專利名稱：滴灌管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種滴灌管及其制造方法。
背景技術：
在US5,324,371中描述了一種與本發(fā)明所涉及類型相似的滴灌管、用于生產滴灌管的設備和加工方法，該文獻公開了用于生產滴灌管的方法和設備，該滴灌管具有分立(discrete)的多個滴頭(dripper)或噴頭(emitter)，這些滴頭或噴頭通過連續(xù)擠壓方法在軸向間隔開的位置處結合到滴灌管的內側。
US4,577,998(Dorm)公開了這樣的加工方法，即通過擠壓包含增強熔融強度的助劑和化學發(fā)泡劑的增塑聚氯乙烯(PVC)組合物來生成柔性的PVC灌溉管。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明，提供了一種新型的滴灌管和可用于生產該管的設備和方法，以及一種新型的管路包裝(piping package)。
本發(fā)明的滴灌管包括泡沫塑料管主體，該塑料管主體的內部結合有多個灌溉噴頭單元。所述泡沫塑料管為閉孔式且由不滲水的材料制成。通常，所述噴頭單元分立且在軸向間隔開的位置處結合在所述管的內表面。
術語“灌溉噴頭單元”在本說明中使用其最廣義的含義，其包括滴頭、噴頭和任何其它類型的能結合在所述管中的灌溉管裝置(irrigationpipe fixture)。
術語“閉孔”當應用于泡沫塑料管時表示泡沫塑料中的至少大部分泡孔是閉合的。
根據本發(fā)明的所述管路包裝具有重量W，該管路包裝包括卷筒和卷繞在該卷筒上的灌溉管，該管具有厚度為t的壁且外徑為OD，并且由閉孔式泡沫塑料材料制成并具有以預定的相互間隔結合到所述壁的多個灌溉噴頭單元；與該管由未發(fā)泡的相同塑料材料制成、在其灌溉噴頭單元之間具有相同間距、具有相同的外徑OD、具有不超過所述厚度t的厚度并且包裝具有相同的重量W的情況相比，所述管中的所述灌溉噴頭單元的總數更多，通常至少多10％。
根據本發(fā)明，一種用于制造滴灌管的設備，該設備包括擠壓器，該擠壓器用于接收能在發(fā)泡加工條件下形成不滲水的閉孔式泡沫管的塑料材料，并擠壓所述塑料材料以獲得熔融塑料；擠壓十字頭(extrusion cross head)，該擠壓十字頭從所述擠壓器接收所述熔融塑料，又通過模具擠壓該熔融塑料以形成擠壓管；校準單元，該校準單元用于從所述擠壓十字頭接收擠壓管并使所述擠壓管的直徑縮小，該單元以一中間距離與所述擠壓十字頭隔開；過程控制系統(tǒng)，該過程控制系統(tǒng)能控制所述加工條件從而確保在所述熔融塑料中形成所述閉孔，并且進入所述校準單元的所述擠壓管因而為具有所述閉孔的泡沫擠壓管；拉出機構，該拉出機構位于所述校準單元的下游，用于拉動所述泡沫擠壓管通過所述校準單元并將其從該校準單元拉出；細長的噴頭承載件，該噴頭承載件用于支撐多個灌溉噴頭單元，使它們沿該承載件的長度連續(xù)地移動；噴頭供給機構，該噴頭供給機構用于將所述噴頭單元連續(xù)地供給成與所述承載件成被支撐關系；和噴頭移動裝置，該噴頭移動裝置用于使所述噴頭單元沿著所述承載件連續(xù)地加速，并在所述泡沫擠壓管基本獲得其縮小直徑時使所述噴頭單元與該泡沫擠壓管相接觸。
根據本發(fā)明，一種用于生產滴灌管的方法，該方法包括在擠壓器設備中擠壓結合有閉孔或發(fā)泡劑或它們的組合的塑料材料，或者擠壓能通過向被擠壓的塑料中注射氣體而發(fā)泡的塑料材料；
將所述塑料材料引入十字頭中；在適于所述塑料材料的加工條件下操作所述擠壓器和/或所述十字頭，從而形成閉孔式泡沫塑料管；和在所述管的塑料材料處于半熔融狀態(tài)時，將多個灌溉噴頭單元引到沿著所述管軸向間隔開的位置處。
在將發(fā)泡劑添加到所述塑料材料的情況下，所述發(fā)泡劑可以在所述塑料材料被供給到所述擠壓器之前添加，或者可以在所述塑料材料的擠壓過程中添加到所述塑料材料。
根據本發(fā)明的一個實施例，所述塑料材料結合有化學發(fā)泡劑且工序還包括引入所述發(fā)泡劑以在所述管中形成閉孔。所述引入使得提供了合適的加工條件以使所述化學發(fā)泡劑起反應。這種發(fā)泡劑可以是起反應以形成在所述條件下為氣體或變成氣體的化合物的發(fā)泡劑，或者是將其初始的非氣相變?yōu)闅庀嗟陌l(fā)泡劑。
根據本發(fā)明的另一實施例，這樣實現(xiàn)所述閉孔的產生，即在所述塑料材料處于熔融或半熔融狀態(tài)時，通常在高壓下將物理發(fā)泡劑(例如，超冷流體、氣體)注射到所述塑料材料中。根據本發(fā)明的再一實施例，用于形成本發(fā)明的滴液接收管的塑料材料包括閉孔(例如，泡沫塑料、包括中空區(qū)域(sphere)的塑料材料，等等)。
本發(fā)明的滴灌管的優(yōu)點包括由于在生產這種管的過程中消耗的樹脂量更少，因而該管的重量相對較輕，因此該管容易處理(例如，安裝/拆卸)、存儲和運輸，且可在傳統(tǒng)卷筒上以標準重量卷繞更多的這種管。


為了理解本發(fā)明并了解在實踐中如何實施本發(fā)明，下面將參照附圖僅通過非限制性示例的方式來描述實施例，在附圖中圖1是根據本發(fā)明一個實施例的滴灌管的立體圖；圖2是用于生產本發(fā)明的滴灌管的設備的示意圖；圖3是圖2的設備的一部分的放大縱剖視圖；和圖4是根據本發(fā)明另一實施例的管路包裝的立體圖。
具體實施例方式
首先參照附圖中的圖1，該圖示出了泡沫滴灌管10的一部分，該滴灌管包括管主體11和多個灌溉噴頭單元12(例如，滴頭，噴頭等)，這些灌溉噴頭單元結合在滴灌管的內部并設計成允許灌溉流體從泡沫管10的內部流到外部；因此，每個噴頭都包括入口13和出口14。在圖1示出的實施例中，泡沫管10包括對應于噴頭的出口14的小孔16，但是該出口可以與管10的外表面平齊。
泡沫管10由塑料材料(通常為聚烯烴，但這不是必須的)制成，且在其內還具有閉孔18。管10通常具有環(huán)形的壁19(但是，也可以是其它剖面形狀)，該壁具有內徑ID、外徑OD和厚度t。
噴頭單元12優(yōu)選在間隔開的軸向位置處結合到泡沫管10的內表面。噴頭單元12可以為任何公知的適當幾何形狀和結構，且示出為非圓柱形細長單元，它們的細長尺寸與泡沫管10的縱向尺寸相對應，如圖1所示。
用在本發(fā)明的管中的噴頭單元可以為任何合適的傳統(tǒng)噴頭單元，由于其設計并不是本發(fā)明的一部分，因此，這里不對其進行更詳細地描述。
在圖2中示出了用于生產泡沫管10的設備的示意圖。該設備包括設置有擠壓十字頭22的擠壓器20，該擠壓十字頭具有同軸孔24，細長的噴頭承載件26延伸穿過該同軸孔。承載件26的上游端26a與噴頭堆28對齊，可通過噴頭供給單元29從該噴頭堆連續(xù)地將噴頭單元12供給到承載件26的上游端26a上。擠壓器20附帶有發(fā)泡劑供給器30。擠壓器20設計成從發(fā)泡劑供給器30接收塑料材料和發(fā)泡劑(未示出)，從而形成塑料混合物54(參見圖3)。所述設備還包括用于控制管生產的加工條件的過程控制器31。
可選擇的是，通過將已做必要修正的物理發(fā)泡劑注射到擠壓器20內而引起發(fā)泡，且為此擠壓器20應附帶有發(fā)泡劑注射器33(用虛線示出以表示其是可選的)。
校準單元34與冷卻單元36一起位于擠壓十字頭22的下游，并通過中間區(qū)域38與該擠壓十字頭間隔開。承載件26的下游端26b伸入到校準單元34內。校準單元34的下游是冷卻單元36，該冷卻單元之后有管開孔站40和用于拉出被擠壓的泡沫管10的拉出機構42。
噴頭移動單元44位于承載件26的上游端26a的上游并設有與承載件26對齊的推桿46。該推桿46例如可以是機械、機電或液壓操作的，從而使推桿46根據操作要求以某一速率移動。
圖3提供了擠壓十字頭22、承載件26以及校準單元34和冷卻單元36的更多細節(jié)。擠壓十字頭22包括裝配有模具52的圓柱形套筒50。熔融的塑料混合物54(包括塑料材料和發(fā)泡劑，如上所述)通過模具52被擠壓。
校準單元34和冷卻單元36包括固定到校準單元34的壁上的開有孔的校準器管55。冷卻單元36在真空下填充有冷卻水。
細長的承載件26延伸通過擠壓十字頭22的同軸孔24、中間區(qū)域38并進入校準器管55的軸向孔56。細長的承載件26形成有一對細長的管道58，所述管道沿著承載件26的長度延伸并用作經由入口嘴60供給的冷卻流體的通道。通常，承載件26與噴頭單元12形成對應形狀從而支撐所述噴頭單元并與之對齊。
在操作中，擠壓器20接收塑料材料(未示出)而供給器30向該擠壓器供給發(fā)泡劑(未示出)，從而產生塑料混合物54。
混合物54從擠壓器20進入擠壓十字頭22，從而從該擠壓十字頭以第一線速度顯現(xiàn)(emerge)寬徑的擠壓熔融管10m。
在由拉出機構42(圖2)施加的牽引力作用下，泡沫熔融管10m通過校準器管55的較窄開口，使得該管的直徑和壁厚大致縮小到其最終尺寸并處于更高的第二線速度。當熔融管10m以該第二線速度經過校準單元34且隨后經過冷卻單元36時，該熔融管冷卻直到達到具有閉孔18的最終設定狀態(tài)。
同時，連續(xù)的噴頭單元12被供給到承載件26的上游端26a上，并通過推桿46而沿著用于引導噴頭單元12的承載件26移動，從而在每個連續(xù)的噴頭單元12的上表面與在校準單元34的入口區(qū)域中的熔融管10的間隔開的內表面部位相接觸之前，該噴頭單元被加速到大致對應于管10m的第二線速度的線速度，并且此時熔融管10m已大致達到其第二線速度。因此，每個噴頭單元12在以大致等于熔融管10m的第二線速度的線速度沿著承載件26移動時開始結合到熔融管10m的內表面，直到每個噴頭單元12到達承載件26的端部時為止，其被牢固地結合到所述管。
噴頭單元12在生成的管10內的間隔由噴頭單元12沿著承載件26的相繼移動之間的時間間隔來確定。
一旦噴頭單元12已被牢固地結合到熔融管10m且在該熔融管已從冷卻單元36中顯現(xiàn)之后，經過的噴頭單元12的位置被感知且開孔站40在對應于噴頭單元12的出口14的位置處產生孔16。此時，所述滴灌管為圖1所示的泡沫滴灌管10的形式。
根據塑料材料和發(fā)泡劑的種類，在擠壓器20和十字頭22中形成適于在塑料混合物中產生閉孔的加工條件，以使得進入校準單元34的管為泡沫管。
多種塑料材料可以用于產生本發(fā)明的泡沫滴灌管10，這些材料優(yōu)選允許所述管以卷狀存儲并在安裝時展開，所述多種塑料材料包括諸如聚苯乙烯、PVC、聚烯烴(例如，聚乙烯和聚丙烯)和ABS的典型熱塑塑料。如所公知的一樣，發(fā)泡劑的類型是沒有限制的，因此那些釋放二氧化碳(例如，碳酸鹽或重碳酸鹽)或氮(例如，偶氮基、肼基和亞硝基的有機化合物)的發(fā)泡劑應當是合適的。十字頭22通常被加熱到在220℃至250℃范圍中的溫度。通過協(xié)調被擠壓的熔融管的線速度與引入其內的噴頭單元12的頻率，可容易地改變噴頭單元的軸向間隔；該間隔的通常范圍在大約10至100cm之間，且更具體在20至50cm之間。
可以通過與上述不同的工序來生產本發(fā)明的泡沫滴灌管10。例如，這樣的工序可以包括取用其上結合有灌溉噴頭單元12的片狀或帶狀的閉孔泡沫塑料，并將該帶的邊緣焊接在一起以形成管，如例如在US4,247,051、US6,183,584、US6,464,816和US6,561,443中所公開的。
在圖4中，示出了根據本發(fā)明的管路包裝，該管路包裝具有重量W并包括卷筒50和泡沫滴灌管10。為此，管10適于具有合適的柔性(即，可卷起)以卷繞/裝載到卷筒50上。該卷筒50可以為傳統(tǒng)卷筒，其高度為h，筒徑為c，從而限定了可供管卷繞的尺寸為s的承載空間。
參照圖1，與具有相同的參數并由非泡沫材料制成的傳統(tǒng)灌溉管相比，根據本發(fā)明的泡沫塑料灌溉管10可以具有與其相同或僅稍大的壁厚t。但是，與包括傳統(tǒng)管路的管路包裝相比，包括傳統(tǒng)卷筒和預定重量的泡沫塑料滴灌管10的管路包裝50可以包括更長的本發(fā)明的管10和更多的灌溉噴頭單元12。本發(fā)明的管的長度和灌溉噴頭單元的數量優(yōu)選增大至少10％。
本領域技術人員應理解，本發(fā)明并不限于上述的示例性實施例具體所示。因此，可以通過在本發(fā)明范圍內做必要修正的多個方面來實施所述滴灌管及其制造方法。
例如，可以不利用發(fā)泡劑，而是通過利用已結合有閉孔的塑料原材料或通過在擠壓期間將氣體(優(yōu)選為惰性氣體)注射到熔融塑料中的工序，來提供泡沫滴灌管10中的閉孔。還應注意，雖然上面給出了化學發(fā)泡劑的示例，但是如所公知的一樣，不排除使用物理發(fā)泡劑，即，在被加熱時簡單變相而形成氣體的發(fā)泡劑(例如，諸如碳氟化合物的低沸點液體)。
此外，在所述設備和方法已做必要修正的情況下，管壁19可以由多個層制成，其中這些層中的一個或多個為其內具有閉孔的泡沫層。
權利要求
1.一種滴灌管，該管包括結合到其上的多個滴灌噴頭單元，并由不滲水的材料制成且其內具有泡沫閉孔。
2.根據權利要求1所述的管，其特征在于，所述噴頭單元結合在內部并沿著所述管在軸向間隔開的位置處分隔開。
3.根據權利要求1或2所述的管，其特征在于，所述噴頭單元呈在沿著所述管的縱向軸線的方向上為非圓柱形的形狀。
4.根據權利要求1、2或3所述的管，其特征在于，所述噴頭單元在沿著所述管的縱向軸線的方向上是細長的。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的管，其特征在于，該管由泡沫聚烯烴塑料制成。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的管，其特征在于，該管可卷繞到傳統(tǒng)卷筒上。
7.一種用于制造滴灌管的設備，該設備包括擠壓器，該擠壓器設計成用于接收能在發(fā)泡加工條件下形成閉孔式泡沫管的不滲水的塑料材料，并擠壓所述塑料材料以獲得熔融塑料；擠壓十字頭，該擠壓十字頭從所述擠壓器接收所述熔融塑料，又通過模具擠壓該熔融塑料以形成擠壓管；校準單元，該校準單元用于從所述擠壓十字頭接收擠壓管并使所述擠壓管的直徑縮小，該單元以一中間距離與所述擠壓十字頭隔開；過程控制系統(tǒng)，該過程控制系統(tǒng)能控制所述加工條件從而確保在所述熔融塑料中形成閉孔，并且進入所述校準單元的所述擠壓管因而為具有所述閉孔的泡沫擠壓管；拉出機構，該拉出機構位于所述校準單元的下游，用于拉動所述泡沫擠壓管通過所述校準單元并將其從該校準單元拉出；細長的噴頭承載件，該承載件用于支撐多個灌溉噴頭單元，使它們沿該承載件的長度連續(xù)地移動；噴頭供給機構，該噴頭供給機構用于將所述噴頭單元連續(xù)地供給成與所述承載件成被支撐關系；和噴頭移動裝置，該噴頭移動裝置用于使所述噴頭單元沿著所述承載件連續(xù)地加速，并在所述泡沫擠壓管基本獲得其縮小直徑時使所述噴頭單元與該泡沫擠壓管相接觸。
8.根據權利要求7所述的設備，其特征在于，該設備還包括所述擠壓器附帶的發(fā)泡劑供給器，該供給器適于將化學發(fā)泡劑引入到所述擠壓器內，并且所述擠壓器適于接收所述化學發(fā)泡劑。
9.根據權利要求7所述的設備，其特征在于，該設備還包括所述擠壓器附帶的發(fā)泡劑注射器，該注射器適于將物理發(fā)泡劑引入到所述擠壓器內，并且所述擠壓器適于接收所述物理發(fā)泡劑。
10.根據權利要求7、8或9所述的設備，其特征在于，所述塑料材料是結合有閉孔的塑料材料。
11.根據權利要求7至10中任一項所述的設備，其特征在于，所述承載件設置有冷卻流體輸送件。
12.根據權利要求7至12中任一項所述的設備，其特征在于，該設備還包括開孔站，該開孔站用于在所述管中在與所述噴頭單元的出口對齊的位置處產生孔。
13.一種重量為W的灌溉管路包裝，該管路包裝包括卷筒和卷繞在該卷筒上的滴灌管，該管具有厚度為t的壁且外徑為OD，并且由閉孔式泡沫塑料材料制成并具有以預定的相互間隔結合到所述壁的多個灌溉噴頭單元；與該管由未發(fā)泡的相同塑料材料制成、在其灌溉噴頭單元之間具有相同間距、具有相同的外徑OD、具有不超過所述厚度t的厚度并且包裝具有相同的重量W的情況相比，在所述管中的所述灌溉噴頭單元的總數更多。
14.一種泡沫滴灌管，該管具有長度、外徑、壁厚和重量，并包括結合到其上的多個滴灌噴頭單元，所述管由不滲水的塑料材料制成，其中，與由未發(fā)泡的相同塑料材料制成的管相比，所述長度至少長10％，并且所述管的外徑和壁厚不超過非泡沫管的外徑和壁厚。
15.一種用于制造滴灌管的方法，該方法包括在擠壓器設備中擠壓結合有閉孔或發(fā)泡劑或它們的組合的塑料材料，或者擠壓能通過向被擠壓的塑料中注射氣體而發(fā)泡的塑料材料；將所述塑料材料引入十字頭中；在適于所述塑料材料的加工條件下操作所述擠壓器和/或所述十字頭，從而形成閉孔式泡沫塑料管；和在所述管的塑料材料處于半熔融狀態(tài)時，將多個灌溉噴頭單元引到沿著所述管軸向間隔開的位置處。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種滴灌管。該滴灌管(10)包括結合到其上的多個滴灌噴頭單元(12)，該管(10)由不滲水的材料制成且其內具有泡沫閉孔。該滴灌管(10)可以用在還包括卷筒的管路包裝中。與管(10)由未發(fā)泡的相同材料制成并具有相同的外徑和大約相同的厚度時，具有相同卷筒的相同重量的包裝可能具有的相比，在本包裝中的管(10)的長度和噴頭單元(12)的數量更大。
文檔編號B29C44/32GK101022935SQ200580029622
公開日2007年8月22日 申請日期2005年8月15日 優(yōu)先權日2004年9月2日
發(fā)明者莫西·拉阿南 申請人:內塔芬有限公司