CN218003423U - 一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及模拟土壤侵蚀领域，且公开了一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置，包括底座，底座上连接的蓄水箱，蓄水箱上安装的壳体，壳体内设置的灌溉机构，灌溉机构传动连接的转动机构，转动机构连接的驱动机构，转动机构和驱动机构均设置在壳体内；灌溉机构包括连通管道和喷头，连通管道设置于壳体内，且连通管道与蓄水箱的内腔连通；该装置通过土壤监测设备对土壤中的水含量等数据进行实时监测，根据数据判断需要进行灌溉时，由土壤监测设备传输信号控制电机和电动推杆运行，进而驱动灌溉机构和转动机构运行，蓄水箱内的水源通过若干个连通管道连通至若干个喷头内进行喷洒灌溉，同时三个喷头还会发生转动以扩大灌溉的范围。

Description

一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置

技术领域

本实用新型属于模拟土壤侵蚀技术领域，具体为一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置。

背景技术

降雨是引起地面水土流失及土壤内部纵向的土壤营养元素流失的重要因素之一，因此在地学、农学、工程水文学等学科领域中，以降雨为影响因子来进行试验研究，尤其在研究降雨对土壤中养分流失方面运用广泛。在利用天然环境条件时，常常会受到时间和地域等条件的限制，给试验工作带来极大的困难，一是降雨时间及强度大小难以控制，二是土壤的其他外部因素也难以控制，所以寻求一种不受或者少受自然条件限制且能重现自然状态下降雨对土壤的破坏的环境，是一项当前需要解决的难题。使用室内的人工模拟降雨装置及模拟土壤渗漏装置可以重现天然降雨、土壤渗漏现象，会对相关研究有很大的意义。

当前，降雨模拟装置一般由人工降雨模拟器本体以及计量水罐装置两部分组成的。降雨模拟装置主要是人工搭建座架，将喷头固定于座架上，喷头密度和雨滴的直径大小可调节，可以通过控制使其喷头的方向具有一定的角度，同时雨滴有一定的降雨强度，达到对地面的冲刷作用。

现有的大型模拟降雨的装置虽然可以较大的还原自然状态下降雨状态，但是遗憾的是该装置的搭建需要占用的空间较大，成本也比较大，无法进行小规模的模拟实验。此外，降雨是诱发土壤侵蚀的主要因素之一，降雨动量大是导致土壤及其母质体破坏、剥蚀的重要因素，但目前降雨模拟装置缺少对降雨雨滴动量的精确控制。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供如下技术方案：一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置，包括底座，所述底座上连接有蓄水箱，所述蓄水箱上安装有壳体，所述壳体内设置有灌溉机构，所述灌溉机构传动连接与转动机构，所述转动机构和驱动机构连接，所述转动机构和驱动机构均设置在壳体内；

所述底座上布列有雨量传感器，所述雨量传感器电性连接于驱动机构，所述底座中部开设有回水口，所述回水口与安装在底座底部的集水箱贯通，所述集水箱内设置有潜水泵，所述潜水泵的输出端连接有喷淋管的一端，所述喷淋管的另一端延伸至集水箱外部，所述喷淋管为两端结构，所述喷淋管通过伸缩套管连接，所述喷淋管的端部与蓄水箱连接，所述集水箱的底部安装有土壤监测设备，所述土壤监测设备，所述底座与灌溉机构之间的垂直距离与底座直径的比值不小于4；

所述灌溉机构包括连通管道和喷头，所述连通管道设置于所述壳体内，且所述连通管道与所述蓄水箱的内腔连通，所述喷头转动设置于所述连通管道上；

所述转动机构用于带动所述喷头转动以扩大灌溉范围，所述驱动机构用于驱动所述灌溉机构和所述转动机构。

作为本实用新型所述一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置的一种可选方案，其中：所述蓄水箱上开设有雨水收集口，所述蓄水箱上设置有外接水管，所述外接水管为三通结构，所述外接水管的一端与喷淋管连接，所述外接水管的另一端与外界水源连接，所述外接水管上安装有阀门和压力表，所述阀门为压力阀门。

作为本实用新型所述一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置的一种可选方案，其中：所述壳体内开设有第一空槽、第二空槽和第三空槽，所述第一空槽内开设有第一连通孔，且所述第一空槽通过所述第一连通孔与所述第二空槽连通，所述第二空槽上开设有第二连通孔，且所述第二空槽通过所述第二连通孔与所述第三空槽连通。

作为本实用新型所述一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置的一种可选方案，其中：所述灌溉机构还包括第一滑槽、转杆、阀板和引流孔；

所述第一滑槽开设于所述连通管道上，所述转杆转动设置于所述第二空槽内，所述阀板设置于所述转杆上，且所述阀板滑动设置于所述第一滑槽内，所述阀板上开设有引流孔，且所述引流孔与所述连通管道相适配。

作为本实用新型所述一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置的一种可选方案，其中：所述灌溉机构设置有若干个，且若干个所述灌溉机构等距设置于所述壳体上。

作为本实用新型所述一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置的一种可选方案，其中：所述转动机构包括转块、第一齿轮、若干个第二齿轮和若干个凸块；

所述转块转动设置于所述第三空槽内，所述第一齿轮设置于所述转块上，若干个所述第二齿轮分别设置于若干个所述喷头上，且若干个所述第二齿轮均与所述第一齿轮啮合，若干个所述凸块均设置于所述转块上。

作为本实用新型所述一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置的一种可选方案，其中：所述驱动机构包括空心杆、若干个第二滑槽和若干个推板；

所述空心杆转动设置于所述壳体内，若干个所述第二滑槽均开设于所述空心杆上，若干个所述推板分别滑动设置于若干个所述第二滑槽内，且若干个所述推板分别与若干个阀板以及若干个凸块相适配。

作为本实用新型所述一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置的一种可选方案，其中：所述驱动机构还包括电机和电动推杆；

所述电机设置于所述壳体内，且所述空心杆设置于所述电机的输出轴上，所述电动推杆设置于所述空心杆内，且若干个所述推板均设置于所述电动推杆的输出轴上，所述电机和所述电动推杆均与所述土壤监测设备电连接。

本实用新型具备以下有益效果：①可以通过控制电机转速，精确调控雨滴动量；②结构小巧，对基础建设和空间的要求低；③对雨量的空间及时间分布进行记录监控。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的局部爆炸结构示意图。

图3为本实用新型的第一内部结构示意图。

图4为本实用新型的第二内部结构示意图。

图5为本实用新型的第三内部结构示意图。

图中：1、底座；101、土壤监测设备；102、集水箱；103、雨量传感器；104、伸缩套管；105、喷淋管；2、壳体；201、第一空槽；202、第二空槽；203、第三空槽；204、第一连通孔；205、第二连通孔；3、蓄水箱；301、雨水收集口；302、外接水管；303、阀门；304、压力表；4、灌溉机构；401、连通管道；402、喷头；403、第一滑槽；404、转杆；405、阀板；406、引流孔；5、转动机构；501、转块；502、第一齿轮；503、第二齿轮；504、凸块；6、驱动机构；601、电机；602、空心杆；603、第二滑槽；604、推板；605、电动推杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

为灌溉装置能够根据土壤中的水分含量等监测数据智能化地进行灌溉，提出实施例1；

请参阅图1-图5，包括底座1，底座1上设置有土壤监测设备101和壳体2，壳体2上设置有蓄水箱3，壳体2内设置有灌溉机构4、转动机构5和驱动机构6；

灌溉机构4包括连通管道401和喷头402，连通管道401设置于壳体2内，且连通管道401与蓄水箱3的内腔连通，喷头402转动设置于连通管道401上；

转动机构5用于带动喷头402转动以扩大灌溉范围，驱动机构6用于驱动灌溉机构4和转动机构5；

蓄水箱3上开设有雨水收集口301，蓄水箱3上设置有外接水管302；

壳体2内开设有第一空槽201、第二空槽202和第三空槽203，第一空槽201内开设有第一连通孔204，且第一空槽201通过第一连通孔204与第二空槽202连通，第二空槽202上开设有第二连通孔205，且第二空槽202通过第二连通孔205与第三空槽203连通。

其中，底座1安装于地面上，土壤监测设备101延伸入地下用于对土壤中的水分含量等数据进行监测，壳体2安装于底座1上，壳体2上端安装有蓄水箱3，外接水管302可用于连通自来水等水源，雨水收集口301则用于收集雨水，可起到节能环保的作用。

壳体2上安装有的连通喷淋管105与蓄水箱3连通，在土壤监测设备101监测到需要对作物进行灌溉时，通过驱动机构6驱动灌溉机构4可接通蓄水箱3内的水源并通过喷头402喷洒出来。壳体2上设置的转动机构5则同样通过驱动机构6驱动以带动喷头402转动，从而扩大喷洒的范围，除了上述扩大喷洒范围的设计外，伸缩套管104能够调控灌溉机构4的输出高度，在相同的输出压力下，喷洒出的水资源覆盖的喷淋范围可控，且喷淋管105为两段结构，喷淋管105通过伸缩套管104连接，伸缩套管104允许喷淋管105的长度做定量伸缩，调节方式灵活，操作方便。

在壳体2内自上而下依次开设有第一空槽201、第二空槽202和第三空槽203，并依次通过第一连通孔204和第二连通孔205连通。

实施例2

为控制连通管道401内腔的开启和关闭以控制灌溉机构4的开启关闭，提出实施例2；

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进说明，具体的，请参阅图1-图5，灌溉机构4还包括第一滑槽403、转杆404、阀板405和引流孔406；

第一滑槽403开设于连通管道401上，转杆404转动设置于第二空槽202内，阀板405设置于转杆404上，且阀板405滑动设置于第一滑槽403内，阀板405上开设有引流孔406，且引流孔406与连通管道401相适配；

灌溉机构4设置有若干个，且若干个灌溉机构4等距设置于壳体2上。

其中，第一滑槽403开设在连通管道401的表面，转杆404转动在第二空槽202的上下内壁，阀板405固定在转杆404的表面，阀板405沿着第一滑槽403内滑动，引流孔406与连通管道401的内腔相适配。

当转杆404转动时，会带动引流孔406转动至与连通管道401的内腔相契合，从而使得蓄水箱3内的水源从连通管道401内流入喷头402内。

进一步地，将灌溉机构4共设置有三组，并呈圆周分布等距设置在壳体2上，可以扩大灌溉的范围。

实施例3

为带动三个喷头402转动以扩大喷洒范围，提出实施例3；

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进说明，具体的，请参阅图1-图3，转动机构5包括转块501、第一齿轮502、若干个第二齿轮503和若干个凸块504；

转块501转动设置于第三空槽203内，第一齿轮502设置于转块501上，若干个第二齿轮503分别设置于若干个喷头402上，且若干个第二齿轮503均与第一齿轮502啮合，若干个凸块504均设置于转块501上。

其中，转块501转动安装在第三空槽203的内壁，第一齿轮502固定在转块501的下端，三个第二齿轮503分别固定在三个喷头402的表面，且三个第二齿轮503均与第一齿轮502啮合，通过转块501转动可以带动第一齿轮502转动，进而带动三个喷头402转动。

实施例4

为驱动灌溉机构4和转动机构5运行，提出实施例4；

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进说明，具体的，请参阅图2-图4，驱动机构6包括空心杆602、若干个第二滑槽603和若干个推板604；

空心杆602转动设置于壳体2内，若干个第二滑槽603均开设于空心杆602上，若干个推板604分别滑动设置于若干个第二滑槽603内，且若干个推板604分别与若干个阀板405以及若干个凸块504相适配；

驱动机构6还包括电机601和电动推杆605；

电机601设置于壳体2内，且空心杆602设置于电机601的输出轴上，电动推杆605设置于空心杆602内，且若干个推板604均设置于电动推杆605的输出轴上，电机601和电动推杆605均与土壤监测设备101电连接。

其中，电机601安装在壳体2内，电机601的输出端固定有空心杆602，空心杆602的表面开设有三个第二滑槽603，三个推板604分别沿着三个第二滑槽603内上下滑动，电动推杆605固定在空心杆602的上内壁，且三个推板604均固定在电动推杆605的输出轴表面。

初始时，三个推板604处于第一空槽201内，通过电机601运行带动空心杆602和三个推板604转动，转动至第一连通孔204处时，通过电动推杆605运行带动三个推板604穿过第一连通孔204向下移动至第二空槽202内，随后电动推杆605停止。

此时电机601继续运行带动三个推板604在第二空槽202内转动，三个推板604会拨动三个阀板405转动，从而打开连通管道401进行灌溉。随后，三个推板604转动至第二连通孔205处时，通过电动推杆605运行带动三个推板604穿过第二连通孔205向下移动至第三空槽203内，随后电动推杆605停止。

此时电机601继续运行带动三个推板604在第三空槽203内转动，三个推板604会推动三个凸块504转动，进而推动转块501转动以带动三个喷头402转动。

此外，雨量传感器103用于感受灌溉机构4的输出量，雨量传感器103将雨量信息反馈给驱动机构6，通过驱动机构6的间歇输出，可对雨量进行把控，使水资源供给速度适中。

实施例5

为了丰富向蓄水箱3供给水资源的形式，提出实施例5；

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进说明，具体的，请参阅图1，蓄水箱3内的水资源除了雨水收集和外界随水资源输入外，底座1也提供了一种循环利水资源的节水方式，其中，底座1中部开设的回水口内设置有滤网，回水口收集底座1上接受到的雨水和喷淋出的水资源，收集的水资源被存储到集水箱102内，当蓄水箱3需要水资源摄入时，蓄水箱3内的潜水泵开始工作，将高压水资源突破阀门303的限制，供给到蓄水箱3内，充分利用了周边水资源，将节约水资源的效果再次提升。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上连接有蓄水箱(3)，所述蓄水箱(3)上安装有壳体(2)，所述壳体(2)内设置有灌溉机构(4)，所述灌溉机构(4)传动连接与转动机构(5)，所述转动机构(5)和驱动机构(6)连接，所述转动机构(5)和驱动机构(6)均设置在壳体(2)内；

所述底座(1)上布列有雨量传感器(103)，所述雨量传感器(103)电性连接于驱动机构(6)，所述底座(1)中部开设有回水口，所述回水口与安装在底座(1)底部的集水箱(102)贯通，所述集水箱(102)内设置有潜水泵，所述潜水泵的输出端连接有喷淋管(105)的一端，所述喷淋管(105)的另一端延伸至集水箱(102)外部，所述喷淋管(105)为两端结构，所述喷淋管(105)通过伸缩套管(104)连接，所述喷淋管(105)的端部与蓄水箱(3)连接，所述集水箱(102)的底部安装有土壤监测设备(101)，所述土壤监测设备(101)，所述底座(1)与灌溉机构(4)之间的垂直距离与底座(1)直径的比值不小于4；

所述灌溉机构(4)包括连通管道(401)和喷头(402)，所述连通管道(401)设置于所述壳体(2)内，且所述连通管道(401)与所述蓄水箱(3)的内腔连通，所述喷头(402)转动设置于所述连通管道(401)上；

所述转动机构(5)用于带动所述喷头(402)转动以扩大灌溉范围，所述驱动机构(6)用于驱动所述灌溉机构(4)和所述转动机构(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置，其特征在于：所述蓄水箱(3)上开设有雨水收集口(301)，所述蓄水箱(3)上设置有外接水管(302)，所述外接水管(302)为三通结构，所述外接水管(302)的一端与喷淋管(105)连接，所述外接水管(302)的另一端与外界水源连接，所述外接水管(302)上安装有阀门(303)和压力表(304)，所述阀门(303)为压力阀门。

3.根据权利要求1所述的一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置，其特征在于：所述壳体(2)内开设有第一空槽(201)、第二空槽(202)和第三空槽(203)，所述第一空槽(201)内开设有第一连通孔(204)，且所述第一空槽(201)通过所述第一连通孔(204)与所述第二空槽(202)连通，所述第二空槽(202)上开设有第二连通孔(205)，且所述第二空槽(202)通过所述第二连通孔(205)与所述第三空槽(203)连通。

4.根据权利要求3所述的一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置，其特征在于：所述灌溉机构(4)还包括第一滑槽(403)、转杆(404)、阀板(405)和引流孔(406)；

所述第一滑槽(403)开设于所述连通管道(401)上，所述转杆(404)转动设置于所述第二空槽(202)内，所述阀板(405)设置于所述转杆(404)上，且所述阀板(405)滑动设置于所述第一滑槽(403)内，所述阀板(405)上开设有引流孔(406)，且所述引流孔(406)与所述连通管道(401)相适配。

5.根据权利要求4所述的一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置，其特征在于：所述灌溉机构(4)设置有若干个，且若干个所述灌溉机构(4)等距设置于所述壳体(2)上。

6.根据权利要求3所述的一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置，其特征在于：所述转动机构(5)包括转块(501)、第一齿轮(502)、若干个第二齿轮(503)和若干个凸块(504)；

所述转块(501)转动设置于所述第三空槽(203)内，所述第一齿轮(502)设置于所述转块(501)上，若干个所述第二齿轮(503)分别设置于若干个所述喷头(402)上，且若干个所述第二齿轮(503)均与所述第一齿轮(502)啮合，若干个所述凸块(504)均设置于所述转块(501)上。

7.根据权利要求3所述的一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置，其特征在于：所述驱动机构(6)包括空心杆(602)、若干个第二滑槽(603)和若干个推板(604)；

所述空心杆(602)转动设置于所述壳体(2)内，若干个所述第二滑槽(603)均开设于所述空心杆(602)上，若干个所述推板(604)分别滑动设置于若干个所述第二滑槽(603)内，且若干个所述推板(604)分别与若干个阀板(405)以及若干个凸块(504)相适配。

8.根据权利要求7所述的一种基于调控雨滴动量的室内降雨模拟装置，其特征在于：所述驱动机构(6)还包括电机(601)和电动推杆(605)；

所述电机(601)设置于所述壳体(2)内，且所述空心杆(602)设置于所述电机(601)的输出轴上，所述电动推杆(605)设置于所述空心杆(602)内，且若干个所述推板(604)均设置于所述电动推杆(605)的输出轴上，所述电机(601)和所述电动推杆(605)均与所述土壤监测设备(101)电连接。

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