[实用新型]一种离心叶轮式水下吸盘

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水下吸盘，特别是涉及了一种离心叶轮式水下吸盘，属于机械创新设计领域。

背景技术

水下吸附技术与水下抓取技术是开展水下勘测与作业的关键技术之一，被广泛应用于海洋地质勘测、资源勘探及矿产评估、深海打捞等诸多领域，完成诸如水下取样、水下打捞、水下吸附等多种作业。传统的水下抓取技术多采用机械抓取装置，存在设计复杂以及操作不便等问题，难以适应诸多不规则形状的物体，且有可能对抓取物造成损伤。

随着特种机器人技术的发展，水下爬壁机器人作为一种新的需求应运而生，设计用于在危险、恶劣环境下代替人工进行水下检查与作业的机器人，被广泛应用于核燃料池检测行业、船舶清洗行业以及水利大坝维护行业等，有效可靠的水下吸附技术是水下爬壁机器人得以广泛应用的先决条件。

水下爬壁机器人最常见的吸附技术为铁磁吸附技术，利用磁铁或电磁铁间的相互作用产生吸附力，仅适用于铁磁性壁面，较多应用于船舶工业。水下ROV或AUV多采用螺旋桨作为动力源，也有将螺旋桨产生的推力作为水下爬壁机器人的吸附技术，但由于螺旋桨推力吸附较难控制且水流扰动太大，不适于观测。负压吸附技术则是利用离心泵或离心风机将吸盘内的水抽出，形成局部负压，负压吸附技术属于接触式吸附，较依赖于密封技术，且吸盘本体或连接管路较容易发生堵塞，从而造成吸附实效。

综上所述，现有水下抓取技术结构复杂，不能适应多种结构形态的物件，且抓取时容易造成物件的损伤。现有水下吸附技术虽有多种手段，但均有自各的不足之处，不能很好地满足水下爬壁机器人的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了设计出满足水下爬壁机器人稳定吸附要求的水下吸盘，解决水下爬壁机器人吸附技术方面的欠缺，为大力研发水下特种机器人奠定良好的基础，设计了一种离心叶轮式水下吸盘，采用防水直流电机直接驱动，体积小、质量轻，但能提供极强的水下吸附力，能够实现非接触吸附，且对吸附壁面的粗糙度没有严格的要求，能够适应不同的水下壁面。

同时，设计的该离心叶轮式水下吸盘能够作为水下抓取机构，结构与控制简单，且能够很好地保护被抓取对象，防止其受到损伤。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括吸盘外壳和安装在吸盘外壳上的防水直流电机、连接轴和离心叶轮；吸盘外壳底端开有中空腔，中空腔内安装离心叶轮；吸盘外壳顶部安装有电机支座和轴承座，轴承座位于电机支座内，电机支座上安装有防水直流电机，防水直流电机的输出轴穿过电机支座顶部后与连接轴上端同轴连接，连接轴下端穿过吸盘外壳中心孔后与离心叶轮同轴连接，并在连接轴下端套接有用于将离心叶轮轴向限位固定的轴端挡圈。

防水直流电机运行带动连接轴进而驱动离心叶轮旋转，使得离心叶轮在吸盘外壳的中空腔内通过防水直流电机带动进而高速旋转，旋腔内的水流受到离心作用而流出，在吸盘内的中空腔形成局部真空负压，使得能吸取物体或者吸附于物体。

所述离心叶轮包括叶轮板和叶片，叶片沿周向均布地固定在叶轮板下端的端面，离心叶轮旋转使得叶片旋转空间形成旋腔。

所述离心叶轮的叶轮板中部设有中央凸台，中央凸台处开有异形孔，连接轴的轴端和异形孔相配合连接使得连接轴和离心叶轮形成同轴旋转。

所述离心叶轮中的叶片采用后弯式结构，即叶片的弯转方向与离心叶轮的旋转方向相反；并且叶片为平板型叶片，即叶片垂直于离心叶轮的底面。

所述的离心叶轮叶轮板的边缘沿轴向延伸设置环形凸台，并在环形凸台的内周面设置倒角，水流在离心叶轮的旋腔内高速旋转离心后通过倒角流出。

倒角角度根据离心叶轮下端端面与吸盘外壳下端端面之间的轴向距离而调整。优选地，所述离心叶轮的倒角所处锥面的向下延伸锥面与吸盘中空腔相交于下底面。

离心叶轮的旋腔的外径和深度根据吸盘外壳的中空腔而调整。

所述的离心叶轮下端端面不低于吸盘外壳下端端面。

所述的吸盘外壳下端面外缘设置有用于防止水流倒流入旋腔的毛刷。

所述的吸盘外壳的顶面铣有分别位于外圈和内圈的外环形浅槽和内环形浅槽，电机支座和轴承座分别嵌入到外环形浅槽和内环形浅槽中进行定位，从而确保防水直流电机与连接轴的同轴度。

所述的连接轴上端端部周面通过上深沟球轴承活动套接在轴承座中，连接轴下端端部周面通过下深沟球轴承活动套接在吸盘外壳中。

本实用新型将离心叶轮应用于水下吸盘，叶轮形式采用后弯式离心叶轮，叶片的形状为平板型叶片，即叶片呈平板状，且垂直于离心叶轮的底部，叶片的偏转方向与离心叶轮的旋转方向相反，这样能产生更高的效率。