CN102933071B - 双部件滴灌灌水器 - Google Patents

Abstract

一种用于焊接到灌溉软管的内表面的且由弹性体部件和刚性聚合体部件形成的滴灌灌水器。该滴灌灌水器具有包括通常地以迷宫的形式的流动限制件的流体流径，流动限制件至少部分地形成在弹性体内以提供可变的几何形状流动限制件。该流动限制件可以包括位于基部与一系列折流件之间的齿下旁通空间、齿上旁通间隙或者可以使用具有在直立上壁部分与基部之间形成倾斜过渡区域的加厚根部的折流件。在每种情形中，当布置有滴灌灌水器时通过滴灌灌水器的流动通过弹性体部件的压力响应变形而被调节。一些实施例采用在部件之间具有机械互锁的诸如硅的热固性弹性件部件。

Description

双部件滴灌灌水器

技术领域

本发明涉及一种与滴灌灌溉软管一起使用的滴灌灌水器(dripemitter)，并且具体地说，本发明涉及一种用于附接到灌溉软管的壁的内表面的双部件滴灌灌水器。

背景技术

用于灌溉软管中的滴灌灌水器包括用于将流速减小到期望水平的流动限制件。流动限制件的例子包括但是不限于层状流动限制件、以及称作迷宫的蜿蜒细流的通道的方式。

在一些情形中，弹性体材料用作设计为提供可变流动限制几何形状的流动限制件的一部分。可变几何形状设计为响应于供给软管内的流体压力，以便至少部分地补偿由于软管内的压力变化而引起的流速变化。这种装置的实例是本人的美国专利第5,400,973号，在该专利中，平的弹性体隔膜由于软管内的压力变形，以顺序地关闭横跨形成迷宫的一系列折流件的顶部的间隙。

上述方法是非常有利的，提供了滴灌出口流速的压力补偿调节。然而，使用分离的弹性体隔膜要求两部分设计，或者更通常地三部分设计，要求在生产期间的装配步骤，并且因此增加了生产成本。

作为可替换的方法，弹性体可以用作用于生产具有压力补偿的一体滴灌灌水器的基体材料。这种装置的实例可以在本人的美国专利第6,886,761号中找到，其使用具有变化高度的折流件的弹性体迷宫，使得在软管中压力增加，顺序地关闭形成在折流件与软管壁之间的旁路通道。另一个实例是本人公开的专利申请第WO2008/035335号，其中弹性体迷宫由具有竖直上壁部分和形成上壁部分与基部之间的倾斜过渡区域的加厚根部的折流件形成。在这种情形中，当灌溉软管内的流体压力增加时，倾斜过渡区域逐渐地变得平坦以限定增加的湍流流径几何形状，由此调整通过滴灌灌水器的流速。

在上述两种情形中，弹性体部件均由挤压过程或者共挤压形成。形成的结构具有许多优点，但是需要较大比例的弹性体材料，并且限于使用提供足够结构支撑的且可以有效地结合到灌溉软管的内表面的特定类型的弹性体。此外，通过挤压技术生产内在地限制了可以生产的形状的范围，并且提供了较低的生产准确性。

最后，参照本人的美国专利第5,203,503号，其公开了一种通过双部件注射成型(injection molding，注塑模制)技术生产的双部件滴灌灌水器。双部件注射成型技术执行两阶段注射，其中成型部分在两个阶段之间相对移动，形成一整体结构，该整体结构中限定良好层流限制件的弹性体部件被植入到刚性聚合物装置内。这需要少量的弹性体材料来提供可变几何形状流动限制件，同时滴灌灌水器结构的其它部分由刚性聚合物材料形成，由此减少了生产成本并且提供了良好地适于结合到灌溉软管的内表面的结构。

尽管具有如上所述的显著的优点，通过双部件成型的双部件滴灌灌水器的实际实施存在各种挑战。具体地说，由于层流限制件对几何形状变化的高传感性，所以本人的美国专利第5,203,503号中公开的装置通常不能实现可靠的流速补偿(要求比下面描述的湍流可变几何形状迷宫选择大十倍以上的精确度)。由于焊接附接过程中的变化，可变流动限制件的实施通常对滴灌灌水器相对于软管的内表面的定位的变化非常敏感。

最后，对于补偿滴灌灌水器的生产，诸如硅的热固性弹性体具有超过其它弹性体材料的多种潜在的优点，例如呈现出高抗蠕变性。然而，双部件成型技术对于结合热固性和热塑性部件的装置的实施来说是具有挑战性的，并且由于硅不能与相邻的刚性聚合体材料牢固地结合，因此滴灌灌水器的生产是特别有问题的。

因此需要一种能够提供改进的流动补偿的双部件滴灌灌水器，其使得该装置对于滴灌灌水器相对于软管壁的内表面的位置变化具有较小的敏感性，并且/或者其将会提供对由硅形成的部件的有效保持。

发明内容

本发明是一种用于附接到灌溉软管的壁的内表面的双部件滴灌灌水器。

根据本发明的实施方式的教导，提供了一种包括用于附接到灌溉软管的壁的内表面的滴灌灌水器的设备，滴灌灌水器包括弹性体部件，其中滴灌灌水器构造为使得当附接到灌溉软管的内表面时，滴灌灌水器限定：(a)水入口，用于从灌溉软管接收水；(b)滴灌出口，用于通过灌溉软管的壁中的开口释放水；以及(c)从水入口到滴灌出口的流体流径，流体流径包括迷宫流动限制件，迷宫流动限制件的至少部分形成在弹性体部件中，迷宫流动限制件的至少部分包括：(i)一系列折流件，(ii)基部，位于一系列折流件下方，以及(iii)多个齿下旁通空间，位于基部与一系列折流件之间，其中，基部暴露于灌溉软管内的流体压力，使得灌溉软管内的增加的流体压力导致逐渐地关闭齿下旁通空间，由此调节通过滴灌灌水器的流速。

根据本发明的一实施方式的另一特征，滴灌灌水器还包括刚性聚合体部件。

根据本发明的实施方式的另一方面还提供一种包括用于围绕小于灌溉软管的周边的一半附接到灌溉软管的壁的内表面的滴灌灌水器的设备，滴灌灌水器包括：(a)弹性体部件；以及(b)刚性聚合体部件，在至少三个侧面上围绕弹性体部件延伸；其中，滴灌灌水器构造为使得当焊接到灌溉软管的内表面时滴灌灌水器限定：(i)水入口，用于从灌溉软管接收水；(ii)滴灌出口，用于通过灌溉软管的壁中的开口释放水；以及(iii)从水入口到滴灌出口的流体流径，流体流径包括迷宫流动限制件，迷宫流动限制件的至少部分是形成在弹性体部件中的可变几何形状迷宫，可变几何形状迷宫包括：(A)一系列折流件，(B)基部，位于一系列折流件下方，以及(C)多个齿上旁通间隙，沿着一系列折流件的顶边缘形成，使得当焊接到灌溉软管的内表面时旁通间隙允许水在软管的壁的内表面与一系列折流件之间流动，其中，基部暴露于灌溉软管内的流体压力，使得灌溉软管内的增加的流体压力导致逐渐地关闭旁通通道，由此调节通过滴灌灌水器的流速。

根据本发明的实施方式的另一个方面还提供一种包括用于围绕小于灌溉软管的周边的一半附接到灌溉软管的壁的内表面的滴灌灌水器的设备，滴灌灌水器包括：(a)弹性体部件；以及(b)刚性聚合体部件，在至少三个侧面上围绕弹性体部件延伸；其中，滴灌灌水器构造为使得当焊接到灌溉软管的内表面时滴灌灌水器限定：(i)水入口，用于从灌溉软管接收水；(ii)滴灌出口，用于通过灌溉软管的壁中的开口释放水；以及(iii)从水入口到滴灌出口的流体流径，流体流径包括迷宫流动限制件，迷宫流动限制件的至少部分是形成在弹性体部件中的可变几何形状迷宫，可变几何形状迷宫包括：(A)一系列折流件，以及(B)基部，位于一系列折流件下方，其中，基部的下侧暴露到灌溉软管内的流体压力，并且其中可变几何形状迷宫的折流件具有直立上壁部分以及形成位于上壁部分与基部之间的倾斜过渡区域的加厚根部，使得当在灌溉软管内的流体压力增加时倾斜过渡区域逐渐地变得平坦以限定增加的湍流流径几何形状，由此调节通过滴灌灌水器的流速。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，刚性聚合物部件在至少三个侧面上围绕弹性体部件延伸。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，滴灌灌水器具有包括用于与软管的壁的内表面相互作用的接触表面的软管接合部，软管接合部包括：(A)框架，由在至少三个侧面上围绕弹性体部件延伸的刚性聚合体部件形成；以及(B)边沿部，由弹性体部件提供，用于与软管的壁的内表面邻接，以便界定可变流动限制件。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，框架突出超过边沿部，使得当框架焊接到软管的壁的内表面时框架穿入到软管的壁中到达比边沿部更大的程度。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，弹性体部件和刚性部件整体地形成在一起。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，弹性体部件和刚性部件通过双部件注射成型形成。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，弹性体部件和刚性聚合体部件形成有互补的互锁特征，互补的互锁特征形成为机械地保持弹性体部件与刚性聚合体部件接合。

根据本发明的一实施方式的另一个方面，还提供一种滴灌系统，其包括：(a)灌溉软管；以及(b)多个如上限定的滴灌灌水器，沿着灌溉软管的长度间隔地附接到灌溉软管的内表面。

根据本发明的一实施方式的另一个方面还提供一种包括用于围绕小于灌溉软管的周边的一半附接到灌溉软管的壁的内表面的滴灌灌水器的设备，滴灌灌水器包括：(a)热固性弹性体部件；以及(b)刚性聚合体部件，在至少三个侧面上围绕弹性体部件延伸，其中，滴灌灌水器构造为使得当焊接到灌溉软管的内表面时滴灌灌水器限定：(i)水入口，用于从灌溉软管接收水；(ii)滴灌出口，用于通过灌溉软管的壁中的开口释放水；以及(iii)从水入口到滴灌出口的流体流径，流体流径包括流动限制件，流动限制件的至少部分是由热固性弹性体部件形成的可变几何形状流动限制件：并且其中，热固性弹性体部件的一区域暴露到灌溉软管内的流体压力，并且构造为使得灌溉软管内的流体压力的变化影响可变几何形状流动限制件，以便调节通过滴灌灌水器的流速，并且其中，热固性弹性体部件和刚性聚合体部件形成有互补的互锁特征，互补的互锁特征形成为使得当刚性聚合体部件焊接到灌溉软管的内表面时热固性弹性体部件机械地保持与刚性聚合体部件接合。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，互补的互锁特征构造为使得热固性弹性体部件被机械地保持，以防止沿着任何方向与刚性聚合体部件脱离接合。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，热固性弹性体部件包括密封边沿部，密封边沿部布置成密封抵靠灌溉软管的内表面并且限定所述滴灌出口。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，滴灌灌水器具有包括用于与软管的壁的内表面相互作用的接触表面的软管接合部，软管接合部包括：(a)框架，由在至少三个侧面上围绕弹性体部件延伸的刚性聚合体部件形成；以及(b)边沿部，由弹性体部件提供，用于与软管的壁的内表面邻接，以便界定可变流动限制件。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，框架突出超过边沿部，使得当框架焊接到软管的壁的内表面时框架穿入到软管的壁中到达比边沿部更大的程度。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，流动限制件实施为迷宫。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，迷宫的至少一部分包括一系列折流件和基部，所述一系列折流件和基部整体地形成为热固性弹性体部件的部分。

根据本发明的一实施方式的另一个特征，弹性体部件和刚性部件通过双部件注射成型形成。

附图说明

本文参照附图仅通过实例来描述本发明，其中：

图1A是用于附接到灌溉软管的壁的内表面的根据本发明教导的一个方面构造并且操作的滴灌灌水器的第一实施方式的等轴测视图；

图1B是图1A的由圆圈“B”标记的区域的放大视图；

图2是图1A的滴灌灌水器的俯视图；

图3A是沿着图2的线T-T所截取的横截面视图；

图3B是沿着图2的线P-P所截取的横截面视图；

图3C是沿着图2的线U-U所截取的横截面视图；

图3D是沿着图2的线V-V所截取的横截面视图；

图4A是图3B的由圆圈“AC”标记的区域的放大视图；

图4B是图3C的由圆圈“AF”标记的区域的放大视图；

图5A是通过采用多个图1A的滴灌灌水器的灌溉软管所截取的纵向横截面视图；

图5B是图5A的由圆圈“AE”标记的区域的放大视图；

图5C是沿着图5A的线AH-AH所截取的横截面视图；

图5D是图5C的由圆圈“AJ”标记的区域的放大视图；

图6A是用于附接到灌溉软管的壁的内表面的根据本发明的教导的一个方面构造并且操作的滴灌灌水器的第二实施方式的等轴测视图；

图6B是图6A的滴灌灌水器的俯视图；

图6C是沿着图6B的线AU-AU所截取的横截面视图；

图6D是沿着图6B的线AT-AT所截取的横截面视图；

图6E是沿着图6B的线AP-AP所截取的横截面视图；

图6F是沿着图6B的线BD-BD所截取的横截面视图；

图7A是通过采用多个图6A的滴灌灌水器的灌溉软管所截取的纵向横截面视图；

图7B是沿着7A的线AD-AD所截取的横截面视图；

图7C是图7B的由圆圈“AG”标记的区域的放大视图；

图8A是用于附接到灌溉软管的壁的内表面的根据本发明的教导的一个方面构造并且操作的滴灌灌水器的第三实施方式的等轴测视图；

图8B是图8A的由圆圈“CB”标记的区域的放大视图；

图8C是图8A的由圆圈“CC”标记的区域的放大视图；

图8D是图8A的滴灌灌水器的俯视图；

图8E是沿着图8D的线M-M所截取的横截面视图；

图9A是用于附接到灌溉软管的壁的内表面的根据本发明的教导的一个方面构造并且操作的滴灌灌水器的第四实施方式的等轴测视图；

图9B是图9A的由圆圈“DB”标记的区域的放大视图；

图10A和图10B分别是来自图9A的滴灌灌水器的刚性聚合体部件和硅部件的等轴测视图；

图11是图9A的滴灌灌水器的俯视图；

图12A是沿着图11的线T-T所截取的横截面视图；以及

图12B是沿着图11的线P-P所截取的横截面视图，但是附加地示出了滴灌灌水器附接到灌溉软管的一部分。

具体实施方式

本发明是双部件滴灌灌水器。

参照附图和所附说明可以更好地理解根据本发明的双部件滴灌灌水器的原理和操作。

通过介绍的方式，下面本文将参照四个非限制性实施方式描述本发明的多个方面。具体地说，图1A-图5D示出了本发明的第一实施方式，其中双部件滴灌灌水器包括具有可变几何形状的齿下旁通空间的弹性体迷宫。图6A-图7C示出了本发明的第二实施方式，其中双部件滴灌灌水器包括弹性体迷宫，该弹性体迷宫具有包括齿上旁通间隙的可变几何形状。图8A-8D示出了本发明的第三实施方式，其中双部件滴灌灌水器包括弹性体迷宫，该弹性体迷宫采用具有在直立上壁部分与基部之间形成倾斜过渡区域的加厚根部的折流件。最后，图9A-12B示出了本发明的另一方面，其中双部件滴灌灌水器被实施为用诸如硅的热固性弹性体作为弹性体部件。

在详细地阐述示例性实施方式之前，应该理解的是，总体来说，本发明的实施方式涉及一种通过优选地围绕小于灌溉软管的周边的一半并且沿着软管在间隔位置处焊接到聚合体灌溉软管的壁的内表面而固定的双部件滴灌灌水器(在下面描述的示例性实施方式中，以100、200、300或400表示)。总体说来，在整个描述和附图中使用引入的统一附图标记来用于类似元件，滴灌灌水器包括成型在刚性聚合体部件12内的弹性体部件10。滴灌灌水器构造为使得：当焊接到灌溉软管60的内表面时，滴灌灌水器限定用于从灌溉软管接收水的水入口(本文中以一组狭缝14示出)、用于通过灌溉软管的壁中的孔62释放水的滴灌出口16、以及从水入口到滴灌出口的流体流径。该流体流径包括通常为迷宫流动限制件形式的流动限制件，并且除了可变几何形状流动限制件18b以外通常还包括恒定几何形状流动限制件18a。如将要在每个实施方式的上下文中详细描述的，至少可变几何形状流动限制件由弹性体部件10形成。弹性体部件10的区域暴露到灌溉软管内的流体压力并且构造为使得在灌溉软管内的流体压力的变化影响可变几何形状流动限制件，以便调节通过滴灌灌水器的流速。

根据本发明的一个方面，通过双部件成型技术来制造滴灌灌水器。这些技术可以如本人的现有美国专利第5,203,503号中所描述，该美国专利通过引用的方式整体接合于本申请，就像是在这里阐述了该美国专利一样。适于执行本发明的该技术的多种实施、以及相应的注射成型装置可从包括ARBURG GmbH(德国)和BRAUNFORM GmbH(德国)的多个来源而在商业上获得。基于下面描述的多个实施方式的描述，适当顺序的注射成型操作和成型部件的设计的其它细节对于本领域的普通技术人员来说将会很清楚，并且将不再此详细地描述。

定义

在详细地阐述本发明的示例性实施方式之前，定义一些如这里在说明书和权利要求书中使用的术语将会是有用的。首先，本发明的滴灌灌水器被描述为是通过围绕小于灌溉软管的周边的一半并沿着软管在间隔位置处焊接到聚合体灌溉软管的壁的内表面而固定的类型。短语“沿着软管的间隔位置”用在这里表示：与通过挤压技术形成的连续类型的滴灌灌水器相比，用于局部地附接到滴灌灌溉软管的自容纳(self-contained)滴灌灌水器。术语“灌溉软管”用于这里总体上是指任一种类型的灌溉软管和所有类型的灌溉软管，或者无缝地形成或者通过焊缝形成，并且与软管的结构材料、壁厚或者柔性程度无关。

短语“围绕小于灌溉软管的周边的一半”用于这里表示：与圆柱形插入件相比，附接到灌溉软管的内周边的一侧的滴灌灌水器。然而应该注意的是，本发明的多个方面也可应用于圆柱形插入件。

术语“焊接”用于表示用于将滴灌灌水器附接到灌溉软管的壁的结合技术，并且通常地表示在该壁作为灌溉软管的挤压生产线的一部分仍然又软又热的同时将滴灌灌水器按压抵靠壁时所产生的结合。如下面进一步说明的，该结合通常导致滴灌灌水器的刚性聚合体部件的一部分(并且通常也是热塑弹性体)被略微嵌入到软管壁中并且与软管材料形成坚固的结合。然而，应该指出的是，术语“焊接”在这里是以广义的意义使用，并且不排除进行附加的物理或化学条件或处理来增强部件的结合的可能性。

将参照限定入口、出口以与入口与出口之间的流径的滴灌灌水器的特征。应该指出的是，如上所述，使用滴灌灌水器附接到灌溉软管的内表面，并且灌溉软管壁的表面通常用作提供滴灌灌水器的多个流径限定特征的功能性部分的闭合表面。然而，滴灌灌水器的多种流径特征可以考虑仅由滴灌灌水器的结构完全地限定，考虑到与灌溉软管的闭合表面有关的空间关系也由灌水器自身的特征限定，而不需要在灌溉软管中的任何特别的结构或者特征。

因此入口由一个或多个开口限定，所述开口在将滴灌灌水器结合到灌溉软管的内表面之后限定从软管的内部进入到滴灌灌水器中的流径。最优选地，使用多个狭缝或者其它小的开口，从而提供如下所述的过滤功能。

出口构造为允许通过灌溉软管的壁中的孔释放水滴。在下述的实例中，出口是面向软管壁的平凹槽以便提供刺穿区域，在该刺穿区域内通过软管壁形成孔。可替换的出口构造也属于本发明的范围内，可替换的出口构造诸如通过软管壁突出的突出出口导管。

术语“迷宫”用于表示实施为长薄流径的任何流动限制件，并且最典型地，实施为蜿蜒或曲折流形式。路径的部分或者节段(legs)之间的障碍物称作为“折流件”或“齿”，并且可以具有任何形状。在优选的情形中，该折流件布置(deployed)为“互锁的折流件”，即，以互锁的形式从通道的相对侧交替地向内突出，从而限定来来回回的迷宫流径。

参照用于“调节”滴灌灌水器流动的并且提供“补偿的”滴灌灌水器的可变几何形状流径。在本文中，术语“调节”和“补偿”用于表示压力响应特性，所述压力响应特性至少部分地补偿，否则其可能由灌溉软管内的压力的变化造成流速的变化。

参照一些实施方式中的“旁通空间”或者“旁通间隙”，它们是允许流中的一些或全部通过迷宫以绕过一个或多个折流件的空间或间隙。这些空间和间隙布置为根据灌溉软管中的压力逐渐地关闭和打开，由此改变流动限制件的特性。空间和间隙通常地限定在滴灌灌水器的弹性体部件的无应力的状态中，并且空间和间隙的尺寸响应于灌溉软管内的增加的压力而变化。

根据本发明的一个方面的双部件滴灌灌水器采用“弹性体”部件。在这里在说明书和权力要求书中使用的术语“弹性体”表示具有足够柔性以提供如在下面多个实施方式的上下文中教导的可变几何形状流动调节的任何弹性材料，并且对其来说弹性动作大致是可重复的。适当的弹性体的优选实例包括但是不限于诸如的热塑性弹性体(TPE)以及诸如硅的热固性聚合体。

这里使用的术语“刚性聚合体”表示适于形成本发明的滴灌灌水器的基体结构的任何结构性聚合体，并且其比所使用的弹性体柔性小。适当的刚性聚合体的优选的但非限定性的实例包括聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。

现在将要参照附图阐述其中示出的本发明的多个示例性实施方式和多个方面。

齿下旁通空间

现在参照附图，图1A-5D示出了总体上以100表示的根据本发明的第一实施方式构造并且操作的滴灌灌水器。如将参照图5A-5D具体地示出的，滴灌灌水器100是用于围绕小于灌溉软管的周边的一半沿着灌溉软管在间隔位置处附接到灌溉软管的壁的内表面的类型。

如上面描述的，一般来说，滴灌灌水器100包括弹性体部件10和刚性聚合体部件12，并且构造为使得：当焊接到灌溉软管的内表面时，滴灌灌水器100限定用于从灌溉软管接收的水的水入口14、用于通过灌溉软管的壁释放水的滴灌出口16、以及从水入口到滴灌出口的流体流径。在这里示出的实施方式中，流体流径形成有流动限制件，该流动限制件实施为由基部106和一系列折流件102形成的迷宫。如下面详述的，流径的第一部分18a是具有相对固定几何形状的迷宫，而流径的第二部分18b具有可变的几何形状。流径18b的至少可变部分与基部104和所述一系列折流件102的相应部分一体地形成为弹性体部件10的一部分。

这里示出的本发明的一个方面的特别特征是：弹性体部件10进一步包括在基部与所述一系列折流件之间通过的多个齿下旁通空间106。滴灌灌水器100构造为使得当布置时基部的下侧暴露到灌溉软管内的流体压力。齿下旁通空间106和基部104的形式选择为使得灌溉软管内的增加的流体压力致使逐渐地闭合齿下旁通空间106，由此调节通过滴灌灌水器100的流速。

在这里示出的优选实例中，齿下旁通空间106的逐渐闭合通过改变沿着迷宫长度的旁通空间的横截面尺寸和形状而增强。因此，在图4B的横截面视图中，在可变几何形状迷宫的开始处附近，空间106是较浅的并且平坦的，从而以适中的压力通过基部104的向上变形而促进在该区域中闭合旁通空间。在图4A中，对应于出口16附近处的横截面，齿下旁通空间106为更深并且具有更陡的侧面，使其更加抵抗以防完全闭合直到压力工作范围的朝向上端的压力施加到基部104的下侧。

应该指出的是，这里示出的齿下旁通空间106的渐变形状和尺寸仅仅是用于实现逐渐闭合旁通空间的多个可能实施中的一个。例如，可替换的实施(未示出)可以使用在不显著地改变尺寸的情况下逐渐地改变旁通空间形状，或者改变尺寸而不改变形状。附加地，或者可替换地，可以使用基部104的厚度或者结构的变化来沿着可变几何形状流径18b的长度提供对施加的压力的渐变响应。

在基部104和折流件102横跨齿下旁通空间而彼此面对的情况下，齿下旁通空间106描述为位于折流件102与基部104之间。该空间可以通过从基部104的厚度、或者从折流件102的高度、或者从上述二者借用空间而形成，并且可以占据迷宫流径的宽度的任何比例。最优选地，旁通空间对齐，以方便层流平行于通过迷宫的流而通过一系列的所述空间。

随着被部分地或者完全地闭合的齿下旁通空间106的数量增加，在流径的较大长度上方的流体流的较大比例被迫沿循折流件102周围的湍流路径，由此逐渐地增加流动的障碍并且至少部分地补偿灌溉软管内的压力，以便保持出口滴灌速率比在没有这种调节的情况下所实现的滴灌速率更接近所设计的滴灌速率。

如在这里描述的齿下旁通空间106的使用的附加优点在于，调节发生在全部由弹性体部件提供的表面(即，折流件102的下侧与基部104的上表面)之间，并且因此这些表面处于由注射成型生产过程限定的较准确的空间关系。这形成可靠的并且可重复的流动调节特性。

在齿下旁通空间106的区域中将弹性体材料用于折流件102还方便了该结构的生产过程，允许在折流件102下方延伸的成型特征限定旁通空间为在不对折流件造成损坏的情形下通过折流件102的瞬时弹性弯曲成型以后而被释放。

现在转到本发明的一些实施方式的另一方面，这些涉及包括用于与灌溉软管的壁的内表面相互作用的接触表面的软管接合部。具体地说，刚性聚合体部件12优选地提供在至少三个侧面上围绕弹性体部件10延伸的框架20。此外，弹性体部件10优选地提供用于与软管的壁的内表面邻接的边沿部(margins)22，以便限定弹性体部件的焊接深度，同时沿着可变流动限制件的边缘提供密封。在这里示出的情形中，边沿部22邻接折流件102并且形成沿着框架20的两侧延伸的连续带。

在这里示出的特别优选的实施中，滴灌灌水器100的特征是包括上述框架20和外框架24的双刚性框架结构。这里的外框架24是完全包围的框架，从而提供广阔的表面接触，以便结合到灌溉软管壁并且确保仅通过入口14的过滤狭缝结构发生水进入滴灌灌水器。内框架20在一端处开口以限定流径的第一部分18a的起始处，内框架具有两个侧面，弹性体部件10在该两个侧面之间布置以限定流径的第二部分18b，并且框架在一闭合端部处终止，该闭合端以凹槽的形式限定滴灌出口16，在所述凹槽处将形成通过灌溉软管的孔62(图5B)。根据另一个可选特征，刚性聚合体部件12的特征是沿着一侧向下突出的脊13(参见图3A-3D)。这用于提供滴灌灌水器的可容易识别的定向以用于在生产线中自动处理。应清楚的是，如将对本领域的普通技术人员显而易见的，可以使用可替换的特征来提供可识别的定向。

如前所述，用于弹性体部件10的弹性体材料通常与灌溉软管的壁结合较差。在另一个方面，重要的是实现弹性体部件10的边沿部22与软管壁之间的密封邻接。为此原因，如在图4A和4B中最佳示出的，本发明的一些特别优选的实施方式相对于框架20凹入地布置边沿部22。当框架20焊接到软管的壁的内表面时，发生框架20和24的接触表面轻微穿透到软管壁中。因此如在图5D中最佳可见，使得边沿部22与灌溉软管60的壁的表面接触，从而确保了弹性体部件的边沿部22与灌溉软管60的壁之间的密封接触。根据所使用的弹性体材料的类型，弹性体还可以促使与软管的焊接，但是焊接到略微较小的深度。在大多数情形中，主要根据灌溉软管的尺寸以及在生产过程中将要使用的焊接过程的参数，使用0.05mm与0.2mm之间的凹入。

为了使图1A-5D的描述完整，应该指出的是，这里示出的实施提供以布置在内框架20与外框架24之间的多个狭缝14的形式的大面积入口，从而提供了大面积过滤入口。

齿上旁通间隙

现在参照图6A-7C，这些附图示出了总体以200表示的根据本发明的第二实施方式构造并且操作的滴灌灌水器。总体上说，滴灌灌水器200与上述滴灌灌水器100类似，等同的元件被类似地标记。滴灌灌水器200与滴灌灌水器100的区别主要在于齿下旁通空间在此处被齿上旁通间隙取代。

因此，在这里示出的实施方式中，流体流径18a、18b形成有流动限制件，流动限制件实施为由基部204和一系列折流件202形成的迷宫。基部204和该系列折流件202的至少与可变几何形状流径18b相应的部分整体地形成为弹性体部件10的一部分。

这里的弹性体部件10还包括沿着该系列折流件202的顶部边缘形成的一连串旁通间隙206，使得：当如图7A-7C所示焊接到灌溉软管的内表面时，旁通间隙206在该系列折流件202与灌溉软管60的壁的内表面之间限定旁通空间。基部204的至少一部分暴露到灌溉软管60内的流体压力，使得灌溉软管内的增加的流体压力致使逐渐地关闭旁通间隙206，由此调节通过滴灌灌水器的流速。

仍是这里，如在图6C和6D中最佳可见，弹性体部件10优选地具有相对于框架20凹入的边沿部22，以在装配(参见图7C)时实现与灌溉软管60的内表面的密封邻接，如上所述。

可以通过改变间隙的尺寸和形状、以及基部204的厚度和/或形状来确保抵靠灌溉软管60的内表面逐渐地关闭旁通间隙206。在这里示出的情形中，基部204实施为具有沿着流径逐渐增加的厚度(参见图6F)，同时旁通间隙206的深度增加(与图6C和6D的横截面视图相比)。

该实施方式与先前实施方式的略微不同在于形状构造为在固定几何形状迷宫部分的任一侧上提供较宽的过滤入口，并且用于出口16的支撑件的结构不同。在其它方面，滴灌灌水器200的结构和操作与上述的滴灌灌水器100类似，并且通过参照上面的描述将会理解。

可变湍流迷宫几何形状

现在参照图8A-8E，这些附图示出了总体上以300表示的根据本发明的第三实施方式构造并且操作的滴灌灌水器。总体上说，滴灌灌水器300与上述滴灌灌水器200类似，相似的元件被类似地标记。滴灌灌水器300与滴灌灌水器100的区别主要在于其使用具有可变横截面流动几何形状的迷宫流动限制件来替代前述的齿下旁通空间。该实施方式还示出了一种实施例，其中流径的固定几何形状迷宫部分18a和可变几何形状流径18b整体地形成为弹性体部件10的一部分。

因此，在这里示出的实施方式中，流体流径18a、18b形成有流动限制件，流动限制件实施为由基部304和一系列折流件302形成的迷宫。基部304和所述一系列折流件302的至少与固定几何形状流径18a和可变几何形状流径18b相应的部分(并且在此情形中整个系列)整体地形成为弹性体部件10的部分。所述一系列折流件302和基部304的形状形成为使得当在灌溉软管内的流体压力增加时通过迷宫的流体流动的湍流增加，由此调节通过滴灌灌水器的流速。

该调节技术的操作的原理在本人的上述公开的专利申请第WO2008/035335号中详细地进行了阐述，该申请通过引用的方式整体地接合于本申请中，就像在这里进行了阐述一样。在图8B和8C中示出了用于产生可变湍流的适合形式的例子，其中折流件302与基部304之间的接合处的特征是过渡区域306。具体地说，可变几何形状流径18b的折流件302具有与在上述实施方式中示出的迷宫齿类似的直立上壁部分，但是通过在上壁部分与基部304之间形成倾斜过渡区域306的加厚根部而改变。倾斜过渡区域306可以是相对于基部成钝角的平坦表面，或者可以是逐渐弯曲的或者是使得折流件的直立部分与基部之间的过渡平滑的任何其它的形状，由此至少在迷宫的底部中方便层流。当基部304的下侧上的压力增加时，过渡区域变得更浅并且通道接近长方形横截面，由此趋于产生增加的湍流以及流速的相应降低。

仍是这里，通常通过使过渡区域306沿着流径逐渐地更深和/或角度更陡，通道的形状优选地形成为提供逐渐的变型。在这里示出的情形中，通过使变型与通道的逐渐变窄相结合，过渡区域增加的深度和陡度在不增加通道的横截面积的情况下实现。附加地，或者可替换地，如参照上述滴灌灌水器200示出的，通过提供基部304的渐变厚度可以实现渐变效果。

在该示例性实施方式中，内框架20不形成软管接触接合部的一部分，替代地实施为用于弹性体部件10的下方支撑件。作为替代，弹性体部件10的上边沿部22提供与灌溉软管的内表面密封接触和/或结合，由此沿着流径18a、18b的侧部密封。

如图8E中最佳可见，框架20和弹性体部件10优选地形成有互锁特征，以便除了弹性体与刚性部件的结合之外还提供附加的机械支撑，由此当焊接到软管的内表面时抵靠软管的内表面夹持弹性体部件10。

在其它方面，滴灌灌水器300的结构和操作与上述的滴灌灌水器100相似，并且通过参照上面的描述将会理解。

采用热固性弹性体的双部件滴灌灌水器

到此为止示出的本发明的多个示例性实施方式适合利用在双部件注射成型生产过程中实现紧密结合的多种弹性体和刚性聚合体材料实施。

已经提出诸如硅胶(这里简单地表示“硅”)的热固性弹性体或者诸如EPDM(乙烯丙烯二烯单体)橡胶的其它热固性聚合体，由于它们结合有多种有利的机械和化学特性，因此可以有利地用作调节滴灌灌水器中的弹性体。已知硅可以注射成型成型并且还可以用作在使热固性部件与热塑性部件(诸如PE)结合的双部件注射成型技术中的部件。然而，硅不能与相邻的热塑性聚合体部件(诸如PE)结合。本发明的另一个方面涉及采用热固性弹性体材料的双部件滴灌灌水器的实施。为了简化阐述的目的，现在将通过参照作为热固性弹性体材料的硅的优选但非限制性实例来描述本发明的实施。

通过非限制性实例，图9A-12B示出了总体上以400表示的根据本发明的第四实施方式构造并且操作的滴灌灌水器。大体地说，滴灌灌水器400与上述滴灌灌水器200类似，但是已经根据本发明的教导更改以使其适于使用硅来实施。因此，该实施方式包括折流件402、基部404和齿上间隙406，它们在结构上和功能上与上述的分别来自滴灌灌水器200的相应特征402、404和406类似。

应该指出的是，对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的是，通过对这里所描述的那些实施方式进行变型，硅和其它热固性弹性体材料可以同等地用于本发明的任何其它实施方式中、或者任何其它双部件滴灌灌水器中。

用于具有由硅形成的弹性部件10的滴灌灌水器400的实施的主要变型是将弹性体部件10和刚性聚合体部件12形成有互补的互锁特征，以便使得弹性体部件10机械地保持与刚性聚合体部件12接合。该机械接合避免了依赖表面结合，由此即使具有硅也可提供稳定的构造。

在这里示出的示例中，如在图10B中可见的，硅弹性体部件10形成有沿着其边缘延伸的并且优选地围绕硅弹性体部件10的周边的大部分的横向突出脊。

刚性聚合体部件12的面向表面形成有互补狭槽410，互补狭槽内接合有脊408。顺便提及，应该指出的是，尽管在图10A和10B中以分解视图示出，但是这两个部件优选地在它们接合状态中通过双部件注射成型直接地形成，并且通常不分离。

应该指出的是，狭槽410形成为提供与硅弹性体部件10向上或者向下的收回(extraction)相对的互锁保持特征。等同的功能可以通过反转该结构实现，在刚性聚合体部件中的脊与弹性体中的狭槽相接合。如果期望的话，可以设置交错元件(未示出)的更复杂的结构，或者嵌入式锚定特性(未示出)。

除了硅部件在刚性聚合体部件内的机械接合之外，还应该指出的是，如图12B所示，当框架20和24焊接到灌溉软管60的内表面时，硅部件的边沿部22抵靠软管的表面被夹持，由此用于进一步固定硅部件并且用于确保沿着可变几何形状流径18b的有效的防漏水的密封。

与滴灌灌水器200相比，滴灌灌水器400的一个附加的显著特征是硅弹性体部件10优选地形成有整体的出口室凹槽416。由于硅部件不结合到刚性聚合体部件以确保沿着迷宫流径的长度和出口区域的可靠密封，因此优选地提供整体的出口室凹槽，以避免沿着部分之间的接合部可能的泄漏，否则其可能绕过迷宫流动限制件。

在一些情形中，可能优选的是提供用于硅弹性体部件的附加机械支撑件。在这里示出的情形中，如在图10A和12A中最佳可见，刚性聚合体部件12包括为整体的出口室凹槽416提供额外支撑的额外支撑架412。

应该理解的是上面的描述仅旨在用作示例，并且应该理解的是在如所附权利要求中限定的本发明的范围内可进行多种其它的实施方式。

Claims (11)

1.一种包括用于附接到灌溉软管的壁的内表面的滴灌灌水器的设备，所述滴灌灌水器包括弹性体部件，其中所述滴灌灌水器构造为使得当附接到所述灌溉软管的所述内表面时，所述滴灌灌水器限定：

(i)水入口，用于从所述灌溉软管接收水；

(ii)滴灌出口，用于通过所述灌溉软管的所述壁中的开口释放水；以及

(iii)从所述水入口到所述滴灌出口的流体流径，所述流体流径包括迷宫流动限制件，所述迷宫流动限制件的至少部分包括：

(A)一系列折流件，

(B)基部，位于所述一系列折流件下方，以及

(C)多个齿下旁通空间，位于所述基部与所述一系列折流件之间，

其中，所述基部暴露于所述灌溉软管内的流体压力，使得所述灌溉软管内的增加的流体压力导致逐渐地关闭所述多个齿下旁通空间，由此调节通过所述滴灌灌水器的流速，并且

其特征在于，所述折流件的下侧与所述基部的上表面由弹性体形成。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述滴灌灌水器进一步包括刚性聚合体部件。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述刚性聚合体部件在至少三个侧面上围绕所述弹性体部件延伸。

4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述滴灌灌水器具有包括用于与所述灌溉软管的所述壁的所述内表面相互作用的接触表面的软管接合部，所述软管接合部包括：

(A)框架，由在至少三个侧面上围绕所述弹性体部件延伸的所述刚性聚合体部件形成；以及

(B)边沿部，由所述弹性体部件提供，用于与所述灌溉软管的所述壁的所述内表面邻接，以便界定所述迷宫流动限制件。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述框架突出超过所述边沿部，使得当所述框架焊接到所述灌溉软管的所述壁的所述内表面时所述框架穿入到所述灌溉软管的所述壁中到达比所述边沿部更大的程度。

6.根据权利要求2所述的设备，其中，所述弹性体部件和所述刚性聚合体部件整体地形成在一起。

7.根据权利要求2所述的设备，其中，所述弹性体部件和所述刚性聚合体部件通过双部件注射成型形成。

8.根据权利要求2所述的设备，其中，所述弹性体部件和所述刚性聚合体部件形成有互补的互锁特征，所述互补的互锁特征形成为机械地保持所述弹性体部件与所述刚性聚合体部件接合。

9.根据权利要求1、2、3、4或5所述的设备，其中，所述基部和所述一系列折流件形成有由注射成型过程限定的空间关系。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述多个齿下旁通空间由成型特征形成，所述成型特征在所述一系列折流件下方延伸以限定所述多个齿下旁通空间，所述成型特征在通过所述一系列折流件的瞬时弹性弯曲成型以后被释放。

11.一种灌溉系统，包括：

(a)灌溉软管；以及

(b)多个根据权利要求1的滴灌灌水器，沿着所述灌溉软管的长度间隔地附接到所述灌溉软管的内表面。