CN104837333A - 灌溉管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于灌溉地面的灌溉管，所述灌溉管由具有热塑性塑料的材料制成，其中，所述借助激光制成灌溉孔。本发明还涉及一种用于制备所述灌溉管的方法和设备。

Description

灌溉管

本发明涉及一种用于灌溉地面的灌溉管以及用于制造这种灌溉管的方法和设备。

这种也被称为雾化灌溉管或滴灌管类型的灌溉管在现有技术中是充分已知的。这种类型的灌溉管具有以均匀间距相间隔的孔，注入管中的灌溉用水从所述孔排放到预定的位置，以便这样灌溉在该灌溉管周围的土地。当这种类型的灌溉管埋置在地表下时，在此就形成了关键的优点，即该灌溉用水直接抵达所需的位置，并且不像布置在地表上的灌溉系统一样由于阳光照射而使大量的灌溉用水蒸发。

由文献DE 698 00 409 T2已知一种由塑料、例如由聚乙烯制成的灌溉管，所述灌溉管具有以均匀间距相间隔的孔，所述孔与管内部的滴流装置形成连接。灌溉用水通过各个孔的滴流装置向外输送，以便这样灌溉与各个孔周围邻近的地面。

这种类型灌溉管的巨大弊端在于，这种类型的灌溉管在生产上成本极高，这使该灌溉管最终售价昂贵，并由此使得该灌溉管在必须大面积施行灌溉的农业上的使用存有经济方面的疑虑。

另一弊端在于，所述灌溉管一开始必须加载极高的水压，由此使该灌溉管在其整个长度上都能从所设置的孔中放出灌溉用水。由于在农业中使用的水源接头和存在于该处的相对较低的标准水压，必须在这种灌溉管中设有提高灌溉系统的水压的设备。此外，如果要灌溉较长的距离或者说较大的面积，并为此所使用的灌溉管极长，就必须在所铺设的灌溉管内部以均匀间距设置这种设备，由此使灌溉用水能一直被输送至灌溉管的末端。

在农业中，这么高技术的应用仅用于灌溉系统中是低效的，而且尤其对于发展中国家和第三世界国家的农业中的灌溉系统来说几乎是不可想象的。

此外还已知的是，由橡胶颗粒制造灌溉管，则该灌溉管具有较高多孔性的表面结构。基于该多孔状的表面结构，在管中以极高水压被输送的灌溉用水可以溢出或者说渗出，由此为灌溉管的临近周围提供水。这种由橡胶颗粒制成的灌溉管例如由文献DE 10 2009 033 793 A1已知。

在此具有的弊端在于，由橡胶颗粒材料制成的灌溉管的制造成本极高，因为每米灌溉管需要特别大量的橡胶颗粒。此外，灌溉管为了满足其要求必须被加载极高的压力，这最终又必须使用水压增高设备。即使利用这种由橡胶颗粒制成的灌溉管，最终也无法实现在经济上和生态上都适合的灌溉系统。

由此本发明所要解决的技术问题在于提供一种改进的灌溉管，利用该灌溉管能避免现有技术中已知的弊端，并且实现灌溉技术被高效的应用。此外，本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种用于制造灌溉管的改进的方法和改进的设备，利用所述方法能成本低廉地且利用较低花费制造灌溉管。

所述技术问题是通过权利要求1的技术特征以及权利要求7的技术特征以及权利要求14的技术特征解决的。

根据权利要求1规定了由具有热塑性塑料的材料制成的、用于灌溉地面的灌溉管，所述灌溉管具有设在灌溉管上的用于导入灌溉用水的进水口并具有大量在灌溉管的周向上分布的灌溉孔，所述灌溉孔被配置用于受控地将灌溉管所输送的灌溉用水向地面排放。灌溉孔在此借助激光制成。

根据本发明的灌溉管由此由具有热塑性塑料、例如聚乙烯或聚丙烯的材料制成。在灌溉管的周向上设有若干较小的灌溉孔，所述灌溉孔能将在灌溉管中经进水口导入的灌溉用水受控地向周围排放。

根据本发明规定，灌溉孔通过激光制成。这具有的优点在于，灌溉孔能非常简单且成本低廉地构成，因为激光在热塑性塑料中能非常迅速且精确地制造所需的灌溉孔。此外，通过使用热塑性塑料还能降低整体的材料费用，因为这种材料与其他材料相比更加廉价而且易于加工。

此外，利用激光还能制造极小的灌溉孔，由此能更好地且目标准确地控制排水。由此可以在导入灌溉用水时使用较低的水压，并且提高管的有效长度，从而不再需要水压增高设备。在使用这种灌溉技术时，无论生态上还是经济上的效益都得到了明显提高。

在使用热塑性塑料时能非常迅速且符合目的地制造最小的灌溉孔、例如小于50μm、优选小于30μm的灌溉孔。

要被灌溉的地面在本发明的范畴中可以例如是农业用地、园圃地面或私人园圃场地、例如草坪。

在一种优选的实施方式中，在预定的管区段中，单位长度的灌溉管的灌溉孔的平均水流通面积沿灌溉用水的流动方向不断增大。

这样，例如在该管区段起始处的平均水流通面积小于在管区段末端处的平均水流通面积，由此实现了灌溉用水的均匀排放。

由此得到了多种优点，其中包括大面积的有效灌溉。由此，一方面可以通过灌溉孔的不断增大的平均水流通面积实现在整个管区段的长度上的均匀排水。

其他优点在于，所需的水压可以被进一步降低，因为水压由于平均水流通面积的不均匀的分布而不再线性降低，从而使农业用地中的标准的水源接头也可被使用，而不需要为此专门设置的压力增大设备。

其他优点在于，灌溉管或预定的用于灌溉的管区段的长度可以被提高，因为起初的压力降与传统的灌溉管相比相对较低，并且由此在灌溉管或者说预定的管区段的长度上，水压持久地保持稳定。这种灌溉管由此在应用中非常高效且经济上有利。

在此，由多个灌溉孔的水流通面积相对于灌溉管的或预定管区段的确定长度的比值得出单位长度内的灌溉孔的平均水流通面积。在此，单位长度应该大于沿流动方向的两个灌溉孔之间的最大间距，优选所述单位长度应该大于沿流动方向的孔的平均间距。在此，预定的管区段应该是单位长度的数倍、乃至是灌溉管的整个长度。

每单位长度的灌溉孔的平均水流通面积的增长可以例如这样实现，即在预定的管区段中沿灌溉用水的流动方向增加单位长度的灌溉管内的灌溉孔的数量和/或平均直径，从而由此形成每单位长度内的灌溉孔的平均水流通面积的提高。

这样例如可以考虑的是，相对于流动方向位于前方的管区段中的灌溉孔的平均数量和/或平均直径小于位于后方的管区段中的灌溉孔的平均数量和/或平均直径，其中，前方的管区段和后方的管区段必须不能交叠。

由于灌溉孔的平均水流通面积的提高、例如由于每单位长度内的灌溉孔的平均数量和/或平均直径的提高，通过之前灌溉孔的压力降和从管中流出的灌溉用水的损耗被如此均衡，从而在管的整个长度内或者在整个管区段内实现了均匀的排水。

有利地，灌溉管由热塑性塑料的材料制成，其中，所述热塑性塑料是聚烃烯、优选聚乙烯或聚丙烯。然而热塑性塑料还可以是聚氯乙烯、聚苯乙烯或共聚物。

当前特别有利的是，灌溉孔的直径小于50μm、优选小于30μm。通过这种小的灌溉孔可以完全符合目的地实现对水排放量的控制，其中，由此通过平均水流通面积的增大可以明显更精确地调节压力平衡。

此外还特别有利的是，灌溉孔绕相应的水流通面具有孔环所述孔环相对于灌溉管的外周面向外突出。由此能够避免例如由脏污颗粒或污染颗粒所造成的灌溉孔的不期望的堵塞。

此外，所述技术问题还通过用于制造这种用于灌溉地面的灌溉管的方法解决，其中，灌溉管的材料具有热塑性塑料，其中，为了在预定位置上构成灌溉孔，利用激光设备的激光对所述灌溉管的材料打孔。

灌溉管的材料是指已经或者将要构成管的材料。在此，所述灌溉孔可以利用激光借助打孔在管制备之前在扁平的材料上制成、在管制备过程中在突出的材料上制成或在管制备之后在管状的材料上制成。在此，所述材料的材质具有热塑性塑料。

当前特别有利的是，材料的打孔借助激光完成，从而使灌溉孔的直径小于50μm、优选小于30μm。由此可以构成最小的灌溉孔，所述灌溉孔实现了符合目的的灌溉用水的排放。

有利地，所述材料的热塑性塑料具有聚烯烃、优选聚乙烯或聚丙烯。然而还可以考虑的是，热塑性材料是聚氯乙烯、聚苯乙烯或共聚物。

有利地，在预定位置上的材料借助激光装置的激光被如此打孔，从而在预定的管区段中每单位长度的已制成的灌溉区段内的灌溉孔的平均水流通面积沿灌溉用水的流动方向增大。由此可以制造具有上述优点的灌溉管。

灌溉孔的平均水流通面积的变化可以例如这样实现，即增加每单位长度的灌溉管或预定的管区段内的灌溉孔的平均数量和/或平均直径，由此则得到了每单位长度内的灌溉孔的平均水流通面积的增加。

在一种特别有利的实施方式中，为了在预定位置上构成灌溉孔而借助激光装置的激光对材料打孔，所述预定位置是借助计算单元根据在待制备的灌溉管上所设置的灌溉水压和/或待制备的灌溉管的管长度来确定的，从而可以对于给定的边缘参数(水压和/或管长度)来制造优化的灌溉管。由此为不同的使用目的有针对性地制造灌溉管，从而使在灌溉管的整个长度上的水排放基本上保持不变。

在一种有利的实施方式中，所述方法的特征在于以下步骤：

a)由作为材料幅的热塑性塑料制备材料，

b)向带有激光器和激光控制器的激光装置导入所述材料幅，

c)利用激光装置的激光对输入的材料幅打孔，从而在材料幅的预定位置上构成灌溉孔，和

d)向管装置导入已打孔的材料幅，借助所述管装置使已打孔的材料幅圆柱形地成型，并且在已打孔的材料幅的纵向边缘上进行接合，以便构成具有经激光穿孔的灌溉孔的灌溉管。

在一种特别优选的实施方式中由此规定，由扁平材料幅制成灌溉管，所述材料幅在使用热塑性塑料的情况下可以特别成本低廉地制成。这种材料幅例如可以是由热塑性塑料制成的薄膜。所述材料幅可以在此例如制备在滚柱上，例如所述材料幅通过挤压成型机制成。

在该实施方式中，用于制造灌溉管的材料被制备成扁平的材料幅。

该材料幅被导入激光装置，其中，激光装置具有激光器和激光控制器。借助激光装置的激光对被导入的材料幅在预定的位置上进行打孔，以便由此构成后来的灌溉孔。为此，激光装置例如可以具有扁平的平面，材料幅在所述平面上滚动和传送，其中，在材料幅在该扁平平面上的输送过程中，随后借助激光装置的激光对材料幅在预定的位置上进行打孔，以便如此构成灌溉孔。

为了简化被导入的材料幅在扁平平面上的输送，在平面的底侧上可以具有气孔，利用所述气孔可以在材料幅与扁平的平面之间构成空气垫。

激光例如可以是5000Hz或8000Hz的激光。由于热塑性塑料的使用和较高的激光能量，在打孔过程中在由热塑性塑料制成的薄膜上烧穿出最小的孔，从而由此构成后来的灌溉孔。

随后，将已打孔的材料幅向管装置导入，所述管装置由材料幅制成完工的灌溉管。为此首先使材料幅圆柱形地成型，并随后使已打孔的材料幅的纵向边缘接合，从而能构成具有经激光穿孔的灌溉孔的灌溉管。

该实施方式具有的优点在于，所述材料能便于制造且成本低廉地以材料幅的形式被提供。在扁平的材料幅中，能够通过激光精确地形成用于灌溉孔的穿孔。

在该实施方式的一种有利的变型方案中，材料幅在利用步骤c)进行打孔之前或之后借助切割装置沿纵向被切割成多个材料幅带，其中，每个材料幅带则构成灌溉管。因此，在步骤d)中将各个材料幅带与材料幅的一般概念视作相同。

被切割的材料幅带现在向管装置导入，其中，管装置被这样设计，即管装置将各个材料幅带圆柱形地成型，并且使相应的材料幅带的纵向边缘接合，从而使每个材料幅带都分别构成具有经激光穿孔的灌溉孔的灌溉管。

由此，能够实现由足够宽的、例如800mm宽的材料幅同时打孔并构成多个灌溉管。这提高了场地和方法的效率。

在该实施方式的另一种有利的变型中，材料幅或者材料幅带可以通过焊接纵向边缘使纵向边缘接合，以构成管。这种设计可以例如这样实现，即材料幅或材料幅带的纵向边缘向加热元件、例如电阻丝导入，所述加热元件对热塑性塑料进行加热并由此使纵向边缘相互熔合。然而还可以考虑其他焊接和粘接技术，其中，此处所述在热塑性塑料上的热焊接技术是最高效的。

此外，所述技术问题还通过用于制造用于灌溉农业用地的灌溉管的设备解决，所述设备被配置用于实施上述方法，所述设备具有配备激光器和激光控制器的激光装置，激光装置被配置用于对灌溉管的材料打孔，以便在预定位置上构成灌溉孔。

所述设备的优选设计方式可见于相应的从属权利要求。

结合附图示例性地对本发明进行更详尽的阐述。在附图中：

图1示出根据本发明的灌溉管的示意图；

图2示出用于制造这种灌溉管的设备的示意图。

图1示意性示出灌溉管1，所述灌溉管在其周向上具有灌溉孔2。这种灌溉管可以例如具有16.5mm的外径。在灌溉管1的左侧端部上设有进水口3，灌溉管1利用所述进水口能够被加注灌溉用水。灌溉用水在灌溉管1中的流动方向由此利用箭头F表示。

如图1示意性所示，每长度单位内的灌溉孔的数量沿流动方向F增加，从而由此使每单位长度内的灌溉孔的平均水流通面积沿流动方向F增加。这样，通过由于从灌溉孔2的排水所造成的沿流动方向F的水压下降，使得灌溉用水的排放量保持不变。

在灌溉孔2周围构成孔环4，所述孔环相对于灌溉管1的外周面5向外突出。由此能够避免较小的灌溉孔2的堵塞。

灌溉管1的材料可以是热塑性塑料、例如聚烃烯，聚乙烯或聚丙烯属于该聚烃烯族类。尤其由聚乙烯制成的灌溉管能够特别迅速且成本节约地制备。

灌溉孔的直径小于50μm、优选小于30μm，并且借助激光制成。

图2示意性示出设备10，利用所述设备能制备这种灌溉管。所述设备10具有材料幅制备装置10，用于材料的制备，利用所述材料幅制备装置能将材料幅向设备的相应装置输入。材料幅制备设备11的材料幅12可以例如是由聚乙烯制成的薄膜材料，所述薄膜材料卷绕在滚柱上。扁平的材料幅12则被导引穿过材料控制装置13，以便检查材料幅或薄膜上的缺陷。随后，材料幅导引穿过中间存储装置14，所述中间存储装置对扁平的材料幅实施相应的拉紧。

随后，材料幅12在工作台15上被平面地导引。在工作台15的前部区域中设有激光装置16，所述激光装置具有激光器和激光控制器(未详细示出)。借助激光装置16的激光器将激光射线朝在工作台15上导引的扁平的材料幅12的方向发射，以便这样在材料幅上打孔，从而构成灌溉孔。

由于是热塑性塑料和激光的较大热能，在材料幅的相关位置上烧穿出材料幅中的小孔，所述材料幅构成管的后来的灌溉孔。在工作台15与材料幅12之间构成的气垫在此在激光辐射的区域中被加热，这使得构成在打孔区域中的孔环，其中，所述孔环可以向上突出。因为热塑性塑料在孔环4区域内被加热并且由此能变形。

通过在孔环区域中位于下方的气垫由于被激光加热而发生的膨胀，使得孔环向外突出。

通过材料幅在工作台15上的连续进给，激光装置16的激光能够连续地在材料幅的整个宽度上实施相应的打孔。在此，可以借助激光控制器这样地选择打孔的位置，从而在制备灌溉管之后得到这种情况，即每单位长度内的灌溉孔的平均水流通面积沿流动方向增加。这是由此实现的，即灌溉孔的平均数量在灌溉管起始处小于在管末端。这可以借助激光装置16简单且高效地实现。

在紧接下来的步骤中这样将已打孔的材料幅12向切割装置17输入，所述切割装置将已打孔的材料幅切割成多个材料幅带。这样使得在一个加工步骤中由一个较宽的材料幅同时制备多个灌溉管。

每个独立的材料幅带则向管装置18输入，所述管装置首先借助卷边装置(Kanter)18a使每个材料幅带构成圆柱形状。随后，各个材料幅带的纵向边借助热焊接方法接合，这是通过借助加热元件将材料幅带的纵向边加热并随后熔合而实现的。

这样由每个材料幅带构成的具有经激光穿孔的灌溉孔的灌溉管则向冷却系统19输入，以便使焊缝冷却，并且随后将灌溉管容纳并放置在容纳装置20中。

根据本发明的装置或者说设备10由此能够实现的是，通过由热塑性塑料制成的薄膜料幅在少量几个加工步骤中制备多个带有小于50μm的灌溉孔的灌溉管。在此，用于制备一个灌溉管的成本仅是传统灌溉管的成本的几分之一，其中，通过有目的的打孔能够使灌溉孔与边缘参数——灌溉水压和/或管长度有针对性地相适应。

附图标记清单

1          灌溉管

2          灌溉孔

3          进水口

4          孔环

5          周向面

10         设备

11         材料幅制备装置

12         材料幅

13         材料幅控制装置

14         中间存储装置

15         工作台

16         激光装置

17         切割装置

18         管装置

18a        卷边装置

19         冷却系统

20         容纳装置

Claims (18)

1.一种用于灌溉地面的灌溉管(1)，所述灌溉管由具有热塑性塑料的材料制成，所述灌溉管具有设置在灌溉管(1)上的、用于输入灌溉用水的进水口(3)，所述灌溉管还具有大量在灌溉管的周向上分布的灌溉孔(2)，所述灌溉孔设置用于将输入灌溉管(1)中的灌溉用水受控地向地面排放，其特征在于，所述灌溉孔(2)利用激光制成。

2.根据权利要求1所述的灌溉管(1)，其特征在于，在预定的管区段中，每单位长度的灌溉管(1)内的灌溉孔(2)的平均水流通面积沿灌溉用水的流动方向(F)增加。

3.根据权利要求2所述的灌溉管(1)，其特征在于，在预定管区段中，每单位长度的灌溉管(1)内的灌溉孔(2)的平均数量和/或平均直径沿灌溉用水的流动方向(F)增加。

4.根据上述权利要求中任一项所述的灌溉管(1)，其特征在于，所述热塑性塑料是聚烃烯、优选是聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯或共聚物。

5.根据上述权利要求中任一项所述的灌溉管(1)，其特征在于，所述灌溉孔的直径小于50μm、优选小于30μm。

6.根据上述权利要求中任一项所述的灌溉管(1)，其特征在于，所述灌溉孔(2)具有孔环(4)，所述孔环相对于灌溉管(1)的外周面(5)向外突出。

7.一种用于制备用来灌溉地面的灌溉管(1)的方法，其中，所述灌溉管(1)的材料(12)具有热塑性塑料，其中，为了在预定位置上构成灌溉孔(2)，利用激光装置(16)的激光对所述灌溉管的材料进行打孔。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述材料(12)的打孔这样进行，从而使灌溉孔(2)的直径小于50μm、优选小于30μm。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，借助激光装置的激光对所述材料在预定位置上进行打孔，从而使得在预定管区段中每单位长度的构成的灌溉管的灌溉孔(2)的平均水流通面积沿灌溉用水的流动方向增加。

10.根据权利要求中7至9中任一项所述的方法，其特征在于，为了构成灌溉孔而借助激光装置的激光在预定位置上对材料(12)打孔，所述预定位置是借助计算单元根据在待制备的灌溉管(1)上所设置的灌溉水压和/或待制备的灌溉管的管长度而被确定的。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于以下步骤：

a)提供由热塑性塑料制成的材料作为材料幅(12)，

b)将所述材料幅(12)向具有激光器和激光控制器的激光装置(16)输入，

c)利用激光装置(16)的激光对输入的材料幅(12)打孔，以便在材料幅(12)的预定位置上构成灌溉孔(2)，和

d)将已打孔的材料幅(12)向管装置(18)输入，借助所述管装置将已打孔的材料幅(12)圆柱形地成型，并且使所述已打孔的材料幅(12)的纵向边缘接合，以便构成具有经激光穿孔的灌溉孔(2)的灌溉管(1)。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述材料幅(12)在步骤c)的打孔之前或之后借助切割装置(17)沿纵向被切割成多个材料幅带，其中，每个材料幅带通过管装置(18)圆柱形地成型，并且将材料幅带的纵向边缘接合，以便在步骤d)中使每个材料幅带分别构成具有经激光穿孔的灌溉孔(2)的灌溉管。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述材料幅或材料幅带在纵向边缘上通过焊接纵向边缘而接合成管。

14.一种用于制备用来灌溉地面的灌溉管(1)的设备(10)，所述设备被配置用于实施根据权利要求7至13中任一项所述的方法，所述设备具有配备激光器和激光控制器的激光装置(16)，所述激光装置被配置用于对灌溉管的材料(12)打孔，用来在预定位置上构成灌溉孔。

15.根据权利要求14所述的设备(10)，其特征在于，所述设备具有计算单元，所述计算单元配置用于根据在待制备的灌溉管上设置的灌溉水压和/或待制备的灌溉管的管长度来确定预定位置，为了构成灌溉孔而借助激光装置的激光对所述材料(12)在所述预定位置上打孔。

16.根据权利要求14或15所述的设备(10)，其特征在于，

设有材料幅制备装置(11)，用于制备由热塑性塑料制成的材料幅，

设有具有激光器的激光装置(16)，用于对材料(12)打孔，从而在预定位置上构成灌溉孔，

并且设有管装置(18)，所述管装置配置用于使已打孔的材料幅圆柱形地成型，并且使材料幅的纵向边缘接合，以便构成具有经激光穿孔的灌溉孔的灌溉管。

17.根据权利要求16所述的设备(10)，其特征在于，所述管装置(18)配置用于焊接材料幅的纵向边缘使之接合，以便构成灌溉管。

18.根据权利要求16或17所述的设备(10)，其特征在于，所述设备具有切割装置(17)，所述切割装置设计用于将所述材料幅(12)沿纵向切割成多个材料幅带，其中，所述管装置(18)被这样配置，从而使每个材料幅带圆柱形地成型，并且使各个材料幅带的纵向边缘接合，以便使每个材料幅带分别构成具有经激光穿孔的灌溉孔的灌溉管。