装置通过流量控制单元将进入该脉动装置入口的低的连续液体流量转换为通过该脉动装置出口喷出的高间歇性的并且脉动的流量；具有入口的歧管，所述入口连接到所述脉动装置出口；连接到所述歧管的常闭压力补偿滴头组；其中所述脉动装置通过流量控制单元将进入脉动装置入口的低的连续液体流量转换为高间歇性的并且脉动的流量，该高间歇性的并且脉动的流量从该脉动装置出口喷出并且从该脉动装置出口流动通过所述歧管的入口以及流动通过连接到所述歧管的所述常闭压力补偿滴头组，以压力补偿的低的流量从所述滴头排出。
本发明进一步地提供以低的液体流量操作压力补偿滴头的方法，该方法包括：提供一条或更多条滴灌管线，每条滴灌管线包括第一闭合端和第二端，以及多个常闭压力补偿滴头；连接所述第二端至脉动装置，该脉动装置将进入滴灌管线的低的连续液体流量转换为高间歇性的并且脉动的液体流，从而高间歇性的并且脉动的流的液体从所述常闭压力补偿滴头中的至少部分滴头喷出。
该设备由NCPC滴头组构成，如在下文中将被描述的，该NCPC滴头组被连接到脉动装置的出口。这样的NC滴头和脉动装置在市场上通常是可获得的，例如，美国专利No.5,507,436中描述的类型的脉动机。
在本发明中被利用的脉动装置将进入该脉动装置入口的低的、连续的、可控制的、相对低的流量转换为通过该脉动装置出口喷出的高的、间歇性的并且脉动的流量。例如，通过将2升/小时流量控制单元连接到这样的脉动装置的入口，该脉动装置将进入该脉动装置入口的2升/小时滴头的流量转换为诸如40升/小时的高瞬时性的并且脉动的流量。通过将诸如20个NCPC滴头且每个NCPC滴头以2升/小时的标称流量操作的组连接到这样的脉动装置的出口，每个在组中的滴头将以只有0.1升/小时的流量操作，并且每个滴头将是压力补偿的。
在前面的实施例中，在组里的每个PC滴头将以相同的流量操作，不论在其入口处的标高或压力。另外，诸如20个滴头的组是每个为2升/小时的商用NCPC滴头，所述NCPC商用滴头对堵塞问题是相对而言更不敏感的，然而它们中的每一个以相对低的只有0.1升/小时的流量操作。
本发明涉及NCPC滴头，所述NCPC滴头以预先设定的压力自己打开。例如，当滴头入口处的压力低于诸如0.3巴(bars)的预先设定压力，该NCPC滴头保持闭合。在这种情况下，在任何低于0.3巴的压力下，该滴头将保持闭合，并且没有液体将从它们的入口流动通过它们的出口。在这个实施例中，只有当在它们入口处的压力高于0.3巴时，液体将流动通过滴头的出口。
通过改变脉动装置的入口处的流量控制单元的流量，在组中的所有滴头的流量将相应地改变。例如，当在脉动装置入口处的4升/小时的单元控制100个2升/小时的NCPC滴头组的流量时，通过在组中的每个滴头的液体的流量将是0.04升/小时。通过将在脉动装置入口处的单元从4升/小时的滴头改变为8升/小时的单元，在组中的每个滴头的流量将从0.04升/小时改变为0.08升/小时。
附图简要说明
本发明现将关于以下的说明性附图结合特定优选的实施方案来描述，以便可以更充分地理解。现详细地具体参考附图，强调示出的细节是通过实施例的方式并且只是为了本发明的优选实施方案的说明性讨论的目的。其中：
图1图示说明具有连接到脉动装置出口的外置式(on-line)NCPC滴头组的脉动滴灌管线的前视图、部分截面图。
图2图示说明具有连接到脉动装置出口的内置式(in-line)NCPC滴头组的脉动滴灌管线的前视图、部分截面图。
图3图示说明通常用于灌溉盆栽植物的脉动的外置式NCPC滴头的顶视图。
具体实施方式
参见图1，图1是脉动的滴灌管线100，该脉动的滴灌管线100包括外置式NCPC滴头101组，该外置式NCPC滴头101以滴头101之间的预设间隔103连接到管道102。PC滴头组可以在每个组中包括任何期望数量的单元，例如，一组可以包括10个滴头、100个滴头等。管道102的一边104被连接到来自于脉动装置106的出口105，以及管道102的另一边107被堵塞住。液体流，诸如进入脉动装置106的液体，借助流量控制单元108被控制在相对低的流量，所述流量控制单元108接收来自于液体管线109的液体。进入脉动装置的流可以通过使用诸如滴头、喷嘴或类似的流量控制装置优选地被控制在相对低的流量。该液体以低的流量流动通过单元108，并且通过该脉动装置的入口110进入脉动装置106。脉动装置106将单元108的低的流量转换为通过出口105从脉动装置106喷出的高的、间歇性的并且脉动的流量。液体继续以PC低的流量从脉动装置106的出口105流动通过管道102以及流动通过组中的每个滴头101。
PC滴头组可以包括具有不同性能的NCPC滴头。在组中的每个PC滴头可以以不同的PC流量操作。例如，一些可以以2升/小时的标称PC流量操作，而一些可以以1升/小时的标称PC流量操作等等。
NCPC滴头组可以通过使用不同类型的歧管连接到脉动装置的出口。例如，歧管可以是具有外置式NCPC滴头的长的、刚性的或挠性的管状体，该外置式NCPC滴头沿着管状体以任何要求的间隔被连接。也可以是具有内置式NCPC滴头的滴灌管线，该内置式NCPC滴头以任何预设间隔被嵌在管状体内部。也可以是具有许多以任何期望的间隔的分布式出口的小配件，该分布式出口具有连接至每个出口的滴头。
此外，本发明还涉及始终保持充满液体的滴灌管线，还涉及作为单向阀操作的NCPC滴头，并且在这样的滴头中，液体不能从它们的出口通过它们的入口流回。
对于一些应用，无PC滴头可以被使用，假设滴头是NC滴头。这是当被储存在歧管内的液体的体积比在每个脉冲中从脉冲装置喷出的液体的体积小的得多的情况。例如，当可以被储存在歧管内的液体的体积只有1cc，并且脉动装置在每个脉冲中喷出40cc的体积，那么在两个脉冲之间歧管会排水，并且只有2.5％的液体将被丢失。
图2图示说明脉动滴灌管线200，该脉动滴灌管线200包括内置式NCPC滴头201组，该内置式NCPC滴头201在管道内以预设的间隔隔开关系、以间隔203被安装。管道202的一边204被连接到来自于脉动装置206的出口205，以及管道202的另一边207被堵塞。接收来自于液体管线208的、进入脉动装置206的液体流借助流量控制单元209被控制在相对低的流量。通过单元209以相对低的流量流入脉动装置206的入口210的液体被转换为高的、间歇性的并且脉动的流量，并且通过脉动装置206的出口205喷出。液体从脉动装置206的出口205以PC的低的流量继续流动通过管道202并且流动通过在组中的每个滴头201。
图3图示说明实施方案示出具有NCPC滴头301组的脉动歧管300，该NCPC滴头301组借助次管节303以及借助适配件304被连接到管道302。管道302从脉动装置306被连接到出口305。液体从液体管线307流动通过控制单元308并且流动通过液体入口309到脉动装置306。液体从脉动装置306继续以高瞬时性的流量流动通过出口305进入管道302以及管节303，并且以PC的相对低的流量通过在组中的滴头301中的每一个排出。这样的脉动滴头对于灌溉盆栽植物特别有用。
现将被描述根据本发明的以低的流量操作NCPC滴头的方法。
NCPC滴头的最小补偿压力为在该压力下通过所述滴头的流量被压力补偿的最小压力。最小补偿操作的液体压力高于滴头的NC液体压力。例如，NC液体压力可以是0.3巴，而滴头的最小补偿压力可以是0.7巴。
在上述的实施例中，NCPC滴头将如下操作：
a)在低于诸如0.3巴的任何压力，滴头保持闭合，并且没有液体将从它们的入口流动通过它们的出口；
b)在高于诸如0.3巴以及低于诸如0.7巴的任何压力，液体将从滴头流出，但是该流量将不是PC的；以及
c)在高于诸如0.7巴的任何压力，通过滴头的流量将是PC的。
只有当在歧管内的液体的压力高于预先设定的滴头的NC压力时，NCPC滴头才会开始操作。
当使用在每个脉冲中喷出相对小的液体体积的脉动装置时，在液体中的小气泡将排除增加歧管内的压力的可能性。在这种情况下，小气泡将被压缩，并且进入歧管的液体将通过在组中的一个或一些滴头流出，而不增加歧管内的压力。这个问题可以通过从歧管排出空气被解决，通过提供自动操作的通气孔，或者通过使用在每个脉冲中喷出相对大的液体体积的脉动装置。
本发明不限于上述图示说明的实施方案的细节，并且本发明可以以其他特殊的形式呈现而不违反其本质属性，这对本领域的技术人员是显而易见的。因此，本实施方案被认为是在各方面都是说明性的而不是限制性的，发明的范围通过所附的权利要求书而不是通过上述的说明书来指明，并且在权利要求书的等同的意义和范围内出现的所有变化都因此要被包含于其中。

Claims (11)

1.一种用于以相对低的液体流量操作常闭压力补偿滴头组的设备，所述设备包括：
脉动装置，所述脉动装置具有入口和出口，所述脉动装置通过流量控制单元将进入所述脉动装置入口的低的连续液体流量转换为通过所述脉动装置出口喷出的高间歇性的并且脉动的流量；
歧管，所述歧管具有入口，所述歧管的入口连接到所述脉动装置的所述出口；
常闭压力补偿滴头组，所述滴头连接到所述歧管；
其中，所述脉动装置通过所述流量控制单元将进入所述脉动装置入口的低的连续液体流量转换为高间歇性的并且脉动的流量，所述高间歇性的并且脉动的流量从所述脉动装置出口喷出并且从所述脉动装置出口流动通过所述歧管的所述入口以及流动通过连接到所述歧管的所述常闭压力补偿滴头组，以压力补偿的低的流量从所述滴头排出。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述歧管为管状体，并且所述滴头组为外置式常闭压力补偿滴头。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述歧管为管道，并且所述滴头组为内置式常闭压力补偿滴头。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述滴头中的至少一些通过管道节被连接到所述歧管。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述管道节通过适配件被连接到所述歧管。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述歧管为挠性管道。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述歧管为刚性管。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述流量控制单元为滴头。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述歧管的尺寸使得可以被储存在所述歧管内的液体的体积小于在每个脉冲中从所述脉动装置喷出的液体的体积。
10.一种以低的液体流量操作常闭压力补偿滴头的方法，所述方法包括：
提供一条或更多条滴灌管线，每条滴灌管线包括第一闭合端和第二端，以及多个常闭压力补偿滴头；
连接所述第二端至脉动装置，所述脉动装置将进入滴灌管线的液体的低的连续流量转换为高间歇性的并且脉动的液体流，
从而高间歇性的并且脉动的流的液体从所述常闭压力补偿滴头中的至少部分滴头喷出。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括选择所述歧管的尺寸，使得可以被储存在所述歧管里的液体的体积小于在每个脉冲中从所述脉动装置喷出的液体的体积。
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