CN104015384B - 多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多条筒形微孔迷宫滴灌带的加工方法，包括在塑料薄膜挤出机设置两个挤出模口A与B，挤出熔融态塑料薄膜片a和b，在两层塑料薄膜之间设置有线绳喂入机构，将多条作为筒形迷宫填充物的毛线绳两根一组分别平行插入两片薄膜膜片a和b之间，膜片以半熔融状态拉伸时，被真空成型辊和柔性压辊的挤压力将薄膜部分粘合，同时靠真空抽吸，在粘合面上将筒形微孔迷宫的内出水口和外出水口抽吸成型；再经过分切刀剖切，分成多条单边由线绳构成筒形微孔迷宫的滴灌带；本发明可大幅提高防堵性能，简化滴灌系统过滤设备，降低滴灌系统运行能耗。

Description

多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法及设备

技术领域

本发明涉及一种多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法及设备，尤其涉及一种适合大田作物地埋应用的滴灌带生产方法及设备，属于节水灌溉农业装备技术领域。

背景技术

目前应用在农业微灌技术领域的灌溉用各种滴灌管、滴灌带，都是在各滴水出口前端设置一组迷宫，用来阻尼和销减滴灌管/带内压力，均衡各滴水出口的出水压力和出水量，从而保证滴灌管/带在一定铺设长度内各滴水出口的出水量基本一致。迷宫大致分成两类，一是单独成型，然后镶嵌在滴灌管/带内，或插接在滴灌管/带外，二是与滴灌带过水通道同时成型。上述滴灌管/带的滴水出口形状只有圆孔形、切缝形、马蹄形等几种，滴水出口通径一般都不大于2毫米。

由于滴灌管/带铺设在地面上时，灌溉水蒸发损失大、影响耕作、每年需要回收、滴灌管/带受日晒易老化、滴灌带容易被大风刮跑等问题。所以现代农业大力推广地埋滴灌技术，就是将滴灌管、滴灌带埋设在地下使用。但将已有滴灌管/带埋设在地下时，作物根系的趋水性会使须根札进滴灌管/带的滴水出口，将迷宫堵塞；另外，在灌水间歇，滴灌管/带外的泥水在负压作用下，会通过滴水出口回灌，将出水口或紧靠出口部分的迷宫堵死。由于迷宫长度一般为80～400毫米，迷宫销减水压作用已使迷宫末端水压趋于零，再次灌水时，迷宫末端水压无法将堵死部分冲开，造成滴灌系统报废。现有滴灌管/带存在的缺陷，成为阻碍地埋滴灌技术发展的瓶颈。

对于现有滴灌带生产设备而言，现有真空定径成型轮只能同时生产两条滴灌带，产量太低，生产防堵塞的滴灌带专用设备未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单制造成本低廉的多条筒形微孔迷宫防堵塞滴灌带加工方法，和一套大规模提高滴灌带产量的专用设备，以解决高效生产地埋滴灌带问题。

本发明的技术方案是这样实现的：这种多条筒形微孔迷宫滴灌带的加工方法，包括在塑料薄膜挤出机设置两个平行的直线型挤出模口，挤出熔融态塑料薄膜片a和b，在两层塑料薄膜之间设置有线绳喂入机构，将多条作为筒形迷宫填充物的线绳两根一组分别插入两片薄膜膜片a和b之间，膜片以半熔融状态拉伸时，被真空成型辊和柔性压辊的挤压力将薄膜部分粘合，同时靠真空抽吸，在粘合面上将筒形微孔迷宫的内出水口和外出水口抽吸成型；再经过分切刀剖切，分成多条单边由线绳构成筒形微孔迷宫的滴灌带；

所述筒形微孔迷宫滴灌带的输水通道侧面设置有填充线绳构成的微孔迷宫流道，微孔迷宫流道相邻输水通道径向均衡设置内出水口，与内出水口交错设置的外出水口延伸至滴灌带的边缝。

所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备包括：塑料薄膜挤出机设置两个平行的直线型挤出模口，两个模口后续工位依次设置有线绳喂入机构、相对旋转的柔性压辊和真空成型辊、分切刀、张紧轮及成品滴灌带缠绕辊，其中：

所述的线绳喂入机构设置多个阻尼线绳辊导出线绳，经由分线板和设置于Z形支撑板上对应数量的线绳导向轮将线绳两根一组导入半熔融状态的膜片a与b中，Z形支撑板由连接螺栓连接在两个挤出模口的下平面上。

所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备包括：所述线绳喂入机构的阻尼线绳辊设置于支撑板上。

所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备包括：所述线绳喂入机构的Z形支撑板上等距设置一排导向轮轴，同轴设置两槽导向轮，Z形支撑板(14-1)对应每个导向轮的底面设置一排穿线孔。

多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备包括：所述线绳喂入机构的分线板设置于阻尼线绳辊和导向轮之间，分线板设置有与导向轮槽数量对应的分线孔。

所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备包括：所述的真空成型辊由旋转成型轮和固定水冷轴组成，旋转成型轮外径表面沿轴向设置固定间距的环形凸棱和环形凹槽，环形凹槽内镶嵌横截面为矩形的环形迷宫成型环，每条成型环外表面，沿圆周顺轴向刻有多组交错的内出水口凹槽和外出水口凹槽，迷宫成型环外表面沿圆周还设置有整圈的迷宫凹槽，以使线绳镶嵌在迷宫凹槽内，迷宫成型环外径与成型轮的环形凸棱外径相同。

所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备包括：所述迷宫成型环的内出水口凹槽底面设置内出水口抽气通孔,外出水口凹槽底面设置外出水口抽气通孔,在旋转成型轮圆周面与迷宫成型环内出水抽气通孔对应位置，设置滴灌带输水通道抽气通孔。

所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备包括：所述旋转成型轮套在固定水冷轴上，通过链轮的端面棘齿与旋转成型轮端面棘齿啮合，带动旋转成型轮以固定水冷轴为轴转动。

所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备包括：所述固定水冷轴外径表面设置沿轴向布置的矩形真空室,真空室通过抽气过渡管与空心轴连接；空心轴一端堵死，一端连接抽气口，抽气口通过真空抽气管、真空抽气阀与真空泵连接。

所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备包括：所述固定水冷轴外径表面与旋转成型轮内表面接触，固定水冷轴与端盖A和端盖B及空心轴构成的空间，由进水口通入冷却水，冷却水经回水口返回冷却水箱。

所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备，所述的分切刀后续工位设置有张紧轮，分切后的滴灌带绕过张紧轮A和B，浸入冷却水箱，进一步冷却后，再绕过张紧轮C,缠绕到缠绕机的缠绕辊上，完成滴灌带加工过程。

本发明多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法和设备的技术进步效果在于：

1、大幅提高滴灌带防堵性能，线绳构成的微孔迷宫渗水空隙极小，作物须根无法札进微孔迷宫造成堵塞。可简化滴灌系统过滤设备，降低滴灌系统运行能耗。需要改变滴灌带灌水规格时，生产线硬件不需做任何改变，只选择适当直径的线绳或出水口数量即可。灌水间歇，泥水在负压作用下回灌将外出水口堵住时，因线绳纤维空隙构成的微孔迷宫流程仅有几毫米，重新灌水时，灌溉水压力形成的内外压差及水表面张力形成的毛细渗水双重作用，也会将堵死部分冲开。

本发明专用设备可以大幅度提高滴灌带生产线的生产效率，满足日益增长的节水灌溉精准农业需求。

附图说明

图1：是本发明筒型迷宫滴灌带加工方法示意图

图2：是分切后的滴灌带主视图

图3：是分切后的滴灌带F向(横截面)视图

图4：是本发明多条筒型迷宫滴灌带加工设备主视图

图5：是图4的俯视图

图6：是图4中挤出模头位置放大视图

图7：是本发明线绳喂入机构主视图

图8：是图4的线绳喂入机构E向视图

图9：是本发明水冷真空成型辊主视图

图10：是图9的A-A剖面图

图11：是图9的B-B剖面图

图12：是图9C局部放大图

图13：是图9的D向视图

图14：是图9的E向视图

图15：是图9的F局部放大图

图16：是本发明分线板的剖视图

图17：是本发明导向轮组放大图

图18：是图17导向轮组A向放大图

图中：1、挤出机螺杆皮带轮2、挤出机上料斗3、挤出机螺筒

4、挤出机机箱5、挤出机螺筒加热器6、模头直角接头

7、挤出模口A8、双片挤出模头9、挤出模口B

10、水冷真空成型辊

10-1、抽气口10-2、锁紧螺母A10-3、进水口10-3-1、进水口

10-3-2、出水口10-4、端盖A10-5、迷宫成型环

10-5-1、内出水口抽气通孔10-5-2、过水通道抽气通孔

10-5-3、迷宫凹槽10-5-4、外出水口抽气通孔10-5-5、环形凸棱

10-5-6、输水通道凹槽10-5-7、滴灌带内出水口凹槽

10-5-8、滴灌带外出水口凹槽10-6、固定水冷轴10-7、冷水腔

10-8、抽气过渡管10-9、水冷轴真空室10-10、旋转成型轮

10-11、空心轴10-12、端盖B10-13、锁紧螺母B10-14、驱动链轮

10-15、轴承10-16、卡簧10-17、固定轴座

11、分切刀12、驱动电机皮带轮13、驱动皮带

14、线绳喂入机构

14-1、Z形支撑板14-2、导向轮14-3、穿线孔14-4、线绳

14-5、分线板14-5-1、分线孔14-6、阻尼线绳辊14-7、线绳辊轴

14-8、支撑板14-9、卡簧14-10、轴套14-11、导向轮轴

14-12、连接螺栓

15、气缸16、柔性压辊17、成型未切分的滴灌带

18、张紧辊A、B、C19、切分后的滴灌带19-1、滴灌带粘合部分

19-2、过水通道19-3、内出水口19-4、外出水口

20、张紧辊D21、展平辊22、缠绕轴23、真空抽气管

24、回水管25、进水管26、进水控制阀门27、排气阀

28、抽气阀29、冷却水箱30、真空泵

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1、图6所示本发明多条筒形微孔迷宫滴灌带的技术关键是独创了用线绳作为微孔迷宫流道的填充材料，借助于线绳的毛细作用，使灌溉水从滴灌带输水通道中向外渗出。加工方法是在滴灌带热粘合过程中将线绳包覆在滴灌带的迷宫流道内，本发明的加工设备是围绕这种设计思想展开的。

如图2、图3所示：本发明筒形微孔迷宫滴灌带19由滴灌带输水通道和迷宫流道构成，滴灌带的输水通道19-2侧面设置有填充线绳14-4构成的微孔迷宫流道，微孔迷宫流道相邻输水通道径向均衡设置内出水口19-3，与内出水口交错设置的外出水口19-4延伸至滴灌带的边缝。

本发明多条筒形微孔迷宫滴灌带的加工方法包括将原料和助剂均匀混合后，填入挤出机上料斗。将挤出机螺筒加热器5的A、B、C、D区如图4所示加热温度分别调整到140～150℃、160～170℃、190～200℃、210～230℃。模头直角接头6的保温温度调整到170～180℃，双片挤出模头8的保温温度调整到160～170℃。

如图4所示，塑料薄膜挤出机设置两个平行的线形挤出模口7与9，预热达到上述温度后，启动挤出机驱动电机，使挤出机螺杆转速保持在22～24转/分，调整双片挤出模头的模口间隙和挤出薄膜厚度，在直线型挤出模口7的挤出间隙为0.9～1.0mm，挤出模口9的挤出间隙为1.0～1.1mm时，挤出熔融态塑料薄膜片a和b。

在两层塑料薄膜之间设置有线绳喂入机构14，将多条作为筒形迷宫填充物的线绳14-4两根一组分别平行插入两片薄膜膜片a和b之间，膜片以半熔融状态拉伸时，被真空成型辊10和柔性压辊16的挤压力将薄膜部分粘合，同时靠真空抽吸，在滴灌带粘合面19-1上将筒形微孔迷宫的内出水口19-3和外出水口19-4抽吸成型；再经过分切刀剖切，分成多条单边由线绳构成筒形微孔迷宫的滴灌带。

图4所示本发明多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备包括：塑料薄膜挤出机设置挤出模口7与挤出模口9，两个模口后续工位依次设置有线绳喂入机构14、相对旋转的柔性压辊16和真空成型辊10、分切刀11、张紧轮及成品滴灌带缠绕辊22，其中：

所述的线绳喂入机构14设置多个阻尼线绳辊14-6导出线绳14-4，经由分线板14-5和设置于Z形支撑板14-1上对应数量的线绳导向轮14-2将线绳两根一组导入半熔融状态的膜片a与b中，Z形支撑板14-1由连接螺栓14-12连接在双片挤出模头8的下平面上。

线绳喂入机构14的阻尼线绳辊14-6设置于另外一块支撑板14-8上。

线绳喂入机构14的Z形支撑板14-1上等距设置一排导向轮轴14-11，同轴设置两个导向轮14-2，Z形支撑板14-1对应每对导向轮的底面设置一排穿线孔14-3。

图7所示线绳喂入机构14的分线板14-5设置于阻尼线绳辊14-6和导向轮之间，分线板上设置有与导向轮数量对应的分线孔14-5-1。

图6所示，阻尼线绳辊14-7上的线绳14-4两条一组，穿过分线板14-5上的分线孔14-5-1，绕过一对导向轮14-2，再穿过Z形支撑板14-1的穿线孔14-3分别插入两片薄膜a和b之间，当薄膜片材a和b粘合在一起时，线绳被包裹在两片薄膜间，形成多条筒型迷宫。

本发明加工设备另一重要创新点是设计了水冷真空成型辊10。真空成型辊10由旋转成型轮10-10和固定水冷轴10-6组成，旋转成型轮10-10外径表面沿轴向设置固定间距的环形凸棱10-5-5和环形凹槽，环形凹槽内镶嵌横截面为矩形的环形迷宫成型环10-5，每条成型环外表面，沿圆周顺轴向刻有多组交错的内出水口凹槽10-5-7和外出水口凹槽10-5-8，迷宫成型环10-5外表面圆周还设置有迷宫凹槽10-5-3，以使线绳镶嵌在迷宫凹槽内，迷宫成型环外径与成型轮的环形凸棱10-5-5外径相同。

迷宫成型环10-5的内出水口凹槽底面设置内出水口抽气通孔10-5-1,外出水口凹槽底面设置外出水口抽气通孔10-5-4,在旋转成型轮圆周面与迷宫成型环内出水抽气通孔10-5-1对应位置，设置输水通道抽气通孔10-5-2。

工作过程是：图6所示在挤出的两片半熔融态塑料薄膜a、b夹带两条一组的线绳，靠重力垂入柔性压辊16和水冷真空成型辊10间的空隙后，启动成型辊驱动电机，驱动成型辊转动，然后启动气缸15，气缸活塞推动柔性压辊轴，使柔性压辊以2.5～2.7Kg/cm2的压力，均匀压在与其轴向平行安装的真空成型辊10上。这时，柔性压辊在成型辊带动下，与成型辊同步反向转动。

调整成型辊转动速度，将塑料薄膜7a、9b的厚度拉伸至0.19～0.2mm，宽度缩减至挤出宽度的80～85％。

本发明设备安装时，柔性压辊外圆与成型辊水冷轴套真空室的中心顺时针10～12度相切。图12所示在真空成型辊与柔性压辊压合作用下，两层薄膜将每组线绳按迷宫凹槽10-5-3的间距定位并夹在中间，一面拉伸、牵引、冷却半熔融态塑料薄膜，一面利用薄膜余热，在柔性压辊和水冷真空成型辊的辊挤作用下，将两层薄膜需要粘合的部位连续粘合。

本发明的冷却系统包括所述旋转成型轮10-10套在固定水冷轴10-6上，通过链轮10-14的端面棘齿与旋转成型轮端面棘齿啮合，带动旋转成型轮以固定水冷轴为轴转动。

固定水冷轴外径表面设置沿轴向布置的矩形真空室10-9,真空室通过抽气过渡管10-8与空心轴10-11连接；空心轴一端堵死，一端连接抽气口10-1，抽气口通过真空抽气管23、真空抽气阀28与真空泵30连接。

所述固定水冷轴外径表面与旋转成型轮内表面接触，固定水冷轴与端盖A10-4和端盖B10-12及空心轴10-11构成的空间，由进水口10-3-1通入冷却水，冷却水经回水口10-3-2返回冷却水箱。

设备工作时，成型辊水冷轴套的进水温度为20～22℃，供水量应能使成型辊表面温度保持38～40℃。打开抽气阀28，启动真空泵30，抽吸塑料薄膜b，使滴灌带过水通道和内外出水口成型。

真空泵工作时，真空度保持300～320毫米汞柱。工作真空度靠排气阀27调节。

在a、b两层薄膜粘合、抽吸形成多条迷宫和内外出水口后，将成型未切分的滴灌带17按图4所示，绕过张紧辊18。缠绕稳定后旋动切刀轴和分切刀11，使切刀刃对准在图13中心线G的位置，与塑料薄片上面成100～120度夹角，切分成横截面如图2图3形状的滴灌带，切分后的滴灌带再绕过张紧辊20及展平辊21，缠绕在缠绕轴22上，如图4所示。

调整驱动缠绕轴的力矩电机转速，使缠绕线速度大于成型辊外圆的线速度，并可使切分后的每条滴灌带都充分展平。测试缠绕拉力应保持在单条滴灌带10～12N。

滴灌带成型后，由两根线绳构成的微孔迷宫，被包裹在薄膜之间，线绳采用纤维材料，横截面可以是圆形、矩形、环形、椭圆形等多种形状。水在滴灌带内侧出水口进入微孔迷宫后，再从外侧出水口滴出或流出。滴灌带单位长度出水量，可通过改变外侧出水口间距控制。

上述描述仅作为本发明多条筒形微孔迷宫滴灌带生产方法和设备几种可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (9)

1.多条筒形微孔迷宫滴灌带的加工方法，其特征包括：塑料薄膜挤出机设置两个平行的直线型挤出模口A(7)与B(9)，挤出熔融态塑料薄膜片a和b，在两层塑料薄膜之间设置有线绳喂入机构(14)，将多条作为筒形迷宫填充物的线绳(14-4)两根一组分别平行插入两片薄膜膜片a和b之间，膜片以半熔融状态拉伸时，被真空成型辊(10)和柔性压辊(16)的挤压力将薄膜部分粘合，同时靠真空抽吸，在粘合面(19-1)上将筒形微孔迷宫的内出水口(19-3)和外出水口(19-4)抽吸成型；再经过分切刀剖切，分成多条单边由线绳构成筒形微孔迷宫的滴灌带；筒形微孔迷宫滴灌带的输水通道(19-2)侧面设置有填充线绳(14-4)构成的微孔迷宫流道，微孔迷宫流道相邻输水通道径向均衡设置内出水口(19-3)，与内出水口交错设置的外出水口(19-4)延伸至滴灌带的边缝；

多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法使用的加工设备其特征包括：塑料薄膜挤出机设置挤出模口A(7)与挤出模口B(9)，两个模口后续工位依次设置有线绳喂入机构(14)、相对旋转的柔性压辊(16)和真空成型辊(10)、分切刀(11)、张紧轮及成品滴灌带缠绕辊(22)，其中：

所述的线绳喂入机构(14)设置多个阻尼线绳辊(14-6)导出线绳(14-4)，经由分线板(14-5)和设置于Z形支撑板(14-1)上对应数量的线绳导向轮(14-2)将线绳两根一组导入半熔融状态的膜片a与b中，Z形支撑板(14-1)由连接螺栓(14-12)连接在两个挤出模口的下平面上。

2.根据权利要求1所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法，其特征包括：所述线绳喂入机构(14)的阻尼线绳辊(14-6)设置于支撑板(14-8)上。

3.根据权利要求1所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法，其特征包括：所述线绳喂入机构(14)的Z形支撑板(14-1)上等距设置一排导向轮轴(14-11)，同轴设置两槽导向轮(14-2)，Z形支撑板(14-1)对应每个导向轮的底面设置一排穿线孔(14-3)。

4.根据权利要求1所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法，其特征包括：所述线绳喂入机构(14)的分线板(14-5)设置于阻尼线绳辊(14-6)和导向轮之间，分线板设置有与导向轮槽数量对应的分线孔(14-5-1)。

5.根据权利要求1所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法，其特征包括：所述的真空成型辊(10)由旋转成型轮(10-10)和固定水冷轴(10-6)组成，旋转成型轮(10-10)外径表面沿轴向设置固定间距的环形凸棱(10-5-5)和环形凹槽，环形凹槽内镶嵌横截面为矩形的环形迷宫成型环(10-5)，每条成型环外表面，沿圆周顺轴向刻有多组交错的内出水口凹槽(10-5-7)和外出水口凹槽(10-5-8)，迷宫成型环(10-5)外表面沿圆周还设置有整圈的迷宫凹槽(10-5-3)，以使线绳镶嵌在迷宫凹槽内，迷宫成型环外径与成型轮的环形凸棱(10-5-5)外径相同。

6.根据权利要求5所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法，其特征包括：所述迷宫成型环(10-5)的内出水口凹槽底面设置内出水口抽气通孔(10-5-1),外出水口凹槽底面设置外出水口抽气通孔(10-5-4),在旋转成型轮圆周面与迷宫成型环内出水抽气通孔(10-5-1)对应位置，设置滴灌带输水通道抽气通孔(10-5-2)。

7.根据权利要求5所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法，其特征包括：所述旋转成型轮(10-10)套在固定水冷轴(10-6)上，通过链轮(10-14)的端面棘齿与旋转成型轮端面棘齿啮合，带动旋转成型轮以固定水冷轴为轴转动。

8.根据权利要求7所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法，其特征包括：所述固定水冷轴外径表面设置沿轴向布置的矩形真空室(10-9),真空室通过抽气过渡管(10-8)与空心轴(10-11)连接；空心轴一端堵死，一端连接抽气口(10-1)，抽气口通过真空抽气管(23)、真空抽气阀(28)与真空泵(30)连接。

9.根据权利要求5所述多条筒形微孔迷宫滴灌带加工方法，其特征包括：所述固定水冷轴外径表面与旋转成型轮内表面接触，固定水冷轴与端盖A(10-4)和端盖B(10-12)及空心轴(10-11)构成的空间，由进水口(10-3-1)通入冷却水，冷却水经回水口(10-3-2)返回冷却水箱。