способ преобразования подаваемого под давлением непрерывного потока малого расхода в пульсирующий поток большого расхода и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ преобразования непрерывного потока жидкости малого расхода в пульсирующий поток большого расхода, заключающийся в периодическом прерывании потока и включающий подачу жидкости с постоянным непрерывным относительно малым расходом в камеру с относительно низкой упругостью, имеющую встроенное впускное устройство для жидкости и встроенное выпускное устройство для жидкости, при этом указанное выпускное устройство снабжено втулкой на участке сообщения с жидкостью, имеющей впускное и выпускное отверстия для жидкости, и упругой трубкой, отличающийся тем, что осуществляют создание объема указанной жидкости, находящейся под давлением в указанной камере, предотвращение истечения указанной жидкости через указанное встроенное выпускное устройство до достижения соответствующего заданного давления, обеспечение истечения указанной жидкости из указанной камеры через указанное выпускное устройство до тех пор, пока давление в указанной камере не увеличится и указанное выпускное отверстие широко не раскроется, выброс объема указанной жидкости из указанной камеры при высокой скорости в виде пульсирующей струи, пока жидкость продолжает поступать в указанную камеру при регулируемом потоке жидкости малого расхода, при этом за счет эжекции указанной жидкости происходит падение давления и уменьшение объема внутри указанной камеры, что приводит к закрытию указанного выпускного устройства и заверешению одного цикла истечения пульсирующего потока, и повторение указанного чередования операций в течение требуемого периода времени с созданием прерывистой пульсирующей струи большого расхода, причем упругая трубка плотно охватывает втулку, образуя таким образом трубчатый затвор.

2. Импульсное устройство для преобразования подаваемого под давлением непрерывного потока малого расхода в пульсирующий поток большого расхода, вытекающий с выхода устройства, имеющее сообщенные между собой по жидкости вход и выход, установленную на участке сообщения втулку, имеющую впускное и выпускное отверстия для жидкости, упругую трубку, охватывающую по меньшей мере большую часть указанной втулки и образующую расширительную камеру между внешней поверхностью указанной втулки и внутренней поверхностью указанной трубки при протекании жидкости через указанное впускное отверстие, причем указанная камера имеет впускное устройство, сообщенное по жидкости с указанным впускным отверстием указанной втулки, и выпускное устройство, связанное с возможностью прерывания по жидкости с указанным выпускным отверстием указанной втулки, причем указанная трубка нормально закрывает выпускное устройство камеры, исключая сообщение по жидкости между указанным выпускным устройством камеры и указанным выпускным отверстием указанной втулки, предотвращая истечение жидкости из указанной камеры, причем указанная камера расширяется под воздействием давления жидкости, отличающееся тем, что упругая трубка плотно охватывает втулку с обеспечением расширения камеры под воздействием давления жидкости, образуя канал для течения жидкости между указанным выпускным устройством камеры и указанным впускным устройством камеры в соответствии с давлением жидкости внутри указанного впускного устройства, превышающим первый заранее заданный уровень, причем указанная трубка в указанном выпускном устройстве указанной камеры охватывает указанное выпускное отверстие втулки и тем самым создает сопротивление течению жидкости из указанного выпускное устройства указанной камеры к указанному выпускному отверстию втулки, вызывая тем самым увеличение давления в указанном выпускном устройстве камеры, приводящее к дополнительному расширению указанной трубки и полному открытию указанного выпускного устройства, обеспечивающему сообщение с указанным отверстием указанной втулки, в результате чего устройство эжектирует жидкость из указанной камеры через указанное выпускное отверстие указанной втулки с большим расходом, вызывая уменьшение объема жидкости и ее давления внутри указанной камеры и закрытие указанного выпускного устройства упругой трубки в соответствии с уменьшенным давлением, чтобы завершить цикл прерывистого пульсирования потока жидкости через указанный выход указанного устройства.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно имеет дополнительно корпус, в котором размещены указанная втулка и указанная упругая трубка.

4. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что оно использовано в ирригационной системе, в которой жидкостью преимущественно является вода.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устройство, создающее сопротивление потоку жидкости, включает в себя кольцевой выступ, образованный на указанной втулке между указанной втулкой и указанным выходом, и в котором указанная упругая трубка полностью охватывает указанный выступ, когда оно полностью закрывает указанное выпускное отверстие камеры.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что втулка выполнена жесткой и имеет соответствующие концевые участки, прилегающие к указанному входу и выходу, причем указанные впускное и выпускное отверстия втулки выполнены в форме соответствующих полых цилиндров, закрытых на одном конце соответственно входа и выхода и имеющих перфорации на боковых поверхностях, причем указанные перфорации нормально закрыты указанной упругой трубкой, образуя нормально закрытый клапан давления с предварительной настройкой, предотвращающий течение жидкости через указанные перфорации, причем указанная упругая трубка обладает способностью расширяться в соответствии с заданным давлением жидкости в указанном входе и жидкость течет через указанные перфорации в указанном входе в указанную камеру, ограниченную указанной упругой трубкой и заключенную внутри нее, при этом указанная упругая трубка обладает способностью упругого расширения в соответствии с увеличивающимся объемом и давлением указанной жидкости внутри указанной камеры, расширяясь в указанном выпускном устройстве камеры и позволяя указанной жидкости вытекать из указанной камеры через указанные перфорации и указанный выход с большим расходом при непрерывном поступлении потока в указанную камеру через впускное устройство с малым расходом.

7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что гидравлический удар создается на выходном участке указанной камеры в ответ на быстрое срабатывание указанного выходного участка, в результате чего происходит эжекция жидкости из указанной способной к расширению камеры при повышенных давлении и скорости.

8. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что указанная упругая трубка имеет различные диаметры и толщину стенок в выбранных положениях вдоль ее длины.

9. Устройство по п.2, отличающееся тем, что указанной жидкостью является вода, а указанный выход содержит подсоединенное к нему устройство для регулирования профиля распределения эжектируемой из него воды.

Описание изобретения к патенту

Большинство существующих деревьев требует очень небольших суточных количеств воды для их питания. Если ежедневно подача воды к дереву осуществляется в течение 24 часов, для нормального питания дерева требуется очень малый расход воды. Для создания хорошей корневой системы дерева и обеспечения сохранения воды в почве для его питания вода должна поступать к дереву таким образом, чтобы вокруг него образовалась большая увлажненная зона.

Известен способ преобразования непрерывного потока жидкости малого расхода в пульсирующий поток большого расхода, заключающийся в периодическом прерывании потока и включающий подачу жидкости с постоянным непрерывным относительно малым расходом в камеру с относительно низкой упругостью и имеющей встроенное впускное устройство для жидкости и встроенное выпускное устройство для жидкости. Выпускное устройство снабжено втулкой на участке сообщения с жидкостью, имеющей впускное и выпускное отверстия для жидкости, и упругой трубкой (US, 3902664, 1975).

Известно также импульсное устройство для преобразования подаваемого под давлением непрерывного потока малого расхода в пульсирующий поток большого расхода, вытекающий с выхода устройства, имеющее сообщенные между собой по среде вход и выход, установленную на участке сообщения втулку, имеющую впускное и выпускное отверстия для жидкости, упругую трубку, охватывающую по меньшей мере большую часть указанной втулки и образующую расширительную камеру между внешней поверхностью указанной втулки и внутренней поверхностью указанной трубки при протекании жидкости через указанное впускное отверстие, причем указанная камера имеет впускное устройство, сообщенное по жидкости с указанным впускным отверстием указанной втулки, и выпускное устройство, связанное с возможностью прерывания по жидкости с указанным выпускным отверстием указанной втулки, причем указанная трубка нормально закрывает выпускное устройство камеры, исключая сообщение по жидкости между указанным выпускным устройством камеры и указанным выпускным отверстием указанной втулки, предотвращая истечение жидкости из указанной камеры, причем указанная камера расширяется под воздействием давления жидкости (US, 3902664, 1975).

Обычно используемые системы не позволяют увлажнять большую зону вблизи дерева при использовании малого расхода воды. Для создания большой увлажненной зоны указанные системы требуют существенно большего расхода воды на каждое дерево. В результате этого недостатком всех известных систем является их сложность и высокая стоимость. Такая система требует использования труб большого размера и множество клапанов для регулирования. Применение способа и устройства для его осуществления, описанных в настоящем изобретении, позволяет распылительным устройствам разбрызгивать воду и увлажнять большую зону, прилегающую к дереву, путем использования очень малого расхода жидкости.

Настоящее изобретение относится к устройству и способу преобразования непрерывного потока жидкости малого расхода, подаваемого под давлением, в пульсирующий поток большого расхода, подаваемого под давлением. Гидравлический преобразователь с избыточным давлением, описанный в настоящем изобретении, эффективен в любой области применения, где непрерывный поток малого расхода может быть превращен в пульсирующий поток большого расхода путем непрерывного повторения циклов.

Несмотря на то, что потоки жидкости вытекают из гидропреобразователя с избыточным давлением с большим расходом за короткий промежуток времени в течение каждого цикла пульсации, некоторые свойства, характеризующие большой расход жидкости, могут быть достигнуты, используя поток малого расхода.

Один предпочтительный вариант выполнения пульсирующего устройства предусматривает нормально закрытый импульсный клапан, выполненный таким образом, что в самом клапане имеется три основных элемента;

- емкость;

- настроенный нормально закрытый клапан;

- гидравлическое сопротивление.

Такой импульсный клапан состоит из одного настроенного на заданное давление нормально закрытого "вентиля" установленного на входе, и второго нормально закрытого "вентиля", настроенного на заданное давление, установленного на выходе импульсного клапана, и приемную емкость, выполненную в импульсном клапане между двумя "вентилями". Нормально закрытый второй "вентиль" выполняет также функции гидросопротивления, описанного выше. В случае необходимости в импульсном клапане или ниже по потоку после нормально закрытого "клапана" на выходе может быть выполнено дополнительное сопротивление как часть импульсного клапана путем использования таких же описанных выше средств или подсоединением таких средств по жидкости на выходе пульсирующего клапана.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного, но неограничивающего варианта осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг. 1 изображает поперечный разрез нормально закрытого клапана в его закрытом положении;

фиг. 2 - тот же клапан в открытом положении.

На фиг. 1 и 2 показан нормально закрытый импульсный клапан типа А.

Клапан включает в себя сообщенные между собой по жидкости вход и выход, установленную на участке сообщения втулку 3, имеющую впускное отверстие 4, через которое жидкость поступает, и выпускное отверстие 5, через которое жидкость вытекает, упругую трубку 1, охватывающую по меньшей мере большую часть втулки 3 и образующую расширительную камеру 7 между внешней поверхностью втулки 3 при протекании жидкости через впускное отверстие 4.

Устройство также дополнительно имеет корпус 2, в котором размещены втулка 3 и упругая трубка 1.

Корпус 2 имеет впускное устройство 6, через которое вентилируется камера 7, сообщенное по жидкости с впускным отверстием 4 втулки 3, и выпускное устройство, связанное с возможностью прерывания по жидкости с выпускным отверстием 5 втулки 3.

Втулка 3 имеет выступ, который удерживает упругую трубку 1 в фиксированном положении, и отверстие 9, которое может быть использовано для того, чтобы удерживать клапан на золотниковом стержне.

Упругая трубка 1 плотно охватывает втулку 3 с обеспечением расширения камеры 7 под воздействием давления жидкости, образуя канал для течения жидкости между выпускным и впускным устройствами камеры 7 корпуса 2.

Втулка 3 выполнена жесткой и имеет соответствующие концевые участки 11 и 14, прилегающие ко входу и выходу.

Впускное отверстие 4 втулки 3 выполнено в форме полого цилиндра 10, закрытого на одном конце 11 входа и имеющего перфорации 12 по периферии, на боковых поверхностях.

Выпускное отверстие 5 втулки 3 также выполнено в форме полого цилиндра 13, закрытого на одном конце 14 выхода и имеющего перфорации 15 по периферии, на боковых поверхностях.

Устройство, создающее сопротивление потоку жидкости, включает в себя кольцевой выступ, образованный на втулке 3 между ней и выходом, и в котором упругая трубка 1 полностью охватывает выступ.

Участок 16 втулки 3 и уступ 17 выполнены для соединения корпуса 2 со втулкой 3. Внешний диаметр 18 втулки 3 позволяет соединить клапан по внешнему диаметру на его впускном отверстии 4 с трубой или фитингом.

Упругая трубка 1 имеет различные диаметры и толщину стенок в выбранных положениях вдоль ее длины.

Впускное отверстие 4 для текучей среды представляет собой отверстие, совпадающие по форме с корпусом 19 для регулятора расхода типа В, в котором может быть установлена трубка 20 для регулирования расхода Q₀ поступающей в клапан жидкости. Внешний диаметр участка 23 втулки 3 больше диаметра участка 22 втулки 3 и выполнен для того, чтобы удерживать упругую трубку 1 в фиксированном положении. На выходе участок 24 втулки 3 выполнен для подсоединения распылительного устройства для регулирования профиля распределения эжектируемой из него жидкости, надевая его на внешний диаметр участка 24 или вводя его во внутренний диаметр.

Внешний диаметр втулки 3 на участке 22 меньше внешнего диаметра этой втулки на участке 21.

На фиг. 1 показан нормально закрытый пульсирующий клапан типа А в закрытом положении.

Упругая трубка 1 плотно охватывает втулку 3, герметизируя перфорации 12 и предотвращая течение жидкости из впускного отверстия 4 через клапан к выпускному отверстию 5.

На фиг. 2 показан нормально закрытый пульсирующий клапан типа А в пульсирующем положении.

Когда давление P₁ жидкости во впускном отверстии 4 выше давления P₀ предварительной настройки клапана, поток с малым расходом Q₀, регулируемым регулятором расхода 20 (или регулятором расхода другого типа, в качестве которого может применяться разгруженная капельница, капельница или сопло, подсоединенное к впускному отверстию 4, течет в цилиндр 10 во впускном отверстии 4 пульсирующего клапана. При этом давление P₁ жидкости в зоне цилиндра 10 вызывает расширение упругой трубки 1 и увеличение ее диаметра до величины D₁, соответствующей давлению P₁. Затем жидкость поступает через перфорации 12 в полость 25, образованную между внешним диаметром 21 втулки 3 и внутренним диаметром D₁ упругой трубки 1. В этот момент жидкость течет с расходом Q₀ через небольшое открытое поперечное сечение в полости 25 вокруг участка 21.

Вдоль участка 21 создается падение давления dP, и для того, чтобы жидкость продолжала течь с расходом Q₀, давление в цилиндре 10 должно увеличиться с P₁ до P₂ и P₂ = P₁ + dP. В соответствии с давлением P₂ в цилиндре 10 внутренний диаметр упругой трубки 1 увеличивается до величины D₂.

Объем dV жидкости накапливается между внутренним диаметром D₂ упругой трубки 1 и внешним диаметром втулки на участке 21. Большое открытое поперечное сечение полости 25, образованное между внешним диаметром 21 втулки 3 и внутренним диаметром D₂ упругой трубки 1, обеспечивает течение объема жидкости с большим расходом Q₁ через участки 21 и 22, перфорации 15 и цилиндр 13, который вытекает через выпускное устройство 5. В то время как жидкость вытекает из полости 25 с большим расходом Q₁ и поступает в полость 25 с малым расходом Q₀, объем dV жидкости в полости 25 уменьшается, давление в полости 25 снижается, внутренний диаметр упругой трубки 1 уменьшается и становится меньше внешнего диаметра втулки 3 на участке 21. Упругая трубка 1 плотно прилегает к перфорациям 12, закрывая впускное отверстие 4 и завершая один цикл пульсации.