ES2902690T3 - Dispositivo pulsante con dos válvulas normalmente cerradas que responden a una presión preestablecidas - Google Patents

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ES2902690T3 ES13851606T ES13851606T ES2902690T3 ES 2902690 T3 ES2902690 T3 ES 2902690T3 ES 13851606 T ES13851606 T ES 13851606T ES 13851606 T ES13851606 T ES 13851606T ES 2902690 T3 ES2902690 T3 ES 2902690T3
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Abstract

Un dispositivo pulsante (300) que comprende: un inserto rígido (301) que incluye una entrada de fluido (309) y una salida de fluido (316); un manguito elástico (302) que rodea dicho inserto rígido (301); una cámara de recogida extensible (346) configurada para recibir fluido desde la entrada de fluido (301); una cámara de ruptura (648) en una primera comunicación fluida con dicha cámara de recogida extensible (346); una primera válvula normalmente cerrada (338a) configurada para controlar dicha primera comunicación fluida entre dicha cámara de recogida extensible (346) y dicha cámara de ruptura (648); y una segunda válvula normalmente cerrada (338b) configurada para controlar una segunda comunicación de fluido entre dicha cámara de ruptura (648) y la salida de fluido (316); en el que dicha primera válvula (338a) está configurada para abrirse de forma relativamente estrecha cuando la presión de la cámara de recogida en dicha cámara de recogida (346) supera un primer valor de presión; en el que dicha segunda válvula (338b) está configurada para crear una resistencia, obligando a dicha primera válvula (338a) a abrirse de forma relativamente amplia; en el que dicha segunda válvula (338b) está configurada para abrirse cuando una presión de ruptura en una ubicación de dicha segunda válvula (338b) excede un segundo valor de presión, en el que dicho primer valor de presión es mayor que dicho segundo valor de presión; caracterizado porque un diámetro exterior del inserto rígido (301) en la cámara de recogida extensible es menor que un diámetro exterior del inserto rígido (301) en la cámara de ruptura (648).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo pulsante con dos válvulas normalmente cerradas que responden a una presión preestablecidas CAMPO Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo pulsante y, más particularmente, a un dispositivo pulsante que convierte un flujo de fluido controlado continuo de baja velocidad en un flujo pulsante o intermitente de mayor velocidad. En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo pulsante según el preámbulo de la reivindicación 1, tal como se conoce, por ejemplo, a partir del documento Au 652138 B2.
La patente de EE.UU. N.° 5.507.436 del presente inventor describe un dispositivo y un procedimiento para convertir un flujo líquido continuo de baja presión en un flujo pulsante intermitente de alta presión. Emplea un transformador hidráulico presurizado (PHT, por sus siglas en inglés) que es útil en cualquier aplicación en la que un flujo de fluido continuo de baja velocidad se pueda convertir en flujos pulsantes de mayor velocidad de manera continua y repetitiva. En algunas realizaciones, un tubo de tamaño pequeño u otros medios crean una resistencia al flujo o contrapresión en la válvula. Esto obliga a que la válvula, cuando se abre debido a la presión, se abra ampliamente y permite que el líquido fluya a una velocidad relativamente alta desde el recipiente a través de la válvula y la resistencia.
La patente de EE.UU. N.° 5.727.733 del presente inventor describe dispositivos pulsantes que se usan para convertir un flujo continuo de baja velocidad en un flujo pulsante intermitente de alta velocidad. El dispositivo pulsante consiste en un inserto, un tubo elástico y una carcasa que no tiene perforaciones de ventilación en su periferia exterior. La carcasa rodea el tubo elástico y forma un espacio entre la superficie interior de la carcasa rígida y la superficie exterior del tubo elástico. Mediante el uso de una carcasa que tiene un gran espacio en relación con el cambio de volumen del tubo elástico, se puede realizar la expansión del tubo elástico sin proporcionar perforaciones de ventilación en la carcasa.
La publicación de solicitud de patente de EE.UU. N.° 2010/061375 del presente inventor describe un aparato para operar un grupo de goteros compensados por presión normalmente cerrados a caudales de líquido relativamente bajos, que comprende un dispositivo pulsante que tiene una entrada y una salida que convierte un caudal de líquido continuo bajo que entra en su entrada, a través de una unidad de control de flujo, en un caudal intermitente y pulsante alto expulsado a través de su salida, un colector que tiene una entrada conectada a la salida del dispositivo pulsante, un grupo de goteros compensados por presión normalmente cerrados (101) conectados al colector (102).
La técnica anterior adicional incluye la patente de EE.UU. N.° 7.900.851 del presente inventor, la patente de EE.UU. N.° 3.902.664 de Deines, la patente de EE.UU. N.° 5.314.116 de Brunnengraeber y col., la patente de EE.UU. N.° 4.909.441 de Christy.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
Según la presente invención, el problema abordado anteriormente de proporcionar un dispositivo pulsante que convierte un flujo de fluido controlado continuo de baja velocidad en un flujo pulsante o intermitente de mayor velocidad se resuelve mediante un dispositivo pulsante según la reivindicación independiente. 1.
Las reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones ventajosas.
Las reivindicaciones 11 a 18 del procedimiento proporcionan procedimientos mejorados para producir un flujo pulsante empleando un dispositivo pulsante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 del dispositivo.
En esta invención se describen procedimientos y/o materiales de ejemplo, pero un experto en la técnica entenderá que también se pueden usar en la práctica de la invención procedimientos y materiales similares a los descritos en esta invención, siempre que se estén dentro de la alcance de las reivindicaciones adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
En esta invención, algunas realizaciones de la invención se describen únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos. Con referencia específica ahora a los dibujos en detalle, se destaca que los detalles mostrados son a modo de ejemplo y con el propósito de un análisis ilustrativo de las realizaciones de la invención. En este sentido, la descripción tomada con los dibujos pone de manifiesto para los expertos en la técnica cómo se pueden poner en práctica las realizaciones de la invención.
En los dibujos:
La figura 1 es un diagrama de flujo que muestra las etapas que convierten un flujo continuo controlado de baja velocidad en un flujo pulsante o intermitente de alta velocidad según una realización de la presente invención; la figura 2 ilustra un inserto cubierto por un manguito elástico, en una sección transversal de un dispositivo pulsante, que incluye dos válvulas normalmente cerradas que responden a la presión preestablecidas, según una realización de la presente invención;
la figura 3 ilustra una sección transversal de un inserto de un dispositivo pulsante según una realización de la presente invención;
las figuras 4A-C ilustran vistas en sección transversal de un inserto de un dispositivo pulsante, un manguito elástico y una carcasa en los modos de recogida, conmutación y liberación respectivamente, según una realización de la presente invención;
las figuras 5A-C ilustran una vista lateral, una sección transversal y una vista en perspectiva de un inserto de dispositivo pulsante, según un ejemplo ilustrativo que no está dentro del alcance de las reivindicaciones; y la figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de dispositivo pulsante según una realización de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES ESPECÍFICAS DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo pulsante de flujo y, más particularmente, a un dispositivo de impulsos que convierte un flujo de fluido controlado de baja velocidad en un flujo pulsante o intermitente de mayor velocidad.
Descripción general
1 Válvula de cámara de ruptura que responde a la presión
En algunas realizaciones, un dispositivo pulsante tiene dos válvulas normalmente cerradas preestablecidas en las que la segunda válvula normalmente cerrada se usa para forzar a la válvula principal normalmente cerrada a abrirse ampliamente. Cuando se abre la válvula principal (primera) normalmente cerrada, el fluido fluye a través de la válvula principal, pero la segunda válvula normalmente cerrada evita que el fluido salga del dispositivo pulsante. Como resultado, una cámara que contiene el fluido se expande y la primera válvula se abre ampliamente, de modo que la primera válvula ya no genera una resistencia significativa. La segunda válvula está estructurada de modo que, cuando se abre, genera poca o ninguna resistencia hidráulica. Cuando ambas válvulas están abiertas, el fluido se expulsa a través de la salida del dispositivo pulsante con una mínima pérdida por fricción. Dichos dispositivos pulsantes se pueden usar para operar un dispositivo de salida, tal como líneas de goteo, aspersores escamoteables y rociadores y otros dispositivos de riego en pulsos. Por ejemplo, dichos dispositivos pulsantes también pueden colgarse boca abajo y operar con una máquina nebulizadora o un nebulizador mister (entre otros emisores) a un flujo muy bajo, tal como un litro por hora.
La primera válvula se abre estrechamente de forma mínima o relativa en respuesta a una presión en la cámara de recogida que alcanza un primer valor predeterminado. La apertura de la primera válvula estrechamente permite que el fluido de la cámara de recogida entre en la cámara de ruptura. Opcionalmente, a medida que el fluido comienza a entrar en la cámara de ruptura, la segunda válvula se cierra creando una resistencia que evita que el fluido pase a la salida de la cámara de ruptura. La resistencia puede obligar a la primera válvula a abrirse ampliamente. Por ejemplo, la resistencia puede hacer que la cámara de recogida, la cámara de ruptura y/o tanto la cámara de recogida como la cámara de ruptura se expandan en respuesta a la entrada de fluido. Esto puede producirse, por ejemplo, cuando un manguito elástico se expande con respecto a un inserto rígido. Una vez que la primera válvula se abre ampliamente, las dos cámaras pueden convertirse opcionalmente en una sola. En respuesta a una presión creciente en la ubicación de la segunda válvula, la segunda válvula se abre y permite que el fluido pase a la salida. En algunas realizaciones, la segunda válvula se abre como resultado de un volumen creciente de fluido tanto en la cámara de recogida expandida como en la cámara de ruptura expandida, creando suficiente presión para abrir la segunda válvula.
En algunas realizaciones, la primera válvula genera resistencia de la manera descrita en la patente de EE.UU. N.° 5.507.436 del mismo inventor con el fin de recoger fluido en la cámara de recogida. En dichas realizaciones, la segunda cámara, por el contrario, puede proporcionar una resistencia significativa cuando la segunda válvula está en la posición normalmente cerrada, para forzar a la cámara a expandirse más y/o forzar a la primera válvula a abrirse ampliamente. Una vez que esto se logra, la segunda válvula puede abrirse ofreciendo poca o ninguna resistencia significativa. Por ejemplo, el fluido puede salir por la salida con una mínima pérdida de fricción.
El dispositivo pulsante incluye un inserto rígido y un manguito elástico que rodea el inserto rígido. La cámara de recogida elástica está formada en un espacio entre el inserto rígido y una primera sección del manguito elástico. Opcionalmente, la cámara de ruptura puede formarse en un espacio entre el manguito elástico y una segunda sección del inserto rígido. Por ejemplo, la primera válvula puede estar formada por un saliente anular del inserto rígido ubicado entre la primera sección y la segunda sección. Un diámetro exterior del saliente puede ser mayor que un diámetro interior no sometido a tensión del manguito elástico.
En algunas realizaciones de la invención, la segunda válvula comprende un puerto u orificio en el inserto rígido (por ejemplo, en algún punto aguas abajo de la primera válvula) cubierto por el manguito elástico, cuya segunda válvula se abre una vez que el manguito elástico se abre sobre el puerto o el orificio. En algunas realizaciones, un diámetro exterior del inserto rígido en una ubicación del puerto u orificio es mayor que el diámetro interior del manguito elástico en un estado no sometido a tensión.
En algunas realizaciones, la cámara de ruptura puede no existir como una cámara separada y solo puede estar compuesta una vez que el fluido pasa a través de la primera válvula. Un manguito elástico rodea un inserto rígido. La cámara de ruptura puede estar comprendida entre el manguito elástico y el inserto rígido en algún punto aguas abajo de la primera válvula. En dicha realización, la cámara de ruptura puede no tener volumen y/o un volumen mínimo cuando el dispositivo pulsante no está operativo, antes de que el fluido pase a través de la cámara de recogida y/o se libera fluido de la cámara de ruptura y la primera válvula permanece cerrada.
De manera similar, en algunas realizaciones, la cámara de recogida puede no tener volumen y/o un volumen mínimo cuando el dispositivo pulsante no está operativo y/o cuando el fluido no fluye a través de la entrada del dispositivo pulsante a la cámara de recogida. En dichas realizaciones, un manguito elástico puede rodear un inserto rígido, y la cámara de recogida puede estar comprendida entre el manguito elástico y el inserto rígido en algún punto aguas arriba de la primera válvula. Cuando el manguito elástico está en la posición contraída y no fluye fluido hacia el dispositivo pulsante, la cámara de recogida puede no tener volumen y/o tener un volumen mínimo.
En algunas realizaciones, la segunda válvula puede comprender un puerto u orificio en el inserto rígido cubierto por un manguito elástico. El puerto u orificio también puede comprender un puerto de salida en comunicación con una salida de fluido y que pasa el fluido a un dispositivo de salida. Opcionalmente, la segunda válvula puede estar formada por el manguito envuelto alrededor del puerto de salida. Por ejemplo, el diámetro exterior del inserto rígido en la ubicación del puerto de salida puede ser mayor que el diámetro interior no sometido a tensión del manguito. Cuando el manguito se envuelve alrededor del puerto de salida, puede estirarse contra el puerto de salida, forzando el cierre del puerto de salida. El puerto de salida y el manguito pueden formar opcionalmente una válvula normalmente cerrada. La válvula normalmente está cerrada cuando no hay tensión externa expandiendo el manguito elástico hasta una posición abierta.
La presión en la cámara de ruptura puede ser opcionalmente muy sensible al volumen de fluido acumulado en la cámara de ruptura. Por ejemplo, el fluido que fluye hacia la cámara de ruptura cerrada puede provocar un gran aumento de presión en la cámara de ruptura. El aumento de presión en la cámara de ruptura puede abrir ampliamente la primera válvula y/o mantener abierta la primera válvula. El aumento de presión puede abrir la segunda válvula permitiendo que se descargue un pulso de fluido desde el dispositivo pulsante. El pulso de fluido puede incluir fluido de la cámara de recogida y/o la cámara de ruptura.
En algunas realizaciones, la cámara de recogida puede tener una capacidad de fluido relativamente grande y/o la presión en la cámara de recogida puede aumentar con el aumento del volumen de fluido en la cámara de recogida a una baja velocidad. Opcionalmente, la cámara de ruptura puede tener una capacidad de fluido relativamente menor y/o la presión en la cámara de recogida puede aumentar con el aumento del volumen de fluido a una segunda velocidad que es más mayor que la primera.
En algunas realizaciones, el puerto de salida puede ser más ancho que la entrada y/o un paso de entrada y/o un puerto de entrada.
En algunas realizaciones, la longitud de la cámara de ruptura (o la longitud a lo largo del inserto rígido aguas abajo de la primera válvula) puede ser significativamente más corta que la longitud de la cámara de recogida (o la longitud a lo largo del inserto rígido hasta la primera válvula). En algunas realizaciones, la distancia desde la primera válvula (entre cámaras) hasta la segunda válvula (de salida) y/o el puerto de salida puede ser mucho menor que la distancia desde la válvula entre cámaras hasta el puerto de entrada. En algunas realizaciones, el volumen potencial de la cámara de recogida extensible es significativamente mayor que el volumen potencial de la cámara de ruptura extensible.
2 Dispositivo pulsante de baja resistencia
Un aspecto de algunas realizaciones de la presente invención se refiere a un dispositivo pulsante con resistencia reducida al flujo. En algunas realizaciones, durante una ruptura de descarga de fluido, la válvula de salida puede estar abierta y puede haber una resistencia muy baja al flujo en la salida.
En algunas realizaciones, la comunicación entre la cámara de ruptura y la salida puede ser, por ejemplo, a través de un paso de salida y/o un puerto de salida configurado para tener baja resistencia a los fluidos. Por ejemplo, la salida, el paso de salida y/o el puerto de salida pueden ser más anchos que la entrada y/o un paso de entrada y/o un puerto de entrada.
Realizaciones de ejemplo
1 Procedimiento para producir un flujo pulsante a partir de un flujo controlado de baja velocidad
Con referencia ahora a los dibujos, la figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para producir un flujo pulsante de mayor velocidad o intermitente a partir de un flujo controlado continuo de baja velocidad según una realización de la presente invención. En el procedimiento, dos válvulas se abren secuencialmente para liberar una ruptura de fluido de dos cámaras interconectadas.
En algunas realizaciones, el fluido puede fluir hacia la cámara de recogida a un caudal controlado relativamente bajo. Por ejemplo, antes de que fluya cualquier fluido hacia el dispositivo pulsante, ambas cámaras (la cámara de recogida y la cámara de ruptura) pueden estar vacías y/o ambas cámaras pueden contener una pequeña cantidad residual de fluido. En este estado inicial, ambas válvulas (una primera válvula entre cámaras y una segunda válvula de salida) están en su estado normalmente cerrado. El dispositivo pulsante en esta realización comienza a funcionar cuando el fluido comienza a fluir hacia el dispositivo pulsante a un caudal controlado relativamente bajo. En esta realización, el fluido fluye 132a hacia una cámara de recogida extensible a una baja velocidad controlada. Con la válvula entre cámaras en su estado normalmente cerrado, el líquido se acumula en la cámara de recogida extensible, que se expande. A medida que se acumula fluido, la presión en la cámara de recogida extensible aumenta 134a. Opcionalmente, la cámara de recogida de fluido puede ser relativamente grande y/o la velocidad de aumento de presión en relación con el volumen de fluido recogido puede ser relativamente pequeña. La cámara de recogida extensible acumula fluido lentamente y la presión aumenta 134a gradualmente a medida que se estira la porción elástica de la cámara. En algunas realizaciones, las propiedades de memoria del material elástico que se desea devolver a su posición no sometida a tensión contribuyen al aumento de presión a medida que el fluido que fluye expande la cámara. Cuando la presión en la cámara de recogida extensible alcanza un primer nivel predeterminado de apertura de la válvula, la primera válvula (entre cámaras) normalmente cerrada que responde a la presión se abre estrechamente 136 permitiendo que el fluido fluya 132b desde la cámara de recogida a una cámara de ruptura. En algunas realizaciones, la cámara de ruptura extensible puede tener opcionalmente un volumen potencial relativamente pequeño para la capacidad de almacenamiento. En algunas realizaciones, con la válvula de salida cerrada para un volumen dado de entrada de fluido, la presión en la cámara de ruptura extensible aumenta 134b con relativa rapidez. En algunas realizaciones, la velocidad de aumento se ve afectada por las propiedades de memoria del material elástico. Con la (segunda) válvula de salida en su posición normalmente cerrada, la resistencia al flujo de fluido que fluye desde la cámara de recogida extensible contribuye a la apertura amplia 139 de la válvula entre cámaras. Con la válvula entre cámaras abierta ampliamente, las dos cámaras pueden fusionarse opcionalmente en una sola cámara ampliada. El rápido aumento 134b de presión en la ubicación de la segunda válvula puede opcionalmente abrir rápidamente 140 una segunda válvula (la válvula de salida), liberando (por ejemplo, como se ilustra en la figura ID) un flujo de ruptura 132c de fluido del dispositivo pulsante. Por ejemplo, la segunda válvula puede abrirse cuando la presión en la cámara de salida alcanza un nivel predeterminado de apertura de la segunda válvula. En algunas realizaciones, la segunda válvula (de salida) está estructurada para minimizar o eliminar la resistencia a través del valor una vez que se abre. Por ejemplo, la segunda válvula (de salida) puede comprender un tubo elástico sobre un puerto u orificio en un inserto rígido aguas abajo de la primera válvula.
En algunas realizaciones, a medida que se libera el flujo de ruptura 132c, las presiones de la cámara de recogida y/o la cámara de ruptura pueden mantener 135 opcionalmente abierta la válvula entre cámaras. La primera y/o segunda válvulas pueden cerrarse 144, por ejemplo, cuando la presión en la primera y/o segunda válvulas, respectivamente, cae por debajo de un valor de presión predeterminado requerido para mantener la abertura. Opcionalmente, una vez que ambas válvulas se han cerrado 144 después de que el fluido se ha expulsado del dispositivo pulsante, completando así un ciclo de pulsos, puede comenzar el siguiente ciclo. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que ambas válvulas no necesitan cerrarse en sincronía entre sí, de modo que un ciclo de pulsos determinado por la apertura y el cierre de la segunda válvula no necesita corresponder a un número fijo de aperturas y cierres para la primera válvula.
2 Dispositivo pulsante de ejemplo
La figura 2 ilustra un dispositivo pulsante 300 que incluye un inserto 301 rodeado por un manguito elástico 302 según una realización de ejemplo de la presente invención. El manguito 302 está opcionalmente sellado a un inserto 301 en un extremo de entrada 321 y un extremo de salida 322. Existe una trayectoria de fluido a través del dispositivo pulsante 300 como se indica a continuación: el fluido puede entrar en una entrada 309 en el inserto 301. Desde la entrada 309 el fluido puede pasar a través de un paso de entrada 310 y un puerto 311 hasta una cámara de recogida 346 formada entre una superficie exterior 320 del inserto 301 y la superficie interior 323 del manguito elástico 302. El fluido puede salir de la cámara de recogida 346 a través de una válvula entre cámaras 338a a una cámara de salida 348 (por ejemplo, véase la figura 4B). La cámara de salida 348 está formada entre una superficie exterior del inserto 301 en la válvula de salida 338b y la superficie interior 325 del manguito elástico 302. El fluido puede pasar desde la cámara de salida 348 a través del puerto de salida 313 a un paso de salida 315 y salir de una salida de fluido 316. Opcionalmente, el diámetro exterior 314 del inserto 301 en la ubicación del puerto de salida 313 es mayor que el diámetro interior no sometido a tensión del manguito 302. Por ejemplo, cuando el manguito 302 se estira sobre el puerto de salida 313, forma una válvula de salida cerrada normalmente forzada 338b.
3 Inserto de tubo del dispositivo pulsante
La figura 3 es una vista en sección transversal del inserto de ejemplo 301. El inserto 301 incluye cinco secciones como se indica a continuación: una sección de entrada 304, una sección de cámara de recogida 305, una sección de válvula entre cámaras 306, una sección de cámara de ruptura 307 y una sección de salida 308.
La sección de entrada 304 incluye, por ejemplo, la entrada 309, el paso de entrada 310 y el puerto 311. El puerto 311 está en comunicación de fluido con la entrada 309 a través del paso de entrada 310. La sección de entrada 304 también incluye una sección recta 312 y una lengüeta 318.
La sección de cámara de recogida 305 conecta la sección de entrada 304 con la sección de válvula entre cámaras 306. En la sección de cámara de recogida 305, el inserto 301 tiene un diámetro exterior.
La sección de cámara de ruptura 307 incluye un puerto de salida 313 que conecta la cámara de ruptura 348 al paso de salida 315 y la salida 316. En la sección de cámara de ruptura 307, el inserto 301 tiene un diámetro exterior 314. El diámetro exterior 314 en la sección de cámara de ruptura 307 es mayor que diámetro exterior en la sección de cámara de recogida 305.
La sección de salida 308 incluye el paso de salida 315 y la salida 316. La salida 316 está en comunicación de fluido con el puerto 313. En la realización 300, el diámetro interior del puerto de cámara de ruptura 313, el paso de salida 315 y la salida 316 es tan grande como y/o mayor que el diámetro interior de la entrada 309, el paso de entrada 310 y/o el puerto de cámara de recogida 311. En algunas realizaciones, esto puede reducir la resistencia en la salida 316.
En algunas realizaciones, la sección de salida 308 también incluye una sección recta 317 y una lengüeta 319.
El inserto 301 puede estar compuesto opcionalmente por un material rígido tal como diversos tipos de materiales plásticos o poliméricos, tales como ABS, polipropileno o acetal. Otros materiales rígidos a prueba de agua también están dentro del alcance de la invención. El inserto 301 se puede producir o fabricar como una sola pieza, o puede estar compuesto por múltiples piezas. Por ejemplo, la sección de cámara de recogida 5 puede ser una tubería separada, estando la sección de entrada 304 producida como una pieza separada conectada a un lado de la tubería, y estando las secciones 306, 307 y 308 producidas colectivamente también como una pieza conectada al otro lado de la tubería. Como alternativa, las secciones 304, 305, 306, 307 y 308 también se pueden producir como una sola pieza rígida.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 2 y la figura 3, en la realización de ejemplo 300, un lado del manguito elástico 302 rodea y está en contacto con la sección recta 312 de la sección de entrada 304 del inserto 301. El extremo de salida 322 del manguito elástico 302 rodea y está en contacto con la sección recta 317 de la sección de salida 308 del inserto 301. La lengüeta 318 en la sección de entrada 304 y la lengüeta 319 en la sección de salida 308 mantienen fijo opcionalmente el manguito elástico 302 alrededor del inserto 301. La válvula entre cámaras 338a está formada, por ejemplo, por una superficie interior 324 del manguito elástico 302 presionando sobre un saliente anular alrededor del inserto 301 (por ejemplo, el saliente anular puede tener la forma de una lengüeta 326 [figura 3]). La válvula entre cámaras 338a puede estar normalmente cerrada (por ejemplo, el diámetro interior no sometido a tensión del manguito 302 puede ser menor que el diámetro exterior de la lengüeta 326). La válvula entre cámaras 338a puede abrirse en respuesta a una presión en la cámara de recogida 346 y/o la cámara de ruptura 348 que supere un umbral predeterminado.
La válvula de salida 338b puede cerrarse opcionalmente. La válvula de salida 338b puede abrirse cuando la presión en la cámara de ruptura 348 o en la segunda válvula excede un umbral predeterminado. En algunas realizaciones, entre otras cosas, el diámetro de la lengüeta 326, el diámetro interior del manguito 302, la longitud de la sección de cámara de recogida 305 y las propiedades (por ejemplo, la elasticidad) del manguito 302 se pueden usar para controlar el volumen expulsado de fluido que fluye a partir de la realización 300 en cada pulso.
4 Dispositivo pulsante con carcasa en diferentes etapas de un pulso
Las figuras 4A-C ilustran la realización 300 ilustrada con una carcasa opcional 443. En algunas realizaciones, la carcasa 443 puede proteger el manguito elástico 302 y/o el inserto 301 de daños físicos, incluidos los daños causados por el clima, el calor y/o insectos. La carcasa 443 puede estar hecha de materiales plásticos o poliméricos, tales como ABS, polipropileno o acetal. Otros materiales rígidos a prueba de agua también están dentro del alcance de la invención. También se puede aplicar o incluir material resistente a los rayos UV en la composición del material para protegerlo durante una exposición prolongada a la luz solar en el campo.
En algunas realizaciones, la carcasa 443 se usa para evitar que el manguito elástico 302 se expanda demasiado o se expanda sin control. Con el tiempo, los materiales elásticos tales como el silicio pierden la capacidad de conservar su forma y propiedades si se estiran excesivamente hacia el máximo o hacia un determinado porcentaje de la expansión máxima. En algunas realizaciones, la carcasa 443 bloquea el manguito elástico para que no se expanda más allá del punto deseado para mantener las propiedades del material elástico.
En algunas realizaciones, la carcasa 443 se fija directamente sobre una porción del inserto 301 que no está cubierta por el manguito elástico 302. En otras realizaciones, la carcasa 443 se puede unir al inserto 301 y/o al manguito elástico 302 mediante un empalme. Por ejemplo, la carcasa 443 se puede unir al inserto 301 a través de diversas formas, tales como un retén, aplicación de materiales adhesivos, soldadura ultrasónica o un perno, o sujetando la carcasa 443 al inserto 301 atornillando un dispositivo de salida (de pulverización) tal como un chorro de descarga. En algunas realizaciones y para determinadas aplicaciones, el manguito elástico 302 puede ser una pieza moldeada. Como alternativa o adicionalmente, el manguito elástico 302 puede comprender una sección corta de tubo elástico. El manguito elástico 302 se puede producir opcionalmente a partir de uno o más tipos diferentes de material elástico, tal como caucho de silicona, caucho EPDM, etc. En algunas realizaciones, tal como cuando el manguito elástico está fabricado de EPDM u otros cauchos, el manguito elástico también puede cementarse al inserto de plástico en uno y/o ambos extremos, de modo que el manguito elástico se pueda sujetar en una ubicación fija sin usar ningún empalme. Tal manguito elástico se puede sujetar opcionalmente en un lugar fijo sin empalmes.
La figura 4A ilustra, en una sección transversal, la realización 300 antes de que el fluido haya entrado en el dispositivo pulsante. Una vez que el dispositivo pulsante está conectado a una fuente de fluido a presión, el fluido entrará en el dispositivo pulsante a través de la entrada 309 y continuará fluyendo a través del paso 310 y el puerto 311. Continuando en su trayectoria, el fluido se formará y entrará en la cámara de recogida 346 (véase la figura 4B) creada entre la superficie exterior 320 del inserto 301 y la superficie interior 323 del manguito elástico 302. La unión del manguito elástico 302 alrededor de la lengüeta 326 forma una válvula entre cámaras normalmente cerrada 338a. En la posición normalmente cerrada, la válvula 338a evita que el fluido salga de la cámara de recogida 346, de modo que el fluido que fluye hacia la entrada 309 se acumula en la cámara de recogida 346. A medida que se acumula el fluido, la cámara de recogida 346 se expande, por ejemplo, estirando el manguito 302.
La figura 4B ilustra la realización 300 cuando la válvula entre cámaras 338a se abre estrechamente. Se ha acumulado fluido en la cámara de recogida extensible 346 estirando el manguito elástico 302, y el fluido continúa fluyendo hasta la cámara extensible 346. Al estirar el manguito 302 hasta que el diámetro interior 324 del manguito elástico 302 se vuelve más grande que el diámetro exterior de la lengüeta 326, se abre un espacio anular alrededor de la lengüeta 326 permitiendo que el fluido (tal como el agua) fluya a una velocidad relativamente baja desde la cámara de recogida 346 hasta la cámara de ruptura 348. En esta etapa, la válvula de salida 338b se cierra y el fluido que sale de la cámara de recogida 346 se acumula en la cámara de ruptura 348.
En algunas realizaciones, la cámara de ruptura 348 tiene una capacidad menor que la cámara de recogida 346. Opcionalmente, para alojar una acumulación de volumen de fluido dada en la cámara de ruptura 348, el manguito 302 puede estirarse más que cuando se aloja el mismo volumen en la cámara de recogida 346. El estiramiento adicional puede dar como resultado un aumento de presión a una velocidad mayor en relación con el volumen aumentado en la cámara de ruptura 348 que en la cámara de recogida 346. A medida que el fluido se mueve desde la cámara de recogida 346 a la cámara de ruptura 348, la presión en la cámara de ruptura 348 aumenta más rápido de los que se reduce la presión en la cámara de recogida. En algunas realizaciones, el aumento de la presión combinada de ambas cámaras 346 y 348 en la válvula entre cámaras 338a también hace que la válvula 338a se abra ampliamente. A medida que el fluido se acumula en la cámara de ruptura 348, el manguito 302 se expande alrededor del puerto 313, abriendo la válvula 338b y liberando fluido a un flujo relativamente alto, en un ciclo de pulsos.
La figura 4C ilustra una realización en la que la válvula entre cámaras está ampliamente abierta, la segunda válvula se abre y el fluido se libera del dispositivo pulsante. El fluido puede fluir opcionalmente desde la cámara de recogida 346 a través de la válvula entre cámaras 338a a través de la cámara de ruptura 348 a través del puerto 313 a través del paso de fluido 315, y hacia fuera a través de la salida 316. En algunas realizaciones, la trayectoria de salida (incluida la segunda válvula) se establece con muy baja (o ninguna) resistencia.
La longitud y/o el volumen de la cámara de recogida (por ejemplo, la sección 305 de la figura 3) determina generalmente el volumen de fluido que se acumula y se expulsa del dispositivo pulsante de la realización 300 durante cada pulso. Cuando el dispositivo pulsante se usa para hacer funcionar microsembradores, microchorros, nebulizadores mister, etc., el dispositivo pulsante sólo necesita recoger y expulsar un volumen relativamente pequeño de fluido en cada ciclo y, por lo tanto, la sección de recogida 305 puede ser relativamente corta. Como alternativa, se puede usar una sección de recogida de volumen relativamente grande para recoger y expulsar un volumen relativamente grande de fluido en cada ciclo de pulsación. Por ejemplo, cuando el dispositivo pulsante se usa para operar un aspersor escamoteable, una línea de goteo pulsante y/o una línea de emisores múltiples, el dispositivo pulsante puede necesitar recoger y expulsar un volumen relativamente mayor de fluido en cada ciclo de pulsación y, por lo tanto, la sección de recogida 305 puede ser más larga.
5 Estructura de inserto alternativa
Las figuras 5A-C son dibujos de un inserto rígido 501 según un ejemplo ilustrativo que no está dentro del alcance de las reivindicaciones. La figura 5A ilustra una vista ortogonal del inserto rígido 501. La figura 5B ilustra una vista en sección transversal del inserto rígido 501 a lo largo de la línea A-A de la figura 5A. La figura 5C ilustra una vista en perspectiva del inserto rígido 501. Un dispositivo pulsante puede formarse, por ejemplo, insertando el inserto rígido 501 en un manguito elástico (no mostrado en las figuras 5A, 5B o 5C, pero puede ser de una manera similar al inserto 301 en el manguito 302). Una pared interna del manguito elástico se puede fijar y/o sellar opcionalmente contra las lengüetas 518 y/o 519 que definen un extremo de una cámara de recogida y/o un extremo de una cámara de ruptura, respectivamente. Una pared interna del manguito puede forzarse opcionalmente para cerrarse sobre la lengüeta 526 formando una válvula entre cámaras. La válvula entre cámaras puede definir, por ejemplo, un límite entre una cámara de recogida en el lado de entrada hasta la válvula entre cámaras y una cámara de ruptura en el lado de salida aguas abajo de la válvula entre cámaras.
El inserto rígido 501 se puede dividir opcionalmente en varias secciones: por ejemplo, una sección de entrada 504, una sección de cámara de recogida 505, una sección de cámara de ruptura 507 y/o una sección de salida 508. La sección de entrada 504 puede incluir una entrada de fluido 509 que está en comunicación de fluido con una cámara de recogida (por ejemplo, formada por un manguito elástico alrededor de la sección de recogida 505). La comunicación entre la entrada 509 y la cámara de recogida puede ser, por ejemplo, a través de un paso 510 y/o un puerto 511. La sección de salida 508 puede incluir una salida de fluido 516 que está en comunicación de fluido con una cámara de ruptura (por ejemplo, formada por un manguito elástico alrededor de la sección de la cámara de ruptura 507). La comunicación entre la salida 516 y la cámara de ruptura puede ser, por ejemplo, a través de un paso 515 y/o un puerto 513. En algunas realizaciones, la salida 516 y/o el paso 515 y/o el puerto 513 pueden configurarse para tener baja resistencia a los fluidos. En algunas realizaciones, la salida 516 puede ser más ancha que la entrada 509. Por ejemplo, el paso de salida 515 puede ser más ancho que el paso de entrada 510. Por ejemplo, el puerto de salida 513 puede ser más ancho que el puerto de entrada 511.
El inserto 501 que rodea el manguito elástico y el puerto circundante 513 forman una válvula de salida. Cuando el manguito elástico se envuelve alrededor de la sección de la cámara de ruptura 507, el manguito puede estirarse a través del puerto 513 cerrándolo para que fluya. Cuando se aplica presión de fluido dentro del manguito, la presión puede expandir el manguito elástico lejos del puerto 513 que abre la válvula. El diámetro exterior del inserto en la ubicación del puerto 513 puede ser menor que el diámetro interior del manguito elástico en la posición no sometida a tensión.
La longitud de la cámara de ruptura (por ejemplo, la sección 507) puede ser más corta que la longitud de la cámara de recogida (por ejemplo, la sección 505). Por ejemplo, la longitud de la cámara de recogida se puede definir como la distancia a lo largo del inserto 501 expuesta al fluido almacenado en la cámara de recogida durante la fase de recogida del ciclo de pulso. En el ejemplo 500, no incluido por las reivindicaciones adjuntas, la longitud de la cámara de recogida se puede medir desde una conexión de manguito en el lado de entrada de la cámara de recogida (por ejemplo, la lengüeta 518) a una válvula entre cámaras (formada, por ejemplo, sobre la lengüeta 526). Por ejemplo, la longitud de la cámara de ruptura puede definirse como la distancia adicional a lo largo del inserto rígido 501 expuesta al fluido aguas abajo de la válvula entre cámaras. En el ejemplo 500, la longitud de la cámara de ruptura se puede medir desde una conexión de manguito en el lado de salida de la cámara de recogida (por ejemplo, la lengüeta 519) a una válvula entre cámaras (formada, por ejemplo, sobre la lengüeta 526),
La distancia desde la válvula entre cámaras hasta la válvula de salida puede ser significativamente más corta que la distancia desde la válvula entre cámaras hasta el puerto de entrada. En el ejemplo 500, la distancia desde la válvula entre cámaras a la válvula de salida se puede ver como la distancia desde la lengüeta 526 al centro del puerto 513. En el ejemplo 500, la distancia desde la válvula entre cámaras a la válvula de salida se puede ver como la distancia desde la lengüeta 526 al centro del puerto 511. Como alternativa o adicionalmente, la ubicación del puerto de entrada puede definirse como el extremo cercano y/o el extremo lejano del puerto 511. Como alternativa o adicionalmente, la ubicación de la válvula de salida puede definirse como el extremo cercano y/o el extremo lejano del puerto 513. En algunos ejemplos, un inserto para un dispositivo pulsante puede incluir un conector de tubo (por ejemplo, la lengüeta 570 para acoplarlo a la manguera de riego). En algunos ejemplos, un inserto para un dispositivo pulsante puede incluir un empalme para una carcasa y/o un empalme (por ejemplo, el empalme 551).
6 Sistema de dispositivo pulsante
La figura 6 ilustra un sistema de dispositivo pulsante según una realización de la presente invención. El sistema puede incluir un dispositivo de entrada 684 que suministra fluido presurizado a un dispositivo pulsante. El dispositivo pulsante 682 puede incluir una entrada 609 en comunicación de fluido con una cámara de recogida 646. La cámara de recogida 646 puede estar en comunicación de fluido intermitente con una cámara de ruptura 648. La comunicación de fluido entre la cámara de recogida 646 y la cámara de ruptura 646 puede controlarse opcionalmente por una válvula entre cámaras 638a. La cámara de ruptura 648 puede estar en comunicación de fluido intermitente con una salida 616. La comunicación de fluido entre la cámara de ruptura 648 y la salida 616 puede controlarse opcionalmente mediante una válvula de salida 638b. La salida 616 se puede conectar a un dispositivo de salida 680.
Por ejemplo, un dispositivo de entrada 684 puede incluir una fuente de fluido presurizado en un sistema de riego, que puede estar conectado al dispositivo pulsante mediante un gotero o control de flujo.
Por ejemplo, el dispositivo de salida 680 podría incluir uno de una diversidad de dispositivos de pulverización o suministro de fluido, tales como un aspersor, microaspersor, microchorro, gotero agrícola, aspersor escamoteable, microsembrador, nebulizador mister, máquina nebulizadora, sistema antihielo u otros dispositivos de riego.
Se aprecia que determinadas características de la invención, que, para mayor claridad, se describen en el contexto de realizaciones separadas, también se pueden proporcionar en combinación en una única realización. Por el contrario, diversas características de la invención que, por brevedad, se describen en el contexto de una única realización, también pueden proporcionarse por separado o en cualquier subcombinación adecuada o según sea adecuado en cualquier otra realización descrita de la invención. Determinadas características descritas en el contexto de diversas realizaciones no deben considerarse características esenciales de estas realizaciones, a menos que la realización no funcione sin estos elementos.
Aunque la invención se ha descrito junto con realizaciones específicas de la misma, resulta evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones serán evidentes para los expertos en la técnica. Por consiguiente, se pretende abarcar todas estas alternativas, modificaciones y variaciones que están dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo pulsante (300) que comprende:
un inserto rígido (301) que incluye una entrada de fluido (309) y una salida de fluido (316);
un manguito elástico (302) que rodea dicho inserto rígido (301);
una cámara de recogida extensible (346) configurada para recibir fluido desde la entrada de fluido (301); una cámara de ruptura (648) en una primera comunicación fluida con dicha cámara de recogida extensible (346); una primera válvula normalmente cerrada (338a) configurada para controlar dicha primera comunicación fluida entre dicha cámara de recogida extensible (346) y dicha cámara de ruptura (648); y
una segunda válvula normalmente cerrada (338b) configurada para controlar una segunda comunicación de fluido entre dicha cámara de ruptura (648) y la salida de fluido (316);
en el que dicha primera válvula (338a) está configurada para abrirse de forma relativamente estrecha cuando la presión de la cámara de recogida en dicha cámara de recogida (346) supera un primer valor de presión;
en el que dicha segunda válvula (338b) está configurada para crear una resistencia, obligando a dicha primera válvula (338a) a abrirse de forma relativamente amplia;
en el que dicha segunda válvula (338b) está configurada para abrirse cuando una presión de ruptura en una ubicación de dicha segunda válvula (338b) excede un segundo valor de presión, en el que dicho primer valor de presión es mayor que dicho segundo valor de presión;
caracterizado porque un diámetro exterior del inserto rígido (301) en la cámara de recogida extensible es menor que un diámetro exterior del inserto rígido (301) en la cámara de ruptura (648).
2. El dispositivo pulsante (300) de la reivindicación 1,
en el que dicha cámara de recogida extensible (346) está comprendida entre dicho manguito elástico (302) y dicho inserto rígido (301), a lo largo de al menos una parte de la longitud de dicho inserto rígido (301) hasta dicha primera válvula (338a);
en el que dicha cámara de ruptura (648) está comprendida entre dicho manguito elástico (302) y dicho inserto rígido (301), a lo largo de al menos una parte de la longitud de dicho inserto rígido (301) más allá de dicha primera válvula (338a).
3. El dispositivo pulsante (300) de la reivindicación 2, en el que dicha primera válvula (338a) comprende un saliente anular (301) en dicho inserto rígido (301).
4. El dispositivo pulsante (300) de la reivindicación 2, en el que dicha segunda válvula (338b) comprende un puerto (311, 313) en dicho inserto rígido (301) cubierto por dicho manguito elástico (302).
5. El dispositivo pulsante (300) de la reivindicación 4, en el que un diámetro exterior (314) de dicho inserto rígido (301) en una ubicación de dicho puerto (311, 313) es mayor que un diámetro interior de dicho manguito elástico (302) en un estado no sometido a tensión.
6. El dispositivo pulsante (300) de la reivindicación 1, en el que dicha presión de la cámara de recogida en dicha cámara de recogida (346) aumenta a una primera velocidad en respuesta a un volumen creciente de fluido en dicha cámara de recogida (346) y dicha presión de ruptura en dicha cámara de ruptura (648) aumenta a una segunda velocidad en respuesta a un volumen creciente de fluido en dicha cámara de ruptura (648), siendo dicha segunda velocidad mayor que dicha primera velocidad.
7. El dispositivo pulsante (300) de la reivindicación 1, en el que el diámetro interior de dicha entrada de fluido (509) es menor que el diámetro interior de dicha salida de fluido (316).
8. El dispositivo pulsante (300) de la reivindicación 1, en el que la longitud de dicha cámara de recogida (346) es mayor que la longitud de dicha cámara de ruptura (648).
9. El dispositivo pulsante (300) de la reivindicación 1, en el que dicha segunda válvula (338b) se cierra cuando dicha presión de ruptura en una ubicación de dicha segunda válvula (338b) es menor que dicho segundo valor de presión.
10. El dispositivo pulsante (300) de la reivindicación 1, que comprende además:
al menos un dispositivo de salida (680) en comunicación de fluido con dicha salida (316), estando dicho dispositivo de salida (680) seleccionado del grupo que consiste en un microaspersor, un microchorro, un gotero agrícola, un aspersor escamoteable, microsembradores, un nebulizador mister, una máquina nebulizadora y un sistema antihielo.
11. Un procedimiento para producir un flujo pulsante que emplea un dispositivo pulsante (300) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, comprendiendo el procedimiento:
aumentar un volumen de un fluido recogido en la cámara de recogida (346) para aumentar la presión de la cámara de recogida en la cámara de recogida (346);
abrir la primera válvula (338a) estrechamente para permitir que dicho fluido recogido fluya desde la cámara de recogida (346) hacia la cámara de ruptura (648) cuando dicha presión de la cámara de recogida ha alcanzado al menos un primer valor de presión;
acumular al menos una porción de dicho fluido recogido en la cámara de ruptura (648) para aumentar la presión de ruptura;
ensanchar dicha abertura de la primera válvula (338a) en respuesta a dicho aumento de dicha presión de ruptura; y
abrir la segunda válvula (338b) cuando dicha presión de ruptura ha alcanzado al menos un segundo valor de presión permitiendo así que al menos una porción de dicho fluido recogido salga de la salida de fluido (316).
12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicha presión de la cámara de recogida aumenta a una primera velocidad con respecto a dicho aumento de dicho volumen de fluido recogido y dicha presión de ruptura aumenta a una segunda velocidad con respecto a dicha acumulación, y en el que dicha segunda velocidad es mayor que dicha primera velocidad.
13. El procedimiento de la reivindicación 12, que comprende además:
reducir dicha presión de la cámara de recogida a dicha primera velocidad con respecto a una reducción de un volumen de dicho fluido recogido;
reducir dicha presión de ruptura a dicha segunda velocidad con respecto a dicha reducción de un volumen de dicho fluido de la cámara de ruptura;
cerrar la primera válvula (338a) cuando dicha presión de la cámara de recogida se reduce por debajo de dicho primer valor de presión; y
cerrar dicha segunda válvula (338b) cuando dicha presión de ruptura se reduce por debajo de dicho segundo valor de presión (338b).
14. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicho ensanchamiento se produce antes de dicha apertura de la segunda válvula (338b).
15. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicha segunda presión de fluido es mayor que una resistencia al flujo combinada de dicha cámara de ruptura (648) y dicha segunda válvula (338b) y dicha salida de fluido (516).
16. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que el fluido fluye hacia la entrada (309) a una velocidad promedio de menos de 21/h.
17. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicha apertura de dicha segunda válvula (338b) incluye la expansión de un manguito elástico (302) lejos de un puerto de válvula (311, 313).
18. El procedimiento de la reivindicación 11, que comprende además:
dirigir al menos una porción de dicho fluido recogido que sale del dispositivo pulsante (300) al menos a una aplicación seleccionada del grupo que consiste en un microaspersor, un microchorro, un gotero agrícola, un aspersor escamoteable, microsembradores, un nebulizador mister, una máquina nebulizadora o un sistema antihielo.
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