綠色露臺監(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,最美的是二樓有個很大的露臺,站在露臺上可以盡情享受大自然的美妙風(fēng)光。雖然露臺能讓人賞心悅目,但是防堵也少不了。

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

劉安根把這個問題帶到科技組,我們從下雨天自動關(guān)窗的雨水感應(yīng)器得到靈感,提出了發(fā)明一種“綠色露臺監(jiān)控型防堵排水裝置”來防止露臺地漏的堵塞問題。

一、基本思路

1.從對露臺的調(diào)查研究入手,了解其在排水方面存在的問題,明確設(shè)計目標(biāo)和解決問題的要點。

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

3.在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)順利排水和可靠防堵的功能,要求結(jié)構(gòu)簡單、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)計中引入監(jiān)控技術(shù)。

二、研究與設(shè)計

露臺一般設(shè)計在主人臥室外面,農(nóng)村獨棟住宅的露臺不僅可以栽花種草,還是稻谷、花生、豆子和其他農(nóng)作物的晾曬場地。

小洋樓一般前后共設(shè)計兩到三個露臺,大別墅則有好幾個露臺。我們對10戶有露臺的住戶進(jìn)行調(diào)查,有8戶人家出現(xiàn)過堵塞現(xiàn)象。造成露臺堵塞的原因主要有兩個：

1.露臺環(huán)境的特殊性。下雨時,樓頂雨水及家中其他小陽臺的水常要經(jīng)過露臺管道,露臺栽花種草產(chǎn)生的泥沙、墻體龜裂產(chǎn)生的墻體碎片、飄落的樹葉及樹枝等通過排水管時,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

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

設(shè)計圖

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

1.排水推沙原理圖

排水推沙原理圖

2.綠色露臺監(jiān)控型排水防堵裝置監(jiān)測系統(tǒng)

監(jiān)測系統(tǒng)原理圖

3.電路設(shè)計

雨水感應(yīng)器與繼電器連接電路原理圖

四、制作與實驗

做出來的作品看似簡簡單單,我們可是費了九牛二虎之力才完成的。下面是我們設(shè)計的第一款排水防堵模型：

第一款綠色露臺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),實現(xiàn)擋沙不擋水,而且不損壞現(xiàn)有地漏結(jié)構(gòu),無需重新安裝,只在普通地漏上加上防堵裝置,安裝簡單、傾倒泥沙方便。

做貯沙箱時,由于缺乏經(jīng)驗,尺寸做得不合適,不過好在改起來很容易。接著我們把清水出口和排沙螺旋設(shè)置在一個箱內(nèi),排沙螺桿攪動沙時,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)計對我們來說就是個難題了。我們需要用雨水感應(yīng)裝置啟動電路,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給我們帶回來了雨水感應(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,也沒有找到12伏的發(fā)動機(jī),最后只好采用從廢冰箱里拆下的220伏交流電的電動機(jī)。我們在老師指導(dǎo)下用雨水感應(yīng)器帶動繼電器吸合,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。

第一款排沙螺桿沒有達(dá)到理想的排沙效果

第二款排沙螺桿設(shè)計為葉輪型

改進(jìn)后的綠色露臺監(jiān)控型防堵排水裝置外觀

我們在科技創(chuàng)新班演示綠色露臺監(jiān)控型排水防堵裝置

五、創(chuàng)新點

1.從結(jié)構(gòu)設(shè)計上實現(xiàn)了排水與排沙同時進(jìn)行的要求和排水防堵的性能。

2.首次實現(xiàn)了排水管排水防堵自動監(jiān)控,對此類產(chǎn)品信息化提升具有啟示和借鑒價值,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)