[发明专利]流体流量控制调节器

说明书

发明领域

本发明涉及用于控制流体流量的调节器。

发明背景

流体流量调节器，尤其是用于控制灌溉系统水流量的调节器，通常通过控制对流过至少一个相对较小的流量控制槽的水流的阻力来控制水流量。用于灌溉用途的相对较小的水流量调节器一般提供每小时约10升和100升(l/h)之间的调节流速，且具有通常由通过注塑成型的塑料形成的部件。

调节器一般包括入口和出口以及弹性膜片(elastic diaphragm)，水分别通过入口和出口进入和排出调节器，弹性膜片防止进入入口的水直接流向出口。入口和出口通常面向彼此设置，而膜片安置于支撑架(supportshelf)上，且位于入口和出口之间。膜片迫使进入调节器的水通过至少一个流量控制槽，以便让水到达出口，并流出调节器。膜片对进入水的压强作出响应，且当入口水的压强增加时，膜片经受增加的变形。膜片和至少一个流量控制槽设置成使得当变形增加时，至少一个流量槽的流动阻力与入口水压强基本上成比例增加。因此，通过调节器的水量基本上与入口水压强的变化无关。

一般地，至少一个流量控制槽为由底部和两个侧壁界定的露面(open-faced)流量槽。在沿槽长度的任意位置，槽深度定义为在此位置处侧壁的高度。操作中，膜片随入口压强的增加而变形，以覆盖增加的槽露面长度，在下文即“覆盖长度(cover length)”。水被迫流过槽的覆盖长度，以到达出口，且当覆盖长度随入口压强增加时，槽对水流的阻力增加。

在一些调节器中，当膜片随入口压强的增加而变形时，膜片首先在一位置覆盖流量槽的露面，该位置在下文即“交叉口”，槽在此位置与出口相通。随入口压强增加，膜片变形增加，且在距交叉口距离逐渐变大处和在较靠近支撑架的位置覆盖槽的露面。槽的覆盖长度从交叉口延伸，且沿远离出口朝着支撑架的方向随入口压强增加而增加。

然而，当调节器膜片的变形趋近支撑架时，膜片的变形速度随入水口压强的增加而脱离线性，且随入口压强的增加而减小。因此，作为入口压强增加的函数的至少一个流量槽的露面的覆盖长度的增加速度一般随入口压强的增加而减小。如果槽具有均匀的截面，则其流动阻力随覆盖长度的增加以基本上恒定的速度增加，且调节器一般必须制造得较大，以便对于调节器所用的一定范围的入口压强，至少一个槽的流动阻力基本上随入口压强线性增加。

已经制造了较小的调节器，其中当膜片随入口压强的增加而变形时，膜片首先覆盖靠近支撑架的流量槽的露面，且随入口压强增加，膜片变形，以逐渐覆盖较靠近交叉口而距支撑架较远的槽的露面区域。槽的覆盖长度从靠近支撑架的区域延伸，且沿朝出口并远离支撑架的方向而不是远离出口朝支撑架的方向随入口压强的增加而增加。

对于这些调节器，流量槽设置成使得槽的露面在较靠近支撑架的区域比在较靠近入口的区域更靠近膜片，且槽在较靠近支撑架的区域比在较靠近出口的区域更宽和更浅。槽在距入口较远的距离逐渐变宽和变浅，且槽对每单位槽长度的流动阻力随距入口的距离(以下称为“槽距离”)的增加而增加。随距离而减小的槽深度直接随距离减小了截面。增加槽宽度将表现为随槽距离增加槽截面。然而，操作中，宽度增加一般归于槽截面随槽距离的减小，这是因为在较宽的槽部分，膜片压入槽内更大的距离，且比较窄的槽部分“阻塞”截面更多。

尽管以减小的深度和增加的宽度来设置流量控制槽使流量调节器能够制造得较小，但是槽深度、宽度和膜片特性之间的关系相对较复杂，且改进用来制造调节器的注塑模具以改进其提供的流速通常是繁重且相对较昂贵的工作。而且，因为槽在更靠近交叉口的距离处，即较小的槽距离处逐渐变窄，所以槽易于塞满由水带来的污物和微粒碎屑。此外，在较高的入口水压强下，在调节水流中调节器的操作对膜片的特性，例如弹性和厚度的变化相当敏感。

US 4,796,810描述了一种旋转式灌溉洒水装置(rotary irrigationsprinkler)，其包括具有用于控制流速的弹性膜片的流量控制调节器，该专利的公开内容在此以引用方式并入。US 5,279,462描述了一种流量控制单元，其具有利用超声波焊接方法构造以提供改进的组件的注塑成型塑料部件，该专利的公开内容在此以引用方式并入。

发明内容

本发明一些实施方式的一方面涉及提供一种流体流量调节器，其具有弹性膜片和至少一个露面流量控制槽的改进构型。所述改进构型提供流体流量的改进调节，并使用于制造调节器的注塑模具能够被相对较容易地改进，以改变调节器提供的调节流速。