专利名称：柔性排水单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的排水单元。
技术背景
诸如雨水或暴雨水等地表水的控制和流动对于防止与建筑物的地基或其他结构 相邻的、以及在诸如运动场、高尔夫球场、观景台、公园等其他区域中的地表水的累积 是非常重要的。屋顶花园对于使建筑物“变绿”并使这些建筑物更为环境友好且还提供 娱乐空间而变得日益流行。在屋顶花园中使用排水单元对于允许过量的水从屋顶花园快 速离开到达排水出口是关键。这减少通过屋顶漏水的可能性，并还帮助防止由于在建筑 物屋顶上方的水、培养基的重量等而引起的负载问题。典型的排水单元(经常已知为凹陷状排水薄板(dimpled drainage sheet))由挤压的 塑料薄板形成，其中形成有一系列的突出截头圆锥形凹陷。一层土工织物被粘接到排水 单元的截头圆锥形部分的基部。各单元被放置为使得截头圆锥形部分的基部和土工织物 朝上。当用在屋顶花园应用中时，该单元的相对端面或基部典型地位于防水膜薄板或类 似物上。然而，现有的排水单元的问题在于流动往往受到占据土工织物层下方空间的圆 锥形凹陷的容积的阻止。更重要的是，土工织物往往由于位于土工织物层上方的土壤或 其他培养基的重量而下陷。这往往阻碍或部分地阻碍圆锥形凹陷之间的空间，因而妨碍 水流并减缓通过排水单元的水流速率。下陷的土工织物的问题往往随排水单元和土工织 物的老化而增加。本发明致力于提供一种改进的排水单元，其关注于以上论述的现有技术的排水 单元的一些问题。已包括在本申请文件中的文献、法案、材料、装置、物件或类似物的任何论述 仅仅出于为本发明提供上下文的目的。不应承认任何或所有这些事物形成现有技术基础 的一部分或者是与本发明有关的领域中的在本申请的各个权利要求的优先权日之前存在 的公知常识。在整个申请文件中，词语“包括”或诸如“包含”或“由......构成”的变型将
被理解为暗示包括所声明的元件、整体或步骤、或者元件、整体或步骤的组，而不排除 任何其他元件、整体或步骤、或者元件、整体或步骤的组。
发明内容
按照第一广义方面，本发明提供一种排水单元，该排水单元包括限定多个孔的垫模板或薄板、具有侧壁和从垫模层延伸的基部的一系列管形结构，所述管形结构与所述垫模层中的所述孔中的至少一些流体连通，由此允许流体通过孔进入管形结构中，其 中所述管形结构的侧部限定孔口，由此允许流体通过管形部分的所述壁流出所述管形结 构。典型地，所述管形结构的穿孔或开口面积为所述圆锥体的所述侧壁的面积的至 少20%，更优选为至少40%，更优选为50%或更大，最优选为70至75%的数量级。有利地，在所述管形结构的侧壁中提供孔口不仅显著提高通过该单元的水的流 动速率，而且形成较高的内部排放空隙容积面积(void volume area)，这是因为水可占据 该管形结构的内部，而不仅仅占据圆锥体之间的容积。这与现有的排水单元形成对比， 在现有的排水单元中圆锥形结构的内部未被水占据。典型地，所述垫模薄板为大致平面且覆盖有能渗透流体的土工织物的层，所述 能渗透流体的土工织物的层允许流体(通常为水)通过该土工织物的受限流动。典型地，所述垫模层中的所述孔的一半与管形结构重合，所述孔的另一半位于 所述管形结构之间。因此，仅50%的所述孔口典型地位于管形结构上方。在使用时，该排水单元沿与现有的排水单元相反的方位使用，该单元搁靠在管 形结构的基部上并由该基部支撑。管形结构的基部的总面积典型地小于该单元的基部的 总面积的35%，最优选小于25%。在一个特定优选实施例中，该面积为约20%。土工 织物层更好地由平面的垫模层支撑，这减少土工织物下陷的趋势。由于土工织物位于垫模薄板上，而不像现有技术的排水单元那样位于管形构件 的端部，因此根据一个排水单元嵌套在另一排水单元的管形结构之间的间隔中间，排水 单元可以与管形结构嵌套。这显著地减少排水单元占据的容积，并使排水单元的运输更 节省成本。管形结构典型地为截头圆锥形。然而，将理解的是，所述结构在横截面上不必 为圆形，而是可以为正方形，或者具有任何其他合适的横截面形状。典型地，薄板中的孔具有约15至25mm、最优选为约22.5mm的直径，以最大化 该单元的开口面积，而不减弱该单元的强度。针对22.5mm直径的孔，圆锥形结构的基 部处的直径为18.5mm的数量级。薄板中的孔的总面积典型地为薄板面积的大约60至65%。这允许快速排水。圆锥形结构和孔口被优选布置为平行阵列，一行圆锥形结构通过一行简单的无 支撑孔与下一行圆锥形结构分开。孔和圆锥形结构的中心偏置，以使每个孔位于四个圆 锥形结构的中央，反之亦然。优选地，管形结构的内部被加固。典型地，这通过沿该结构的内部侧壁向下延 伸的内部肋条或多个肋条实现。四个这种肋条可被提供给每个圆锥形结构，这些肋条可 相交以在圆锥形结构的基部处限定十字形结构。优选地，加固肋条也被限定在垫模薄板的延伸在每对相邻的圆锥形支撑结构之 间的下侧上。
现在将仅参照附图通过示例来描述本发明的特定实施例，在附图中
图1为从体现本发明的排水单元的上方观察的等角图；图2为 从下方观察的图1的排水单元的等角图；图3为图1的排水单元的一个拐角的放大等角图；图4为图1所示的排水单元的一部分的放大侧视图；图5为图1的排水单元的一个拐角的放大俯视图；图6为示出两个排水单元且一个堆叠在另一个内的等角图；图7为图6所示的堆叠布置的侧视图；图8为示出体现本发明的面向彼此嵌套以进行运输或储存的两个排水单元的等 角图；以及图9为示出覆盖有一层土工织物的排水单元的侧视图。
具体实施例方式参照附图，图1和图2示出体现本发明的排水单元10。排水单元典型地由诸如 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 被模制或铸造的任何其他合适的材料。在特定实施例中，该单元为约30mm高，但其可 从15mm变动至50mm或更大。排水单元10包括限定穿孔垫模板(backing plate) 12的大致正方形的塑性材料薄 板，所述穿孔垫模板12限定第一和第二圆形孔16a和16b组成的多个平行行14。大致截 头圆锥形的管形支撑构件18从每个第二孔16b延伸。更具体而言，参见图3和图5，可以看到，在平行于单元的侧部延展的每行14 中，支撑构件18从该行中的每个第二孔16b悬垂，无支撑孔16a位于与支撑件关联的孔 16b之间。类似的布置被限定在相邻的行141中，不同之处在于支撑的和无支撑的孔偏置 一个孔。因此，由附图可见，在四个支撑孔16b的中心有无支撑孔16a，支撑孔16b位于 四个无支撑孔16a的中央。无支撑孔16a在所述实施例中与支撑孔16b尺寸相同，但在 变型(未示出)中可较大。该布置允许两个单元如图8所示面向彼此嵌套，以减少由储 存和/或运输的单元占据的容积的约50%。可替换地，可以将排水单元视为具有以45°延伸到该单元的边缘的被支撑的和 无支撑孔组成的交替行。参见图3，垫模板的一个侧边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。从每个三角形突起34悬垂的是悬垂尖叉36形式的凸形连接构件。该单元的相邻侧边40也限定与三角形突起44交替的一系列三角形切口部分42。 槽46或凹形接合装置被限定在每个三角形切口部分42下方。该槽被成形和配置为接纳 凸形连接构件，以使各单元能够通过使用尖叉和凹形槽互连。尖叉理论上比槽长的多， 这是因为这在各单元互锁时有助于将各单元保持在一起并防止意外的脱离。然而，对于储存和运输，切口部分32在无需将各单元互连的情况下允许各单元 同样被简单地邻接。在该情况下，突出的三角形部分34位于相邻单元的切口部分32中。 参见图2，可以看到，两个相邻的侧边具有凸形连接构件，且这些侧壁使其槽32和突起 34偏置以允许上述情况。图3和图4还更为详细地示出管形支撑结构18。每个支撑结构在形状上为从垫模板朝向支撑结构的基部100渐缩的大致截头圆锥形，圆锥体的顶部处的孔16b的直径为 约22.5mm，圆锥体的基部101的直径为约18.5_。圆锥体的基部占据的面积很小，典 型地为单元的基部的总表面积的约20%。这在堆叠和嵌套各单元时有帮助。 圆锥体的侧壁由围绕基部100的圆周分开90°的四个悬垂支腿102组成。每个 支腿在水平横截面上为弓形，使得由支腿围绕穿过基部的中心的竖直轴线旋转而形成的 包络为截头圆锥形。环形环104围绕支撑件18延伸在其基部与其连接四个支腿102的顶 部之间的中部。从环104沿每个支腿的内部向下延伸到基部的是加强肋条106。四个肋 条在基部的中心相交成十字108，最佳在图5中看到。特别参见图4，八个孔口 109a、 109b被限定在支撑结构的侧部，四个(109b)在支腿102、基部101和环104之间，四个 (109a)在支腿102、顶部和环104之间。典型地，管形结构的开口面积为包括孔口的支 撑结构/圆锥体的侧部的总表面积的70至75%的数量级。换言之，如果圆锥体不限定孔 口 /穿孔，则孔口构成圆锥体的侧部的未穿孔面积的70%至75%。参见图3，另外的加强肋条110延伸在每对对角的相对支撑件18之间。可见， 肋条沿支撑件的外部向下延伸直到环104，并在顶表面下方延伸到下一个支撑件18。四 个肋条从每个支撑件18延伸。可以看到，相邻圆锥体之间的空间相对较大——大于圆锥体的直径。薄板的空 隙面积(由孔16a和16b限定)为薄板(这是实心部分加上孔)的总面积的约65%。随 着圆锥体打开，水可流过圆锥体的内部，且单元的总内部空隙面积为约95%。与现有的 凹陷状排水薄板(其中流动基本上仅为2维)相比，该单元允许水以三维流动。典型地， 水的流动速率可为约20升/分，这为典型的凹陷状排水单元的流动速率的二至三倍。各单元具有约70吨/米2的抗压强度。这几乎为凹陷状排水薄板的抗压强度的 两倍，并允许各单元使用在其他应用中。对于大多数使用，使用覆盖一层土工织物材料200的垫模薄板10，参见图9。在 该布置中，可以如图8所示将各单元嵌套以进行运输。为此目的，顶层必须旋转90°， 以使顶层的圆锥体的基部与下层中的孔16a相对。明显地，能够嵌套的各单元应为正方 形。图6和图7示出堆叠和嵌套的没有土工织物的各单元，其中上部单元的每个支撑 件18插入至下部单元的无支撑孔16a中大约一半，最佳在图7中可见。在图6的堆叠布 置中，可以预期，多个单元可一个堆叠和嵌套在另一个上方，并封装在可渗透的土工织 物或不可渗透的包络中，由此形成用于临时储存或更为永久储存并控制诸如暴雨、排出 水或类似物等水的箱体。各单元的构造允许箱体支撑相对较大的重量，典型地为各单元 强度的两倍。各单元可为了其他目的被使用在嵌套构造中，而不是封装在作为箱体的包 络中，例如在需要增加强度的情况。堆叠的各单元还占据较少的容积，当多个单元一个 嵌套在另一个内时，各单元比未被嵌套时占据约50%的更小容积。本领域技术人员可以理解的是，在不背离广义描述的本发明的范围的情况下， 可对如各特定实施例所示的本发明进行各种变型和/或改进。因此，本实施例在所有方 面被视为例示性的而非限制性的。
权利要求
1.一种排水单元包括限定多个孔的垫模板、具有侧壁和从所述垫模板延伸的基部的 一系列管形结构，所述管形结构与所述垫模板中的所述孔中的至少一些流体连通，由此 允许流体通过孔进入管形结构中，其中所述管形结构的侧部限定孔口，由此允许流体通 过所述管形部分的所述壁中的所述孔口流出所述管形结构。
2.如权利要求1所述的排水单元，其中，所述管形结构的开口面积为所述圆锥体的所 述侧壁的总面积的至少20%。
3.如权利要求2所述的排水单元，其中，所述管形结构的穿孔或开口面积为所述圆锥 体的所述侧壁的总面积的至少40%。
4.如权利要求3所述的排水单元，其中，所述管形结构的穿孔或开口面积为所述圆锥 体的所述侧壁的总面积的至少50%。
5.如权利要求4所述的排水单元，其中，所述管形结构的穿孔或开口面积在所述圆锥 体的所述侧壁的总面积的70至75%之间。
6.如权利要求1至5中任一项所述的排水单元，其中，所述垫模板为大致平面且覆盖 有能渗透流体的土工织物的层。
7.如权利要求1至6中任一项所述的排水单元，其中，所述垫模层中的所述孔的一半 与管形结构重合，所述孔的另一半未被支撑且位于所述管形结构之间。
8.如权利要求1至7中任一项所述的排水单元，其中，所述薄板中的所述孔具有约15 至25mm、典型地约20至25mm、最优选约22.5mm的直径。
9.如权利要求1至8中任一项所述的排水单元，其中，所述管形结构为截头圆锥形。
10.如权利要求1至9中任一项所述的排水单元，其中，所述薄板中的所述孔的总面 积为所述板的总面积的大约60至65%。
11.如权利要求7至10中任一项所述的排水单元，其中，所述管形结构和无支撑孔 被优选布置为平行阵列，且一行圆锥形结构与相邻行的圆锥形结构通过无支撑孔的行分 开，所述无支撑孔和所述圆锥形结构的中心偏置，以使每个无支撑孔位于四个管形结构 的中央，且每个管形结构位于四个无支撑孔的中央。
12.如权利要求1至11中任一项所述的排水单元，其中，所述管形结构的内部通过一 个或多个内部肋条被加固，所述一个或多个内部肋条沿所述结构的内部侧壁向下延伸。
13.如权利要求12所述的排水单元，其中，四个肋条加固每一圆锥形结构，并相交以 在所述圆锥形结构的所述基部限定十字形结构。
14.如权利要求12或13所述的排水单元，其中，加固肋条也被限定在所述垫模薄板 的延伸在每对相邻的圆锥形支撑结构之间的下侧上。
15.如权利要求1至14中任一项所述的排水单元，其中，所述薄板中的所述孔的总面 积为所述薄板的面积的60至65%。
16.如权利要求1至15中任一项所述的排水单元，其中，所述管形结构的所述基部的 总面积典型地小于所述单元的基部的总面积的35%、更优选小于25%，且最优选为所述 单元的基部的总面积的约20%。
17.一种地下排水结构，包括多个堆叠的如权利要求6至16中任一项所述的排水单 元，其中，所述单元被定位成使得所述管形结构的基部在最下面且支撑所述单元各自的 垫模板。
18. 一种地下排水结构，包括呈堆叠和嵌套形式的多个如权利要求1至16中任一项所 述的排水单元，其中，所述堆叠中的一个单元的所述管形结构被至少部分地嵌套在所述 一个单元的直接下方的单元的所述无支撑孔内。
全文摘要
一种排水单元(10)包括限定多个孔(16a，16b)的垫模板(12)、具有侧壁和从垫模层延伸的基部的一系列圆锥管形结构(18)，管形结构与垫模板(12)中的孔(16a，16b)中的至少一些流体连通，由此允许流体通过孔进入大致管形结构中。管形结构的侧部限定孔口(109)，允许流体通过管形部分的壁流出该管形结构。典型地，管形结构的穿孔或开口面积为管形结构的侧壁的面积的至少20％，更优选为至少40％，更优选为50％或更大，最优选为70至75％的数量级。在管形结构的侧壁中提供孔口(109)不仅显著提高通过该单元的水的流动速率，而且形成较高的内部排放空隙容积面积，这是因为水可占据该管形结构的内部，而不仅仅占据该管形结构之间的容积。
文档编号A01G9/10GK102026540SQ200980117673
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月13日 优先权日2008年5月16日
发明者亨利·格里夫斯, 大卫·奥利弗, 艾伦·善·吉·李 申请人:艾伦·善·吉·李