專利名稱：?jiǎn)螄婎^人工模擬降雨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種模擬天然降雨的裝置，特別是單噴頭人工模擬降雨裝置。
目前國(guó)內(nèi)外基本采用研究人工模擬降雨機(jī)來(lái)模擬天然降雨，通過(guò)測(cè)定雨滴動(dòng)能、土壤侵蝕量，研究其雨型、地貌及地質(zhì)條件、植被類型、土壤條件對(duì)水土流失的影響規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水土流失區(qū)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。為了研究水土流失的規(guī)律及實(shí)現(xiàn)對(duì)水土流失的定量預(yù)測(cè)，20世紀(jì)30～80年代，蘇聯(lián)、美國(guó)等國(guó)家曾研制多種下噴式、側(cè)噴式模擬降雨機(jī)。我國(guó)在60年代開始相繼研制出不同性能及雨譜的側(cè)噴式、下噴式、便攜式(針式)、組合式、室內(nèi)旋轉(zhuǎn)式人工模擬降雨機(jī)。其中，適合野外作業(yè)的模擬降雨機(jī)以側(cè)噴式、下噴式、便攜式(針式)、組合式為常用，側(cè)噴式模擬降雨機(jī)多采用閥控組合型噴頭。從實(shí)用的觀點(diǎn)看，野外作業(yè)便攜型下噴針式人工模擬降雨機(jī)存在模擬降雨控制面積小(只有幾平方米)的弱點(diǎn)，缺乏代表性，適應(yīng)于定點(diǎn)研究。下噴式人工模擬降雨機(jī)要求野外有足夠的場(chǎng)地架設(shè)儀器，而實(shí)際場(chǎng)地往往不能直接滿足，因此也不能廣泛使用。側(cè)噴式閥控多噴頭組合人工模擬降雨機(jī)需要?jiǎng)恿敵龊痛笮瓦\(yùn)具設(shè)備，組合、裝卸非常不便，而且欲測(cè)某個(gè)降雨強(qiáng)度的降雨，需使用對(duì)應(yīng)的噴頭。側(cè)噴式噴頭的碎流板，與噴體脫離，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性；多噴頭組合，體積自然龐大，不便攜帶。1996年研制的彈片式單噴頭模擬降雨裝置，雖然解決了單噴頭替代多噴頭組合的問題，但因受彈片結(jié)構(gòu)限制，不論供水壓力為多大，其開口總呈三角形的形狀出水，這僅滿足小雨強(qiáng)的模擬效果，該裝置在模擬大雨強(qiáng)時(shí)，則以細(xì)雨的形式出現(xiàn)，不能反映大雨強(qiáng)降雨時(shí)對(duì)地面擊濺破壞作用。
本實(shí)用新型的任務(wù)是克服上述人工模擬降雨裝置，特別是單噴頭結(jié)構(gòu)降雨裝置存在的諸多缺陷，設(shè)計(jì)一種單噴頭變雨強(qiáng)彈簧調(diào)節(jié)曲面開口的水土流失監(jiān)測(cè)人工模擬降雨裝置。
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出的最大改進(jìn)是將碎流板直平面改為曲面，曲面采用對(duì)數(shù)曲線型，以保證滿足試驗(yàn)設(shè)計(jì)噴射控制面積；保證滿足模擬雨滴的自由落體的高度和實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)模擬降雨的均勻度。當(dāng)供水系統(tǒng)通過(guò)供水管路將水輸送到噴頭筒體2，碎流板1a受到水流沖擊而產(chǎn)生上升力，通過(guò)連接碎流板左右兩翼導(dǎo)板[3，4]和傳力套筒6將上升力傳遞給壓力彈簧5，在彈力作用下，碎流體有規(guī)律地抬升。當(dāng)彈力與供水壓力平衡時(shí)，碎流體抬升停止，形成與對(duì)應(yīng)供水壓力的均勻出水?dāng)嗝妫鳑_擊碎流板后發(fā)生折射，沿碎流板內(nèi)緣設(shè)計(jì)曲線向一側(cè)空中噴出，水舌在空中充分摻氣后，形成水滴，落于地面，完成整個(gè)模擬降雨過(guò)程。
在這樣一個(gè)連續(xù)的噴體系統(tǒng)內(nèi)，施加不同的供水壓力，就形成不同厚度的水舌，進(jìn)而形成從小到大的雨強(qiáng)。實(shí)現(xiàn)不同供水壓力、不同雨強(qiáng)、不同降雨量的模擬試驗(yàn)過(guò)程。本實(shí)用新型包括噴頭筒體[2]、由碎流板[1a]和滑動(dòng)套筒[1b]構(gòu)成的碎流體[1]、傳力導(dǎo)板[3，4]、壓力彈簧[5]、傳力套筒[6]和壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，噴頭筒體[2]為底部進(jìn)水、頂部出水的中空?qǐng)A柱—圓臺(tái)—圓柱體，出水口上方裝有碎流體[1]。其特征在于a)噴頭筒體[2]頂部出水口外緣為曲面，與其相對(duì)應(yīng)并位于出水口上方的碎流板[1a]為曲面變形體，碎流板下部且在上段筒體的外圍裝有滑動(dòng)套筒[1b]，碎流體[2]與上段筒體為動(dòng)態(tài)配合，使其沿著該筒體作上下滑動(dòng)。
b)在噴頭筒體[2]的中段設(shè)有凸起隔板[2b]，隔板以下在噴頭筒體外圍裝有壓力彈簧[5]，彈簧外圍安裝傳力套筒[6]。
c)在噴頭筒體[2]的兩側(cè)設(shè)有傳力導(dǎo)板[3，4]，該導(dǎo)板分別與碎流體[1]和傳力套筒[6]相連接。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施方案為噴頭筒體[2]頂部出水口外緣以及碎流板[1a]曲面呈對(duì)數(shù)曲線型，碎流板[1a]為圓臺(tái)變形體，其上緣α為25°～45°角的切面，左側(cè)為連同滑動(dòng)套筒一起加厚的棱臺(tái)，下緣為對(duì)數(shù)曲線型。噴頭筒體[2]兩側(cè)傳力導(dǎo)板為2個(gè)四棱體組成的復(fù)合體，其中左側(cè)傳力導(dǎo)板[3]上部連接在碎流板及滑動(dòng)套筒上，右側(cè)導(dǎo)板[4]上部連接在滑動(dòng)套筒上；兩側(cè)傳力導(dǎo)板的下部均連接在傳力套筒[6]上。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)1、碎流板改直平面為曲面，曲面采用對(duì)數(shù)曲線。能滿足試驗(yàn)設(shè)計(jì)噴射控制面積，滿足模擬雨滴自由落體的高度和試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)模擬降雨的均勻度。同時(shí)滿足碎流板有較好的受力條件，在水的沖擊力作用下，向上抬起，以保證噴射口有足夠的出水?dāng)嗝?，能模擬大雨強(qiáng)的降雨效果。
2、采用彈簧調(diào)節(jié)壓力，實(shí)現(xiàn)不同壓力對(duì)應(yīng)不同雨強(qiáng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，便于攜帶，除供水系統(tǒng)外，無(wú)須外動(dòng)力，適應(yīng)野外作業(yè)。
技術(shù)性能1、有效降雨控制面積S≥20m2
2、模擬降雨強(qiáng)度I＝30～200mm/h3、降雨均勻系數(shù)k≥0.84、雨滴動(dòng)能、雨滴中數(shù)直徑等雨滴特征參數(shù)隨供水壓力的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)，呈線性正比例變化。
下面通過(guò)附圖結(jié)合本實(shí)用新型的實(shí)施方式作詳細(xì)描述。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(軸視圖)圖2、圖3位噴頭筒體的主視圖和俯視圖。
圖4為沿圖2中A-A向視圖圖5、圖6、圖7分別為碎流體主視圖、左視圖和俯視圖。
圖8為防滑鍵結(jié)構(gòu)視圖。
參見
圖1～圖3，噴頭筒體2由三段不同口徑的空心圓柱或圓臺(tái)構(gòu)成整個(gè)噴頭主體，其中上段2a和下段2e為圓柱體，中段2c為圓臺(tái)筒體。上部標(biāo)準(zhǔn)空心圓柱體為出水段，頂部出水口外緣為對(duì)數(shù)曲線型，出水口上方安裝碎流體1，碎流體1與噴頭筒體2上段空心圓柱體為動(dòng)配合，使其沿著該筒體作上下滑動(dòng)，為防止碎流體左右轉(zhuǎn)動(dòng)，在上段噴頭筒體外設(shè)有防滑鍵槽2d，滑動(dòng)套筒1b一側(cè)設(shè)置的防滑鍵1c置于鍵槽內(nèi)。在噴頭筒體2的中段設(shè)有凸起隔板2b，該隔板2b上緣為碎流體向上運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，隔板兩側(cè)開有矩形限位凹槽2f，以限制兩翼傳力導(dǎo)板左右運(yùn)動(dòng)。噴頭筒體的下段2e圓柱筒體為進(jìn)水段，在底部?jī)?nèi)筒壁和外圍均帶有螺紋，外螺紋用于配合安裝調(diào)節(jié)壓力螺母7，用于調(diào)節(jié)壓力彈簧5的受壓狀態(tài)；內(nèi)螺紋用于與供水系統(tǒng)連接。
參見圖5～圖7，碎流體1主要由碎流板1a和滑動(dòng)套筒1b構(gòu)成，位于碎流板下面的滑動(dòng)套筒為空心圓柱體，并套在上段2a噴頭筒體外圍，滑動(dòng)套筒1b與右側(cè)傳力導(dǎo)板4相連接處且在套筒1b中心線外緣部位有一連接平面，該平面設(shè)有連接固定孔8，用于安裝固定右翼傳力導(dǎo)板4。
碎流板1a為圓臺(tái)的變形體，其上緣α為25°～45°角的切面，左側(cè)為連同滑動(dòng)套筒一起加厚的棱臺(tái)，在側(cè)壁上開有連接孔，用于連接安裝左翼傳力導(dǎo)板3，碎流板1a下緣為對(duì)數(shù)曲線型，與噴頭筒體出水口外緣的對(duì)數(shù)曲線型相吻合，完成模擬降雨過(guò)程。
噴頭筒體2兩側(cè)傳力導(dǎo)板為2個(gè)4棱體組成的復(fù)合體，其中左翼傳力導(dǎo)板3上4棱體斷面加大加厚并連接在碎流板及滑動(dòng)套筒上，右側(cè)傳力導(dǎo)板4上部通過(guò)固定螺孔8連接在滑動(dòng)套筒的連接平面上，兩側(cè)傳力導(dǎo)板的下部通過(guò)連接孔9連接在傳力套筒6上。
凸起隔板2b以下在噴頭筒體2外圍裝有壓力彈簧5，彈簧5外圍安裝傳力套筒6，在壓力彈簧底部裝有托板與傳力套筒6成一體構(gòu)成“L”型，用以頂托壓力彈簧，托板底部的筒體2外圍安裝有壓力調(diào)節(jié)螺母7，起調(diào)節(jié)彈簧壓力和支撐傳力套筒6的作用。
權(quán)利要求1.單噴頭人工模擬降雨裝置，包括噴頭筒體[2]、由碎流板[1a]和滑動(dòng)套筒[1b]構(gòu)成的碎流體[1]、傳力導(dǎo)板[3，4]、壓力彈簧[5]、傳力套筒[6]和壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，噴頭筒體[2]為底部進(jìn)水、頂部出水的中空?qǐng)A柱一圓臺(tái)一圓柱體，出水口上方裝有碎流體[1]。其特征在于a)噴頭筒體[2]頂部出水口外緣為曲面，與其相對(duì)應(yīng)并位于出水口上方的碎流板[1a]為曲面變形體，碎流板下部且在上段筒體的外圍裝有滑動(dòng)套筒[1b]，碎流體[2]與上段筒體為動(dòng)態(tài)配合，使其沿著該筒體作上下滑動(dòng)。b)在噴頭筒體[2]的中段設(shè)有凸起隔板[2b]，隔板以下在噴頭筒體外圍裝有壓力彈簧[5]，彈簧外圍安裝傳力套筒[6]。
c)在噴頭筒體[2]的兩側(cè)設(shè)置傳力導(dǎo)板[3，4]，該導(dǎo)板分別與碎流體[1]和傳力套筒[6]相連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的人工模擬降雨裝置，其特征是所說(shuō)的筒體[2]頂部出水口外緣以及碎流板[1a]曲面呈對(duì)數(shù)曲面型，碎流板[1a]為圓臺(tái)變形體，其上緣α為25°～45°角的切面，左側(cè)為連同滑動(dòng)套筒一起加厚的棱臺(tái)，下緣為對(duì)數(shù)曲線型。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的人工模擬降雨裝置，其特征是噴頭筒體[2]兩側(cè)傳力導(dǎo)板為2個(gè)四棱體組成的復(fù)合體，其中左側(cè)傳力導(dǎo)板[3]上部連接在碎流板[1a]及滑動(dòng)套筒[1b]上，右側(cè)導(dǎo)板[4]上部連接在滑動(dòng)套筒[1b]上；兩側(cè)傳力導(dǎo)板的下部均連接在傳力套筒[6]上。
4.按照權(quán)利要求1所述的人工模擬降雨裝置，其特征是在上段噴頭筒體外設(shè)有防滑鍵槽[2d]，滑動(dòng)套筒[1b]一側(cè)設(shè)置的防滑鍵[1c]置于鍵槽內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求1所述的人工模擬降雨裝置，其特征是在壓力彈簧的底部裝有托板與傳力套筒6成一體構(gòu)成“L”型。
6.按照權(quán)利要求1所述的人工模擬降雨裝置，其特征是在凸起隔板[2b]的兩側(cè)開有矩形限位凹槽[2f]。
專利摘要單噴頭人工模擬降雨裝置，噴頭筒體為中空?qǐng)A柱筒體，其頂部出水口外緣為曲面，與其相吻合位于出水口上方的碎流板為曲面變形體，碎流板下部且在上段筒體外圍裝有滑動(dòng)套筒，碎流體與上段筒體為動(dòng)配合，噴頭筒體的中部設(shè)有凸起隔板，隔板以下在噴頭筒體外圍裝有壓力彈簧，彈簧外圍安裝傳力套筒，筒體兩則設(shè)置傳力導(dǎo)板，導(dǎo)板分別與碎流體和傳力套筒連接。本裝置能滿足試驗(yàn)設(shè)計(jì)噴射控制面積，保證滿足模擬雨滴自由落體的高度和試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)模擬降雨的均勻度，能模擬大雨強(qiáng)的降雨效果；彈簧調(diào)節(jié)壓力，實(shí)現(xiàn)不同壓力對(duì)應(yīng)不同雨強(qiáng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶，除供水系統(tǒng)外，無(wú)須外動(dòng)力，適于野外作業(yè)。
文檔編號(hào)B05B9/00GK2640614SQ0321411
公開日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月3日
發(fā)明者黨福江, 戈素芬 申請(qǐng)人:黨福江, 戈素芬