专利名称：个性化出水量和出水口距的薄膜滴灌带生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于农田滴灌灌溉所需的薄膜滴灌带，更具体地涉及可个性化改变滴灌带出水口间距和出水量的薄膜滴灌带及其生产工艺。
薄膜滴灌带是节水农业和温室农业的需求，它以节水、节能、节省塑料用量和节省人力日益受到人们的重视。为此已研制出各种类型薄膜滴灌带以适应市场的需要。
除了自滴头安装式滴灌产品外，八十年代后期以来出现了挤出、烫(黏)封和复合等工艺的薄膜滴灌带。一类薄膜滴灌带是挤出型薄膜滴灌带，主要是以色列的产品，由微型迷宫注塑滴头(片状或筒状)嵌合在薄膜管带的内壁(内嵌)，迷宫向内有多口(进水口)与管内相通，迷宫有孔通向外界(US 56813595A；US 5744779和CN 1128610A)。这种滴灌带的迷宫流道结构刚性好(重复性亦好)，但总长度短截面积小，因此出水均匀度高，对水质要求也高。
另一类薄膜滴灌带为美国的薄膜滴灌带，例如在James C.Roberts的美国专利第US 5,318,657；US 5957391和CN 96-2-20825.6上介绍的滴灌带，它由薄膜烫封或粘贴成管，烫封在内外膜相叠处或两内膜侧向相叠。由压花所成的迷宫状流道分别与膜的两面相接触，流道的一头(称入水口)与内管相通，另一头(称出水口)与外界相通，将内管的水压降至常压。这种薄膜滴灌带的迷宫总长度长，截面积大，但流道刚性差，因此出水均匀性差，尽管对水质要求较低。然而其缺点是(1)烫封处常常不牢；(2)用于生产的薄膜长度有限，因此在形成过程中必须不时停下以更换薄膜。
因此，本领域迫切需要新的不易阻塞，水质要求低，以及粘合牢固的薄膜滴灌带。
本发明的目的就是提供一种新型的薄膜滴灌带，该薄膜滴灌带不易阻塞，水质要求低，以及粘合牢固。较佳地，该薄膜滴灌带的出水量和出水距可根据具体需要进行个性化处理。
本发明的另一目的是提供所述薄膜滴灌带的生产方法和装置。
在本发明的第一方面，提供了一种薄膜滴灌带，包括一连续的薄膜管和附连于所述薄膜管内壁的衬带，所述薄膜管的管壁上具有向外的出水口，所述的衬带具有多个流量调节单元，所述流量调节单元具有连通于所述薄膜管内腔的入水口、与出水口相通的贮水区、以及将所述入水口和贮水区连接起来的水流通道，其中，所述衬带是连续的，且在流量调节单元之间具有花纹凸起的间隔区。
在一优选例中，各出水口的大小是不同的，沿着纵向方向，出水口的孔径逐渐增大或减小。
在另一优选例中，各出水口之间的距离可相同或不同，并且与作物之间的距离相符。
在另一优选例中，衬带背面有条状花纹，从而通过管内压力而补偿性调节滴灌带的出水量。
在本发明的第二方面，提供了一种制造薄膜滴灌带的方法，包括步骤用挤出法形成一连续衬带，所述的衬带具有多个流量调节单元，所述流量调节单元具有连通于所述薄膜管内腔的入水口、与出水口相通的贮水区、以及将所述入水口和贮水区连接起来的水流通道，并且在流量调节单元之间具有花纹凸起的间隔区；用挤出法形成一薄膜管，同时将衬带复合于薄膜管的内壁，在薄膜管的管壁上打孔，作为出水口。
在一优选例中，所述的出水口与流量调节单元的贮水区相对应。
在另一优选例中，使用激光器进行打孔，而且使用探测器探测流量调节单元之间具有花纹凸起的间隔区，以确定打孔位置。
在另一优选例中，打孔形成的出水口的大小是不同的或相同的，而且出水口之间的距离可在不改变生产线硬件情况下，以改变生产参数适应不同作物间距的需要。
在本发明的第三方面，提供了一种生产权利要求1所述薄膜滴灌带的装置，它包括一形成衬带的挤出机；
一形成薄膜管的挤出机，该挤出机在挤出薄膜管的同时将所述衬带复合在所述薄膜管内壁；一使复合的薄膜滴灌带定形的恒温器；一牵引薄膜滴灌带的牵引机；一用于在薄膜管上打孔的打孔机。
在一优选例中，该装置还包括用于识别薄膜管外部凹凸形象所反映的衬带花纹部位、识别狭缝与花纹或薄膜管外色带的相对位置以及识别狭缝的完整性、深度和长度的探测器。
附图中，
图1A和1B是本发明薄膜滴灌带的示意图。
图2是本发明薄膜滴灌带的生产装置的示意图。
应连接，这些附图仅仅是示意图，所绘制的尺寸与实际尺寸可能并不成比例。此外，为方便起见，将薄膜滴灌带绘制成圆柱形，而实际的薄膜滴灌带可以为其他形状，例如扁平的带状。
本发明的薄膜滴灌带为复合式薄膜滴灌带，它在结构上类似US 5957391上介绍的滴灌带，衬带上的花纹凸起周期性地在不同区段承担过滤、降压和调压功能。不同之处是与滴灌功能有关的条状衬带被复合在由挤出制备的连续管的内壁，而不是由薄膜卷封成管。
在制造工艺上，本发明薄膜滴灌带的制造工艺类似US 5744779或CN1128610A，滴水器都是被复合在由挤出制备的连续管的内壁，壁外由激光切割出狭缝出水。不同之处是本发明的这种滴水器是纵向连续成带，工艺简单，激光切割的定位通过对已切割狭缝的图象识别加以调控。
因此，本发明的滴灌带兼有上述两种滴灌带的优点，迷宫流道刚性强，排除了烫缝或粘焊不牢的可能，流道长度长，截面积又大，此外还有用塑量少的优点。
下面结合附图进一步描述本发明。
图1A-B是本发明薄膜滴灌带的透视示意图。本发明的薄膜滴灌带具有不定长度的薄膜管1，它由不透水和不透光的聚合物材料制造，其制造过程可以由拉管机挤出后定内外径；以及衬带2。衬带2为具有花纹凸起的聚合物带，它在薄膜管的纵向全按一定深度被复合在内壁，其复合过程可以是热融或粘合。
图1B为衬带A-A′部位的横切面图，衬带上方的左右凸起9的纵向高度始终不变，宽度根据花纹形状而变化。衬带全长的下方具有纵向条状凹凸花纹11面向薄膜管的内腔；在衬带上的凸起花纹所与薄膜管之间形成的水通道3，此通道被X状花纹间隔区6隔为定长的流量调节单元。
每个流量调节单元中按功能可分为过滤区(兼作入水口)、迷宫式水通道和贮水区三个部分。薄膜管在贮水区4的部位开有狭缝出水口8；过滤区有无数凸起5，散布在衬带两侧，与薄膜管复合后在它们的间隙形成了水从衬带两侧向中央的过滤通道7(即入水口)，过滤通道7间隙较其它部位的通道小起着过滤水质的作用；在迷宫状水通道(3)部位水流因摩擦力减压；衬带下方(即背面)的条状花纹11使得衬带受到薄膜管内相对较高的水压时挤向管壁，改变衬带与管壁间通道的距离，其功能是通过管内压力补偿性地调节滴灌带的出水量。
图3为本发明滴灌带的制造工艺示意图。1为衬带挤出机；5为薄膜管挤出机；聚合物以熔融状态挤出后由2和3轮挤压成形，形成花纹、定厚与定宽的衬带；4为成形的衬带；在薄膜管挤出机5中衬带与薄膜管熔融态的壁复合；此复合过程由部件6定内外径以及衬带在管壁中复合的深度；部件7与8为有介质的恒温器，经复合的薄膜管在此定形；薄膜管9经牵引机10的牵引与挤压成为带状；再由激光器11在管壁上开出狭缝；由图象识别器12识别薄膜管外部凹凸形象所反映的衬带花纹部位、识别狭缝与花纹或薄膜管外色带的相对位置以及识别狭缝的完整性、深度和长度；13为成品滴灌带的收卷系统；所有上述系统都受到由程序控制器、工业计算机和专用软件组成的控制系统14分别控制、相互协调和质量检测。通过调控激光器是否逐个或间隔在衬带贮水区上方发射激光、发射的持续时间(狭缝长度)以及控制长度的渐变，以实现滴灌带出水量和出水孔距的个性化设计。
滴灌产品的主要质量指标是单孔出水均匀性、它取决于水道结构的刚性。无论滴灌带出水性能如何首先它必须是稳定的。这取决于水道结构，而薄膜滴灌带的水道多数采用吸塑和压塑成形，水道用塑量少，结构刚性相对较差，这导致上述性能易受温度和水压的影响；壁厚的滴灌管外置或内嵌水道由注塑成形，刚性好，致使滴灌带的上述性能较滴灌管差，同时也因为由薄膜烫封或粘贴而成的滴灌带有工艺上造成滴灌带破裂的缺点。
滴灌产品的另一主要指标是抗堵塞性能，它对用户十分重要，由流道的横截面决定。流道长的产品有较长的降压距离，可将截面积设计得大些，减少堵塞机率。定距设置迷宫式滴头的滴灌带限于工艺原因难以采用长流道的滴头设计；流道花纹在薄膜上的滴灌带，设在薄膜径向，可在各出水孔间连续排列，水道较长。
本类型滴灌带的生产工艺兼有两种优点，薄膜由挤出机拉管工艺形成，同时将条状带水道衬带复合(内嵌)在薄膜带内，衬带上的花纹在复合后仍具有多个入水口和迷宫状水道，此后，在薄膜外由激光切割形成出水口。这种设计使得薄膜滴灌带具有与滴灌管相同的刚性水道，又能保持与出水口距相近的水道长度。
滴灌产品的质量好坏来自合理处理水道设计中各个相矛盾因子，水道较长有利于处理这种矛盾。内嵌或外置的滴头由于工艺上逐个安置动作缓慢，出水口距离长达20或30cm时，只能设计短水道、高流量的滴头(2～3cm长的外型，水道长度5～6cm)，才能在提高滴灌管的生产效率的同时，满足用户对每米出水量的需要。然而，不论作物栽种间距如何，出水口距较短，多个出水口供水总能提高田间灌水均匀度，有利于作物生长。本薄膜滴灌带的设计能做到水道长度与出水口距相近。对水道设计适用于大面积节水农业的是可使用长度较长、单位长度出水量小的滴灌产品；适用于小面积温室农业的是单位长度出水量大。然而，单位长度出水量除了与单孔出水量有关还取决于出水孔距。
本发明所谓的个性化设计是生产线可针对单孔出水量和出水孔距定货要求，通过软件设置实现。出水孔(出水口)由激光线切割而成，工业计算机可实施其渐变长度的设置、对衬带上原有的出水孔部位可选择性地取舍，以实现孔距成倍的变化、同时每卷滴灌带产品的总长度也能预先设置。大面积农业生产中希望滴灌带的使用长度与田块长度相同，从两头向滴灌带进水，避免在地中间设置供水管，有利于农耕操作。渐变的出水孔长度可使单孔出水量在长距离内仍维持一致。出水孔距与作物间距相应则是用户的常规考虑。因此，上述工艺可在同一条生产线上生产个性化需求(对出水孔距和出水量)的滴灌带产品。
一种改变各出水口之间间距的方法是使用长度变化流量调节单元。一种较佳的方法是使用流量调节单元(包括间隔区)长度与所需长度相符的衬带。这种方法的优点是基本上每个流量调节单元都发挥作用。
一种改变各出水口之间间距的方法是，在流量调节单元长度不变的情况下，在打好某个出水口之后，间隔n个(n为大于1的正整数)流量调节单元之后再打下一个出水口。这样，形成的出水口间距约为流量调节单元的n倍。该方法的优点在于，仅需要改变电脑程序，而不需要改变磨具。
此外，还可以通过改变出水口在贮水区的相对位置，来微调出水口间距。这在贮水区长度较大时可较有效地起调节间距的作用。
本产品的生产工艺类似美国专利第5957391号或我国专利CN 1128610A，不同之处是在它们专利中所谓的流量调节器是断续的单个，而本发明中形成条状连续(衬带)，所以工艺中管外的探测器需要探测衬带上花纹凸起的差异，所用探测器可以是电容传感也可以由摄像头、计算机及其图象识别软件组成。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1．一种薄膜滴灌带，包括一连续的薄膜管和附连于所述薄膜管内壁的衬带，所述薄膜管的管壁上具有向外的出水口，所述的衬带具有多个流量调节单元，所述流量调节单元具有连通于所述薄膜管内腔的入水口、与出水口相通的贮水区、以及将所述入水口和贮水区连接起来的水流通道，其特征在于，所述衬带是连续的，且在流量调节单元之间具有花纹凸起的间隔区。
2．如权利要求1所述的薄膜滴灌带，其特征在于，各出水口的大小是不同的，沿着纵向方向，出水口的孔径可按需逐渐增大或减小。
3．如权利要求1所述的薄膜滴灌带，其特征在于，各出水口之间的距离可成倍变化的，以同一生产线适应不同作物间距。
4．如权利要求1所述的薄膜滴灌带，其特征在于，衬带背面有条状花纹，从而通过管内压力而补偿性调节滴灌带的出水量。
5．一种制造薄膜滴灌带的方法，包括步骤用挤出法形成一连续衬带，所述的衬带具有多个流量调节单元，所述流量调节单元具有连通于所述薄膜管内腔的入水口、与出水口相通的贮水区、以及将所述入水口和贮水区连接起来的水流通道，并且在流量调节单元之间具有花纹凸起的间隔区；用挤出法形成一薄膜管，同时将衬带复合于薄膜管的内壁，在薄膜管的管壁上打孔，作为出水口。
6．如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的出水口与流量调节单元的贮水区相对应。
7．如权利要求5所述的方法，其特征在于，使用激光器进行打孔，而且使用探测器探测流量调节单元之间具有花纹凸起的间隔区，以确定打孔位置。
8．如权利要求7所述的方法，其特征在于，打孔形成的出水口的大小是不同的或相同的，而且出水口之间的距离可成倍变化的，以改变生产参数适应不同作物间距。
9．一种生产权利要求1所述薄膜滴灌带的装置，它包括-形成衬带的挤出机；-形成薄膜管的挤出机，该挤出机在挤出薄膜管的同时将所述衬带复合在所述薄膜管内壁；-给薄膜滴灌带定内外径和复合深度的装置；-使复合的薄膜滴灌带定形的恒温器；-牵引薄膜滴灌带的牵引机；-用于在薄膜管上打孔的打孔机。
10．如权利要求9所述的装置，其特征在于，它还包括用于识别薄膜管外部凹凸形象所反映的衬带花纹部位、识别狭缝与花纹或薄膜管外色带的相对位置以及识别狭缝的完整性、深度和长度的探测器。
全文摘要
本发明提供了一种薄膜滴灌带,包括一连续的薄膜管和附连于所述薄膜管内壁的衬带,所述薄膜管的管壁上具有向外的出水口,所述的衬带具有多个流量调节单元,所述流量调节单元具有连通于所述薄膜管内腔的入水口、与出水口相通的贮水区、以及将所述入水口和贮水区连接起来的水流通道,所述衬带是连续的,且在流量调节单元之间具有花纹凸起的间隔区。本发明还提供了该薄膜滴灌带的生产方法和装置。
文档编号A01G25/02GK1308851SQ0013779
公开日2001年8月22日 申请日期2000年12月29日 优先权日2000年12月29日
发明者苏维埃 申请人:中国科学院上海植物生理研究所