CN104955581B - 具有两个预设的压力响应常闭阀的脉动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有两个预设的压力响应常闭阀的脉动装置。所述第一阀门用于聚集流体。所述第二阀门用于产生阻力以便迫使所述第一阀门宽开。所述第二阀门可被构造成使得其一旦打开就产生极小的阻力或不产生阻力。在一些实施例中，所述脉动装置将流体诸如水和/或空气的低速受控和/或连续流转变成高速脉动和/或间歇流。脉动装置可操作(例如)一条或多条滴灌管线、弹出式喷灌头、雾化喷头和/或其他灌溉装置。

Description

具有两个预设的压力响应常闭阀的脉动装置

相关专利申请

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No.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。

技术领域与背景技术

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。

授予本发明人的美国专利No.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。

授予本发明人的美国专利No.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。

授予本发明人的美国专利申请公布No.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)。

额外的背景技术包括授予本发明人的美国专利No.7,900,851、授予Deines的美国专利No.3,902,664、授予Brunnengraeber等人的美国专利No.5,314,116、授予Christy的美国专利No.4,909,441。

发明内容

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。

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。

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。

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口。

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。

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。

根据本发明的一些实施例，第一压力值大于第二压力值。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

根据本发明的一些实施例，扩宽在打开第二阀门之前发生。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

在附图中：

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；

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；

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；

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；

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

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

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。

概述

1压力响应迸涌室阀

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)。

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。窄开第一阀门可允许流体从集合室进入迸涌室。任选地，当流体开始进入迸涌室时，第二阀门被关闭，从而产生防止流体流向迸涌室出口的阻力。阻力可迫使第一阀门宽开。例如，阻力可导致集合室、迸涌室和/或集合室和迸涌室两者响应于正在进入的流体而膨胀。这可在(例如)当弹性套管相对于刚性插入件膨胀时发生。一旦第一阀门宽开后，两个室就可任选地变成一个室。响应于第二阀门位置处升高的压力，第二阀门打开并允许流体流向出口。在一些实施例中，由于膨胀的集合室和膨胀的迸涌室两者中流体的体积增大而产生足够打开第二阀门的压力，第二阀门因此打开。

在一些实施例中，第一阀门以授予同一发明人的美国专利No.5,507,436(以引用方式并入本文)中所述的方式产生阻力，以用于在集合室中收集流体之目的。在此类实施例中，相比之下，第二室可在当第二阀门处于常闭位置时提供明显的阻力，以便迫使该室进一步膨胀和/或迫使第一阀门变得宽开。一旦此动作完成后，第二阀门就可以打开，从而提供极小的阻力或不提供明显的阻力。例如，流体可以最低的摩擦损失流出出口。

在一些实施例中，脉动装置可以包括(或还包括)刚性插入件和围绕刚性插入件的弹性套管。弹性集合室可在刚性插入件与弹性套管的第一段之间的空间中形成。任选地，迸涌室可在弹性套管与刚性插入件的第二段之间的空间中形成。例如，第一阀门可由位于第一段与第二段之间的刚性插入件的环形凸起部形成。凸起部的外径可大于弹性套管的无应力内径。

在本发明的一些实施例中，第二阀门在被弹性套管覆盖的刚性插入件中包括端口或孔(例如，在第一阀门下游的某一点处)，一旦弹性套管在端口或孔上方打开，所述第二阀门就打开。在一些实施例中，刚性插入件在端口或孔位置处的外径大于无应力状态下弹性套管的内径。

在一些实施例中，迸涌室可以不作为单独的室存在，并且一旦流体流过第一阀门，就可以仅包括迸涌室。在此类实施例中，弹性套管可围绕刚性插入件。可在弹性套管与刚性插入件之间位于第一阀门下游的某一点处包括迸涌室。在这样的一个实施例中，在脉动装置处于非工作状态时、在流体流过集合室之前和/或流体从迸涌室释放且第一阀门保持关闭时，迸涌室可不具有体积和/或具有最小的体积。

相似地，在一些实施例中，在脉动装置处于非工作状态时和/或当流体不通过脉动装置的入口流向集合室时，集合室可不具有体积和/或具有最小的体积。在此类实施例中，弹性套管可围绕刚性插入件，并且可在弹性套管与刚性插入件之间位于第一阀门上游的某一点处包括集合室。当弹性套管处于收缩位置并且无流体流入脉动装置中时，集合室可不具有体积和/或具有最小的体积。

在一些实施例中，第二阀门可在被弹性套管覆盖的刚性插入件中包括端口或孔。端口或孔也可包括与流体出口连通并使流体流向出口装置的出口端口。任选地，第二阀门可由包裹出口端口的套管形成。例如，刚性插入件在出口端口处的外径可大于套管的无应力内径。当套管包裹出口端口时，其可被拉伸背离出口端口，从而使出口端口偏置并且关闭。出口端口和套管可任选地形成常闭阀。该阀在不存在使弹性套管膨胀到打开位置的外部应力时常闭。

迸涌室中的压力可任选地对迸涌室中聚集的流体体积高度敏感。例如，流体流入关闭的迸涌室中可导致迸涌室中的压力大大升高。迸涌室中升高的压力可宽开第一阀门和/或保持第一阀门打开。升高的压力可打开第二阀门，从而允许流体脉冲从脉动装置排出。流体脉冲可包括来自集合室和/或迸涌室的流体。

在一些实施例中，集合室可具有相对大的流体容量和/或集合室中的压力可随着集合室中流体的体积增大而以低速率升高。任选地，迸涌室可具有相对较小的流体容量和/或集合室中的压力可随着流体的体积增大而以比第一速率高的第二速率增大。

在一些实施例中，出口端口可比入口和/或入口通道和/或入口端口宽。

在一些实施例中，迸涌室的长度(或沿着刚性插入件在第一阀门下游的长度)可明显短于集合室的长度(或沿着刚性插入件直至第一阀门的长度)。在一些实施例中，从第一(室间)阀门到第二(出口)阀门和/或出口端口的距离可远小于从室间阀门到入口端口的距离。在一些实施例中，可膨胀集合室的潜在体积明显大于可膨胀迸涌室的潜在体积。

2低阻力脉动装置

本发明的一些实施例的一个方面涉及具有降低的流动阻力的脉动装置。在一些实施例中，在流体排放的迸涌过程中，出口阀门可以打开并且可以在出口中存在极低的流动阻力。

在一些实施例中，在迸涌室与出口之间的连通可以(例如)经由被构造成具有低流体阻力的出口通道和/或出口端口实现。例如，出口、出口通道和/或出口端口可比入口和/或入口通道和/或入口端口宽。

示例性实施例

1用于从低速率受控流产生脉动流的方法

现参照附图，图1是流程图，示出根据本发明的实施例从低速率受控连续流产生更高速率的脉动流或间歇流的方法。在该方法中，两个阀门按顺序打开以从两个互连的室释放迸涌流体。

在一些实施例中，流体可以相对低的受控流率流入集合室中。例如，在任何流体流进脉动装置中之前，两个室(集合室和迸涌室)可以是空的，和/或两个室可以包含少量残余的流体。在此初始状态下，两个阀门(第一室间阀门和第二出口阀门)处于其常闭状态。该实施例中的脉动装置在当流体开始以相对低的受控流率流入脉动装置中时开始工作。在该实施例中，流体以低受控速率流入132a可膨胀集合室中。在室间阀门处于其常闭状态的情况下，流体收集在可膨胀集合室中，该集合室发生膨胀。随着流体的收集，可膨胀室中的压力升高134a。任选地，流体集合室可相对大和/或压力相对于收集的流体体积而增大的速率可相对小。可膨胀集合室缓慢聚集流体，并且压力随着室的弹性部分的拉伸而逐渐升高134a。在一些实施例中，弹性材料希望恢复到其无应力位置的记忆特性有助于随着流入的流体使室膨胀时升高压力。当可膨胀集合室中的压力达到预定的第一阀门打开程度时，第一(室间)常闭压力响应阀窄开136，从而允许流体从集合室流入132b迸涌室。

在一些实施例中，可膨胀迸涌室可任选地具有相对小的用作储存容量的潜在体积。在一些实施例中，在出口阀门针对给定的流体输入体积而关闭的情况下，可膨胀迸涌室中的压力相对快地升高134b。在一些实施例中，升高速率受弹性材料的记忆特性影响。在出口(第二)阀门处于其常闭位置的情况下，流自可膨胀集合室的流体的流动阻力有助于宽开139室间阀门。在室间阀门宽开的情况下，两个室可任选地合并成单个扩大的室。第二阀门位置处压力的快速升高134b可任选地快速打开140第二阀门(出口阀门)，从而从脉动装置释放(例如，如图1D所示)流体的迸涌流132c。例如，第二阀门可在出口室中的压力达到预定的第二阀门打开程度时打开。在一些实施例中，第二(出口)阀门被构造成一旦其打开就最大程度降低或消除通过阀门的阻力。例如，第二(出口)阀门可在第一阀门下游的刚性插入件中的开口或孔上方包括弹性管。

在一些实施例中，当释放迸涌流132c时，集合室和/或迸涌室的压力可任选地使室间阀门保持打开135。第一阀门和/或第二阀门可以(例如)在当第一阀门和/或第二阀门处的压力分别降到维持阀门打开所需的预定压力值以下时关闭144。任选地，一旦两个阀门在流体已从脉动装置喷射出后关闭144从而完成脉冲循环，就可开始下一个循环。然而，应当指出的是，两个阀门无需彼此同步地关闭，以使得由第二阀门的打开和关闭决定的一个脉冲循环无需对应于固定数量的第一阀门的打开和关闭。

2示例性脉动装置

图2示出根据本发明的示例性实施例包括被弹性套管302围绕的插入件301的脉动装置300。套管302任选地在入口端321和出口端322密封到插入件301。流路如下通过脉动装置300而存在：流体可进入插入件301中的入口309。流体可从入口309穿过入口通道310和端口311，进入在插入件301的外表面320与弹性套管302的内表面323之间形成的集合室346中。流体可通过室间阀门338a流出集合室346到达出口室348(例如，参见图4B)。出口室348在出口阀门338b处的插入件301的外表面与弹性套管302的内表面325之间形成。流体可从出口室348通过出口端口313流向出口通道315并流出流体出口316。任选地，出口端口313位置处的插入件301的外径314大于套管302的无应力内径。例如，当在出口端口313上方拉伸套管302时，其形成通常偏置的关闭的出口阀门338b。

3脉动装置管状插入件

图3是示例性插入件301的横截面视图。插入件301包括如下五段：入口段304、集合室段305、室间阀门段306、迸涌室段307和出口段308。

入口段304包括(例如)入口309、入口通道310和端口311。端口311经由入口通道310与入口309流体连通。入口段304还包括直线段312和倒钩318。

集合室段305连接入口段304与室间阀门段306。在集合室段305处，插入件301具有外径。

迸涌室段307包括将迸涌室348连接到出口通道315和出口316的出口端口313。在迸涌室段307处，插入件301具有外径314。任选地，迸涌室段307处的外径314至少与集合室段305处的外径一样大和/或更大。

出口段308包括出口通道315和出口316。出口316与端口313流体连通。在实施例300中，迸涌室端口313、出口通道315和出口316的内径与入口309、入口通道310和/或集合室端口311的内径一样大和/或更大。在一些实施例中，这可降低出口316处的阻力。在一些实施例中，出口段308还包括直线段317和倒钩319。

插入件301可任选地由刚性材料，诸如各种类型的塑料或聚合物材料(诸如，ABS、聚丙烯或乙缩醛)构成。其他刚性防水材料也完全在本发明的范围之内。插入件301可作为单个部件制成或制造，或其可由多个部件构成。例如，集合室段5可以是单独的管，其中入口段304作为连接到管的一侧的单独部件制成，并且一起制成的段306、307和308也作为连接到管的另一侧的一部分。或者，段304、305、306、307和308也可作为单个刚性部件制成。

重新参照图2和图3，在示例性实施例300中，弹性套管302的一侧围绕插入件301的入口段304的直线段312并与之接触。弹性套管302的出口端322围绕插入件301的出口段308的直线段317并与之接触。入口段304处的倒钩318和出口段308处的倒钩319任选地使弹性套管302围绕插入件301保持固定。室间阀门338a由(例如)压在围绕插入件301的环形凸起部上的弹性套管302的内表面324形成(例如，环形凸起部可具有倒钩326的形式[图3])。室间阀门338a可常闭(例如，套管302的无应力内径可小于倒钩326的外径)。室间阀门338a可响应于集合室346和/或迸涌室348中的超过预定阈值的压力而打开。

出口阀门338b可任选地常闭。出口阀门338b可在当迸涌室348中或第二阀门处的压力超过预定阈值时打开。在一些实施例中，除其他方面外，倒钩326的直径、套管302的内径、集合室段305的长度和套管302的特性(例如，弹性)还可用于控制在每次脉动中从实施例300流出的流体的喷射体积。

4脉冲的不同阶段中具有壳体的脉动装置

图4A-图4C示出具有任选的壳体443的实施例300。在一些实施例中，壳体443可保护弹性套管302和/或插入件301免受物理损坏，包括因气候、热和/或昆虫导致的损坏。壳体443可由塑料或聚合物材料(诸如，ABS、聚丙烯或乙缩醛)制成。其他刚性防水材料也完全在本发明的范围之内。也可将耐紫外线材料施加或包含在材料组合物中，以在田间长期暴露于阳光期间对其进行保护。

在一些实施例中，壳体443用于防止弹性套管302过度膨胀或不受控地膨胀。随着时间的推移，弹性材料(诸如，硅)如果被过度拉伸接近最大膨胀值或达到最大膨胀值的特定百分比，则会丧失保持其形状和特性的能力。在一些实施例中，壳体443阻止弹性套管膨胀到维持弹性材料特性所需的点之外。

在一些实施例中，壳体443直接附接在插入件301未被弹性套管302覆盖的部分上。在其他实施例中，壳体443可以配件方式附接到插入件301和/或弹性套管302。例如，壳体443可通过诸如以下各种方式附接到插入件301：闩锁、施加粘合剂材料、超声焊接或螺栓，或通过用螺丝固定到输出(喷淋)装置(诸如，带状喷射器)上而将壳体443紧固到插入件301。

在一些实施例中以及对某些应用而言，弹性套管302可以为模制部件。另选地或除此之外，弹性套管302可包括一段短的弹性管。弹性套管302可任选地由一种或多种不同类型的弹性材料诸如有机硅橡胶、EPDM橡胶等制成。在一些实施例中，诸如当弹性套管由EPDM或其他橡胶制成时，弹性套管也可在其一端和/或两端处接合到塑料插入件上，以使得弹性套管可在不使用任何配件的情况下保持在固定的位置处。这样的弹性套管可任选地在无配件的情况下保持在固定的位置处。

图4A示出在流体进入脉动装置之前的实施例300的横截面。一旦脉动装置连接到加压流体源后，流体就会通过入口309进入脉动装置并继续流过通道310和端口311。随着继续前进，流体将形成并进入在插入件301的外表面320与弹性套管302的内表面323之间形成的集合室346(参见图4B)。弹性套管302围绕倒钩326的汇合形成常闭室间阀门338a。在常闭位置，阀门338a防止流体流出集合室346，以使得流进入口309的流体被收集在集合室346中。随着流体的收集，集合室346(例如)通过拉伸套管302而膨胀。

图4B示出当室间阀门338a窄开时的实施例300。流体已被收集在拉伸弹性套管302的可膨胀集合室346中，并且流体继续流入可膨胀室346中。通过拉伸套管302直到弹性套管302的内径324变得大于倒钩326的外径，环形空间围绕倒钩326打开，从而允许流体(诸如水)以相对低的速率从集合室346流向迸涌室348。在此阶段，出口阀门338b关闭，并且流出集合室346的流体在迸涌室348中聚集。

在一些实施例中，迸涌室348具有比集合室346小的容量。任选地，为了适应在迸涌室348中聚集的给定流体体积，套管302可比在集合室346中适应相同体积时拉伸得更多。额外拉伸可导致压力相对于迸涌室348中的体积增大而言在集合室346中以更高的速率升高。随着流体从集合室346移动到迸涌室348，迸涌室348中的压力相比压力在集合室中的降低而言更快地升高。在一些实施例中，在室间阀门338a上来自室346和348两者的合成压力的升高还导致阀门338a宽开。随着流体在迸涌室348中聚集，套管302围绕端口313膨胀，从而在脉冲循环中打开阀门338b并以相对高的流量释放流体。

图4C示出室间阀门宽开、第二阀门打开并且流体从脉动装置释放的实施例。流体可任选地从集合室346通过室间阀门338a再通过迸涌室348再通过端口313再通过流体通道315流动，并通过出口316流出。在一些实施例中，出口路径(包括第二阀门)设置有极低的阻力(或无阻力)。

集合室(例如，图3中的段305)的长度和/或体积通常决定在每个脉冲过程中收集在实施例300的脉动装置中并从其喷射出的流体的体积。当使用脉动装置操作微旋转喷头、微射流喷雾器等时，脉动装置只需在每个循环中收集和喷射体积相对小的流体，因此收集段305可相对短。或者，可使用体积相对大的收集段在每个脉动循环中收集和喷射体积相对大的流体。例如，当使用脉动装置操作弹出式喷淋器、脉动滴灌管线和/或多喷射器管线时，脉动装置可能需要在每个脉动循环中收集和喷射体积相对较大的流体，因此收集段305可较长。

5替代性插入件结构

图5A-图5C是根据本发明实施例的刚性插入件501的图例。图5A示出实施例刚性插入件501的正交视图。图5B示出沿着图5A的线A-A的刚性插入件501的剖视图。图5C示出刚性插入件501的透视图。脉动装置可(例如)通过将刚性插入件501插入弹性套管(在图5A、图5B或图5C中未示出，但可与套管302中的插入件301的方式相似)而形成。弹性套管的内壁可任选地针对倒钩518和/或519固定和/或密封，从而分别限定集合室的末端和/或迸涌室的末端。套管的内壁可任选地偏置以在倒钩526上方闭合，从而形成室间阀门。室间阀门可(例如)在直至室间阀门的集合室入口侧与室间阀门下游的迸涌室出口侧之间限定边界。

刚性插入件501可任选地分成若干段：例如，入口段504、集合室段505、迸涌室段507和/或出口段508。

在一些实施例中，入口段504可包括与集合室(例如，由围绕收集段505的弹性套管形成)流体连通的流体入口509。入口509与集合室之间的连通可(例如)经由通道510和/或端口511实现。

在一些实施例中，出口段508可包括与迸涌室(例如，由围绕迸涌室段507的弹性套管形成)流体连通的流体出口516。出口516与迸涌室之间的连通可(例如)经由通道515和/或端口513实现。在一些实施例中，出口516和/或通道515和/或端口513可被构造成具有低流体阻力。在一些实施例中，出口516可比入口509宽。例如，出口通道515可比入口通道510宽。例如，出口端口513可比入口端口511宽。

在一些实施例中，围绕插入件501的弹性套管围绕端口513形成出口阀门。当弹性套管包裹迸涌室段507时，套管可跨端口513拉伸，从而关闭其流。当在套管内施加流体压力时，压力可使弹性套管远离端口513膨胀，从而打开阀门。在该实施例中，端口513位置处的插入件的外径可小于无应力位置中的弹性套管的内径。

在一些实施例中，迸涌室(例如，段507)的长度可短于集合室(例如，段505)的长度。例如，集合室的长度可定义为在脉冲循环的收集阶段沿着暴露于储存在集合室中的流体的插入件501的距离。例如，在实施例500中，集合室的长度可从集合室的输入侧上的套管连接处(例如，倒钩518)测量到室间阀门(例如，在倒钩526上方形成)。例如，迸涌室的长度可定义为在室间阀门下游沿着暴露于流体的刚性插入件501的额外距离。例如，在实施例500中，迸涌室的长度可从集合室的输出侧上的套管连接处(例如，倒钩519)测量到室间阀门(例如，在倒钩526上方形成)。

在一些实施例中，从室间阀门到出口阀门的距离可明显短于从室间阀门到入口端口的距离。例如，在实施例500中，从室间阀门到出口阀门的距离可被看成是从倒钩526到端口513的中心的距离。例如，在实施例500中，从室间阀门到出口阀门的距离可被看成是从倒钩526到端口511的中心的距离。另选地或除此之外，入口端口的位置可被定义为端口511的近端和/或远端。另选地或除此之外，出口阀门的位置可被定义为端口513的近端和/或远端。

在一些实施例中，脉动装置的插入件可包括管接头(例如，用于配合到灌溉软管的倒钩570)。在一些实施例中，脉动装置的插入件可包括用于壳体和/或配件(例如，配件551)的配件。

6脉动装置系统

图6示出根据本发明的实施例的脉动装置系统。该系统可包括向脉动装置供应加压流体的输入装置684。脉动装置682可包括与集合室646流体连通的入口609。集合室646可与迸涌室648间歇流体连通。在集合室646与迸涌室646之间的流体连通任选地可由室间阀门638a控制。迸涌室648可与出口616间歇流体连通。在迸涌室648与出口616之间的流体连通任选地可由出口阀门638b控制。出口616可连接到输出装置680。

例如，输入装置684可包括灌溉系统中的加压流体源，其可经由滴头或流控件连接到脉动装置。

例如，输出装置680可包括多种喷淋或流体输送装置中的一种，诸如喷灌头、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装置。

应当认识到，为清楚起见而在单独实施例的背景下描述的本发明的某些特征也可在单个实施例中以组合方式提供。相反，为简明起见而在单个实施例的背景下描述的本发明的各种特征也可单独地提供，或以任何合适的子组合提供，或适于本发明的任何其他所述实施例而提供。在各种实施例的背景下描述的某些特征不应被视为那些实施例必不可少的特征，除非该实施例没有那些要素则无法实施。

尽管已结合本发明的具体实施例描述了本发明，但很显然，许多替代、修改和变型对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。因此，本发明旨在涵盖落在所附权利要求书的精神和广义范围内的所有此类替代、修改和变型。

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请全文以引用方式并入本说明书中，达到如同具体地且单独地指示每份单独的出版物、专利或专利申请以引用方式并入本说明书的相同程度。此外，本申请中的任何参考文献的引用或指明都不得理解为承认此类参考文献可作为现有技术而用于本发明。如果使用节段标题，则这些标题不应理解为必然具有限制性。

Claims (19)

1.一种脉动装置，包括：

可膨胀集合室，所述可膨胀集合室用于接纳来自流体入口的流体；

迸涌室；

第一阀门，所述第一阀门用于控制在所述可膨胀集合室与所述迸涌室之间的第一流体连通；以及

第二阀门，所述第二阀门用于控制在所述迸涌室与流体出口之间的第二流体连通；

其中所述第一阀门在所述集合室中的集合室压力超过第一压力值时相对窄地打开；

其中所述第二阀门产生阻力，从而迫使所述第一阀门相对宽地打开；并且

其中所述第二阀门在当所述第二阀门位置处的迸涌压力超过第二压力值时打开。

2.根据权利要求1所述的脉动装置，还包括：

刚性插入件；以及

弹性套管，所述弹性套管围绕所述刚性插入件；

其中所述可膨胀集合室被包括在所述弹性套管与所述刚性插入件之间，沿着所述刚性插入件的长度的至少一部分直至所述第一阀门；

其中所述迸涌室被包括在所述弹性套管与所述刚性插入件之间，沿着所述刚性插入件的长度的至少一部分超出所述第一阀门。

3.根据权利要求2所述的脉动装置，其中所述第一阀门在所述刚性插入件上包括环形凸起部。

4.根据权利要求2所述的脉动装置，其中所述第二阀门包括在被所述弹性套管覆盖的所述刚性插入件中的端口。

5.根据权利要求4所述的脉动装置，其中所述端口位置处的所述刚性插入件的外径大于无应力状态下所述弹性套管的内径。

6.根据权利要求1所述的脉动装置，其中所述集合室中的所述集合室压力响应于所述集合室中流体的体积增大而以第一速率升高，并且所述迸涌室中的所述迸涌压力响应于所述迸涌室中流体的体积增大而以第二速率升高，所述第二速率大于所述第一速率。

7.根据权利要求1所述的脉动装置，其中所述第一压力值大于所述第二压力值。

8.根据权利要求1所述的脉动装置，其中所述流体入口的内径小于所述流体出口的内径。

9.根据权利要求1所述的脉动装置，其中所述集合室的长度大于所述迸涌室的长度。

10.根据权利要求1所述的脉动装置，其中所述第二阀门在当所述第二阀门位置处的所述迸涌压力小于所述第二压力值时关闭。

11.根据权利要求1所述的脉动装置，还包括：

至少一个输出装置，所述至少一个输出装置与所述出口流体连通，所述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、喷雾器和防霜冻系统。

12.一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，所述方法包括：

增大所述集合室中收集的流体的体积，以升高所述集合室中的集合室压力；

当所述集合室压力达到至少第一压力值时窄开所述第一阀门，以允许所述收集的流体中的一些从所述集合室流入所述迸涌室中；

在所述迸涌室中聚集所述收集的流体的至少一部分，以升高迸涌压力，其中在所述迸涌压力达到第二压力值之前，所述第二阀门防止所述收集的流体流出所述迸涌室；

响应于所述迸涌压力的所述升高扩宽所述第一阀门的开度；以及

当所述迸涌压力达到至少第二压力值时打开所述第二阀门，从而允许所述收集的流体的至少一部分流出所述流体出口。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述集合室压力相对于所述收集的流体体积的所述增大而以第一速率升高，所述迸涌压力相对于所述聚集而以第二速率升高，并且其中所述第二速率大于所述第一速率。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

相对于所述收集的流体的体积减小而以所述第一速率降低所述集合室压力；

相对于所述迸涌室流体体积的所述减小而以所述第二速率降低所述迸涌压力；

当所述集合室压力降低到所述第一压力值以下时关闭所述第一阀门；以及

当所述迸涌压力降低到所述第二压力值以下时关闭所述第二阀门。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述扩宽在所述第二阀门的所述打开之前发生。

16.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二压力值大于所述迸涌室和所述第二阀门以及所述流体出口的合并流动阻力。

17.根据权利要求12所述的方法，其中流体以小于2L/h的平均速率流进入口中。

18.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二阀门的所述打开包括弹性套管远离阀门端口膨胀。

19.根据权利要求12所述的方法，还包括：

将流出所述脉动装置的所述收集的流体的至少一部分导向至少一种应用，所述应用选自微喷灌头、微射流头、农业滴头、弹出式喷灌头、微旋转喷头、雾化喷头、喷雾器或防霜冻系统。