CN112004409A - 灌溉管 - Google Patents

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Abstract

一种薄壁灌溉管具有抗拉层，抗拉层在管的外侧上形成为连续条带，用于增加管的抗拉强度。抗拉层包括比抗拉层之外的管的其余部分的材料更高的抗拉强度。

Description

灌溉管
技术领域
本发明的实施例涉及灌溉管(irrigation pipe)，可以是滴灌管。
背景
灌溉系统经由灌溉管网络向植物输送包括水(通常包含植物养分、杀虫剂和/或药物)的液体。
相对薄壁的灌溉管，有时称为带，可用于灌溉，例如当灌溉管使用了短暂的持续时间诸如单个季节时，然后可能被处理掉。
在安装或使用中，灌溉管可能会受到磨损和损伤，这可能会导致管损坏，特别是在灌溉管具有相对较薄的壁的情况下。
灌溉管可以经由安装在灌溉管上或集成在灌溉管内的灌水器或滴头向植物输送液体。这种灌水器可以被热结合到管以形成所谓的滴灌管或滴头管。在某些情况下，这种滴头管在结合区域和/或与滴流灌水器连接的区域处可能容易损坏。
概述
结合系统、工具和方法对以下实施例及其方面进行了描述和说明，这些实施例意为示例性和说明性的，而不限制范围。
在实施例中提供了一种薄壁灌溉管，该薄壁灌溉管具有抗拉层，该抗拉层在管的外侧上形成为连续条带，用于增加管的抗拉强度，其中抗拉层包括比抗拉层之外的管的其余部分的材料更高的抗拉强度。
除了以上描述的示例性方面和实施例之外，通过参考附图和学习下面的详细描述，另外的方面和实施例将变得明显。
附图简述
在参考的附图中图示了示例性实施例。其意图是，本文所公开的实施例和附图应视为是说明性的而不是限制性的。然而，通过参考下面的详细描述同时阅读附图，可以在本发明组织和操作方法两者方面最好地理解本发明以及最好地理解本发明的目标、特征和优点，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的至少某些实施例的灌溉管；
图2A示意性地示出了沿平面II-II截取的图1的灌溉管的截面，图示了灌溉管的一种可能实施例；以及
图2B示意性地示出了沿平面II-II截取的图1灌溉管的截面，图示了灌溉管的另一可能实施例。
将理解，为了说明的简单和清楚，在附图中示出的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大。此外，在适当的情况下，参考标记可以在附图内重复以表示类似的元件。
详细描述
首先请注意图1，其图示了根据本发明的至少某些实施例的灌溉管10。灌溉管具有围绕管的纵向轴线X形成的管壁12，管壁12形成内部贯通的内腔14，内腔14用作管的主通道，用于轴向地引导液体经过管。
管还包括开口16，开口16沿管的壁12轴向地形成，开口16用作流经内腔14的液体可经过其流出该管的通道。开口16可以采取穿过管壁钻出或冲压的孔的形式。
在本发明的实施例中，灌溉管可以包括操作层18，操作层18沿着管壁形成，可以如这里所示地沿着包括开口16的壁区域形成。在本发明的各种实施例中，操作层可以用作抗拉层，用于增加管的抗拉强度，从而增加管在例如被拉伸或拉动时可承受的最大应力。
在各种实施例中，提供这种抗拉层在有时被称为“带”的所谓薄壁管中可以特别有用。这种薄壁管结构用可以在约0.127毫米(5密耳)至约0.2032毫米(8密耳)的范围内(在保持在圆柱形状态的管上沿径向方向测得)的壁厚表征。这种相对薄的壁厚可能使管相对薄弱，尤其是当遭受拉伸应力，诸如当铺设或从现场取回时。在图1和图2所示的例子中，抗拉层18被图示为至少沿着壁12的外侧形成。
注意图2A，其示意性地示出了沿着大致正交于管的轴线X的平面(诸如图1中标记的平面II-II)截取的管10实施例的横截面。在该实施例中，操作层18图示为沿着管壁12的外侧形成，其中开口16穿透层18和壁12进入管的内腔14。
注意图2B，其示意性地示出了管10的实施例的横截面，该实施例类似于在图2A中所看到的，然而在该示例中包括此处附接到管壁的内侧的灌溉灌水器20。多个灌水器诸如灌水器20可沿管壁轴向地附接，其中每个灌水器位于邻近穿过管形成的相应开口处，开口用作通道，管中流动的液体通过该通道可被引导至管外用于灌溉。
在本发明的一个实施例中，抗拉层结构18中的操作层可以被布置成由具有比管的其余材料中的比较强度密度比(comparative strength-to-density ratio)更高的强度密度比的材料形成。
在非结合示例中，具有相对高的强度密度比的结构中的抗拉层18可由诸如以下材料制成：COC、PP或类似物。
在某些情况下，适于形成抗拉层18的材料可被界定为具有相对高的割线模量(secant-modulus)(其中当在本文中提到时割线模量为根据ASTM D638-14(见第11节)界定的)。例如，在一个示例中，抗拉层18可以选自具有约1500MPa的割线模量和约0.9gr/cm^3的密度的聚丙烯，而管其余部分的材料可以由具有约800MPa的割线模量和约0.945gr/cm^3的密度的聚乙烯形成。
在某些实施例中，可以向抗拉层18添加填充物材料，例如以增加层的割线模量。在某些情况下，填充物材料可以充当“强化”填充物。
而在另外的实施例中，抗拉层18可以被界定为具有相对于形成管壁其余部分的材料的抗拉强度而言相对高的抗拉强度的层(其中抗拉强度可以是根据ASTM D638-14界定的)。
可能地，这种抗拉层可以由具有“1％张力割线模量(Tension secant Modulus)”的材料形成，该“1％张力割线模量”可以是高于管的其余部分中存在的类似模量。例如，抗拉层18的“1％张力割线模量”可以是大于约2000MPa。
可替代地或者另外地，对抗拉层18张力的抗力的增加可以由层18的弹性模量相对于管其余材料中存在的相同模量的增加来界定。
在一些实施例中，这种抗拉层18可以另外地或替代地包括纳米填充物，诸如纳米石墨烯、纳米碳管、纳米粘土、纳米纤维素(Nano-Cellulous)(或类似物)，其中这种纳米填充物被设计成形成最终挤出管中形成抗拉层18的基质的高达约5％(以重量百分比计)。
在某些情况下，抗拉层可以另外地或替代地由包括玻璃纤维的PP或PE材料制成。这种玻璃纤维可以是非连续纤维(短的或长的)，和/或可能地这种玻璃纤维构成形成层18的聚烯烃材料的以重量百分比计约5％至约50％之间，并且优选为约20％至约30％之间。在一些例子中，抗拉层18可以由COC(环烯烃共聚物)材料形成，而在一些情况下，预拉伸连续纤维(可以是纤维束)(涂覆的或未涂覆的)可以被嵌入层18中用于增加其抗拉强度。
在一个例子中，确定包括抗拉层18的管的相对抗拉强度特性可以根据ASTM D638-14来界定。首先可以在不包括滴头的管部分或带部分中在滴灌管的圆周上标记四个节段。然后，可以从四个节段中的每一个节段切割五个哑铃形样品(根据ASTM D638-14)，得到总共二十个这样的样品。
在随后的步骤中，每个样品可以在拉伸试验机中被拉伸(根据ASTM D638-14，速度100mm/min)，同时记录每个样品获得的屈服力和最大力(以牛顿计)。然后，与每个节段相关的五个样本可以被平均以记录每个区段的平均值，并且通过具有比管的其他测试节段中存在的结果高约30％或更多的平均结果的节段来识别出存在根据本发明的各种实施例的形成抗拉层18的材料。
在至少某些实施例中，操作层18(除了形成拉伸之外或作为形成拉伸的替代)可以被布置成包括适于至少部分地限制生物物质的形成和/或植物根进入管的通道(诸如开口16)的材料。
操作层18可以包括操作材料，该操作材料呈金属材料形式，例如铜，优选氧化铜。此外，操作层18优选地包括这种操作材料，该操作材料混合在聚合物材料中从而形成可熔融的聚合物物质，该可熔融的聚合物物质可以在管的制造过程中例如被挤出和/或共挤出，以便一体式形成管壁12的至少一部分。
在本申请的描述和权利要求中，动词“包括(comprise)”、“包括(include)”和“具有(have)”及其变体中的每一个用于指示动词的一个或更多个宾语不一定是该动词的一个或更多个主语的构件、部件、元件或零件的完整的列举。
另外，虽然本申请或技术已经在附图和前面的描述中详细地说明和描述，但是这种说明和描述被认为是说明性或示例性的并且是非限制性的；本技术因此并不限于所公开的实施方案。根据对附图、技术和所附权利要求的研究，所公开的实施例的变型可以被所属领域的技术人员以及实践所要求保护的技术的人员理解和实现。
在权利要求中，词语“包括(comprising)”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中叙述的若干项的功能。仅仅在相互不同的从属权利要求中叙述了某些措施的事实并不表示这些措施的组合不可以被有利地使用。
本技术还被理解为包含确切的术语、特征、数值或范围等，如果在这里这样的术语、特征、数值或范围等结合诸如“约、大约、大体上、大致、至少”等术语被引用的话。换句话说，“大约3”还应包括“3”，或“大体上垂直”还应包括“垂直”。权利要求中的任何参考标记不应当被理解为限制范围。
尽管已经以一定程度的特定性描述了本发明的实施例，但应理解，可以做出各种改变和修改而不脱离下文所要求保护的发明范围。

Claims (11)

1.一种薄壁灌溉管，所述管具有抗拉层，所述抗拉层在所述管的外侧上形成为连续条带，用于增加所述管的抗拉强度，其中所述抗拉层包括比所述抗拉层之外的所述管的其余部分的材料更高的抗拉强度。
2.根据权利要求1所述的薄壁灌溉管，其中，所述抗拉层包括比所述抗拉层之外的所述管的其余材料中的比较强度密度比更高的强度密度比。
3.根据权利要求1或2所述的薄壁灌溉管，其中，所述抗拉层包括比所述抗拉层之外的所述管的其余材料的比较割线模量更高的割线模量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的薄壁灌溉管，其中所述抗拉层包括填充物材料，可能为非惰性填充物材料和/或还可能为纳米填充物材料，诸如纳米石墨烯、纳米粘土、纳米纤维素中的至少一种。
5.根据前述权利要求中任一项所述的薄壁灌溉管，其中，所述抗拉层包括聚合物增强玻璃纤维。
6.根据前述权利要求中任一项所述的薄壁灌溉管，其中，确定所述抗拉层相对于所述抗拉层之外的所述管的其余部分的材料的相对抗拉强度特性是根据ASTM D638-14界定的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的薄壁灌溉管，其中，当在保持为圆柱形状态的管上沿径向方向测量时，所述管的壁厚在约0.127毫米(5密耳)至约0.2032毫米(8密耳)的范围内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的薄壁灌溉管，其中，在正交于所述管的轴线并沿着所述管的轴线的任何位置所截取的横截面中，所述抗拉层仅沿着所述管的外周的一部分延伸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的薄壁灌溉管，其中，所述管包括轴向间隔开的孔，所述孔用于将液体从所述管传送出来，并且所述孔还穿过所述抗拉层形成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的薄壁灌溉管，其中，所述抗拉层包括金属材料，例如铜，优选地氧化铜。
11.一种灌溉管，所述管具有操作层，所述操作层在所述管的外侧上形成为连续条带，其中，所述抗拉层包括金属材料，例如铜，优选地氧化铜。
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