CN211825606U - 一种新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置，该装置包括供水箱、降雨筒、支架和溅蚀盘。所述供水箱、降雨筒位于支架上，所述溅蚀盘位于支架内部。所述供水箱、降雨筒直接放置于支架顶部，溅蚀盘通过将横杆卡进相应的卡槽放置于支架内部，供水箱顶部开口插入亚克力管，供水箱出水口通过蛇皮管与降雨筒入水口连接，方形管套套于支架的一根垂直杆上，并方形管套上焊有铝链的一端，铝链的另一端为一圆环，套于溅蚀盘底部的空心圆柱上。本实用新型具有制作简单，成本低、操作方便等特点，适合推广应用。

Description

一种新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置

技术领域

本实用新型属于降雨实验技术领域，涉及一种新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置。

背景技术

溅蚀是水力侵蚀的初始阶段，是导致土壤破碎和迁移的主要动力来源；模拟降雨实验是其主要的研究手段。目前关于溅蚀的研究装置仅限于研究特定平面内的溅蚀发生情况，缺少对溅蚀发生时的坡度与高度的简便调节机制；小型模拟降雨装置存在雨强稳定与无需供电两者难以兼顾、喷洒头或针头易堵塞、降雨区域与雨滴下落位置固定等问题。随着溅蚀研究的不断发展，需要寻求一种可以适应多条件下溅蚀研究且雨强稳定的集模拟降雨与溅蚀发生为一体的装置。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置。

其技术方案如下：

一种新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置，包括供水箱2、降雨筒1、支架12和溅蚀盘7，所述供水箱2、降雨筒1直接放置于支架12顶部，溅蚀盘7通过将横杆8卡进相应的卡槽5放置于支架12内部。供水箱2顶部开口插入亚克力管3，供水箱出水口14用蛇皮管4与降雨筒入水口15连接。方形管套6套于支架12的一根垂直杆上，并方形管套6上焊有铝链10的一端，铝链10的另一端为一圆环，套于溅蚀盘7底部的空心圆柱11上。

进一步，所述供水箱2是长为75cm，宽为20cm，高为40cm的长方体，顶部有注水口13以及插有亚克力管3的小孔，侧面底部开一装着阀门的出水口14，此出水口14和降雨筒1的入水口15由一根长1m的蛇皮管4连接。

进一步，所述降雨筒1分为两部分，上部是直径10cm，高15cm，材质为亚克力的圆柱，其顶面有一个直径4cm的圆型开口16，可将手塞进筒中，处理少数针头出现堵塞的情况，此口配有一个橡胶包边的盖子，盖上时可保证密封。降雨筒底层17分为三层，上层是外径为15cm，内径为10cm的亚克力圆环，中层是直径为12cm的插着针头的橡胶垫，下层是外径为12cm，内径为10cm的亚克力圆环(此三层厚度均为2cm)，三层由不锈钢螺栓与螺母连接固定。

进一步，所述支架12是高为2.2m，长为1.13m，宽为0.78m的长方体，主体结构是由4根垂直地面的2.2m的钢管构成其高，4根平行于地面的1.13m的钢管构成其长，4根平行于地面的0.78m的钢管构成其宽，同时在支架12两侧宽边的中点处焊有2根垂直地面的2.2m的钢管，此两钢管上分别在距地面0.17m、0.68m、1.19m、1.70m处，焊有四对宽2cm，深4cm的“L”型卡槽5(与直立钢管组合成“凹”字形)。支架12顶部，平行于支架12左、右宽边并距宽边50.7cm的两处各焊有一根78cm的不锈钢方钢管，在这两根钢管之间，距支架12左、右长边33.2cm的两处，各焊有垂直于这两根钢管的长11.5cm的不锈钢方钢管(四根钢管组成的边长为11.5cm的正方形)。支架12顶部，平行于宽边并距右侧宽边20cm处焊有一根78cm的不锈钢方钢管，此管与支架12右上方宽边和其相邻的两条长边可组成一个长方形，在此长方形内，取所焊方管的三等分点处，并垂直此方管，焊接长20cm不锈钢方管与支架12右上方宽边相连，总体形成一个“目”字形。以上所用钢管皆为横截面为边长1.5cm的正方形的不锈钢钢管。

进一步，所述溅蚀盘7是直径为1m的圆形钢制材料，以其圆点为中心，半径为5cm范围开有一口，其下接有深为10cm的圆柱形试样盒9，圆柱有底，圆柱底面均匀分布有细小的小孔；溅蚀盘7面部取一条半径，沿此半径每隔10cm开有一直径为0.5cm的小孔；溅蚀盘7背部，与试样盒9相切的一条水平线上，在距溅蚀盘边缘20cm处对称地焊有将两根近半圆形套环，并一根长1.2m的铝管8从中穿过。溅蚀盘7底部，远离铝管8的一侧的边缘处，垂直溅蚀盘7焊有一根较短的的空心圆柱11，且其相近竖直高杆上套有一个可沿杆上下移动的方形管套6，管套6上加装了一个T字形旋钮，管套6上焊有一根铝链10，将铝链10下部的圆环套在溅蚀盘7的空心圆柱11上。

本实用新型的有益效果：

1.本装置的制作材料主要为亚克力和不锈钢材料，无需复杂电路和精密仪器，制作简单，成本低。

2.本装置利用压强之间的关系进行降雨方面的控制，可以在不使用电力的情况下充分保证雨强稳定

3.本装置在溅蚀研究不断发展的需求下应运而生，为推进溅蚀研究进一步发展至空间层次进行了设计和改进，改变需要较长时间的人工测量及架设的现状，从而可以十分简便地调节发生溅蚀的样品的坡度和降雨的高度

4.本装置集模拟降雨装置与溅蚀研究装置为一体。填补了溅蚀研究方面模拟激发装置的空白。

5.本装置中降雨雨滴的密度，雨滴的大小以及降雨区域等，可以根据实验需要进行改变，使降特征更加别进自然降雨情况，具有灵活，适用条件广的特点

6.本装置中降雨筒采用封闭设计，空气中的杂质不易进入，使得降雨针头不易堵塞；如若发生堵塞，打开降雨筒盖可方便地进行疏通或更换。

附图说明

图1为本实用新型新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置的结构示意图，图中，1—降雨筒、2—供水箱、3—亚克力管、4—蛇皮管、5—卡槽、6—方形管套、7—溅蚀盘、8—铝管、9—试样盒、10—铝链、11—空心圆柱、12—支架、13—供水箱注水口、14—供水箱出水口、15—降雨筒入水口、16—降雨筒顶部开口、17—降雨筒底层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明。

1.供水箱：

供水箱是长为75cm，宽为20cm，高为40cm的长方体，顶部有装着阀门的注水口以及插有亚克力管子的小孔(此管顶部配有橡胶塞)。底部开一装着阀门的出水口，此出水口和降雨筒的入水口由一根长1m的蛇皮管连接。

供水箱原理：马氏瓶原理。即供水箱的亚克力管下口深入液面以下，出水口以上，这样静水压便等于此亚克力管下口的液面高出出水口的高度(因为当供水箱液体流出时，箱顶形成真空，空气只从玻璃管中进入，玻管下口即为接触空气点)，因此只要溶液不低于亚克力管下口，且亚克力管下口高于供水箱出水口，则亚克力管口以上溶液的增减将不影响静水压，从而自动保持了流速的恒定。

2.降雨筒：

降雨筒分为两部分，上部是直径10cm，高15cm的圆柱，其顶面有一个直径4cm的洞，可将手塞进筒中，处理少数针头出现问题的情况，并配有一个橡胶包边的盖子，盖上时可保证密封。底部分为三层，上层是外径为12cm，内径为10cm的圆环，中层是直径为12cm的插着针头的橡胶垫，下层是外径为12cm，内径为10cm的圆环，三层由不锈钢螺栓与螺母连接固定。

针头：以往降雨装置是在降雨筒内固定的橡胶塞子里插针头，一个橡胶塞只能插一个针头，导致针头间距较大，且雨滴位置难以改变。这个就固定了雨滴之间的距离，本装置下使用一整块圆形橡胶垫，画上网格(最小方格边长为5mm)，根据网格辅助针头定位，能更好的调节降雨范围，控制雨滴之间的距离，使其更贴近自然降雨状态。

3.支架

架子是高为2.2m，长为1.13m，宽为0.78m的长方体，主体结构是由4根垂直地面的2.2m的钢管构成其高，4根平行于地面的1.13m的钢管构成其长，4根平行于地面的0.78m的钢管构成其宽，同时在支架两侧宽边的中点焊有2根垂直地面的2.2m的钢管，此两钢管上分别在距地面0.2m、0.7m、1.2m、1.7m处，焊有四对长2.2cm，宽1.5cm，深4cm的“L”型卡槽(与直立钢管组合成“凹”字形)，用以调节溅蚀盘坡度。

支架顶部，平行于支架短边并距短边50.7cm的两处各焊有一根78cm的不锈钢方钢管，在这两根钢管之间，垂直于这两根钢管，距支架长边33.2cm的两处各焊有一根11.5cm的不锈钢方钢管(四根钢管组成的边长为11.5cm的正方形)，并在这四根钢管组成的正方形的外侧边上分别焊有长8cm、高2cm的坚硬的钢板，其中放置降雨筒。

以上所用钢管皆为横截面为边长1.5cm的正方形的不锈钢钢管。

4.溅蚀盘

溅蚀盘背部对称地焊有将两根近半圆形套环，并一根长1.2m的铝管从中穿过，铝管直径为2cm，略小于支架上的卡槽宽度，可通过将铝管两端放入不同卡槽，调节溅蚀盘高度。

溅蚀盘是直径为1m的圆形钢制材料，以其圆点为中心，半径为5cm范围开有一口，其下接有深为10cm的钢制圆柱形试样盒，此圆柱用于装填试样；圆柱有底，圆柱底面均匀分布有细小的小孔，用于排出降水；溅蚀盘面部取一条半径，沿此半径每隔10cm开有一直径为0.5cm的小孔，用于排出降水与溅蚀土粒。

溅蚀盘底部圆边处焊有一根较短的的空心圆柱，且其相近竖直杆上套有一个可沿杆上下移动的方形管套，管套上加装了一个“T”字形旋钮，能将管套固定在杆上的任意高度。同时，管套上焊有一根铝链，将铝链下部的圆环套在溅蚀盘空心圆柱上，即可调节溅蚀盘坡度。

操作方法

1.调节降雨区域：

降雨最大范围为直径为5cm的圆形区域，可根据需要改变降雨区域及面积。操作步骤为：选定要使用的降雨针头，打开降雨筒盖，划定实验需要的降雨区域，将针头插入对应的橡胶垫区域即可，橡胶垫上画有网格(最小方格边长为5mm)，可以辅助针头的设置。

2.调节雨滴密度：

打开降雨筒盖，依照设定的降雨密度在橡胶垫上插针头，橡胶垫上画有网格(最小方格边长为5mm)，可以辅助针头的设置。

3.调节降雨强度：

途径一：改变针头数量，针头越密，雨强越大，反之则小；

途径二：改变针头孔径，针头的孔径越大，雨强越大，反之则小；

途经三：改变供水箱中通气管距离出水口的垂直距离，距离越远，雨强越大，反之则小(微调)；

途径四：转动供水箱上的阀门控制出水量，逆时针旋转，出水量减大，反之则小。

4.调节降雨高度：

抬起溅蚀盘下的横杆，将之卡进所需高度的对应卡槽，可调高度为距离降雨筒垂直距离50cm、100cm、150cm、200cm。

5.调节土壤坡度：

移动杆上的方形管套，连接管套与溅蚀盘的锁链会带动溅蚀盘发生倾斜，用水平仪测定直至达到所要求坡度时，用“T”字旋钮锁定管套位置。

6.水箱加水：

打开供水箱顶部的盖子，从此处向内加水。由于装置较高，可配套适当高度的梯子或用水泵向其中注水。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置，其特征在于：包括供水箱、降雨筒、支架和溅蚀盘，所述供水箱、降雨筒直接放置于支架顶部，溅蚀盘通过将横杆卡进相应的卡槽放置于支架内部，供水箱顶部开口插入亚克力管，供水箱出水口通过蛇皮管与降雨筒入水口连接，方形管套套于支架的一根垂直杆上，并方形管套上焊有铝链的一端，铝链的另一端为一圆环，套于溅蚀盘底部的空心圆柱上。

2.根据权利要求1所述的新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置，其特征在于：所述供水箱是长为75cm，宽为20cm，高为40cm的长方体，顶部有装着阀门的注水口以及插有亚克力管子的小孔，底部开一装着阀门的出水口，此出水口和降雨筒的入水口由一根长1m的蛇皮管连接。

3.根据权利要求1所述的新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置，其特征在于：所述降雨筒分为两部分，上部是直径10cm，高15cm的圆柱，其顶面有一个直径4cm的洞，并配有一个橡胶包边的盖子；底部分为三层，上层是外径为15cm，内径为10cm的圆环，中层是直径为12cm的插着针头的橡胶垫，下层是外径为12cm，内径为10cm的圆环，三层由不锈钢螺丝连接固定。

4.根据权利要求1所述的新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置，其特征在于：所述支架是高为2.2m，长为1.13m，宽为0.78m的长方体，分别在距地面0.2m、0.7m、1.2m、1.7m设置四对卡槽。

5.根据权利要求1所述的新型针头式模拟降雨器激发溅蚀装置，其特征在于：所述溅蚀盘背部对称地焊有将两根近半圆形套环，并一根长0.8m的铝管从中穿过，溅蚀盘底部圆边处焊有一根较短的空心圆柱，且其相近竖直杆上套有一个能沿杆上下移动的方形管套，管套上加装了一个T字形旋钮，管套上焊有一根铝链，将铝链下部的圆环套在溅蚀盘空心圆柱上。

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