專利名稱：：包括具有不同排放速率的發射體的滴灌管道的制作方法
背景技術：
：滴灌系統在農業區已進入普遍使用。滴灌系統以緩慢的，受控制速率將水供給待灌溉的特定植株的根區。典型地，滴灌是通過在每個植株處提供小流量水的出口來完成，該小流量水的出口將有限的水直接滴到特定植株的根區。由于消除了蒸發，徑流，澆水過度，和在根區之外灌水，所以達到顯著的節約水和養分。此外，滴灌由于使農民能只供給足夠的水和肥料到植株，而減少污染物到達地下水位(Watertable)，同時減少過多的水流失和在下面污染地下水位。滴灌管道往往比較長，以便能跨過田地延伸。當水離開水源沿著管道流動時，水的壓力降低。因此，在管道開始(靠近水源)處的水壓大于管道末端處的水壓。另一些田地條件，如高度也影響壓力。由于管道的滴速隨水壓而變，所以在管道開始處的滴速往往會大于管道末端處的滴速。然而，常常希望沿著管道的長度有比較均勻的滴速。而且，另一些變化的田地條件，如土壤類型和排水，需要在整個田地中有不同的滴速，以便補償不同的田地條件。對壓力變化問題所提出的一個解決方案是將補償壓力的發射體加入管道中，以便減少管道長度上的壓力差對沿著管道長度滴速的影響。這些管道在標題為“補償壓力的滴灌管道及其制造方法”美國專利申請No.09/308,060中說明。然而，盡管這些設計提及某些壓力補償問題，但它們沒有提供一種方法，來提供預定的沿著管道改變的滴速。在一個實施例中，本發明針對一種滴灌管道，該滴灌管道具有一個供水通道和多個制成管道的流量調節溝道，這些流量調節溝道小于供水通道。每個流量調節溝道都包括一個預定的幾何形狀，以便在給定的壓力下提供所希望的排放速率；一個入口部分，它包括一個或多個開口，該開口將供水通道連接到那個流量調節溝道上；和一個出口部分，它包括一個或多個開口，該開口將那個流量調節溝道連接到管道的外部。許多流量調節溝道都具有至少兩種不同的幾何形狀，以便在給定的壓力下提供至少兩種不同的排放速率。在另一個實施例中，本發明針對一種用于在田地中提供一般是均勻灌溉的方法。將管道制造成具有第一端和第二端，如上所述的一個供水通道和多個流量調節溝道。更靠近管道第一端的流量調節溝道具有與更靠近管道第二端的流量調節溝道的幾何形狀不同的幾何形狀，以便在給定的壓力下，更靠近第二端的流量調節溝道具有比更靠近管道第一端的流量調節溝道大的排放速率。將管道安放在田地中，同時將管道的第一端連接到供水源上。將水引入通過管道，因而各流量調節溝道的排放速率在管道長度上一般是均勻的。這種方法消除了由于距供水源的距離不同而在不同流量調節溝道處壓力差而引起的排放速率的差異。在另一個實施例中，本發明針對一種用于在具有不同高度的田地中提供一般是均勻灌溉的方法。這種方法消除了由于流量調節溝道的高度差而在不同流量調節溝道處產生的壓力差所引起的排放速率的差異。按照該方法，將田地的地形繪圖。將管道制造成具有第一端和第二端，一個供水通道和多個流量調節溝道，如上所述。多個流量調節溝道都具有至少兩個不同的幾何形狀，以便在給定的壓力下提供至少兩個不同的排放速率。將管道安放在田地中，以便將產生較高排放速率的流量調節溝道設置在比產生較低排放速率的流量調節溝道更高的高度處。將水引入通過管道。各流量調節溝道的排放速率在管道長度上一般是均勻的。在另一個實施例中，本發明針對一種用于灌溉具有不同土壤條件，如不同的土壤類型或排水有差異的田地的方法。該方法包括制造一種管道，該管道具有第一端和第二端，一個供水通道和多個流量調節溝道，如上所述。多個流量調節溝道具有至少兩種不同的幾何形狀，以便在給定的壓力下提供至少兩種不同的排放速率。將管道安放在田地中，以便將具有較高排放速率的流量調節溝道設置在希望有較高排放速率的土壤條件附近，并將具有較低排放速率的流量調節溝道設置在希望有較低排放速率的土壤條件附近。將水引入通過管道。在另一個實施例中，本發明針對一種改進的用于制造滴灌管道的方法，該滴灌管道具有一個供水通道和多個流量調節溝道，這些流量調節溝道具有比供水通道橫截面積小的橫截面積。改進措施包括改變流量調節溝道的幾何形狀，以使多個流量調節溝道具有至少兩種不同的幾何形狀，以便在給定的壓力下，提供至少兩種不同的排放速率。圖2是按照本發明所述的流量調節溝道的頂部剖視圖。圖3是用于制造連續發射體式滴灌管道的方法示意方框圖。圖4是用于制造按照本發明所述的滴灌管道其中一部分薄膜行進路線示意圖。詳細說明本發明針對一種滴灌管道，該滴灌管道具有一連串幾何形狀不同的發射體，以便在整個田地里提供不同的排放速率。在一特別優選的實施例中，本發明針對一種連續帶，同時將每個發射體的排放速率調到符合在田地布局中特定地點處的特別灌溉需要。如圖1所示，軟的滴灌管道10(通常稱之為“帶”)用細長的塑料薄膜帶14制造，該塑料薄膜帶14典型地厚4-15密耳。薄膜14可以用任何合適的材料，例如用高密度聚乙烯或聚丙烯層壓制品制造。將薄膜14在縱向方向上折疊，以便形成疊加的內部和外部縱向邊緣16和18，因此產生一個接縫。第一縱向肋20部分地密封邊緣16和18。第二縱向肋22在肋20的外部，它完全密封邊緣16和18。肋20和22含有重復的縱向圖形，該圖形沿著管道10的長度限定一連串小的流量調節溝道24。由于薄膜14中的縱向折疊，所以薄膜14的內部表面限定一個比較大的供水通道26。供水通道26連接到在壓力作用下的水源上(未示出)。在美國專利No.4,247,051、4,984,739、5,282,578和No.5,522,551中說明了這些結構的例子，它們的公開內容在此處合并參考。如圖2所示，每個流量調節溝道24(亦即，發射區域)都具有一個入口部分28，一個湍流部分30，和一個出口部分32。對每個流量控制溝道24來說，入口部分28包括一個或多個入口開口，以便讓水從供水通道26流入流量調節溝道24。在所示實施例中，入口部分28包括許多個在它們之間形成開口38的柱狀物36。正如該技術的技術人員所公認的，入口部分28可以具有任何能使水從供水通道26進入流量調節溝道24的別的設計。每個流量調節溝道24都具有比供水通道26小得多的橫截面積。供水通道26橫截面積比流量調節溝道24的橫截面積大，優選的是大約20-300倍，更優選的是大約50-200倍。因此，每個流量調節溝道24在供水通道26和管道10的外部之間形成一個通道，該通道控制水流過它的流速。流量調節溝道24可以具有如該領域中眾所周知的任何別的設計。例如，湍流部分30可以通過形成一螺旋路線的一連串壁，或通過任何別的形成湍流的構造形成一連串的人字形結構。然而，如果希望并用一筆直路線的溝道代替，則湍流部分可以省去。圖3和4示出用于制造圖1所示滴灌管道的方法。正如方框70所表示的，首先在薄膜14中形成出口44。優選的是每個出口44都包括在薄膜14中的單個縱向槽。用于形成這種刀形槽出口的優選方法和設備在美國專利No.5,522,551中說明，其公開內容在此處合并參考。任何在該技術中已知的用于提供出口的其它合適方法也可以用。正如方框72所表示的，然后折疊內部邊緣16。正如方框74所表示的，利用一個或多個擠壓嘴將一個或多個小珠安放在內部邊緣14的外表面上。正如方框76所表示的，通過膜制輪(moldingwheel)在肋20和22中形成一個圖形。正如方框78所表示的，然后將外部邊緣18折疊到內部邊緣16上，同時在它們之間形成肋。最后，正如方框80所表示的，通過使內部邊緣16，外部邊緣18，及肋20和22穿過形成輪和背托輪(backingwheel)之間的輪隙來精確調整各肋的高度，對流量調節溝道24進行修整。圖4示出用于完成上述步驟的組裝場所。一個或多個擠壓嘴82將一個或多個連續的縱向小珠(以熱熔膠或樹脂形式)安放在內部邊緣16的外部表面上。薄膜14穿過一旋轉的模制輪86和旋轉的背托輪88之間的輪隙。模制輪86會有一凹陷部分90的圖形，該凹陷部分90的圖形相應于所希望的升起的肋圖形，亦即如圖2所示的圖形。在輪隙中，通過模制輪86將小珠加工成形，以便在用于整個管道10長度的薄膜14上，形成所希望的小珠圖形。在離開輪86和88的輪隙之后，利用一導向件92將薄膜14的外部邊緣折疊，以便疊加到內部邊緣16上。最后，薄膜14疊加的邊緣穿過形成輪94和第二背托輪96之間的輪隙。形成輪94具有一個溝槽98，該溝槽98壓住由小珠84形成的肋，以便將肋的高度調整在一決定管道流速的特定值處。在上述過程期間，薄膜14通過一常用裝置(未示出)連續地傳送。例如，可以驅動所公開的輪子，或者可以設置另外的驅動輪，以便傳送薄膜。在一個優選實施例中，當制造管道時，采用由計算機控制的運行軌跡(track)控制器，如壓電或電子運行軌跡控制器，以各個流量調節溝道為基礎，調節每個流量調節溝道24的高度。在上述過程中，發射體的高度通過改變形成輪94和背托輪96之間輪隙的尺寸進行控制。另外重要的是控制形成小珠所擠壓的膠量，以便結果不會出現膠量不足。擠壓機輸出限制在運行軌跡控制器中。正如本領域的技術人員所公認的，除了高度之外或者不是高度，可以改變流量調節溝道24幾何形狀的另一些方面，諸如流量調節溝道的寬度，入口開口的尺寸，出口44的尺寸，在湍流部分30或湍流部分長度中人字形結構的數量和/或配置等。例如，當湍流部分的長度增加時，跨過湍流部分的壓降將增加。為了方便起見，可以將各流量調節溝道24編號(或用別的方法表示或編碼)，并且相應的運行軌跡高度(或另外的幾何形狀變動)，及因此排放速率可以用管道10上的特定位置表示。用于調節流量調節溝道24幾何形狀的信息可以用任何合適的方式提供。在一個實施例中，利用全球定位衛星(GPS)制圖技術來給管道安放于其中的田地地形繪圖。GPS圖可以用電子學方法傳送到計算機上，并可用來將信息傳送到運行軌跡(track)控制器上。此外，可以將GPS圖構造送到匯編計算機(assemblymachcomputer)中，以便在管道上自動地標出信息，如“總卷號中的卷號”(roll#ofatotal#ofrolls)，因此農民可以在各卷之間區分，用于適當的配置在田地中。連接到總長度上的運行軌跡控制器提供匯編計算機所需要的信息，以便按照制造的成品和產品部分制成標記。同樣可以用其它測量技術來提供田地的圖。另外，正如本領域的技術人員所公認的，流量調節溝道24不必在管道10的邊緣16和18中形成，而是可以設置在管道上任何地點處。例如，在該技術中已知設置不連續的軟發射體(未示出)，這些發射體粘合或是用別的方法結合到管道的內部或外部，同時每個發射體都具有一個如上所述的流量調節溝道24。例如，可以將軟的不連續外部發射體粘合到管道的外部，如美國專利申請No.09/136,354中所述，該專利申請書的標題為“用于滴灌管道的外部發射體”，其公開內容合并參考。可供選擇地，可以將發射體可穿透式安裝在管道壁內部，如美國專利No.4,850,531、No.4,077,570和No.3,970,251中所述，它們的公開內容在此處合并參考。按照本發明，優選的是將許多具有不同幾何形狀的不連續的發射體(亦即，流量調節溝道)制造成管道，以便向農民提供完整的產品。換句話說，將管道設計制造成符合農民的特定田地條件，以便農民可以簡單地鋪設管道，而不必插入或替換發射體來達到所希望的滴速。具有不同幾何形狀的發射體可以用該技術的技術人員已知的任何方法，如注塑，插接，或連續模制法制造。管道(或帶)也可以用該技術中已知的任何方法，如用提供具有如上所述的疊加邊緣的薄膜，或用擠壓法制造。然后可以下述方法的其中之一將發射體固定到管道的內部或外部，這些方法包括，但不限于膠合法，溶劑粘合法，熱粘合法，超聲焊接并熔透。發射體如此固定到管道上，以便將具有給定幾何形狀(并因此在一定壓力下具有給定的滴速)的發射體設置在管道上的一個地點中，該管道最終將放在田地內的一個位置中，該位置具有相應于給定滴速的特性。可供選擇地，可以將連續的發射體粘合到管道上，此處連續發射體沿著其長度具有一連串的流量調節溝道24。在這個實施例中，可以將連續的發射體預成形為具有流量調節溝道24，該溝道24具有按特定田地的要求而改變的幾何形狀，比如，改變高度、寬度、入口尺寸和出口尺寸。然后可以將預成形的連續發射體通過用該技術中已知的任何合適方法將它粘合到管道上，來制造成滴灌管道。例如，發射體可以用一種壓印或印刷工具擠壓成形。如果管道也受擠壓，則這種技術特別有用。因此，可以將發射體擠壓成形，然后插入管道繞其擠壓的模具中心。當發射體和管道一起擠壓時，將發射體成形，并在它冷卻之前膠接到管道上。可供選擇地，連續的發射體可以脫線擠壓成形，然后饋通模具中的孔，管道穿過該模具擠壓。在另一個實施例中，可以將連續的發射體送到并接合到一個長的連續帶上，然后將該長的連續帶折疊，以便形成管道。在另一個實施例中，滴灌管道是一種硬質管道，它具有許多個設置在其中的不連續的發射體(亦即，流量調節溝道)，如該技術中已知，并且例如在美國專利No.5,111,996和No.4,824,025中所述。按照本發明，發射體可以具有改變的幾何形狀，例如，對不同的滴速提供5-15個不同的幾何形狀。當擠壓硬質管道時，將具有不同幾何形狀的發射體按預定的次序插入管道，以便將發射體在管道中定位到相應于安放管道的田地中的田地條件。優選的是，不考慮所用發射體的類型，在制造過程中是在計算機控制之下改變發射體的特性或規格，以便匹配田地的地點，在該田地的地點處，在其安裝過程中鋪設上述管段。將待鋪設管道的田地繪圖，以便田地的每個區域都能單獨地識別。按照這種識別的情況標明田地的繪圖區域和管道的長度。例如，其中一個田角可以標出行1，點a，…直到田地另一端處的點n，接著行1的是行2，點a…直到田地另一端處的點n等依此類推直至行n。因此，在田地上形成一可見的行和點的網格，來幫助野外作業工人鋪設管道，因此各發射體的位置與按照它們的排放速率所設想的發射體在田地中的位置一致。管道用與排放速率控制協調的計算機標出。結果，野外作業工人可以通過使管道上的標記與田地上的標記相匹配來正確鋪設管道。本發明不限于在管道長度上都是固定幾何形狀的發射體，而且也可用于改變幾何形狀(補償壓力)的發射體，這些發射體具有不同的沿著運行路線定位的目標流量，這些思想的結合，例如，在考慮到土壤條件變化而改變發射體形狀及在考慮到沿著管道長度壓力的變化而對發射體進行壓力補償的地方是有用的。本發明的管道有許多應用。本發明允許采用具有不同流速的特定流速發射體的用戶專用的灌溉制品，該灌溉制品專門設置在用戶運行路線的長度上，作為適應高度變化的手段，或作為適應運行路線的特定長度上供給壓力變化的手段。例如，可以將管道設計成朝運行路線末端的方向逐漸增加輸出，以便補償沿著運行路線的壓力降低。這將能使運行路線的長度延伸。而同時保持分布均勻。此外，考慮到土壤條件和作物要求的改變，可以將定制的管道制成具有帶不同流量的不同部分。砂質土壤可能要求比粘土土壤更高的流量。在農民能繪制他們田地的GPS圖并識別不同的土壤特性情況下，可以將常規的帶制成適配田地的不同流量要求。除了改變發射體流速之外，也可以應用發射體空間上的變化來作為考慮用戶獨特要求的手段。例如，如果對特定的土壤條件有利，則可以設置具有較低流量發射體的密集群。而且，可以設計非用戶專用的灌溉制品，這些制品采用固定幾何形狀的改變流速能力的發射體，這些發射體特別地定位在一個運行路線的長度上作為適應沿著水平或稍斜運行路線壓力變化的手段。按照本發明，在管道上提供特定的發射體特性，以便幫助農民安裝。通常，將管道成卷形物提供給農民。將信息以這種方式放在卷形物上，以便考慮特定用戶的安裝圖形。例如，信息詳述了“鋪設4個平行的驅動離開水頭的行，跳過4行，向后朝集水總管方向驅動”。別的能安裝的信息可以隨意地提供。在本發明的另一方面，提供一種系統，該系統貯存用戶田地的信息，如地形，土壤條件，和排水要求，用于定期提供用戶特定灌溉制品的目的。此外，該系統可以根據作物產量信息(由衛星檢測，航測，或其它方法提供)，或根據栽種作物的變化自動地隨時改進用戶特定的灌溉制品。本發明還針對一種制造過程，它使銷售管理者，商人，用戶或其它人員能利用軟件來將田地特性數據轉變成特定的灌溉布局設計，將其用電子學方法送到管道制造設備上，并自動地生產出用戶特定的制品。田地特性數據包括，但不限于土壤條件，目標流速，安裝圖形，地形，及栽種的作物。在另一方面，本發明針對一種用于通過控制總管(headerpipe)的流速來改善排放速率均勻性的方法，各自灌溉管道連接到該總管上。在一個實施例中，將總管設計成選擇性地將不同流速配置在整個田地中延伸的各個管道上。不同流速的選擇配置通過改變總管的幾何形狀，比如橫截面積來完成。本發明的上述實施例只能認為是優選的，并且是本發明思想的例證。本發明的范圍不限于這些實施例。在不脫離本發明的精神和范圍情況下，本領域的技術人員可以發明出各種各樣和許多其它的結構安排。權利要求1.滴灌管道，它具有一個供水通道和許多個制成管道的流量調節溝道，該流量調節溝道比供水通道小，每個流量調節溝道都包括一個預定的幾何形狀，以便在一給定的壓力下提供所希望的排放速率，一個入口部分，它包括一個或多個將供水通道連接到那個流量調節溝道上的開口，和一個出口部分，它包括一個或多個將那個流量調節溝道連接到管道外部的開口，其特征在于許多流量調節溝道至少具有兩種不同的幾何形狀，以便在一給定的壓力下提供至少兩種不同的排放速率。2.按照權利要求1所述的管道，其特征在于多個流量調節溝道具有至少兩種不同的高度，以便在給定的壓力下提供至少兩種不同的排放速率。3.按照權利要求1所述的管道，其特征在于多個流量調節溝道具有至少兩種不同的寬度，以便在給定的壓力下提供至少兩種不同的排放速率。4.按照權利要求1所述的管道，具有一個用于連接到供水源上的第一端和一個第二端，其特征在于更靠近管道第一端的流量調節溝道具有與更靠近管道第二端的流量調節溝道的幾何形狀不同的幾何形狀，因此，在給定的壓力下，更靠近第二端的流量調節溝道具有比更靠近管道第一端的流量調節溝道更大的排放速率，并因此當管道的第一端連接到供水源上時，流量調節溝道的排放速率在管道的長度上一般都是均勻的。5.按照權利要求1所述的管道，其特征在于；每個流量調節溝道都具有固定的幾何形狀。6.按照權利要求1所述的管道，其特征在于每個流量調節溝道都具有變化的幾何形狀。7.按照權利要求1所述的管道，其特征在于每個流量調節溝道還包括一個湍流部分。8.按照權利要求1所述的管道，其特征在于許多流量調節溝道都具有湍流部分，這些湍流部分具有至少兩種不同的長度，以便在給定的壓力下提供至少兩種不同的排放速率。9.用于在田地中提供一般是均勻灌溉的方法，包括制造一種管道，該管道具有第一端和第二端，一個供水通道和多個流量調節溝道，這些流量調節通道都比供水通道小，每個流量調節溝道都包括一個預定的幾何形狀，以便在一給定的壓力下提供所希望的排放速率，一個入口部分，它包括一個或多個開口，該開口將供水通道連接到那個流量調節溝道上，和一個出口部分，它包括一個或多個開口，該開口將那個流量調節溝道連接到管道的外部，其特征在于更靠近管道第一端的流量調節溝道具有與更靠近管道第二端的流量調節溝道幾何形狀不同的幾何形狀，因此，在給定的壓力下，更靠近第二端的流量調節溝道具有比更靠近管道第一端的流量調節溝道更大的排放速率；將管道安放在田地中，同時將管道的第一端連接到供水源上；和引入水通過管道，因而流量調節溝道的排放速率在管道的長度上一般是均勻的。10.用于在具有不同高度的田地中提供一般是均勻灌溉的方法，該方法包括；繪制田地的地形圖；制造一種管道，該管道具有第一端和第二端，一個供水通道和多個流量調節溝道，這些流量調節溝道比供水通道小，每個流量調節溝道都包括一個預定的幾何形狀，以便在一給定的壓力下提供所希望的排放速率，一個入口部分，它包括一個或多個開口，該開口將供水通道連接到那個流量調節溝道上，和一個出口部分，它包括一個或多個開口，該開口將那個流量調節溝道連接到管道的外部，其特征在于多個流量調節溝道都具有至少兩種不同的幾何形狀，以便在給定的壓力下提供至少兩種不同的排放速率；把管道安放在田地中，以便將產生較高排放速率的流量調節溝道設置在比產生較低排放速率的流量調節溝道更高的高度處；和引入水通過管道，因而流量調節溝道在管道的長度上一般是均勻的。11.用于灌溉具有不同土壤條件的田地的方法，該方法包括制造一種管道，該管道具有第一端和第二端，一個供水通道和許多個流量調節溝道，這些流量調節溝道比供水通道小，每個流量調節溝道都包括一個預定的幾何形狀，以便在給定的壓力下提供所希望的排放速率，一個入口部分，它包括一個或多個開口，該開口將供水通道連接到那個流量調節溝道上，和一個出口部分，它包括一個或多個開口，該開口將那個流量調節溝道連接到管道的外部，其特征在于多個流量調節溝道都具有至少兩種不同的幾何形狀，以便在給定的壓力下提供至少兩種不同的排放速率；把管道安放在田地中，以便在希望有較高排放速率的土壤條件附近設置具有較高排放速率的流量調節溝道，和在希望有較低排放速率的土壤條件附近設置具有較低排放速率的流量調節溝道；和引入水通過管道。12.用于制造滴灌管道的方法，該滴灌管道具有一個供水通道和多個流量調節溝道，這些流量調節溝道具有比供水通道橫截面積小的橫截面積，改進包括改變流量調節溝道的幾何形狀，以使許多流量調節溝道都具有至少兩種不同的幾何形狀，以便在給定的壓力下提供至少兩種不同的排放速率。13.按照權利要求12所述的方法，包括改變各流量調節溝道的高度。14.按照權利要求12所述的方法，包括改變各流量調節溝道的寬度。15.按照權利要求12所述的方法，其特征在于流量調節溝道包括一個湍流部分。16.按照權利要求15所述的方法，包括改變湍流部分的長度。17.按照權利要求12所述的方法，其特征在于管道用一種薄膜形成，該薄膜具有第一邊緣和第二邊緣，它們相互疊加，并且另外其中流量調節溝道在薄膜的邊緣之間形成。18.按照權利要求17所述的方法，包括改變流量調節溝道的高度。全文摘要提供了一種改進的滴灌管道(10)。管道(10)具有一個供水通道(26)和多個制成管道(10)的流量調節溝道(24)這些流量調節溝道(24)都比供水通道(26)小。每個流量調節溝道(24)都包括:一個預定的幾何形狀,以便在給定的壓力下提供所希望的排放速率;一個入口部分(28),它包括一個或多個開口,該開口將供水通道連接到那個流量調節溝道上;和一個出口部分(32),它包括一個或多個開口,該開口將那個流量調節溝道連接到管道的外部。許多流量調節溝道(24)都具有至少兩種不同的幾何形狀,以便在給定的壓力下提供至少兩種不同的排放速率。本發明對于灌溉設計人員的價值在于:它能根據發射體在田地中的位置,選擇發射體的特性。文檔編號B29C65/48GK1333650SQ99815611公開日2002年1月30日申請日期1999年11月19日優先權日1998年11月20日發明者馬克·亨特利申請人:T-系統國際有限公司