JP6454700B2 - 灌漑網（ｎｅｔｗｏｒｋ）弁 - Google Patents

Description

本発明は、灌漑用に製造されたタイプの水路に浸漬する流量調整弁に関する。

灌漑は、穀物育成区域に水を供給するための水路に依存している。そのような区域はレーザで平坦化された表面を有し、そのため作り付けの傾斜により、水が入手可能なときは何時でも水路の端まで流れるようになっている。

水頭が水供給網に発生すると、水路の端に水が溢れる。仮にこれが続くと、水があふれた地点の周りの大地はぬかるみとなり、育成中の作物の根は空気不足になり死滅する。栽培者は作物の利益を失い、かつぬかるみの区域は灌漑装置の車輪の自由な移動の妨げとなる。

水路中の流量はパイプを通して水路に供給される大量の水で保障される。我々の同時に係属する特許出願２０１３９０２５７１号において、我々はLINDSAY（登録商標）オーバヘッド灌漑装置（device）のような、パイプ内の流動を停止可能な上げ下げストッパゲートを含むフロート作動弁について説明している。

ＵＳ１，３４３，８７１号明細書は、各々水が補助ボックスに流動できるようにする個別のフロート弁を備えた一群の容器（コンテナ）を満たすパイプにより、一枚の畑の異なる部分に水を供給するシステムを説明している。弁を弁座に漸次閉塞して流動を止めるアームの端部のボールフロートは容器中にあって見えない。

ＵＳ２，３６２，７４７号明細書は、各々耕地水路に排出するための出口を備えた一系統のタンクを説明している。この一系統中の一つの制御タンクは、全体系統に供給するパイプ内で弁を開閉するフロート弁を持っている。

ＵＳ６，９５３，１５６号明細書は、傾斜地を灌漑するためのシステム、及びこれもボールタイプのフロート弁に依って分配タンクに流入する水を制御し、分配タンクからは分岐パイプがその傾斜に依って異なる区域に水を流動させることを説明している。

これらのシステムで使用されるボール弁は、容易に検査及び保守することができない。

本発明の装置は、入口及び出口を備えた導管、入口及び出口間の上下動ゲート、導管に対して横方向の軸上にある枢軸に支持された一対のフロートアーム及び各フロートアームの傾斜を決定するフロートを包含する灌漑水路に供給する導管パイプ用のストッパ弁を提供する。

導管は、導管軸に対して９０°でゲートと直線状を成す。ゲートは、弁本体の入口よりも幅広の静止ガイドと、入口部分から離れた開放位置と、ゲートが入口部分と整合した位置にありそれによって流動を阻止する閉鎖位置間でガイド中を摺動する平坦なゲートと、を有するものとする。

フロートアームは、ピボットの回りで自由に回転し、一端部で上下動ゲートプレートにかつ反対端部でフロートに止着されたロッド（棒）からなり得る。フロートは、剛性リンクによりアームの端部から離すものとする。

このような訳で、フロートが上昇することでアームを傾斜位置に向かって回転させ、ゲートが閉鎖位置まで下降する。
導管は、ゲートプレートの先導エッジが貫通して突出する半円形のスロットをその上半部に有している。先導エッジは、導管の円弧状壁の形状に合わせるために半円形を成すものとする。

ゲートプレートは、ゲートガイドの平行エッジ間のギャップ中で摺動する直立した外部部材を備えた実質的にＭ形を成すものとする。

入口は、水路に供給を行うパイプのリングフランジに接合するためのリングフランジを有するものとする。
第１の実施形態の効果

１．水路の溢水が防止され、結果的に穀物救済ができる。

２．弁は水密ではないが、その漏れのレベルは受け入れ可能である。

３．弁は最低限の保持を要するだけであり、破損に対して脆弱ではない。

本発明の第２の装置は、入口及び出口を備えた導管、入口及び出口間の上下動ゲート、フロートの上下動に応じてゲートを開閉するよう動作可能な導管によって支持されたフロートアームを包含するタンク用のストッパ弁を提供する。

導管は入口に対して９０°を成す二つの出口を備えたＴ形であって、フロートアームが軸の回りで枢動可能となるゲートに平行な軸を提供し、ゲートはアームの一端部かつその反対側端部にフロートがある。

Ｔ形本体は、互いに対向した対を成す円弧状のスロットを備えた円筒状の出口部分と出口部分内側の同軸のスリーブを有し、スリーブは、ゲートをフロートアームに止着した一対のフロートに接続するため、スリーブと円弧状のスロットを貫通して突出する一対の平行なフロートアームを支持する。

弁スリーブと弁本体間の円弧状ギャップは、自己潤滑性ストリップ軸受により橋絡可能である。

ゲートは、弁本体の入口部分よりも幅広の静止ガイドと、入口部分から離れた開放位置と、ゲートが入口部分と整合した位置にありそれによって流動を阻止する閉鎖位置間でガイド中を摺動する平坦なゲートを有することができる。

フロートアームは、ゲートを上昇から下降およびその逆に直線移動させるため、スリーブに固着されているが円弧状のスロット中で自由に回転するロッドであり得る。
各フロートアームは、直線及び円弧運動における差異を調節するリンクによってゲートに接続される。

したがって、フロートが上昇する際には、アームは、ゲートがその閉鎖位置まで下降した位置となる傾斜した正反対の位置まで回転する。フロートが下降する際には、アームは、ゲートがその開放位置に上昇した第２の傾斜位置まで反対方向に回転する。

フロートアームが水平であるときは、ゲートはある程度の流量制限が付与される中間位置にある。

摺動ゲートの先導エッジは、矢じり形或いは凸状であり得る。

弁本体の入口部分は、分配網の一部を構成する分岐パイプの端部をボルト止めするためのリングフランジを有し得る。

本発明の装置はさらに、入口軸と入口軸に対して横断方向にある出口軸を備えたＴ形の弁本体、出口軸に対して平行な入口を横断して配置されたゲート、出口軸の周りに配置された弁本体の円筒状部分、入口を出口又は複数の出口に接続する流動口を有し円筒状部分に保持された円筒状弁部材、弁本体の円筒状部分の対を成す円弧状スロット、及び対を成すスロットと弁本体の両方を横断通過する一対のアームを包含し、各アームの一方の端部はゲートに止着され、反対側端部はフロートに止着されており、それによって、フロートの上昇により弁部材を回転させて流量を低減すると共にゲートを開放位置から閉鎖位置に移動させ、かつまたフロートの下降により弁部材を回転して流量を増大すると共にゲートを開放位置に移動させるよう組み合わせた流量調整器とストッパ弁を提供する。

好ましくは、入口軸は、出口軸に対して９０°で配置されている。

本発明の装置は、入口と少なくとも一つの出口を備えた弁本体、本体中の回転弁部材を包含し、弁本体は、容器（container）中の弁本体の外側の水位に応じて弁部材を回転し、弁本体が流量を調整するようにした手段を有する流体容器用の流量調整弁を提供する。

弁本体は円筒状であり得る。弁部材は同様に円筒状であり得る。

弁部材は一以上のフロートの上下動に応じて回転する。

円筒状の弁本体は二つの端部、端部間の入口を有し、弁本体は入口を一つ又は両方の端部に接続する通路を有し、弁部材の回転が容器中の水位の上下動に応じて行われる。

弁部材は、弁本体を貫通して突出するフロートアーム及びフロートアームに接続可能なフロートを有し得る。

好ましくは、弁部材は一対のアームにより回転される。

本体は、本体の円周の回りで各々２２°〜４５°で延在するアーム用のスロットを有し得る。弁部材は、本体内で同軸回転し、かつ回転が生じる際に流量を変更する形状に形成された切欠部を有する。

弁は本体に止着された軸受または回転を容易にする部材を有する。軸受は、１２０°間隔で配置され得る。軸受は低摩擦係数の材料でできた円弧状のストリップであり得る。

フロートアームは、一端部で部材に着脱可能に固着された弁部材の壁を貫通して延在し得る。その他端部は、部材を完全開放位置に付勢するつり合い重りを担持する。フロートアームは、弁本体内において、弁部材を回転は許容するが軸方向の移動は阻止するように保持する。

フロートアームの自由端は、各々フロートがチェーンで止着されるのを許容するチェーンシャクル（掛け金）を有する。

弁本体はプラスチックで作成し得るが、より一般的にはステンレススチールで作成される。弁本体は、直径は２００ｍｍ〜１８００ｍｍであり得る。弁部材の壁厚は２ｍｍ〜２０ｍｍであり得る。

別の装置は、大地に水を分配するための水入口と一つ又はそれ以上の出口を備えた大量水容器、パイプ網から水を受け取るための水入口、水を容器に入れる流量調整器を包含し、調整器がフロートで作動される回転可能な流量制限器を有する水分配システムを提供する。
第２の実施形態の効果

１．必要な流水量を維持しつつ、変動する網圧力に対処する。

２．交換を要する少数の摩耗部分に対する保守のための検査が容易である。

次に、本発明の１実施形態を、添付図面を参照して説明する。

分配タンクを介してパイプ網により供給される農場の概略断面図である。

調整弁とフロートの斜視図である。

弁本体の斜視図である。

弁部材の斜視図である。

開放位置に追加のストッパ弁を備えた第２の実施形態の斜視図である。

閉鎖位置に追加のストッパ弁を備えた図５と同様の図である。

中間位置にストッパ弁を備えた図５と同様の図である。

斜視図である。

図７の平面図である。

ゲートが閉鎖位置にあるときの斜視図である。

ゲートプレートの正面図である。

装置が展開配置された状態の水路の断面図である。

ゲートカラーを備えた図５における弁の斜視図である。

図１を参照すると、網（network）パイプ２は、直径９００ｍｍであり、かつ分岐パイプ４は流量計１０を通過した水を、蝶弁８を介して直径１２００ｍｍのダイアタンク（dia tank）６に入れる。

ここで、図２及び３を参照すると、調整弁１２は、分岐パイプ４の端部にボルト止めされかつタンク中に排水する。弁本体１４は、直径３２０ｍｍのＴ形のパイプであり、本体（body）は５１０ｍｍ長であり、ステム（軸）１４は分岐パイプ４の端部に接続するためのボルト孔８を備えた連結リング１６で終わっている。本体２０と弁部材２２はいずれもステンレススチールで出来ている。水はステム１４を介して弁に入りかつ本体２０の開放端を通って排出される。弁を通る流れは、弁本体と同じ長さ、即ち５１０ｍｍのスリーブである弁部材２２によって制御される。

図２を参照すると、円弧状のギャップ２４は、つるつるしたポリマーで作成されかつステンレススチールの止着具により弁部材のエッジに止着された三つ組みの軸受ストリップ２６によって橋絡されている。ストリップは、部材が本体中で最低の摩擦で回転できるように１２０°間隔で配置されている。

ここで図４を参照すると、弁部材の円頂は、直線エッジ３０と部材の円弧の約９０°以上に渡って延在するテーパーエッジ３２を備えた切欠部２８を有している。この切欠部は、連結リング１６と整合して置かれる。

本体２０の端部は、幅１１ｍｍ（図２、３及び５参照）で弁本体下方の水に対向した四分円の回りで９０°延在する対をなすスロット３４、３６を有している。スロット３４、３６は、スロットに摺動嵌合する一対の直径１０ｍｍのステンレススチールのロッド３８の通路を規定する。
ロッドは、弁部材のエッジの近傍で孔３９を貫通し、かつ一端部で割りピン４２によって弁部材に固着される脚部４０中に折り込まれている。脚部は弁部材の厚さ内に収容され、かつピン４２の端部は弁本体のスロットに乗っている。

各ロッドの反対側端部は、アームをフロートチェーン４６に連結するための掛け金（シャクル）４４を受け入れる孔を有している。チェーンは、長さ約６００ｍｍでかつ掛け金を通ると共にそれに止着されている。各チェーンは球状に成型されたプラスチックフロート４８を捕縛している。フロートは、つり合い重り５０に枢着されてバランスが保たれている。チェーンは、必要な水位に合わせて調整する。これにより弁の機能に影響を与えることなく、調整に必要な殆ど如何なる水位にも調整可能になっている。

使用時に配管が行われ、弁はタンクの選択された水位上または以内につるされる。フロートは水面上に在り、かつつり合い重りは弁本体を開放位置に回転させる。大地が乾燥しかつタンクが空になると、フロートはタンクの床に在る。

オペレータが蝶弁を開くと、メータは流量の測定を開始する。オペレータが適切な流量を選択すると、容器は出水パイプへの給水を許容する。

タンクのレベルが上がると平衡状態になる。流入する水量が変動すると、弁は回転により平衡状態を取り戻す。

流入の停止は弁の目的ではない。それは蝶弁の仕事である。弁はタンク内の一定の水頭（head）を保証し、それによって、網（network）に変動が生じても通常の方法で灌漑を続行する。このような網では、３ｍ〜５ｍの水頭が一般的であるが、１０ｍにまで急上昇することがあり得る。

第２の実施形態において、図５及び６は、一対の矩形の枠プレート５２、５４によって分割されたステム１４を示す。プレート５２は、弁本体２０に止着されている。プレート５４は、接続リング１６を備えたステムの部分に止着されている。平行なプレート５２、５４間のギャップ６２は、枠プレート５２、５４の直立側部エッジに取り付けられた対を成すゲートガイド５６、５８で橋絡されている。両ガイド５６、５８に対して、ゲートギャップ６２はガイドの全長に渡って延在する。

ゲート自体は、ゲートガイドの隙間よりも幅広で、かつ凸状の先導エッジ７０を備えた上部６８によって結合された二つの脚部６４、６６を有し、ステンレススチールでできた変形Ｍ形のものである。脚部は、フロートアーム３８の枢動連結部７６、７８を受け入れるためのスロット７２、７４を有している。

図５に示す開放位置においては、ゲートは枠プレート５２、５４から完全に離れて上昇している。図９に示す閉鎖位置においては、先導エッジ７０は、ステム部分１４の円形の縁に合致しており、かつ部分６８は枠プレート５２、５４と整合している。

フロートアーム３８は、スリーブ２２に固着されており、これによりフロートが先の実施形態と同じ持ち上げ力を作用することが保証される。枢動連結部は各々中央の自己潤滑ブッシュを有しており、フロートアームはこの潤滑ブッシュを通して自由に摺動し、それによってゲートの上昇及び下降の直線運動に適合できる。脚部６４、６６を貫通したロッドの突出部は、図６、７及び９に示されている。つりあい重りの重量はゲートの重さに応じて調整される。

フロートアームは、タンクが網からの流入で充填されかつ灌漑パイプに注水している状態では中間位置に置かれる。スリーブ２２の開口２８は、ステム１４と整合しており、かつフロートは、水頭の上昇が生じると、その上昇に応じてこの位置から急速に反応する。もし水頭が残存していると、フロートはゲートを閉鎖位置に押し込む。タンクが排水するに従ってフロートは下がる。仮に水頭が減少しても、ゲートは再開放しない。タンクが更に排水すれば、ゲートは再開放する。

第３の実施形態において、図１１は、ダムなどの大水源から圧送される水を運ぶスチールパイプで給水される幅３ｍ〜４ｍ、深さ２ｍの灌漑水路を示す。水路の形状は図１１に示されており、かつパイプはフロートが流入する水の流量制御を行えるように水中に沈めてある。

ここで図８及び９を参照すると、フロート作動ストッパ弁が、リングフランジ１６によって外部分配導管に接続されている。ステム１４は直径３００ｍｍでかつ長さは７００ｍｍである。上下動ゲートは、ステム１４の上半分の切り込み（図示せず）に跨って配置されている。スチールゲートガイド５６、５８は、ギャップ６２によって分離され、かつステム１４の外表面に溶着されている。ゲートギャップ６２は、ガイドの全長に渡って延在している。

ゲートそれ自身（図１０参照）は、変形Ｍ形であり、ゲートガイド幅よりも広いステンレススチールで形成され、かつ凸状の先導エッジ７０を備えた上部６８によって接合された二つの脚部６４、６６を有している。脚部は、フロートアーム３８の枢着ブッシュ７８を受け入れるためのスロット７２、７４を有している。ガイドは、対を成す垂直な自己潤滑性ポリマーストリップ７９のネジを支持するための、ゲートギャップ６２に隣接した対を成すスロット７６を有している。スロットは、ギャップの寸法の正確な調整を可能にし、それによりゲートが円滑に動作できるようにしている。上部６８は、ゲートが閉鎖されたときに切り込みに重なる、２５ｍｍ幅の半円形カラー８０を支持している。閉鎖位置においては、凸状の先導エッジ７０はステムの円形の壁に当接する。

ステム１４の外壁に溶着された水平な横方向枢軸８２により、フロートアーム３８は、２２．５°回転できるようになっている。つり合い重りとフロートは、共に出願中の第２０１３９０２８０５号で説明したと同じ仕方で動作する。水は平行なフロートアーム間を流れる。

ここで図１２を参照すると、先導エッジ７０は、ステム１４の下方の円筒壁に当接するまで下降することにより導管を閉鎖する。その際、半円形のカラー８０は、同じ壁の上部に置かれる。

本明細書中全体に渡って使用している“包含する”の用語は、包括的に解されるべきである、即ち“包含する”の用語を使用したことにより、他の要素を除外するわけではない。

本発明の本質を逸脱することなく、本発明に対する種々の変更及び／または付加が可能であることを理解されたい。したがって、これらの変更及び／または付加は本発明の範囲内にあると考えられる。

Claims (18)

1. 入口及び出口を備えた導管、入口及び出口間の上下動ゲート、フロートの上下動に応じてゲートを開閉するよう動作可能な導管によって支持されたフロートアームであって、ゲートに平行な軸の回りで枢動可能なフロートアーム、フロートアームの一方の端部にあるゲート、その反対側端部にあるフロートを包含し、
   導管が円弧状のスロットを備えた円筒状の出口部分を含む弁本体と、出口部分内部の同軸のスリーブとを有し、スリーブはフロートアームを支持するために回転可能であり、フロートアームは、ゲートをフロートアームに止着したフロートに接続するためにスリーブの孔と円筒状の出口部分の円弧状のスロットを貫通して突出する、タンクまたは灌漑水路用のストッパ弁。
2. 同軸のスリーブと弁本体間の円弧状ギャップが、自己潤滑性のストリップ軸受により橋絡されている請求項１に記載されたストッパ弁。
3. ゲートが、弁本体の入口部分よりも幅広の静止ガイドと、入口部分から離れた開放位置と、ゲートが入口部分と整合した位置にありそれによって流動を阻止する閉鎖位置間でガイド中を摺動する平坦なゲートを有する、請求項１または２に記載されたストッパ弁。
4. フロートアームは、ゲートを上昇から下降およびその逆に直線移動させるため、スリーブに固着されているが円弧状のスロット中で自由に回転するロッドである、請求項１ないし３のいずれかに記載されたストッパ弁。
5. フロートアームは、直線及び円弧運動における差異を調節するリンクによってゲートに接続されている、請求項１ないし４のいずれかに記載されたストッパ弁。
6. 摺動ゲートの先導エッジが矢じり形または凸状である、請求項１ないし５のいずれかに記載されたストッパ弁。
7. 弁本体の入口部分が分配網の分岐パイプの端部をボルト止めするためのリングフランジを有している、請求項１ないし６のいずれかに記載されたストッパ弁。
8. 導管がＴ形で、入口に対して９０°で配置した二つの出口を備えている、請求項１ないし７のいずれかに記載されたストッパ弁。
9. 前記弁本体は、フロートアームに平行でかつ円弧状スロットに対向して配置された第２の円弧状スロットで支持された第２のフロートアームを有する、請求項１ないし８のいずれかに記載されたストッパ弁。
10. 対を成すフロートアームは、一端部でゲートの上下動プレートにかつ他端部でフロートの反対側端部に止着され、枢軸の回りで自由に回転するロッドである、請求項９に記載されたストッパ弁。
11. ゲートプレートは実質的にＭ形であり、ゲートガイドのエッジ間のギャップ中を摺動する一対の直立した外側部材を備えた請求項１０に記載されたストッパ弁。
12. 入口軸と入口軸に対して横断方向にある出口軸を備えたＴ形の弁本体、出口軸に対して平行な入口を横断して配置されたゲート、出口軸の周りに配置された弁本体の円筒状部分、入口を出口又は複数の出口に接続する流動口を有し円筒状部分に保持された円筒状弁部材、弁本体の円筒状部分の対を成す円弧状スロット、及び対を成すスロットと弁本体の両方を横断通過する一対のアームを包含し、各アームの一方の端部はゲートに止着され、反対側端部はフロートに止着されており、それによって、フロートの上昇により弁部材を回転させて流量を低減すると共にゲートを開放位置から閉鎖位置に移動させ、かつまたフロートの下降により弁部材を回転して流量を増大すると共にゲートを開放位置に移動させるよう組み合わせた流量調整器とストッパ弁。
13. 入口軸が出口軸に対して９０°で配置されている、請求項１２に記載された組み合わせた流量調整器とストッパ弁。
14. 本体中の回転弁部材を包含し、弁本体は容器中の弁本体の外側の水位に応じて弁部材を回転させ、それによって流量を調整する手段を有する、請求項１２または１３に記載された組み合わせた流量調整器とストッパ弁。
15. 弁部材が一つ又はそれ以上のフロートの上下動に応じて回転する、請求項１２ないし１４のいずれかに記載された組み合わせた流量調整器とストッパ弁。
16. 本体が各々本体の円周の回りで２０°〜４５°で延在する各アームのためのスロットを有する、請求項１２ないし１５のいずれかに記載された組み合わせた流量調整器とストッパ弁。
17. 弁部材が本体内において同軸で回転し、かつ回転が生じるときに流量を変更するように成形された切り欠きを有する、請求項１２ないし１６のいずれかに記載された組み合わせた流量調整器とストッパ弁。
18. フロートアームが弁部材の壁を貫通して延在し、一端部が前記部材にかつ他端部が前記部材を完全開放位置に付勢するつり合い重りを担持する反対側端部に着脱可能に固着された請求項１２ないし１７のいずれかに記載された組み合わせた流量調整器とストッパ弁。

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