WO2004034772A1 - Emisor autocompensante de riego por goteo, con dispositivo de flujo unidireccional - Google Patents

Emisor autocompensante de riego por goteo, con dispositivo de flujo unidireccional Download PDF

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Juan Duart Mari
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/02—Watering arrangements located above the soil which make use of perforated pipe-lines or pipe-lines with dispensing fittings, e.g. for drip irrigation
    • A01G25/023—Dispensing fittings for drip irrigation, e.g. drippers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/22—Improving land use; Improving water use or availability; Controlling erosion

Definitions

  • the object to which the invention is protected consists of a "self-compensating drip emitter, with a unidirectional flow device", that is, inside which the direction of movement of the circulation cannot be reversed. water, because it would become a suction element instead of emitter.
  • Self-compensating drippers are known in which the outlet section varies with inverse proportionality with respect to pressure variations, ensuring that the irrigation flow rate is practically constant. This is achieved through the use of a peripheral elastic membrane that supports the external pressure of the water in the pipe in which the dropper is inserted, while a reduced pressure acts on its internal face, close to the outlet orifice. the passage of the liquid through a maze that causes loss of load.
  • Said drippers are ordinarily placed inside elastic pipes in underground laying, a system that offers numerous advantages such as the absence of runoff and evaporation losses, the prevention of fungal infections in plants, but, above all, the ideal location of the water supply where it is necessary, next to the absorbent roots.
  • a wet bulb usable in all its volume, and not as in surface drip systems, in which the volume of water that is poured near the surface is not used by the plant, since its system root is much lower.
  • this system also presents a problem: the obstruction of the drippers when, due to a variation in the pressure in the pipes, the direction of the circulation of the liquid is reversed, creating a depression inside the pipe and a suction that, when the dripper is buried, causes the earth to enter and render it useless.
  • the signature holder of this application is also the one of Invention Patent No. 9700396 in which the suction of soil particles that could be produced by the depression that is created in the pipe after the supply cut of water is effectively avoided thanks to a mobile ball integrated in the emitter, which acts as a particular "non-return valve".
  • the essence of the invention consists in replacing the known spherical anti-suction valve. by a circular membrane of an elastomeric material that is deformed by increasing the pressure in the pipe until it is separated from its seat at the beginning of the irrigation, allowing the free passage of water.
  • the main objective of the antisuction device is to prevent this reflux into the dripper and maintain as the only possible circulation, the unidirectionality towards the outside of the water vein.
  • a mobile closure consisting of a diaphragm of an elastomeric material that, positioned in its corresponding housing and depending on the direction of the flow, is provided in the compensated outlet section of the water, You can move with enough excursion, from the compensated water outlet hole to the next stop zone.
  • the outlet hole of the dripper has an external fillet in its outer circular perimeter that guarantees, in bistable connection with the membrane, the tight seal.
  • bistability of the elastic plug is a function of the direction of the fluid flow that oppresses it, acting according to one of the two possible alternatives:
  • a conventional self-compensating dropper inserted or installed in an emitting pipe, with its self-compensating membrane that facilitates the regulation of the flow in its chamber and its exit to the non-return zone, from which the flow circulates to the emission or discharge hole of the pipe.
  • a conventional cover that acts as a filter to the passage of water through its narrow windows and as a support for the self-compensating membrane.
  • Figure 1. It is a section of the claimed emitter, cut by a plane that passes through its longitudinal axis of symmetry, and divides it into two equal and symmetrical parts.
  • Figure 2.- is an enlargement of the detail of Figure 1.
  • the emitter is represented without service, with the two membranes (self-compensating and sealing diaphragm), at rest.
  • Figure 3. Represents, in symmetrical longitudinal section, a possible exclusively formal variant of the emitter, in which its extreme zones have been simplified with respect to the corresponding formal characteristics of the emitter represented in Figure 1.
  • Figure 4. Represents the claimed emitter, in symmetrical longitudinal section, showing the position of the membranes when the internal pressure in the pipe is greater than the external.
  • the self-compensating membrane is pressing on the regulation slot that connects to the dropper outlet passage, performing its flow regulation function.
  • the shutter diaphragm is displaced to its opening position against the fin stop, allowing the circulation and discharge of water flow.
  • Figure 6. Represents the claimed emitter, in symmetrical longitudinal section, showing the position of the membranes when the internal pressure in the pipe is lower than the external one, which would lead to the reversal of the direction of flow of the flow, with the harmful consequences described, to avoid which the circular membrane blocks the passage of water, preventing suction.
  • the claimed transmitter has integrated a discoidal membrane (10) that acts as a non-return valve, which fulfills its specific function when the external pressure is higher than the internal pressure in the emitting pipe, preventing water from entering the dripper by suction.
  • the sealing diaphragm (10) When the external pressure is greater than the internal one of the pipe, to avoid that the flow is reversed, the sealing diaphragm (10) is compressed against its flat seat, preventing the entry of water and particles in suspension, from the outside to the dripper.
  • a conventional self-compensating dropper (1) inserted or installed in a transmitter pipe (2), with its self-compensating membrane (3) that facilitates the regulation of the flow in the chamber (4) and its exit through the passage (5) to the non-return zone (6), from which circulates the flow through the channel (7) towards the orifice (8) of emission or discharge of the pipe (2).
  • a conventional cover (9) that acts as a filter to the passage of water through its narrow windows and as a support for the self-compensating membrane (3).

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Abstract

El objeto de esta Patente es un 'Emisor de riego por goteo, con dispositivo antisucción', cuyo uso aparece explícito en el propio enunciado de la invención.Su estructura comprende un gotero convencional (1) insertado o instalado en una tubería (2), con membrana autocompensante (3) que regula el caudal en la cámara (4) para su vertido por el orificio (8), disponiendo de una tapa filtro (9) que soporta la membrana (3).Su esencialidad consiste en la utilización de una membrana circular (10) como diafragma obturador, la cual asienta sobre un filete estanco cuando la presión interior en la tubería (2) es menor que la exterior, mientras que apoya sobre otro tope (11) constituido por aletas de retención, cuando las presiones se invierten.

Description

EMISOR AUTOCOMPENSANTE DE RIEGO POR GOTEO, CON DISPOSITIVO DE FLUJO UNIDIRECCIONAL
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto al cual se refiere la invención que se protege en esta Patente, consiste en un "Emisor autocompensante de riego por goteo, con dispositivo de flujo unidireccional", es decir, en el interior del cual no puede invertirse el sentido de la circulación del agua, porque se convertiría en un elemento succionador en lugar de emisor.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Son conocidos los goteros autocompensantes en los que la sección de salida varía con proporcionalidad inversa respecto a las variaciones de la presión, logrando que se mantenga prácticamente constante el caudal de riego. Esto se consigue mediante la utilización de una membrana elástica periférica que soporta por su cara exterior la presión del agua en la tubería en la cual se introduce el gotero, mientras que sobre su cara interna, próxima al orificio de salida, actúa una presión reducida por el paso del líquido por un laberinto que provoca pérdida de carga.
Con esta disposición, si la presión en la tubería es relativamente elevada en el punto de inserción del gotero, la membrana se aproxima al orificio de salida, reduciendo la cámara de alimentación y el caudal de vertido, actuando inversamente si la presión en la tubería es relativamente baja.
Dichos goteros son colocados ordinariamente en el interior de tuberías elásticas en tendido subterráneo, sistema que ofrece numerosas ventajas tales como la ausencia de pérdidas por escorrentía y evaporación, la prevención de infecciones fúngicas en los vegetales, pero, sobre todo, la idónea localización de la aportación de agua allí donde es necesaria, junto a las raíces absorbentes. Así se logra formar un bulbo húmedo, aprovechable en todo su volumen, y no como en los sistemas de goteo en superficie, en los que el volumen de agua que se vierte cercano a la superficie no es aprovechado por la planta, ya que su sistema radicular queda mucho más abajo.
Sin embargo, también presenta este sistema un problema: la obstrucción de los goteros cuando, por una variación de la presión en las tuberías, se invierte en ellos el sentido de la circulación del líquido, creándose una depresión en el interior de la tubería y una succión que, al encontrarse enterrado el gotero, provoca la entrada en él de tierra y su inutilización.
Para resolver este problema, la firma titular de esta solicitud, lo es también de la Patente de Invención N° 9700396 en la cual la succión de partículas del terreno que podría producirse por la depresión que se crea en la tubería tras el corte del suministro de agua, queda eficazmente evitada gracias a una bola móvil integrada en el emisor, que actúa como una particular "válvula antirretorno" .
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La finalidad de la invención que constituye el objeto de esta Patente, consiste en la aportación de perfeccionamientos en el medio de cierre de la salida de agua del emisor, cuando se producen depresiones en la tubería en la cual se aloja.
Para ello se han modificado la naturaleza, la forma y la disposición de dicho medio de cierre conocido, mejorando sus características funcionales y transformando al emisor en otro esencialmente distinto.
En efecto, la esencia de la invención consiste en la sustitución de la válvula antisucción esférica conocida. por una membrana circular de un material elastómero que se va deformando al aumentar la presión en la tubería hasta quedar separada de su asiento en los momentos de inicio del riego, permitiendo el libre paso del agua.
Cuando, por la existencia de desniveles en el terreno regado o depresiones en las tuberías, es decir, cuando la presión externa es mayor que la interna, se genera en los emisores convencionales desprovistos de válvula antisucción, un flujo inverso que introduce en la tubería y a través del emisor, lodos, algas y sustancias en suspensión en el bulbo húmedo. Estas sustancias pueden impedir el correcto funcionamiento del conjunto emisor o incluso obstruir permanentemente sus secciones de paso de agua .
El objetivo principal del dispositivo antisucción es impedir este reflujo hacia el interior del gotero y mantener como única circulación posible, la unidireccionalidad hacia el exterior de la vena hídrica. Para obtener este resultado a la salida del conjunto emisor, se ha previsto en el tramo de salida compensada del agua, un cierre móvil constituido por un diafragma de un material elastómero que, posicionado en su correspondiente alojamiento y en función de la dirección del flujo, puede moverse con la suficiente excursión, desde el orificio de salida compensada del agua hasta la siguiente zona de tope.
El orificio de salida del gotero lleva en su perímetro circular exterior, un filete de apoyo que garantiza, en unión biestable con la membrana, el cierre estanco .
La biestabilidad del obturador elástico es función de la dirección del flujo de fluido que lo oprime, actuando según una de las dos alternativas posibles :
a) Cuando la presión interna del flujo en la tubería es mayor que la exterior (generalmente la atmosférica) , el obturador se desplaza, separándose del filete de estanqueidad y en dirección al segundo tope constituido por aletas de retención. El agua, que pasa por una sección ampliamente dimensionada comprendida entre el orificio de salida y la superficie del diafragma, continúa su recorrido por los canales constituidos por la superficie exterior del emisor y la superficie interna del tubo al cual esta firmemente soldado, y finalmente se evacúa al exterior a través del orificio perforado con este fin en la tubería emisora.
b) Cuando, en el caso opuesto, la presión externa es mayor que la interna, se generaría un flujo hacia el interior del emisor; pero al mismo tiempo, y empujado por la presión externa, el diafragma obturador se desplaza desde su posición de apertura, a su posición de cierre, apoyándose y comprimiéndose contra el filete de asiento del orificio de salida del gotero, impidiendo así la entrada de agua y de las peligrosas partículas en suspensión.
La estructura del emisor reivindicado, cuyo funcionamiento ha quedado precedentemente descrito, está compuesta por los siguientes elementos:
- Un gotero autocompensante convencional, insertado o instalado en una tubería emisora, con su membrana de autocompensación que facilita la regulación del caudal en su cámara y su salida a la zona de antirretorno, desde la cual circula el flujo hacia el orificio de emisión o vertido de la tubería.
Una tapa convencional que actúa como filtro al paso del agua a través de sus estrechas ventanas y como soporte de la membrana de autocompensación.
Una membrana circular, de un material elastómero, que actúa como diafragma obturador, apoyando sobre un filete de asiento estanco cuando la presión interior en la tubería es menor que la exterior, mientras que se separa de dicho asiento y se apoya sobre un segundo tope constituido por varias aletas de retención, cuando la presión interna en la tubería es mayor que la exterior. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción de la invención y facilitar la interpretación de las características formales, estructurales y funcionales de su objeto, se acompañan dibujos en los que se representan esquemáticamente diferentes aspectos de una realización preferente del "Emisor autocompensante de riego por goteo, con dispositivo de flujo unidireccional" que constituye el objeto de esta Patente. En dichos dibujos:
La Figura 1.- Es una sección del emisor reivindicado, cortado por un plano que pasa por su eje longitudinal de simetría, y lo divide en dos partes iguales y simétricas.
La Figura 2.- es una ampliación del detalle de la Figura 1.
En estas dos Figuras se representa al emisor sin servicio, con las dos membranas (autocompensante y diafragma obturador), en reposo.
La Figura 3.- Representa, en sección longitudinal simétrica, una posible variante exclusivamente formal del emisor, en la cual se han simplificado sus zonas extremas con respecto a las correspondientes características formales del emisor representado en la Figura 1.
La Figura 4.- Representa al emisor reivindicado, en sección longitudinal simétrica, mostrando la posición de las membranas cuando la presión interior en la tubería es mayor que la exterior. En esta situación la membrana de autocompensación está presionando sobre la ranura de regulación que conecta con el paso de salida del gotero, realizando su función de regulación de caudal . El diafragma obturador está desplazado hasta su posición de apertura contra el tope de aletas, permitiendo la circulación y el vertido del flujo hídrico.
La Figura 5.- Es una ampliación del detalle "B" de la Figura 4.
La Figura 6.- Representa al emisor reivindicado, en sección longitudinal simétrica, mostrando la posición de las membranas cuando la presión interior en la tubería es menor que la exterior, lo cual daría lugar a la inversión del sentido de circulación del flujo, con las consecuencias perjudiciales descritas, para evitar las cuales la membrana circular obtura el paso del agua, impidiendo la succión.
La Figura 7.- Es una ampliación del detalle "C" de la Figura 6.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA DESCRIPCIÓN
Para mostrar con claridad la naturaleza y el alcance de la aplicación ventajosa del "Emisor autocompensante de riego por goteo, con dispositivo de flujo unidireccional" que constituye el objeto de la invención reivindicada, se describen seguidamente su funcionamiento y su estructura, haciendo referencia a los dibujos que, por representar una realización preferente de dicho objeto, con carácter informativo, deben considerarse en su sentido más amplio y no como limitadores de la aplicación y el contenido de la invención reivindicada. El emisor reivindicado lleva integrada una membrana discoidal (10) que actúa como válvula antirretorno, la cual cumple su función específica cuando la presión externa es mayor que la interna en la tubería emisora, evitando la entrada de agua al gotero por succión.
Cuando la presión interior es mayor que la exterior, el agua pasa a través de las ventanillas filtrantes de la tapa filtro (9), ejerciendo una presión uniforme sobre la membrana de autocompensación (3), atraviesa los canales de turbulencia y llega a la cámara de regulación (4) .
En esta cámara tiene lugar la regulación final y la estabilización del caudal en función de la presión del agua, por la actuación de la membrana de autocompensación (3) que presiona sobre la ranura de regulación (12) . El flujo estabilizado a un determinado caudal atraviesa el paso (5) , diafragma obturador (10) ; y a través de los canales de salida (7) alcanza las zonas cilindricas de salida en las cuales se encuentran los orificios de desagüe (8) de la tubería (2) .
Cuando la presión exterior es mayor que la interna de la tubería, para evitar que se invierta el flujo, el diafragma obturador (10) se comprime contra su asiento plano, impidiendo la entrada de agua y partículas en suspensión, desde el exterior al gotero.
La estructura del emisor reivindicado, cuyo funcionamiento ha quedado precedentemente descrito, está compuesta por los siguientes elementos:
- Un gotero autocompensante convencional (1) , insertado o instalado en una tubería emisora (2), con su membrana de autocompensación (3) que facilita la regulación del caudal en la cámara (4) y su salida por el paso (5) a la zona de antirretorno (6) , desde la cual circula el flujo por el canal (7) hacia el orificio (8) de emisión o vertido de la tubería (2) . Una tapa (9) convencional que actúa como filtro al paso del agua a través de sus estrechas ventanas y como soporte de la membrana de autocompensación (3) .
Una membrana circular (10) , de un material elastómero, que actúa como diafragma obturador, apoyando sobre un filete de asiento estanco cuando la presión interior en la tubería (2) es menor que la exterior, mientras que se separa de dicho asiento y se apoya sobre un segundo tope (11) constituido por varias aletas de retención, cuando la presión interna en la tubería (2) es mayor que la exterior.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. Emisor de riego por goteo, con dispositivo antisucción, del tipo de los utilizados en tuberías emisoras, cuya estructura comprende: - Un gotero autocompensante convencional (1) , insertado o instalado en una tubería emisora (2), con su membrana de autocompensación (3) que facilita la regulación del caudal en la cámara (4) y su salida por el paso (5) a la zona de antirretorno (6) , desde la cual circula el flujo por el canal (7) hacia el orificio (8) de emisión o vertido de la tubería (2) ; - Una tapa (9) convencional que actúa como filtro al paso del agua a través de sus estrechas ventanas y como soporte de la membrana de autocompensación (3), caracterizado porque dispone de una membrana circular (10) , de un material elastómero, que actúa como diafragma obturador, apoyando sobre un filete de asiento estanco cuando la presión interior en la tubería (2) es menor que la exterior, mientras que se separa de dicho asiento y se apoya sobre un segundo tope (11) constituido por varias aletas de retención, cuando la presión interna en la tubería (2) es mayor que la exterior.
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