滴灌灌水器以及組裝和安裝的方法

專利名稱：滴灌灌水器以及組裝和安裝的方法
技術領域：
本發明涉及灌溉用滴灌灌水器，更具體地說，涉及安裝至供應管以形成灌溉系統 的多個灌溉用滴灌灌水器。
背景技術：
滴灌灌水器通常用在灌溉系統中以將以相對高的流率流過供應管的水轉換為在 每個灌水器的出口處相對低的流率。每個滴灌灌水器通常包括外殼，該外殼限定了將進入 滴灌灌水器的高壓水降低為離開滴灌灌水器的相對低壓水的流動路徑。多個滴灌灌水器通 常安裝在水供應管的里面或者外面。在一種類型的系統中，大量滴灌灌水器以有規律且預 定的間隔沿著供應管的長度安裝，以便在精確的點處將水分配到周圍的土地和植物上。地下滴灌灌水器相對于置于且裝配在地面上的滴灌灌水器有許多優點。首先，它 們限制了由于流失和蒸發而造成水的損失，且因而可顯著節省水的消耗。通過將水引向植 物的根系統的精確位置或其他希望的地下位置，也可更經濟地用水。第二，地下滴灌灌水器提供便利性。它們使得用戶能沒有限制的在白天或晚上的 任何時間灌溉周圍的地區。例如，這種灌水器可在任何希望的時間用于對公園或學校場地 進行澆水。另一方面，在白天時間在公園和學校場地上，當有孩子們或其他人的時候，位于 地面上的滴灌灌水器可能就不理想了。第三，假定地下的滴灌灌水器的裝配在相對難以接近的位置(也就是地面下)時， 它們就不會被輕易地破壞。這樣，使用這種地下灌水器可降低與替換被破壞的設備和監控 這種破壞的發生相關的成本。例如，使用地下灌水器可減少與維護諸如公園、學校場地以及 商業建筑和停車場周圍的景觀區的公眾可接近區域相關的成本。第四，使用地下滴灌灌水器可防止水分配到諸如車行道和人行道之類的不希望的 地區。更具體地說，使用地下滴灌灌水器防止了不希望的“過度噴灑”。相反，地上灌水器常 常產生干擾到車輛和/或行人的過度噴灑。上面提出的優點僅僅是說明性的，還存在與使 用地下滴灌灌水器相關的其他優點。盡管上面說明了地下灌水器的一些優點，仍希望提供可同時在地下和地上應用的 改進的滴灌灌水器設計。對于兩種應用場合都需要在灌溉系統中提供來自每個灌水器的相 對恒定的水輸出。更具體地說，理想的是提供壓力補償以確保系統中第一個灌水器的流率 與系統中的最后一個灌水器的流率基本上相同。如果沒有這種流率補償，一連串的灌水器 中的最后一個灌水器就會遭受比第一個更大的壓力損失。這種壓力損失導致水的利用低效 且浪費。在灌溉工業中還有一種需求是防止地下和地上兩種應用場合的滴灌灌水器發生 阻塞，這會導致水的分配不充分且植物可能會死亡。灌水器的阻塞可能是由于砂粒、碎片或 者來自通過供應管進入灌水器的碎片的其他粒狀物質的介入造成的。因此理想的是具有足 夠小而可過濾掉否則可能在灌水器的主體中阻塞流動通路的微粒的入口。然而，通過入口 區域的流動還必須足夠大以使滴灌灌水器能正確地工作。
灌水器的阻塞還有可能是由于從被灌溉的地區通過出口進入灌水器的粒狀物質 的介入也就是“背虹吸”造成的。灌水器的這種阻塞可能會導致嚴重的且在一些情況下是 完全的流動抑制，可能會使灌水器完全無法工作。很多灌溉系統依賴于每個特別定位的灌 水器的工作來獲得充分的水覆蓋范圍，以保持健康的草、農作物或其他植物的生長。因此， 需要防止地下灌水器由于背虹吸而發生阻塞。此外，需要防止由于植物的根侵入到出口內而使灌水器阻塞。一些防止根侵入和 微生物累積的傳統的方法包括使用除草劑、殺真菌劑、除海藻藥和生物殺滅劑等等。例如， 在一些情況中，為了力圖防止植物的根侵入會將除草劑不加區分地釋放入土壤中。或者，已 將除草劑與制造灌溉供應管的塑料材料相混合。還有，這種化學制劑有時以稀釋的量與通 過管子分配的灌溉水混合。這些傳統方法通常不專門針對灌水器和灌水器出口，所以可能在防止根侵入方面 僅有有限的效果。另外，這種傳統方法通常不加區分地用于各種植物和環境，并且可能對植 物的健康以及作為一個整體的更廣闊的環境有嚴重的負面效果。因此，需要一種友好的更 有目標性且更環保的機制。滴灌灌水器常常由多個外殼構件和柔性膜片組成。在組裝過程中這些外殼部分和 膜片的甚至微小的未對準都可導致滴灌灌水器失效。這樣，除了上面的需求之外，理想的是 在組裝過程中改進外殼部分和膜片的安裝以及對準。還有，理想的是使用卡合方式附連兩 個外殼件以降低制造灌水器的成本并改進灌水器的組裝。


圖1是體現本發明特征的已組裝的滴灌灌水器的俯視立體圖。
圖2是圖1的滴灌灌水器的仰視立體圖。
圖3是圖1的滴灌灌水器的俯視分解立體圖。
圖4是圖1的滴灌灌水器的仰視分解立體圖。
圖5是沿圖1的線5-5剖開的圖1的滴灌灌水器的剖視圖。
圖6是圖1的滴灌灌水器的上部外殼的俯視平面圖。
圖7是圖1的滴灌灌水器的上部外殼的仰視平面圖。
圖8是圖1的滴灌灌水器的上部外殼的仰視立體圖。
圖9是圖1的滴灌灌水器的下部外殼的俯視平面圖。
圖10是圖1的滴灌灌水器的下部外殼的仰視立體圖。
圖11是圖1的滴灌灌水器的剖視圖，示出了安裝在灌溉供應管中的灌水器；以及
圖12是如從供應管的外面看的圖11的已安裝的滴灌灌水器的煙囪狀物和供應管出口的立體圖。
具體實施例方式
如圖1-圖5所示，提供一種滴灌灌溉灌水器10以從供應導管以低流率分配水。灌 水器10使用減壓流動通道38，它在供應導管和灌水器出口 22中流動的水之間產生顯著的 壓力降低。灌水器10較佳的是包括用于使水能穿過灌水器10的主體流向灌水器出口 22 的第一入口 16和使水能累積在壓力補償室62中以基于供應導管中的水壓的量來進一步調
7節流體流動的第二入口 18。如下面進一步說明的，滴灌灌水器10較佳的是包括一個或多個下面的特征(1) 第一入口 16，它由在外殼12中多個狹窄的、周向布置的狹縫17構成，這些狹縫與閥40相對 遠地間隔開以便為第一入口 16與閥40的未對準提供充足的容差；(2)閥40與外殼12的內 部的平表面13的密封配合，以便為止回閥40與外殼12的未對準提供充分的容差；(3)支 桿45，它們位于外殼12的內部，且定向成支承閥40并減少閥40不正確地固定在打開位置 的情況的發生；(4)煙囪狀物26的定向，以便不管在制造過程中煙囪狀物的切割中的偏差 如何都可改進供應管之外的流體流動；以及(5) —個外殼件上的倒鉤74，它們配合在第二 外殼件上的相應的袋狀部76以便將外殼件緊固在一起(以及用于對準外殼件和膜片36的 附加的結構特征)，從而降低制造灌水器10的成本并使灌水器10能更可靠地安裝至供應導 管。如圖3-圖4所示，灌水器10較佳的是包括兩件式外殼12，也就是，將膜片36夾在 中間的上部外殼30和下部外殼32。膜片36通常是平板狀的，并在第一入口 16之下形成有 閥40。當供應水的壓力高于預定的最小值時，閥40打開且允許水在第一入口 16和灌水器 出口 22之間流動。然而，當水壓下降至預定的最小值以下時，如在灌溉循環結束時可能會 發生的那樣，閥40關閉通過灌水器10的流動路徑。上部外殼30較佳的是包括在它的頂部14中的第一入口 16和第二入口 18。流體 流過入口開口并通過灌水器10的主體到達灌水器出口 22，入口開口較佳的是狹長的開口 或狹縫17的形式，它們構成第一入口 16。更具體地說，水流過入口狹縫17并通過膜片36 中的開口 46 (它形成閥40的一部分，下面進一步說明)以及通過灌水器主體的其余部分。 入口狹縫17較佳的是足夠的小以過濾掉可能堵塞流過灌水器10內部的流體流動的碎片。很關注的狹縫17的定位方面的一個問題是第一入口 16相對于膜片36中的閥40 的開口 46的未對準。如果沒有仔細對準，則由于在制造過程中的偏差狹縫17可能會與在 膜片36中的開口 46相隔過近。如果在組裝過程中膜片36相對于外殼12有微小的未對準， 膜片開口 46就可能會與一個或多個狹縫17重疊。當閥40關閉的時候，這種未對準會引起 閥40被繞過，也就是，即使閥40處于關閉位置，水仍會流過閥40。因此，第一入口 16較佳的是包括可避免此問題的預定的第一入口幾何形狀。更具 體地說，第一入口 16由多個狹窄的狹縫17構成，它們布置成圓形圖案且遠離閥40地相對 周向地間隔開。這種定向為第一入口 16和閥40在滴灌灌水器10的組裝過程中可能產生 的未對準提供了額外的容差。如下面進一步解釋的，這種布置還為閥40提供了相對大的密 封表面。這樣，即使在任何方向上部外殼30和膜片36有一些未對準，閥40也不會被繞過， 也就是說，當閥40處于關閉位置時，由于水不能到達要與狹縫17中的任何一個重疊的狹縫 17，水就不會流過閥40。狹縫17較佳的是其大小做成為提供足以使得流體能流入第一入口 16以在預定的 壓力時引起閥40打開的總橫截面面積。狹縫17相對小且做成可防止灌水器10的阻塞的 形狀。例如，較佳的狹縫17各形狀大體為弧形，寬度大約為0. 013英寸，長度大約為0. 025 到0. 030英寸。相反，以前的設計采用每個為0. 025英寸直徑的三個圓形的孔。不過，由于狹縫17構造成較小，所以當過濾收集微粒的時候，一些狹縫可能會至 少部分地阻塞。所以，較佳的是包括許多狹縫17 (例如八個)，它們的總橫截面面積使得即使一些狹縫17整個或部分堵塞時閥40也能工作。較佳的八個狹縫的組合流通面積大約是 0. 00327平方英寸，它是采用三個圓形的孔的以前設計的面積(具有大約0. 0015平方英寸 的組合面積)的超過兩倍。狹縫17同樣較佳的是周向或環形布置，以使它們與平表面13 (圖4、圖7和圖8) 的中心的間距最大化，平表面13在閥40處于關閉位置時用作閥40的閥座。這個平表面或 閥表面13較佳的是大體呈圓形的，閥40在靠近中心處配合閥表面13，且狹縫17在圓周上 徑向向外間隔開。以前的設計使用相對靠近中心的三個圓形的孔。已經確定，這些孔太靠 近設計的閥表面13的外周邊，在一些情況下，閥40中的開口 46會至少部分地與一個或多 個孔重疊，這樣閥40就會無法完全關閉。當上部外殼30和膜片36諸如在組裝的過程中未 對準時，這就可能發生。從中心到狹縫17的內徑的半徑較佳的是大約0. 075英寸，且閥開 口 46較佳的是具有大約0. 025英寸的半徑。這樣，狹縫17良好地位于閥密封表面所需的 外周邊的外面，這樣即使正常制造偏差產生未對準，閥40也不會重疊多個狹縫17中的任何 一個。滴灌灌水器10較佳的是在上部外殼30中還包括第二入口 18。第二入口 18較佳 的是包括兩個圓形入口孔19。與第一入口 16相比，流過第二入口 18的水不會流過灌水器 的主體。替而代之的是，水穿過圓形孔19且累積在壓力補償室62中并壓抵在膜片36上， 如下面所進一步說明的那樣。流入第二入口 18的流體累積在灌水器10的內部，對膜片36 施加基本上與供應管100中的壓力相同大小的壓力。由于流過第二入口 18的水不會流過 灌水器10，所以第二入口 18的孔19不需要過濾流入的水，且孔19不需要做成橫截面小。 事實上，只要孔19是對準在補償室62上方，第二入口 18的入口孔19的幾何形狀和布置可 以是不同的幾何形狀。如圖2和圖11所示，灌水器的下部外殼32形成安裝到供應管100的內表面110 的灌水器10的基底20。下部外殼32具有圍繞基底20的周邊延伸的高起緣邊28。在組裝 過程中，將每個灌水器10的高起緣邊28按壓成與內表面110密封配合。當每個灌水器安 裝好時，基底20 (在高起緣邊28的內側)和供應管100的內表面110形成一室。這個室或 出口池34形成通過灌水器10從供應管100的里面流到供應管100的外面的流體的流動路 徑的一部分。煙囪狀物26較佳的是從灌水器10的基底20向外凸出。煙囪狀物26較佳的是具 有I形截面，并且煙囪狀物結構用來形成供應管出口 120。更具體地說，當在組裝過程中將 灌水器10安裝到供應管100的內表面110時，煙囪狀物26推壓在內表面110上并引起它 向外隆起，同時使用切割工具切去煙囪狀物26的一部分以形成供應管出口 120。切割之后， 煙囪狀物26的未切割部分從基座20延伸并伸入供應管出口 120，且形成從供應管100的里 面到外面的流體流動路徑的一部分(圖12)。切割操作在外殼12的縱向實施，也就是說，從 外殼12的前面到后面或者反過來，這就形成了縱向延伸的、大體呈橢圓形的出口 120，其定 向在圖12中示出。I形煙囪狀物26的定向對于通過灌水器10的流體流動是重要的。水流過灌水器 出口 22，流過出口池34，流過煙囪狀物的“I”形部分，并到達周圍的地區。如圖12所示，煙 囪狀物26較佳的是相對于供應管出口 120具有預定的定向以便于流體流過出口 120。更具 體地說，煙囪狀物26的I形橫截面定向成使“I”的開口部分面向基座20的短的端部，即基座20的前部和后部。以所示的方式定向煙囪狀物26的優點在于當在組裝過程中切割煙 囪狀物26時，I形未切割的部分在“I”的開口部分處形成兩個大的流動開口 27。這樣，這 種定向允許流過供應管出口 120的滴流流動且允許在組裝過程中有切割偏差。相反，如果圖12中的煙囪狀物26旋轉90度以使“I”的開口部分面向供應管出口 120的長邊(如同在以前的設計中那樣)，通過出口 120的流動開口就形成得太窄了。這些 窄的開口是組裝過程的結果，該結果導致形成供應管出口 120的狹長切口。當圖12中的煙 囪狀物26從所示的定向旋轉90度時，，組裝切口由于切割方向而產生四個較小的開口—— 兩個由“I”的開口部分形成，兩個形成在“I”的頂部和底部的外面。在這種布置下，如果組 裝切口比想要的小，則四個窄開口的一個或多個會過小且會引起流出的水噴出，而不是滴 出開口。這種噴出不美觀，且還可能會弓I起水射到目標位置之外。如圖3和圖4所示，灌水器10較佳的是包括四個部件上部外殼30、下部外殼32、 膜片36和銅構件64。上部外殼30適于與下部外殼32 (如下面進一步說明)組裝以形成包 圍膜片36的基本上封閉的外殼內部。如圖所示，膜片36較佳的是延伸外殼件長度的單件 式主體，但是也可使用多個分離的膜片件。銅構件64較佳的是安裝到下部外殼32的下側， 以抑制根或植物生長入灌水器10。上部外殼30和下部外殼32較佳的是包括將它們相互緊固的附連特征。上部外殼 30和下部外殼32卡合在一起，且每個外殼部分較佳的是分開地結合到供應管100的內側。 這些特征使制造簡單，還可提高滴灌灌水器10與供應管100的結合強度。在卡合組裝之前 將膜片36插入到上部外殼30和下部外殼32之間。如圖7 10可見的，上部外殼30和下部外殼32具有將兩個外殼件固定在一起的 配合構件。上部外殼30較佳的是在上部外殼30的每側上具有凸出的倒鉤74，較佳的是三 個凸出的倒鉤(圖7-圖8)。三個倒鉤74具有鉤狀凸緣78，這些鉤狀凸緣78在組裝之后 配合形成在下部外殼32中的三個縮進的凹部或袋狀部76。每個凸緣78大體向內延伸以與 下部外殼32的相應袋狀部76(圖9和圖10)卡合，即互鎖。另外，上部外殼30的倒鉤74 較佳的是與柱80交替，較佳的是每側上兩個柱，這些柱滑入形成在下部外殼32的各側上的 槽82。四個柱80位于各倒鉤74之間，以將兩個外殼件彼此對準。由于卡合設計與將兩個 外殼件熔接在一起相比允許更快地組裝外殼，所以卡合設計降低了成本。較佳的是包括附加的配合構件以幫助兩個外殼件和膜片36的對準及安裝。更具 體地說，上部外殼30較佳的是包括從上部外殼30的內部凸出的縱向凸片84。這些凸片 84(較佳的是4個)在縱向延伸且與在下部外殼32中的四個相應的縱向溝86對準。凸片 84到上部外殼30的任一側之間的間距大體對應于膜片36的中央帶37的寬度。類似地，溝 86到下部外殼32的任一側之間的間距大體對應于膜片36的中央帶37的寬度。這些凸片 84和溝86與膜片36 —起定位和協調，以保持和定位膜片36，并防止沿垂直于縱向的方向 移動。較佳的是包括附加的配合構件以定向和防止膜片36在縱向的移動。更具體地說， 上部外殼30包括兩個容納在下部外殼32的兩個凹部90中的止擋件88。止擋件88之間 的間距大體對應于膜片36的長度。止擋件88位于上部外殼30的每個縱向端部處，而凹部 90位于下部外殼32的相應縱向端部處。膜片36較佳的是在膜片36的一端處包括槽92， 其大小做成以滑動方式接受兩個止擋件88中的一個。這樣，膜片36就被大體固定在兩個止擋件88之間。灌水器10的另一方面是外殼部分30和32都熔接到供應管100的內側。下部外 殼32在由高起緣邊28形成的配合表面處熔接到供應管100。除了下部外殼32之外，上部 外殼30也熔接到供應管100。更具體地說，如圖2、圖4、圖8和圖10中可見，上部外殼30 和下部外殼32各都具有傾斜的或彎曲的表面31和33，它們各自使得兩個外殼部分能熔接 到供應管100的內彎曲部分。這些傾斜的表面31和33較佳的是具有與供應管100的內表 面110類似的彎曲半徑。通過將兩個外殼部分熔接到供應管100，灌水器10可比如果僅僅 如此熔接一個外殼部分更可靠地固定到供應管100的內側。這種可靠安裝可抵抗灌水器10 的脫開，并減少外殼部件發生分開的可能性，例如如果供應管100發生扭曲時就可能會出 現上述的分開。除了更可靠的安裝之外，灌水器10更完全的密封至供應管100中，從而防 止在灌水器10周圍的繞過流動，也就是說，流體從供應管100未流過灌水器10就直接流到 供應管出口 120。柔性膜片36較佳的是在外殼部分之間延伸的硅或者橡皮隔膜。如圖3-圖4所 示，膜片36的尺寸做成與減壓流動通道38和下部外殼32的水計量表面42重疊且密封于 它們上。膜片36具有位于第一入口 16下面并與之流動連通的第一端50。第一端50形成 閥40，閥40調節從第一入口 16到減壓流動通道38的流動，如下文說明的那樣。膜片36的 第一端50延伸入中央狹長的帶37中，帶37覆蓋并密封配合減壓流動通道38。帶37又延 伸入膜片36的第二端56中，第二端56位于第二入口 18下面并與之流體連通。第二端56 重疊并密封配合下部外殼32的水計量表面42。如圖9所示，下部外殼32包括形成在下部外殼32的內側上的入口端44、減壓流動 通道38和水計量表面42。水在由下部外殼32的內側和覆蓋膜片所限定的流動路徑中流 動。更具體地說，水進入入口端44，流過減壓流動通道38，并流過水計量表面42到達灌水 器出口 22。減壓流動通道38較佳的是包括多個交替的折流板60，它們部分凸出到流動通道 38中并在水流中引起頻繁、有規律且重復的方向改變。因此，水流形成來來回回的Z字形圖 案。減壓流動通道38引起水壓相對較大的降低。相反，水計量表面42對灌溉管100中的 水壓差做出響應以弓I起壓力更精細的減少。參見圖3、圖5和圖11，閥40較佳的是止回閥，或者其他單向閥，且位于第一入口 16和減壓流動通道38的入口端44之間。當供應水壓高于諸如5磅/平方英尺的預定的最 小值時，閥40打開并允許水在第一入口 16和灌水器出口 22之間流動。然而，當水壓降至 預定的最小值以下時，如當灌溉循環完成時有可能發生的情況那樣，閥40關閉通過灌水器 10的流動路徑。關閉通過灌水器10的流動路徑可防止灌溉供應管100中的水慢慢通過灌 水器10排放到外面且防止來自灌水器10的回流進入供應管100。關閉流動路徑還可防止 背虹吸進入灌水器10，也就是說，關閉流動路徑防止了來自外面地區的污物和碎片進入并 阻塞灌水器10。如圖3和圖5所示，閥40包括膜片36的管狀的或圓柱狀部分，也就是凸部48，凸 部48位于膜片36的基本上圓錐形的截頭部分49的頂部上。凸部48在第一入口 16的下 游間隔開，且是中空的，在膜片36中限定孔46。凸部48密封配合上部外殼30以堵塞通過 灌水器10的流動路徑，并從上部外殼30脫開，以打開流動路徑并允許水流入入口端44和減壓流動通道38。灌水器10的另一特征是凸部48與外殼內部正確的對準和密封配合。以前的設計 采用在外殼內部上的凸出的圓盤狀物、或者突出物以輔助與閥的對準。然而，可發現的是， 這個突出物在組裝過程中對于上部外殼和膜片的未對準很敏感。更具體地說，如果閥40微 小的偏心使得它沒有大體對準外殼12上的突出物，那么在低壓時不穩定的密封會引起泄 露。因此，灌水器包括凸部48，它較佳的是密封在上部外殼30的內部的平表面13上。平表 面13較佳的是具有圓形拋光面以便與凸部48產生良好的密封配合。在工作過程中，流過灌水器10的水會壓下壓力敏感的且基本上呈圓錐形的截頭 體部分或按鈕49，如果水壓超過預定的最小值，按鈕49又撓曲或者“按下”，引起凸部48的 上端52從它與上部外殼30的密封配合脫開，且由此打開通過膜片孔46的流動路徑。如果 水壓未超過預定值，按鈕49不會按下，凸部48的上端42保持配合到上部外殼30，且通過膜 片孔46的流動路徑保持阻塞。這樣，按鈕49在以下兩個位置之間工作抬起位置，其中凸 部48密封配合到上部外殼30，以及按下位置，其中凸部48從上部外殼30脫開。灌水器10的另一方面是閥40的正確工作，也就是說，當壓力高于預定壓力時它保 持打開而當壓力低于預定壓力時，它保持關閉。以前的設計采用形成在下部外殼上的不均 勻、不對稱的肋，該肋位于閥下方以防止閥被卡在打開位置。灌水器10使用三個等間距的 支桿45(圖3和圖9)以提供更對稱的布置并防止閥40卡住。這些支桿45穩定地支承閥 40，由此防止閥40反轉并防止它固定在打開位置。支桿45的對稱布置(導致閥40的穩定支承)確保閥40在它向上和向下的整個 行程中保持平行于閥表面13地對準。相反，可以發現，支桿45的非對稱布置可能導致在閥 40和閥表面13之間的非平行對準和扭曲配合。結果，由于閥40被迫將自己重新對準來以 平行的方式配合閥表面13，所以閥40可能直到低于設計壓力的壓力才密封。因此，支桿45 的對稱布置使得閥40能在要求的壓力下更一貫地形成密封。將膜片36、入口室58和支桿45的相對高度選擇成通過設定閥40的頂部可從閥底 座13移開的最大距離來防止閥40上述反轉和卡住。例如，較佳的支桿45的高度各大約是 0. 040英寸，較佳的膜片36的高度大約是0. 095英寸，并且較佳的入口室58的高度大約是 0. 049英寸。當如圖5所示組裝好后，當閥40打開時，支桿45、膜片36和入口室58的相對 高度使得閥40能以大約0. 019英寸的較佳的最大距離與閥表面13隔開。不同的相對高度 可使閥40變為粘住于打開(例如如果支桿45太短)或者可阻礙閥40充分打開(例如如 果支桿45太高)。這樣，在支桿45和希望的流動開口之間必須有協調的平衡。在工作過程中，流過灌溉管100的水通過第一入口 16進入灌水器10。它接著進入 至少部分地由上部外殼30的一部分、凸部48和按鈕49限定的第一入口室58。凸部48最 初與上部外殼30的一部分處于密封配合狀態以堵塞通過膜片開口 46的流動通道。如果流 入第一室58并沖擊按鈕49的水的壓力低于預定的最小值，凸部48就與實際上用作閥座的 上部外殼30保持密封配合。然而，如果流入第一室58并沖擊按鈕49的水的壓力高于最小 值，凸部48的上端52就從上部外殼30脫開，由此打開通過膜片開口 46的流動通道。接著，水流過膜片36中的開口 46到達減壓流動通道38的入口端44。接著，由于 水被限定減壓流動通道38的折流板60不斷地改變方向，水因而經歷多次的方向改變。當水 到達減壓流動通道38的出口端54的時候，這種重復的改變方向顯著的降低了水壓并減少了水的流動。接著，水流過水計量室41，如下文進一步說明的那樣。接下去，水穿過灌水器 出口 22，通過出口池34(由基座20和灌溉管100的內表面110之間的區域限定的)，然后 穿出供應管出口 120。水通過供應管出口 120流出到供應管100外面的地區和植物。一旦 灌溉循環完成，或者如果灌溉管100中的水壓因其它原因降至預定的最小值以下，膜片36 中的凸部48就回到它的松開狀態，關閉閥40并形成密封以防止排水和進入灌水器10的背 虹吸。水計量表面42在圖3和圖9中示出。水計量表面42形成在下部外殼32中，并在 從上部外殼30觀看時大體是圓形的。它位于減壓流動通道38的出口端54的下游，且在灌 水器出口 22的上游。水計量表面42包括形成在其中的用于調節水向灌水器出口 22的流 動的溝43。水計量表面42是用于灌水器10的壓力補償機構的一部分。最初水流過第二入口 18且累積在壓力補償室62 (圖5)中。室62由上部外殼30和覆蓋水計量表面42的柔性 膜片36的第二端56所限定。流入壓力補償室62的水累積在該室中且不會流過灌水器10 的其余部分。換言之，壓力補償室62對灌水器10的其余部分是密封的。當水累積時，室62 中的水隨著導管100中供水壓力來改變壓力，并因此下壓在柔性膜片36的第二端56上，由 此朝著水計量表面42撓曲和偏轉膜片36。水計量表面42和覆蓋的膜片36形成水計量室41，它位于壓力補償室62的下方。 在灌水器10的工作過程中，在壓力補償室62中的水壓引起膜片36在完全松開位置和完全 擴張位置之間撓曲，改變水計量室41的大小。這種室41的大小改變又會調節水流。更具 體地說，當膜片36處于完全松開位置，水計量室41的大小相對地大，使得相對多的流體流 過室41。相反，當膜片36完全擴張時，水計量室41的大小相對地小，使得相對少的流體流 過室41。這樣，流過水計量室41的流體與對膜片36的第二端56施加的壓力的量大體成比 例地減少。此外，水計量表面42包括用于調節流體流動的溝43。如圖3、圖5和圖9所示，溝 43具有在水計量表面42的圓周周圍延伸的凹陷的環形部分55和將沿著環形部分55的一 處連接到灌水器出口 22的凹陷的徑向部分57。當膜片36被相對高的壓力完全擴張的時 候，它撓曲進入水計量表面42并對壓抵于其上。溝43提供沿著壓下的環形部分55到壓下 的徑向部分57并通過灌水器出口 22流出的流動路徑。溝43使得能在相對高的水壓下輸 出流動，以使膜片36的撓曲不會完全阻塞流過水計量室41的流體流動。于是，膜片36、水 計量室41、水計量表面42和溝43用作取決于水壓的機構，以抵消灌溉管100中的水壓差， 以便將通過灌水器10的流率保持在相對恒定的水平。柔性膜片36和溝43的使用還可將碎片和砂粒沖刷出灌水器10。如果砂粒或碎片 在溝43的流動通道中堆積，那么溝中的水壓會增加。當溝43中的壓力增加且變得更類似 于供應管100中的壓力時，膜片36的柔性使得它能被向上推動，由此驅逐碎片。另外，如圖1、圖3和圖6所示，上部外殼30較佳的是包括有助于安裝灌水器10的 特征。更具體地說，上部外殼30較佳的是包括兩個用于將每個灌水器10安裝到供應管100 的內壁110的導向肋105。如圖所示，盡管導向肋也可采用其他的方向和布置，但這些導向 肋105從上部外殼30凸出且較佳的是在上部外殼30的中心附近縱向延伸。在組裝過程中， 每個灌水器10安裝到供應管100的內壁110，如圖11所示。更具體地說，插入裝置(未示
13出)壓抵在每個灌水器10的上部外殼上，以使灌水器10的下部外殼32配合內壁110。導 向肋105通過配合插入裝置的相應的肋可在灌水器10的安裝過程中提供灌水器10的穩定 性且保持其正確定向。如圖3 5所示，較佳的是在灌水器出口 22處使用銅構件64以防止植物的根侵 入。流過灌水器出口 22的流體將銅離子輸送到出口池34、供應管出口 120和緊挨地圍繞供 應管出口 120的地區。這些銅離子阻礙植物的根進入供應管出口 120。盡管銅是植物生長所需的營養，但過量的銅可抑制根細胞的伸長，所以使用銅是 有效的。當植物的根接觸到高濃度的銅離子時，根表面會被破壞，根毛會相繼死亡，同時整 個根的生長會停滯。然而，銅不會對植物本身引起任何嚴重的破壞。由于銅停留在植物的 根組織中，所以它僅抑制緊鄰于銅的根的生長，而不會影響整個植物的健康。被流過灌水器 10的流體吸收的銅的量是極小的，因此，銅構件64的有效期是極長的。如圖3 5所示，銅構件64的一種成本經濟的形式是具有兩個穿過它的孔68和 70的薄的矩形銅板。第一孔68較佳的尺寸做成可接納從灌水器10的基座20突出以提供 板66的安裝的定位栓72，且銅板66較佳的是熱壓疊到栓72上。板66上的兩個孔68和 70的間隔做成當第一孔68位于定位栓72之上時第二孔70位于灌水器出口 22之上。可替 代的是，銅板66可以不同的方式安裝到灌水器10的基座20上，也就是說，銅板66可被壓 配合、膠合、共同模制或者以其他方式安裝到基座20上。可替代的是，基座20的部分或全 部可在灌水器出口 22周圍覆蓋薄的保護性的銅層。如應當顯然的是，除了銅板66之外，銅 構件64還可呈任何不同的其他形式。在將基座20安裝到灌溉管100的內表面110時也是較佳的是使用兩個位于基座 20的端部處的T形底座65。T形底座65有助于將灌水器10牢固地固定在灌溉管100上， 并為高起緣邊28提供附加的安裝支承。T形底座65給灌水器10提供結構整體性以抵抗由 在灌溉管100中流動的水施加的力和當使用煙囪狀物26來在管壁110中形成開口時施加 的力。T形底座65還可用來為銅構件64提供支承。盡管底座65在圖10中被示作T形，但 應當顯然的是，底座可具有不同的其他形狀，諸如圓形或者L形，這些形狀可在其他實施例 中用來將灌水器10安裝到灌溉管100的內表面110上。構件64的較佳的的材料全部或幾乎全部由銅構成。銅合金——包括含有50%或 者更多的銅的合金——也可用來抑制根侵入。可替代的是，構件64可包括非銅部分和銅部 分，諸如由外銅層全部或部分包圍的塑料核心。此外，如應當顯然的是，這種銅構件64的幾 何形狀、尺寸和布置可根據滴灌灌水器的具體形狀和大小以及它的出口而變化，且不限于 圖3 5中示出的實施例的幾何形狀。銅構件64的一個很大的優點是在地下應用場合可容易地定位灌水器出口 22。由 塑料、硅和橡皮成分制成且埋在地面下的地下滴灌灌水器通常不容易從地面上方進行定 位。通過在每個灌水器10的灌水器出口 22處使用銅，則盡管供應管100和灌水器10是埋 置的，使用金屬探測器就能容易地確定出滴灌灌溉管100中的灌水器出口 22的確切位置。而且，裝配在每個灌水器10中的銅可用金屬探測器定位，這樣灌溉管100和灌水 器10在系統裝配多年以后仍可容易地定位。例如，這個特征有助于容易地定位地面下的灌 溉管100，以防止裝配通風設備、帳篷栓、標記等等可能導致的管刺破。這個特征還可有助于 容易地定位地面下的灌溉管100和灌水器10，以便在灌溉管100和灌水器10上完成維護工作，諸如改換管件、改變灌溉系統的布置以及用具有不同流率的新的灌水器來更換舊的灌 水器。由銅構件64提供的另一優點是防止植物的根入侵的保護不會受到地區不平或滴 灌灌水器10的相對定向影響。在地區不平或者灌水器10以特定的方式定向的地方，用于 防止根入侵的化學藥品可能流走或者否則就是不均勻分配。相反，灌水器10由直接附在其 上的銅構件64保護，且這種保護不受地區不平或者灌水器10定向的影響。由銅構件64提供的另一很大的優點是它不會嚴重損害植物或者有害地影響環 境。植物的根吸收的銅在根上有局部作用，而不會損害整個植物。此外，上面的實施例不依 賴于使用可能具有對植物和環境有嚴重有害影響的除草劑來保護不被植物的根入侵。替而 代之的是，上面的實施例以環保的方式防止根入侵。由銅構件64提供的另一優點是它不需要用戶干預來抑制根生長。使用化學藥品 處理的解決方案通常需要將化學藥品季節性地加到灌溉系統中。需要對用戶進行訓練來確 保用戶理解化學藥品是需要的，且用戶必須記得每隔一定時間就重新施加化學藥品。由于 銅構件是內置到產品中的，銅構件64就避免了這些問題。較佳的實施例還包括組裝滴灌灌水器10的方法以及將滴灌灌水器10安裝到供應 管100的內表面110的方法。組裝方法通常包括組裝上部外殼30、下部外殼32和膜片36。 該方法較佳的是包括在上部外殼30上以預定的間隔形成多個倒鉤74、在下部外殼32上以 預定的間隔形成多個袋狀部76、在上部外殼30和下部外殼32之間插入膜片36、以及將每 個倒鉤74與相應的袋狀部76互鎖。組裝方法還可包括在上部外殼30上形成多個的凸片 84以便在凸片84之間限定對應于膜片36的寬度的預定距離、在下部外殼上形成多個溝86 以接受多個凸片84、在多個凸片84之間插入膜片36以限制膜片36在橫向的移動并將膜片 36與上部外殼30及下部外殼32對準、以及將每個凸片84插入到相應的溝86中。該方法 還可包括在上部外殼30中形成多個止擋件88以便在止擋件88之間限定對應于膜片36長 度的預定距離、在下部外殼中形成多個凹部90以接受止擋件88、在多個止擋件88之間定位 膜片36以限制膜片36的縱向移動并將膜片36與上部外殼30及下部外殼32對準、以及將 每個止擋件88插入到相應的凹部90中。安裝滴灌灌水器10的方法通常包括用在擠壓成型過程中被插入到灌溉管100中 的在內部間隔開的分立的灌水器10來形成連續的滴灌灌溉管100。當灌水器10是在擠壓 成型過程中被插入到灌溉管100中時，將它們熱粘合到灌溉管100的內表面110上。將灌 水器送入供應管100中使得每個灌水器10的縱向尺寸與擠壓方向對準。煙@狀物26較佳 的是具有I形橫截面，且“I”定向成橫向于灌水器10的縱向尺寸，也就是說，“I”的頂部和 底部大體平行于灌水器10的縱向尺寸。插入每個灌水器10以使煙@狀物26配合灌溉管 100導致在灌溉管100中形成隆起部。這些隆起部在盲割每個隆起部和煙@狀物26的固定 切割機下方經過，形成帶有兩個開口 27的供應管出口 120，一個在前側而另一個在后側(而 不是四個較小的開口)。灌水器10可以預定的間隔安裝到灌溉管100的內表面。前面所述涉及本發明的較佳示例性實施例。可以理解的是，還可能有包含在下面 的權利要求書所提出的本發明精神和范圍之內的其他實施例和變型。
權利要求
一種灌溉用滴灌灌水器，包括包括第一外殼部分和第二外殼部分的外殼，所述第一外殼部分限定入口，所述第二外殼部分限定減壓流動通道和第一出口；安裝在所述第一外殼部分和所述第二外殼部分之間的膜片，所述膜片部分地形成具有打開位置和關閉位置的閥；以及從所述入口、在所述閥處于所述打開位置時通過所述閥、通過所述減壓流動通道、并通過所述第一出口的第一流動路徑；并且其中，所述第一外殼部分和所述第二外殼部分中的至少一個包括用于基本上固定地對準所述膜片以限制所述膜片的移動的一個或多個構件。
2.如權利要求1所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，還包括形成在所述外殼部分 中的一個外殼部分中以限定對應于所述膜片的寬度的預定距離的一個或多個凸片，所述一 個或多個凸片對準所述膜片，以抵抗所述膜片在至少第一方向上的移動。
3.如權利要求2所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，還包括形成在所述外殼部分 中的一個外殼部分上的以限定對應于所述膜片的長度的預定距離的一個或多個止擋件，所 述一個或多個止擋件對準所述膜片，以抵抗所述膜片至少在垂直于所述第一方向的一方向 上的移動。
4.如權利要求1所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述第一外殼部分具有第一 彎曲表面，所述第二外殼部分具有第二彎曲表面，所述第一彎曲表面和所述第二彎曲表面 具有基本上相同的曲率半徑，以將所述第一外殼部分和所述第二外殼部分安裝到供應管的 內壁上。
5.如權利要求1所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，還包括從所述第二外殼部分 凸出且適于配合供應管的內壁以形成第二出口的柱。
6.如權利要求5所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述柱具有I形橫截面，所述 I形橫截面橫向于所述滴灌灌水器的縱向尺寸定向，以至少部分地限定所述第二出口的兩 個出口開口。
7.如權利要求1所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，還包括進入由所述第一外殼 部分和所述膜片限定的壓力補償室的第二流動路徑。
8.如權利要求7所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，還包括由所述第二外殼部分 和所述膜片限定的計量室，其中，所述膜片響應由流入所述壓力補償室中的流體對所述膜 片施加的壓力而撓曲入所述計量室。
9.如權利要求8所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述第二外殼部分包括限定 所述計量室的一部分的帶溝表面，并且，所述膜片響應在所述壓力補償室中的流體壓力朝 向所述帶溝表面撓曲，以調節流過所述第一出口的流體。
10.如權利要求1所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述減壓流動通道包括引起 流體流動中的方向改變的多個折流板。
11.如權利要求1所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，還包括位于所述第一出口下 游的銅。
12.如權利要求11所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述銅呈安裝到所述第二 外殼部分的銅構件的形式。
13.如權利要求11所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述銅呈施加到所述第二 外殼部分的銅層的形式。
14.如權利要求11所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述銅位于至少部分的由 所述第二外殼部分限定的室中，所述室形成用于沿著所述第一流動路徑流動的流體的銅離 子池。
15.一種灌溉用滴灌灌水器，包括包括第一外殼部分和第二外殼部分的外殼，所述第一外殼部分限定入口，所述第二外 殼部分限定減壓流動通道和第一出口 ；安裝在所述第一外殼部分和所述第二外殼部分之間的膜片，所述膜片部分地形成具有 打開位置和關閉位置的閥；以及從所述入口、在所述閥處于所述打開位置時通過所述閥、通過所述減壓流動通道、并通 過所述第一出口的第一流動路徑；其中，所述第一外殼部分包括在所述閥處于所述關閉位置時由所述閥配合的閥表面， 并且，所述入口包括一個或多個入口開口，所述入口開口基本上在所述閥表面的外周邊外 面，使得所述閥不能與所述多個開口重疊。
16.如權利要求15所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述一個或多個入口開口 包括尺寸設計為過濾來自進入所述滴灌灌水器的超過預定大小的顆粒物質的多個入口開
17.如權利要求16所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述入口開口是狹長的入口開口。
18.如權利要求17所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述入口開口是弧形的。
19.如權利要求16所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述入口開口布置成環形。
20.如權利要求15所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述閥包括響應壓力以在 所述打開位置和所述關閉位置之間致動所述閥的壓力的第一部分和在所述膜片中限定開 口的第二部分，所述第二部分配合所述閥表面，以在流體壓力低于預定值時提供在處于所 述關閉位置時的穩定密封。
21.如權利要求20所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述第一部分包括向外延 伸超出所述第二部分的環形部分，所述第二部分包括管狀部分。
22.如權利要求15所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述第二外殼部分限定與 所述膜片閥對準的多個支桿，所述多個支桿間隔開，以在所述閥處于所述打開位置時穩定 地支承所述閥并防止所述閥固定在所述打開位置。
23.如權利要求15所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，還包括位于所述第一出口 下游的銅。
24.如權利要求23所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述銅呈安裝到所述第二 外殼部分的銅構件的形式。
25.如權利要求23所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述銅呈施加到所述第二 外殼部分的銅層的形式。
26.如權利要求23所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述銅位于至少部分地由 所述第二外殼部分限定的室中，所述室形成用于沿著所述第一流動路徑流動的流體的銅離子池。
27.一種灌溉用滴灌灌水器，包括包括第一外殼部分和第二外殼部分的外殼，所述第一外殼部分限定入口，所述第二外 殼部分限定減壓流動通道和第一出口 ；安裝在所述第一外殼部分和所述第二外殼部分之間的膜片，所述膜片部分地形成具有 打開位置和關閉位置的閥；從所述入口、在所述閥處于所述打開位置時通過所述閥、通過所述減壓流動通道、并通 過所述第一出口的第一流動路徑；并且其中，所述第一外殼部分和所述第二外殼部分包括用于將所述第一外殼部分對準和安 裝于所述第二外殼部分以抵抗所述第一外殼部分從第二外殼部分脫開的多個間隔開的互 鎖配合構件。
28.如權利要求27所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述配合構件包括形成在 所述外殼部分中的一個外殼部分中的一個或多個倒鉤，所述倒鉤配合形成在所述外殼部分 中的另一個外殼部分中的一個或多個袋狀部，以將所述第一個外殼部分卡合配合到所述第 二外殼部分。
29.如權利要求28所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述配合構件還包括形成 在所述外殼部分中的一個外殼部分中的一個或多個柱，所述柱配合形成在所述外殼部分中 的另一個外殼部分中的一個或多個槽，以將所述第一外殼部分和所述第二外殼部分對準。
30.如權利要求29所述的灌溉用滴灌灌水器，其特征在于，所述一個或多個倒鉤和柱 沿著所述第一外殼部分以預定的間隔間隔開，并且，所述一個或多個倒鉤與所述一個或多 個柱交替。
31.一種組裝灌溉用滴灌灌水器的方法，所述灌水器具有第一外殼部分、第二外殼部分 和膜片，所述方法包括在所述外殼部分中的一個外殼部分中形成一個或多個凸片，以限定對應于所述膜片的 第一尺寸的第一預定距離；在所述外殼部分中的一個外殼部分中形成一個或多個止擋件，以限定對應于所述膜片 的第二尺寸的第二預定距離；將所述膜片定位成配合所述一個或多個凸片，以限制所述膜片在第一方向上的移動并 使所述膜片與所述第一外殼部分和所述第二外殼部分對準；以及將所述膜片定位成配合所述一個或多個止擋件，以限制所述膜片在橫向于所述第一方 向的第二方向上的移動并使所述膜片與所述第一外殼部分和所述第二外殼部分對準。
32.如權利要求31所述的方法，其特征在于，還包括以預定的間隔在所述外殼部分中的一個外殼部分中形成多個倒鉤； 以所述預定的間隔在所述外殼部分中的另一個外殼部分中形成多個袋狀部，每個袋狀 部構造成接納一個倒鉤；將所述膜片定位在所述第一外殼件組和所述第二外殼部分之間；以及 將每個倒鉤與相應的袋狀部互鎖。
33.如權利要求31所述的方法，其特征在于，還包括將銅施加在所述灌水器的至少一 部分上。
34.一種將灌溉用滴灌灌水器安裝到流體供應管的內表面的方法，所述方法包括 擠壓成型管子；提供具有凸起的滴灌灌水器；將所述滴灌灌水器定向成使得所述灌水器的縱向尺寸與所述管子的擠壓方向對準； 將所述滴灌灌水器送入，以與所述管子的內表面配合而使所述凸起在所述管子中產生 向外凸出的隆起部。將所述滴灌灌水器熱粘合到所述管子的內壁；以及盲割所述隆起部和凸起，以在所述管子中形成一個或多個出口開口。
35.如權利要求34所述的方法，其特征在于，所述滴灌灌水器的凸起具有橫向于所述 滴灌灌水器的縱向尺寸定向的I形橫截面。
全文摘要
提供一種滴灌灌水器及其組裝及安裝的方法，用于以降低且相對恒定的流率將灌溉水從供應管中輸送到灌水器出口。水通過第一入口進入灌水器并前進入第一室。當水壓高于預定值時，單向閥打開使得流體能流過第一室，通過減壓流動通道，并通過灌水器出口。使用第二入口為供應管中的水壓差提供補償，以使輸出流動保持相對恒定的流率。水進入第二入口且將柔性膜片壓向水計量表面而提供對輸出流動的壓力相關控制。將銅被置于灌水器出口附近以防止植物的根侵入。
文檔編號A01G25/06GK101879485SQ20101017747
公開日2010年11月10日 申請日期2010年5月6日 優先權日2009年5月6日
發明者B·澤卡瑞恩, J·L·梅特林 申請人:雷鳥有限公司