水培种植单元的制作方法
各种实施例涉及水培单元，更具体地涉及用于居民用途的独立水培单元。
背景技术：
传统的水培系统具有多种形式，并且通常是槽状形状，其中生长一排或多排植物。在这些类型的系统中，泵可以在水槽或储水器的外部。此外，多个水培单元可通过泵和水流管道连接在一起。水喷洒器可以位于植物的根部。传统水培系统上的水位指示器通常固定在水培单元上的固定位置。传统的水培系统可以具有诸如泵或照明装置的其他固定部件。
可以对水培种植单元进行改进以克服现有水培种植装置的缺陷。
技术实现要素：
示例性实施例包括具有容器的水培种植装置，容器具有底表面和敞开的顶表面。储液器位于容器内，并且具有入口和出口的泵位于储液器中。存在多个管道段和连接到管道段之一的阀以及与泵出口和阀流体连通的流体输出管。多个喷射器连接到管道段中的一个或多个，使得从阀通过管道段流动的流体通过多个喷射器中的至少一个排出。支撑结构构造成装配到敞开的顶表面中并且具有使多个开口相互连接的支撑部件。
在各种实施例中，容器具有圆形外表面。在其他实施例中，容器是具有圆角的方形形状。
另一个示例性实施例包括水培种植装置，其具有容器和泵，容器具有用作储液器的内部腔室，泵位于储液器底部。包括五个结构上连接的开口的支撑结构位于容器的上部。并且多个流体喷射器流体联接到泵并且位于支撑结构下方的容器的外围周边。可重新定位的液位指示器管包括液位指示器，并且液位指示器管可定位在五个结构上连接的开口中的任何一个中。
另一示例性实施例包括水培种植装置，其包括经由连接管流体连接到泵的分流阀和通过多个喷射器连接在一起的多个管道段，并且至少一个管道段连接到分流阀。可重新定位的管道段连接到阀并构造成将流体引导到容器外部的位置。最后，包括具有使多个开口相互连接的水平支撑梁的支撑结构，并且支撑结构还为多个喷射器提供支撑。
通过以下结合附图的详细描述，示例性实施例的这些和方面将变得显而易见，附图通过示例的方式示出了各种示例性实施例的原理。
附图说明
为了便于更全面地理解示例性实施例，现在参考附图。这些附图不应被解释为限制性的，而是仅是示例性的。
图1描绘了水培单元的示例性实施例的透视图。
图2描绘了水培单元的示例性实施例的另一透视图。
图3描绘了水培单元的示例性实施例的侧视图。
图4描绘了水培单元的示例性实施例的替代侧视图。
图5描绘了水培单元的示例性实施例的俯视图，其中盖板就位。
图6描绘了水培单元的示例性实施例的另一俯视图，其中没有盖板或支撑结构。
图7描绘了水培单元的示例性实施例的分解图。
图8描绘了图3中所示的水培单元的示例性实施例的竖直截面视图。
图9描绘了图3中所示的水培单元的示例性实施例的水平截面视图。
图10描绘了图4中所示的水培单元的示例性实施例的另一竖直截面视图。
图11描绘了根据水培单元的示例性实施例的液位指示器管。
图12描绘了根据示例性实施例的与液位指示器管相关联的液位指示器。
图13描绘了根据水培单元的示例性实施例的排水管。
图14描绘了根据水培单元的示例性实施例的一组管道、喷射式喷洒器和阀。
图15描绘了根据水培单元的示例性实施例的管道、喷射式喷洒器、阀和排水管的另一视图。
图16描绘了根据水培种植单元的示例性实施例的盖板的透视图。
图17描绘了根据水培种植单元的示例性实施例的篮筐的示例性实施例。
图18a、18b和18c描绘了根据水培种植单元的示例性实施例的篮筐的示例性实施例。
图19描绘了根据水培种植单元的示例性实施例的支撑结构的透视图。
图20描绘了根据水培种植单元的示例性实施例的支撑结构和篮筐的透视图。
图21描绘了根据水培种植单元的示例性实施例的喷射式喷洒器。
图22描绘了根据水培种植单元的示例性实施例的泵。
图23描绘了根据水培种植单元的示例性实施例的线盖。
图24描绘了根据水培种植单元的示例性实施例的泵盖。
图25描绘了根据水培单元的示例性实施例的用于支撑结构中的开口的塞子。
图26描绘了根据水培单元的示例性实施例的液位指示器的部件。
图27描绘了水培种植单元的第二示例性实施例的透视图。
图28描绘了水培种植单元的第二示例性实施例的另一透视图。
图29描绘了水培单元的示例性实施例的侧视图。
图30描绘了水培单元的示例性实施例的替代侧视图。
图31描绘了水培单元的示例性实施例的俯视图。
图32描绘了水培单元的示例性实施例的俯视图。
图33描绘了水培单元的示例性实施例的分解图。
图34描绘了图29中所示的水培单元的示例性实施例的竖直截面视图。
图35描绘了图29中所示的水培单元的示例性实施例的水平截面视图。
图36描绘了图30中所示的水培单元的示例性实施例的另一竖直截面视图。
具体实施例
以下描述旨在通过提供涉及水培单元的各种实施例和细节来传达对实施例的透彻理解。然而，应理解，本发明不限于这些具体实施例和细节，这些具体实施例和细节仅是示例性的。还应理解，根据已知的装置、系统和方法，本领域普通技术人员将理解本发明在任何数量的替代实施例中用于其预期目的和益处的用途。
一般而言，本文描述的各种示例性实施例的水培单元包括具有底表面和敞开的顶表面的容器。储液器位于容器内，并且具有入口和出口的泵位于储液器中。存在多个管道段和连接到管道段之一的阀以及与泵出口和阀流体连通的流体输出管。多个喷射器连接到一个或多个管道段，使得从阀通过管道段流动的流体通过多个喷射器中的至少一个排出。支撑结构构造成装配到敞开的顶表面中并且具有使多个开口相互连接的支撑部件。
参考图1，示出了根据示例性实施例的水培单元100的透视图。应当理解，单元100是简化的视图示例性单元，并且可以包括未示出的附加元件。如图所示，该单元可包括容器101(容器101具有平坦底表面102、具有开口174的顶表面、以及储液器156)；管道113和阀112、位于储存器155底部内表面的泵107；泵壳盖109；连接到泵的流体进口145；连接到泵并连接到阀的流体输出管146；连接到管道的至少一个喷射器114；具有至少一个开口117、118的支撑结构116；和至少一个盖板119；和可重新定位的液位指示器管121(其中液位指示器122至少部分地位于管内)。
水培单元100可具有各种外部形状。在一个示例性实施例中，单元的外部大致是圆柱形的，具有大致圆柱形的储液器。在另一个示例性实施例中，单元的外部大致是方形的，并且可以具有圆形边缘，具有大致圆柱形的储液器。
水培单元100及其部件可由多种合适的材料制成，包括但不限于塑料、金属及其各种组合。例如，材料可包括尼龙、聚丙烯、abs、共聚物等。在示例性实施例中，容器、流体喷射器、塞子、液位指示器管和篮筐由聚丙烯制成，支撑结构由尼龙制成，位于液位指示器管内的液位指示器以及盖板由丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)制成，管道部段由线性的低密度的聚乙烯制成。用于盖板的abs的用途提供了一种在模制成平坦形状时不易翘曲的产品材料。与更柔软的材料相比，用于支撑结构的尼龙的用途产生更加坚硬的支撑结构，从而提供更大的支撑并增加单元的环向应力。根据所需的价格点和制造成本，不同的树脂可以用于不同的部件。例如，管道部件可以由诸如透明的聚乙烯的其他类型的塑料制成，使得管道内部的内容物是可见的。其他可用的材料包括，例如，丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、再循环的、可回收的、可光降解和可生物降解的塑料。可用的可降解塑料在该装置的使用期间不会降解。可生物降解的塑料材料特别适用于可以与植物一起移植的梯形的通风装置和网篮。可用的金属包括金、铜、钢、不锈钢、镍、电镀金属、冲压金属和本领域已知的其他导电金属。如果需要增加部件的刚度和耐用性，碳纤维也可用于形成装置的部件。
如图1所示，在单元100上有外表面101，在外表面101上有线盖115。存在盖板119和液位指示器122。图2描绘了图1中所示的同一单元的另一个视图。在图2中，容器的底部102是可见的，容器外壁的内表面104也是如此。图3是水培单元的圆形实施例的侧视图，示出了外壁103和在容器的最高位置处的上方延伸的液位指示器122。图4示出了水培单元的圆形实施例的另一侧视图。水培单元整体的底部或基部比顶部宽，以提升稳定性。
图5示出了水培单元的圆形实施例的俯视图，并且示出了四个盖板119、塞子120、篮筐130和到液位指示器153的塞子。围绕水培单元的顶部外围定位的六个孔154为番茄笼的末端提供放置的位置，以帮助支撑更大尺寸的植物。六个孔被定位为使得可以使用标准的三爪番茄笼，或者可以使用标准的四爪番茄笼。
图6示出了水培单元的圆形实施例的俯视图，此时水培单元中没有放置盖板或支撑结构。储液器的底部内表面155在图6中可见。开口154在容器顶部的周边可见。还可见的是凹口156，其为支撑结构116提供了适合插入的位置。储液器的底部内表面还包含圆柱形突起部171和泵壳157。
图7示出了水培单元及其部件的示例性实施例的分解图，其在下面详细描述。
图8示出了从图3的截面截取的侧截面图。在图8中，液位指示器管121从液位指示器塞子153的底部延伸。液位指示器管和液位指示器塞子可以固结成一个构件，或者可以彼此分开以用于液位指示器及其塞子的清洗和重新定位。液位指示器122定位在液位指示器管内，并从液位指示器塞子向上延伸。
图8中还可见篮筐130和支撑结构116的示例性实施例。图8描绘了内壁的外表面105与外壁103的内表面104之间的内部腔室106的位置。
图9示出了图3中的容器的另一个截面。在图9中，与管道113的部段和喷射器114一起还可以看到排水管123和阀112，喷射器114使管道113的部段彼此相连。管道可以是3/8英寸直径的管道，或具有适合于相应的喷射式喷洒器的尺寸的其他直径。作为一个单元，管道、喷射器和阀可以作为一个构件而从容器中取出，以便于清洁和组装。
图10描绘了如图4所示的容器的截面。在图10中，描绘了喷射器114、液位指示器管121和液位指示器122。图10还示出了两个突起部171(也在图6中示出)。如果用户希望使用木制或其他重型桩来支持中心篮筐中的较大植物的生长，则突起部171为桩保持器。突起部在储液器的基部上对齐，使得桩从支撑结构中的两个外围开口向上延伸出来。突起部位于支撑结构中的开口下方，并且可位于任意两个外围开口或外围开口和中心开口的下方。根据示例性实施例，突起部可以从开口的中心偏离，以允许液位指示器完全插入而不与突起部发生干涉。突起部可以是任何形状，诸如圆柱形、方形、六边形或三角形等。如果用户希望为种植在篮筐中的植物在中心开口中提供照明，突起部171也可用于保持灯或灯杆。其他附件也可以通过使用番茄笼孔或通过使用突起部而附接到水培种植单元。
储液器的底部具有泵壳体157，如图6中的俯视图所示。泵壳体可以包括三个壁，壁可以是实心壁，泵壳体的形状和尺寸足以用于使泵被放入其中。空间(该空间用于第四壁的安装)可以保持为空，以便当泵被放置在泵壳体内时泵进口保持不被阻挡。图24示出了用于泵壳体的顶盖109，其具有用于流体输出管146的开口146。
图11和12示出了液位指示器装置。这包括在顶部124处具有开口的细长管121。另一部件，即，液位指示器122，放置在管121内。液位指示器可具有顶端127、定位在支撑结构116的开口中的止挡件或塞子126、液位指示器128的中心长度部分、和基部125。液位指示器122放置在管121中。这被一起放入支撑结构的开口的任意一个中。因此，液位指示器在水培单元内可移动或可定位。如果用户希望在更靠近支撑结构外围的四个开口中种植一至四个较小的植物，则可以将液位指示器放置在支撑结构的中心开口中。如果使用者希望在中心开口中种植一个较大的植物，则液位指示器也可以放置在更靠近支撑结构的周边的四个开口中的任何一个中。或者，使用者可以将液位指示器放入外围开口中的一个中，并将植物篮筐放入其他三个外围开口中的一个或多个中。
储液器具有足够大的容积以容纳至少6加仑的流体。根据示例性实施例，流体可以是水。在各种实施例中，流体可以是含有营养物的液体溶液以支持植物生长。储液器可以具有各种容积，从5加仑到12加仑不等。储液器可以保持12英寸的流体深度。储液器的直径在基部处为18.5英寸，高度为16英寸。液位指示器向用户指示水位距储液器底部的高度。元件125是浮子，有助于定位液位指示器的底部。液位指示器的顶部127位于塞子126上方。在示例性实施例中，元件127为1.5英寸长(或高)。在127下方延伸的元件128连同127和止挡件126根据液位改变高度。液位越深，这些元件越高地从液位指示器管121的顶部伸出。随着液位降低，元件127、126和128的高度下降。一旦储存器中的流体为2加仑，止挡件126足够低以与塞子126干涉。塞子防止止挡件下降任何高度，即使液位继续下降。
图13示出了排水管123。管道的该部段可以是j形、直的、或者具有任何其他曲率。排水管的一个开口连接到阀112，并且管的另一端保持未附接。当储液器被排空时，该未附接的端部被放置在水培单元的侧面上。
图14和15示出了管道113、喷射器114和阀112。在示例性实施例中，管道的四个部段弯曲并定位成圆形结构。管道的部段通过喷射器114连接。管道的第一部段的输入端具有阀112，阀112具有连接到其上的阀手柄64、流体输入部161和两个流体输出部162和163。在管道的最后部段的端部处的喷射器的端部还具有盖160，它起到塞子的作用。
图16示出了盖板。在一个示例性实施例中，存在四个盖板119。每个盖板在其中具有凹陷部以建立开口151，篮筐或塞子座放在开口151中。在盖板119的外周上也存在凹陷部。这些凹陷部是手指凹痕165，其允许使用者将盖板拿起。
图17、18a、18b和18c示出了篮筐的不同实施例。图18b示出了第一示例性实施例，其具有带有开口的篮筐-织物类型的结构。篮筐可以填充有生长介质。生长介质可包括海绵状生长介质、椰子核泥炭苔藓、泥炭或任何其他商业上可获得的种子起始物材料，以使植物能够快速生根。在使用中，植物在被放入水培种植单元之前已经开始生长。可能在小型植物起始物起始种植尺寸量的生长介质中的植物幼苗，可以放入生根介质中，生根介质被放入网杯或篮筐中。其他用途包括在种子生长之前或在发芽的任何阶段将种子放入生根介质中。
位于并容纳在外壳173内的是生根介质172，其提供基质，种子将在基质中生长。生根介质172可以由多种材料制成。这些可包括，例如，椰壳纤维(压缩的、非压缩的、筛选的、椰壳粉和/或椰壳纤维物)、泥炭、泥炭藓(例如，水藓泥炭苔藓)、泥炭腐殖质、蛭石、堆肥珍珠岩、树皮、树皮细粉、堆肥树皮细粉、刨花、锯屑、覆盖物、改良玉米淀粉、玉米秸秆、向日葵茎、堆肥稻壳、芦苇莎草泥、堆肥、堆肥林产品、咖啡渣、堆肥纸纤维、消化粪肥纤维、堆肥茶叶、甘蔗渣、庭院废弃物堆肥、棉花衍生物、木灰、树皮灰、营养副产品、农业副产品或上述物质的组合。在其他实施例中，生根介质可包括肥料或肥料媒介。这些材料也可以形成和/或模制成固体形式。在一个实施例中，生根介质172被模制成圆锥形、橡子形、三角形橡子、花盆或长钉形。在另一个实施例中，生根介质172是由internationalhorticulturaltechnologies，inc.hollister，ca95024生产销售的
图19和20示出了支撑结构117。支撑结构由内部水平支撑梁136、外部水平支撑梁137、竖直支撑梁138、凹口139、阀凹陷部140、中心开口117和外围开口118构成，这些部件的位置如图19和20所示。中心开口和外围开口的尺寸适于将篮筐130、131、132或175放入其中。开口117和118还具有模制在其中的壳166，以允许多种商业上可获得的篮筐装配到其中并保持由支撑结构支撑。在示例性实施例中，壳模制到每个开口中，然而在替代实施例中，壳可以是固定或以其他方式定位在开口中的单独的材料块。它可以是可拆卸的或固定的。凹口139允许支撑结构安装在储液器内部的储液器顶部附近。支撑环可以在足以允许植物的根朝向储存器的底部向下生长的位置处装配到储存器中。凹陷部140为要定位的阀提供了固定的位置。支撑结构还为水培种植单元增加了额外的环向强度。图20示出了篮筐放置就位的开口。在一个示例性实施例中，篮筐可以是具有篮筐编织结构或其中具有开口的其他结构的任何篮筐，例如图18b中所示。
图21是喷射器114的详细视图。喷射器114具有入口管道连接件143和出口管道连接件176。喷射器还具有卡扣件177，其具有两个凹口和一个切口部分，如图21所示，以将喷射器卡扣到位于支撑结构下方的储液器内壁上的附加凹陷部，以将喷射器和连接到喷射器的管道保持就位。每个喷射器114具有喷洒器孔142，当流体流动通过喷射器时，流体通过该喷洒器孔142排出。
图22是泵107，其定位在储液器的底表面上的泵壳体内。泵具有用于连接电源的电线169。泵可以是商业上可获得的泵，例如在水产品商店中能找到的泵。泵在泵的一个竖直表面上具有流体进口145，在示例性实施例中，流体进口145是其上有过滤器的格栅。泵还具有流体输出部146，其连接到管111的下端，管111的上端连接到阀输入部161。
线169从泵107延伸，并朝向储液器的顶部向上伸展。在线盖115下面是线169穿过的开口。然后，在水培单元的内部腔室106内，线以向下的方式朝向水培单元的底部伸展。然后，线通过线出口开口178(图30中可见)离开该单元，并且可以插入电源插座以为泵提供动力。在水培单元的使用的示例性实施例中，因为除了泵的从喷射器向外喷洒流体的功能以外，在没有由泵产生的通风的情况下在单元内生长的植物可能不能存活很长时间，所以泵可以永远不会被关闭。
图23示出了线盖115，独立于单元的其余部分。它具有成形的顶部以匹配水培种植单元的顶部周边的成形部分，其还具有底部的突起部以允许使用者容易地将线盖向上拿起。
图24示出了泵壳盖或顶盖109的示例性实施例，其具有用于泵输出部146的开口170以及用于将盖在泵壳体157的壁上保持就位的螺孔159。
图25示出了塞子120的示例性实施例，当该开口未用于保持篮筐和种植植物时塞子120装配到开口117、118中。该塞子120是有用的，因为它与盖板一起阻挡来自储液器的光，并有助于减少储液器中藻类的生长。
图26示出了类似于图25的塞子的部件，其用于将液位指示器和管在开口117、118中的一个中保持就位。
图27-36示出了水培种植单元200的另一示例性实施例。部件和部件的布置都与第一示例性实施例中的类似，但是第二示例性实施例的外壳的形状是具有圆角的自然方形。本实施例中使用的部件编号对应于上文所描述的部件编号。
现在将描述水培种植单元的操作。首先，储存器填充有流体，例如水。将用于种植的合适的植物材料放入一个或多个篮筐中，篮筐在单元中放置在盖的相应开口中，盖位于支撑结构中的开口上方。单元被插入(即，用于泵的线被插入以使泵接收电源)。当泵通电时，泵使流体通过其流体进口145进入，并通过泵排放出口146进入管111以朝向阀112向上输送。阀可以从“关闭”位置转到“打开”位置以允许流体流过设备。阀的手柄面向允许流体流动的方向。从“关闭”位置，逆时针转动阀手柄，使阀“打开”。当阀处于“打开”位置时，流体通过阀入口进入阀，然后从连接到阀的管道而从阀排出。流体通过管道部段和喷射式喷洒器循环，直到在管道的最后部段处，流体被盖子或塞子堵塞。该塞子有助于在管和喷射器内产生流体压力，使得当流体的主体通过管道和喷射器循环时，流体也通过喷射器中的喷洒器孔被喷洒出。喷射式喷洒器孔142各自指向一个篮筐，以允许排出喷射器114的流体洒落在篮筐上。篮筐中的开口允许流体浇灌种植材料和植物。喷洒器浇灌在支撑结构周边的多达四个篮筐中生长的植物。或者，喷射器可以浇灌在支撑结构的中心开口中生长的一种植物。
当阀手柄转到最顺时针位置时，打开阀排水管。使用者可以取出排水管并将其放置在容器的侧面，并从单元中排出流体。泵使流体通过管111向上输送并进入阀，并通过排水管123流出，从而清空储存器。
阀112可以是1/2英寸阀，或者阀可以是3/8英寸三通阀或分流阀。阀可以是任何尺寸，以装配进用于支撑结构中的阀的凹陷部。阀可以旋转180度。阀可以沿着180度弧(可沿其旋转)定位在任何位置。阀可以在其上具有固定位置，以向用户指示何时处于打开、关闭或排水位置。
当一种或多种植物在水培种植单元中生长时，植物的根可以到达存储在储液器中的流体。根可能向下长到泵。泵壳体有助于保护泵免受根部进入泵并干扰其摄入流体的操作和能力的影响。一旦根部到达流体，泵仍然需要通电以使流体仍然通风。如果没有通风，植物的存活时间是有限的。流体和与流体混合的任何生长溶液可每10至14天更换一次，以获得最佳生长条件。
在某些示例性实施例中，将本文所述的每个部件注塑成所需形状。在一些示例性实施例中，每个部件可以模制为单个整体模制部件。在其他示例性实施例中，部件可以模制成多个部分，这些部分连接或附接在一起以形成部件。用于设计模具和连接各种部分以形成部件的各种装置将由熟悉这些工艺和部件的人员理解。
因此，各种实施例不限于本文描述的具体实施例的范围。此外，尽管为了特定目的在特定环境中的特定实现的上下文中描述了一些实施例，但是本领域普通技术人员应该认识到其有用性不限于此，并且各种实施例可以是在任何数量的环境中用于任何目而有益地实现。因此，应当根据本文所公开的实施例的全部范围和精神来解释权利要求。尽管前面的描述包括许多细节和特征，但是应该理解，这些仅仅是为了解释的目的而被包括在内，并且不应被解释为对各种实施例的限制。在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行许多修改。
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