非接触负压吸附水下爬壁检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非接触负压吸附水下爬壁检测装置。包括车体和安装在车体上的浮筒、轮式移动装置和负压吸附装置，车体作为爬壁检测装置底盘，通过浮筒提供浮力，通过轮式移动装置带动爬壁检测装置沿水下的壁面滚动爬行，负压吸附装置正对壁面以非接触方式安装，通过负压吸附装置将爬壁检测装置贴附在水下的壁面。本发明专利技术与大坝面实现非接触吸附，适用于非铁磁性粗糙表面，吸力稳定可控，简单可靠便宜，具有广泛的应用前景。

Non contact negative pressure adsorption underwater climbing wall detecting device

The invention discloses a non-contact negative pressure adsorption underwater climbing wall detecting device. Mounted on the vehicle comprises a vehicle body and a buoy, wheeled mobile device and vacuum adsorption device, vehicle chassis wall climbing as detection device, providing buoyancy by buoys, through the wheeled mobile device drives the rolling crawling climbing underwater detection device along the wall, the negative pressure adsorption device on the wall is installed in a non-contact way, will climb the wall detection device attached to the water by vacuum suction device wall. The invention realizes non-contact adsorption with the dam surface, is suitable for the non ferromagnetic rough surface, has stable and controllable suction, simple, reliable and cheap, and has wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
非接触负压吸附水下爬壁检测装置
本专利技术涉及一种水下作业结构，特别是涉及了一种非接触负压吸附水下爬壁检测装置。
技术介绍
水下爬壁检测装置是特种检测装置的一种，是一种设计用来在危险、恶劣情况下，代替人工进行水下特定作业如检查、检测、磨削、钻孔等。水下爬壁检测装置最常见的形式是铁磁吸附式水下爬壁检测装置，检测装置利用铁磁技术吸附并行走于导磁壁面，携带特定工具或机械手进行水下作业，在核工业、船舶工业、石化工业等领域得到广泛应用。在水利水电行业，尤其是在混凝土坝面检测行业，需要定期对大坝水下表面或水下混凝土管道表面进行裂缝检测。目前先进技术工程领域常采用ROV(RemoteOperatedVehicle)辅助进行坝体检测，ROV不仅造价高，体积庞大，而且需要专门的操作人员进行操作，使用起来非常不方便，因而有些部门宁可用潜水员检测的方法也不采用ROV来辅助检测。此外，从作业效率上来看，ROV检测过程中常伴随车体抖动、水体扰动等现象，给水下观测带来诸多不便，ROV的行进速度也很难控制，需要对多个螺旋桨进行协同控制，不能达到想动就动、想停就停的目标，对细节位置的检测不尽如人意。除了磁吸附技术以外，爬壁检测装置的吸附技术还有：负压吸附、螺旋桨推力吸附、分子力吸附等。螺旋桨推力吸附较难控制，且扰动太大，不适合用于水下检测，分子力吸附则从力的量级上考虑不能满足水下爬壁检测装置的需求。负压吸附技术利用离心泵或离心叶片使吸盘内部产生局部真空，利用吸盘内外压力差来产生吸附力，但是这样的吸附方式属于接触吸附，吸盘的泄露以及管路的堵塞问题一直是难点，一旦壁面不平整或者有裂缝，爬壁检测装置很可能因为吸附失效而掉落。综上所述，现有水下爬壁检测装置对于非导磁壁面缺乏很好的吸附技术，缺少能够在非导磁壁面上进行爬行的水下检测装置，不能满足水利水电行业的检测需求，大坝面自动化养护设备技术尚未成熟。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服水下爬壁检测装置在非导磁壁面上的水下吸附技术方面的缺乏，解决混凝土坝面检测水下爬壁检测装置的吸附与行走技术，设计一种非接触负压吸附轮式水下爬壁检测装置，使其能在水下壁面自如行走，且可以在任意位置停留，操作方式简便，体积小巧，是混凝土坝面自动化养护的关键设备。本专利技术采用的技术方案是：本专利技术包括车体和安装在车体上的浮筒、轮式移动装置和负压吸附装置，车体作为爬壁检测装置底盘，通过浮筒提供浮力，通过轮式移动装置带动爬壁检测装置沿水下的壁面滚动爬行，负压吸附装置正对壁面以非接触方式安装，通过负压吸附装置将爬壁检测装置贴附在水下的壁面，通过调节负压吸附装置固定盘和底盘的距离调节吸附固定装置与大坝面间的吸附间隙。所述负压吸附装置包括安装在车体顶部的高压潜水泵和液压阀、安装在车体底部的四通接头和三个三通接口以及固定在固定盘上的旋流吸盘；固定盘位于车体下方位置，高压潜水泵出口端与四通接头入口端连接，高压潜水泵出口端与四通接头入口端之间的管道上安装有液压阀，四通接头的其他三个端口均为出口端并分别与三个三通接口中间入口端连接，每个三通接口两侧的端口均为出口端，以每两个不同三通接口各自的一个出口端分别连接到同一旋流吸盘两个入口端的方式将三个三通接口的六个出口端与三个旋流吸盘的六个入口端相连接。换句话说，即是同一个三通接口的两个出口端分别连接到两个不同旋流吸盘的入口端。所述的旋流吸盘一端端面开口并在对称的两侧侧壁开有旋流入口作为入口端，开口内部形成旋流腔，旋流入口沿旋流腔的切向方向设置，开口的端面平行壁面布置并且使得开口朝向水下的壁面；高压潜水泵产生高压水流，高压水流经由管路从对称两端的旋流入口切向入射至旋流腔中并在旋流腔内高速旋转产生负压，从而使得吸附在水下的壁面。所述的高压水流的水源是由高压潜水泵直接从工作水环境中抽取产生。所述旋流吸盘距离大坝壁面的间隙为2-4mm。所述旋流吸盘采用6061铝合金制造。所述轮式移动装置包括以中心对称安装在车体底部两侧的两个滚轮移动机构，每个滚轮移动机构包括主动轮、主动轮轴、主动链轮、链条、联轴器、电机座、防水电机、从动轮、从动轮轴和从动链轮，主动轮和从动轮分别安装在车体底部的同一侧，主动轮和主动轮轴一端同轴安装连接，从动轮和从动轮轴一端同轴安装连接，主动轮轴和从动轮轴平行布置并且两端均通过深沟球轴承支撑在固定于车体底部上的轴承座，主动轮轴和从动轮轴中部分别同轴安装有主动链轮和从动链轮，主动链轮和从动链轮之间通过链条链传动连接，主动链轮另一端与防水电机的输出轴同轴连接，防水电机通过电机座固定安装在车体底部；防水电机工作通过主动轮轴带动主动轮旋转，并经链传动带动从动轮轴旋转进而使得从动轮轴旋转。所述主动轮和从动轮均采用高摩擦轮。所述的两个滚轮移动机构以中心对称的反对称方式布置，采用差动驱动方式，依靠驱动电机的差速实现转向。所述的车体顶部安装有两个浮筒，所述爬壁检测装置在水下时浮筒产生的浮力和爬壁检测装置的重力相同，并且浮筒的安装位置使得爬壁检测装置沿竖直的壁面爬行时的浮力和重心在同一铅垂线上。本专利技术由高压潜水泵提供高速水流，经液体管路分流后，从吸盘两侧切向射入吸盘内，水流在吸盘内高速旋转并从吸盘与壁面的间隙流出，由于液体的离心作用在吸盘内产生环形负压来提供吸力。吸盘与壁面是非接触的，通过调节吸盘与壁面之间的距离来调整吸力。本专利技术水下爬壁检测装置靠旋流吸盘的吸力吸附在壁面上，靠本体的轮式机构进行壁面行走。其吸盘与壁面有一定的间隙。旋流吸盘内，高速水流由切向入射至旋流吸盘并在吸盘内高速旋转，由于离心力的作用吸盘内部产生环形负压，对离吸盘出水口2-4mm的壁面产生吸附力。水下爬壁检测装置整体进行平衡设计，其重力与浮力在一条直线上，且大小近似相等。采用轮式驱动，通过轮胎与壁面的摩擦力保证不滑落，平衡设计与极强的吸附力保证不倾覆。如图1所示，爬壁检测装置受到重力为G重，浮力为F浮，重力与浮力的平衡使得爬壁检测装置在水中处于零重力状态；吸附装置为爬壁检测装置提供的吸力为F吸，使爬壁检测装置受到壁面弹力FN以及摩擦力Ff。当爬壁检测装置在水下运动时，会产生粘性阻力以及惯性力，车轮的摩擦力Ff可抵消这些力以确保爬壁检测装置不滑落；浮力与重力相对壁面都会对爬壁检测装置产生一个倾覆力矩，平衡设计将这两个力矩相互抵消，吸力F吸的存在增加了爬壁检测装置的抗倾覆力矩。本专利技术所述的爬壁检测装置与现有技术相比，特点在于：(1)将非接触旋流抓取器引入水下爬壁检测装置的吸附技术中，有效解决了水下非铁磁壁面在水下吸附技术上的不足，能够在水下的非导磁壁面上进行爬行，拓展了水下爬壁检测装置的应用领域，为混凝土坝面自动化养护提供了关键的移动平台。(2)从原理上解决了真空吸附技术的真空泄露以及管路堵塞的问题，可实现非接触吸附，使得负压吸附技术与轮式驱动技术能够很好地结合，增强了爬壁检测装置的运动灵活性。并且本专利技术的爬壁检测装置采用对称式轮式移动装置，差动驱动方式，运动灵活，转向半径小。(3)运用有效元分析工具对吸附装置中吸附单元关键参数进行了优化设计，充分利用了液体的压力能，使得吸盘吸力在一定条件下达到最优，提高了能量利用率。(4)利用三维设计软件进行检测装置结构优化设计，对爬壁检测装置进行水下平衡设计，使爬壁检测装置在水中几乎处于零重力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触负压吸附水下爬壁检测装置，其特征在于：包括车体(11)和安装在车体(11)上的浮筒(12、14)、轮式移动装置和负压吸附装置，车体(11)作为爬壁检测装置底盘，通过浮筒(12、14)提供浮力，通过轮式移动装置带动爬壁检测装置沿水下的壁面滚动爬行，负压吸附装置正对壁面以非接触方式安装，通过负压吸附装置将爬壁检测装置贴附在水下的壁面。

【技术特征摘要】
1.一种非接触负压吸附水下爬壁检测装置，其特征在于：包括车体(11)和安装在车体(11)上的浮筒(12、14)、轮式移动装置和负压吸附装置，车体(11)作为爬壁检测装置底盘，通过浮筒(12、14)提供浮力，通过轮式移动装置带动爬壁检测装置沿水下的壁面滚动爬行，负压吸附装置正对壁面以非接触方式安装，通过负压吸附装置将爬壁检测装置贴附在水下的壁面。2.根据权利要求1所述的一种非接触负压吸附水下爬壁检测装置，其特征在于：所述负压吸附装置包括安装在车体(11)顶部的高压潜水泵(13)和液压阀(15)、安装在车体(11)底部的四通接头(16)和三个三通接口(19、21、22)以及固定在固定盘(17)上的旋流吸盘(18、20、23)；固定盘(17)位于车体(11)下方位置，高压潜水泵(13)出口端与四通接头(16)入口端连接，高压潜水泵(13)出口端与四通接头(16)入口端之间的管道上安装有液压阀(15)，四通接头(16)的其他三个端口均为出口端并分别与三个三通接口(19、21、22)中间入口端连接，每个三通接口(19、21、22)两侧的端口均为出口端，以每两个不同三通接口(19、21、22)各自的一个出口端分别连接到同一旋流吸盘(18、20、23)两个入口端的方式将三个三通接口(19、21、22)的六个出口端与三个旋流吸盘(18、20、23)的六个入口端相连接。3.根据权利要求1所述的一种非接触负压吸附水下爬壁检测装置，其特征在于：所述的旋流吸盘(18、20、23)一端端面开口并在对称的两侧侧壁开有旋流入口(25)，开口内部形成旋流腔(26)，旋流入口(25)沿旋流腔(26)的切向方向设置，开口的端面平行壁面布置并且使得开口朝向水下的壁面；高压潜水泵(13)产生高压水流，高压水流经由管路从对称两端的旋流入口(25)切向入射至旋流腔(26)中并在旋流腔(26)内高速旋转产生负压，从而使得吸附在水下的壁面。4.根据权利要求3所述的一种非接触负压吸附水下爬壁检测装置，其特征在于：所述的高压水流...

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