CN1128610A - 制造滴灌管的方法 - Google Patents

Abstract

挤出塑料材料制备一连续管(1)流量调节器或“滴水器”(4)间隔地焊接到其内壁上，该滴水器包括一集水室，设置在对着管壁(1)的面上，并用一窄通道与水管内部相连，管连续地从一非接触探测器(40)前移动，优选用电容传感作为探测器(40)，探测出在它前面通过的流量调节器的起始端或尾端，这样，以探测器的讯号为函数，控制在管壁上的打孔，该孔把集水室与外部连通，打孔借助于激光器(42)，优选Nd/YAG型激光器，和光聚焦装置(44)。

Description

制造滴灌管的方法

本发明涉及制造滴灌管的一种方法。

使用所谓的“滴水”管用于某些类型的灌溉是一种普通的技术，这种技术涉及到的管，其管壁在预定的间隔打小孔，通过这些小直径孔，水流进地里，为了精确地控制通过小孔的流量，设置了一种流量调节器，通常称为“滴水器”，它包括一个塑料材料的部件，粘结到管的内壁上，这个部件，在其朝向管内壁的那面上有一凹陷部分，形成了一个集水室，这个收集室通过一预定水头损失的导管例如，曲径式密封导管，与管的内部空间相连。

曲径式密封是通过在滴水器表面上预制的沟槽形成的，该滴水器要对着管的内表面。

实际上，在大多数情形中，这种类型的灌管注按以下方式制造：

聚合物，一般是聚乙烯，加入到一挤出装置中，而后者通过一成形头按要求的直径生产一连续管。一旦管出了挤出机头并且仍然是热态时，通过挤出机头送来的滴水器被压到管的内壁上并由于局部熔融而粘到后者上。

一旦管-滴水器组件在一水槽中被冷却，就在对着收集室的地方加工出一个孔，穿过管壁，现时这种操作按下面的方式进行：

为了能够在正确的位置穿孔，人们必须能探测出在管中的一个滴水器的起始端，已知管在有滴水器的地方比只是管的地方的厚度大，用机械装置，例如置于被弹簧压着相互对靠的一对辊子之间，压迫簿壁的管子人们能够探测出在管中滴水器的起始端，只要滴水器经过辊子之间，后者就得移动以便给滴水器留出空间，这个移动被一电传感器探测到并作为给钻孔机的讯号，钻孔机将在管上钻孔以便从管内壁到外面之间经过滴水管制造一通道。

在管上钻孔则由通常的钻孔设备实施(钻头和钻孔机)。

由于探测滴水器的出现要求有一定重量的机械元件的运动。这种元件的惯性限制了探测滴水器起始端的速度和精度。

钻孔需要一定的时间长度，已知在这一时期管在向前移动，因此，钻孔设备必须在该钻孔期间以与管子相同的运动速度相随，因此要求有一套复杂而费钱的装置。

另外，还必须注意到钻孔是一种去除材料或者是相应于孔的小圆片，或者是碎屑的操作过程，这种材料的去除不能100％地保证，由此引起生产经常停顿，还要注意到聚合物，更准确地说是这些管所用的聚乙烯，比例如金属更难钻孔：由于钻削的摩擦产生的热聚乙烯容易熔化并“冻结”在钻头上，此后后者将无法再切削了。

本发明的一个目的是消除或至少减少这些缺陷，并提供一种简单的装置，使制造“滴”灌管获得高产量。

为获得这种结果，本发明提供一种制造滴灌管的方法，包括如下步骤：

—用挤出法提供一连续管，

—在管内壁上焊接流量调节器，后者含有一水密壁，与管的内壁一起限定出一集水室，由一预定水头损失的导管与管内部空间相连，

—在水管壁上打孔以便上述集水室与外部相通，

这种方法的特征在于，为了在管壁上打孔，人们使用一种不接触探测器，当管相对上述探测器纵向移动时，该探测器能探测出从它前方通过的流量调节器的起始端和尾端，

并且人们使用激光器在对着集水室的部位处的水管壁打孔。

下面将借助于由附图表示的实施例更详细地解释本发明，其中：

图1是用本发明的方法获得的灌注管的示意透视图；

图2是在安装入灌注管之前，从上面看的一滴水器的透视图，

图3是用于制造灌注管的装置，该装置符合本发明的要求。

图1表示用塑料材料，例如聚乙烯制的浇水管1，它包括间隔固定的孔2，通过该孔水能流去浇灌蔬菜3。在孔2邻近处，在管子内部，因而从外部看不见，放置有滴水器4，其结构借助于图1进行说明，在安装之前，该滴水器是用塑料材料制的，理论上说与管1的构成材料相同，但这不是必须的，滴水器4的形状为一硕长的平行六面体，其“外”表面5的横截面为与水管1内表面的曲线相一致的弧形，一集水室6在上述面5被切制出来，上述集水室大致位于面5的中央，但不穿透到滴水器的对面，如在图2中所示，在表面5上切进两个凹槽8，把集水室与两个通道9，每个通道9位于滴水器4靠近端部的地方，并且穿过滴水器，开口在对面或内表面7上。

在加工完的管内，把滴水器4，沿其整个外表面5焊接，或优选热-焊接到管1的内表面上，孔2穿过管1的壁，通入集水室6内，可以理解，在管1内的存水，通过通道9，导管8，集水室6和孔2，流到外面来。

下面参看图3，可以注意到，制造管1的装置包括一挤出装置20，它包含用于熔融塑料原料的腔室21，熔融塑料供入装有模子23的部件22中，模子23中设置了一圆锥形芯棒24，从而使粗制圆管25从模子中出来。

粗制圆管25被一牵引装置26拖曳，通过冷却和测量室27。在牵引装置26之后，管被卷在一圈筒28上。

这是制造塑料管的惯用的设备。

为了装上滴水器，芯棒24设置有一轴向通道，通道内设置一导棒30，该导棒接收从供给装置31供入的滴水器4。

设置了带有推杆33的移送装置32，以便把滴水器4送入到冷却和测量装置27内，导棒30的尺寸是计算过的，因此，在这一点，被该装置减缩了直径的粗制圆管25，在它仍然是糊状时，进入与滴水器接触，保证了滴水器的上表面5热焊到粗制圆管的内壁上，这种类型的装置是已知的。

在冷却和测量装置27出口上面，管1遇到滴水器探测器40，它对在其探测传感器下因滴水器的到达引起的电容变化很敏感。

探测器40是属于已知类型的，其灵敏度必须适应制造滴水器的材料的性质，在这方面，人们会注意到聚乙烯的介电常数与空气的差2.3倍，这种巨大的差别能使大量的商用探测器被使用，例如在市场上可买到的Baumer Co.(Frauen-feld，瑞士)的产品。在通过探测器40之后，管1进入打孔装置41中，后者包括一激光器42，用一光纤43连接到一光聚焦装置44上。

控制装置45的一端与拉伸或拖曳装置26相连，另一端与滴水器探测器相连，由这两个装置提供的数据，和关于探测器尺寸的信息，或更准确的说，是滴水器4在运动方向上的前端与集水室6的中心之间的距离，它计算出上述集水室将要与面对光聚焦装置44的时刻，然后它启动激光束发射。

使用激光打孔、切削和焊接是公知的，并经常在金属工业中应用，其物理作用是相干光部分地被物件表面吸收，这种被吸收的能量局部加热物件，并且如果能量足够大会使之局部熔化。

灌注管所用的聚乙烯原本不适于这种类型的方法，因为吸收系数非常低。聚乙烯对于大多数现有激光的长波是透明的。

纯聚乙烯不用于制造灌注水管，因为它对于太阳的紫外线没有足够的低抗力，而它们经常地暴露于紫外线中，为对抗这种作用，加入碳黑作为抗紫外线的稳定剂。

含有百分之几十的碳黑的聚乙烯对激光波长的吸收系数，例如Nd/YAG型，足够大，能以一种令人满意的方式把光能转变成热。

作用在管1的壁上的激光脉冲所释放的热量必须足够产生一个孔并把相应的管壁材料挥发掉，因此，不会残留下固体材料，但是这一热能在集水室6和滴水器的对面7之间形成直接连通的时刻必须不能强到破坏滴水器自身。

有几种方法可以用来减少这种危险的发生，同时仍然能在每种情况下获得合适的穿孔；人们可以设法，例如，使光聚焦器44有一组透镜，在水管1的壁上能强烈地转换能量。形成集水室6的底面的对面壁接收到较少的高强度光，集水室6被设置于离开在管1的壁上方能强烈地转换能量的透镜的焦平面，人们也可以设法使滴水器含有较少的碳黑，或者用对激光束更透明的不同的材料制造，人们也可以在集水室的底面上涂上反射物质。

如果管1的各尺寸完全保持在严格的公差内，在打每一孔的时候，假定由激光带来的能量是仔细选择的，一般说来，这类的方法是不必要的。

在现代技术中，获得管的速度限定在80米/分，因为机械打孔仅能达到200孔/分钟。本发明的装置能使打孔速度至少提高一倍，也能使挤出速度提高一倍，还不产生如现有技术中的碍事的固体废料。

在管高速运动时，依据本发明加工的孔可能稍微变长，如果这确有不便，可以按下列方法避免：例如，可以在光聚焦装置44上安装与打孔同步的一折射镜，这一简单的措施能使人们不必非得使用在更短的时间内提供相同的能量的激光器，也就是说一个更大功率的因而也是更费钱的激光器。

依据一简化的方案，光聚焦器被放置在沿运动的方向上，在探测器40的后方一段距离，这段距离等于从滴水器的前端到其集水器的距离，由探测器40发射出的讯号直接和立即控制激光能量的发射以加工出孔束，管运动的速度不需要再考虑。另一种可替换的方案是，光聚焦器44可以被放置在探测器40的前方，激光器则用相应于在探测器前经过的滴水器的端部的讯号控制。

作为非接触式探测器，人们优选使用电容传感器，它对于流量调节器的到达引起的电容的变化敏感。

在一改进的方案中，使管能够高速度运动并且能够发生许多变化，管以近乎恒速运动，测量这一速度，并且考虑到正在通过的流量调节器的起始端和/或尾端的探测时刻，管的运动速度，在流量调节器的端部与其集水室之间的距离，以及探测器和打孔机的相对位置，确定出打孔的时刻。

在一简化的方案中，人们使用的打孔机，它位于到探测器的距离等于管运动方向上流量调节器前端或后端之间的距离，在探测器发出了它前方经过的流量调节器的起始端或尾端的讯号后，打孔马上开始。

要注意的是，在这种情况下，为了打孔而要挥发掉的材料的热惯性要求探测器和打孔机之间的距离不同于滴水器的尾端与集水器之间的距离，而正确的周期取决于水管运动速度，因此，这种方法比前述的那种方法适应性差。

在一实施例中，优选管中含有碳黑的聚乙烯制造，并且激光器选用Nd/YAG型激光器。

Claims (5)

1.制造滴灌管的方法，包括下列步骤：

—用挤出法制成一连续管，

—在管内壁上焊接一流量调节器(4)，后者含有一水密壁，水密壁与水管的内壁一起形成一集水室(6)，集水室由一预定水头损失的导管(8)与管内部空间相连，以及

—在管壁上打孔以便上述集水室与外界相通，

其特征在于，为了在管壁上打孔，使用一种非接触探测器(40)，当管相对上述探测器纵向移动时，该探测器能探测出从它前方通过的流量调节器的起始端和/或尾端，

并且使用激光器(42)在对着集水室的部位处的管壁上打孔。

2.依据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用一种电容传感器作为非接触探测器，电容传感器对于由于流量调节器的到达而引起的电容的变化很敏感。

3.依据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，管以近于恒速运动，测量这一速度，并且考虑流量调节器正流过的起始端和/或尾端的探测时刻，管的运动速度，在流量调节器的端部与其集水室之间的距离，以及探测器和打孔机的相对位置，确定出打孔的时刻。

4.依据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，可以使用处于在下述位置上的打孔机：它到探测器的距离等于在管运动方向上流量调节器的前端和后端的距离，并且在探测器发出了流量调节器的起始端或尾端的讯号之后，打孔立即进行。

5.依据权利要求1到4任何一项所述的方法，其特征在于，管是由含有碳黑的聚乙烯制造，并且激光器选用Nd/YAG型激光器。