一种金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置的制作方法

1.本发明涉及一种金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置。


背景技术：

2.金属屋面系统在我国发展已有40余年，尤其是近二十年，随着国家经济发展的需要，国内一些大型的公共建筑也开始大量采用金属屋面系统，像机场、火车站等。在金属屋面系统的广泛使用过程中，由于发展速度过快，而相应的标准和规范缺失，使得系统存在材料、设计、施工和管理等缺陷，金属屋面系统的抗风和节能性能差，在风雨作用下时常发生掀揭、渗漏等事故。很多出事故的项目都是一些大型的体育馆、机场、火车站等，这些作为地标式的建筑，质量把关上应有足够的重视，但还是难逃事故的发生，使得社会各界对金属屋面系统的质量产生质疑，这将不利于行业的进步与发展。
3.随着金属屋面系统的发展，人们对于建筑的质量、可靠性要求更高。因此，无论是新建、再建或已经建好的金属屋面建筑，都应该合理的进行抗风性能检测，验证系统的抗风性能，对建筑的可靠性提供依据，也对建筑的安全性提供保障。
4.风揭的原理：由于风压所引起的作用在屋面系统或屋面系统各构件上的力。风绕转和通过建筑表面，引起屋面表面气压的下降(负压力)；建筑中的空气将在屋面基层下方流动(正压力)，此两种压力形成了使屋面系统向上的合压力。
5.为了测试金属屋面的抗风揭性能，需要搭建大型的试验台架，将待测试的金属屋面放置在台架上，并通过模拟自然风的正向风压和负向风压对金属屋面进行测试，通过传感器或直接观察金属屋面的抗风揭的外形变化以测定金属屋面抗风揭性能。由于所需要的风压较大而且风向需要频繁快速切换，使风机频繁反向旋转是不可能的。
6.对此，传统方式采用如图1
‑
2所示的抗风揭风压转换系统，通过切换风道的方式实现正负风压的切换，具体为风机1的进风口11和出风口12分别连接一路通风管路2，两路通过管路通入切换管路3，切换管路3的两端开口，切换管路3的中间连通有输出风管4，输出风管4用于对金属屋面进行风压加载，在切换管路3中装有导轨31，导轨31上滑动装配有两块同步运动的阀板32。在使用时，若需要在输出风管4处提供负压，将阀板32移动至如图1所示的位置，风向如图中箭头标注所示；若需要在输出风管4处提供正压，将阀板32移动至如图2所示的位置，风向如图中箭头标注所示。
7.可见，传统的抗风揭转换系统能够在风机不停机、不换向的前提下实现输出风压的正负压力转换，但与此同时，该系统使用时存在以下问题：
8.(1)由于阀板沿轨道滑动，为了确保阀板在如此大的风压下能够顺利移动，阀板与轨道连接处无法有效密封，而且阀板与切换管路的管壁之间也需要留有间隙，以确保阀板滑动顺畅，但是这样会导致风压泄露严重，使得风机无法达到设定的风压，风压性能不理想，而且由于风压泄露，电机浪费很多的动能，大量消耗电能；
9.(2)由于阀板在移动时需要顶着风压移动，抗压面较大，而且需要移动的距离较长，切换动作需要使用较大的动力驱动，而且切换过程比较缓慢，在需要频繁切换的试验场
景下无法满足要求。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置，用以解决现有阀板结构密封不严而达不到风压和浪费能源、切换过程缓慢的技术问题。
11.本发明的金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置的技术方案如下：
12.金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置包括风机，风机具有进风口和出风口，还包括第一风管和第二风管，第一风管和第二风管的一端相互连通、另一端分别与风机的进风口和出风口连通，第一风管和第二风管上还分别设置有第一支管和第二支管，第一风管和第二风管相互连通的一端处还设有一根输出风管，输出风管的一端与第一风管连通、另一端用于对待检测的金属屋面进行风压加载，第一风管上于第一支管与输出风管之间的一段上设有第一自动阀，第二风管上于第二支管与输出风管之间的一段上设有第二自动阀，第一支管和第二支管上分别设置有第三自动阀和第四自动阀，金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置还包括用于对四个自动阀的通断进行控制的控制器，控制在需要输出正压时打开第二、第三自动阀，关闭第一、第四自动阀；控制在需要输出负压时打开第一、第四自动阀，关闭第二、第三自动阀。
13.进一步地，第一、第二风管和第一、第二支管均为圆管，四个自动阀均为气动蝶阀或电磁球阀。电磁球阀在切换时所需的动力较小，在风管内所承受的风压阻力较小，不仅节省能源而且切换迅速；气动蝶阀可利用现有气源，动力易获取且动作迅速。
14.进一步地，第一、第二风管和第一、第二支管的直径相同，第一风管和第二风管对称布置，第一支管和第二支管对称布置，第一自动阀和第二自动阀对称布置，第三自动阀和第四自动阀对称布置。
15.进一步地，第一支管、第二支管和输出风管的外端均设置有过滤网以过滤空气中的大颗粒杂物。
16.进一步地，第一风管和第二风管均由多根直管对接而成，相邻直管的对接处设有密封垫。
17.本发明的有益效果：本发明的金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置在使用时，当金属屋面抗风揭测试系统需要对金属屋面进行测试时，将金属屋面固定在试验台架上，根据测试需要，例如需要正压持续加载，则设定第二、第三自动阀持续开启，第一、第四自动阀持续关闭，可以设定测试的时间，达到设定时间后控制风机停机，整个控制过程可以是提前在输入面板上人工设定，也可以是认为根据需要手动控制；当需要正压和负压频繁切换时，可设定正压加载的时长和负压加载的时长，根据程序控制各自动阀进行自动开启和关闭操作，其中正压加载的时长和负压加载的时长可以是相同的，也可以是每个周期内正压加载时间比负压加载的时间更长；在需要输出负压时打开第一、第四自动阀，关闭第二、第三自动阀；当然也可以是只控制进行负压加载等。
18.可见，由于采用本发明的结构后，无需设置阀板、无需设置驱动阀板顶压移动的较大的驱动装置、无需设置导轨，因此，无需设置尺寸较大的切换管路以满足设置导轨所需的较大尺寸需求，使用普通的风管即可满足需求，对于风管内壁的精度要求不高，成本也可相应降低；更重要的是，采用四个自动阀替换原有的阀板结构，不仅控制所需的动力较小、控
制响应速度快、切换迅速，而且由于自动阀的密封性优良，可防止风压泄露，进而可提高风压的输出，从而可以满足设计需求，而且可提高电能的利用率，降低动能的损失，进而节省了能源，这个对于风量较大的本发明的装置而言意义重大；另一方面，自动阀包括电磁阀和气动阀等为现有成熟的产品，容易获取，直接购买即可，而阀板为非标准件，需要自己加工，不仅耗时耗力，而且精度有限，尺寸庞大。
附图说明
19.图1为传统抗风揭风压转换系统在输出负压时的原理示意图；
20.图2为传统抗风揭风压转换系统在输出正压时的原理示意图；
21.图3为本发明的金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置的一种实施方式的结构示意图；
22.图1
‑
2中：1
‑
风机，11
‑
进风口，12
‑
出风口，2
‑
通风管路，3
‑
切换管路，31
‑
导轨，32
‑
阀板，33
‑
连接杆，4
‑
输出风管；
23.图3中：100
‑
风机，101
‑
进风口，102
‑
出风口，201
‑
第一风管，202
‑
第二风管，301
‑
第一支管，302
‑
第二支管，400
‑
输出风管，501
‑
第一自动阀，502
‑
第二自动阀，503
‑
第三自动阀，504
‑
第四自动阀，600
‑
过滤网。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
27.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
28.本发明金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置的一种实施方式：如图3所示，金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置包括风机100，风机100具有进风口101和出风口102，还包括第一风管201和第二风管202，第一风管201和第二风管202的一端相互连通、另一端分别与风机100的进风口101和出风口102连通，第一风管201和第二风管202上还分别设置有第一支管301和第二支管302，第一风管201和第二风管202相互连通的一端处还设有一根输出风管400，输出风管400的一端与第一风管201连通、另一端用于对待检测的金属屋
面进行风压加载，第一风管201上于第一支管301与输出风管400之间的一段上设有第一自动阀501，第二风管202上于第二支管302与输出风管400之间的一段上设有第二自动阀502，第一支管301和第二支管302上分别设置有第三自动阀503和第四自动阀504，金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置还包括用于对四个自动阀的通断进行控制的控制器，控制在需要输出正压时打开第二、第三自动阀，关闭第一、第四自动阀；控制在需要输出负压时打开第一、第四自动阀，关闭第二、第三自动阀。
29.第一、第二风管202和第一、第二支管302均为圆管，四个自动阀均为气动蝶阀或电磁球阀。电磁球阀在切换时所需的动力较小，在风管内所承受的风压阻力较小，不仅节省能源而且切换迅速。第一、第二风管202和第一、第二支管302的直径相同，第一风管201和第二风管202对称布置，第一支管301和第二支管302对称布置，第一自动阀501和第二自动阀502对称布置，第三自动阀503和第四自动阀504对称布置。第一支管301、第二支管302和输出风管400的外端均设置有过滤网600以过滤空气中的大颗粒杂物。第一风管201和第二风管202均由多根直管对接而成，相邻直管的对接处设有密封垫。
30.本发明的金属屋面抗风揭测试系统用风压转换装置在使用时，当金属屋面抗风揭测试系统需要对金属屋面进行测试时，将金属屋面固定在试验台架上，根据测试需要，例如需要正压持续加载，则设定第二、第三自动阀持续开启，第一、第四自动阀504持续关闭，可以设定测试的时间，达到设定时间后控制风机100停机，整个控制过程可以是提前在输入面板上人工设定，也可以是认为根据需要手动控制；当需要正压和负压频繁切换时，可设定正压加载的时长和负压加载的时长，根据程序控制各自动阀进行自动开启和关闭操作，其中正压加载的时长和负压加载的时长可以是相同的，也可以是每个周期内正压加载时间比负压加载的时间更长；在需要输出负压时打开第一、第四自动阀，关闭第二、第三自动阀；当然也可以是只控制进行负压加载等。
31.可见，由于采用本发明的结构后，无需设置阀板、无需设置驱动阀板顶压移动的较大的驱动装置、无需设置导轨，因此，无需设置尺寸较大的切换管路以满足设置导轨所需的较大尺寸需求，使用普通的风管即可满足需求，对于风管内壁的精度要求不高，成本也可相应降低；更重要的是，采用四个自动阀替换原有的阀板结构，不仅控制所需的动力较小、控制响应速度快、切换迅速，而且由于自动阀的密封性优良，可防止风压泄露，进而可提高风压的输出，从而可以满足设计需求，而且可提高电能的利用率，降低动能的损失，进而节省了能源，这个对于风量较大的本发明的装置而言意义重大；另一方面，电磁阀和气动蝶阀为现有成熟的产品，容易获取，直接购买即可，而阀板为非标准件，需要自己加工，不仅耗时耗力，而且精度有限，尺寸庞大。
32.试验验证：通过对正负压转换箱的改造，试验设备有了极大的提升。改造前，设备空箱测试负压在50hz的电压下只能达到9600pa的风压，正压只能达到11000pa。改造后设备空箱测试负压可以达到15000pa，正压可以达到16000pa。这样完全可以满足客户来样试件检测的设计要求，同时为公司节省了成本，提高了经济效益。
33.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。