集水器及其消防机器人的制作方法

本发明涉及消防装备技术领域，特别是涉及一种集水器及其消防机器人。

背景技术：

集水器是一种将多个小径管道中的液体汇聚到一个大径管道中的管道配件，常用于城市给排水工程、地暖系统及消防工程中。消防机器人的集水器其主要功能是将多个消防水带中的压力水集中供应到消防机器人中。

集水器是水流集中的地方，也是压力损失最大的地方。而现有集水器内部流道并未经过优化设计，其不能有效地保证流体压力，流体在集水器内汇集时，能量损失较大，严重地影响了机器人的射程。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够减少流体汇集时能量的损失、有效保持流体压力，提高机器人的射程的集水器及其消防机器人。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种集水器，包括壳体以及多根支管，多根所述支管分别安装于所述壳体并与所述壳体内部连通；所述集水器还包括沿所述壳体轴线设置的翻板，所述翻板的一端安装于所述壳体的内壁，另一端能够密封其中一根所述支管，所述翻板面向所述支管的侧面上设有乳凸织构或者孔织构。

在本申请中，通过在所述翻板侧面设置乳凸织构或者孔织构，从而提高所述翻板的表面能力，以减少了流体在所述翻板处的沿程阻力。

在其中一实施例中，所述翻板一端铰接于所述壳体的内壁，另一端靠近所述壳体的出口设置，所述翻板能够在所述壳体内转动以使所述翻板的另一端密封其中一根所述支管。

所述翻板的另一端靠近所述壳体的出口设置，从而使得多根支管内的流体对撞并汇集是在靠近所述壳体的出口位置，即减小了流体对撞的角度，使得水流汇集后的湍流特性降低，层流特性增加，有效降低了动能的损失。

在其中一实施例中，所述乳凸织构包括多个间隔设置的乳凸；

或者，所述孔织构包括多个开设于所述翻板侧面且间隔设置的沉孔。

在其中一实施例中，所述乳凸的直径为d，高度为h，15μm≤d≤45μm，70μm≤h≤110μm。

在其中一实施例中，相邻两个所述乳凸或沉孔之间的间距为l，30μm≤l≤60μm。

在其中一实施例中，所述翻板的两端分别设有密封件，所述密封件与所述壳体内壁配合以对应密封所述支管。

在其中一实施例中，所述集水器还包括集水管，所述集水管安装于所述壳体并与所述壳体内部连通，多根所述支管内的流体汇集后从所述集水管流出。

在其中一实施例中，所述支管的数量为两根，且分别为第一支管和第二支管，所述第一支管和第二支管内的流体在所述翻板的另一端对撞并汇流，所述翻板长度不小于所述壳体轴线与两个所述支管中轴线交点的连线长度。

在其中一实施例中，所述第一支管内的流体与所述第二支管内的流体之间的对撞角度小于56°。

在其中一实施例中，所述支管远离所述集水管的一端安装有快接接头。

卡接接头的设置，可便于消防水带的安装及拆卸。

本发明还提供如下技术方案：

一种消防机器人，包括集水器，所述集水器采用上述的集水器。

与现有技术相比，所述集水器通过在所述翻板侧面设置乳凸织构或者孔织构，从而提高所述翻板的表面能力，以减少了流体在所述翻板处的沿程阻力，不仅结构简单且具有广泛应用前景。

附图说明

图1为本发明提供的集水器的结构示意图；

图2为本发明提供的集水器一实施例的剖视图；

图3为本发明提供的翻板结构示意图。

图中，集水器100、壳体10、转轴11、多根支管20、第一支管21、第二支管、22翻板30、乳凸织构31、密封件32、集水管40。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明提供一种集水器100，所述集水器100可以应用消防机器人、排水管道或者其他地方。在本实施例中，所述集水器100安装于消防机器人并汇集流体，以供消防机器人进行消防作业。

具体地，如图2所示，所述集水器100包括壳体10、多根支管20以及翻板30，多根所述支管20分别安装于所述壳体10并与所述壳体10内部连通；所述翻板30沿所述壳体10的轴线设置，且所述翻板30的一端安装于所述壳体10的内壁，另一端能够密封其中一根所述支管20，所述翻板30面向所述支管20的侧面上设有乳凸织构或者孔织构。可以理解的是，通过在所述翻板30侧面设置乳凸织构31或者孔织构(图未示)，从而，提高了所述翻板30的表面能力，显著地降低了水流与翻板30侧面之间的粘滞阻力；进而，在支管20内的流体撞击所述翻板30时，能够减少水流与所述翻板30侧面之间摩擦力，以减少流体动能的损失。

所述支管20用于连接水带，所述支管20的数量为2根，2根所述支管20对称地设置于所述壳体10上。2根所述支管20与所述壳体10之间形成截面呈“y”的集水器100。当然，在其他实施例中，所述支管20的数量还可以为其他根，例如3根、4根，在此就不在穷举。

进一步地，2根所述支管20分别为第一支管21和第二支管22，所述第一支管21和第二支管22内的流体在所述翻板30的另一端对撞并汇流，所述第一支管21内的流体与所述第二支管22内的流体之间的对撞角度为β,所述β小于56°。

现有集水器10中的2根支管20中的流体对撞角度β大于或等于56度。而水流汇集时，对撞的角度越大(两者之间的冲击越强)，其动能的损失更大。可以理解的是，在本实施例中，由于所述第一支管21内的流体与所述第二支管22内的流体汇流时，其对撞角度β小于56°，即减少了流体汇集时对撞的角度，使得水流汇集后的湍流特性降低，层流特性增加，有效降低了动能的损失。

可选的，所述第一支管21内的流体与所述第二支管22内的流体之间的对撞角度β的范围为:45°≤β≤56°。

在一实施例中，所述第一支管21内的流体与所述第二支管22内的流体之间的对撞角度β可以为48°、49°、50°、51°、52°、53°等值。

优选地，所述第一支管21内的流体与所述第二支管22内的流体之间的对撞角度β为51°。

所述翻板30远离其与壳体10连接的一端延长至所述壳体10的出口处，即，使得所述翻板30沿壳体10轴线方向的长度占所述壳体10整长的1/2，从而使得第一支管21和第二支管22内的流体汇流交点往靠近所述壳体10的出口移动，即使得所述第一支管21和第二支管22内的流体汇流的撞击角度减小。

进一步地，所述翻板30的长度不小于转轴与两个支管中轴线交点的连线长度，即使所述第一支管21和第二支管22内的流体汇流交点往靠近所述壳体10的出口移动。可以理解的是，所述翻板30的长度，即所述翻板30沿壳体10轴线方向的长度。

优选地，所述翻板30的长度至少占所述壳体10整长的2/3。

进一步地，翻板30其与壳体10连接的一端具有延长部(图未示)，所述延长部沿着壳体10的轴线延伸至所述壳体10的出口处。

优选地，所述延长部的长度为d,其范围为：30mm≤d≤60mm。可以理解的是，所述乳凸的直径可以选为30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm或60等值，当然，其直径也不限于选为上述值。

所述翻板30的两端分别设有密封件32，所述翻板30其中一端的密封件32用以密封所述翻板30与所述壳体10内壁之间的间隙，所述翻板30其中另一端的密封件32用以密封其中一根所述支管20，进而，当使用单支管20时，可以保证流体不会从未接水带的快插接口(支管20)泄漏；用时，也可以减少流体压力的损失。

在一实施例中，所述翻板30的横截面呈“i”形，所述翻板30沿所述壳体10轴线设置，所述翻板30的一端安装于所述壳体10的内壁，另一端靠近所述壳体10的出口设置，所述翻板30能够在所述壳体10内转动以使所述翻板30的另一端的密封件32密封其中一根所述支管20。

优选地，所述壳体10的内壁上设有铰接部(图未示)，所述铰接部上安装有转轴11，所述翻板30铰接于所述转轴11上，以实现所述翻板30与所述壳体10之间的转动连接。当然，在其他实施例中，所述翻板30还可以通过其他方式实现其与壳体10之间的转动连接。

可以理解的是，在常规的救援条件下，所述集水器100可双通道供水。因此，所述集水器100安装横截面“i”形的翻板30，在两侧水压的作用下，所述翻板30会处在中间位置，起到引流作用。如果救援时间不足，转动横截面呈“i”形的翻板30，使其另一端密封件32密封其中一根支管20，以保证流体不会从另一个未接水带的快接接口(支管20)泄露。

进一步地，所述乳凸织构31或孔织构由激光加工而成,所述乳凸织构31或孔织构为微小结构。

在一实施例中，如图3所示，所述乳凸织构31包括多个间隔设置的乳凸；所述乳凸的直径为d，高度为h，15μm≤d≤45μm，70μm≤h≤110μm。可以理解的是，所述乳凸的直径可以选为15μm、25μm、30μm、35μm、40μm或者45μm等值，当然，其直径也不限于选为上述值。所述乳凸的高度可以选为70μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm或110μm等值，当然，其高度也不限于选为上述值。

优选地，所述20μm≤d≤30μm，80μm≤h≤100μm等值。

进一步地，相邻两个所述乳凸之间的间距为l，且l的范围：30μm≤l≤60μm。可以理解的是，所述间距可以选为30μm、40μm、45μm、50μm或者60μm等值。当然，其间距也不限于选为上述值。

在另一实施例中，所述孔织构包括多个开设于所述翻板30侧面且间隔设置的沉孔。

优选地，所述沉孔的直径为d，所述沉孔直径的范围为15μm≤d≤45μm。所述乳凸的直径可以选为15μm、25μm、30μm、35μm、40μm或者45μm等值，当然，其直径也不限于选为上述值。

进一步地，相邻两个所述沉孔的间距为l，且l的范围：30μm≤l≤60μm。可以理解的是，所述间距可以选为30μm、40μm、45μm、50μm或者60μm等值。当然，其间距也不限于选为上述值。

如图2所示，所述集水器100还包括集水管40，所述集水管40用以连接消防设备，所述集水管40安装于所述壳体10的出口处，并与所述壳体10内部连通，所述第一支管21和第二支管22内的流体在所述壳体10的出口处汇流后，从所述集水管40流出。

在本实施例中，为验证本实施例中的集水器100的性能，对本实施例中的集水器100以及传统的集水器进行了流体动力学仿真：

(1)对比水流的流速

入口处水流流速为：2m/s

传统集水器：

采样传统集水器出口处水流的流速：1.33738m/s、2.19101m/s、2.3757m/s、2.41964m/s、2.48868m/s、2.48174m/s、2.41555m/s、2.37453m/s、2.19841m/s、1.33802m/s；由上计算出口处水流流速的加权平均值为：2.162066m/s。

本实施例中的集水器100：

采样本实施例中的集水器100出口处的水流的流速：1.53726m/s、2.39472m/s、2.57621m/s、2.61823m/s、2.68127m/s、2.68361m/s、2.61971m/s、2.57318m/s、2.39015m/s、1.53409m/s；由上计算出口处水流流速的加权平均值为：2.360843m/s。

由上述可知，本集水器100平均出口速度为2.360843m/s，传统集水器平均出口速度为2.162066m/s，本集水器100至少可以降低9.26％的水流速度损失。

(2)对比水流的压力

入口处水流压力为1000000pa：

传统集水器：

采样传统集水器出口处的水流的压力：975667pa、993506pa、1002119pa、1001388pa、1018908pa、1018753pa、1006773pa、1002426pa、994441pa、973223pa；由上计算出口处水流的压力的加权平均值为：9987204pa。

本实施例中的集水器100：

采样本实施例中的集水器100出口处水流的压力：993019pa、1009203pa、1019283pa、1025226pa、1035696pa、1031472pa、1024858pa、1018617pa、1008978pa、992173pa；上计算出口处水流的压力的加权平均值为：10158525pa。

由上述可知，本集水器100平均出口压力为10158525pa，传统集水器平均出口压力为9987204pa，本集水器100的平均出口压力至少可有效提高1.72％。

综合所述集水器100中流体的流动特性来看，所述集水器相100对于传统集水器，其速度的均布情况及压力均布的情况有明显提升，流体的湍流特性较传统集水器也有明显改善。

本发明还提供一种消防机器人(图未示)，所述消防机器人包括车体、图像采集结构、集水器30以及喷射结构等。图像采集结构、集水器以及喷射结构均安装于所述车体上。所述集水器30的结构可参见本具体实施方式中前面的描述，在此就不在重复赘述。

可以理解的是，通过所述集水器30明显地改善流体汇流时的流动特性，减少了动能的损失，提高射流速度及水压利用效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。