CN102192869A - 透水材料制品的透水性能检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种透水材料制品的透水性能检测装置及检测方法，该装置包括：喷水装置；一供水装置，所述供水装置与所述喷水装置通过输水管路连接；一支撑装置，所述透水材料制品置于所述支撑装置上；一液位采集装置，设置于所述透水材料制品的上方；以及一控制***，与所述供水装置及所述液位采集装置电连接。本发明的透水性能检测装置通过在模拟自然降水状态下检测透水材料制品表面的积水状况得到透水材料制品达到最大透水限度的状态时刻，并得到透水材料制品达到最大透水限度时的出水流量及最大透水速率，可直观地检测透水材料制品的透水性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种透水性能检测装置，尤其涉及一种用于透水材料制品的透水性能检测装置及检测方法。
背景技术
硬化路面在降水时，雨水对地下水的补充完全被阻断，在依赖地下水作为饮用水源的城市，会使下降的地下水位难以回升；而雨水从路面流失到排水管道排走.使城市变得地表干燥，加重了城市扬尘污染，还会给绿化带来很大困难。如果雨水在路面淤积，一方面会引起交通堵塞，加重机动车尾气排放的污染，另一方面，雨水横流时会溶入大量城市污染物.如汽车排放的重金属轮胎的磨损物、生活垃圾，建筑工地上的粉尘、草地喷洒的农药等直接排放到当地河流中，造成污染。其次.不透气的路面很难与空气进行热量、水分的交换，缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力，加剧“热岛现象”，同时也增加了城市的能源消耗。透水砖具有强度高、易着色、可逆洗、且可过滤杂质及具透气性的优点；适用于人行步道、坡道、自行车道以及游泳池边，透水砖的应用范围广泛。
目前，现有技术中，大多依据达西定律来测试一定压头下的透水材料制品的水渗透能力，然而，该方法不能表征材料在无压头(降雨)状态下的水渗透能力。
中国专利(公开号：CN101514951)提出一种透水砖透水系数检测仪及检测方法。该装置包括溢流筒、溢流水槽、盛水池、循环水泵、阀门、试样及覆盖在试样上端的导水环组成；溢流水槽置于盛水池中，在溢流水槽中设置溢流筒；循环水泵置于盛水池的底部，在循环水泵与溢流筒之间设置有循环水管；在盛水池中还设有温度控制装置和量杯；溢流水槽上装有漏斗型的溢流口；量杯设置在溢流水槽的溢流口下，阀门设置在循环水管上。该方案可利用流量计算得到透水砖的透水系数，并利用现有的抽真空装置，循环使用无气水，有效的降低了检验成本；且导水环的使用可确保试样上表面透水面积最大限度地接近试样的上表面面积，提高了检测精度。然而，该检测装置及检测该方法仍不能在透水材料制品的自然喷水或降水状态下检测其透水性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种透水材料制品的透水性能检测装置及检测方法，以解决现有技术的装置及方法不能在透水材料制品自然状态下检测其透水性能的缺陷。
为实现上述目的，本发明提出一种检测装置，用于检测透水材料制品的透水性能，包括：一喷水装置，用于向所述透水材料制品喷水；一供水装置，所述供水装置与所述喷水装置通过输水管路连接；一支撑装置，所述透水材料制品置于所述支撑装置上；一液位采集装置，设置于所述透水材料制品的上方；以及一控制***，与所述供水装置及所述液位采集装置电连接。
其中，所述喷水装置具有一平板状喷头。
其中，所述平板状喷头的面积小于所述透水材料制品的面积。
其中，所述供水装置选自柱塞式计量泵、蠕动泵或电磁隔膜计量泵。
其中，所述柱塞式计量泵、蠕动泵或电磁隔膜计量泵通过所述控制***的控制实现水流量的线性增大。
其中，所述检测装置还包括一储水容器，对应所述喷水装置的位置设置于所述喷水装置下方。
其中，所述柱塞式计量泵、所述蠕动泵或所述电磁隔膜计量泵通过输水管路与所述储水容器连通。
其中，所述液位采集装置选自红外光感应探头、电容式液位传感器、接触式液位传感器或激光液位传感器。
其中，还包括一阻水罩，设置于喷水装置正下方且与所述透水材料制品上表面密封，用于防止所述透水材料制品表面的水流走。
其中，所述支撑装置为所述储水容器的容器壁，或者所述支撑装置包括支撑体、支撑架及调平螺母，所述支撑体设置于所述储水装置的上方，所述支撑架支撑所述支撑体，并且所述支撑架下部于对应所述支撑体两端的位置分别具有一调平螺母，以调平所述支撑体。
其中，所述控制***包括接收单元、判断单元、计算单元以及显示单元，所述接收单元接收所述液位采集单元传递的感测信号，并将所接收的感测信号分别传递给所述判断单元及所述计算单元，所述判断单元向所述供水装置输出停止信号，并且，所述计算单元计算所述透水材料制品的最大透水速率及水流量，并将所述最大透水速率及水流量输送给显示单元。
其中，所述阻水罩采用橡胶垫圈密封，金属框加载压力。
而且，为实现上述目的，本发明提出一种检测透水材料制品的透水性能的检测方法，包括以下步骤：
步骤1：将所述透水材料制品置于支撑装置上，并调节水平螺母使所述透水材料制品表面水平；
步骤2：开启控制***，供水装置在控制***控制下向喷水装置提供水源，并由喷水装置向透水材料制品表面喷水；
步骤3：由液位采集装置感测所述透水材料制品表面液位，并且液位采集装置将感测信号传递给控制***，控制***接收到所述感测信号后，向供水装置输出停止信号，并显示流过该供水装置的水流量值及/或透水速率值。
其中，所述供水装置包括柱塞式计量泵、蠕动泵或电磁隔膜计量泵，所述柱塞式计量泵、蠕动泵或电磁隔膜计量泵通过所述控制***的控制实现水流量的线性增大。
其中，所述柱塞式计量泵、所述蠕动泵或所述电磁隔膜计量泵通过输水管路与所述储水容器连通，以将所述储水容器中的水供给所述喷水装置。
其中，当所述透水材料制品表面液位达到一设定高度时，所述液位采集装置报警。
其中，所述设定高度较佳为2～20毫米，更佳为5～10毫米。
其中，所述液位采集装置为红外光感应探头、电容式液位传感器、接触式液位传感器或激光液位传感器。
其中，于步骤2之前，于喷水装置正下方设置阻水罩，且使所述阻水罩与所述透水材料制品上表面密封，用于防止所述透水材料制品表面的水流走，以达到所述透水材料制品液面积水。
其中，所述喷水装置具有一平板状喷头，所述平板状喷头的面积略小于所述透水材料制品的面积。
其中，于步骤1中，所述支撑装置为所述储水容器的容器壁，所述透水材料制品置于所述储水容器的容器壁上，或者所述支撑装置包括支撑体、支撑架及调平螺母，通过调节所述支撑装置的调平螺母，使得所述支撑装置的支撑体水平，以使透水材料制品表面水平。
其中，于步骤3中，所述控制***通过接收单元接收所述液位采集单元传递的感测信号，并将所接收的感测信号分别传递给判断单元及计算单元，所述判断单元向所述供水装置输出停止信号，并且，所述计算单元计算所述透水材料制品的最大透水速率及水流量，并将所述最大透水速率及水流量输送给显示单元。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的透水性能检测装置，通过检测透水材料制品表面的积水状况得到透水材料制品达到最大透水限度的状态时刻，并得到透水材料制品达到最大透水限度时的出水流量及最大透水速率。从而可直观地检测透水材料制品的透水性能。
(2)本发明透水性能检测装置可在模拟自然降水状态向透水材料制品淋水，检测透水材料制品在模拟降水的条件下对水的渗透性能。
(3)本发明透水性能检测装置中采用平板状喷头模拟自然降水状态，并且平板状喷头底板与透水材料制品的面积基本相同，可以保证整个透水材料制品均匀的接收模拟降水。
(4)本发明透水性能检测装置采用红外光感应探头作为液位采集装置，其探测效率高，测量准确。
(5)本发明透水性能检测装置中为达到液面积水设置了阻水罩，采用橡胶垫圈密封，金属框加载压力，试样一般不需剪裁，测试方便快捷。
附图说明
图1为本发明的透水材料制品透水性能检测装置的结构示意图；
图2为本发明一较佳实施例的控制***的控制原理示意图；
图3为本发明的流量与时间关系图；
图4为本发明的透水材料制品透水性能检测方法的流程图。
其中，附图标记：
1、喷水装置 2、供水装置
3、储水容器 4、支撑体
5、液位采集装置 6、控制***
7、透水材料制品 8、阻水结构
9、支撑架 10、接收单元
11、调平螺母 20、判断单元
30、计算单元 50、显示单元
VL——最大透水速率
VD——液位采集报警时计量泵流速
V″——流量增速(加速度)
S——径流量(表面积水量)
T1——达到最大透水速率时的时间
T2——液位采集***报警时间
具体实施方式
本发明的透水性能检测装置是通过检测透水材料制品表面的积水状况，得到透水材料制品达到最大透水限度的状态时刻，进而通过此时的出水流量状况来表征透水材料制品的透水性能。
图1为本发明的透水材料制品透水性能检测装置的结构示意图，如图1所示，该检测装置主要包括：喷水装置1、供水装置2、储水容器3、支撑装置、液位采集装置5及控制***6，所述喷水装置1用于向透水材料制品7喷淋模拟雨水，所述供水装置2与所述喷水装置1通过输水管路连接；所述储水容器3对应所述喷水装置1的位置设置于所述喷水装置1下方，用于接收透过透水材料制品的水；所述透水材料制品7置于所述支撑装置上；所述液位采集装置5设置于所述透水材料制品7上方，用来检测透水材料制品上表面的积水状况；并且所述控制***6与所述供水装置2及所述液位采集装置5电连接。
其中，于本实施例中，还包括一阻水结构8，设置于所述透水材料制品的上方，用于防止所述透水材料制品表面的水流走，所述阻水结构较佳为阻水罩，设置于所述喷水装置正下方且与透水材料上表面密封。并且，较佳地，所述阻水罩底部加橡胶密封圈，上部金属框增重，实现与透水材料的良好密封。另外，所述液位采集装置5较佳设置于所述阻水罩上。
其中，较佳地，所述支撑装置为所述储水容器的容器壁，所述透水材料制品直接置于所述储水容器上，或者所述支撑装置包括支撑体4、支撑架9及调平螺母11，所述支撑体4设置于所述储水装置3的上方，所述支撑架9支撑所述支撑体4，并且所述支撑架9下部于对应所述支撑体4两端的位置分别具有一调平螺母11，以调平所述支撑体4，使得所述透水材料制品7表面水平。并且，本实施例中，所述支撑装置4也用于支撑喷水装置1。
并且，较佳地，所述喷水装置1具有平板状喷头，所述平板状喷头的面积小于所述透水材料制品的面积。
并且，所述控制***较佳为PLC控制器。所述供水装置2为程序控制计量泵，通过控制***6(PLC)控制变频器，实现水流量的线性增大。流量值由通过控制***6(PLC)计算泵冲程和频率得到。也可通过加装电磁流量计得到。
较佳地，所述程序控制计量泵为柱塞式计量泵、蠕动泵或电磁隔膜计量泵。其中，所述柱塞式计量泵具有变频电机(图中未示)，控制***6(PLC)控制其变频器频率，变频器作用于柱塞式计量泵的变频电机，实现变频电机转速的程序变化，从而计量水流量的线性增大。如果采用电磁计量泵，则通过PLC调节其交流频率，实现单位时间的冲程次数，以实现流量线性增大。
并且，所述柱塞式计量泵、所述蠕动泵或所述电磁隔膜计量泵通过输水管路与所述储水容器3连通，以便由所述储水容器3中泵水至所述喷水装置1。
并且，本发明中所述的液位采集装置5较佳为红外光感应探头、电容式液位传感器、接触式液位传感器或激光液位传感器。所述红外光感应探头、电容式液位传感器、接触式液位传感器或激光液位传感器用于采集透水材料制品表面形成的积水液位。其中，所述红外光感应探头通过判断是否被积水切断光路观测透水材料制品上表面积水深度情况。
并且，图2为本发明一较佳实施例的控制***的控制原理示意图，如图2所示，控制***6包括接收单元10、判断单元20、计算单元30以及显示单元50。其中，液位采集装置5与接收单元10电连接，将感测信号传递给接收单元10，接收单元10将接收到的感测信号分别传递给判断单元20及计算单元30，判断单元20判断接收到信号后，向供水装置2输出停止信号，供水装置2停止供水。并且，所述计算单元30计算所述透水材料制品的最大透水速率及水流量，并将所述最大透水速率及水流量输送给显示单元50。显示单元50显示该最大透水速率，并时刻显示该时刻的水流量。
图3为本发明的流量与时间关系图，如图3所示，其中：
VL——最大透水速率(ml/s)
VD——液位采集报警时计量泵流速(ml/s)
V″——流量增速(加速度)(ml/s2)
S——径流量(表面积水量)
T1——达到最大透水速率时的时间(s)
T2——液位采集***报警时间(s)
S为流速达到透水砖最大透水速率起至液位采集***报警止的时间内砖面径流量，其计算公式为：
S＝0.5×V″×(T2-T1)2………………………(1)
最大透水速率VL计算公式为：
VL＝VD-(T2-T1)×V″………………………(2)
由已知S，VD值及(1)～(2)可计算得到透水临界流量VL。
VL＝VD-(2S×V″)1/2……………………………(3)
其中，S可由液位采集器额定报警高度与采集区面积计算得到(即为积水量)，流量增速V″为设定值，VD可由控制***6(PLC)计算泵冲程和频率得到，并输送给计算单元30，计算单元30通过公式(3)计算得到VL。
另外，本发明还提出了利用上述透水性能监测装置进行透水性能监测的透水性能监测方法。图4为本发明的透水材料制品透水性能检测方法的流程图，结合图1及图4，该方法包括以下步骤：
步骤1：将所述透水材料制品7置于支撑装置上，并使所述透水材料制品7表面水平；
步骤2：开启控制***6，供水装置2在控制***6的控制下向喷水装置1提供水源，并由喷水装置1向透水材料制品7表面喷水；
步骤3：由液位采集装置5感测所述透水材料制品7的表面液位，并且液位采集装置5将感测信号传递给控制***6，控制***6接收到所述感测信号后，向供水装置2输出停止信号，并显示流过该供水装置2的水流量值及/或透水速率值。
其中，于步骤3中，当所述透水材料制品7表面液位达到一设定高度时，所述液位采集装置5报警。所述设定高度为2～20毫米，较佳为5～10毫米。并且所述液位采集装置5为红外光感应探头、电容式液位传感器、接触式液位传感器或激光液位传感器。
并且，于步骤3中，液位采集装置5将感测信号传递给控制***6的接收单元10，接收单元10将接收到的感测信号分别传递给判断单元20及计算单元30，判断单元20判断接收到信号后，向供水装置2输出停止信号，供水装置2停止供水。并且，所述计算单元计算所述透水材料制品的最大透水速率及水流量，并将所述最大透水速率及水流量输送给显示单元。
并且，于步骤1中，所述支撑装置为所述储水容器的容器壁，所述透水材料制品置于所述储水容器的容器壁上，或者所述支撑装置包括支撑体4、支撑架9及调平螺母11，通过调节所述支撑装置的调平螺母11，使得所述支撑装置的支撑体4水平，以使透水材料制品7表面水平。
并且，于步骤2之前，还包括于喷水装置正下方设置阻水罩，且使所述阻水罩与所述透水材料制品上表面密封，用于防止所述透水材料制品7表面的水流走，以达到所述透水材料制品液面积水。
并且，所述供水装置2较佳为柱塞式计量泵、蠕动泵或电磁隔膜计量泵，所述柱塞式计量泵、蠕动泵或电磁隔膜计量泵通过所述控制***6控制变频器，实现水流量的线性增大。并且，所述柱塞式计量泵、所述蠕动泵或所述电磁隔膜计量泵通过输水管路与所述储水容器3连通，以将所述储水容器3中的水供给所述喷水装置1。
实施例
首先将储水容器5中加入一定量的水源，较佳为去离子水。然后，将透水材料制品，如透水砖，置于支撑装置的支撑体4的上方，调节调平螺母11至透水材料制品的上表面水平。透水材料制品7上方的整个边缘位置设置阻水罩，且使所述阻水罩与所述透水材料制品上表面密封，之后，接通控制***6电源，点击开始测量，通过控制***6的控制，逐步增大计量泵的水流量，并使水流量呈线性增大。当水流量大于透水砖临界透水速率时，砖体表面形成径流，液位升高，当液位到达一定高度后，液位采集装置5报警，控制***6接收液位采集装置5的信号停止计量泵2，并且，控制***6采集此时流量值，通过曲线拟合计算最大透水速率，并显示此时的水流量及透水砖的透水速率。
本发明由于采用模拟自然降水的平板状喷头向透水材料制品淋水，可以检测到透水材料制品在模拟降水的条件下对水的渗透性能。所述平板状喷头的底板面积小于透水材料制品的面积，可以保证整个透水材料制品均匀的接收模拟降水。并且通过控制***、计量泵及液位采集装置，可自动且直观地检测透水材料制品的透水性能。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (21)
1.一种检测装置，用于检测透水材料制品的透水性能，其特征在于，包括：
一喷水装置，用于向所述透水材料制品喷水；
一供水装置，所述供水装置与所述喷水装置通过输水管路连接；
一支撑装置，所述透水材料制品置于所述支撑装置上；
一液位采集装置，设置于所述透水材料制品的上方；以及
一控制***，与所述供水装置及所述液位采集装置电连接。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述喷水装置具有一平板状喷头。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述平板状喷头的面积小于所述透水材料制品的面积。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述供水装置选自柱塞式计量泵、蠕动泵或电磁隔膜计量泵。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述柱塞式计量泵、蠕动泵或电磁隔膜计量泵通过所述控制***的控制实现水流量的线性增大。
6.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，还包括一储水容器，对应所述喷水装置的位置设置于所述喷水装置下方。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述柱塞式计量泵、所述蠕动泵或所述电磁隔膜计量泵通过输水管路与所述储水容器连通。
8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述液位采集装置选自红外光感应探头、电容式液位传感器、接触式液位传感器或激光液位传感器。
9.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括一阻水罩，设置于喷水装置正下方且与所述透水材料制品上表面密封，用于防止所述透水材料制品表面的水流走。
10.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述支撑装置为所述储水容器的容器壁，或者所述支撑装置包括支撑体、支撑架及调平螺母，所述支撑体设置于所述储水装置的上方，所述支撑架支撑所述支撑体，并且所述支撑架下部于对应所述支撑体两端的位置分别具有一调平螺母，以调平所述支撑体。
11.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述控制***包括接收单元、判断单元、计算单元以及显示单元，所述接收单元接收所述液位采集单元传递的感测信号，并将所接收的感测信号分别传递给所述判断单元及所述计算单元，所述判断单元向所述供水装置输出停止信号，并且，所述计算单元计算所述透水材料制品的最大透水速率及水流量，并将所述最大透水速率及水流量输送给显示单元。
12.一种检测透水材料制品的透水性能的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将所述透水材料制品置于支撑装置上，并使所述透水材料制品表面水平；
步骤2：开启控制***，供水装置在控制***控制下向喷水装置提供水源，并由喷水装置向透水材料制品表面喷水；
步骤3：由液位采集装置感测所述透水材料制品表面液位，并且液位采集装置将感测信号传递给控制***，控制***接收到所述感测信号后，向供水装置输出停止信号，并显示流过该供水装置的水流量值及/或透水速率值。
13.根据权利要求12所述的检测透水材料制品的透水性能的检测方法，其特征在于，所述供水装置包括柱塞式计量泵、蠕动泵或电磁隔膜计量泵，所述柱塞式计量泵、蠕动泵或电磁隔膜计量泵通过所述控制***的控制实现水流量的线性增大。
14.根据权利要求13所述的检测透水材料制品的透水性能的检测方法，其特征在于，所述柱塞式计量泵、所述蠕动泵或所述电磁隔膜计量泵通过输水管路与置于所述喷水装置下方的储水容器连通，以将所述储水容器中的水供给所述喷水装置。
15.根据权利要求12所述的检测透水材料制品的透水性能的检测方法，其特征在于，当所述透水材料制品表面液位达到一设定高度时，所述液位采集装置报警。
16.根据权利要求15所述的检测透水材料制品的透水性能的检测方法，其特征在于，所述设定高度为5～10毫米。
17.根据权利要求12所述的检测透水材料制品的透水性能的检测方法，其特征在于，所述液位采集装置为红外光感应探头、电容式液位传感器、接触式液位传感器或激光液位传感器。
18.根据权利要求12所述的检测透水材料制品的透水性能的检测方法，其特征在于，于步骤2之前，于喷水装置正下方设置阻水罩，且使所述阻水罩与所述透水材料制品上表面密封，用于防止所述透水材料制品表面的水流走，以达到所述透水材料制品液面积水。
19.根据权利要求12所述的检测透水材料制品的透水性能的检测方法，其特征在于，所述喷水装置具有一平板状喷头，所述平板状喷头的面积小于所述透水材料制品的面积。
20.根据权利要求14所述的检测透水材料制品的透水性能的检测方法，其特征在于，于步骤1中，所述支撑装置为所述储水容器的容器壁，所述透水材料制品置于所述储水容器的容器壁上，或者所述支撑装置包括支撑体、支撑架及调平螺母，通过调节所述支撑装置的调平螺母，使得所述支撑装置的支撑体水平，以使透水材料制品表面水平。
21.根据权利要求12所述的检测透水材料制品的透水性能的检测方法，其特征在于，于步骤3中，所述控制***通过接收单元接收所述液位采集单元传递的感测信号，并将所接收的感测信号分别传递给判断单元及计算单元，所述判断单元向所述供水装置输出停止信号，并且，所述计算单元计算所述透水材料制品的最大透水速率及水流量，并将所述最大透水速率及水流量输送给显示单元。
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