专利名称：灌溉发射器内的泡沫硅树脂部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于灌溉发射器的弹性膜的生产，具体涉及用发泡弹性 体制成的弹性膜的生产。
背景技术：
典型的压力补偿或压力调节灌溉发射器(例如US 6， 206, 305中所述) 包括壳体，该壳体具有连接到加压灌溉水源的入口和连接到大气的出口。 在该壳体内在入口和出口之间形成限流路径，该限流路径具有相当大的 流体阻力。壳体由两个半部组装成，并且在这两个半部之间插设平整的 弹性膜，使该膜的一侧暴露于灌溉水的入口压力，而另一侧与出口相对 并且暴露于经过限流路径之后减小的流动压力。在操作中，该膜因压差 而朝出口挠曲并且进一步限制流量。入口压力越高，出口流量就被限制 得越多。因此，灌溉水源的压力变化可得到补偿，从而在发射器出口处 保持相对恒定的流量。
这种发射器所用的膜通常用诸如EPDM、 NR或硅橡胶的弹性体或者诸 如TPV或TP0或SEBS的热塑弹性体制成。发射器的被补偿的流量取决于 膜材料的弹性特性。材料的弹性模量对膜的弹性行为具有关键影响，该 弹性行为还取决于其厚度、形状以及在壳体内的固定方式。
弹性体的弹性特性受材料级别(弹性体类型和级别)、化合物成分(添 加剂以及它们的添加量)和固化状态的影响。诸如温度和周期时间的加 工条件主要影响固化状态。因此，橡胶膜具有变化的弹性特性。如果膜 材料的弹性特性改变，那么只能通过改变发射器聚合体部件的膜厚度和 几何形状来保持被补偿的发射器的设计流量。这非常昂贵，并且必须保 持具有不同特性的膜的库存。
发明内容
弹性体技术使得可通过用气体使弹性体发泡来生产膨胀弹性体。可
通过在弹性体的熔融状态下直接注射诸如C02、 N2的气体或者诸如水或戊
烷的产气材料，将气体引入弹性体。还可通过包含在加工温度下分解并 释放气体的化学发泡剂将气体引入熔融物。在受控的条件下将形成闭孔。 泡孔的密度和形态将显著影响发泡弹性体的弹性特性。发泡的应用将能 够改变单个化合物的弹性特性而无需改变成分或弹性体级别。此特征对 于加工有很大好处，因为这可直接改变发射器膜的弹性特性。
根据本发明，提供了一种用于流量控制设备的弹性膜，该设备包括 具有座的壳体，该座具有用于所述膜的预定形状和尺寸，使得当所述膜 安装在该座内时，该膜因其两个相反侧之间的压差而挠曲。弹性膜具有 与该座匹配的预定形状和尺寸，并且由具有闭孔的发泡弹性体制成，闭 孔具有预定的泡孔密度和形态。
流量控制设备可以是用于灌溉的一种设备，例如压力调节灌溉发射 器。该发射器包括壳体，该壳体具有可连接到加压灌溉水源的入口、可 连接到低压水槽的出口、在该入口和出口之间的限流路径，使得当所述 膜安装在所述座中时，该膜的一侧暴露于入口压力，而其另一侧与所述 出口相对并且暴露于经过限流路径之后的流动压力。因此，在操作中， 所述膜朝出口挠曲并且进一步限制通过发射器的流量。
有利的是， 一系列这种形状和尺寸均相同的弹性膜可用相同弹性体 制成，使得至少两个弹性膜由于不同的泡沫密度和/或形态而具有不同的 弹性特性。或者， 一系列形状和尺寸均相同的弹性膜可用具有变化的成 分和不同的泡沫密度和/或形态的弹性体制成，使得膜的弹性特性相同或 者在预定范围内。
根据本发明的另一个方面，提供了用于生产所述一系列弹性膜的方 法。该方法包括通过在形状和尺寸相同的模具中对弹性体进行注射成型 和发泡，或者对发泡弹性体进行连续成型，或者对发泡弹性体进行挤压 成型来生产弹性膜。在每种方法中，例如通过改变诸如温度、压力、气 体输入速度或产气剂的比例的加工条件来改变发泡弹性体的泡孔密度和
7形态，从而改变弹性特性。或者，可通过改变每个膜的泡沬密度和/或形 态而将用成分不同的弹性体制成的一系列膜的弹性特性保持相同或在预 定范围内。
根据本发明的又一个方面，提供了一种使用上述弹性膜的诸如压力 调节灌溉发射器的流量控制设备，该弹性膜具有与该发射器中的座匹配 的预定形状和尺寸，并且用具有预定泡孔密度和/或形态的闭孔的发泡弹 性体制成。该设备可成系列地提供，每个设备具有形状和尺寸相同的用 相同弹性体成分制成的弹性膜，并且至少两个弹性膜由于不同的泡孔密 度和/或形态而具有不同的弹性特性。或者， 一系列设备可设有形状和尺 寸均相同的弹性膜，每个弹性膜用具有变化的成分和不同的泡沫密度和/ 或形态的弹性体制成，使得膜的弹性特性相同或者在预定范围内。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于生产多个流量控制设备 的方法，所述流量控制设备包括由相同材料制成的形状和尺寸相同的弹 性膜，所述设备具有取决于膜的弹性特性的流量控制参数，所述方法包 括
_提供用于所述多个流量控制设备的除了弹性膜之外的部件； _提供多个弹性膜；以及
-在传送线上用所述部件和弹性膜组装多个流量控制设备； 其中所述多个弹性膜具有不同的弹性特性。
通过使弹性体发泡以形成闭孔泡沫，并且通过在注射成型或连续成 型或挤压成型的过程中改变诸如温度、压力、气体供应速度等等的加工 条件来改变泡孔的密度和形态，可生产所述多个弹性膜。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于生产多个流量控制设备 的设施，所述流量控制设备包括由相同材料制成的形状和尺寸相同的弹 性膜，所述设备具有取决于膜的弹性特性的控制参数。
本发明的膨胀膜提供了多个优点
-每个生产出的滴灌单元的材料(弹性体)的经济性；
-用于各种流量参数的滴灌单元的模具的经济性；
-在批量生产中的滴灌器的流量控制参数调节的简易性；
8-在注射成型或固化期间可操作地补偿原料弹性体特性(化学组 成等等)的变化。
为了理解本发明并且了解本发明在实践中如何执行，下文将参照附
图说明仅作为非限制性实施例的实施方式，在附图中
图1是使用根据本发明的膜的压力补偿滴灌发射器的剖视图； 图2是图1的滴灌发射器的俯视图3是使用根据本发明的另一个膜的旋转式喷灌器的侧视图；并且 图4是在制造期间通过本发明的方法控制发泡膜的弹性特性的过程 的流程图。
具体实施例方式
参照图1和图2,示出了示例性的压力补偿灌溉发射器10，该灌溉 发射器10包括用上半部12和下半部14组装的壳体，在这两个半部之间 卡合有平整的弹性膜18。该发射器焊接在灌溉管20的内壁上。
该发射器具有面对管内部的入口 22和通过管20中的孔口 26连接到 大气的出口 24。在所述壳体内在入口和出口之间形成有限流迷宫28至 30。
在操作中，膜18的一侧暴露于管内的灌溉水的压力P"而与出口 24相对的另一侧暴露于经过限流迷宫之后减小的流动压力P2。压差 AP二PrP2使得膜朝出口 24挠曲以进一步限制流量。因此，膜的挠曲影响 出口流量。
图3示出另一个实施例，该图示出了具有入口配件42的旋转式喷灌 器40，该入口配件42具有弹性膜44。该膜具有调节孔口 46。膜44因在 入口侧和出口侧之间的压差A P二P「P2而挠曲。
应理解，对于给定的压差AP，膜的挠曲通常取决于膜材料的弹性特 性、膜厚度和膜周边的固定(卡合)。膜厚度和形状以及卡合通常由发射 器设计预先确定。膜必须装配在当半部12和14卡合在一起之后设置在
9它们之间的座内。在图1的具体实施例中，较薄的膜会在其边缘附近或 者在迷宫附近漏水，而较厚的膜会使得两个半部不能正确卡合和正确焊 接在管壁上。因此，看上去如果希望改变流量，就应该使用具有不同形 状(厚度)的膜-包括改变发射器设计以适应新膜，-或者应该改变膜弹 性体材料(成分或级别)。
但是，根据本发明，膜18可按新颖的方式制成。弹性体技术使得可 通过利用气体使弹性体发泡来生产膨胀弹性体。可通过在弹性体的熔融 状态下直接注射诸如C02、 N2的气体或者诸如水或戊垸的产气剂，将气体
引入弹性体。还可通过包含在加工温度下分解并释放气体的化学发泡剂 而将气体引入熔融物。在受控的条件下将形成闭孔。泡孔的密度和形态 将显著影响发泡弹性体的弹性特性。
例如，Dow Corning的311^1;^@海绵体可生产成具有变化的比重，
即变化的气泡密度。这可通过改变固化/海绵化温度实现。由于用于此新 技术海绵体的附加固化系统能够在一定温度范围上固化橡胶，所以这是 可行的。因此，还可通过调节加工温度来改变海绵体的压縮-挠曲(弹性)。
根据本发明，在膜制造中发泡的应用能够改变单个化合物的弹性特 性而不需要改变弹性体成分或级别。该特征对加工有很大的好处，因为 这可直接改变发射器膜的弹性特性。
图4所示的流程图示意性地示出了膜生产过程，在图4中用虚线示 出控制操作和数据流
-将原料(弹性体成分)供给至注射机的螺旋室；
-使用定量配送器将发泡剂供应给同一室以便与弹性体成分混合；
-将混合物挤压/注射到用于膜的模具内；
-将准备好的膜运输存储或者直接组装到滴灌器内。
在膜生产期间，该过程例如可按以下方式控制
_测量膜的弹性特性；
_使用计算机化控制单元估算测量出的数据； -操作地改变诸如温度和压力或者发泡剂的剂量的加工条件以便 获得理想的弹性特性。本发明的方法可通过在形状和尺寸相同的模具中对弹性体进行注射 成型和发泡，或者对发泡弹性体进行连续成型，或者对发泡弹性体进行 挤压成型而用于生产弹性膜。在每种方法中，例如通过改变诸如(材料 或模具的)温度、(输入气体、模具内的注射背压等等的)压力、气体输 入速度或产气剂的比例的加工条件，来改变发泡弹性体的泡孔密度和形 态，从而改变弹性特性。
该方法可包括生产连续平整片材以及从该平整片材进一步冲压/切 割出膜。
形状和尺寸相同的一系列弹性膜可用相同的弹性体制成，使得膜会
由于不同的泡沫密度和/或形态而具有不同的弹性特性。因此，可组装一
系列发射器，每个发射器具有形状和尺寸相同的用相同弹性体成分制成
的弹性膜，从而发射器具有不同的滴灌流量。
这一系列发射器或实际上一系列任何其它流量控制设备可按以下方
式组装(所述设备包括形状和尺寸相同的用相同材料制成的弹性膜，并
具有取决于膜的弹性特性的流量控制参数)
-为所述一系列流量控制设备提供除了弹性膜之外的部件；
-提供一系列具有不同弹性特性的弹性膜；以及
-在传送线上用所述部件和弹性膜组装所述一系列流量控制设备。
一系列这种发射器可在生产新间结合在灌溉系统的一个分支(管)
中，从而每个发射器在略微不同的压力下打开，即不同时打开，以避免
发生水击作用。
本发明的方法还可解决逆问题-一系列形状和尺寸均相同的弹性膜 可用具有变化的成分和不同的泡沫密度和/或形态的弹性体制成，使得膜 的弹性特性相同或在预定的范围内。换句话说，可操作地补偿影响膜弹 性的弹性体成分的偏差而无需改变膜形状。
1权利要求
1.一种用于流量控制设备的弹性膜，所述设备包括具有座的壳体，该座具有用于所述膜的预定形状和尺寸，使得当所述膜安装在所述座内并且在操作中时，所述膜因其两个相反侧之间的压差而挠曲，其中所述弹性膜具有与所述座匹配的预定形状和尺寸，并且由具有闭孔的发泡弹性体制成，所述闭孔具有预定的泡孔密度和形态。
2. —系列弹性膜，每个膜是根据权利要求1所述的膜，该系列中的 每个膜具有相同的形状和尺寸，并且用相同弹性体制成，其中至少两个 所述弹性膜由于不同的泡孔密度和/或形态而具有不同的弹性特性。
3. —系列弹性膜，每个膜是根据权利要求1所述的膜，具有相同的 形状和尺寸，并且用具有变化成分的弹性体制成，其中所述系列中的膜 具有变化的泡沫密度和/或形态，使得所述膜的弹性特性在预定范围内。
4. 用于压力调节灌溉发射器的根据权利要求l所述的弹性膜，所述 壳体包括可连接到加压灌溉水源的入口、可连接到低压水槽的出口、在 所述入口和所述出口之间的限流路径，使得当所述膜安装在所述座中时， 该膜的一侧暴露于入口压力，而其另一侧与所述出口相对并且暴露于经 过所述限流路径之后的流动压力，因此在操作中，所述膜朝所述出口挠 曲并且进一步限制通过所述发射器的流量。
5. —种用于生产一系列用于流量控制设备的弹性膜的方法，所述方 法包括使用任意方法生产所述弹性膜，该方法包括在具有相同形状和尺 寸的模具内形成所述膜并且使弹性体发泡，或者形成发泡弹性体的连续 片材，其中在所述弹性膜的生产期间，通过改变发泡弹性体的泡孔密度 和/或形态而控制所述弹性膜的弹性特性。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述弹性体的成分对于每个膜 都是相同的，并且通过改变发泡弹性体的泡孔密度和/或形态而改变所述 膜的弹性特性。
7. 根据权利要求5所述的方法，其中所述弹性体的成分在所述系列 弹性膜的生产期间改变，但是通过改变发泡弹性体的泡孔密度和/或形态将所述膜的弹性特性保持在预定范围内。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中所述方法是以下方法之一注射成型、或连续成型、或挤压成型。
9. 根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中所述方法包括挤 压出具有恒定厚度的发泡弹性体的连续片材，并且从所述片材切割出所 述弹性膜。
10. 根据权利要求5至9中任一项所述的方法，其中通过改变以下 加工条件中的一个或多个而进行对发泡弹性体的泡孔密度或形态的所述控制温度、压力、气体输入速度或产气剂的比例。
11. 一种流量控制设备，该设备包括具有布置在预定形状和尺寸的 座内的弹性膜的壳体，从而在操作中，所述膜因其两个相反侧之间的压 差而挠曲，其中所述弹性膜具有与所述座匹配的预定形状和尺寸，并且 由具有闭孔的发泡弹性体制成，所述闭孔具有预定的密度和/或形态。
12. 根据权利要求ll所述的设备，其中所述设备适用于灌溉。
13. 根据权利要求11和12中任一项所述的设备，其中该设备是压 力调节灌溉发射器，包括可连接到加压灌溉水源的入口、可连接到低压 水槽的出口、在所述入口和所述出口之间的限流路径，使得当所述膜安 装在所述座中时，该膜的一侧暴露于入口压力，而其另一侧与所述出口 相对并且暴露于经过所述限流路径之后的流动压力，因此在操作中，所 述膜朝所述出口挠曲并且进一步限制通过所述发射器的流量。
14. 一系列灌溉设备，每个设备是根据权利要求ll所述的设备，该 系列中的每个设备具有形状和尺寸相同的弹性膜，所述弹性膜用相同的 弹性体制成，其中至少两个所述弹性膜由于闭孔的不同密度和/或形态而 具有不同的弹性特性。
15. —系列灌溉设备，每个设备是根据权利要求11至13中任一项 所述的设备，该系列中的每个设备具有形状和尺寸相同的弹性膜，所述 一系列设备中的所述弹性膜用具有变化成分的弹性体制成，其中所述弹 性膜的弹性特性由于闭孔的不同密度和/或形态而在预定范围内。
16. —种用于生产多个流量控制设备的方法，所述设备包括由相同材料制成的形状和尺寸相同的弹性膜，所述设备具有取决于所述膜的弹 性模量的控制参数，所述方法包括(a) 提供用于所述多个流量控制设备的除了所述弹性膜之外的部件；(b) 提供多个所述弹性膜；以及(c) 在传送线上用所述部件和所述弹性膜组装所述多个流量控制设备，其中所述多个弹性膜具有不同的弹性特性。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中所述多个弹性膜通过任意方 法生产，该方法包括在具有相同形状和尺寸的模具内形成所述膜并且使 所述弹性体发泡，或者形成发泡弹性体的连续片材，其中在所述弹性膜 的生产期间，通过改变发泡弹性体的泡孔密度和/或形态而改变所述弹性 膜的弹性特性。
18. 根据权利要求16和17中任一项所述的方法，其中所述多个弹性膜通过以下方法之一生产注射成型、或连续成型、或挤压成型。
19. 根据权利要求16和17中任一项所述的方法，其中通过挤压出 具有恒定厚度的发泡弹性体的连续片材，并且从所述片材中切割出所述 弹性膜而生产所述多个弹性膜。
20. 根据权利要求17所述的方法，其中通过改变以下加工条件中的 一个或多个而进行对泡孔密度和形态的所述改变温度、压力、气体输 入速度或产气剂的比例。
21. —种用于生产流量控制设备的生产设施，所述设备包括由相同材料制成的形状和尺寸相同的弹性膜，所述设施包括(a) 用于向所述流量控制设备供应除了所述弹性膜之外的部件的装置；(b) 用于供应具有变化的弹性模量的一系列所述弹性膜的装置；以及(c) 用于用所述部件和所述弹性膜组装所述流量控制设备的传送线。
22. 根据权利要求21所述的设施，其中用于供应所述弹性膜的所述 装置包括用于生产具有闭孔泡沫结构的弹性体的生产线。
23. 根据权利要求22所述的设施，其中用于生产弹性体的所述生产线适于改变所述弹性体的泡孔密度和/或形态。
24. 根据权利要求23所述的设施,其中用于生产弹性体的所述生产 线适于通过改变一个或多个以下加工条件而改变所述弹性体的泡孔密度 和/或形态温度、压力、气体输入速度或产气剂的比例。
全文摘要
本发明提供了一种用于流量控制设备的弹性膜，该设备包括具有座的壳体，该座具有用于所述膜的预定形状和尺寸，使得当所述膜安装在该座内时，该膜因其两个相反侧之间的压差而挠曲。弹性膜具有与座匹配的预定形状和尺寸，并且由具有闭孔的发泡弹性体制成，该闭孔具有预定的泡孔密度和形态。
文档编号B29D99/00GK101557701SQ200680029911
公开日2009年10月14日 申请日期2006年8月9日 优先权日2005年8月17日
发明者奇维·巴尔卡伊 申请人:内塔芬有限公司