Magneticky vázané vodní čerpadlo: 10 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

V tomto NÁVODU vysvětlím, jak jsem vyrobil vodní čerpadlo s magnetickou spojkou.

V tomto vodním čerpadle není žádné mechanické spojení mezi oběžným kolem a osou elektromotoru, díky čemuž funguje. Ale jak toho je dosaženo a co mě motivovalo dát toto řešení? Bylo to možné uplatněním principu přitažlivosti a odpudivosti, který se přirozeně vyskytuje mezi magnety. Byl jsem motivován provést tento projekt, protože jsem potřeboval modulární vodní čerpadlo, u kterého bych mohl snadno změnit některé jeho vlastnosti, jako je tvar lopatek oběžného kola, jeho poloměr, typy materiálů atd., A zkontrolovat výsledky, které z nich vyplývají změny, zachování stejného elektrického motoru a napětí. Nejprve jsem začal stavět tradiční odstředivá čerpadla, ale potýkal jsem se s několika problémy s únikem vody (mezi hřídelí elektromotoru a oběžným kolem). Shodou okolností má dnes YouTuber GreatScott (velký experimentátor a kterého obdivuji) podobné problémy, jak je uvedeno v tomto videu.

Pokud jsou magnety připevněny k hřídeli elektromotoru a také k oběžnému kolu, možná by se dalo otáčet a pohánět vodu, i když neexistuje mechanické spojení. Tato myšlenka vzbudila můj zájem realizovat tento projekt, který, doufám, bude pro vás užitečný.

Zkušenosti, které jsem získal během dokončení tohoto projektu, mi umožnily dospět k závěru, že existuje mnoho praktických aplikací pro tyto principy nejen v oblasti hydraulických čerpadel.

Zásoby

Disclaimer: Tento seznam obsahuje affiliate odkazy, když se zaregistrujete pomocí affiliate odkazu, získávám malou provizi. To pochází přímo od společnosti a stejně se vás to netýká. Tyto affiliate odkazy mi umožňují pokračovat ve vývoji nových projektů. Dík.

• Plexisklo minimálně 200 mm x 150 mm, 6 mm silné (používá se k výrobě dutin oběžného kola a spojky elektromotoru).
• Dva listy plexiskla 80 mm x 80 mm, tloušťky 4,5 mm (slouží k výrobě oběžného kola a držáku magnetu stejnosměrného motoru).
• Plexisklo 200 mm x 150 mm silné 4 mm (pro uchycení elektromotoru).
• Dva šrouby M3 o délce 8 mm a odpovídající matice (pro spojení elektromotoru se spojkou).
• Šest šroubů M4 o délce 20 mm a 2 odpovídající matice (pro horní a dolní spojení dutin oběžného kola).
• Dvě distanční matice M4 dlouhé 18 mm.
• Dva konektory banánkového typu pro šasi
• Dva zástrčkové konektory typu banán
• Vypínač.
• Elektromotor o průměru 40 mm a délce 55 mm, stejnosměrný proud 24 V (DC) s hřídelí o průměru 5 mm
• Okamžité lepidlo, epoxid nebo podobné.
• Neodymové magnety 12 mm dlouhé, 2 mm silné a 4 mm široké.
• Elektrická páječka a kabely pro elektrické připojení.
• Permanentní černý fix.
• Šroubováky.
• Kleště
• Kompas.
• CNC frézka s pracovní plochou minimálně 300 mm x 200 mm.

• Stopková fréza 1,5 mm

• Flexibilní vodní hadice o vnějším průměru 8 mm a délce nejméně 250 mm.
• Nádoby na vodu
• Stahovací pásky.
• Zdroj stejnosměrného proudu 19 V nebo 24 V.

Krok 1: ODSTRANĚNÍ MAGNETŮ A IDENTIFIKACE POLARITY

Magnety, které byly použity v tomto projektu, byly extrahovány z bezkartáčového stejnosměrného motoru. Pomocí plochého šroubováku jsem trochu přitlačil na základnu magnetů a jeden po druhém se mi je podařilo sundat. Nejprve jsem si myslel, že to bude velmi těžké, ale pravdou je, že nebylo. Nakonec získáte sadu magnetů, které byly umístěny podle principu PŘIPOJENÉ PÓLY JSOU PŘIPOJENY A ROVNĚ ODPUŠTĚNY. S pomocí kompasu začněte označovat póly každého magnetu samostatně. Pokud u každého magnetu uděláte imaginární a horizontální řez, jedna tvář bude v tomto typu magnetů SEVERNÍ a druhá JIŽNÍ

Krok 2: OBRÁBĚNÍ LOŽISKA

Oběžné kolo s držákem magnetu bylo vyrobeno z jednoho kusu plexiskla 80 mm x 80 mm. To vyžadovalo provedení oboustranných řezů. V řezech VŠECH kusů byla použita fréza ENDMILL o průměru 1,5 mm. Listy z plexiskla jsou VŽDY větší než řezy, které je třeba provést, abyste jej mohli správně připevnit k pracovnímu stolu a ponechat mu tak rezervu.

Metoda, kterou jsem použil, byla následující:

Nejprve jsou vytvořeny dutiny pro magnety a průchozí otvor umístěný 5 mm x 5 mm od počátku souřadnicové osy plexiskla a CNC stroje.

Za druhé, provede se čtvercový řez 50 mm x 50 mm do celé hloubky materiálu, čímž se kus oddělí.

Za třetí je kus převrácen a slepen sekundovým lepidlem ve stejné poloze, v jaké byl v prvním řezu, ale opačnou stranou nahoru (použijte možné značky, které zanechal řezač v tabulce šrotu. Ověří se pomocí odkazu otvor, ve kterém byl díl zaseknutý ve správné poloze (Pokud je v řídicím softwaru vašeho CNC stroje provedena poloha X = 5 mm, Y = 5 mm a Z = 0, musí se přesně shodovat se začátkem referenčního otvoru).

Začtvrté je provedeno řezání žeber oběžných kol a je vytvořen centrální a průchozí otvor o průměru 5 mm.

Za páté je kulatý řez proveden na celý kus a oddělí se od zbytku materiálu z plexiskla

Krok 3: Přilepte magnety k oběžnému kolu

Pamatujete si v kroku 1, když jsme identifikovali polaritu magnetů? Nyní je čas tyto znalosti využít. Do první dutiny magnetů a poté prvního magnetu vložte malé množství sekundového lepidla. Držte jej v této poloze několik sekund, dokud lepidlo nezačne fungovat. V závislosti na tom, jak jste magnet umístili, budete mít SEVERNÍ nebo JIŽNÍ lícem nahoru, další magnet půjde opačnou stranou nahoru. PROSÍM, OVĚŘTE SI, ŽE TENTO PROVÁDÍTE SPRÁVNĚ, JE TO KRUCIÁLNÍ PRO ÚSPĚŠNÝ ROZVOJ TÉTO PROJEKTU.

Na konci a po 6 opakování předchozího kroku byste měli vidět něco velmi podobného fotografii, kterou zde zobrazuji.

Znovu zkontrolujte pomocí kompasu, zda magnety střídají polaritu. Neměly by existovat DVĚ MAGNETY SOUVISEJÍCÍ SE TUTO POLARITOU.

Je důležité objasnit, že magnety by neměly přesahovat povrch plexiskla, takže množství použitého lepidla by mělo být mírné.

Krok 4: Obrábění magnetického držáku stejnosměrného motoru

Držák magnetu stejnosměrného motoru byl vytvořen z kusu plexiskla 80 mm x 80 mm. Držák magnetu stejnosměrného motoru je zodpovědný za přenos točivého momentu na oběžné kolo, když s ním magneticky interaguje. Nejprve se provedou řezy dutin pro magnety a centrální dutinu, poté by měl být proveden také vnější kruhový řez. V mém případě měl hřídel motoru zkosení 0,5 mm a byl zohledněn ve vektorovém výkresu. V případě, že elektrický motor, který používáte, jej nemá, použijte vektorový kruh 5 mm nalezený v posledním kroku.

Krok 5: Přilepte magnety k držáku magnetů

Zde platí stejné zásady uvedené v kroku 3. Do první dutiny magnetů vložte malé množství sekundového lepidla a poté první magnet. Držte jej v této poloze několik sekund, dokud lepidlo nezačne fungovat. V závislosti na tom, jak jste magnet umístili, budete mít SEVERNÍ nebo JIŽNÍ lícem nahoru, další magnet půjde opačnou stranou nahoru. DODRŽUJTE DOPORUČENÍ VYDANÁ V KROKU 3

Krok 6: OBRÁBĚNÍ ELEKTRICKÉ MOTOROVÉ SPOJKY - VODNÍ PUMPA A UPEVNĚNÍ

Je velmi pravděpodobné, že budete muset transformovat vektorovou kresbu tohoto dílu v závislosti na vlastnostech použitého elektromotoru. Funkcí tohoto kusu je upevnit sestavu oběžného kola k tělu elektromotoru a dosáhnout oddělení mezi nimi. V mém případě jsem obrobil kus z plechu z plexiskla o tloušťce 200 mm x 150 mm a 6 mm, odkud jsem vyřízl dutiny oběžného kola. Tělo použitého elektromotoru má dva závity pro šrouby M3, takže dva z otvorů v tomto kusu jsou pro šrouby M3 a dva pro M4.

Krok 7: VLOŽTE DRŽÁK MAGNETU DO MOTOROVÉ NÁPRAVY DC

Držák magnetu stejnosměrného motoru musí být bezpečně připevněn k hřídeli elektromotoru a zcela kolmo k němu. V mém případě mi vyhovovalo umístění na hřídel, nanesení okamžitého lepidla na kloub, počkejte 20 sekund a na elektromotor aplikujte napětí 5 V, aby se otáčel při nízkých otáčkách a čekal, až sestava zaschne. Díky tomu se mi podařilo udělat držák magnetu kolmý na osu. NEPŘEJÍMEJTE S MNOŽSTVÍM LEPIDLA, KDYŽ SYSTÉM ZAČNE OTOČIT LEPIDLO, ZAČNETE SE ROZŠÍŘIT NA KAŽDÉ STRANĚ (POSTAREJTE SE O SVÉ OČI)

Krok 8: OBRÁBĚNÍ DRŽÁKŮ MOTORU DC A VKLÁDÁNÍ ELEKTRICKÝCH KOMPONENTŮ

Systém podpory, který jsem navrhl, je poměrně jednoduchý a k jeho připevnění k elektromotoru jsou zapotřebí pouze čtyři stahovací pásky. V jedné ze základen byly vytvořeny dutiny pro přepínač a banánové konektory. Byly řezány z plechu z plexiskla o tloušťce 200 mm x 150 mm a 4 mm.

Krok 9: OBRÁBĚNÍ A SPOJENÍ DŮLEŽITÉ MONTÁŽE

Dutiny oběžného kola byly získány z 200 mm x 150 mm plexisklového plechu o tloušťce 6 mm. FEED RATE byla nastavena na 200 mm za minutu. Toto je proces, který spotřebuje nejvíce času (asi 25 minut na obličej). Pokud si v každém případě všimnete, že fréza na stopkové frézy o průměru 1,5 mm začíná uvíznout v plastových odpadcích, zkuste pro tyto účely frézu namazat nějakým typem oleje. Na začátku jsem spojil sestavu s těsněním, ale pro dosažení dobré těsnosti mi přišlo složitější, než kdybych spojoval díly přímo. Pokud si všimnete, že během provozu je vzduch nasáván spojem, zkuste netěsnost zakrýt velmi malým množstvím lepidla.

Krok 10: ELEKTRICKÉ PŘIPOJENÍ A ZÁVĚREČNÁ MONTÁŽ

Elektrické připojení je velmi jednoduché:

Nejprve určete správnou polaritu, kde se stejnosměrný motor otáčí ve směru hodinových ručiček, a označte je jako kladný kabel a záporný kabel.

Za druhé, vytvořte elektrické spojení s páječkou mezi kladnou banánkovou zástrčkou (červená) a jednou z nohou vypínače.

Za třetí, připájejte vodič z druhé nohy spínače k kladnému vodiči elektromotoru.

Za čtvrté pájte záporný kabel stejnosměrného motoru přímo na záporný banánkový konektor (černý).

Spojte celou sadu s odpovídajícími šrouby a maticemi. Vložte hadici skrz otvor vytvořený pro tento účel a umístěte lepidlo, aby drželo na místě. Zabraňte ucpání oběžného kola.

Důležitá poznámka: MAGNETY DRŽITELE MAGNETU DC MOTORŮ A IMPELLENTNÍ MAGNETY MUSÍ BÝT ODDĚLENY MEZI 6 A 8 mm.

Pokud jsou velmi blízko, způsobí to nadměrnou třecí sílu mezi oběžným kolem a jednou z jeho dutin. Pokud jsou velmi oddělené, nemusí magnetická interakce stačit k přenosu potřebného točivého momentu pro správnou činnost čerpadla.

Něco, co jsem omylem zjistil, je, že když systém čerpá vodu, zdá se, že oběžné kolo „plave“uvnitř dutiny a tření je s dutinami minimální (něco, co budu muset dále prozkoumat).

Pokud jste dokončili tyto kroky, pravděpodobně již máte vlastní variantu tohoto vodního čerpadla. Doufám, že jste si to užili stejně jako já.

Aktualizace: Nabízím soubory stl tohoto projektu pro ty, kteří mají 3D tiskárnu. Díky Melman2 za návrh.

Runner Up in the Magnets Challenge