滴灌灌水器的制作方法

滴灌灌水器
1.本申请是申请日为2016年11月28日，申请号为201680070309.5，发明名称为“滴灌灌水器”的申请的分案申请。
技术领域
2.本发明的实施方案涉及通常用于灌溉的滴灌灌水器(drip emitter)。
3.背景
4.膜片可在灌溉滴灌灌水器中用于与在灌水器中形成的水路相关的各种目的。例如，膜片可用于控制由灌水器排出的水的流速、用于灌水器的部分之间的密封、用于在灌水器中限定阀和/或用于在灌水器内限定流路径。
5.在流速控制中，例如，膜片操作成控制灌水器排出的液体流，使得对于灌溉应用中通常遇到的压力范围而言，排出的液体流基本上与灌水器入口处的压力无关。为此目的，膜片通常位于灌水器的入口和出口水路之间，并且响应于进入水的压力的增加而经受变形，该变形用以增加对流过灌水器和流出灌水器的液体流的阻力。
6.美国专利第4210287号公开了一种设置有回弹性柔性膜片的灌水器单元，该回弹性柔性膜片可释放地保持在主体构件内，以便起到双重功能。一方面，在被暴露于导管中的灌溉流压力时，用于实施压差控制，另一方面，相对于形成在主体构件中的流限制水路槽限定流限制水路流路径。
7.期望提供较廉价的滴灌灌水器，并且提供这种滴灌灌水器的一种方式可以是由单个部件设计滴灌灌水器，这因此需要完成较少的基本上没有的组装步骤，以供使用。特别地，提供这种单个部件的滴灌灌水器在由不同类型的材料制成的滴灌灌水器(例如调压式滴灌灌水器，其通常具有塑料主体和用于辅助压力调节的弹性膜片)中可以是有益的。
8.概述
9.结合系统、工具和方法描述和说明了下列实施方案和其方面，这些系统、工具和方法意在是示例性和说明性的，在范围上是非限制性的。
10.在一个实施方案中提供了一种滴灌灌水器，其包括框架(优选是塑料框架)和膜片(优选是弹性体膜片)，两者均通过注射模制形成，其中框架和膜片彼此附接。膜片同样也可以被称为隔膜(diaphragm)。
11.通常，框架限定开口并且膜片位于开口内。
12.此外，滴灌灌水器通常包括凹部，其中膜片被构造成在灌水器的可操作的组装状态下覆盖凹部，以与凹部形成灌水器的压力调节室。
13.因此，灌水器的实施方案形成有用作压力调节室的内部凹状成形部，该内部凹状成形部除了通向和离开室的小路径之外相对于灌水器的外部是基本上封闭的。在灌水器的组装状态下膜片通常封闭室的一侧并且可以移动，可能是绕着铰接件移动，以封闭室。
14.本申请提供了以下内容：
15.1).一种滴灌灌水器，其包括框架以及膜片，所述框架优选是塑料框架，所述膜片优选是弹性体膜片，所述框架和所述膜片两者均通过注射模制形成，其中，所述框架和所述
膜片彼此附接。
16.2).根据1)所述的滴灌灌水器，其中，所述框架限定开口并且所述膜片位于所述开口内。
17.3).根据1)和2)中任一项所述的滴灌灌水器，其中，所述框架包括底切结构，并且所述膜片包括接合在所述底切结构中的部分，以便附接到所述框架，或者所述膜片包括底切结构，并且所述框架包括接合在所述底切结构中的部分，以便附接到所述膜片。
18.4).根据1)至3)中任一项所述的滴灌灌水器，其中，所述膜片通过粘合附接到所述框架。
19.5).根据1)至4)中任一项所述的滴灌灌水器，所述滴灌灌水器包括凹部，其中，所述膜片被构造为在所述灌水器的可操作的组装状态下覆盖所述凹部，以与所述凹部形成所述灌水器的压力调节室。
20.6).根据1)至5)中任一项所述的滴灌灌水器，其中，所述框架能够绕着铰接件相对于所述灌水器的主体旋转。
21.7).根据6)所述的滴灌灌水器，其中，在制造所述灌水器期间所述框架和所述主体通过注射模制一起形成，并且所述铰接件是活动铰接件。
22.8).根据1)至7)中任一项所述的滴灌灌水器，其中，所述框架由聚乙烯形成，并且所述膜片由热塑性弹性体形成。
23.9).根据1)至8)中任一项所述的滴灌灌水器，其中，所述框架在所述膜片之前被注射。
24.10).根据1)至9)中任一项所述的滴灌灌水器，其中，所述膜片在所述框架之前被注射。
25.11).根据1)至10)中任一项所述的滴灌灌水器，其中，所述膜片和所述框架通过注射模制在同一模具中形成。
26.12).根据1)至11)中任一项所述的滴灌灌水器，其中，所述框架包括界定所述膜片并围绕所述膜片的周边，其中，所述周边包括在所述周边中形成为凹口的凹进部，如果没有所述凹进部的话，所述周边是平滑的。
27.13).根据1)至12)中任一项所述的滴灌灌水器，其中，所述框架包括界定所述膜片并围绕所述膜片的周边，并且所述膜片包括调节部分，所述调节部分被构造成在所述灌水器的组装状态下覆盖所述灌水器的调节室，并且所述调节部分的面积a1和所述膜片的界定在所述周边内的面积a2满足约0.7≤a1/a2≤0.95的关系；优选约0.7≤a1/a2≤0.9的关系。
28.14).一种形成滴灌灌水器的方法，所述方法包括以下步骤：
29.提供模具，
30.注射模制第一材料，以形成所述灌水器的框架，以及
31.注射模制第二材料，以形成所述灌水器的膜片，其中，所述膜片和所述框架彼此附接。
32.15).根据14)所述的方法，所述方法包括由所述第一材料还注射模制所述灌水器的主体的步骤，其中，所述框架可旋转地附接到所述主体。
33.16).根据14)或15)中任一项所述的方法，其中，所述第一材料与所述第二材料不同。
34.17).根据16)所述的方法，其中，所述第二材料比所述第一材料更有弹性。
35.18).根据14)至17)中任一项所述的方法，其中，所述第一材料是聚烯烃，优选为聚乙烯，并且所述第二材料是热塑性弹性体。
36.19).根据14)至18)中任一项所述的方法，其中，在所述第二材料之前注射所述第一材料。
37.20).根据14)至15)中任一项所述的方法，其中，在所述第一材料之前注射所述第二材料。
38.除了上面所描述的示例性方面和实施方案之外，通过参考附图且通过研究下面的详细描述，另外的方面和实施方案将变得明显。
39.附图简述
40.在参考附图中图示了示例性的实施方案。本文所公开的实施方案和附图应视为是说明性的而非限制性的。然而，通过结合附图参考下面的详细描述可以最好地理解本发明的结构和操作方法两者以及本发明的目标、特征和优点，在附图中：
41.图1a和图1b分别示意性地示出了根据本发明的实施方案的滴灌灌水器的透视顶视图和底视图；
42.图2a和图2b示意性地示出了根据本发明的另一个实施方案的分别处于非最终组装状态和最终组装状态下的滴灌灌水器的透视底视图；
43.图3a至图3c示意性地示出了根据本发明又一个实施方案的分别处于非最终组装状态和最终组装状态下的滴灌灌水器的透视底视图和局部顶视图；
44.图4和图5分别示意性地示出了根据本发明不同实施方案的滴灌灌水器的透视底视图和顶视图；
45.图6示意性地示出了根据本发明另一个实施方案的处于非最终组装状态下的滴灌灌水器的透视底视图；并且
46.图7a至图7e示意性地示出了本发明的多种灌水器实施方案的局部视图。
47.应理解，为了简单和清楚地说明，在附图中示出的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大。此外，在适当的情况下，参考标记可以在附图内重复以标示相似的元件。
48.详细描述
49.首先关注图1a和图1b，其示出了滴灌灌水器10的实施方案，该滴灌灌水器10包括主体12和可绕着铰接件17相对于主体移动的翼片14。主体12可以由通常用于制造滴灌灌水器的聚烯烃材料(例如优选为聚乙烯(pe))通过注射模制形成。翼片14可以包括框架16，框架16可能由与主体12相似的、优选相同的材料形成，并且在主体12的制造期间可能与主体12一起模制，以可选地形成作为活动铰接件的铰接件17。翼片14包括沿着框架16的外周边的至少一部分交替的突起和凹部29。
50.根据本发明的一个方面，灌水器10可包括位于框架16内的隔膜或膜片18。优选地，膜片18可以在制造灌水器期间通过注射模制形成在框架16内，优选地由比主体12更具柔性和/或弹性的材料形成，可能由热塑性弹性体(tpe)形成。在本发明的多种实施方案中，框架可以在膜片之前被注射，随后膜片被模制在框架上；或者膜片可以在框架之前被注射，随后框架被模制在膜片上，或者框架和膜片可以基本上同时一起模制。
51.根据本发明的多个方面，膜片18和框架16之间的连接和/或附接可以通过机械装置和/或通过粘合或化学交联来促进。在一个实施方案中，机械装置可以设置在框架和/或膜片中以用于辅助这两个部分之间的连接。这种机械装置可以包括几何结构，该几何结构可能呈底切结构(undercut structure)的形式，该底切结构可能在注射过程期间用于在其中容纳膜片或框架的部分。在可能与前一个实施方案可组合的实施方案中，通过为膜片和框架选择适于粘合到彼此的相应材料(通常当加热膜片或框架中的至少一个以呈现至少部分熔融状态时粘合到彼此)，可以促进膜片和框架之间的粘合或化学交联。
52.作为非限制性的示例，其中机械装置可用于辅助附接的实施方案可包括由pe制成的框架16和由以下材料和/或产品中的至少一种制成的膜片18：有机硅、hytrel、交联弹性体、pebax、alcryn和/或onflex。其中粘合或化学交联可用于辅助附接的实施方案可包括由pe制成的框架16和由以下材料和/或产品中的至少一种制成的膜片18：vistamax、santoprene(山都平)、tpo、tpvo、uniprene、forprene、sarlink(赛林克)和/或nexprene。
53.再次关注图1a和图1b，可以看到灌水器的主体包括上部外侧13，该上部外侧13被构造成优选地通过热粘合附接到灌溉管的内表面(未示出)。灌水器的外侧13通常包括排出池20和迷宫路径(labyrinth)22，在此示例中排出池20被示出为具有长形延伸范围，迷宫路径22可能成形为至少部分地围绕排出池20延伸。
54.灌水器的被构造成面向管的相对的底部内侧15包括入口24、框架壳体19和凹部26。在该示例中入口24被示出为具有可选的过滤结构。框架壳体19被示出在主体12中形成在灌水器的内侧15中。框架壳体19优选地包括向着灌水器的两个侧向侧21敞开的侧向部分，其中翼片的铰接件17沿着侧向部分中的一个延伸。此外，框架壳体19还包括沿其周边的至少一部分的交替的突起和凹部31，这些突起和凹部31用于与翼片14的突起和凹部29接合。
55.凹部26被示出形成在灌水器的主体中，并在周边凸起边沿23处向着框架壳体19敞开。凹部26被构造成在灌水器的组装操作状态(在图2b、图3b和图3c中可见这种状态)下由翼片14覆盖，以与压靠边沿23的翼片的膜片18形成灌水器的压力调节室。
56.当灌水器优选地附接到灌溉管的内侧(未示出)时，在滴灌期间灌水器实施方案的操作可以如下。通过入口24进入灌水器的液体被设定成传送到灌水器的上侧13以经由迷宫路径22向下游流动。灌水器10包括形成在迷宫路径22的端部处的窗口28，以用于与位于灌水器的内侧15处的凹部26连通，使得经由迷宫路径22向下游流动的液体能够流入凹部26中。
57.通过由于管中的压力波动引起的膜片18向凹部26中弹性弯曲，来调节流经凹部26的液体。液体经由可能基本上形成在凹部中心处的出口30流出凹部26，返回到灌水器的上侧13以到达排出池20。随后，液体经由贯穿排出池上方的管形成的孔口(管和孔口均未示出)从排出池流动到灌溉管外部的环境。
58.关注图2a和图2b，其示出了灌水器100的实施方案，灌水器100具有与灌水器10大致相似的结构，并因此相似的部件也被同样地编号。灌水器100与灌水器10的主要不同之处在于，灌水器100在灌水器的翼片14中在框架16的周边处包括两个销168。在该示例中看到的销168位于框架的远离铰接件17的一侧处。在该实施方案中，灌水器100还包括穿过其主体形成的狭槽170，该狭槽170向着灌水器的上侧13敞开且在框架壳体19处向着灌水器的下
侧敞开。
59.绕着铰接件17的旋转促使(两个灌水器10、100中的)翼片14覆盖凹部26，其中(灌水器10中的)装置29、31或(灌水器100中的)装置168、170相互接合，从而有助于将翼片保持在此位置中。在灌水器100的实施方案中，被接纳在狭槽170内的销168中的每个延伸到相应的端部，相应的端部定位成可能与灌水器的外部上侧13齐平。因此，销168的每个这样的相应端部优选地在灌水器结合到管期间结合到管，从而在灌水器的使用期间有助于将翼片14保持在凹部26上的其按压位置。
60.关注图3a至图3c，其示出了灌水器1000的实施方案，灌水器1000具有与灌水器10或100大致相似的结构，并因此相似的部件也被同样地编号。灌水器1000与灌水器100的主要不同之处在于，灌水器1000包括在其翼片14中的可能比销168宽的附加销169，并且包括孔171，该孔171穿过灌水器的主体形成以用于在翼片14位于凹部26上方时接纳销169。类似于销168，销169的端部被构造成可能与灌水器的外侧13齐平，从而结合到管，以在灌水器的使用期间辅助翼片14保持在凹部26上的其按压位置。
61.关注图4，其示出了灌水器1010的实施方案，灌水器1010具有与灌水器10、100或1000大致相似的结构，并因此相似的部件也被同样地编号。灌水器1010例如与灌水器100的主要不同之处在于，灌水器1010使销168设置有卡扣构造并且在灌水器的主体中设置相应的卡扣凹部177。因此，灌水器的翼片被构造成通过使销168卡扣接合到卡扣凹部177中而得以保持在覆盖凹部26的位置中。
62.关注图5，示出了灌水器1100的实施方案，展现了排出池20的一个版本，该排出池20包括邻近灌水器的纵向端部中的一个的较宽部分200。这样的较宽部分200可以提供另外的空间以用于促进穿过覆盖灌水器的上侧的管(未示出)，从而为液体提供通向外部环境的通路。
63.关注图6，其示意性地示出了灌水器1110的实施方案，灌水器1110具有与灌水器10、100、1000和/或1010大致相似的结构，并因此相似的部件也被同样地编号。灌水器1110与前述实施方案的主要不同之处在于，其框架16被构造成包括凹进部(bay)32，在凹进部32处也存在膜片18。在所示的实施方案中，灌水器1110包括两个这样的凹进部32，然而一个或多于两个凹进部也可应用于多种实施方案中。凹进部32在围绕并界定膜片18的框架16的否则是“平滑的”的外周160中形成凹口。换句话说，每个凹进部32可以被限定为具有部分地被框架的周边包围的凹状成形部。在示出的示例中，例如在图6顶部处的放大部分中看到的，凹状凹进部32可以被边缘1(在这里是三个边缘)包围，这些边缘彼此横切(例如彼此垂直)，所述边缘1经由窄进口2向着膜片18的其余部分敞开。
64.在注射模制期间，可以形成可能位于填充模具中的空腔的注射材料的冷前部(cold front)处的流线(flow line)。这种流线可产生例如沟槽和/或波纹形式的“不规则结构”，如果这些不规则结构破坏了部件的预期用途，则可被认为是模制部件中的缺陷。例如，模制部件中被设计成具有期望强度的区域会由于这种“不规则结构”而具有比预期而言降低的强度。在另一个示例中，模制部件中被设计成具有一定柔性的区域会由于这种“不规则结构”而具有不同或不一致的柔性。
65.在本发明的一个方面中，本发明的至少某些滴灌器的实施方案可以被设计成减少在膜片的预期用于压力调节的区域中出现这种“不规则结构”的可能性，因为除其他因素之
外，适当的调节通常取决于膜片在这些区域中产生的柔性。
66.关注图7a至图7e，其示意性地示出了多种灌水器实施方案的局部视图；其中每个这样的图示出了灌水器的包括膜片18和框架16的部分。图7a和图7c至图7e各自图示了具有下述框架的灌水器实施方案，所述框架包括围绕且界定膜片18的“平滑的”周边160。这种框架类型周边可以大体上与图1a至图5所示的框架类型周边相似。在图7b中示出了灌水器实施方案，其在围绕并界定膜片18的框架16的否则是“平滑的”的周边160中具有凹进式凹口32。
67.在图7a至图7e中的每一个中，由“虚线”图示各个灌水器的被膜片18覆盖的凸起的边沿23的轮廓。边沿23在组装状态下包围灌水器的基本上封闭的调节室，其中灌水器的翼片定位成将膜片18压靠在边沿23上。在图7a至图7e所示的灌水器中，如果在作为灌水器的注射过程的一部分的膜片的注射模制期间出现上述“不规则结构”，则可以将上述“不规则结构”设计成在膜片的下述区域中，该区域在所提供的视图中基本上位于膜片的由凸起的边沿23界定的调节部分181之外。
68.在图7b的实施方案中，凹进部32可以形成用于接纳这种“不规则结构”的“缓冲区”。在一个示例中，凹进部中的一个可以形成用于接收注射膜片材料的注射喷嘴的区，而另一个凹进部可以用作这样的“缓冲区”，在膜片的注射模制过程期间可能形成的“不规则结构”可以被设计成在该“缓冲区”处最终结束。
69.在图7a至图7e的实施方案中，这种“缓冲区”的存在可以设置成位于膜片的在膜片的调节部分181外部的区域中，即在框架的周边160和膜片的调节部分181之间。尽管图7b的实施方案可以“享受”这种“缓冲区”的双重设置：第一缓冲区位于凹进部32中的一个或更多个中，并且第二缓冲区位于框架的周边160和膜片的调节部分181之间的区域中，而在图7a和图7c至图7e的实施方案中，这种“缓冲区”可以主要设置在框架的周边160和膜片的调节部分181之间的区域中。
70.在图7a中示出了灌水器实施方案，其包括大致矩形的周边160和大致矩形的调节部分181。在图7c中示出了灌水器实施方案，其包括大致圆形的周边160和大致圆形的调节部分181。在图7d中示出了灌水器实施方案，其包括大致圆形的周边160和大致矩形的调节部分181。在图7e中示出了灌水器实施方案，其包括大致矩形的周边160和大致圆形的调节部分181。
71.在本发明的一个方面中，为了提供足够的“缓冲区”以便接纳在注射模制期间可能形成的“不规则结构”，本发明的至少某些实施方案的膜片可以优选满足约0.7≤a1/a2≤0.95或优选0.7≤a1/a2≤0.9的关系；其中a1是膜片的调节部分181的面积，且a2是由同一膜片的由周边160界定的总面积。
72.在本申请的说明书和权利要求中，动词“包括(comprise)”、“包括(include)”和“具有(have)”及其词形变化(conjugates)中的每一个用于指示动词的宾语不一定是该动词的主语的构件、部件、元件或零件的完整的清单。
73.此外，虽然已经在附图和前面的描述中详细地说明和描述了本申请或本技术，但是这种说明和描述被认为是说明性或示例性的，而非限制性的；本技术因此并不限于所公开的实施方案。通过学习附图、技术和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的技术时可以理解和实现公开的实施方案的变型。
74.在权利要求中，词语“包括(comprising)”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中叙述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的单纯事实并不表示这些措施的组合不能被有利地利用。
75.如果在本文中术语、特征、数值或范围等与诸如“大约(about)、约(ca.)、基本上(substantially)、大致(generally)、至少(at least)”等术语相关地被提及，则本技术还应理解为包括确切的该术语、特征、数值或范围等。换句话说，“大约3”还应包括“3”，或“基本上垂直”也应包括“垂直”。权利要求中的任何参考标记不应当被考虑为限制范围。
76.尽管已经以一定具体程度描述了当前的实施方案，但应理解，在不脱离本文所要求保护的本发明的范围的情况下可以做出多种改变和修改。