КАПЕЛЬНЫЙ ВОДОВЫПУСК В ФОРМЕ ДИСКА
DISC-SHAPED DROP WATER OUTLET

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оросительным капельным водовыпускам, в частности к капельным водовыпускам, встраиваемым в линию оросительного трубопровода, и к способам производства таких трубопроводов.
Уровень техники
Патент США 6039270 описывает оросительный трубопровод с установленными внутри водовыпусками. Водовыпуски размещаются внутри трубопровода на стадии его производства и почти полностью погружаются в стенку трубопровода, которая утолщена в месте размещения водовыпусков. Утолщения позволяют сохранить площадь внутреннего сечения трубы и тем самым избежать чрезмерных гидравлических потерь и снизить необходимое для орошения рабочее давление на единицу длины трубы. Водовыпуски, описанные в US 6039270, являются круглыми в плане или вытянутыми вдоль оси трубопровода.
Раскрытие изобретения
Согласно настоящему изобретению предлагается встраиваемый в линию капельный водовыпуск, соединяемый с внутренней поверхностью оросительного трубопровода. Капельный водовыпуск имеет впуск, обращенный внутрь трубопровода, и выпуск, сообщающийся по текучей среде с выпускным окном в стенке трубопровода. Капельный водовыпуск имеет уплощенную форму, ограниченную первой поверхностью с выполненным в ней открытым извилистым каналом, при этом впуск канала сообщается по текучей среде с впуском капельного водовыпуска, и второй поверхностью, противоположной первой поверхности. Геометрическая форма первой поверхности капельного водовыпуска обеспечивает возможность соединения капельного водовыпуска с указанной внутренней поверхностью при любой ориентации относительно радиуса трубопровода, проходящего через первую и вторую поверхности. При этом геометрическая форма позволяет внутренней поверхности трубопровода плотно скрепляться с первой поверхностью капельного водовыпуска, в особенности в областях, смежных с извилистым каналом, образуя ограничивающий поток лабиринт с выпуском, представляющим собой указанный выпуск капельного водовыпуска или сообщающимся с ним по текучей среде.
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения капельный водовыпуск имеет ориентирующие средства для своей ориентировки перед осуществлением соединения, так что первая поверхность обращена к внутренней поверхности трубопровода. Предпочтительно, чтобы первая и вторая поверхности имели различную форму, причем это различие в форме может быть использовано в качестве ориентирующих средств.
В одном варианте осуществления капельного водовыпуска ориентирующие средства выполнены в виде уступа, например кругового, выступающего от второй поверхности. Круговой уступ может представлять собой кольцеобразную стенку или цилиндрический штифт, предпочтительно коаксиальный с осью симметрии второй поверхности. Также может быть использован цилиндрический штифт, выступающий от первой поверхности.
В другом варианте осуществления вторая поверхность является более выпуклой по сравнению с первой поверхностью, например куполообразной, тогда как первая поверхность только слегка выпуклая или по существу плоская, так что это различие используется для обеспечения ориентировки.
Предпочтительно, чтобы впуск капельного водовыпуска являлся фильтрующим впуском, содержащим множество окон, сообщающихся по текучей среде с впуском извилистого канала. Окна могут быть расположены на второй поверхности или на периферийной поверхности, соединяющей первую и вторую поверхности. Например, фильтрующий впуск может быть выполнен в виде множества радиальных проходов на первой поверхности, начинающихся от множества окон и закрытых внутренней поверхностью трубопровода.
Первая поверхность капельного водовыпуска может быть, например, плоской, куполообразной или представлять собой часть цилиндрической поверхности. Предпочтительно, первая поверхность имеет по существу изометрическую форму в плане, например она может иметь преимущественно круговую симметрию или просто иметь круглую форму. Однако капельный водовыпуск может быть также вытянутым, если его размер и геометрическая форма первой поверхности позволяют осуществить прикрепление с произвольной ориентацией относительно локального радиуса трубопровода.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения геометрическая форма второй поверхности подобна геометрической форме первой поверхности, включая второй открытый извилистый канал, так что капельный водовыпуск может прикрепляться к трубопроводу как первой, так и второй поверхностью при любой ориентации относительно радиуса трубопровода, проходящего через первую и вторую поверхности.
Предпочтительно, капельный водовыпуск имеет фильтрующий впуск, содержащий множество окон, как описано выше, выполненных в виде множества радиальных проходов и на первой, и на второй поверхности, при этом проходы закрываются внутренней поверхностью трубопровода после прикрепления.
Капельный водовыпуск может быть выполнен так, что вторая поверхность является зеркальным отражением первой поверхности. В качестве альтернативы вторая поверхность может быть идентична первой поверхности и расположена так, что углубления на второй поверхности соответствуют выступам на первой поверхности и наоборот.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается оросительный трубопровод со встроенными в линию капельными водовыпусками уплощенной формы, соединенными с внутренней поверхностью трубопровода первой поверхностью капельных водовыпусков. Первая поверхность имеет выполненный в ней открытый извилистый канал, плотно закрытый внутренней поверхностью. Уплощенная форма является по существу либо изометрической в плане, либо вытянутой, и при этом по меньшей мере некоторые из капельных водовыпусков соединены с трубопроводом таким образом, что их большее измерение проходит в направлении, отличном от оси трубопровода.
Капельные водовыпуски по настоящему изобретению позволяют осуществить их массовое производство простым литьем или штамповкой. Более важным является тот фактор, что, так как особенным образом выполненная форма позволяет осуществить прикрепление при произвольной ориентации, капельные водовыпуски могут быть поданы к месту прикрепления с несущественным выравниванием или без всякого выравнивания, за счет чего достигается большая скорость производства трубопровода.
Краткое описание чертежей
Для того чтобы понять изобретение и представить, как оно может быть осуществлено на практике, ниже будут описаны некоторые варианты осуществления путем неограничивающих примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:
на фиг.1 представлен перспективный вид в разрезе капельного водовыпуска, соединенного с оросительным трубопроводом согласно настоящему изобретению;
на фиг.2А и 2В представлены перспективные виды сверху и снизу капельного водовыпуска с ориентирующим кольцом;
на фиг.3 представлен процесс ориентировки капельного водовыпуска в податчике экструзионной установки при помощи ориентирующего кольца;
на фиг.4 представлен перспективный вид сверху капельного водовыпуска с выпуском в виде ориентирующего штифта;
на фиг.5А представлен вид снизу капельного водовыпуска с ориентирующим уступом;
на фиг.5В представлен перспективный вид капельного водовыпуска по фиг.5А;
на фиг.6А представлен вид сверху капельного водовыпуска с асимметрией как способ ориентировки;
на фиг.6В представлен вид сбоку капельного водовыпуска по фиг.6А;
на фиг.7 представлен процесс ориентировки капельного водовыпуска в податчике экструзионной установки с использованием асимметрии как способа ориентировки;
на фиг.8 представлен перспективный вид капельного водовыпуска с зеркальной симметрией, позволяющей осуществить произвольное крепление внутри оросительного трубопровода любой из лабиринтных поверхностей;
на фиг.9А представлен вид сверху еще одного капельного водовыпуска с круговой симметрией, позволяющей осуществить произвольное крепление внутри оросительного трубопровода;
на фиг.9В представлен разрез капельного водовыпуска по фиг.9А;
на фиг.10А представлен вид сверху вытянутого капельного водовыпуска с плоской верхней поверхностью, подлежащей креплению сваркой к оросительному трубопроводу;
на фиг.10В представлен разрез капельного водовыпуска по фиг.10А, приваренного внутри оросительного трубопровода; и
на фиг.11 представлен разрез обычного капельного водовыпуска с выпуклой верхней поверхностью, приваренного внутри оросительного трубопровода.
Осуществление изобретения
На фиг.1 представлен встраиваемый в линию капельный водовыпуск 10, соединенный в процессе экструзии с экструдированным оросительным трубопроводом 12, а именно с его внутренней поверхностью 14.
Далее, в соответствии с фиг.2А и 2В, капельный водовыпуск 10 имеет верхнюю поверхность 16, выполненную с возможностью прикрепления к внутренней поверхности 14 трубопровода 12, и нижнюю поверхность 18, обращенную внутрь трубопровода. Верхняя поверхность 16 и нижняя поверхность 18 соединены посредством периферийной поверхности 20. Следует понимать, что термины "верхняя" и "нижняя" являются исключительно условными и относятся только к ориентации, представленной на фиг.1.
Капельный водовыпуск 10, кроме того, имеет извилистый канал 22, прорезанный в верхней поверхности 16 капельного водовыпуска. Канал 22 имеет впуск 24 и выпуск 26. Когда капельный водовыпуск прикреплен в трубопроводе, извилистый канал 22 закрыт внутренней поверхностью 14 трубопровода, образуя лабиринт, а в стенке трубопровода выполнен выпуск 27, совмещенный с выпуском 26 лабиринта. Следует понимать, что верхняя поверхность 16 должна позволять осуществить плотное прикрепление стенки трубопровода к смежному с ней извилистому каналу 22, тем самым обеспечивая замкнутое поперечное сечение лабиринта.
Капельный водовыпуск 10, кроме того, имеет множество окон 28 в периферийной поверхности 20, выполненных в виде радиальных проходов между ребрами 30 и сообщающихся по текучей среде с впуском 24 канала 22. Когда капельный водовыпуск 10 прикреплен к стенке трубопровода, и проходы закрыты внутренней поверхностью трубопровода, данные окна образуют распределенный фильтрующий впуск.
Капельный водовыпуск 10 имеет кольцеобразную стенку (кольцо) 32, выступающую от нижней поверхности 18 и используемую в качестве ориентирующих средств. Согласно фиг.3 капельные водовыпуски 10 поступают в податчик 50 с произвольной ориентацией. Вращающийся обод 52 силой трения протаскивает водовыпуски вдоль определяющего кольца 54 по направлению к сортирующему шаблону 56. Между определяющим кольцом 54 и вращающимся ободом 52 существует зазор 57, выполненный таким образом, что в него помещается по толщине капельный водовыпуск, но не кольцо 32. Как результат, капельные водовыпуски, обращенные кольцом 32 кверху, проходят под сортирующим шаблоном 56 и далее по направляющей 58 по направлению к экструдеру. Капельные водовыпуски, имеющие другую ориентацию, обозначенные номером 10', отправляются обратно в податчик. В качестве альтернативы, в вибрационном чашеобразном бункере вибрация будет перемещать капельные водовыпуски вдоль обода 52 и кольца 54, которые будут неподвижны по отношению друг к другу. Сортирующий шаблон 56 будет действовать также, как описано выше.
Капельный водовыпуск 10, как и другие капельные водовыпуски, описанные ниже, имеет более или менее уплощенную форму, так что его наименьший размер "d" представляет собой перпендикуляр к внутренней поверхности трубопровода, когда к ней прикреплен капельный водовыпуск. Форма в плане, то есть проекция вдоль этого наименьшего размера, или контур, видимый со стороны верхней или нижней поверхности, представляет собой окружность с диаметром, не превышающим диаметр трубопровода, предполагая, что трубопровод имеет круглое сечение. Однако форма в плане может просто иметь примерно одинаковые размеры во всех направлениях (изометрическая форма) или обладать круговой симметрией. Может быть даже использована вытянутая в плане форма, если ее наибольший размер приблизительно равен или меньше диаметра трубопровода. Форма капельного водовыпуска в плане и геометрическая форма верхней поверхности выбраны такими, чтобы позволить прикрепление капельного водовыпуска к стенке трубопровода при любой ориентации относительно радиуса R трубопровода, проходящего через центр верхней поверхности.
Капельный водовыпуск 10 и некоторые другие капельные водовыпуски, описанные ниже, имеют средства для ориентировки капельного водовыпуска во время изготовления трубопровода для обеспечения того, чтобы его верхняя поверхность была обращена к внутренней поверхности трубопровода перед прикреплением. Если капельный водовыпуск имеет ось симметрии, то ориентирующие средства предпочтительно должны быть коаксиальны такой оси.
На фиг.4 представлен капельный водовыпуск 35, подобный капельному водовыпуску 10, за исключением того, что его ориентирующие средства выполнены в виде цилиндрического штифта 29 на верхней поверхности 16. Штифт объединен с выпуском 26 капельного водовыпуска на верхней поверхности 16.
На фиг.5А и 5В представлен капельный водовыпуск 40, фильтрующий впуск которого расположен на нижней поверхности 18. Множество окон 42 выполнено на пересечении параллельных каналов 44, выполненных на нижней поверхности 18, с кольцеобразным каналом 46, выполненным на верхней поверхности рядом с извилистым каналом. В этом случае в качестве ориентирующих средств используется кольцевой уступ 48 на нижней поверхности 18.
На фиг.6А и 6В представлен капельный водовыпуск 60, подобный капельному водовыпуску 40, с фильтрующим впуском, расположенным на нижней поверхности 68. Подобные элементы капельного водовыпуска 60 имеют те же номера, что и элементы капельного водовыпуска 40. В данном случае нижняя поверхность 68 имеет куполообразную форму, которая, хотя и не имеет уступа, тем не менее может быть использована в качестве ориентирующих средств.
Процесс ориентировки капельного водовыпуска 60 представлен на фиг.7. Податчик 50 по существу является таким же, как представленный на фиг.3, с вращающимся ободом 52, определяющим кольцом 54 и сортирующим шаблоном 56. Между определяющим кольцом 54 и вращающимся ободом 52 существует зазор 57, выполненный так, что в него помещается тонкий край капельного водовыпуска 60. Капельные водовыпуски, ориентированные куполообразной поверхностью 68 вверх, проходят под сортирующим шаблоном 56, тогда как капельные водовыпуски, имеющие противоположную ориентацию, обозначенные номером 60', отправляются обратно в податчик.
Следует отметить, что любое различие в форме между нижней и верхней поверхностями капельного водовыпуска может быть использовано в податчике для отбора ориентированных нужным образом капельных водовыпусков.
Капельные водовыпуски согласно настоящему изобретению могут не иметь каких-либо ориентирующих средств и не нуждаться в ориентировке перед прикреплением для того, чтобы их верхняя поверхность была обращена к стенке трубопровода. На фиг.8 представлен встраиваемый в линию двусторонний капельный водовыпуск 70 для оросительного трубопровода, где и нижняя поверхность 16, и верхняя поверхность 18 выполнены с возможностью прикрепления к внутренней поверхности трубопровода. Капельный водовыпуск 70 имеет два извилистых канала 22 и 72 на верхней и нижней поверхностях и два фильтрующих впуска с окнами 28 и 78, соответственно. Благодаря уплощенной форме капельный водовыпуск во время изготовления трубопровода всегда будет принимать положение, в котором одна из его поверхностей, верхняя или нижняя, обращена к стенке трубопровода без специальных ориентирующих средств. Такой капельный водовыпуск может быть прикреплен к поверхности трубопровода любой из сторон, как верхней, так и нижней. В примере, представленном на фиг.8, капельный водовыпуск изготовлен с нижней поверхностью, выполненной как зеркальное отражение верхней поверхности.
На фиг.9А и 9В представлен еще один встраиваемый в линию двусторонний капельный водовыпуск 80, в котором верхняя поверхность 16 и нижняя поверхность 18 выполнены с возможностью прикрепления к внутренней поверхности 14 трубопровода. Здесь вся верхняя поверхность 16, включая извилистый канал 22 и выпуск 26, идентична нижней поверхности, но при этом выполнена и расположена таким образом, что углубления на нижней поверхности соответствуют выступам на верхней поверхности и наоборот. Фактически, геометрическая форма нижней поверхности может быть получена поворотом верхней поверхности относительно оси X.
Геометрическая форма верхней поверхности (поверхности, прикрепляемой к трубопроводу) может быть плоской, выпуклой (куполообразной) и т.д. В действительности, нет необходимости в том, чтобы верхняя поверхность точно соответствовала внутренней цилиндрической поверхности экструдированного трубопровода. Но при этом конструкция должна быть такой, чтобы в момент прикрепления, когда трубопровод мягкий и гибкий, верхняя поверхность могла бы быть размещена в нем при любой ее ориентации.
Во всех приведенных выше вариантах осуществления форма капельного водовыпуска в плане является круговой, но она может иметь любую форму с круговой симметрией или с приблизительно одинаковыми длиной и шириной (изометрическую форму). Однако, как упомянуто выше, самым важным является наибольший размер формы в плане, так что может быть использована даже вытянутая форма, если при такой форме водовыпуск может быть размещен перпендикулярно оси трубопровода. Круговая форма имеет преимущество легкого качения в податчике и возможности более быстрой ориентировки на пути к экструдеру. Геометрическая форма верхней поверхности, форма капельного водовыпуска в плане и структура фильтрующего впуска, извилистого канала и выпуска должны обеспечивать плотное прикрепление капельного водовыпуска к стенке трубопровода при любой ориентации относительно оси трубопровода.
Хотя все пояснения были представлены в отношении капельных водовыпусков, предназначенных для прикрепления в экструдированном трубопроводе, такие капельные водовыпуски могут быть использованы с трубопроводами, изготовленными по любой известной технологии.
На фиг.10А и 10В представлен привариваемый капельный водовыпуск 90 с плоской верхней поверхностью 96, выполненной с возможностью приваривания к внутренней поверхности 14 оросительного трубопровода 12, и нижней поверхностью 98, обращенной внутрь трубопровода. Плоская верхняя поверхность 96 и нижняя поверхность 98 соединены посредством периферийной поверхности 92.
Капельный водовыпуск 90, кроме того, имеет извилистый канал 22, прорезанный в плоской верхней поверхности 96 капельного водовыпуска. Канал 22 имеет впуск 24 и выпуск 26. Когда капельный водовыпуск приварен внутри трубопровода, как показано на фиг.10В, извилистый канал 22 закрыт внутренней поверхностью 14 трубопровода, образуя ограничивающий поток лабиринт, а в стенке трубопровода выполнен выпуск, совмещенный с выпуском 26 лабиринта.
Капельный водовыпуск 90, кроме того, имеет множество окон 28 в периферийной поверхности 92, выполненных в виде проходов между ребрами 30 и сообщающихся по текучей среде с впуском 24 канала 22. Когда капельный водовыпуск 90 приварен к стенке трубопровода, и проходы закрыты сверху внутренней поверхностью трубопровода, данные окна образуют распределенный фильтрующий впуск. Обычно высота окон и общая площадь фильтрующего впуска зависят от высоты ΔF периферийной поверхности 92.
Капельный водовыпуск 90 имеет уступ 94 на нижней поверхности 98, который используется в качестве ориентирующих средств в податчике (не показан), подающем капельные водовыпуски для приваривания внутри экструдированного трубопровода. Такой тип капельного водовыпуска приваривается к стенке трубопровода с наибольшим размером, ориентированным вдоль оси трубопровода.
На фиг.11 представлен известный капельный водовыпуск 90' с куполовидной верхней поверхностью 96', соответствующей кривизне круглого сечения оросительного трубопровода 12, и боковой поверхностью 92'. Следует понимать, что если обычный капельный водовыпуск 90' имеет те же общие размеры или ту же массу, что и предлагаемый изобретением капельный водовыпуск 90, известный капельный водовыпуск будет иметь меньшую высоту боковой поверхности ΔF' по сравнению с предлагаемым и поэтому меньшую площадь фильтрующего впуска.
Процесс горячей сварки капельного водовыпуска 90 или 90' со стенкой трубы обычно выполняется одновременно с экструзией трубопровода 12, как, например, раскрыто в патенте США 5271786. В этом процессе капельный водовыпуск и трубопровод сжимаются друг с другом между внутренней направляющей 100, удерживающей капельный водовыпуск, и внешней профилированной опорой, например профилированным роликом 102. При этом профиль ролика должен быть очень точно совмещен с выпуклым профилем водовыпуска для обеспечения равномерного давления на свариваемые поверхности. Даже в этом случае зубья извилистого канала 22 наклонены под разными углами к внутренней поверхности 14 трубопровода с разных сторон (если с одной стороны канала зубья располагаются под острым углом к стенке трубопровода, то с другой стороны того же канала зубья располагаются под тупым углом). Так как источником тепла для сварки является нагретая в процессе экструзии стенка трубопровода, наибольшее количество тепла получают граничащие зубья на стороне, где они расположены под острым углом, что вызывает деформацию сечения извилистого канала. Такой нежелательный дефект известен как "горение" граней зубьев.
В сравнении с известным капельным водовыпуском 90' с куполовидной верхней поверхностью 96', представленным на фиг.11, капельный водовыпуск 90 с плоской поверхностью 90 по фиг.10А и 10В имеет следующие преимущества:
большая боковая поверхность, позволяющая осуществить фильтрацию входящего потока при более низкой его скорости;
более низкая стоимость формы для литья для изготовления капельного водовыпуска, при этом форма имеет простые плоские стенки;
более низкая точность, требуемая на участке сжатия линии экструзии трубопровода для приваривания капельного водовыпуска;
более простое ориентирование капельных водовыпусков в системе подачи линии экструзии;
в целом лучшее качество горячей сварки под более равномерном давлении;
уменьшение проблемы "горения" грани при сварке.
Хотя представлено описание конкретного варианта осуществления, предполагается, что могут быть произведены различные изменения в границах настоящего изобретения. Например, средства для ориентировки капельного водовыпуска перед подачей в экструдированный трубопровод могут образованы таким различием в форме как разная шероховатость верхней и нижней поверхностей.