專利名稱：制造滴灌管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造滴灌管的一種方法。
使用所謂的“滴水”管用于某些類型的灌溉是一種普通的技術(shù)，這種技術(shù)涉及到的管，其管壁在預定的間隔打小孔，通過這些小直徑孔，水流進地里，為了精確地控制通過小孔的流量，設(shè)置了一種流量調(diào)節(jié)器，通常稱為“滴水器”，它包括一個塑料材料的部件，粘結(jié)到管的內(nèi)壁上，這個部件，在其朝向管內(nèi)壁的那面上有一凹陷部分，形成了一個集水室，這個收集室通過一預定水頭損失的導管例如，曲徑式密封導管，與管的內(nèi)部空間相連。
曲徑式密封是通過在滴水器表面上預制的溝槽形成的，該滴水器要對著管的內(nèi)表面。
實際上，在大多數(shù)情形中，這種類型的灌管注按以下方式制造聚合物，一般是聚乙烯，加入到一擠出裝置中，而后者通過一成形頭按要求的直徑生產(chǎn)一連續(xù)管。一旦管出了擠出機頭并且仍然是熱態(tài)時，通過擠出機頭送來的滴水器被壓到管的內(nèi)壁上并由于局部熔融而粘到后者上。
一旦管-滴水器組件在一水槽中被冷卻，就在對著收集室的地方加工出一個孔，穿過管壁，現(xiàn)時這種操作按下面的方式進行為了能夠在正確的位置穿孔，人們必須能探測出在管中的一個滴水器的起始端，已知管在有滴水器的地方比只是管的地方的厚度大，用機械裝置，例如置于被彈簧壓著相互對靠的一對輥子之間，壓迫簿壁的管子人們能夠探測出在管中滴水器的起始端，只要滴水器經(jīng)過輥子之間，后者就得移動以便給滴水器留出空間，這個移動被一電傳感器探測到并作為給鉆孔機的訊號，鉆孔機將在管上鉆孔以便從管內(nèi)壁到外面之間經(jīng)過滴水管制造一通道。
在管上鉆孔則由通常的鉆孔設(shè)備實施(鉆頭和鉆孔機)。
由于探測滴水器的出現(xiàn)要求有一定重量的機械元件的運動。這種元件的慣性限制了探測滴水器起始端的速度和精度。
鉆孔需要一定的時間長度，已知在這一時期管在向前移動，因此，鉆孔設(shè)備必須在該鉆孔期間以與管子相同的運動速度相隨，因此要求有一套復雜而費錢的裝置。
另外，還必須注意到鉆孔是一種去除材料或者是相應(yīng)于孔的小圓片，或者是碎屑的操作過程，這種材料的去除不能100％地保證，由此引起生產(chǎn)經(jīng)常停頓，還要注意到聚合物，更準確地說是這些管所用的聚乙烯，比例如金屬更難鉆孔由于鉆削的摩擦產(chǎn)生的熱聚乙烯容易熔化并“凍結(jié)”在鉆頭上，此后后者將無法再切削了。
本發(fā)明的一個目的是消除或至少減少這些缺陷，并提供一種簡單的裝置，使制造“滴”灌管獲得高產(chǎn)量。
為獲得這種結(jié)果，本發(fā)明提供一種制造滴灌管的方法，包括如下步驟—用擠出法提供一連續(xù)管，—在管內(nèi)壁上焊接流量調(diào)節(jié)器，后者含有一水密壁，與管的內(nèi)壁一起限定出一集水室，由一預定水頭損失的導管與管內(nèi)部空間相連，—在水管壁上打孔以便上述集水室與外部相通，這種方法的特征在于，為了在管壁上打孔，人們使用一種不接觸探測器，當管相對上述探測器縱向移動時，該探測器能探測出從它前方通過的流量調(diào)節(jié)器的起始端和尾端，并且人們使用激光器在對著集水室的部位處的水管壁打孔。
下面將借助于由附圖表示的實施例更詳細地解釋本發(fā)明，其中


圖1是用本發(fā)明的方法獲得的灌注管的示意透視圖；圖2是在安裝入灌注管之前，從上面看的一滴水器的透視圖，圖3是用于制造灌注管的裝置，該裝置符合本發(fā)明的要求。
圖1表示用塑料材料，例如聚乙烯制的澆水管1，它包括間隔固定的孔2，通過該孔水能流去澆灌蔬菜3。在孔2鄰近處，在管子內(nèi)部，因而從外部看不見，放置有滴水器4，其結(jié)構(gòu)借助于
圖1進行說明，在安裝之前，該滴水器是用塑料材料制的，理論上說與管1的構(gòu)成材料相同，但這不是必須的，滴水器4的形狀為一碩長的平行六面體，其“外”表面5的橫截面為與水管1內(nèi)表面的曲線相一致的弧形，一集水室6在上述面5被切制出來，上述集水室大致位于面5的中央，但不穿透到滴水器的對面，如在圖2中所示，在表面5上切進兩個凹槽8，把集水室與兩個通道9，每個通道9位于滴水器4靠近端部的地方，并且穿過滴水器，開口在對面或內(nèi)表面7上。
在加工完的管內(nèi)，把滴水器4，沿其整個外表面5焊接，或優(yōu)選熱-焊接到管1的內(nèi)表面上，孔2穿過管1的壁，通入集水室6內(nèi)，可以理解，在管1內(nèi)的存水，通過通道9，導管8，集水室6和孔2，流到外面來。
下面參看圖3，可以注意到，制造管1的裝置包括一擠出裝置20，它包含用于熔融塑料原料的腔室21，熔融塑料供入裝有模子23的部件22中，模子23中設(shè)置了一圓錐形芯棒24，從而使粗制圓管25從模子中出來。
粗制圓管25被一牽引裝置26拖曳，通過冷卻和測量室27。在牽引裝置26之后，管被卷在一圈筒28上。
這是制造塑料管的慣用的設(shè)備。
為了裝上滴水器，芯棒24設(shè)置有一軸向通道，通道內(nèi)設(shè)置一導棒30，該導棒接收從供給裝置31供入的滴水器4。
設(shè)置了帶有推桿33的移送裝置32，以便把滴水器4送入到冷卻和測量裝置27內(nèi)，導棒30的尺寸是計算過的，因此，在這一點，被該裝置減縮了直徑的粗制圓管25，在它仍然是糊狀時，進入與滴水器接觸，保證了滴水器的上表面5熱焊到粗制圓管的內(nèi)壁上，這種類型的裝置是已知的。
在冷卻和測量裝置27出口上面，管1遇到滴水器探測器40，它對在其探測傳感器下因滴水器的到達引起的電容變化很敏感。
探測器40是屬于已知類型的，其靈敏度必須適應(yīng)制造滴水器的材料的性質(zhì)，在這方面，人們會注意到聚乙烯的介電常數(shù)與空氣的差2.3倍，這種巨大的差別能使大量的商用探測器被使用，例如在市場上可買到的Baumer Co.(Frauen-feld，瑞士)的產(chǎn)品。在通過探測器40之后，管1進入打孔裝置41中，后者包括一激光器42，用一光纖43連接到一光聚焦裝置44上。
控制裝置45的一端與拉伸或拖曳裝置26相連，另一端與滴水器探測器相連，由這兩個裝置提供的數(shù)據(jù)，和關(guān)于探測器尺寸的信息，或更準確的說，是滴水器4在運動方向上的前端與集水室6的中心之間的距離，它計算出上述集水室將要與面對光聚焦裝置44的時刻，然后它啟動激光束發(fā)射。
使用激光打孔、切削和焊接是公知的，并經(jīng)常在金屬工業(yè)中應(yīng)用，其物理作用是相干光部分地被物件表面吸收，這種被吸收的能量局部加熱物件，并且如果能量足夠大會使之局部熔化。
灌注管所用的聚乙烯原本不適于這種類型的方法，因為吸收系數(shù)非常低。聚乙烯對于大多數(shù)現(xiàn)有激光的長波是透明的。
純聚乙烯不用于制造灌注水管，因為它對于太陽的紫外線沒有足夠的低抗力，而它們經(jīng)常地暴露于紫外線中，為對抗這種作用，加入碳黑作為抗紫外線的穩(wěn)定劑。
含有百分之幾十的碳黑的聚乙烯對激光波長的吸收系數(shù)，例如Nd/YAG型，足夠大，能以一種令人滿意的方式把光能轉(zhuǎn)變成熱。
作用在管1的壁上的激光脈沖所釋放的熱量必須足夠產(chǎn)生一個孔并把相應(yīng)的管壁材料揮發(fā)掉，因此，不會殘留下固體材料，但是這一熱能在集水室6和滴水器的對面7之間形成直接連通的時刻必須不能強到破壞滴水器自身。
有幾種方法可以用來減少這種危險的發(fā)生，同時仍然能在每種情況下獲得合適的穿孔；人們可以設(shè)法，例如，使光聚焦器44有一組透鏡，在水管1的壁上能強烈地轉(zhuǎn)換能量。形成集水室6的底面的對面壁接收到較少的高強度光，集水室6被設(shè)置于離開在管1的壁上方能強烈地轉(zhuǎn)換能量的透鏡的焦平面，人們也可以設(shè)法使滴水器含有較少的碳黑，或者用對激光束更透明的不同的材料制造，人們也可以在集水室的底面上涂上反射物質(zhì)。
如果管1的各尺寸完全保持在嚴格的公差內(nèi)，在打每一孔的時候，假定由激光帶來的能量是仔細選擇的，一般說來，這類的方法是不必要的。
在現(xiàn)代技術(shù)中，獲得管的速度限定在80米/分，因為機械打孔僅能達到200孔/分鐘。本發(fā)明的裝置能使打孔速度至少提高一倍，也能使擠出速度提高一倍，還不產(chǎn)生如現(xiàn)有技術(shù)中的礙事的固體廢料。
在管高速運動時，依據(jù)本發(fā)明加工的孔可能稍微變長，如果這確有不便，可以按下列方法避免例如，可以在光聚焦裝置44上安裝與打孔同步的一折射鏡，這一簡單的措施能使人們不必非得使用在更短的時間內(nèi)提供相同的能量的激光器，也就是說一個更大功率的因而也是更費錢的激光器。
依據(jù)一簡化的方案，光聚焦器被放置在沿運動的方向上，在探測器40的后方一段距離，這段距離等于從滴水器的前端到其集水器的距離，由探測器40發(fā)射出的訊號直接和立即控制激光能量的發(fā)射以加工出孔束，管運動的速度不需要再考慮。另一種可替換的方案是，光聚焦器44可以被放置在探測器40的前方，激光器則用相應(yīng)于在探測器前經(jīng)過的滴水器的端部的訊號控制。
作為非接觸式探測器，人們優(yōu)選使用電容傳感器，它對于流量調(diào)節(jié)器的到達引起的電容的變化敏感。
在一改進的方案中，使管能夠高速度運動并且能夠發(fā)生許多變化，管以近乎恒速運動，測量這一速度，并且考慮到正在通過的流量調(diào)節(jié)器的起始端和/或尾端的探測時刻，管的運動速度，在流量調(diào)節(jié)器的端部與其集水室之間的距離，以及探測器和打孔機的相對位置，確定出打孔的時刻。
在一簡化的方案中，人們使用的打孔機，它位于到探測器的距離等于管運動方向上流量調(diào)節(jié)器前端或后端之間的距離，在探測器發(fā)出了它前方經(jīng)過的流量調(diào)節(jié)器的起始端或尾端的訊號后，打孔馬上開始。
要注意的是，在這種情況下，為了打孔而要揮發(fā)掉的材料的熱慣性要求探測器和打孔機之間的距離不同于滴水器的尾端與集水器之間的距離，而正確的周期取決于水管運動速度，因此，這種方法比前述的那種方法適應(yīng)性差。
在一實施例中，優(yōu)選管中含有碳黑的聚乙烯制造，并且激光器選用Nd/YAG型激光器。
權(quán)利要求
1.制造滴灌管的方法，包括下列步驟—用擠出法制成一連續(xù)管，—在管內(nèi)壁上焊接一流量調(diào)節(jié)器(4)，后者含有一水密壁，水密壁與水管的內(nèi)壁一起形成一集水室(6)，集水室由一預定水頭損失的導管(8)與管內(nèi)部空間相連，以及—在管壁上打孔以便上述集水室與外界相通，其特征在于，為了在管壁上打孔，使用一種非接觸探測器(40)，當管相對上述探測器縱向移動時，該探測器能探測出從它前方通過的流量調(diào)節(jié)器的起始端和/或尾端，并且使用激光器(42)在對著集水室的部位處的管壁上打孔。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用一種電容傳感器作為非接觸探測器，電容傳感器對于由于流量調(diào)節(jié)器的到達而引起的電容的變化很敏感。
3.依據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，管以近于恒速運動，測量這一速度，并且考慮流量調(diào)節(jié)器正流過的起始端和/或尾端的探測時刻，管的運動速度，在流量調(diào)節(jié)器的端部與其集水室之間的距離，以及探測器和打孔機的相對位置，確定出打孔的時刻。
4.依據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，可以使用處于在下述位置上的打孔機它到探測器的距離等于在管運動方向上流量調(diào)節(jié)器的前端和后端的距離，并且在探測器發(fā)出了流量調(diào)節(jié)器的起始端或尾端的訊號之后，打孔立即進行。
5.依據(jù)權(quán)利要求1到4任何一項所述的方法，其特征在于，管是由含有碳黑的聚乙烯制造，并且激光器選用Nd/YAG型激光器。
全文摘要
擠出塑料材料制備一連續(xù)管(1)流量調(diào)節(jié)器或“滴水器”(4)間隔地焊接到其內(nèi)壁上，該滴水器包括一集水室，設(shè)置在對著管壁(1)的面上，并用一窄通道與水管內(nèi)部相連，管連續(xù)地從一非接觸探測器(40)前移動，優(yōu)選用電容傳感作為探測器(40)，探測出在它前面通過的流量調(diào)節(jié)器的起始端或尾端，這樣，以探測器的訊號為函數(shù)，控制在管壁上的打孔，該孔把集水室與外部連通，打孔借助于激光器(42)，優(yōu)選Nd/YAG型激光器，和光聚焦裝置(44)。
文檔編號A01G25/02GK1128610SQ95113110
公開日1996年8月14日 申請日期1995年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月7日
發(fā)明者B·布盧塞克 申請人:E·克切爾有限公司