綠色露臺(tái)監(jiān)控型防堵排水裝置

文　湖南省隆回縣桃洪鎮(zhèn)桃花坪中學(xué)　劉安根　鄒忍　羅麗欣

綠色露臺(tái)監(jiān)控型防堵排水裝置

文湖南省隆回縣桃洪鎮(zhèn)桃花坪中學(xué)劉安根鄒忍羅麗欣

劉安根的舅舅搬新家了,三層樓的排屋很洋氣,最美的是二樓有個(gè)很大的露臺(tái),站在露臺(tái)上可以盡情享受大自然的美妙風(fēng)光。雖然露臺(tái)能讓人賞心悅目,但是防堵也少不了。

有一次他的舅舅出去幾天,回來(lái)后發(fā)現(xiàn)家里漲了大水,換了幾種地漏都不能解決問(wèn)題。

劉安根把這個(gè)問(wèn)題帶到科技組,我們從下雨天自動(dòng)關(guān)窗的雨水感應(yīng)器得到靈感,提出了發(fā)明一種“綠色露臺(tái)監(jiān)控型防堵排水裝置”來(lái)防止露臺(tái)地漏的堵塞問(wèn)題。

一、基本思路

1.從對(duì)露臺(tái)的調(diào)查研究入手,了解其在排水方面存在的問(wèn)題,明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和解決問(wèn)題的要點(diǎn)。

2.不改變現(xiàn)有露臺(tái)的建筑結(jié)構(gòu),方便安裝使用。

3.在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)順利排水和可靠防堵的功能,要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、外形美觀。

4.考慮居住習(xí)慣的要求和提升生活質(zhì)量的需要,設(shè)計(jì)中引入監(jiān)控技術(shù)。

二、研究與設(shè)計(jì)

露臺(tái)一般設(shè)計(jì)在主人臥室外面,農(nóng)村獨(dú)棟住宅的露臺(tái)不僅可以栽花種草,還是稻谷、花生、豆子和其他農(nóng)作物的晾曬場(chǎng)地。

小洋樓一般前后共設(shè)計(jì)兩到三個(gè)露臺(tái),大別墅則有好幾個(gè)露臺(tái)。我們對(duì)10戶(hù)有露臺(tái)的住戶(hù)進(jìn)行調(diào)查,有8戶(hù)人家出現(xiàn)過(guò)堵塞現(xiàn)象。造成露臺(tái)堵塞的原因主要有兩個(gè)：

1.露臺(tái)環(huán)境的特殊性。下雨時(shí),樓頂雨水及家中其他小陽(yáng)臺(tái)的水常要經(jīng)過(guò)露臺(tái)管道,露臺(tái)栽花種草產(chǎn)生的泥沙、墻體龜裂產(chǎn)生的墻體碎片、飄落的樹(shù)葉及樹(shù)枝等通過(guò)排水管時(shí),容易堵塞排水管口地漏,造成排水不暢。

2.排水管道結(jié)構(gòu)的特殊性。露臺(tái)排水系統(tǒng)包括豎管、橫管、彎管、檢查井,連接豎管和橫管之間的彎頭埋在地下,容易堵塞,不像普通沉水彎頭一樣容易清理,下水道一旦堵塞,只能進(jìn)行破壞性維修。

三、方案設(shè)計(jì)

該裝置由排水管接頭、導(dǎo)流箱體、螺旋排沙器、貯沙箱、傳動(dòng)齒輪、微型電動(dòng)機(jī)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成,監(jiān)控系統(tǒng)由觸頭、控制線路與電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。

設(shè)計(jì)圖

1.管接頭2.導(dǎo)水箱3.電器盒4.傳動(dòng)齒輪5.貯沙箱6.螺旋排沙器7.電動(dòng)機(jī)

1.排水推沙原理圖

排水推沙原理圖

2.綠色露臺(tái)監(jiān)控型排水防堵裝置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理圖

3.電路設(shè)計(jì)

雨水感應(yīng)器與繼電器連接電路原理圖

四、制作與實(shí)驗(yàn)

做出來(lái)的作品看似簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單,我們可是費(fèi)了九牛二虎之力才完成的。下面是我們?cè)O(shè)計(jì)的第一款排水防堵模型：

第一款綠色露臺(tái)防堵排水裝置盛沙杯內(nèi)部結(jié)構(gòu)照

第一款模型采用階梯狀結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)擋沙不擋水,而且不損壞現(xiàn)有地漏結(jié)構(gòu),無(wú)需重新安裝,只在普通地漏上加上防堵裝置,安裝簡(jiǎn)單、傾倒泥沙方便。

做貯沙箱時(shí),由于缺乏經(jīng)驗(yàn),尺寸做得不合適,不過(guò)好在改起來(lái)很容易。接著我們把清水出口和排沙螺旋設(shè)置在一個(gè)箱內(nèi),排沙螺桿攪動(dòng)沙時(shí),水中的含沙量也高,所以我們又將清水出口設(shè)置在貯沙箱一側(cè),這樣沙沉下去,水回流入地漏。

電子部分的設(shè)計(jì)對(duì)我們來(lái)說(shuō)就是個(gè)難題了。我們需要用雨水感應(yīng)裝置啟動(dòng)電路,讓排沙螺桿工作。而我們所在的小縣城根本找不到所需電子元件,幸虧劉安根的爸爸媽媽出差時(shí)給我們帶回來(lái)了雨水感應(yīng)器。

雨水感應(yīng)器的工作電壓是12伏,我們找遍縣城電子元件店,也沒(méi)有找到12伏的發(fā)動(dòng)機(jī),最后只好采用從廢冰箱里拆下的220伏交流電的電動(dòng)機(jī)。我們?cè)诶蠋熤笇?dǎo)下用雨水感應(yīng)器帶動(dòng)繼電器吸合,由繼電器控制的220伏電機(jī)接通電源,電機(jī)驅(qū)動(dòng)排沙螺桿工作,沙被推進(jìn)貯沙箱。

但接好的電路卻不能正常工作,在老師的幫助下,我們換了繼電器,解決了上述問(wèn)題。

更換繼電器，重新焊接制作電子部分

電子部分能正常工作了,但排沙螺桿排沙并不順利,于是我們將原有的排沙螺桿換成了葉輪型,達(dá)到了預(yù)期的效果,排水、排沙、監(jiān)控系統(tǒng)都能正常工作。

第一款排沙螺桿沒(méi)有達(dá)到理想的排沙效果

第二款排沙螺桿設(shè)計(jì)為葉輪型

改進(jìn)后的綠色露臺(tái)監(jiān)控型防堵排水裝置外觀

我們?cè)诳萍紕?chuàng)新班演示綠色露臺(tái)監(jiān)控型排水防堵裝置

五、創(chuàng)新點(diǎn)

1.從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了排水與排沙同時(shí)進(jìn)行的要求和排水防堵的性能。

2.首次實(shí)現(xiàn)了排水管排水防堵自動(dòng)監(jiān)控,對(duì)此類(lèi)產(chǎn)品信息化提升具有啟示和借鑒價(jià)值,有利于該行業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新。

今后我們將進(jìn)一步改進(jìn)結(jié)構(gòu),提高地漏排水、排沙效率。(指導(dǎo)老師：伍冬云寧衛(wèi)華王翠華)