柔性排水單元的製作方法

2023-09-18 08:09:55 1

專利名稱：柔性排水單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的排水單元。
技術背景
諸如雨水或暴雨水等地表水的控制和流動對於防止與建築物的地基或其他結構 相鄰的、以及在諸如運動場、高爾夫球場、觀景臺、公園等其他區域中的地表水的累積 是非常重要的。屋頂花園對於使建築物「變綠」並使這些建築物更為環境友好且還提供 娛樂空間而變得日益流行。在屋頂花園中使用排水單元對於允許過量的水從屋頂花園快 速離開到達排水出口是關鍵。這減少通過屋頂漏水的可能性，並還幫助防止由於在建築 物屋頂上方的水、培養基的重量等而引起的負載問題。典型的排水單元(經常已知為凹陷狀排水薄板(dimpled drainage sheet))由擠壓的 塑料薄板形成，其中形成有一系列的突出截頭圓錐形凹陷。一層土工織物被粘接到排水 單元的截頭圓錐形部分的基部。各單元被放置為使得截頭圓錐形部分的基部和土工織物 朝上。當用在屋頂花園應用中時，該單元的相對端面或基部典型地位於防水膜薄板或類 似物上。然而，現有的排水單元的問題在於流動往往受到佔據土工織物層下方空間的圓 錐形凹陷的容積的阻止。更重要的是，土工織物往往由於位於土工織物層上方的土壤或 其他培養基的重量而下陷。這往往阻礙或部分地阻礙圓錐形凹陷之間的空間，因而妨礙 水流並減緩通過排水單元的水流速率。下陷的土工織物的問題往往隨排水單元和土工織 物的老化而增加。本發明致力於提供一種改進的排水單元，其關注於以上論述的現有技術的排水 單元的一些問題。已包括在本申請文件中的文獻、法案、材料、裝置、物件或類似物的任何論述 僅僅出於為本發明提供上下文的目的。不應承認任何或所有這些事物形成現有技術基礎 的一部分或者是與本發明有關的領域中的在本申請的各個權利要求的優先權日之前存在 的公知常識。在整個申請文件中，詞語「包括」或諸如「包含」或「由......構成」的變型將
被理解為暗示包括所聲明的元件、整體或步驟、或者元件、整體或步驟的組，而不排除 任何其他元件、整體或步驟、或者元件、整體或步驟的組。

發明內容
按照第一廣義方面，本發明提供一種排水單元，該排水單元包括限定多個孔的墊模板或薄板、具有側壁和從墊模層延伸的基部的一系列管形結構，所述管形結構與所述墊模層中的所述孔中的至少一些流體連通，由此允許流體通過孔進入管形結構中，其 中所述管形結構的側部限定孔口，由此允許流體通過管形部分的所述壁流出所述管形結 構。典型地，所述管形結構的穿孔或開口面積為所述圓錐體的所述側壁的面積的至 少20%，更優選為至少40%，更優選為50%或更大，最優選為70至75%的數量級。有利地，在所述管形結構的側壁中提供孔口不僅顯著提高通過該單元的水的流 動速率，而且形成較高的內部排放空隙容積面積(void volume area)，這是因為水可佔據 該管形結構的內部，而不僅僅佔據圓錐體之間的容積。這與現有的排水單元形成對比， 在現有的排水單元中圓錐形結構的內部未被水佔據。典型地，所述墊模薄板為大致平面且覆蓋有能滲透流體的土工織物的層，所述 能滲透流體的土工織物的層允許流體(通常為水)通過該土工織物的受限流動。典型地，所述墊模層中的所述孔的一半與管形結構重合，所述孔的另一半位於 所述管形結構之間。因此，僅50%的所述孔口典型地位於管形結構上方。在使用時，該排水單元沿與現有的排水單元相反的方位使用，該單元擱靠在管 形結構的基部上並由該基部支撐。管形結構的基部的總面積典型地小於該單元的基部的 總面積的35%，最優選小於25%。在一個特定優選實施例中，該面積為約20%。土工 織物層更好地由平面的墊模層支撐，這減少土工織物下陷的趨勢。由於土工織物位於墊模薄板上，而不像現有技術的排水單元那樣位於管形構件 的端部，因此根據一個排水單元嵌套在另一排水單元的管形結構之間的間隔中間，排水 單元可以與管形結構嵌套。這顯著地減少排水單元佔據的容積，並使排水單元的運輸更 節省成本。管形結構典型地為截頭圓錐形。然而，將理解的是，所述結構在橫截面上不必 為圓形，而是可以為正方形，或者具有任何其他合適的橫截面形狀。典型地，薄板中的孔具有約15至25mm、最優選為約22.5mm的直徑，以最大化 該單元的開口面積，而不減弱該單元的強度。針對22.5mm直徑的孔，圓錐形結構的基 部處的直徑為18.5mm的數量級。薄板中的孔的總面積典型地為薄板面積的大約60至65%。這允許快速排水。圓錐形結構和孔口被優選布置為平行陣列，一行圓錐形結構通過一行簡單的無 支撐孔與下一行圓錐形結構分開。孔和圓錐形結構的中心偏置，以使每個孔位於四個圓 錐形結構的中央，反之亦然。優選地，管形結構的內部被加固。典型地，這通過沿該結構的內部側壁向下延 伸的內部肋條或多個肋條實現。四個這種肋條可被提供給每個圓錐形結構，這些肋條可 相交以在圓錐形結構的基部處限定十字形結構。優選地，加固肋條也被限定在墊模薄板的延伸在每對相鄰的圓錐形支撐結構之 間的下側上。


現在將僅參照附圖通過示例來描述本發明的特定實施例，在附圖中
圖1為從體現本發明的排水單元的上方觀察的等角圖；圖2為 從下方觀察的圖1的排水單元的等角圖；圖3為圖1的排水單元的一個拐角的放大等角圖；圖4為圖1所示的排水單元的一部分的放大側視圖；圖5為圖1的排水單元的一個拐角的放大俯視圖；圖6為示出兩個排水單元且一個堆疊在另一個內的等角圖；圖7為圖6所示的堆疊布置的側視圖；圖8為示出體現本發明的面向彼此嵌套以進行運輸或儲存的兩個排水單元的等 角圖；以及圖9為示出覆蓋有一層土工織物的排水單元的側視圖。
具體實施例方式參照附圖，圖1和圖2示出體現本發明的排水單元10。排水單元典型地由諸如 聚丙烯、HDPE或LDPE等塑性材料注模成型。可使用回收的聚丙烯。然而，可使用能 被模製或鑄造的任何其他合適的材料。在特定實施例中，該單元為約30mm高，但其可 從15mm變動至50mm或更大。排水單元10包括限定穿孔墊模板(backing plate) 12的大致正方形的塑性材料薄 板，所述穿孔墊模板12限定第一和第二圓形孔16a和16b組成的多個平行行14。大致截 頭圓錐形的管形支撐構件18從每個第二孔16b延伸。更具體而言，參見圖3和圖5，可以看到，在平行於單元的側部延展的每行14 中，支撐構件18從該行中的每個第二孔16b懸垂，無支撐孔16a位於與支撐件關聯的孔 16b之間。類似的布置被限定在相鄰的行141中，不同之處在於支撐的和無支撐的孔偏置 一個孔。因此，由附圖可見，在四個支撐孔16b的中心有無支撐孔16a，支撐孔16b位於 四個無支撐孔16a的中央。無支撐孔16a在所述實施例中與支撐孔16b尺寸相同，但在 變型(未示出)中可較大。該布置允許兩個單元如圖8所示面向彼此嵌套，以減少由儲 存和/或運輸的單元佔據的容積的約50%。可替換地，可以將排水單元視為具有以45°延伸到該單元的邊緣的被支撐的和 無支撐孔組成的交替行。參見圖3，墊模板的一個側邊30限定一系列交替的大致三角形切口部分32和大 致三角形突起34。從每個三角形突起34懸垂的是懸垂尖叉36形式的凸形連接構件。該單元的相鄰側邊40也限定與三角形突起44交替的一系列三角形切口部分42。 槽46或凹形接合裝置被限定在每個三角形切口部分42下方。該槽被成形和配置為接納 凸形連接構件，以使各單元能夠通過使用尖叉和凹形槽互連。尖叉理論上比槽長的多， 這是因為這在各單元互鎖時有助於將各單元保持在一起並防止意外的脫離。然而，對於儲存和運輸，切口部分32在無需將各單元互連的情況下允許各單元 同樣被簡單地鄰接。在該情況下，突出的三角形部分34位於相鄰單元的切口部分32中。 參見圖2，可以看到，兩個相鄰的側邊具有凸形連接構件，且這些側壁使其槽32和突起 34偏置以允許上述情況。圖3和圖4還更為詳細地示出管形支撐結構18。每個支撐結構在形狀上為從墊模板朝向支撐結構的基部100漸縮的大致截頭圓錐形，圓錐體的頂部處的孔16b的直徑為 約22.5mm，圓錐體的基部101的直徑為約18.5_。圓錐體的基部佔據的面積很小，典 型地為單元的基部的總表面積的約20%。這在堆疊和嵌套各單元時有幫助。 圓錐體的側壁由圍繞基部100的圓周分開90°的四個懸垂支腿102組成。每個 支腿在水平橫截面上為弓形，使得由支腿圍繞穿過基部的中心的豎直軸線旋轉而形成的 包絡為截頭圓錐形。環形環104圍繞支撐件18延伸在其基部與其連接四個支腿102的頂 部之間的中部。從環104沿每個支腿的內部向下延伸到基部的是加強肋條106。四個肋 條在基部的中心相交成十字108，最佳在圖5中看到。特別參見圖4，八個孔口 109a、 109b被限定在支撐結構的側部，四個(109b)在支腿102、基部101和環104之間，四個 (109a)在支腿102、頂部和環104之間。典型地，管形結構的開口面積為包括孔口的支 撐結構/圓錐體的側部的總表面積的70至75%的數量級。換言之，如果圓錐體不限定孔 口 /穿孔，則孔口構成圓錐體的側部的未穿孔面積的70%至75%。參見圖3，另外的加強肋條110延伸在每對對角的相對支撐件18之間。可見， 肋條沿支撐件的外部向下延伸直到環104，並在頂表面下方延伸到下一個支撐件18。四 個肋條從每個支撐件18延伸。可以看到，相鄰圓錐體之間的空間相對較大——大於圓錐體的直徑。薄板的空 隙面積(由孔16a和16b限定)為薄板(這是實心部分加上孔)的總面積的約65%。隨 著圓錐體打開，水可流過圓錐體的內部，且單元的總內部空隙面積為約95%。與現有的 凹陷狀排水薄板(其中流動基本上僅為2維)相比，該單元允許水以三維流動。典型地， 水的流動速率可為約20升/分，這為典型的凹陷狀排水單元的流動速率的二至三倍。各單元具有約70噸/米2的抗壓強度。這幾乎為凹陷狀排水薄板的抗壓強度的 兩倍，並允許各單元使用在其他應用中。對於大多數使用，使用覆蓋一層土工織物材料200的墊模薄板10，參見圖9。在 該布置中，可以如圖8所示將各單元嵌套以進行運輸。為此目的，頂層必須旋轉90°， 以使頂層的圓錐體的基部與下層中的孔16a相對。明顯地，能夠嵌套的各單元應為正方 形。圖6和圖7示出堆疊和嵌套的沒有土工織物的各單元，其中上部單元的每個支撐 件18插入至下部單元的無支撐孔16a中大約一半，最佳在圖7中可見。在圖6的堆疊布 置中，可以預期，多個單元可一個堆疊和嵌套在另一個上方，並封裝在可滲透的土工織 物或不可滲透的包絡中，由此形成用於臨時儲存或更為永久儲存並控制諸如暴雨、排出 水或類似物等水的箱體。各單元的構造允許箱體支撐相對較大的重量，典型地為各單元 強度的兩倍。各單元可為了其他目的被使用在嵌套構造中，而不是封裝在作為箱體的包 絡中，例如在需要增加強度的情況。堆疊的各單元還佔據較少的容積，當多個單元一個 嵌套在另一個內時，各單元比未被嵌套時佔據約50%的更小容積。本領域技術人員可以理解的是，在不背離廣義描述的本發明的範圍的情況下， 可對如各特定實施例所示的本發明進行各種變型和/或改進。因此，本實施例在所有方 面被視為例示性的而非限制性的。
權利要求
1.一種排水單元包括限定多個孔的墊模板、具有側壁和從所述墊模板延伸的基部的 一系列管形結構，所述管形結構與所述墊模板中的所述孔中的至少一些流體連通，由此 允許流體通過孔進入管形結構中，其中所述管形結構的側部限定孔口，由此允許流體通 過所述管形部分的所述壁中的所述孔口流出所述管形結構。
2.如權利要求1所述的排水單元，其中，所述管形結構的開口面積為所述圓錐體的所 述側壁的總面積的至少20%。
3.如權利要求2所述的排水單元，其中，所述管形結構的穿孔或開口面積為所述圓錐 體的所述側壁的總面積的至少40%。
4.如權利要求3所述的排水單元，其中，所述管形結構的穿孔或開口面積為所述圓錐 體的所述側壁的總面積的至少50%。
5.如權利要求4所述的排水單元，其中，所述管形結構的穿孔或開口面積在所述圓錐 體的所述側壁的總面積的70至75%之間。
6.如權利要求1至5中任一項所述的排水單元，其中，所述墊模板為大致平面且覆蓋 有能滲透流體的土工織物的層。
7.如權利要求1至6中任一項所述的排水單元，其中，所述墊模層中的所述孔的一半 與管形結構重合，所述孔的另一半未被支撐且位於所述管形結構之間。
8.如權利要求1至7中任一項所述的排水單元，其中，所述薄板中的所述孔具有約15 至25mm、典型地約20至25mm、最優選約22.5mm的直徑。
9.如權利要求1至8中任一項所述的排水單元，其中，所述管形結構為截頭圓錐形。
10.如權利要求1至9中任一項所述的排水單元，其中，所述薄板中的所述孔的總面 積為所述板的總面積的大約60至65%。
11.如權利要求7至10中任一項所述的排水單元，其中，所述管形結構和無支撐孔 被優選布置為平行陣列，且一行圓錐形結構與相鄰行的圓錐形結構通過無支撐孔的行分 開，所述無支撐孔和所述圓錐形結構的中心偏置，以使每個無支撐孔位於四個管形結構 的中央，且每個管形結構位於四個無支撐孔的中央。
12.如權利要求1至11中任一項所述的排水單元，其中，所述管形結構的內部通過一 個或多個內部肋條被加固，所述一個或多個內部肋條沿所述結構的內部側壁向下延伸。
13.如權利要求12所述的排水單元，其中，四個肋條加固每一圓錐形結構，並相交以 在所述圓錐形結構的所述基部限定十字形結構。
14.如權利要求12或13所述的排水單元，其中，加固肋條也被限定在所述墊模薄板 的延伸在每對相鄰的圓錐形支撐結構之間的下側上。
15.如權利要求1至14中任一項所述的排水單元，其中，所述薄板中的所述孔的總面 積為所述薄板的面積的60至65%。
16.如權利要求1至15中任一項所述的排水單元，其中，所述管形結構的所述基部的 總面積典型地小於所述單元的基部的總面積的35%、更優選小於25%，且最優選為所述 單元的基部的總面積的約20%。
17.一種地下排水結構，包括多個堆疊的如權利要求6至16中任一項所述的排水單 元，其中，所述單元被定位成使得所述管形結構的基部在最下面且支撐所述單元各自的 墊模板。
18. 一種地下排水結構，包括呈堆疊和嵌套形式的多個如權利要求1至16中任一項所 述的排水單元，其中，所述堆疊中的一個單元的所述管形結構被至少部分地嵌套在所述 一個單元的直接下方的單元的所述無支撐孔內。
全文摘要
一種排水單元(10)包括限定多個孔(16a，16b)的墊模板(12)、具有側壁和從墊模層延伸的基部的一系列圓錐管形結構(18)，管形結構與墊模板(12)中的孔(16a，16b)中的至少一些流體連通，由此允許流體通過孔進入大致管形結構中。管形結構的側部限定孔口(109)，允許流體通過管形部分的壁流出該管形結構。典型地，管形結構的穿孔或開口面積為管形結構的側壁的面積的至少20％，更優選為至少40％，更優選為50％或更大，最優選為70至75％的數量級。在管形結構的側壁中提供孔口(109)不僅顯著提高通過該單元的水的流動速率，而且形成較高的內部排放空隙容積面積，這是因為水可佔據該管形結構的內部，而不僅僅佔據該管形結構之間的容積。
文檔編號A01G9/10GK102026540SQ200980117673
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月13日 優先權日2008年5月16日
發明者亨利·格裡夫斯, 大衛·奧利弗, 艾倫·善·吉·李 申請人:艾倫·善·吉·李