[发明专利]用于给定流体剂量的装置和方法

说明书

技术领域

一种连续可调且自清洁的、在低压下给定少量流体剂量的装置和方法。

背景技术

出于多种原因，在低压下给定少量流体剂量是困难的。如果要在低压下给定少量流体剂量，那么流体的表面张力就是一个特别不利的参数。

在广义上，存在很多基于喷嘴的解决办法。传统的喷嘴通常需要相对高的压力来连续工作，且它们易于阻塞。当需要较少剂量时，通常还必须利用脉动剂量(脉动配制)，以使得流体的总量随时间变得足够少。

本发明并不基于使流体能够被传送或提升的毛细管效应。这种毛细管效应是在诸如US4819375、FR2088860、US3786598、US6321487、DE2447230的专利中的基本功能。专利WO03096796描述了一种吸液芯，这种吸液芯允许流体基于毛细管的吸引从出口侧、并因此不依赖于入口侧的流体压力而渗入。

就上述专利而言，除了流体的表面张力、喷嘴的设计和传统喷嘴中的流体压力之间的备有证明文件的相关性会依本发明而发生变化以外，本发明主要还包括一种具有填料的管，并开发出了新的优点：

·避免形成压降，并通过入口侧的流体静压获得受控的流体渗入；

·可以在低流体静压下给定精确的流体剂量；

·对于流体中的较低颗粒含量不具有较高的要求，上述现有技术中的解决方法通常就是这样；

·允许局部阻塞，无需拆开剂量喷嘴，通过前向冲洗就可实现自清洁，传统的解决方法通常就是这样；

·无需用电；

·通过调整例如剂量单元的文丘里管中的横截面积、填料的密实度或者入口侧上的压力就可以调节剂量。

本方法可优选地用于在制造工业中进行可靠的流体剂量，并用于农业应用的滴灌系统。剂量的精确性高，并且解决方法简单。

发明内容

本发明是一种剂量单元，其中剂量单元的内侧填充有一种基于有机/无机纤维的物质，或者允许流体能够通过的其它物质。这种剂量单元的原理是利用从入口侧到出口侧的小的压降来获得精确的流体流。除了入口侧的静态过压和流体的粘度以外，流动将通过由下列参数给定的剂量单元的文丘里管中的摩擦来确定，这些参数为：

·剂量单元的文丘里管的横截面积

·剂量单元的全长

·剂量单元的表面特性

·填料的长度

·文丘里管中的填料填充程度

·填料的尺寸

·填料的表面特性

·填料的柔性

·填料与出口侧的表面或流体的物理接触，以避免形成压降

·填料中杂质的量

剂量单元具有锥形形状，其横截面积从入口侧向文丘里管的方向减小，其中在文丘里管内横截面积最小。在文丘里管中，横截面积通常在1-10mm的长度上保持恒定，并且该横截面积从剂量单元的这一点上到出口端都是一样的。锥体的剖面(profile)应该优选地减小，以使得剂量单元在文丘里管的最终部分上的内侧基本上平行。通过这种设计，剂量单元更为坚固和稳定。这是由于任何颗粒在较长的文丘里管中比在较短的文丘里管中能更容易地找到空间，而不会阻塞剂量单元。

剂量单元的文丘里管可被制成可以机械地改变横截面积。由此，一定的预期流量可取决于剂量单元的预定用途。用于这种用途的装置可流畅地、或者在预定步骤中对应于特定的流量进行调整。用于流畅调整的示例可以是设置在由柔性材料制成的锥形剂量单元的出口端周围的夹具。通过收紧该夹具，文丘里管和填料被压缩，从而减少了可通过的流体量。

填料至少从喷嘴结构的最大开口处延伸、通过剂量单元的文丘里管并且超出剂量单元的出口端。在文丘里管的最小横截面积中，取决于所选择的材料，填料将包括多条允许一定量的流体通过的小通道。借此，在文丘里管中可以得到用于流体流的非常小的容积，此外，每条通道的较小尺寸将确保在剂量单元中几乎是层流。以这种方式，在剂量单元中形成摩擦模式，这种模式允许不依赖于毛细管效应来进行精确剂量。

剂量单元和填料必须由相对于流体和环境来说是适当的材料制成，并设想在其中工作。剂量单元可由塑料、橡胶或类似的柔性材料或非柔性材料(例如塑料、金属、陶瓷)制成。

当剂量单元由柔性材料制成时，剂量单元的清洗可采用如下方式执行，即通过定期增加流体的压力，以使剂量单元在最狭窄的点处屈服，由此增大横截面积，并使杂质能够被冲洗出来。当剂量单元由非柔性材料制成时，类似地，机械装置必须被包括在该设计中，以使剂量单元的文丘里管的横截面积能够增大，并因此能够进行冲洗。

结合流体压力的定期增大，通过将清洗添加剂添加到流体中可进行剂量单元的前向冲洗。