CN111389611A - 一种建筑用可拆卸模拟降雨装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模拟降雨技术领域，具体涉及一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，包括模拟箱，所述模拟箱的箱体四个侧面封闭，所述箱体内设有模拟设备，所述模拟设备包括支撑台、喷头计算机，所述支撑台镂空，且所述支撑台上放置有测试件，所述支撑台还放置有量筒，且所述量筒可拆卸的安装在所述支撑台上方，且所述量筒的底部设有应变片，且所述应变片与计算机连接，所述计算机置于所述模拟箱外部，所述喷头处于所述支撑台上方，且所述喷头箱通过移动总成安装在所述模拟箱内部，所述喷头与输水管连接，本发明所要解决的技术问题：提供一种能够实现精准模拟降雨，避免了对室内地面污染，并且易于拆卸的一种建筑用可拆卸模拟降雨装置。

Description

一种建筑用可拆卸模拟降雨装置及方法

技术领域

本发明涉及模拟降雨研究技术领域，具体涉及一种建筑用可拆卸模拟降雨装置及方法。

背景技术

多孔建筑材料的储水性能是衡量其晴朗天气下蒸发降温性能的重要参数，良好的储水性能是保证其在晴天时能有更多的水分进行蒸发。自然条件下，该参数受降雨历时及降雨强度的影响较大，在实验室研究内研究材料吸水性能时，有效地使用人工模拟降雨装置来进行降雨实验，是一种较理想的降雨方法，它不受时间和空间的限制，可以重现天然降雨，既能节约大量的人力和物力，又能在短时期内重复实验，缩短实验周期。模拟降雨装置，还可以根据实验的需要，对降雨特性进行有效的控制。

人工模拟降雨装置日臻完善，由简单到复杂，从小型到大型，从手工操作到电子计算机控制的模拟装置等。然而，在实际的模拟降雨实验中，传统降雨模拟器容易出现降雨面积过大，人员无法准确监控降雨环境下建筑多孔材料的含水率变化；其次对未设置排水设施的实验室，传统降雨模拟器雨水污染地面不容易处理且雨水无法回收利用。

且目前现有的降雨模拟装置工作时淋水均为垂直向下固定不便，没有对外界环境中的气流、风进行实际模拟，淋水的位置固定不变，实际降水时受到外界风的吹动会发生变化，与实际降水相差较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：提供一种能够实现精准模拟降雨，避免了对室内地面污染，并且易于拆卸的一种建筑用可拆卸模拟降雨装置。

本发明的基本方案为：一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，包括模拟箱，所述模拟箱的箱体四个侧面封闭，所述箱体内设有模拟设备，所述模拟设备包括支撑台、喷头计算机，所述支撑台镂空，且所述支撑台上放置有测试件，所述支撑台还放置有量筒，且所述量筒可拆卸的安装在所述支撑台上方，且所述量筒的底部设有应变片，且所述应变片与计算机连接，所述计算机置于所述模拟箱外部，所述喷头处于所述支撑台上方，且所述喷头箱通过移动总成安装在所述模拟箱内部，所述喷头与输水管连接；

所述移动总成包括第一移动机构和第二移动机构，所述第一移动机构包括安装在所述模拟箱侧面上的第一滑轨和第一滑块，所述第一滑轨有两条，且所述两条第一滑轨相对，所述第二移动机构包括横杆和第二滑块，所述第二滑块滑动连接在所述横杆上，所述横杆的两端分别通过第一滑块与所述相对的两个第一滑轨连接；

所述喷头与所述第二滑块固定连接，所述第二滑块开有第一通孔，所述输水管穿过该第一通孔与所述喷头连接，所述输水管为软管，且所述喷头与所述计算机连接；

所述第一移动机构和第二移动机构均连接有电机，且所述电机与所述计算机连接。

优选地，所述支撑台下方还设有第三移动机构，所述第三机构包括水平设置与所述支撑台底部的第三滑轨，且所述支撑台的底部与所述第三滑轨滑动连接，所述第三移动机构连接有电机，且所述电机与所述计算机连接。

优选地，所述模拟箱内还设有风循环总成。

优选地，所述风循环总成包括四组通风装置和供电箱，所述四组通风装置和供电箱连接，且所述四组通风装置分别安装在所述模拟箱内部周向的四个侧面上；

优选地，所述每组通风装置均包括至少两个通风口，且所述每个通风口内均设有温度调节模块和风速调节模块，所述所有的通风装置并联。

优选地，所述喷头的出水口垂直于所述第二滑块向上；

优选地，所述输水管连接有输水总成，所述输水总成包括储水箱，所述储水箱的底部连接有出水管，所述出水管与所述输水管连接。

优选地，所述出水管和输水管直接连接有过滤器，所述过滤器的顶部与所述出水管连接，所述过滤罐内设有若干层可拆卸的过滤网，所述过滤器的底部连接有变频水泵，所述变频水泵与所述输水管连接。

优选地，所述模拟箱内还设有集水槽，所述集水槽安装于所述支撑台下方，且所述集水槽顶部开口，所述集水槽的底部连接有回水管，且所述回水管的另一端与所述储水箱连接。

本发明的工作原理及优点在于：

(1)易于拆卸，采用雨水循环技术，解决了实验人员无法准确监控降雨环境下建筑多孔材料的含水率变化问题；

(2)对实验中的雨水进行了回收再利用，解决了传统降雨模拟器雨水污染地面不容易处理且雨水无法回收利用的问题；

(3)变频水泵的进水端处设置了过滤器，防止变频水泵堵塞；

(4)支撑台、模拟箱的大小、及降雨喷头的距离均可根据实验场地大小及所需降雨强度的变化范围进行自主设计，主要满足足够的降雨空间，且模拟箱封闭防止，防止外界因素影响实验效果。

(5)可以设置风速、温度、风向等参数，使模拟更加真实。

本发明还公开了一种建筑用可拆卸模拟降雨装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，预前处理，将多个试验件进行称重，然后干燥处理，再分别称重，再干燥处理，一直反复持续到试验件的重量计数不发生变化，将多个试验件的重量分别记录，此时记录的重量为多个试验件的初始重量；

步骤二，设备安装，将集水槽安装在模拟箱内，将第一移动机构、第二移动机构和第三移动机构依次安装，将喷头安装于所述第二滑块上，并将输水管与喷头连接，喷头安装在第二滑块的上方，且所述喷头的出水口垂直于第二滑块向上，将支撑台安装在集水槽上方，将量筒、安装在支撑台上，并将风循环装置安装在所述模拟箱内部的四周；

步骤三，通过计算机设置降雨强度，通过变频水泵调节水泵频率，使降雨强度达到实验要求。量筒与计算机相连，首先通过电脑设定降雨强度，计算机控制喷头喷水喷水，雨量筒会通过应变片的变化记录降雨量并传回计算机，当降雨强度达到设定降雨强度时并能保证持续稳定即可进行实验。

步骤四，将试验件放置于支撑台上，打开计算机，设置降雨强度，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件，称重，并记录重量，再换一个试验件进行试验，设置新的降雨强度的参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件，称重，并记录重量，反复多次；

步骤五，通过计算机设置模拟箱内的温度、风速和风向，测定在不同温度和风速下的降雨状况，将试验件放置于支撑台上，打开计算机，设置降雨强度和模拟箱内的温度、风速和方向，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件，称重，并记录重量，再换一个试验件进行试验，降雨强度、风速和风向保持不变，设置新的温度参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件，称重，并记录重量，反复多次；

步骤六，将试验件放置于支撑台上，打开计算机，设置降雨强度和模拟箱内的温度、风速和风向，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件，称重，并记录重量，再换一个试验件进行试验，降雨强度、温度和风向保持不变，设置新的风速参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件，称重，并记录重量，反复多次；

步骤七，将试验件放置于支撑台上，打开计算机，设置降雨强度和模拟箱内的温度、风速和风向，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件，称重，并记录重量，再换一个试验件进行试验，降雨强度、温度和风速保持不变，通过控制打开模拟箱内的通风口位置设置新的风向参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件，称重，并记录重量，反复多次；

步骤八，通过计算机控制喷头相对于试验件之间的垂直距离和水平距离，设置多组垂直距离或者水平距离不同下的喷头位置，并重复步骤四、步骤五、步骤六和步骤七；

步骤九，根据实验得到的数据记录，绘制多个统计图表，并进行总结归纳。

附图说明

图1本发明一种建筑用可拆卸模拟降雨装置的立体结构图；

图2为本发明种建筑用可拆卸模拟降雨装置的俯视图；

图3为图2中A-A部的剖视图；

图4为图3中B部的局部放大图；

其中附图中涉及的附图标记包括：模拟箱1，集水槽101，量筒102，输水管103，管道通道104，第一滑块105，横杆106，通风口107，喷头108，第二滑块109，试验件110，支撑台111，第三滑轨112，储水箱2，立架3，配电箱4，过滤器5，出水管6，水泵7，进水管8，流量表9，调节阀10，回水管11。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

如图1至图4所示，一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，包括模拟箱1，模拟箱1的箱体四个侧面封闭，箱体内设有模拟设备，模拟设备包括支撑台111、喷头108计算机，支撑台111镂空，且支撑台111上放置有试验件110，支撑台111还放置有量筒102，且量筒102可拆卸的安装在支撑台111上方，且量筒102的底部设有应变片，且应变片与计算机连接，计算机置于模拟箱1外部，喷头108处于支撑台111上方，且喷头108箱通过移动总成安装在模拟箱1内部，喷头108与输水管103连接，模拟箱1的箱壁开有一条管道通道104，输水管穿过该管道通道104

移动总成包括第一移动机构和第二移动机构，第一移动机构包括安装在模拟箱1侧面上的第一滑轨和第一滑块105，第一滑轨有两条，且两条第一滑轨相对，第二移动机构包括横杆106和第二滑块109，第二滑块109滑动连接在横杆106上，横杆106的两端分别通过第一滑块105与相对的两个第一滑轨连接，喷头108与第二滑块109固定连接，第二滑块109开有第一通孔，输水管103穿过该第一通孔与喷头108连接，输水管103为软管，且喷头108与计算机连接；第一移动机构和第二移动机构均连接有电机，且电机与计算机连接，支撑台111下方还设有第三移动机构，第三机构包括水平设置与支撑台111底部的第三滑轨112，且支撑台111的底部与第三滑轨112滑动连接，第三移动机构连接有电机，且电机与计算机连接。

模拟箱1内还设有风循环总成，，风循环总成包括四组通风装置和供电箱，四组通风装置和供电箱连接，且四组通风装置分别安装在模拟箱1内部周向的四个侧面上，每组通风装置均包括至少两个通风口107，且每个通风口107内均设有温度调节模块和风速调节模块，所有的通风装置并联。

喷头108的出水口垂直于第二滑块109向上，可使降雨更接近自然降雨的形态，如果出水口被安装成垂直向下，则水流自针头喷出后，水滴不易分散，往往水滴会连成串，形成类似水柱状的线式下落，与自然降雨的形态就有明显差异。

输水管103连接有输水总成，输水总成包括储水箱2，储水箱2通过立架3支撑固定，储水箱2的顶部连接有进水管8，储水箱2的底部连接有出水管6，出水管6与输水管103连接，且输水管103上安装有流量表9和调节阀，出水管6和输水管103直接连接有过滤器5，过滤器5的顶部与出水管6连接，过滤罐内设有若干层可拆卸的过滤网，过滤器5的底部连接有变频水泵7，变频水泵7与输水管103连接，且变频水泵7与配电箱4连接。

模拟箱1内还设有集水槽101，集水槽101安装于支撑台111下方，且集水槽101顶部开口，集水槽101的底部连接有回水管11，且回水管11的另一端与储水箱2连接。

本发明还公开了一种建筑用可拆卸模拟降雨装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，预前处理，将多个试验件110进行称重，然后干燥处理，再分别称重，再干燥处理，一直反复持续到试验件110的重量计数不发生变化，将多个试验件110的重量分别记录，此时记录的重量为多个试验件110的初始重量；

步骤二，设备安装，将集水槽101安装在模拟箱1内，将第一移动机构、第二移动机构和第三移动机构依次安装，将喷头108安装于第二滑块109上，并将输水管103与喷头108连接，喷头108安装在第二滑块109的上方，且喷头108的出水口垂直于第二滑块109向上，将支撑台111安装在集水槽101上方，将量筒102、安装在支撑台111上，并将风循环装置安装在模拟箱1内部的四周；

步骤三，通过计算机设置降雨强度，通过变频水泵7调节水泵7频率，使降雨强度达到实验要求。量筒102与计算机相连，首先通过电脑设定降雨强度，计算机控制喷头108喷水喷水，雨量筒102会通过应变片的变化记录降雨量并传回计算机，当降雨强度达到设定降雨强度时并能保证持续稳定即可进行实验。

步骤四，将试验件110放置于支撑台111上，打开计算机，设置降雨强度，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件110，称重，并记录重量，再换一个试验件110进行试验，设置新的降雨强度的参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件110，称重，并记录重量，反复多次；

步骤五，通过计算机设置模拟箱1内的温度、风速和风向，测定在不同温度和风速下的降雨状况，将试验件110放置于支撑台111上，打开计算机，设置降雨强度和模拟箱1内的温度、风速和方向，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件110，称重，并记录重量，再换一个试验件110进行试验，降雨强度、风速和风向保持不变，设置新的温度参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件110，称重，并记录重量，反复多次；

步骤六，将试验件110放置于支撑台111上，打开计算机，设置降雨强度和模拟箱1内的温度、风速和风向，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件110，称重，并记录重量，再换一个试验件110进行试验，降雨强度、温度和风向保持不变，设置新的风速参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件110，称重，并记录重量，反复多次；

步骤七，将试验件110放置于支撑台111上，打开计算机，设置降雨强度和模拟箱1内的温度、风速和风向，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件110，称重，并记录重量，再换一个试验件110进行试验，降雨强度、温度和风速保持不变，通过控制打开模拟箱1内的通风口107位置设置新的风向参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件110，称重，并记录重量，反复多次；

步骤八，通过计算机控制喷头108相对于试验件110之间的垂直距离和水平距离，设置多组垂直距离或者水平距离不同下的喷头108位置，并重复步骤四、步骤五、步骤六和步骤七；

步骤九，根据实验得到的数据记录，绘制多个统计图表，并进行总结归纳。

本发明的工作原理及优点在于：

(1)易于拆卸，采用雨水循环技术，解决了实验人员无法准确监控降雨环境下建筑多孔材料的含水率变化问题；

(2)对实验中的雨水进行了回收再利用，解决了传统降雨模拟器雨水污染地面不容易处理且雨水无法回收利用的问题；

(3)变频水泵7的进水端处设置了过滤器5，防止变频水泵7堵塞；

(4)支撑台111、模拟箱1的大小、及降雨喷头108的距离均可根据实验场地大小及所需降雨强度的变化范围进行自主设计，主要满足足够的降雨空间，且模拟箱1封闭防止，防止外界因素影响实验效果。

(5)可以设置风速、温度、风向等参数，使模拟更加真实。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，其特征在于：包括模拟箱(1)，所述模拟箱(1)的箱体四个侧面封闭，所述箱体内设有模拟设备，所述模拟设备包括支撑台(111)、喷头(108)计算机，所述支撑台(111)镂空，且所述支撑台(111)上放置有试验件(110)，所述支撑台(111)还放置有量筒(102)，且所述量筒(102)可拆卸的安装在所述支撑台(111)上方，且所述量筒(102)的底部设有应变片，且所述应变片与计算机连接，所述计算机置于所述模拟箱(1)外部，所述喷头(108)处于所述支撑台(111)上方，且所述喷头(108)箱通过移动总成安装在所述模拟箱(1)内部，所述喷头(108)与输水管(103)连接；

所述移动总成包括第一移动机构和第二移动机构，所述第一移动机构包括安装在所述模拟箱(1)侧面上的第一滑轨和第一滑块(105)，所述第一滑轨有两条，且所述两条第一滑轨相对，所述第二移动机构包括横杆(106)和第二滑块(109)，所述第二滑块(109)滑动连接在所述横杆(106)上，所述横杆(106)的两端分别通过第一滑块(105)与所述相对的两个第一滑轨连接；

所述喷头(108)与所述第二滑块(109)固定连接，所述第二滑块(109)开有第一通孔，所述输水管(103)穿过该第一通孔与所述喷头(108)连接，所述输水管(103)为软管，且所述喷头(108)与所述计算机连接；

所述第一移动机构和第二移动机构均连接有电机，且所述电机与所述计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，其特征在于：所述支撑台(111)下方还设有第三移动机构，所述第三机构包括水平设置与所述支撑台(111)底部的第三滑轨(112)，且所述支撑台(111)的底部与所述第三滑轨(112)滑动连接，所述第三移动机构连接有电机，且所述电机与所述计算机连接。

3.根据权利要求1所述的一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，其特征在于：所述模拟箱(1)内还设有风循环总成。

4.根据权利要求3所述的一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，其特征在于：所述风循环总成包括四组通风装置和供电箱，所述四组通风装置和供电箱连接，且所述四组通风装置分别安装在所述模拟箱(1)内部周向的四个侧面上。

5.根据权利要求5所述的一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，其特征在于：所述每组通风装置均包括至少两个通风口(107)，且所述每个通风口(107)内均设有温度调节模块和风速调节模块，所述所有的通风装置并联。

6.根据权利要求1所述的一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，其特征在于：所述喷头(108)的出水口垂直于所述第二滑块(109)向上。

7.根据权利要求1所述的一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，其特征在于：所述输水管(103)连接有输水总成，所述输水总成包括储水箱(2)，所述储水箱(2)的底部连接有出水管(6)，所述出水管(6)与所述输水管(103)连接。

8.根据权利要求7所述的一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，其特征在于：所述出水管(6)和输水管(103)直接连接有过滤器(5)，所述过滤器(5)的顶部与所述出水管(6)连接，所述过滤罐内设有若干层可拆卸的过滤网，所述过滤器(5)的底部连接有变频水泵(7)，所述变频水泵(7)与所述输水管(103)连接。

9.根据权利要求8所述的一种建筑用可拆卸模拟降雨装置，其特征在于：所述模拟箱(1)内还设有集水槽(101)，所述集水槽(101)安装于所述支撑台(111)下方，且所述集水槽(101)顶部开口，所述集水槽(101)的底部连接有回水管(11)，且所述回水管(11)的另一端与所述储水箱(2)连接。

10.据权利要求1-9项所述的一种建筑用可拆卸模拟降雨装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，预前处理，将多个试验件(110)进行称重，然后干燥处理，再分别称重，再干燥处理，一直反复持续到试验件(110)的重量计数不发生变化，将多个试验件(110)的重量分别记录，此时记录的重量为多个试验件(110)的初始重量；

步骤二，设备安装，将集水槽(101)安装在模拟箱(1)内，将第一移动机构、第二移动机构和第三移动机构依次安装，将喷头(108)安装于所述第二滑块(109)上，并将输水管(103)与喷头(108)连接，喷头(108)安装在第二滑块(109)的上方，且所述喷头(108)的出水口垂直于第二滑块(109)向上，将支撑台(111)安装在集水槽(101)上方，将量筒(102)、安装在支撑台(111)上，并将风循环装置安装在所述模拟箱(1)内部的四周；

步骤三，通过计算机设置降雨强度，通过变频水泵(7)调节水泵7频率，使降雨强度达到实验要求。量筒(102)与计算机相连，首先通过电脑设定降雨强度，计算机控制喷头(108)喷水喷水，雨量筒(102)会通过应变片的变化记录降雨量并传回计算机，当降雨强度达到设定降雨强度时并能保证持续稳定即可进行实验。

步骤四，将试验件(110)放置于支撑台(111)上，打开计算机，设置降雨强度，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件(110)，称重，并记录重量，再换一个试验件(110)进行试验，设置新的降雨强度的参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件(110)，称重，并记录重量，反复多次；

步骤五，通过计算机设置模拟箱(1)内的温度、风速和风向，测定在不同温度和风速下的降雨状况，将试验件(110)放置于支撑台(111)上，打开计算机，设置降雨强度和模拟箱(1)内的温度、风速和方向，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件(110)，称重，并记录重量，再换一个试验件(110)进行试验，降雨强度、风速和风向保持不变，设置新的温度参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件(110)，称重，并记录重量，反复多次；

步骤六，将试验件(110)放置于支撑台(111)上，打开计算机，设置降雨强度和模拟箱(1)内的温度、风速和风向，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件(110)，称重，并记录重量，再换一个试验件(110)进行试验，降雨强度、温度和风向保持不变，设置新的风速参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件(110)，称重，并记录重量，反复多次；

步骤七，将试验件(110)放置于支撑台(111)上，打开计算机，设置降雨强度和模拟箱(1)内的温度、风速和风向，开始试验，t秒后关闭计算机，取出试验件(110)，称重，并记录重量，再换一个试验件(110)进行试验，降雨强度、温度和风速保持不变，通过控制打开模拟箱(1)内的通风口(107)位置设置新的风向参数，并在t秒后关闭计算机，取出试验件(110)，称重，并记录重量，反复多次；

步骤八，通过计算机控制喷头(108)相对于试验件(110)之间的垂直距离和水平距离，设置多组垂直距离或者水平距离不同下的喷头(108)位置，并重复步骤四、步骤五、步骤六和步骤七；

步骤九，根据实验得到的数据记录，绘制多个统计图表，并进行总结归纳。

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