CN1033731A - 脉动输送灌溉液的装置及与其配用的灌溉设备 - Google Patents

Abstract

一种灌溉装置，其上游侧连接到处于恒压液源， 下游侧连接到装有响应阀的分配管网，响应阀可在分 配系统排液阶段压力等于供液压力时闭合，在排放灌 溉液阶段压力降到所述数值以下时开启，该装置包括 一个文杜里装置，在其限流区接出一导管，把由文杜 里装置产生的降压传递到滑动元件。本发明还公开 了一种灌溉设备，上述装置被连接以装有许多压力响 应阀的分配管网，每一个压力响应阀设有供液喷嘴。

Description

本发明涉及一种用于脉动输送灌溉液的装置以及与这样一种装置配用的灌溉设备。

在农业上，开口回路系统用于局部区域的灌溉，该系统包括一个直接与供液源相连接的导管（供液源可以是水泵、压力供水管网等），从该系统以一定间距分出较小尺寸的软管和次级导管，这些管子把液体分配到田地里。这些次级导管或软管本身又具有各种不同的结构，以便把液体尽可能均匀地从供液源分配到即使是最远的灌溉点。所有的管道都装有减压装置，使液体可以少量地（液滴）从管道流出。有关这方面的内容，可参考英国专利U.K.1，286，538和U.K.1，484，588，以及美国专利U.S.3，698，195和U.S.4，009，832的说明书。

然而，利用这些开口回路系统，很难在田地的所有各点上进行均匀的灌溉。

美国专利U.S.4，176，791公开了一种灌溉设备，它包括一个连接到上游加压液流的控制阀，从控制阀引出一顺次分叉的导管，利用次级阀把这些导管串接起来，每个次级阀都装有喷咀。从控制阀引出顺次分叉的导管，又回到此控制阀从而形成一种闭合回路。

这样一种灌溉系统与开口回路系统相比虽改进了把液体分配到田地的均匀性，但由于采用了双路管子，即：从控制阀向外引出管子又用回管引回到控制阀，故比较复杂而产生不利因素。此外，在闭合回路系统中，很难排出积聚在该系统内的空气，从而影响控制阀的正确运行。

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，采用一种自动脉动输送灌溉液的装置，该装置能用于开口回路系统，並使液体有可能从液流均匀地分配到不论多远的田地里。

本发明的装置是一种用于自动脉动输送灌溉液的装置，在其上游侧，可连接到一个恒压或基本上恒压的液流，其下游侧，可连接到一个配置次级压力响应阀的开口回路式分配管网系统，在分配管网供液阶段，压力响应阀在压力等于或基本上等于供液压力时能够闭合，在灌溉液排放阶段，在液压下降到上述压力以下时，能够打开。所述装置的特征在于：它包括

-一个文杜里（Venturi）装置，内充灌溉液，从它的限流区分出一个导管，以便把由文杜里装置产生的减压传递到滑动元件;

-一个类似活塞的滑动元件，其第一平面可感受灌溉液的输送压力，其第二平面平行于或基本上平行于所述第一平面，可感受由文杜里装置产生的减压;

-活塞在移动到行程的终端位置时，可交替地使：

-液源供液口打开，同时关闭通到大气的排气道，这是在系统供液阶段由文杜里装置产生的减压所引起的;

-液源供液口闭合，即：在系统供液阶段结束时，由文杜里效应终止所产生的压力使所述供液口闭合，同时或随即打开通向大气的排气道，致使压力下降，从而使系统排出液体，循环再次开始。

所以，本发明的脉动（或间歇式的）灌溉装置实际上是一种产生压力脉冲、由而产生间歇流率的装置;把它连接到上游供液源，由供液源对系统供水或供送其它恒压或基本上恒压的灌溉液体;并把它与下游分配管网相接，管网中装有次级阀，在压力下降时，即下降到大气压时这些次级阀打开，当管网内的压力上升到供液压力时，次级阀闭合，此时利用在脉动压力下管网的弹性变形贮存分配灌溉液所需能量。

根据本发明的一种实施例，本发明装置由一个阀体构成，在阀体内设置有：

-一个位于阀体底部的主液流回路，此回路由进液导管和出液导管构成，在进液导管和出液导管之间加入一个能闭合的供液口，在出液导管下游设置一个文杜里装置;

-一个排气孔，通向大气，位于阀体的上部;

-一个次级液流回路，该回路把文杜里装置的限流区通过中间室连接到排气孔;

-一个受到次级回路控制的类似活塞状的滑动元件，该元件可在闭合排气孔和开启主回路供液口的上部位置与开启排气孔和闭合主回路供液口的下部位置之间作往复运动。

根据一种特殊的实施例，一个弹性隔膜位于滑动元件与液源供液口之间。

根据另一种特殊的实施例，一个弹性隔膜位于滑动元件与通向大气的排气孔之间。

根据再一种特殊的实施例，通过一个弹性隔膜使滑动元件的周边连接到阀体，由这样一种隔膜构成滑动元件的受压面，由文杜里装置所产生的减压即传递给此受压面。

现在，参照附图对本发明作图示说明，其中：

图1，表示一种自动脉动式输送灌溉液装置实施例的垂直剖视图;

图2，表示一种灌溉设备的垂直剖视图，其中图1的装置被连接到装备有次级压力响应阀的液流分配管网;

图3和图4分别表示两种次级阀特殊实施例的垂直剖视图，该网可用于图2所示灌溉设备的分配管网内;

图5表示一种特殊的灌溉设备实施例的垂直剖视图。

参见图1，自动脉动输送装置包括一个阀体10，在阀体的底部，设置灌溉液的输入导管11，该输入导管通到室12，並与室12相连接，室12又与输出导管13连接，由灌溉液源（图未示）对输入导管11供送恒压的或基本恒压的液体。在室12内，密封隔膜14受活塞15的驱动，活塞可在垂直方向上滑动，随着活塞15的提升或下降，隔膜14从座16上抬起或压向座16，以此来开启或闭合导管11和13之间的通道。将输出导管13连接到文杜里装置17，在该装置的限流区有许多径向孔18，利用导管19把这些孔连接到阀体10的上面部分，在阀体10的中间部分，设置一个与阀体成整体的圆筒形衬套20，所述圆筒形衬套的低部使隔膜14保持其应有的状态，将其边环部分压在阀体10上。在圆筒形衬套20的底部，有一圆孔21，其内径“a”与活塞15的外径相配合，对活塞起导向作用，並使活塞在垂直方向作往复运动。在衬套20上设置一个第二衬套22，其横断尺寸基本上等于第一衬套20的相应尺寸。在衬套20和22之间，置有一个弹性的环形隔膜23，将该隔膜的外圆周部分固定在衬套20和22之间，将它的内圆周部分固定在活塞15上。所以，很明显，活塞15在轴向相对于衬套23的位移将引起在示图平面上隔膜23的变形。

在上部衬套22内，设置一个通道24，该通道使室25与导管19连通，室25由活塞15如衬套22之间的空间构成。在室25内，由隔膜23所提供的受压表面面积（S23）大于室12内由隔膜14所提供的受压表面面积（S24）。

活塞15的上部有一个杯状的构形，它的空心区27供助于导管28与室25连通。在杯体的中间部分设置一个圆形的弹性隔膜29，隔膜29闭合通向大气的排气道31的排气孔30，排气道设于调节螺丝32内，螺丝穿过阀体10的阀盖33。在文杜里装置17的下游，通过导管35把自动脉动输送装置连接到分配系统（未图示）。

操作时，使图1的装置充满液体。在图1所示的构形中，隔膜14上升，液体沿着主回路从11到35流动，经过文杜里管17，在限流区18内产生一个相对的降压，这个降压被传递到室25。

在忽略活塞15的重量以及各隔膜的弹性影响的条件下，上述情况将维持到：

P25.S23＜P12.S14    （Ⅰ）

其中，

P25和P12分别指室25和12内所存在的压力;

S23和S14分别指隔膜23和14各自受压的表面面积。

在这些情况下，液流沿着主回路流动，位于导管35下游的分配管网在其弹性限度内接受此液流，同时膨胀而发生变形，并贮存弹性能量。随着所述下游系统变形的增加，将使进一步接受液体的阻力增加，同时产生一种反向压力，这种反向压力将增加到导管11和35内存在的压力趋于平衡时为止，因此通过文杜里管17的流率下降，在限流区内产生的降压值也下降。

因此，在室25内的压力增加，直至出现下述条件：

P25·S23＞P12·S14    （Ⅱ）

其中：P12和P25，S14和S23的含义与前述相同。

在这种情况下，力（P25·S23）使隔膜23产生变形，並把活塞15向下推动。在活塞下行时，活塞15把隔膜14压向座16，同时阻止液流通过文杜里管17。活塞15向下的运动同时也使弹性隔膜29下降，该隔膜在离开排气孔30的孔座时由于受到室27内存在的相对于排气道31内存在的大气压力的反压正的作用，开始作球面状变形，逐渐地减小它与排气孔30孔座的接触表面面积，直至隔膜的弹力不再与这一反压力平衡时为止，此时隔膜开启通向大气的排气道31。

利用螺丝32很容易调节这样一种平衡点，这关系着隔膜29在脱开排气孔和允许液体流进排气孔30和排气道31之前应该作出的弹性行程的幅度。

通过螺丝32排放的液体体积总是少量的，它相当于在隔膜29开启排气孔30之前由于隔膜23向下弯曲所产生的体积。

一旦30和31形成的排气道开启时，在室27和25以及导管24、19和35内出现剧烈的压力下降，促使安装在导管35下游的分配管网内的次级阀排放液体。

这种压力下降出造成以下条件：

P25·S23＝P_atm·S23＜P12·S14

此时由主回路内的液体加到隔膜14上的力占优势;活塞15向上回升，並通过隔膜29关闭排气孔30。

因此，图1的装置能再次开始一次新的压力变换周期。

很明显，由于导管35下游的管网总是充满液体的，所以由分配系统的次级阀排放的体积等于由管网的弹性膨胀所产生的体积，在每次排放液体时，管网回复到它的休止状况。

本发明还涉及到与自动脉动灌溉液输送装置配用的灌溉设备。

在这种设备内，将上述装置连接到分配管网的一端，管网上设置许多装有输液喷咀的压力反应阀。

参见图2，用字母D表示自动脉动灌溉液体输送装置，用字母R表示这种灌溉液的分配管网。分配管网由一系列导管部件构成，每一部件的下游端设置装有输液喷咀的次级阀。在图2中，为了简化起见，只表示这些导管部件中的三个，他们分别用参考数36、37和38表示;与其相关的阀用参考数39、40和41表示。

根据一种推荐的实施例，连接到分配系统的次级阀具有图3和图4所示的构形。在这些图中，阀由阀体42构成，阀体42包括进液通道43、出液通道44和输液孔或喷咀45。在所述阀的内部装有活塞46，活塞具有一个密封圆盘51，活门48连接到圆盘51，活门48由二个柔性的用弹性材料制成的圆柱形元件49和50构成。当活塞46在圆筒形导管47内滑动时，根据在通道43和44内在存的压力大小，活门交替地关闭设置在输液喷咀45上的座52和进液通道43。

在供液阶段，上述脉动装置使分配管网充满液体，直至管网内的压力达到等于或接近于液源压力值时为止。

参见图2、3和4，在供液阶段，在液源压力的影响下液体流经脉动分配装置D的管网R的部件36，到达次级阀39，在这一阀内液体加压于活塞46上，活塞46又对活门48加上一个推力，使活门48顶在座52上闭合座52。液体输送压力同时使密封圆盘51下降，这种下降密封动作很灵便，因为活门48的圆柱形元件49和50是用一种柔性塑料制成的，因此很柔软。

密封圆盘51的下降开启进液通道43和出液通道44之间的通液口，因此有可能使分配管网的部件37注满液体，並能使液体到达阀40，以此类推，直至管网完全被充满液体为止。

在管网充满液体时，液体停止流动而装置D内的文杜里效应同时终止，供液压力开始作用在所述装置的上面部分，使由液源供液的供液口闭合，同时使通向大气的排气孔道开启，因此所述装置内的压力下降，这一个压力下降首先传递到管网R的部件36，由于在管网部件37（在这部件内存在的压力等于或近似等于液源的压力）和管网部件36（在这部件内存在的压力等于或近似等于大气压力）之间存在着压差，阀39的活塞46被向上推进座47内，并带动活门48把座52打开，于是灌溉液通过喷液嘴45释放出来。从管网部件37释放液体的过程一直接续到分配管网的流述部件37内的压力达到某一等于或接近于大气压的数值时为止。在管网R的下游各部件中相继重复上述所有步骤，直至达到管网的最后一个部件为止。

打开次级阀的时间约为几分之一秒的数量级。

脉动装置D再次向管网R充液的阶段在管网部件36内的压力下降到大气压或接近大气压时才开始。

管网再充液的时间大于排液时间，可以在几秒到几十秒的时间范围内变化，这取决于灌溉设备的尺寸和由液源供给灌溉液体的流率。

使管网的各部件通过压力下降排放灌溉液体的能量，显然是由管网的弹性提供的，这种管网通常是塑料制成的。在采用一种非弹性管网（如钢制管网）的情况下，可在每个管网部件内设置一种具有适当弹性的贮液元件，其合适的尺寸取决于每周期所需输送的灌溉液量。

脉动装置D的特别有构形以及它的独特的不受下游所接分配管网类型影响的自动操作方式，使有可能对灌溉设备根据临时的需要和田地的特征进行简单、有效的调整。

图5表示一种分叉的分配管道网。在这种情况下，在脉动装置D的下游设有二支分配管网，第一支管网R¹由分支部件53、54和55组成，阀56、57和58置于各段分支部件之间;另一支管网R²，由分支部件59、60和61组成，其中分别设置阀62、63和64。

Claims (7)

1、灌溉液的自动脉动式输送装置，在其上游侧连接到处于恒压或基本上恒压的液源，在它的下游侧，连接到装有次级压力响应阀的开口环路分配系统，在分配管网供液阶段压力等于或基本上等于供液压力时，压力响应阀闭合，在排放灌溉液阶段压力下降到上述数值以下时，压力响应阀开启；其特征如下：

-一个文杜里(Venturi)装置，充有灌溉液，从它的限流区接出一个分叉导管，以便把由文杜里装置产生的减压传递到滑动元件；

-一个类似活塞的滑动元件，其第一个平面可感受输送灌溉液的压力，其第二个平面，平行于或基本上平行于所述第一个平面，可感受由文杜里装置产生的减压；

活塞在移动到行程的终端位置时，交替地使：

-液源供液口打开，同时关闭通到大气的排气道，这是在系统供液阶段里文杜里装置产生的减压所引起的；

-液源供液口关闭，即：在系统供液阶段结束时，由文杜里效应产生的压力使所述供液口闭合，同时或随即打开通向大气的排气道，致使压力下降，从而使系统排出液体，循环再次开始。

2、如权利要求1所述装置，其特征是：装置由阀体构成，在阀体内设置：

-一个位于阀体底部的主液流回路，此回路由进液导管和出液导管构成，在进液导管和出液导管之间加入一个能闭合的供液口，在出液导管下游放置一个文杜里装置;

-一个排气孔，通向大气，位于阀体的上部;

-一个次级液流回路，该回路把文杜里装置的限流区通过中间室连接到排气孔;

-一个受到次级回路控制的类似活塞状的滑动元件，该元件可在闭合排气孔和开启主回路供液口的上部位置与开启排气孔和闭合主回路供液口的下部位置之间作往复运动。

3、如权利要求1或2所述装置，其特征是：弹性隔膜置于滑动元件和液源供液口之间。

4、如权利要求1或2所述的装置，其特征是：弹性隔膜置于滑动元件和通向大气的排气孔之间。

5、如权利要求1或2所述装置，其特征是：滑动元件的周边借助于弹性隔膜连接到阀体，这样一种隔膜构成滑动元件的受压面，由文杜里装置产生的减压即传递给此受压面。

6、灌溉设备，其特征是：该设备包括如权利要求1到5所述自动脉动输送灌溉液的装置，此装置与上游的压力液源相连接，并与用于灌溉液体的下游分配管网相连接，所述管网装有许多次级压力响应阀。

7、如权利要求6所述设备，其特征是：所述分配管网的次级阀包括一个阀体，该阀体与一个进液通道、一个出液通道和一个喷液嘴相连接，在所述阀体内设置一个活塞，活塞通过密封园盘与一个活门相连接，所述活门主要由二个耦合的用柔性塑料制成的圆柱形元件组成。

Images