CN115315672A - 流量调节器 - Google Patents

Abstract

一种用于调节水系统的至少一区段内的水的流动速度的流量调节器，包括基部构件和活塞构件。活塞构件可相对于基部构件移动，并且包括至少一个缺口，当水穿过流量调节器时，水可以穿过该至少一个缺口流动。活塞构件朝向和远离基部构件的移动分别减小和增加水可以流过的缺口的面积。

Description

流量调节器

技术领域

本发明的实施例涉及一种流量调节器，特别是用于在灌溉应用中使用的流量调节器。

背景

流量调节器通常用于调节灌溉系统中的液体流量。这种流量调节器可以从简单的孔口变化到可以补偿压力变化的更复杂的液压网络。

例如，US2986157描述了一种先导阀，该先导阀可用于响应压力而打开和关闭阀。该先导阀包括相对较小的通路，通过该通道，液压可用于控制控制阀。

在灌溉系统中使用的流量调节器，输送相对较脏的水，应优选包括相对较大的通路，这样它们就不会容易堵塞，并从而起到按照设计调节流量的作用。

概述

结合系统、工具和方法描述和图示了以下实施例及其方面，这些系统、工具和方法意在是示例性和说明性的，在范围上是非限制性的。

在本发明的实施例中，提供了一种用于调节水系统(例如灌溉系统)的至少一区段内的水的流动速度的流量调节器，该流量调节器包括基部构件和可相对于基部构件移动的活塞构件，该活塞构件包括至少一个缺口，当水穿过流量调节器时，水可以流过该至少一个缺口，其中活塞构件朝向和远离基部构件的移动分别适于减小和增加水可以流过的缺口的面积。

优选地，活塞构件包括位于缺口上游的开口，水首先穿过该开口。

通常，流过流量调节器的水不能绕过至少一个缺口和/或开口进入活塞构件。

优选地，该至少一个缺口提供穿过其中的通道，该通道从缺口较深的起始处到缺口较浅的末端处逐渐减小。这种逐渐减小可以定义为遵循围绕活塞构件的至少一区段螺旋盘绕的基本上螺旋的路线。

优选地，活塞构件包括大致圆柱形的形状，该圆柱形沿着其轴线的至少一部分中空，从而形成外围护罩，并且至少一个缺口形成在护罩的下游侧。

优选地，活塞构件朝向和远离基部构件的移动受存在于活塞构件的入口的上游和下游的水压的影响。

由存在于活塞构件的上游和下游(特别是通往活塞构件的开口)的压力所导致的流量调节器内的这种移动动作提供了所谓的直接流量调节，直接流量调节的特征在于具有相对高的响应速度，适合于相对短的操作周期和/或短的稳定时间，典型地对于至少一些灌溉动作，例如与流动调节一起使用的过滤动作。

优选地，通过流量调节器提供的相对较大的水通道提供了操作脏水的相对较高的可靠性，因此大大减少了调节器在使用期间堵塞的可能性。

通常，在操作期间设置在流量调节器中的自调节移动允许穿过调节器的通道尺寸的基本恒定的变化，这有助于清除可能被截留在调节器的水通道中的碎片/污垢。

例如，截留在流量调节器的缺口(缺口可定义为代表穿过调节器的最小通道)内的污垢可以在下游压力上升并促使活塞构件远离基部构件移动时从缺口处的所述位置释放以向下游流动。

除了上述描述的示例性的方面和实施例之外，通过参考附图和研究下面的详细描述，另外的方面和实施例将变得明显。

附图简述

在参考的附图中图示了示例性实施例。旨在本文所公开的实施例和附图应被认为是说明性的而非限制性的。然而，本发明(就组织和操作方法两者而论)连同其目标、特征和优点可以通过在结合附图阅读时参考下面的详细描述被最好地理解，在附图中：

图1A和图1B分别示意性地示出了可能处于包括根据本发明的实施例的流量调节器的灌溉系统的上游侧的过滤装置；以及利用根据本发明实施例的流量调节器的可能用于淹灌的灌溉系统；

图2A和图3B示意性地示出了分别处于组装状态和分解状态的流量调节器的实施例；

图3A至图3C示意性地示出了图2的流量调节器的活塞构件的不同视图；

图4A和图4B示意性地示出了图2的流量调节器的基部构件的不同视图；以及

图5A和图5B示意性地示出了图2的流量调节器在不同调节状态下的截面图；

应理解的是，为了说明的简单和清楚，图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚，元件中的一些的尺寸可能相对于其他元件被放大。此外，在适当的情况下，附图标记可以在附图内重复，用于表示类似的元件。

详细描述

首先注意图1A，其图示了可位于灌溉系统上游侧的可能的过滤装置10。该示例中的过滤装置包括多个介质过滤器12。过滤装置可以成组14(这里是三个这样的组)地布置，每个组包括若干个介质过滤器12(这里是五个)。

过滤装置内的每个组14可包括进入管16、排出管18和冲洗管20。每个介质过滤器12可以在其上侧5处经由三通阀22联接到进入管16和冲洗管道20；并且在其下侧7处联接到排出管18。

在给定的过滤器的过滤循环期间，与过滤器相关联的三通阀可被控制以打开流动路径，使来自进入管16的水经由过滤器的上侧5流入过滤器(同时阻断通往冲洗管20的路线)。然后，穿过过滤器内的介质向下流动的水可以在过滤器的下侧7处从过滤器排出到排出管18中，并可能从排出管向下游去灌溉田地(或类似场地)。

在给定的过滤器的冲洗循环期间，与过滤器相关联的三通阀可被控制以打开在过滤器的上侧5和冲洗管20之间的流动路径(同时阻断通往进入管16的路线)。存在于排出管18内的加压的水随后可经由过滤器的下侧7向上流入过滤器，以将污垢从过滤器内的介质中冲出，并然后通过过滤器的上侧5流出至冲洗管20，并从冲洗管流入贮存器、周围环境或适合接收这种相对脏的水的任何其他装置。

可以通过控制除一个介质过滤器之外的所有介质过滤器的三通阀来执行过滤循环而剩下的一个过滤器可以经由其三通阀控制来执行冲洗循环来获得适合于为介质过滤器的冲洗循环提供动力的排出管18内的加压水。因此，被介质过滤器过滤的大部分水可用于其预期目的(例如灌溉)，而一小部分水可用于冲洗介质过滤器中的一个。

在本发明的一方面中，流量调节器24的实施例可安装到每个冲洗管20的下游侧。流量调节器24可用于将在过滤器的冲洗循环期间穿过冲洗管的水的流动速度调节到适当的流动速度范围，该适当的流动速度范围基本上被优化为将污垢从过滤器内的介质中冲洗出去，同时基本上避免或限制介质颗粒随流过过滤器的水一起从过滤器中冲洗出来的损失。

注意图1B，其图示了系统100的另一示例，其中可以安装流量调节器24的实施例。在该示例中，系统100是适用于将水经由管101输送到田地的淹灌系统，这样水就可以简单地穿过田地里的作物流过地面。

另外注意图2A和图2B，其图示了本发明的流量调节器24的实施例。流量调节器具有上游侧241和下游侧242，水穿过上游侧241进入调节器，水穿过下游侧242离开调节器。流量调节器具有外壳26，该外壳26在该示例中由上游部分261和下游部分262组成。外壳包围住以下主要元件：活塞构件28、孔口构件30和基部构件32。

注意图3A至图3C，其为活塞构件28和孔口构件30的近视图。孔口构件30包括大致环形的基本平坦的孔口面301和穿过面301的通孔302。孔口构件30还包括联接构件303(这里在其下游下侧)，用于将孔口构件30联接到活塞构件。活塞构件28具有大致圆柱形的形状、在其大致上游侧的限定开口282的凸缘281和包括由角度缺口2821形成的边缘不整齐的下侧282的外围护罩283。在该示例中，每个角度缺口2821在周向方向上从缺口较深的起始处1到缺口较浅的末端处2逐渐下降(这里以大致线性的方式)。在该示例中，相邻的缺口2821由分隔部99周向地隔开。

孔口构件30可以经由其联接构件303卡扣安装到活塞构件28上(参见图3B)，以使其孔302与开口282对齐。因此，通过将具有某种尺寸的孔302的孔口构件30安装到流量调节器的活塞，可以执行相对通用的流量调节器的调节，使得它可以将穿过其中的流调节到所需的流动速度范围，例如适合于冲洗某种介质过滤器而在这种冲洗动作期间基本上不松动介质颗粒。如在图3C中所见，活塞构件28可包括位于其凸缘281下部下游侧的多个孔眼构件283。

注意图4A和图4B，其示出了基部构件32的近视图。基部构件32包括大致圆柱形的芯体321和多于一个向上突出的支座322，支座322高出芯体的上侧。每个支座322在其上侧包括进一步向上突出的较小直径的杆323。芯体在其周边324处遵循大致锥形的形状，该大致锥形的形状向下朝向周向边缘325略微扩散开，并且芯体在其周边324处形成有多个通道326，每个通道326提供在周边324与基部构件的下侧之间连通的路线。

注意图5A和图5B，其提供了流量调节器在不同调节状态期间的截面视图。在流量调节器的组装状态下，活塞构件28可以放置在基部构件32的上方，其中基部构件32的每个杆323与活塞的相应孔眼构件283相互作用并定位于活塞的相应孔眼构件283内。

若干个偏置构件40(这里是压缩弹簧的形式)可以放置在杆323中的至少一些以及它们相应的孔眼构件283和支座构件322上。这样的偏置构件40可因此保持在活塞凸缘281的下侧和基部构件的芯体321之间。

活塞构件28可以放置在基部构件32上方，其中，活塞构件28的护罩283的在大致邻近其边缘不整齐的下侧处大致围绕基部构件的芯体的周边324。组装状态下的活塞和基部构件在它们之间形成室3，该室3可在其下游侧经由缺口2821通向外，且在其上游侧经由孔302通向外。

进入的水经由流量调节器的上游侧241进入流量调节器，经由孔302进入室3中，并然后经由缺口2821和通道326在其下游侧242离开流量调节器。在流量调节器的上游侧241处的水的压力推压孔口构件的孔口面301，以施加力Fu，力Fu作用以将活塞构件28朝向基部构件32偏压。

随着力Fu的积累并超过例如偏置构件40所施加的反作用力时，活塞构件可朝向基部构件移动，并由此逐渐/成比例地减小水可以穿过其向下游流动的缺口的面积(参见图5B)。因此，穿过流量调节器的水的流动速度成比例地减小，同时在孔302的下游侧(即，在位于孔302和缺口2821之间的室3处)积累压力，该压力形成合力Fc(由压力和弹簧施加)，合力Fc在上游方向上推压活塞构件。

当孔302下游的力Fc克服力Fu时，活塞构件可以在远离基部构件的方向上向上游移动回去，并由此水可以流过的缺口的面积增加，从而增加穿过流量调节器的流动速度。

因此，由于活塞上游和下游的压力波动，活塞构件的移动可在上游和下游摆动，并由此在由流量调节器的尺寸和可拆卸孔口构件的直径302限定的给定流动速度范围内调节穿过流量调节器的水的流量。由此，可以获得适合于执行介质过滤器的冲洗动作的最佳流动速度范围。

在本发明的一方面中，给定的流量调节器24可以通过适当地选择其偏置装置且特别是其可拆卸孔口构件的孔径来调节以适应不同的工作条件。例如，在大致表现出第一流动速度的系统中使用的某种尺寸的流量调节器可以配备有具有第一弹簧常数的偏置装置和第一直径的孔302。然而，类似的流量调节器在不同的工作条件使用下可配备有不同类型的弹簧和不同的孔径。

另外，虽然本申请或技术已经在附图和前面的描述中详细地说明和描述，但是这种说明和描述被认为是说明性或示例性的并且是非限制性的；本技术因此并不限于所公开的实施例。根据对附图、技术和所附权利要求的研究，所公开的实施例的变型可以被所属领域的技术人员理解和实现并且实践所要求保护的技术。

在权利要求中，词语“包括(comprising)”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一(an)”不排除多于一个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中叙述的若干个项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述了某些措施的这一事实并不表示这些措施的组合不可以被有利地使用。

本技术还被理解为涵盖确切的术语、特征、数值或范围等，如果在这里这些术语、特征、数值或范围等是结合了诸如“大约、大概、基本上、大致、至少”等术语来提及的话，换言之，“大约3”应也包括“3”，或者“基本上垂直”应也包括“垂直”。权利要求中的任何附图标记不应当被理解为限制范围。

尽管已经在一定程度详细描述了本发明的实施例，但应理解，可以做出各种改变和修改而不脱离下文所要求保护的本发明的范围。

Claims (21)

1.一种用于调节水系统例如灌溉系统的至少一区段内的水的流动速度的流量调节器，所述流量调节器包括基部构件和能够相对于所述基部构件移动的活塞构件，所述活塞构件包括至少一个缺口，当水穿过所述流量调节器时，水能够流过所述至少一个缺口，其中所述活塞构件朝向和远离所述基部构件的移动分别适于减小和增加水能够流过的所述缺口的面积。

2.根据权利要求1所述的流量调节器，其中，所述活塞构件位于所述基部构件的上游。

3.根据权利要求1或2所述的流量调节器，其中，流过所述流量调节器的水不能绕过所述至少一个缺口。

4.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节器，其中，所述至少一个缺口提供穿过所述至少一个缺口的通道，所述通道从所述缺口较深的起始处逐渐减小到所述缺口较浅的末端处。

5.根据权利要求4所述的流量调节器，其中，水能够流过的所述缺口的面积的减小包括阻挡所述缺口的邻近所述缺口的所述末端处的面积。

6.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节器，还包括偏置装置，所述偏置装置适于使所述活塞构件远离所述基部构件移动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节器，还包括孔口构件，所有流过所述流量调节器的水都必须穿过所述孔口构件。

8.根据权利要求7所述的流量调节器，其中，所述孔口构件联接到所述活塞构件，优选地可拆卸地联接到所述活塞构件。

9.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节器，其中，所述活塞构件朝向和远离所述基部构件的移动受到存在于所述活塞构件的入口的上游和下游的水压的影响。

10.根据权利要求9所述的流量调节器，其中，所述活塞构件朝向所述基部构件的移动适于增加下游压力。

11.根据权利要求9或10所述的流量调节器，其中，存在于所述活塞构件的入口下游并影响所述活塞的移动的水压基本上是存在于位于所述基部构件和所述活塞构件之间的室内的压力。

12.根据权利要求11所述的流量调节器，其中，所述室与所述调节器的位于所述基部构件下游的区段的液体连通基本上仅经由所述至少一个缺口。

13.根据前述权利要求中任一项所述的流量调节器，其中，所述至少一个缺口是多于一个缺口。

14.一种用于调节水系统例如灌溉系统的至少一区段内的水的流动速度的方法，其中所述方法包括以下步骤：

提供包括基部构件和活塞构件的流量调节器，所述活塞构件位于所述基部构件的上游并且包括至少一个缺口，

将所述调节器的上游侧暴露于加压水的进入流，其中

来自上游的压力适于在下游方向上推压所述活塞构件，以便将所述活塞构件朝向所述基部构件推动。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述活塞构件朝向和远离所述基部构件的移动分别适于减小和增加水能够流过的所述缺口的面积。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，只有所述活塞构件是能够移动的，而所述基部构件是静止的。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，基本上所有向下游流过所述调节器的水都必须经由所述至少一个缺口流过。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中，所述至少一个缺口提供穿过所述至少一个缺口的通道，所述通道从所述缺口较深的起始处逐渐减小到所述缺口较浅的末端处。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，水能够流过的所述缺口的面积的减小包括阻断所述缺口的邻近所述缺口的所述末端处的面积。

20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，还包括偏置装置，所述偏置装置适于使所述活塞构件远离所述基部构件移动。

21.根据权利要求14至21中任一项所述的方法，还包括孔口构件，流过所述流量调节器的所有水都必须穿过所述孔口构件。

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