CN2491827Y - 一种降雨模拟实验机 - Google Patents

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张学元
安百刚
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Abstract

本实用新型涉及降雨模拟装置,具体为一种降雨模拟实验机。本实用新型由雨量控制装置、气体压缩及净化装置、喷淋装置和淋雨恒温箱组成;其中安装于淋雨恒温箱上部的喷淋装置,通过其喷头上的喷水管与雨量控制装置相连,并且通过其喷头上的喷气管与气体压缩及净化装置相连。本实用新型可连续调节降雨强度和雨滴尺寸,使降雨分布均匀,可以用于设备和材料在不同降雨条件下的淋雨性能测试和研究,也可以进行不同材料在淋雨条件下的腐蚀性能检测和研究。

Description

一种降雨模拟实验机
技术领域
本实用新型涉及降雨模拟装置,具体为一种降雨模拟实验机。
背景技术
建筑、机械、电子、通讯、军用设备等众多领域都会涉及到自然降雨对其材料或设备性能的影响。一方面,自然降雨会直接对材料或设备产生物理的冲击或冲刷;另一方面,雨水中溶解了许多的化学物质,它们对设备或材料具有一定的腐蚀性。因此自然降雨对材料或设备存在着腐蚀和冲刷、冲击等多重影响。
为了测试或研究材料和设备在降雨条件下的性能,能够有效模拟自然降雨的实验装置成为迫切需要。目前虽然市场上已出现一些专用的淋雨设备,例如北京621所研制的多因素环境模拟实验机(李家柱,祁凤玉,马颐军,CET-2000型综合环境试验机研制的进展,全国腐蚀网站通讯,256期),采用喷头或喷管式的淋雨形式,这样的喷淋形式只能通过改变喷头或喷管上喷口的孔径来改变雨滴的大小,无法实现雨滴尺寸的连续调节,同时这种设计由于采用的是等距离的喷孔,喷淋出的雨水只能按一定规律均匀分布,不可能实现在淋雨区的随机性的均匀分布而与实际降雨情况存在较大差别,只能进行大于10cm/h的淋雨实验。
另外,目前的设备都只能模拟某一个降雨强度下的淋雨情况,(它们通过给定供水量和水压来给定降雨强度),而降雨强度不仅与单位时间内的降雨量有关而且还与雨滴的大小紧密相关,相应的降雨强度与相应的雨滴尺寸相对应。因而同时实现降雨量和雨滴尺寸的连续调节成为模拟实际降雨的关键技术。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可连续调节降雨强度和雨滴尺寸、降雨分布均匀的降雨模拟实验机,它可以用于设备和材料在不同降雨条件下的淋雨性能测试和研究,及不同材料在淋雨条件下的腐蚀性能检测和研究。
本实用新型的技术方案是:
本实用新型由雨量控制装置、气体压缩及净化装置、喷淋装置和淋雨恒温箱组成;其中安装于淋雨恒温箱上部的喷淋装置,通过其喷头上的喷水管与雨量控制装置相连,并且通过其喷头上的喷气管与气体压缩及净化装置相连;具体为:所述雨量控制装置设有用于调节雨水流量的计量泵,其一端与模拟雨水容器相连,另一端至喷淋装置喷头上的喷水管;所述气体压缩及净化装置设有空气压缩机和气体净化装置,与空气压缩机相连的气体净化装置为不锈钢滤筒串联结构,其另一端至喷淋装置喷头上的喷气管;所述喷淋装置设有喷头和喷头运动控制机构,其中喷头安装于调速电机的传动带上,由喷水管和喷气管上下设置,喷水管和喷气管沿轴向设有均匀分布、对应的小孔;喷头运动控制机构设有控制传动带往复平移的调速电机和电控装置;所述淋雨恒温箱外层设有夹套式循环水恒温装置;
所述空气净化装置为二至五个不锈钢滤筒串联结构;所述喷头可以由一根喷水管与一根喷气管上下设置,喷水管和喷气管上的小孔一一对应,且小孔均向下;喷头也可以由一根喷水管与两根喷气管三角形排布,喷水管底部的喷水孔一一对应于每根喷气管上的喷气孔,两根喷气管小孔的喷气方向夹角为30°~120°。
本实用新型的工作原理如下:
为了实现降雨均匀分布,降雨强度和雨滴尺寸的连续调节,设计中采用了独立的雨量控制装置和调节雨滴尺寸的气体压缩及净化装置。通过雨量控制装置中不同计量泵型号和喷水管连续调节雨水流量及降雨强度;通过气体压缩及净化装置中空气压缩机产生压缩空气,经喷水管流出的大水滴在下落过程中被从喷气管喷出的压缩空气打碎,分散成均匀的小水滴后下落,通过调节气体出口压力来改变喷气管喷出气体的流量及压力,从而连续调节雨滴大小;两个装置的有机结合可以实现降雨强度和雨滴尺寸的连续调节。同时,采用喷头运动控制机构实现了喷头在淋雨区内可调速的匀速往复平移,使降雨在整个淋雨区内均匀分布,并可调节淋雨频率。通过淋雨恒温箱外层的夹套式循环水恒温装置实现恒温箱内的温度控制。
本实用新型的优点如下:
1.可连续调节降雨强度和雨滴尺寸,使降雨分布均匀。本实用新型喷头由有机玻璃制成的喷水管和喷气管上下设置,喷水管和喷气管沿轴向设有均匀分布的小孔;经喷水管流出的大水滴在下落过程中被从喷气管喷出的压缩空气打碎,分散成均匀的小水滴后下落;通过不同计量泵型号和喷水管调节雨水流量及降雨强度,降雨强度可在1mm/h~100mm/h内连续调节;通过空气压缩机和喷气管改变喷气管喷出的气体流量及压力来改变雨滴大小,其雨滴尺寸可在0.01~5mm内连续调节;另外,喷头运动控制机构通过调速电机及电控装置,使喷淋装置沿水平方向往复匀速平移运动,实现降雨在整个淋雨区内的均匀分布。
2.应用范围广。本实用新型可以用于设备和材料在不同降雨条件下的淋雨性能测试和研究,也可以进行不同材料在淋雨条件下的腐蚀性能检测和研究。
3.具有多种功能。本实用新型空气净化装置为不锈钢滤筒串联结构,根据实际要求滤筒可分别装有干燥剂、活性碳、脱脂棉及酸或碱缓冲剂等,可以除去空气中水分、灰尘及污染组分,使喷气管喷出的气体对模拟雨水组分的影响最小;其次,本实用新型采用了全程防腐设计,即喷水管、喷气管及淋雨恒温箱均采用有机玻璃制成,使其在运行过程中能够保证不会因腐蚀对实验结果产生影响,同时提高了设备的使用寿命;另外,本实用新型可通过夹套式循环水恒温装置调节淋雨箱内温度,还可以改变和控制淋雨箱内气氛及相对湿度。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2a是本实用新型实施例1喷头结构示意图。
图2b是图2a的侧视图。
图3a是本实用新型实施例2喷头结构示意图。
图3b是图3a的侧视图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例进一步详述本实用新型。
实施例1
为了检测实验机性能进行了A3钢的淋雨实验,实验机的结构如下:
如图1、图2a和图2b所示,本实验机由雨量控制装置1、气体压缩及净化装置2、喷淋装置3、有机玻璃制成的淋雨恒温箱4和平台5组成;其中淋雨恒温箱4置于平台5上,安装于淋雨恒温箱4上部的喷淋装置3,通过其喷头31上的喷水管311与雨量控制装置1相连,并且通过其喷头31上的喷气管312与气体压缩及净化装置2相连;具体为:
所述雨量控制装置1设有用于调节雨水流量的计量泵12,其一端与模拟雨水容器11相连,另一端至喷淋装置喷头31上的喷水管311;所述气体压缩及净化装置2设有空气压缩机21和气体净化装置22,与空气压缩机21相连的气体净化装置22为四个不锈钢滤筒串联结构,滤筒内依次分别盛有干燥剂、活性碳、脱脂棉及碱性缓冲剂,其另一端至喷淋装置喷头31上的喷气管312;所述喷淋装置3设有喷头31和喷头运动控制机构32,喷头31安装于调速电机322的传动带323上,为有机玻璃制成、由一根喷水管311与一根喷气管312上下设置,喷水管311和喷气管312沿轴向设有一一对应的小孔,小孔向下;固定于支架33上的喷头运动控制机构32,设有控制传动带323往复平移的调速电机322和电控装置321;所述淋雨恒温箱4外层设有夹套式循环水恒温装置41,通过夹套内的循环水实现恒温箱内的温度控制;
其工作过程是:经喷水管311流出的大水滴在下落过程中被从喷气管312喷出的压缩空气打碎,分散成均匀的小水滴后下落,通过空气压缩机21调节气体出口压力来改变喷气管312喷出气体的流量及压力,实现雨滴尺寸的连续调节;通过计量泵12和喷水管311连续调节雨水流量及降雨强度;同时,采用喷头运动控制机构32实现了喷头31在淋雨区内可调速的匀速往复平移,使降雨在整个淋雨区内均匀分布;通过淋雨恒温箱4外层的夹套式循环水恒温装置41实现恒温箱内的温度控制。
采用本实验机的模拟实验结果如表1所示:
表1
 降雨强度  雨水流量 雨滴尺寸   实际流量 降雨强度误差
  5mm/h   25ml/h   0.8mm   25±2ml/h    8%
  10mm/h   40ml/h   1.2mm   40±2ml/h    5%
  15mm/h   60ml/h   1.5mm   60±3ml/h    5%
  30mm/h   120ml/h   3.5mm   120±8ml/h    6.7%
从表1可以看出,模拟降雨的误差均小于10%。
实施例2
与实施例1不同之处在于:
如图1、图3a和图3b所示,喷头31采用一根喷水管311与两根喷气管312三角形排布,喷水管311底部的喷水孔一一对应于每根喷气管312上的喷气孔,两根喷气管小孔喷气方向夹角为90°。
另外,采用本实用新型进行材料的雨水腐蚀、冲刷测试和研究时,可以同瞬时腐蚀速度测量仪、大气腐蚀测量仪等电化学仪器联用,从而能够合理有效的评价材料在雨水腐蚀和冲刷作用下的性能及研究其在降雨条件腐蚀和冲刷规律。

Claims (4)

1.一种降雨模拟实验机,其特征在于:由雨量控制装置(1)、气体压缩及净化装置(2)、喷淋装置(3)和淋雨恒温箱(4)组成;其中安装于淋雨恒温箱(4)上部的喷淋装置(3),通过其喷头(31)上的喷水管(311)与雨量控制装置(1)相连,并且通过其喷头(31)上的喷气管(312)与气体压缩及净化装置(2)相连;具体为:
所述雨量控制装置(1)设有用于调节雨水流量的计量泵(12),其一端与模拟雨水容器(11)相连,另一端至喷淋装置喷头(31)上的喷水管(311);所述气体压缩及净化装置(2)设有空气压缩机(21)和气体净化装置(22),与空气压缩机(21)相连的气体净化装置(22)为不锈钢滤筒串联结构,其另一端至喷淋装置喷头(31)上的喷气管(312);所述喷淋装置(3)设有喷头(31)和喷头运动控制机构(32),其中喷头(31)安装于调速电机(322)的传动带(323)上,由喷水管(311)和喷气管(312)上下设置,喷水管(311)和喷气管(312)沿轴向设有均匀分布、对应的小孔;喷头运动控制机构(32)设有控制传动带(323)往复平移的调速电机(322)和电控装置(321);所述淋雨恒温箱(4)外层设有夹套式循环水恒温装置(41)。
2.根据权利要求1所述降雨模拟实验机,其特征在于:所述空气净化装置(22)为二至五个不锈钢滤筒串联结构。
3.根据权利要求1或2所述降雨模拟实验机,其特征在于:所述喷头(31)由一根喷水管(311)与一根喷气管(312)上下设置,喷水管(311)和喷气管(312)上的小孔一一对应,且小孔均向下。
4.根据权利要求1或2所述降雨模拟实验机,其特征在于:所述喷头(31)由一根喷水管(311)与两根喷气管(312)三角形排布,喷水管(311)底部的喷水孔一一对应于每根喷气管(312)上的喷气孔,两根喷气管小孔喷气方向夹角为30°~120°。
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