[实用新型]用于城市供水管网泄漏检测定位球

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于城市供水管网泄漏检测定位球，具体地说，涉及机械结构之间、机械与电路模块之间的相互连接关系以及检测球的整体配重设计，属于机械结构设计的范畴。

背景技术

据统计，我国城市供水管网平均漏损率超过15%，水资源浪费严重。如果漏损率每降低1个百分点，可节水至少5亿立方米，相当于30多个西湖的水量。由于城市供水管网存在分布范围广、管线距离长、地下管线错综复杂信息不全等问题，目前仍主要以人工听漏为主进行泄漏点定位，很难以低成本的方式对泄漏点进行精准的空间定位检测。

机械结构设计对于检测球功能的实现具有极其重要的意义。首先，检测球工作在水中，因此对于检测球整体的密封性有很高的要求；其次，要保证检测球在管道内工作过程中减小碰撞和震荡的影响，对保护壳的设计有很高的要求；再次，要保证检测球沿着管道下壁绕单轴滚动，对配重的设计和保护壳的设计有很高的要求；最后，还要保证检测球在管道中长期工作的可靠性，对机械结构整体的设计提出了更高的要求。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于针对城市供水管网泄漏检测定位球的工作特性，提供一种用于城市供水管网泄漏检测定位球。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于城市供水管网泄漏检测定位球，泄漏检测定位球机械结构装置包括密封结构、内部模块支架、球形保护壳、配重块和控制单元；

其中，所述密封结构和内部模块支架采用铝合金材料，用于固定检测定位球内部的电路模块，电路模块包括USB通信和充电双功能复用模块、开关模块、主控电路模块、信号调理电路模块、电源模块和水听器模块，其中USB通信和充电双功能复用模块、开关模块和水听器模块用于与外部环境交互，在密封结构上开孔固定，主控电路模块、信号调理电路模块和电源模块用于检测球内部的工作，在密封结构内部通过内部模块支架固定；球形保护壳采用聚氨酯材料，用于包覆密封结构，并在球形保护壳相应的位置设有开孔；控制单元包括开关模块、主控电路模块和信号调理电路模块，用于采集、处理管道中的泄漏特征信号，并实现自主定位；配重块固定在密封结构的内壁，用于保证检测定位球在管道中工作时重力略大于浮力，且竖直向上的Y轴转动惯量远小于沿其它两个轴的转动惯量，结合球形保护壳提供的摩擦力保证其在管道中绕Y轴单轴滚动，且在垂直上升管道中也能处于重力平衡状态随水流上升从而实现定位。

所述的密封结构由上、下两部分组成，用螺纹旋合并用O型圈密封；在上半部分密封结构左右轴对称开两个孔，分别用于安装USB通信和充电双功能复用模块和开关模块，USB通信和充电双功能复用模块上安装一个堵头用于密封，开关模块自身具有螺纹，在密封结构相应位置设有螺纹并密封；在下半部分密封结构与Y轴的交叉点处按水听器模块的结构开孔设有螺纹并密封；对于球壳内部电路模块，在上半部分密封结构凹台面预留8个中心旋转对称的M3的螺纹孔并用内部模块支架与密封结构相连，主控电路模块和信号调理电路模块通过PCB板上预留的通孔和铜柱连接，电源模块通过内部模块支架与上半部分密封结构相连，所有模块最终形成一个整体，并保证整体的密封性。

所述的配重块固定在密封结构的内壁，数量可以增减，位置可调，所述的配重块的设计考虑检测定位球三个轴上的转动惯量，将检测定位球放在三维空间中分析，对于三维空间中任意一参考点O，以此参考点为原点做一个空间直角坐标系OXYZ，则检测定位球的惯性张量I由一个对称矩阵表示：

其中，I_xx、I_yy、I_zz为绕X、Y、Z轴的转动惯量；

通过所述的配重块进行配重并计算验证使得检测定位球绕Y轴的转动惯量最小且远小于绕其它两轴的转动惯量，取检测球绕Y轴的转动惯量最小且小于其它两轴的四分之一。

本实用新型的有益效果：

1、提出了密封结构设计和保护壳设计分离的机械结构设计，密封结构在于将所有电路模块组装成一个整体，在水中保证其密封性，保护壳在于检测球工作时的减震与缓冲并提供检测球滚动所需的摩擦力。