离心叶轮式水下吸盘制造技术

本发明专利技术公开了一种离心叶轮式水下吸盘。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，水流在离心叶轮高速旋转下离心流出中空腔，使得中空腔形成真空负压。本发明专利技术能够实现非接触吸附，且可以吸附粗糙壁面，吸盘在水下的应用效果较好，吸附能力强。

Centrifugal impeller type underwater chuck

The invention discloses a centrifugal blade type underwater sucker. The bottom of the casing is provided with suction cavity of centrifugal impeller installed in the cavity; the sucker shell is mounted at the top of motor bearing and the bearing seat, the bearing seat is located in support of motor, DC motor motor installation waterproof seat, the output shaft of the DC motor through the motor bearing waterproof top and the connecting shaft is coaxially connected with the lower end of the shaft is connected. Through the centre hole of the casing and is connected with the suction centrifugal impeller coaxial, and in the connecting shaft is sheathed with a lower limit for centrifugal impeller axial fixed shaft end ring; operation of waterproof DC motor drives the connecting shaft and drive the centrifugal impeller rotating flow in centrifugal impeller rotating cavity under centrifugal outflow, the formation of vacuum cavity. The invention can realize non-contact adsorption and can adsorb rough wall surface, and the suction cup has better application effect under water and strong adsorption capacity.

【技术实现步骤摘要】
离心叶轮式水下吸盘
本专利技术涉及一种水下吸盘，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术采用的技术方案是：本专利技术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。本专利技术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。本专利技术在离心叶轮的边缘设置了倒角，倒角的作用是起导流作用，使离心叶轮旋腔内高速旋转的水流通过倒角流出旋腔，于吸盘出水口形成涡流，进而增强吸附作用。本专利技术所述的水下吸盘与现有吸附技术相比，特点在于：(1)采用离心叶轮产生高速旋流，利用高速旋流的离心作用产生吸附力，将水流导出旋腔，避免杂物进入吸盘内部，使吸附失效；(2)离心叶轮式水下吸盘利用旋流进行吸附，可实现非接触吸附，且对吸附壁面的粗糙度没有要求，也对吸附壁面的材质没有要求；(3)选用平板型后弯式的离心叶轮，加工简单，且能量利用效率高；(4)离心叶轮式水下吸盘的吸附力简单可控，可通过调节电机转速来调节吸附力，也可通过调整离心叶轮的设计参数来调节吸附力。综合来说，本专利技术能够实现非接触吸附，且可以吸附粗糙壁面，吸盘在水下的应用效果较好，吸附能力强。附图说明下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的整体结构示意图。图2是本专利技术的吸盘外壳的顶端结构示意图。图3是本专利技术的离心叶轮的底端结构示意图。图4是本专利技术的离心叶轮的剖面结构示意图。图5是本专利技术的另一种离心叶轮的结构示意图。图6是本专利技术的工作原理图。图7是本专利技术的一种改进后的结构原理图。图中：吸盘外壳1，下深沟球轴承2，连接轴3，防水直流电机4，紧定螺钉5，电机支座6，上深沟球轴承7，轴承座8，离心叶轮9，轴端挡圈10，叶片11，倒角12，异形孔13，凸台14，旋腔15，叶片16，中空腔17，毛刷18，外环形浅槽19，内环形浅槽20。具体实施方式下面结合附图及实施例进一步详细描述本专利技术。如图1所示，本专利技术具体实施包括外形为圆柱形的吸盘外壳1，吸盘外壳1顶部安装有电机支座6和轴承座8，轴承座8位于电机支座6内，电机支座6上安装有防水直流电机4，吸盘外壳垂直轴向的一个端面铣出一个圆柱形的中空腔17，形成一个封闭端面和一个开口端面，中空腔17内安装离心叶轮9。封闭端面上开有阶梯孔，阶梯孔内放置下深沟球轴承2以及连接轴3，连接轴3通过上深沟球轴承7以及轴承座8固定于吸盘外壳1上，防水直流电机4的输出轴朝下穿过电机支座6顶部后与连接轴3上端同轴连接，防水直流电机4的输出轴与连接轴3上端之间通过周向的紧定螺钉5形成同轴连接固定，连接轴3下端穿过吸盘外壳1中心孔后与离心叶轮9同轴连接，并在连接轴3下端套接有用于将离心叶轮9轴向限位固定的轴端挡圈10。如图2所示，吸盘外壳1的顶面铣有分别位于外圈和内圈的外环形浅槽19和内环形浅槽20，作为电机支座与轴承座装配时的定位孔，电机支座6和轴承座8分别嵌入到外环形浅槽19和内环形浅槽20中进行定位，从而确保防水直流电机4与连接轴3的同轴度。连接轴3通过深沟球轴承2、7固定于轴承座8和吸盘外壳1之间，连接轴3上端端部周面通过上深沟球轴承7活动套接在轴承座8中，连接轴3下端端部周面通过下深沟球轴承2活动套接在吸盘外壳1中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心叶轮式水下吸盘，其特征在于：包括吸盘外壳(1)和安装在吸盘外壳(1)上的防水直流电机(4)、连接轴(3)和离心叶轮(9)；吸盘外壳(1)底端开有中空腔(17)，中空腔(17)内安装离心叶轮(9)；吸盘外壳(1)顶部安装有电机支座(6)和轴承座(8)，轴承座(8)位于电机支座(6)内，电机支座(6)上安装有防水直流电机(4)，防水直流电机(4)的输出轴穿过电机支座(6)顶部后与连接轴(3)上端同轴连接，连接轴(3)下端穿过吸盘外壳(1)中心孔后与离心叶轮(9)同轴连接，并在连接轴(3)下端套接有用于将离心叶轮(9)轴向限位固定的轴端挡圈(10)。

【技术特征摘要】
1.一种离心叶轮式水下吸盘，其特征在于：包括吸盘外壳(1)和安装在吸盘外壳(1)上的防水直流电机(4)、连接轴(3)和离心叶轮(9)；吸盘外壳(1)底端开有中空腔(17)，中空腔(17)内安装离心叶轮(9)；吸盘外壳(1)顶部安装有电机支座(6)和轴承座(8)，轴承座(8)位于电机支座(6)内，电机支座(6)上安装有防水直流电机(4)，防水直流电机(4)的输出轴穿过电机支座(6)顶部后与连接轴(3)上端同轴连接，连接轴(3)下端穿过吸盘外壳(1)中心孔后与离心叶轮(9)同轴连接，并在连接轴(3)下端套接有用于将离心叶轮(9)轴向限位固定的轴端挡圈(10)。2.根据权利要求1所述的一种离心叶轮式水下吸盘，其特征在于：防水直流电机(4)运行带动连接轴(3)进而驱动离心叶轮(9)旋转，水流在离心叶轮(9)高速旋转下离心流出中空腔(17)，使得中空腔(17)形成真空负压，从而实现水下吸附。3.根据权利要求1所述的一种离心叶轮式水下吸盘，其特征在于：所述离心叶轮(9)的叶轮板中部设有中央凸台(14)，中央凸台(14)处开有异形孔(13)，连接轴(3)的轴端和异形孔(13)相配合连接使得连接轴(3)和离心叶轮(9)形成同轴旋转。4.根据权利要求1所述的一种离心叶轮式水下吸盘，其特征在于：所述离心叶轮(9)中的叶片(11)采用后弯式结构，即叶片(11)的弯转方向与离心叶轮(9)的旋转方向相反；并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷勇，薛振锋，刘向东，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33