專利名稱：一種降雨模擬實驗機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及降雨模擬裝置，具體為一種降雨模擬實驗機。
背景技術：
建筑、機械、電子、通訊、軍用設備等眾多領域都會涉及到自然降雨對其材料或設備性能的影響。一方面，自然降雨會直接對材料或設備產生物理的沖擊或沖刷；另一方面，雨水中溶解了許多的化學物質，它們對設備或材料具有一定的腐蝕性。因此自然降雨對材料或設備存在著腐蝕和沖刷、沖擊等多重影響。
為了測試或研究材料和設備在降雨條件下的性能，能夠有效模擬自然降雨的實驗裝置成為迫切需要。目前雖然市場上已出現一些專用的淋雨設備，例如北京621所研制的多因素環(huán)境模擬實驗機(李家柱，祁鳳玉，馬頤軍，CET-2000型綜合環(huán)境試驗機研制的進展，全國腐蝕網站通訊，256期)，采用噴頭或噴管式的淋雨形式，這樣的噴淋形式只能通過改變噴頭或噴管上噴口的孔徑來改變雨滴的大小，無法實現雨滴尺寸的連續(xù)調節(jié)，同時這種設計由于采用的是等距離的噴孔，噴淋出的雨水只能按一定規(guī)律均勻分布，不可能實現在淋雨區(qū)的隨機性的均勻分布而與實際降雨情況存在較大差別，只能進行大于10cm/h的淋雨實驗。
另外，目前的設備都只能模擬某一個降雨強度下的淋雨情況，(它們通過給定供水量和水壓來給定降雨強度)，而降雨強度不僅與單位時間內的降雨量有關而且還與雨滴的大小緊密相關，相應的降雨強度與相應的雨滴尺寸相對應。因而同時實現降雨量和雨滴尺寸的連續(xù)調節(jié)成為模擬實際降雨的關鍵技術。
發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供一種可連續(xù)調節(jié)降雨強度和雨滴尺寸、降雨分布均勻的降雨模擬實驗機，它可以用于設備和材料在不同降雨條件下的淋雨性能測試和研究，及不同材料在淋雨條件下的腐蝕性能檢測和研究。
本實用新型的技術方案是本實用新型由雨量控制裝置、氣體壓縮及凈化裝置、噴淋裝置和淋雨恒溫箱組成；其中安裝于淋雨恒溫箱上部的噴淋裝置，通過其噴頭上的噴水管與雨量控制裝置相連，并且通過其噴頭上的噴氣管與氣體壓縮及凈化裝置相連；具體為所述雨量控制裝置設有用于調節(jié)雨水流量的計量泵，其一端與模擬雨水容器相連，另一端至噴淋裝置噴頭上的噴水管；所述氣體壓縮及凈化裝置設有空氣壓縮機和氣體凈化裝置，與空氣壓縮機相連的氣體凈化裝置為不銹鋼濾筒串聯結構，其另一端至噴淋裝置噴頭上的噴氣管；所述噴淋裝置設有噴頭和噴頭運動控制機構，其中噴頭安裝于調速電機的傳動帶上，由噴水管和噴氣管上下設置，噴水管和噴氣管沿軸向設有均勻分布、對應的小孔；噴頭運動控制機構設有控制傳動帶往復平移的調速電機和電控裝置；所述淋雨恒溫箱外層設有夾套式循環(huán)水恒溫裝置；所述空氣凈化裝置為二至五個不銹鋼濾筒串聯結構；所述噴頭可以由一根噴水管與一根噴氣管上下設置，噴水管和噴氣管上的小孔一一對應，且小孔均向下；噴頭也可以由一根噴水管與兩根噴氣管三角形排布，噴水管底部的噴水孔一一對應于每根噴氣管上的噴氣孔，兩根噴氣管小孔的噴氣方向夾角為30°～120°。
本實用新型的工作原理如下為了實現降雨均勻分布，降雨強度和雨滴尺寸的連續(xù)調節(jié)，設計中采用了獨立的雨量控制裝置和調節(jié)雨滴尺寸的氣體壓縮及凈化裝置。通過雨量控制裝置中不同計量泵型號和噴水管連續(xù)調節(jié)雨水流量及降雨強度；通過氣體壓縮及凈化裝置中空氣壓縮機產生壓縮空氣，經噴水管流出的大水滴在下落過程中被從噴氣管噴出的壓縮空氣打碎，分散成均勻的小水滴后下落，通過調節(jié)氣體出口壓力來改變噴氣管噴出氣體的流量及壓力，從而連續(xù)調節(jié)雨滴大??；兩個裝置的有機結合可以實現降雨強度和雨滴尺寸的連續(xù)調節(jié)。同時，采用噴頭運動控制機構實現了噴頭在淋雨區(qū)內可調速的勻速往復平移，使降雨在整個淋雨區(qū)內均勻分布，并可調節(jié)淋雨頻率。通過淋雨恒溫箱外層的夾套式循環(huán)水恒溫裝置實現恒溫箱內的溫度控制。
本實用新型的優(yōu)點如下1.可連續(xù)調節(jié)降雨強度和雨滴尺寸，使降雨分布均勻。本實用新型噴頭由有機玻璃制成的噴水管和噴氣管上下設置，噴水管和噴氣管沿軸向設有均勻分布的小孔；經噴水管流出的大水滴在下落過程中被從噴氣管噴出的壓縮空氣打碎，分散成均勻的小水滴后下落；通過不同計量泵型號和噴水管調節(jié)雨水流量及降雨強度，降雨強度可在1mm/h～100mm/h內連續(xù)調節(jié)；通過空氣壓縮機和噴氣管改變噴氣管噴出的氣體流量及壓力來改變雨滴大小，其雨滴尺寸可在0.01～5mm內連續(xù)調節(jié)；另外，噴頭運動控制機構通過調速電機及電控裝置，使噴淋裝置沿水平方向往復勻速平移運動，實現降雨在整個淋雨區(qū)內的均勻分布。
2.應用范圍廣。本實用新型可以用于設備和材料在不同降雨條件下的淋雨性能測試和研究，也可以進行不同材料在淋雨條件下的腐蝕性能檢測和研究。
3.具有多種功能。本實用新型空氣凈化裝置為不銹鋼濾筒串聯結構，根據實際要求濾筒可分別裝有干燥劑、活性碳、脫脂棉及酸或堿緩沖劑等，可以除去空氣中水分、灰塵及污染組分，使噴氣管噴出的氣體對模擬雨水組分的影響最??；其次，本實用新型采用了全程防腐設計，即噴水管、噴氣管及淋雨恒溫箱均采用有機玻璃制成，使其在運行過程中能夠保證不會因腐蝕對實驗結果產生影響，同時提高了設備的使用壽命；另外，本實用新型可通過夾套式循環(huán)水恒溫裝置調節(jié)淋雨箱內溫度，還可以改變和控制淋雨箱內氣氛及相對濕度。
圖1是本實用新型結構示意圖。
圖2a是本實用新型實施例1噴頭結構示意圖。
圖2b是圖2a的側視圖。
圖3a是本實用新型實施例2噴頭結構示意圖。
圖3b是圖3a的側視圖。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例進一步詳述本實用新型。
實施例1為了檢測實驗機性能進行了A3鋼的淋雨實驗，實驗機的結構如下如圖1、圖2a和圖2b所示，本實驗機由雨量控制裝置1、氣體壓縮及凈化裝置2、噴淋裝置3、有機玻璃制成的淋雨恒溫箱4和平臺5組成；其中淋雨恒溫箱4置于平臺5上，安裝于淋雨恒溫箱4上部的噴淋裝置3，通過其噴頭31上的噴水管311與雨量控制裝置1相連，并且通過其噴頭31上的噴氣管312與氣體壓縮及凈化裝置2相連；具體為所述雨量控制裝置1設有用于調節(jié)雨水流量的計量泵12，其一端與模擬雨水容器11相連，另一端至噴淋裝置噴頭31上的噴水管311；所述氣體壓縮及凈化裝置2設有空氣壓縮機21和氣體凈化裝置22，與空氣壓縮機21相連的氣體凈化裝置22為四個不銹鋼濾筒串聯結構，濾筒內依次分別盛有干燥劑、活性碳、脫脂棉及堿性緩沖劑，其另一端至噴淋裝置噴頭31上的噴氣管312；所述噴淋裝置3設有噴頭31和噴頭運動控制機構32，噴頭31安裝于調速電機322的傳動帶323上，為有機玻璃制成、由一根噴水管311與一根噴氣管312上下設置，噴水管311和噴氣管312沿軸向設有一一對應的小孔，小孔向下；固定于支架33上的噴頭運動控制機構32，設有控制傳動帶323往復平移的調速電機322和電控裝置321；所述淋雨恒溫箱4外層設有夾套式循環(huán)水恒溫裝置41，通過夾套內的循環(huán)水實現恒溫箱內的溫度控制；其工作過程是經噴水管311流出的大水滴在下落過程中被從噴氣管312噴出的壓縮空氣打碎，分散成均勻的小水滴后下落，通過空氣壓縮機21調節(jié)氣體出口壓力來改變噴氣管312噴出氣體的流量及壓力，實現雨滴尺寸的連續(xù)調節(jié)；通過計量泵12和噴水管311連續(xù)調節(jié)雨水流量及降雨強度；同時，采用噴頭運動控制機構32實現了噴頭31在淋雨區(qū)內可調速的勻速往復平移，使降雨在整個淋雨區(qū)內均勻分布；通過淋雨恒溫箱4外層的夾套式循環(huán)水恒溫裝置41實現恒溫箱內的溫度控制。
采用本實驗機的模擬實驗結果如表1所示表1
從表1可以看出，模擬降雨的誤差均小于10％。
實施例2與實施例1不同之處在于如圖1、圖3a和圖3b所示，噴頭31采用一根噴水管311與兩根噴氣管312三角形排布，噴水管311底部的噴水孔一一對應于每根噴氣管312上的噴氣孔，兩根噴氣管小孔噴氣方向夾角為90°。
另外，采用本實用新型進行材料的雨水腐蝕、沖刷測試和研究時，可以同瞬時腐蝕速度測量儀、大氣腐蝕測量儀等電化學儀器聯用，從而能夠合理有效的評價材料在雨水腐蝕和沖刷作用下的性能及研究其在降雨條件腐蝕和沖刷規(guī)律。
權利要求1.一種降雨模擬實驗機，其特征在于由雨量控制裝置(1)、氣體壓縮及凈化裝置(2)、噴淋裝置(3)和淋雨恒溫箱(4)組成；其中安裝于淋雨恒溫箱(4)上部的噴淋裝置(3)，通過其噴頭(31)上的噴水管(311)與雨量控制裝置(1)相連，并且通過其噴頭(31)上的噴氣管(312)與氣體壓縮及凈化裝置(2)相連；具體為所述雨量控制裝置(1)設有用于調節(jié)雨水流量的計量泵(12)，其一端與模擬雨水容器(11)相連，另一端至噴淋裝置噴頭(31)上的噴水管(311)；所述氣體壓縮及凈化裝置(2)設有空氣壓縮機(21)和氣體凈化裝置(22)，與空氣壓縮機(21)相連的氣體凈化裝置(22)為不銹鋼濾筒串聯結構，其另一端至噴淋裝置噴頭(31)上的噴氣管(312)；所述噴淋裝置(3)設有噴頭(31)和噴頭運動控制機構(32)，其中噴頭(31)安裝于調速電機(322)的傳動帶(323)上，由噴水管(311)和噴氣管(312)上下設置，噴水管(311)和噴氣管(312)沿軸向設有均勻分布、對應的小孔；噴頭運動控制機構(32)設有控制傳動帶(323)往復平移的調速電機(322)和電控裝置(321)；所述淋雨恒溫箱(4)外層設有夾套式循環(huán)水恒溫裝置(41)。
2.根據權利要求1所述降雨模擬實驗機，其特征在于所述空氣凈化裝置(22)為二至五個不銹鋼濾筒串聯結構。
3.根據權利要求1或2所述降雨模擬實驗機，其特征在于所述噴頭(31)由一根噴水管(311)與一根噴氣管(312)上下設置，噴水管(311)和噴氣管(312)上的小孔一一對應，且小孔均向下。
4.根據權利要求1或2所述降雨模擬實驗機，其特征在于所述噴頭(31)由一根噴水管(311)與兩根噴氣管(312)三角形排布，噴水管(311)底部的噴水孔一一對應于每根噴氣管(312)上的噴氣孔，兩根噴氣管小孔噴氣方向夾角為30°～120°。
專利摘要本實用新型涉及降雨模擬裝置,具體為一種降雨模擬實驗機。本實用新型由雨量控制裝置、氣體壓縮及凈化裝置、噴淋裝置和淋雨恒溫箱組成;其中安裝于淋雨恒溫箱上部的噴淋裝置,通過其噴頭上的噴水管與雨量控制裝置相連,并且通過其噴頭上的噴氣管與氣體壓縮及凈化裝置相連。本實用新型可連續(xù)調節(jié)降雨強度和雨滴尺寸,使降雨分布均勻,可以用于設備和材料在不同降雨條件下的淋雨性能測試和研究,也可以進行不同材料在淋雨條件下的腐蝕性能檢測和研究。
文檔編號G01N17/00GK2491827SQ01250518
公開日2002年5月15日 申請日期2001年8月31日 優(yōu)先權日2001年8月31日
發(fā)明者張學元, 安百剛, 韓恩厚, 李洪錫 申請人:中國科學院金屬研究所