平滑内部的水收集和存储部件.pdf

一种用于水的分散的水收集和存储组件包括：半管组件，该半管组件包括至少一个半管，该半管具有进口、出口、顶部、底部、波纹外部和至少一个侧端口，该波纹外部包括交替的肋和谷部，该至少一个侧端口定位在半管的底部上方；和套筒，该套筒定位在半管内的安装位置中并且限定平滑内部，其中，套筒从半管的底部延伸至小于至少一个侧端口的高度。该半管组件可以限定室，该套筒具有延伸至该室内的凹部。该套筒可以具有开口，该开口允许端口孔的突出通过该开口延伸至该室内。

1.  一种用于水的接收和逐渐地分散的水收集和存储组件，所述组件组合地包括：
半管组件，所述半管组件限定室并且具有内部，所述半管组件包括至少一个半管，所述半管具有进口、出口和波纹状外部，所述波纹状外部包括交替的肋和谷部，其中，所述室由所述半管组件的所述内部限定；和
套筒，所述套筒定位在所述半管内，其中，所述套筒限定平滑的内部。

2.  如权利要求1所述的水收集和存储组件，其中，所述半管还包括侧壁和沿所述侧壁定位的结构框架构件。

3.  如权利要求1所述的水收集和存储组件，还包括至少一个侧端口，其中，所述至少一个侧端口形成为所述半管的侧壁中的具有非圆形的、椭圆形的形状的开口。

4.  如权利要求1所述的水收集和存储组件，其中，所述半管组件还包括多个半管，所述多个半管的每一个在接合处连接至歧管。

5.  如权利要求4所述的水收集和存储组件，还包括定位在接合处附近的转向器，其中，所述转向器适于迫使水改变方向。

6.  如权利要求1所述的水收集和存储组件，还包括适于定位在多孔床上方的非多孔片。

7.  如权利要求1所述的水收集和存储组件，其中，所述半管组件还包括顶部、底部和至少一个侧端口，所述至少一个侧端口定位在所述半管的底部上方的侧面高度处；以及
所述套筒定位在所述半管内的安装位置中，并且限定所述平滑的内部，所述套筒从所述半管的所述底部延伸至小于所述至少一个侧端口的所述侧面高度的高度。

8.  如权利要求7所述的水收集和存储组件，其中，所述套筒包括主体和突片，其中所述突片延伸至所述半管中的相应的谷部内。

9.  如权利要求8所述的水收集和存储组件，其中，所述突片中的一个定位在所述至少一个侧端口中的一个的紧邻下方，并且不延伸至所述至少一个侧端口。

10.  如权利要求1所述的水收集和存储组件，其中，所述半管组件还包括顶部、底部和至少一个侧端口，所述至少一个侧端口定位在所述半管的底部上方的侧面高度处；以及
所述套筒具有延伸至所述室内的凹部，并且所述凹部覆盖所述侧端口。

11.  如权利要求1所述的水收集和存储组件，其中，所述半管组件还包括顶部、底部和至少一个端口孔，所述至少一个端口孔定位在所述半管的底部的上方并且设置有突出；以及
所述套筒具有开口，所述开口允许所述端口孔的所述突出通过所述开口延伸至所述室内。

12.  如权利要求10所述的水收集和存储组件，其中，所述端口孔是侧端口孔和顶端口孔中的一个。

平滑内部的水收集和存储组件
相关申请
本申请要求2007年5月3日提交的美国实用专利申请11/744,016和2007年1月25日提交的美国临时专利申请60/897,326的优先权。
技术领域
本发明涉及一种水收集装置，更具体地涉及改进的地下水收集和存储组件。
背景技术
涵洞、贮水池和雨水管通常用于收集和输送水。在一些情况下，这种水直接排出至最近可用的水域内。由于可能不利的环境影响，故这被认为是不受欢迎的。水管理设备已经构造为有助于管理水的数量和质量。湿的或干的贮留区/池或滞洪区/池代表水管理的最普通的结构方法。虽然相比于直接排出至现有的水域内更加合乎环境要求，但是这种水管理方法阻止了对土地的其它使用。这在土地价值较高和/或空间受到限制的情况下具有特殊的重要性。敞开池也可能由于由敞开池所吸引的鸟而在接近机场的位置中不受欢迎，或者在健康、责任或美观考虑使其不受欢迎的位置中不受欢迎。即使“干的”滞洪区的使用也经常导致相同类型的与湿的水池有关的问题。
还开发了地下系统以有助于管理水和/或污水系统的流出。最通常使用的这些系统包括大直径管的排，所述大直径管具有在管的上端突出的较小管，从而延缓流动以沉积沉淀物；渗透沟，其基本上为由石头填充并且经由排水管(drain pipe)馈入的坑道；和砂滤器，其通常为大的、分割的混凝土盒，该混凝土盒具有用于沉淀物沉积的初始隔室和具有砂子的跟随隔室以及用于水过滤的暗渠。塑料的拱形的、底部敞开的水室由于多种原因特别优于其它类型的地下水管理系统。它们通常更便宜，它们更容易进行维护，它们具有更长的有效寿命。此外，不同于其它类型的地下水管理装置，塑料的拱形、底部敞开的水室可位于铺砌的区域的下方。
在底部敞开的水室的典型安装中，细长空心的塑料的半管放置在地面中以形成沥滤场，用于接收水和将水逐渐地分散至周围的土地。这种室具有用于接收流入水的中心室。敞开的底部允许水离开中心室并且分散至周围的土地。半管通常连接在一起以形成构成沥滤场的多排阵列。水通常由大直径的总歧管管道引导至该排阵列，所述歧管管道垂直于紧密地邻近其一端的排延伸，该阵列类似与地下管存储系统。短的供应导管将水从总管传输至每排的第一室的端壁。所述管通常埋没在诸如砂砾或岩石的粗糙的填充物中。上述填充物为紧实土壤，并且有时为铺砌的覆盖表面。所得的组件可用作停车场、道路、运动场或用于其它用途。
总管通常包括直径为12或24英寸或更大的高密度聚乙烯(HDPE)管，该高密度聚乙烯管具有HDPE三通。这种总管(歧管)系统由超过200英尺的HDPE管和超过50个HDPE三通构成不是反常的。这种类型的总管系统变得非常昂贵，并且容易显著地增加水管理系统的成本，以及需要较多的额外区域用于安装。
为了支撑由周围的填充物和顶上的车辆交通所施加的相当大的向下力，该室通常具有拱形构造，该拱形构造具有波纹的横截面。该波纹包括连续的脊序列或由谷部分离的峰顶，以便脊和谷部在管的两侧上，即在室的内部和室的外部上延伸。峰顶和谷部通过网状部连接，该网状部布置在基本上垂直于室的延伸轴线的平面中。这种波纹管的例子示于授予Maestro的美国专利6,612,777中。然而，这些存储室的不规则的内壁在径流内产生紊流和二次流涡旋，该径流从地表收集在室中。紊流和二次流涡旋使包含在地表径流中的沉淀物在室的整个长度上不均匀地、任意地沉淀。因此，该沉淀物的不均匀地、任意地沉淀可导致细沉淀物的累积。此外，诸如公开在Maestro中的波纹管是利用真空成型工艺制造，该工艺需要将原材料加热至软的、基本熔融的状态，然后在原材料上抽真空以形成所需的形状。真空成型工艺大大地限制了在半管中使用增大强度的添加物的能力。
所期望的是，提供一种水收集和存储组件，其减少由紊流和二次流涡旋产生的问题，并且同时维持必要的强度以支承排水区中的管上方的土地和构造载荷的重量。还期望的是，提供一种水收集和存储组件，其允许在该室内的特定的收集点收集沉淀物，以便沉淀物可通过指定的检修孔容易地接近以将其移除。
通过多个优选实施例的上述公开和如下的更加详细的说明，对本领域技术人员显而易见的是，本发明在水收集和存储组件装置的技术领域中提供了显著的进步。在这方面尤其重要的是，本发明能够提供一种高质量的、低成本的水收集和存储组件，该组件具有改进的沉淀物移除。鉴于下文的详细说明，将更好地了解多个优选实施例的其他的特征和优点。
发明内容
根据第一方面，一种用于水的分散的水收集和存储组件包括：半管组件，该半管组件包括至少一个半管，该半管具有进口、出口、顶部、底部、波纹外部和至少一个侧端口，该波纹外部包括交替的肋和谷部，该至少一个侧端口定位在半管的底部上方；和套筒，该套筒定位在半管内的安装位置中并且限定平滑内部，其中，套筒从半管的底部延伸至小于所述至少一个侧端口的高度。根据另一方面，该半管组件可以限定室，该套筒具有延伸至该室内的凹部。根据另一方面，该套筒具有开口，该开口允许端口孔的突出通过该开口延伸至该室内。
通过多个优选实施例的上述公开和如下的更加详细的说明，对本领域技术人员显而易见的是，本发明在水收集和存储装置的技术领域中提供了显著的进步。在这方面尤其重要的是，本发明提供一种高质量的、低成本的适于特定设计约束的安装组件。鉴于下文的详细说明，将更好地了解多个优选实施例的其他的特征和优点。
附图说明
图1是根据优选实施例的组装的水收集和存储组件装置的示意性侧视图。
图2是根据图1的优选实施例的组装的水收集和存储组件装置的透视图。
图3是限定接收水的室的半管的优选实施例的分离透视图，其示出平滑的内部。
图4是图3的半管的顶侧视图。
图5是具有任选的端口的端盖的侧视图。
图6是示出半管在其处连接至其他管的接合处的顶侧视图，该接合处局部地剖开以显示转向器。
图7是转向器的分离透视图。
图8是可选的优选实施例的分解透视图，在该可选的优选实施例中，半管在其外部和内部上具有波纹，设置加强肋和平滑的插入物以有助于限定用于水的室。
图9是多个任选特征的分解透视图，其包括在床上的衬里和截水沟。
图10是水收集和存储组件装置的可选的优选实施例的侧视图，其示出双叠层构造。
图11是另一个优选实施例的分离透视图，其示出由在半管上部分地延伸的套筒形成的平滑内部。
图12是半管的另一个优选实施例的分离透视图，其示出由套筒限定的平滑内部，该套筒具有对应于半管上的侧端口的凹形表面。
图13是图12的优选实施例的分离透视图，其示出对应于顶端口的开口。
应理解的是，该附图不必按比例，给出了多个优选特征的略微简化的表示，来说明本发明的基本原理。在此公开的水收集和存储组件的具体设计特征将部分地由具体的预定应用和使用环境所确定。所示实施例的某些特征相对于其他部分被扩大或变形以有助于可视和清楚的了解。尤其，为了清楚的目的，例如，薄的特征可能变厚。除非另有陈述，否则所有对方向和位置的参考将参考附图中所示的方位。
具体实施方式
对本领域技术人员，亦即对具有本技术领域的知识或经验的技术人员显而易见的是，可以对在此公开的水收集和存储组件进行多种使用和设计变化。如下的多个可选的和优选的特征和实施例的详细讨论将参考适合用于市区的水收集和存储组件描述本发明的总体原理。由于本公开，故适合于其它应用的其它实施例将对本领域技术人员显而易见。
现在参考附图，图1示出根据优选实施例的埋在地表88下方的水收集和存储组件20的侧视图。雨水从右侧进入由组件限定的室，如流动箭头所示。半管组件包括在一个或多个端口处连接在一起的一系列的半管10，并且限定接收水的室。组件20可定位在多孔床中。半管具有大致的拱形或C形横截面，该横截面包括侧壁65，该侧壁65具有稍微变宽的基部66，该基部66设计为承受来自上方的载荷，该半管在其底部敞开以便其位于砂砾床上。这允许水扩散至砂砾床内。雨水从半管组件经成角度的倾倒器(dumpster)225流动至箱224。任选地，污水盒24定位在箱224中。污水盒24可具有过滤器22以允许在水离开组件之前进行另外地过滤。图2表示砂砾被移除的组件20的透视图。一系列的半管10可通过连接管26连接至歧管管道(manifold pipe)以形成沥滤场。半管的通常大小为直径十二或二十四英寸，该沥滤场例如可以为大约五十至一百平方英尺。如果需要的话，半管也可通过侧端口15或顶端口18(例如，当半管堆叠在彼此的顶部上时)彼此连接。水从排水装置(drain)60流入组件内，通过半管并且或者通过下方的砂砾床扩散或者行进至出口。任选地，污水坑可在半管的下方定位在半管和出口之间。该出口可根据所需的出口流动定位在宽范围的位置中，从污水坑的底部至半管的顶部。可设置通道50以允许清洁和维修。
图4示出半管10的分离件。每个半管都具有进口44和出口45，每个半管组件都具有内部17和外部，该内部17为暴露于水的侧，该外部为与内部相对的侧。该内部与砂砾床相协作以限定室。如其中所使用地，对于用于组件的所有的半管，该室包括在内部和底表面之间的敞开区域。该底表面可能简单地为砂砾、碎石，或任何其它的多孔材料，或者可能包括如下文将更加详细地论述的过滤板。半管10在其外部具有波纹表面，该波纹表面具有交替的肋14和谷部16。然而，根据非常有利的特征，半管组件的内部17具有非波纹的或平滑的表面。在图3所示的实施例中，半管组件的平滑内部形成为半管的整体部分，亦即平滑内部为半管的延伸。平滑内部的使用有利地减少水的紊流，否则该紊流将产生旋涡，在该旋涡中可能累积砂子和砂砾，从而可能阻塞半管。此外，沥滤场的底表面可能被这种沉淀物所阻塞。优选地，半管10形成有关闭的侧端口15和顶端口18。半管在端口15，18处的部分可仅仅在需要的地方被切除。
图3还示出侧端口优选地不位于垂直平面86中。因此，侧端口形成为壁中的开口，该开口具有非圆形的、椭圆形的形状，以用于解决壁65和垂直平面86之间的差别。以这种方式调节侧端口的形状非常有利，这是由于其允许半管被设计为具有增加的强度。
图4表示半管10的顶侧视图，该半管10具有在右侧的进水口44和在左侧的出口45。每个端口15，18都具有圆周的加强肋25，28，该加强肋25，28分别有助于识别和加强端口附近的位置，以及为在何处切割开口以形成端口提供引导。进口和出口可根据其具体位置由诸如图5所示的端盖所关闭。端盖80可具有加强肋82，以及具有进入端口/排出端口84。端口84也可具有类似于图4所示的圆周加强肋25和28的加强肋85。
图6-7表示利用转向器91的示例。转向器91可定位在一对半管之间或歧管(manifold)和半管之间的接合处。通过迫使水围绕转向器的凸缘92，93，迫使水改变方向并且因此变慢。当水变慢时，水失去了支承一些颗粒物质所必需的能量。因此，利用转向器91能够部分地控制颗粒物质所沉积的位置。例如，转向器通常可定位在通道的下方，以允许容易地移除沉淀物。
水收集和存储组件通常在诸如沥青或混凝土的排水区的地表上由相当重的材料所围绕和覆盖，诸如砂砾、岩床、砂子、填充物和抗渗生成物。除承受高负载之外，该组件需要抵抗通常存在于来自道路和停车场的径流水中的盐、化学制品和其他化合物的降解作用。根据非常有利的特征，半管包括加强树脂或再制树脂，该加强树脂诸如玻璃纤维填充的树脂等，诸如片状成型化合物(SMC)，该再制树脂诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或为了强度而添加玻璃纤维的聚丙烯。使用玻璃纤维填充的树脂不仅有利地增加半管的强度，而且允许利用薄的横截面以及允许利用平滑的非波纹内部。玻璃纤维树脂由于其硬度而不是用于真空成型的合适的材料。代替地，通过将玻璃纤维填充的树脂引入模具内并且压缩该树脂以形成所需的形状，半管可以以热塑流动成型工艺形成。
图8表示可选的优选实施例，其中半管110在外部和其内表面上具有波纹，具有肋113和谷部115。设置加强结构框架构件112，可优选地由不锈钢或其它结构性的抗腐蚀性材料构成，以有助于加强半管。为了减少旋涡的形成，具有平滑内部的套筒114可插入室内，从而覆盖半管的内表面。所述内部的平滑的(非波纹的)部分对应于由套筒限定的内部的部分。该套筒可通过热焊、铆钉、螺钉、粘合剂或其它合适的紧固件连接至半管。
图9示出可随意地添加至该组件的其他元件。代替将半管10定位在砂砾床上，任选地，可设置连接至孔或排水装置(drain)75的过滤板76。过滤板可包括基本多孔的材料，具有一系列的过滤介质77(例如包括砂子或泥灰、或有助水的过滤的可在市场上获得的任何其它产品)，该过滤介质77示出为形成一系列的脊，所述脊形成水在其上移动的波形图案。在各种维修间隔期中，可更换该过滤板。除过滤板之外，可提供网状物73，其具有表面74，该表面74设计为用于当过滤介质存在时容纳过滤介质的脊。网状物根据预定用途可以是多孔的或非多孔的，并且例如可以包括多孔的网状物或非多孔塑料片。当使用非多孔片时，通常将不需要过滤板，并且该片将为大致平直的并且将不会具有表面74。任选地，可设置污水坑24。污水坑设计为保持沉淀物，该沉淀物将包含在通过半管组件传输的水流中。根据包含在水流内的材料的载荷和规划的清除之间的时间长度，该污水坑可以为浅的或深的。还可提供所述污水坑的紧邻上方的过滤器22。使用过滤介质、网状物和污水坑中的一种或多种允许水收集和存储组件除其水量管理功能之外有助于水质。
图10示出水收集和存储组件120的可选的优选实施例，其中半管组件堆叠在彼此的顶部上。在这种情况下，半管组件的底排可通过顶端口连接至半管组件的顶排。这种设计当用于半管的放置的可用空间受到限制时可能特别有用。
图11示出具有套筒214的另一个优选实施例，该套筒214仅从半管组件的底部(如所示)延伸高度222，该高度222优选地低于限定为侧端口215的最低部分的侧面高度，并且最优选地小于最外面的圆周加强肋217的最低高度。衬里突片216，226从套筒的主体223延伸至半管110的谷部115内以封闭谷部，从而有助于防止水和残余物捕获在套筒和半管之间。这种套筒/衬里实施例非常有利，这是由于其降低了组件的重量并且降低了成本，同时在最需要的区域中提供该室的平滑内部。这种套筒有利地防止来自半管的交替的肋和谷部的雨水流(至少达到如下点，在该点存在如此多的流动使得紊流是不可避免的)。因此由衬里限定的内部的下部是平滑的(非波纹的)。
图12-13示出平滑内部的水收集和存储组件的另一个可选的优选实施例，其中套筒314具有凹部315，317以容纳形成在侧端口附近的突出和/或肋。其余的衬里可以是平滑的，从而有助于确保雨水的平稳流动，致使沉淀物较均匀地分布，同时该凹部有助于在侧端口附近的肋之间的过渡，因此还有助于减少紊流。此外，在顶端口设置在半管110的情况下，可设置与相应的顶端口相对准的切除开口316。图12示出具有凹部315的凹陷侧的衬里/套筒314的外部；图13示出具有凹部317的延伸侧(延伸至该室内)的衬里的内视图。图13还示出形成在套筒中的开口316，该开口316允许凸缘、肋或与端口孔(顶端口孔、或侧端口孔、或两者都)有关的其它突出延伸至该室内。
通过某些优选实施例的上述公开和详细说明，显然的是，在不脱离本发明的真实范围和精神的情况下，可能存在多种改进，添加和其他可选实施例。例如，任选地，该半管可具有在壁中的穿孔以允许另外地排水。选择并描述所论述的实施例以提供本发明原理及其实际应用的最好的例证，从而使本领域技术人员能够以多个实施例并且具有适合于所预计的特定使用的多种改进地使用本发明。当根据对于权利要求公平、合法和公正地授予权利的广度解释权利要求时，所有这种改进和变化都在由权利要求确定的本发明的范围之内。