CN101559412A

CN101559412A - 单喷头振荡式人工模拟降雨发生器

Info

Publication number: CN101559412A
Application number: CNA2008100110792A
Authority: CN
Inventors: 党福江; 党如童
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2009-10-21

Abstract

单喷头振荡式人工模拟降雨发生器，包括喷头筒体、碎流体、受力水轮、啮合齿轮、联杆。喷头筒体为底部进水、顶部出水的中空圆柱－圆台－圆柱体，出水口上方装有碎流体，曲面体为曲面变形体，曲面体外侧分为上、中、下三个折段，位于曲面体[1a]中段折线部位的碎流体上设有二次出流孔[1c]，上段和中段交界处与出流孔[1c]的中心线相交；在原喷头筒体园台[2b]一侧，增设一球缺[2d]，内设有受力水轮[3]，水流冲击受力水轮[3]产生转动，带动啮合齿轮、联杆，使碎流体[1]上下振荡，喷头筒体[2]、碎流体[1]形成的一次出水断面产生不同宽度开口。本装置模拟降雨不仅消除了常规降雨装置存在的降雨“空心”现象，提高了降雨均匀系数，且能模拟天然“阵雨”，更接近天然降雨。

Description

单喷头振荡式人工模拟降雨发生器

技术领域

本发明涉及一种模拟天然降雨的装置，特别是单喷头振荡式人工模拟降雨发生器。

背景技术

在科学试验中，人工模拟降雨与天然降雨比较，因其不受外界环境的干扰，可以弥补在自然降雨条件下，因环境变化而无法得到试验计划的研究结果，或者进一步补充论证在自然降雨环境下得到的研究结果。近年来，国内外基本采用人工模拟降雨机来模拟天然降雨，研究其雨型、雨滴动能与地貌及地质条件、植被类型、土壤条件的关系，揭示自然发展规律。20世纪30-80年代，苏联、美国等国家曾研制多种下喷式、侧喷式模拟降雨机。我国在60年代开始相继研制出不同性能及雨谱的侧喷式、下喷式、便携式(针式)、组合式、室内旋转式人工模拟降雨机。但人工模拟降雨机普遍存在模拟降雨“空心”现象，由于降雨均匀度很难达到0.8的技术指标，为消除“空心”，降雨均匀度达到0.8的标准，人工模拟降雨基本采取多喷头组合。这样必然导致人工模拟降雨机结构复杂，体积庞大，不适宜野外作业或不便于携带。2004年申请人研制的单喷头人工模拟降雨装置(ZL03214113.0)，虽对人工模拟降雨装置有突破性的改进，但仍存在“空心”现象。2006年申请人研制的双调控人工模拟降雨喷头(ZL200620090015.2)，采用弹簧与曲面开口双调节装置，人工模拟降雨性能有较大的改进，降雨性能基本定型，根据试验结果，保留成功部分，对结构提出进一步改进，降雨性能更加完善。

发明内容

本发明的任务是针对上述人工模拟降雨装置存在的诸多缺陷，申请人对ZL200620090015.2号专利进行改进，设计一种单喷头振荡式人工模拟降雨发生器。

本发明针对ZL200620090015.2号专利技术做出的改进方案是：在原喷头筒体园台一侧，增设一球缺[2d]，内设有受力水轮[3]，水流冲击受力水轮[3]产生转动，带动啮合齿轮[4、5]、联杆[6]，使碎流体[1]有规律的上下振荡，喷头筒体[2]、碎流体[1]形成的一次出水断面产生不同宽度的开口。因出水开口断面的时张时合，由此喷射出的水舌薄厚不一，水流射程随之远近变化，雨型也随之改变。不仅保证了原ZL200620090015.2号专利性能不变，又提高了降雨均匀度，且真正模拟出天然降雨的“阵雨”的性能。更接近天然降雨。

本发明包括喷头筒体[2]、由碎流板[7]、曲面体[1a]、出流孔[1c]和滑动套筒[1b]构成的碎流体[1]、受力水轮[3]、啮合齿轮[4、5]、联杆[6]，喷头筒体(2)为底部进水、顶部出水的中空圆柱-圆台-圆柱体，出水口上方装有碎流体，其特征在于：

a)曲面体[1a]为曲面变形体，其内缘为双曲面，曲面体外侧分为上、中、下[I、II、III]三个折段，位于曲面体[1a]中段[II]折线部位的碎流体上设有二次出流孔[1c]，上段[I]和中段[II]交界处与出流孔[1c]的中心线相交；

b)碎流板[7]连接在中段[II]外侧，并盖住出流孔[1c]的孔口下半部，孔口上半部为自由出水孔；被碎流板[7]盖住出流孔[1c]的孔口下半部为限制出水孔；

c)由滑动套筒[1b1与喷头筒体[2]形成的一次出水口外缘为曲面，与出水口上方的碎流体[1]曲面相对应，一次出水口与上方出流孔[1c]同心；

d)受力水轮[3]位于喷头筒体[2]园台一侧，水流冲击受力水轮[3]转动，带动啮合齿轮[4、5]、联杆[6]，使碎流体[1]有规律的上下振荡，喷头筒体[2]、碎流体[1]形成的一次出水断面产生不同宽度的开口。

本发明的特点：

1、碎流体一次出水内侧为双曲面，出水线形为抛物线。能满足试验设计喷射控制面积，满足模拟雨滴自由落体的高度和试验区域内侧模拟降雨的均匀度，同时满足碎流板有较好的受力条件，不变形。中心部钻孔，二次出水孔，在附加碎流板作用下，使二次出水与第一次出水以不同角度抛射，维持试验区域内侧模拟降雨的均匀度。消除模拟降雨“空心”。

2、在水的冲击力作用下，受力水轮转动[3]，带动啮合齿轮[4、5]、联杆[6]，使碎流体[1]有规律的上下振荡，喷头筒体[2]、碎流体[1]形成的一次出水断面产生不同宽度的开口。因出水开口断面的时张时合，由此喷射出的水舌薄厚不一，水流射程随之远近变化，雨型也随之改变。不仅保证了降雨均匀度，且真正模拟出天然降雨的“阵雨”的性能。更接近天然降雨。能模拟大雨强的降雨效果。

3、结构简单，体积小，质量轻，便于携带，除供水系统外，无须外动力，适应野外作业。

技术性能：

1、降雨均匀系数K≥0.8的有效降雨控制面积S≥70m²，总面积S≥150m²。

2、模拟降雨强度i＝30～250mm/h。

3、全部面积降雨均匀系数K≥0.7。

4、雨滴动能、雨滴中数直径等雨滴特征参数随供水压力的变化而自动调节，呈线性正比例变化。

附图说明

下面通过附图结合本发明的实施方式作详细描述。

图1为本发明的结构示意图(轴视图)。

图2、图3为喷头筒体的主剖面图和俯视剖面图。

图4为沿碎流体左视图。

图5为沿图4中A-A向剖视图。

图6为图4的俯视图。

图7为受力水轮的主视图及径向剖视图。

图8图9为啮合齿轮的主视图及径向剖视图。

具体实施方式

参见图1-图3，喷头筒体[2]由三段不同直径的空心园柱-园台(球缺)-园柱构成整个喷头主体，其中上段和下段[2c]为圆柱体，中段[2b]为圆台筒体及[2d]为空心球缺。上部[2a]标准空心圆柱体为出水段，顶部出水口外缘为对数曲线型，出水口上方安装碎流体[1]，碎流体[1]与喷头筒体[2]上段空心圆柱体为动配合，使其沿着该筒体作上下滑动。在喷头筒体[2]的中段[2b]扩大断面。作为碎流体[1]下止点。在喷头筒体[2]中段[2b]为空心园柱加长体，加长段两侧为平面。在[2b]中心部两侧加设联杆轴；在[2d]中心部两侧为受力水轮轴孔。喷头筒体的下段[2c]圆柱筒体为进水段，在底部内筒壁带有螺纹，用于供水系统连接。

参见图4-图6，碎流体[1]由碎流板[7]、曲面体[1a]、出流孔[1c]、滑动套筒[1b]构成，位于碎流体下面的滑动套筒[1b]为空心圆柱体，并套在上段[2a]喷头筒体外围，滑动套筒[1b]两侧中部设有联杆轴[1d]，轴外端设有螺纹，用于联接联杆。

曲面体[1a]为曲面变形体，其内缘为双曲面，出水线形为抛物线，曲面体外侧(其截面外沿线)分为上、中、下[I、II、III]三个折段，位于曲面体[1a]中段[II]折线部位的碎流体上设有二次出流孔[1c]，上段[I]和中段[II]交界处与出流孔[1c]的中心线相交；曲面体[1a]上段I折线角α为25°～45°，中段[II]折线角β为45°～75°。碎流板[7]连接在中段[II]外侧，碎流板[7]盖住出流孔的下部孔口，为限制出水口，上部孔口为自由出水口，碎流板[7]下方设置板孔(1e)用以与曲面体相固定，使碎流板[7]随着碎流整体上下运动，碎流板[7]顶部在水流作用下摆动。由滑动套筒[1b]与喷头筒体[2]形成的一次出水口外缘为曲面，与出水口上方的碎流体[1]曲面相对应，一次出水口与上方出流孔[1c]同心。

参见图7，受力水轮[3]为园形铁板，两侧按不同角度装有1/4空心球[3a]，铁板中心为转动轴[3c]伸出筒体[2b]，转动轴两端设有以螺母固定齿轮[4]。受力水轮[3]转动轴[3c]穿过喷头筒体[2b]时，须加橡胶水封及轴承。

参见图8、图9，齿轮[4]与齿轮[5]相切啮合，齿轮[5]装在筒体[2b]的联杆轴[2f]上，齿轮[5]中心一侧设有联杆轴[5c]，联杆[6]一端连接在滑动套筒[1d]，另一端连接在联杆轴[5c]上，构成联动装置。

Claims

1、单喷头振荡式人工模拟降雨发生器，包括喷头筒体[2]、由碎流板[7]、曲面体[1a]、出流孔[1c]和滑动套筒[1b]构成的碎流体[1]、受力水轮[3]、啮合齿轮[4、5]、联杆[6]，喷头筒体(2)为底部进水、顶部出水的中空圆柱一圆台一圆柱体，出水口上方装有碎流体，其特征在于：

2、按照权利要求1所述的单喷头振荡式人工模拟降雨发生器，其特征是所述曲面体[1a]上段[I]折线角[α]为25°～45°，中段[II]折线角[β]为45°～75°。