一种雨滴发射器及雨滴作用下玻璃变形检测系统的制作方法

本实用新型涉及玻璃变形检测技术领域，特别是涉及一种雨滴发射器及雨滴作用下玻璃变形检测系统。

背景技术：

玻璃幕墙是一种美观新颖、富有现代感的建筑围护结构，由于玻璃幕墙具有自重轻、工期短、造价低、能减少主体结构受温度变化的影响等优点，近年来已成为高层建筑的首选围护结构。但是玻璃幕墙在使用过程中也存在抗风性能较弱、维修成本较高的问题，特别是在台风频发的沿海地区，玻璃幕墙在狂风暴雨下很容易发生玻璃面板损坏、单元板块整体坠落等现象，具有较大的安全隐患，易造成人员伤亡和财产损失。因此，对玻璃幕墙在风雨耦合作用下的研究非常有必要。

目前，玻璃幕墙的研究主要集中在材料以及结构的静力研究，对于风雨共同作用下玻璃幕墙的研究较少。如果要研究玻璃幕墙在风雨耦合下的受力情况，就得首先明确其在风荷载和雨荷载单独作用下的机理。如今玻璃幕墙在风荷载作用下的研究日趋成熟，但其在雨荷载作用下的受力情况还不得而知，相关研究及实验装置更是少之又少。同样地，如果要研究雨载荷作用下的玻璃面板，就得首先明确其在雨滴作用下的变形情况。但是目前并没有一种专门用于检测雨滴作用下玻璃变形情况的设备或系统，这给雨载荷作用下玻璃幕墙的研究造成了不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种雨滴作用下玻璃变形检测系统，用于解决现有技术中缺乏专门针对雨滴作用下玻璃变形情况的检测设备，给雨载荷作用下玻璃幕墙的研究造成了不便的技术问题。本实用新型的目的还在于提供一种应用于上述雨滴作用下玻璃变形检测系统的雨滴发射器。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种雨滴发射器，采用如下的技术方案：

一种雨滴发射器包括转动罩、发射喷头、顶推件、施力机构和驱动机构；转动罩包括罩体端部和罩体周部，所述发射喷头安装在罩体端部上，所述顶推件通过滑槽结构滑动装配在罩体周部上，所述滑槽结构包括设置在顶推件上的限位凸起以及设置在罩体周部上的导向槽；所述施力机构包括引导件和弹性复位件，所述引导件上设置有螺旋部，所述螺旋部用于在转动罩旋转时引导限位凸起移动、以实现顶推件对弹性复位件的挤压，所述弹性复位件用于在限位凸起失去螺旋部的挤压作用时推动顶推件、以实现对发射喷头的撞击；所述发射喷头用于在受到撞击时喷出液滴；所述驱动机构用于驱动转动罩转动。

进一步地，还包括固定座，所述固定座包括固定轴，所述转动罩转动安装在固定轴上。

进一步地，所述顶推件滑动装配在罩体周部的内侧，所述引导件罩设在罩体周部的外侧，所述限位凸起穿出罩体周部并与引导件的螺旋部顶压接触。

进一步地，所述固定座还包括连接在固定轴一侧的固定盘，所述引导件与固定盘连接固定。

进一步地，所述限位凸起上设置有内挡止部和外挡止部，所述内挡止部位于罩体周部的内侧，所述外挡止部位于罩体周部的外侧，所述顶推件通过内挡止部和外挡止部夹持限位装配在罩体周部上。

进一步地，还包括环形端盖，所述环形端盖与罩体周部固定连接并与罩体端部相对设置，所述环形端盖上设置有供顶推件的对应端插入的导向孔。

进一步地，所述弹性复位件为弹簧，所述弹簧罩设在顶推件的外周侧、并夹持固定在限位凸起和环形端盖之间。

进一步地，所述驱动机构为驱动电机，所述驱动电机安装在固定轴上，所述转动罩与驱动电机的驱动轴固定连接。

进一步地，所述发射喷头包括弹性储存腔和喷嘴，所述罩体端部上设置有供喷嘴从转动罩内侧穿出的安装孔，所述弹性储存腔朝向顶推件进行布置。

本实用新型还提供了一种雨滴作用下玻璃变形检测系统，采用如下的技术方案：

一种雨滴作用下玻璃变形检测系统包括雨滴发射器，还包括固定装置和摄录设备，所述固定装置用于固定玻璃，所述摄录设备用于在雨滴发射器发出的液体撞击玻璃时拍摄玻璃的变形情况；雨滴发射器包括转动罩、发射喷头、顶推件、施力机构和驱动机构；转动罩包括罩体端部和罩体周部，所述发射喷头安装在罩体端部上，所述顶推件通过滑槽结构滑动装配在罩体周部上，所述滑槽结构包括设置在顶推件上的限位凸起以及设置在罩体周部上的导向槽；所述施力机构包括引导件和弹性复位件，所述引导件上设置有螺旋部，所述螺旋部用于在转动罩旋转时引导限位凸起移动、以实现顶推件对弹性复位件的挤压，所述弹性复位件用于在限位凸起失去螺旋部的挤压作用时推动顶推件、以实现对发射喷头的撞击；所述发射喷头用于在受到撞击时喷出液滴；所述驱动机构用于驱动转动罩转动。

进一步地，还包括固定座，所述固定座包括固定轴，所述转动罩转动安装在固定轴上。

进一步地，所述顶推件滑动装配在罩体周部的内侧，所述引导件罩设在罩体周部的外侧，所述限位凸起穿出罩体周部并与引导件的螺旋部顶压接触。

进一步地，所述固定座还包括连接在固定轴一侧的固定盘，所述引导件与固定盘连接固定。

进一步地，所述限位凸起上设置有内挡止部和外挡止部，所述内挡止部位于罩体周部的内侧，所述外挡止部位于罩体周部的外侧，所述顶推件通过内挡止部和外挡止部夹持限位装配在罩体周部上。

进一步地，还包括环形端盖，所述环形端盖与罩体周部固定连接并与罩体端部相对设置，所述环形端盖上设置有供顶推件的对应端插入的导向孔。

进一步地，所述弹性复位件为弹簧，所述弹簧罩设在顶推件的外周侧、并夹持固定在限位凸起和环形端盖之间。

进一步地，所述驱动机构为驱动电机，所述驱动电机安装在固定轴上，所述转动罩与驱动电机的驱动轴固定连接。

进一步地，所述发射喷头包括弹性储存腔和喷嘴，所述罩体端部上设置有供喷嘴从转动罩内侧穿出的安装孔，所述弹性储存腔朝向顶推件进行布置。

本实用新型实施例一种雨滴发射器、一种雨滴作用下玻璃变形检测系统与现有技术相比，其有益效果在于：通过采用本实用新型的检测系统，使用时雨滴发射器能够自行发射液滴，从而模拟出下雨的场景，发射的液体会撞击在玻璃上，此时摄录设备会拍摄下玻璃的变形过程，然后通过对照片进行分析即可得出玻璃在雨载荷作用下的变形情况。本实用新型提供了一种专门用于检测雨载荷作用下玻璃变形情况的检测系统，方便了实验人员对雨载荷作用下玻璃幕墙变形情况的研究，对于高速运动物体的玻璃面板来说，如：飞机、高铁等，该研究具有重大的意义，可为风雨耦合作用下玻璃面板安全性能的研究提供理论基础和实验手段，具有一定的社会和经济效益。

附图说明

图1是本实用新型实施例的雨滴作用下玻璃变形检测系统的雨滴发射器和固定装置结构示意图；

图2是图1中转动罩内部结构剖视示意图；

图3是顶推件的结构示意图；

图4是引导件的螺旋部的结构示意图；

图5是发射喷头的整体结构示意图；

图6是环形端盖的结构示意图。

图中，1-雨滴发射器，101-罩体周部，102-罩体端部，103-导向槽，104-引导件，105-连接杆，106-固定盘，107-安装罩，108-支撑架，109-顶推件，110-弹性复位件，111-限位凸起，112-驱动机构，113-发射喷头，114-固定轴，115-台阶孔，116-环形端盖，117-内挡止部，118-外挡止部，119-螺旋部，120-弹性储存腔，121-底盘，122-喷嘴，123-螺纹柱，124-导向孔，2-固定装置，201-边框，202-玻璃，203-夹紧结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1至图6所示，本实用新型实施例优选实施例的一种雨滴作用下玻璃变形检测系统(以下简称检测系统)。检测系统包括雨滴发射器1，还包括固定装置2和摄录设备，所述固定装置2用于固定玻璃202，所述摄录设备用于在雨滴发射器1发出的液体撞击玻璃202时拍摄玻璃202的变形情况；雨滴发射器1包括转动罩、发射喷头113、顶推件109、施力机构和驱动机构112；转动罩包括罩体端部102和罩体周部101，所述发射喷头113安装在罩体端部102上，所述顶推件109通过滑槽结构滑动装配在罩体周部101上，所述滑槽结构包括设置在顶推件109上的限位凸起111以及设置在罩体周部101上的导向槽103；所述施力机构包括引导件104和弹性复位件110，所述引导件104上设置有螺旋部119，所述螺旋部119用于在转动罩旋转时引导限位凸起111移动、以实现顶推件109对弹性复位件110的挤压，所述弹性复位件110用于在限位凸起111失去螺旋部119的挤压作用时推动顶推件109、以实现对发射喷头113的撞击；所述发射喷头113用于在受到撞击时喷出液滴；所述驱动机构112用于驱动转动罩转动。

具体而言，本实施例中固定装置2为固定框架，固定框架为长方形，固定框架包括边框201以及设置在边框201上得夹紧结构203，夹紧结构203具体为弹簧夹，实验时，通过弹簧夹将玻璃202夹紧在边框201内即可，在其他实施例中也可以采用镶嵌的方式，即边框201的内侧设置有镶嵌槽，玻璃202的对应边沿即镶嵌在镶嵌槽内。本实施例中摄录设备为高速摄像机，高速摄像机能够拍摄下液滴在撞击玻璃202时玻璃202所发生的形变，然后对采集的图像或图片进行分析即可得出玻璃202在受到液滴撞击时的变形情况。具体的，本实施例中对图像或图片的分析是通过专门的分析软件进行分析的，分析软件具体为pmlab图像处理软件，通过该分析软件可以得到玻璃202的变形矢量图和位移云图，通过变形矢量图和位移云图即可精确分析玻璃202各部分的变形情况。

本实施例中雨滴发射器1的转动罩为圆桶状，转动罩包括罩体周部101和罩体端部102，罩体周部101即为转动罩的外周壁，罩体端部102即为转动罩的端盖，本实施例中发射喷头113安装在罩体端部102上，顶推件109导向滑动安装在罩体周部101上。本实施例中雨滴发射器1还包括固定座，固定座包括固定盘106和固定轴114，固定盘106即为一块圆盘，固定轴114即为一根圆轴，固定轴114的一端固定在固定盘106的中心位置处，另一端用于与转动罩转动装配。本实施例中驱动机构112安装在固定轴114用于与转动罩转动装配的一端，驱动机构112具体为驱动电机，固定轴114的对应端部设置有用于安装驱动电机的安装凹槽，而转动罩则直接与驱动电机的驱动轴止转装配，具体的，罩体端部102的圆心位置与驱动电机的驱动轴止转装配。本实施例中固定轴114内设置有台阶孔115，台阶孔115包括孔径较大的大通孔和孔径较小的小通孔，大通孔的孔口朝向罩体端部102一侧，大通孔即构成本实施例中用于安装驱动电机的安装凹槽，小通孔用于供驱动电机的导线从固定盘106一侧穿出。

本实施例中顶推件109通过滑槽结构滑动装配在罩体周部101上，滑槽结构包括设置在顶推件109上的限位凸起111，还包括设置在罩体周部101上的导向槽103。本实施例中顶推件109安装在罩体周部101的内侧，顶推件109上的限位凸起111从对应的导向槽103处穿出罩体周部101。为了使得顶推件109只具有沿着导向槽103进行滑移的自由度，本实施例的限位凸起111上设置有内挡止部117和外挡止部118，其中，内挡止部117位于罩体周部101的内侧，外挡止部118位于罩体周部101的外侧，内挡止部117、外挡止部118和限位凸起111之间形成供导向槽103的侧壁插入的插槽。通过采用这样的结构设计，外挡止部118会限制顶推件109向转动罩内侧的移动，而内挡止部117则会限制顶推件109向转动罩外侧的移动，通过内挡止部117和外挡止部118的夹持限位作用限制了顶推件109横向方向的自由度。本实施例中内挡止部117和外挡止部118均为一小块曲面板，内挡止部117的曲度和外挡止部118的曲度均与罩体周部101的曲度相适配。另外，需要说明的是，本实施例中内挡止部117和外挡止部118的设置还具有引导顶推件109导向移动的作用，内挡止部117和外挡止部118会限制顶推件109的晃动或摆动，从而使得顶推件109具有较好的导向性。本实施例中罩体周部101内滑动装配有多个顶推件109，各顶推件109沿着罩体周部101等间隔设置。本实施例中顶推件109即为一个顶推杆，顶推杆的轴向方向平行于固定轴114的轴向方向，各顶推件109周向等间隔的设置在罩体周部101和固定轴114之间。

为了进一步增强对顶推件109的导向限位作用，本实施例中在罩体周部101的后端(即与罩体端部102相对的一端)安装有环形端盖116，环形端盖116内设置有供固定轴114穿过的内孔，环形端盖116与罩体周部101安装固定，固定方式为螺纹固定，即罩体周部101的内侧设置有内螺纹，环形端盖116的外周侧设置有外螺纹，在其他实施例中也可以为卡槽固定或螺钉安装。本实施例中环形端盖116上设置有与各顶推件109一一对应的导向孔124，当环形端盖116安装在罩体周部101上后，各顶推件109的后端会插入对应的导向孔124内，通过顶推件109外周面和导向孔124孔壁的相互挡止再次实现对各顶推件109的导向限位，进一步保证了顶推件109良好的导向性。需要说明的是，本实施例中固定盘106和环形端盖116之间设置有供顶推件109的后端深入的间隔。

本实施例中施力机构包括引导件104和弹性复位件110，其中引导件104为环形且罩在罩体周部101的外周侧，本实施例中引导件104罩在靠近罩体端部102的一侧，引导件104的一侧设置有螺旋部119，螺旋部119即为设置在引导件104的一侧端面，该端面为上下起伏的螺旋形。本实施例中螺旋部119用于与各顶推件109的限位凸起111顶压接触，在接触的过程中，由于螺旋部119的上下起伏，各顶推件109的限位凸起111会沿着螺旋部119沿着前后方向起伏运动，从而实现对各顶推件109在对应导向槽103内具体位置的调整。本实施例中，当转动罩转动时，引导件104是非转动的，为了实现该目的，本实施例中将引导件104与固定座的固定盘106固定连接在一起，具体的连接方式可以通过连接杆105进行连接。为了提高连接的结构强度和受力的稳定性，本实施例中引导件104和固定盘106之间设置有多个连接杆105，各连接杆105沿着罩体周部101的周向方向等间隔布置，各连接杆105的轴向方向均与固定轴114的轴向方向平行设置。

本实施例中弹性复位件110即为弹簧，各顶推件109上均套设有一个弹簧，各弹性复位件110均套设在限位凸起111和环形端盖116之间的顶推件109外周侧，这样弹性复位件110的一端即被环形端盖116(具体为各导向孔124的孔眼部分)挡止限位，另一端则被限位凸起111挡止限位。由于各顶推件109的限位凸起111受到对应弹性复位件110的顶推作用，各顶推件109的限位凸起111是始终与引导件104的螺旋部119顶压接触的。当驱动机构112驱动转动罩转动时，引导件104是不发生转动的，此时，各顶推件109的限位凸起111会在螺旋部119的前后起伏引导作用下发生周期性的向后运动，运动的顶推件109会挤压弹性复位件110，从而实现弹性复位件110的储能，当对应顶推件109的限位凸起111运动至螺旋部119起伏最高位置和最低位置的交替处时，顶推件109的限位凸起111会突然失去螺旋部119的挤压作用，此时弹性复位件110即会释放储能，从而迅速推动顶推件109向前运动，完成对发射喷头113的撞击。

发射喷头113包括弹性储存腔120和喷嘴122，本实施例中弹性储存腔120的外形为圆球状，弹性储存腔120上设置有圆形开口，弹性储存腔120的材质为橡胶。发射喷头113还包括底盘121，底盘121为圆板状，本实施例中喷嘴122和底盘121一体设置，弹性储存腔120的圆形开口口沿则直接粘贴固定在底盘121上，弹性储存腔120的圆形开口和底盘121是密封的。本实施例中，喷嘴122的形状为筒仓状，即喷嘴122包括一小段圆柱体和一个圆锥体，喷嘴122的内部设置有喷射通孔，喷射通孔的一端孔口位于喷嘴122的尖端，另一端位于底盘121上，喷射通孔将弹性储存腔120的内腔与外部连通。本实施例中弹性储存腔120用于存储液体，本实施例中液体具体为液态水。本实施例中发射喷头113安装在罩体端部102上，为了方便将发射喷头113固定在罩体端部102上，本实施例中发射喷头113的底盘121上设置有两个螺纹柱123，两个螺纹柱123分别位于喷嘴122的相对两侧。本实施例中发射喷头113安装在罩体端部102的内侧(即朝向顶推件109的一侧)，具体的，罩体端部102上设置有供发射喷头113的喷嘴122穿过安装孔，在安装孔的相对两侧还设置有供两个螺纹柱123穿过的通孔，安装发射喷头113时，将喷嘴122穿过对应的安装孔，将两个螺纹柱123穿过对应的通孔，然后在两个螺纹柱123上分别旋拧上对应的固定螺母即可将发射喷头113固定在罩体端部102上。需要说明的是，本实施例中罩体端部102上发射喷头113的个数与各顶推件109一一对应，即各发射喷头113分别固定在对应顶推件109的前端。当转动罩转动时，各发射喷头113和对应的顶推件109是同步转动的。需要说明的是，本实施例中为了方便向弹性储存腔内注入液体，本实施例的喷嘴可拆安装在底盘上，具体的安装方式为螺纹装配，本实施例中喷嘴的圆柱体上设置有外螺纹，底盘上设置有与喷嘴的圆柱体螺纹装配的螺纹孔，当需要向弹性储存腔内注入液体时，将喷嘴旋拧下，然后通过螺纹孔注入液体即可。

本实施例中检测系统还包括支撑架108和控制机构，控制机构安装在支撑架108的顶部，具体的，支撑架108的顶部安装有安装罩107，控制机构即安装在安装罩107内，本实施例中在安装罩107内还安装有供电电源，供电电源用于向驱动电机提供动力支持，供电电源具体为蓄电池。控制机构具体为plc控制系统，控制机构能够调节驱动电机的转速，从而实现对转动罩转动速度的调整，而转动罩的速率变化又会实现对顶推件109在前后方向移动的周期速率的调整，从而最终实现对液滴发射速度的调整。由于通过plc系统控制驱动电机转动速率的变化为常规手段，本实施例中不再详述。本实施例中固定盘106与安装罩107固定连接，固定方式可以为螺钉连接。安装罩107上设置有供驱动电机的导线穿入安装罩107内的通孔。本实施例中支撑架108包括三个支撑腿，三个支撑腿均为伸缩杆结构，通过调整三个支撑腿的伸缩量可以实现对液滴发射高度和方位的调节。

本实用新型的工作过程为：试验前，首先将玻璃202固定在固定装置2上，需要说明的是，待检测的玻璃202表面需要由黑白漆喷出一层散斑，然后将固定装置2摆放好，将雨滴发射器1移动至于与玻璃202相对的位置处，然后通过支撑架108将雨滴发射器1调制合适的高度和发射角度。然后将摄录设备移动至与玻璃202相对的位置处，并保证玻璃202完全在摄录设备的拍摄视野内；然后启动雨滴发射器1，雨滴发射器1即会自行向玻璃202表面发射液滴，玻璃202在受到液滴撞击时会变形，而玻璃202的变形情况会被摄录设备所记录。需要说明的是，在上述发射过程中，可以通过控制机构调整转动罩的转动速率，从而实现对液滴发射速率的调节。待持续设定时间后，将摄录设备拍摄的图像取出并输入pmlab图像处理软件，通过pmlab图像处理软件即可分析得到玻璃202的变形矢量图和位移云图。然后对变形矢量图和位移云图进行分析，即可得到玻璃202在雨滴作用下的变形情况。

综上，本实用新型实施例提供一种雨滴作用下玻璃变形检测系统，其通过采用本实用新型的检测系统，使用时雨滴发射器1能够自行发射液滴，从而模拟出下雨的场景，发射的液体会撞击在玻璃202上，此时摄录设备会拍摄下玻璃202的变形过程，然后通过对照片进行分析即可得出玻璃202在雨载荷作用下的变形情况。本实用新型提供了一种专门用于检测雨载荷作用下玻璃202变形情况的检测系统，方便了实验人员对雨载荷作用下玻璃202幕墙变形情况的研究，对于高速运动物体的玻璃202面板来说，如：飞机、高铁等，该研究具有重大的意义，可为风雨耦合作用下玻璃202面板安全性能的研究提供理论基础和实验手段，具有一定的社会和经济效益。

本实用新型的雨滴发射器的实施例：雨滴发射器的具体结构与上述检测系统中雨滴发射器的具体结构相同，此处不再赘述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。