Μαγνητικά συνδεδεμένη αντλία νερού: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Σε αυτό το ΟΔΗΓΙΟ θα εξηγήσω πώς έφτιαξα μια αντλία νερού με μαγνητική σύζευξη.

Σε αυτήν την αντλία νερού δεν υπάρχει μηχανική σύνδεση μεταξύ της πτερωτής και του άξονα του ηλεκτροκινητήρα που την κάνει να λειτουργεί. Αλλά πώς επιτυγχάνεται αυτό και τι με ώθησε να δώσω αυτήν τη λύση; Ταν δυνατό με την εφαρμογή της αρχής της έλξης και της απώθησης που συμβαίνει φυσικά μεταξύ των μαγνητών. Είχα κίνητρο να πραγματοποιήσω αυτό το έργο επειδή χρειαζόμουν μια αρθρωτή αντλία νερού, στην οποία θα μπορούσα εύκολα να αλλάξω μερικά από τα χαρακτηριστικά της, όπως το σχήμα των λεπίδων της πτερωτής, την ακτίνα της, τους τύπους υλικών κ.λπ., και να ελέγξω τα αποτελέσματα που προέρχονται από αυτές αλλάζει, διατηρώντας τον ίδιο ηλεκτροκινητήρα και τάση. Αρχικά, άρχισα να κατασκευάζω παραδοσιακές φυγόκεντρες αντλίες, αλλά αντιμετώπισα πολλά προβλήματα διαρροής νερού (μεταξύ του άξονα του ηλεκτροκινητήρα και της πτερωτής). Συμπτωματικά αυτές τις μέρες ο YouTuber GreatScott (μεγάλος πειραματιστής και τον οποίο θαυμάζω) είχε παρόμοια προβλήματα όπως αναφέρεται σε αυτό το βίντεο.

Εάν οι μαγνήτες είναι προσαρτημένοι στον άξονα του ηλεκτροκινητήρα και επίσης στην πτερωτή, ίσως θα μπορούσε να περιστραφεί και να προωθήσει το νερό, ακόμη και αν δεν υπάρχει μηχανική σύνδεση. Αυτή η ιδέα ήταν που μου κίνησε το ενδιαφέρον να πραγματοποιήσω αυτό το έργο που ελπίζω να σας φανεί χρήσιμο.

Η εμπειρία που απέκτησα κατά την ολοκλήρωση αυτού του έργου μου επέτρεψε να συμπεράνω ότι υπάρχουν πολλές πρακτικές εφαρμογές για αυτές τις αρχές όχι μόνο στον τομέα των υδραυλικών αντλιών.

Προμήθειες

Αποποίηση ευθυνών: Αυτή η λίστα περιέχει συνδέσμους συνεργατών, όταν εγγραφείτε χρησιμοποιώντας έναν σύνδεσμο συνεργατών, κερδίζω μια μικρή προμήθεια. Αυτό προέρχεται απευθείας από την εταιρεία και δεν σας επηρεάζει σε καμία περίπτωση. Αυτοί οι σύνδεσμοι συνεργατών μου επιτρέπουν να συνεχίσω να αναπτύσσω νέα έργα. Ευχαριστώ.

• Φύλλο πλεξιγκλάς τουλάχιστον 200mm επί 150mm, πάχους 6mm (χρησιμοποιείται για την κατασκευή των κοιλοτήτων της πτερωτής και του συζευκτήρα του ηλεκτροκινητήρα).
• Δύο φύλλα από πλεξιγκλάς 80 χιλιοστών σε 80 χιλιοστά, πάχους 4,5 χιλιοστών (χρησιμοποιούνται για την κατασκευή της πτερωτής και της θήκης μαγνήτη κινητήρα DC).
• Φύλλο πλεξιγκλάς 200mm με 150mm πάχος 4mm (για βάσεις ηλεκτροκινητήρα).
• Δύο βίδες Μ3 μήκους 8mm και αντίστοιχα παξιμάδια (για την ένωση του ηλεκτροκινητήρα με το ζεύκτη).
• Έξι βίδες Μ4 μήκους 20mm και 2 αντίστοιχα παξιμάδια (για την άνω και κάτω ένωση των κοιλοτήτων της πτερωτής).
• Δύο παξιμάδια M4 μήκους 18mm.
• Δύο θηλυκές υποδοχές τύπου μπανάνας για σασί
• Δύο συνδετήρες αρσενικού τύπου μπανάνας
• Διακόπτης ισχύος.
• Ένας ηλεκτροκινητήρας 40 mm σε διάμετρο και 55 mm σε μήκος, 24V συνεχούς ρεύματος (DC) με άξονα διαμέτρου 5 mm
• Κόλλα στιγμής, εποξειδική ή παρόμοια.
• Μαγνήτες νεοδυμίου μήκους 12mm, πάχους 2mm και πλάτους 4mm.
• Ηλεκτρικό κολλητήρι και καλώδια για ηλεκτρικές συνδέσεις.
• Μόνιμος μαύρος μαρκαδόρος.
• Κατσαβίδια.
• Πένσα
• Πυξίδα.
• CNC φρέζα με επιφάνεια εργασίας τουλάχιστον 300mm επί 200mm.

• Τερματικός κόφτης 1,5mm

• Εύκαμπτος σωλήνας νερού εξωτερικής διαμέτρου 8mm και μήκος τουλάχιστον 250mm.
• Δοχεία νερού
• Συνδέσεις καλωδίων.
• Πηγή συνεχούς ρεύματος 19V ή 24v

Βήμα 1: Αφαιρέστε τους μαγνήτες και αναγνωρίστε την πολικότητα

Οι μαγνήτες που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτό το έργο εξήχθησαν από έναν κινητήρα DC χωρίς ψήκτρες. Με τη βοήθεια ενός επίπεδου κατσαβιδιού πίεσα λίγο τη βάση των μαγνητών και ένας -ένας κατάφερα να τους βγάλω. Στην αρχή πίστευα ότι θα ήταν πολύ δύσκολο, αλλά η αλήθεια είναι ότι δεν ήταν. Στο τέλος θα πάρετε ένα σύνολο μαγνητών που έχουν τοποθετηθεί σύμφωνα με την αρχή ΑΝΤΙΘΕΤΟΙ ΣΤΟΙΟΙ ΕΙΝΑΙ ΕΛΛΗΝΟΜΕΝΟΙ ΚΑΙ ΙΣΟΙ ΑΠΟΚΡΙΣΜΕΝΟΙ. Με τη βοήθεια της πυξίδας αρχίστε να σημειώνετε τους πόλους κάθε μαγνήτη ξεχωριστά. Εάν κάνετε μια φανταστική και οριζόντια τομή σε κάθε μαγνήτη, ένα πρόσωπο θα είναι ΒΟΡΕΙΟ και άλλο ΝΟΤΙΟ σε αυτόν τον τύπο μαγνητών

Βήμα 2: ΜΗΧΑΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΦΥΛΑΚΤΗΡΑ

Η πτερωτή με θήκη μαγνήτη κατασκευάστηκε από ένα μόνο κομμάτι πλεξιγκλάς 80mm επί 80mm. Αυτό απαιτούσε την πραγματοποίηση κοπής δύο όψεων. Στις κοπές ΟΛΩΝ των κομματιών χρησιμοποιήθηκε φρέζας ENDMILL διαμέτρου 1,5mm. Τα φύλλα από πλεξιγκλάς είναι ΠΑΝΤΑ μεγαλύτερα από τις περικοπές που πρέπει να γίνουν ώστε να μπορείτε να το στερεώσετε σωστά στο τραπέζι εργασίας σας, αφήνοντας ένα περιθώριο για αυτό.

Η μέθοδος που χρησιμοποίησα ήταν η ακόλουθη:

Αρχικά γίνονται οι κοιλότητες για τους μαγνήτες και μια διαμπερή οπή που βρίσκεται 5mm επί 5mm από την προέλευση του άξονα συντεταγμένων του πλεξιγκλάς και της μηχανής CNC.

Δεύτερον, μια τετράγωνη τομή 50mm επί 50mm γίνεται σε όλο το βάθος του υλικού, αποσπώντας έτσι το κομμάτι.

Τρίτον, το κομμάτι είναι ανεστραμμένο και κολλημένο με στιγμιαία κόλλα στην ίδια θέση που είχε στην πρώτη κοπή, αλλά με την αντίθετη πλευρά στραμμένη προς τα πάνω (χρησιμοποιήστε πιθανά σημάδια που άφησε ο κόφτης στον πίνακα απορριμμάτων. Επαληθεύεται με τη βοήθεια της αναφοράς τρύπα ότι το μέρος είχε κολλήσει στη σωστή θέση (Εάν η θέση X = 5mm, Y = 5mm και Z = 0 εκτελείται στο λογισμικό ελέγχου της μηχανής CNC, πρέπει να ταιριάζει ακριβώς με την αρχή της οπής αναφοράς).

Τέταρτον, εκτελείται η κοπή των πτερυγίων των πτερωτών και γίνεται η κεντρική και διαμπερή οπή διαμέτρου 5mm.

Πέμπτον, η στρογγυλή κοπή εκτελείται σε ολόκληρο το κομμάτι και αποκολλάται από το υπόλοιπο υλικό από πλεξιγκλάς

Βήμα 3: Κολλήστε τους μαγνήτες στην πτερωτή

Θυμάστε στο βήμα 1 όταν εντοπίσαμε την πολικότητα των μαγνητών; Τώρα είναι η ώρα να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη γνώση. Τοποθετήστε μια μικρή ποσότητα στιγμιαίας κόλλας στην πρώτη κοιλότητα των μαγνητών και στη συνέχεια στον πρώτο μαγνήτη. Κρατήστε το σε αυτή τη θέση για μερικά δευτερόλεπτα μέχρι να λειτουργήσει η κόλλα. Ανάλογα με τον τρόπο τοποθέτησης του μαγνήτη θα έχετε ΒΟΡΕΙΟ ή ΝΟΤΙΟ με την όψη προς τα πάνω, ο επόμενος μαγνήτης θα πάει με το αντίθετο πρόσωπο προς τα πάνω. ΠΑΡΑΚΑΛΩ ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΣΤΕ ΟΤΙ ΤΟ ΑΠΟΔΕΧΕΤΕ ΑΥΤΟ ΣΩΣΤΑ, ΕΙΝΑΙ ΚΡΙΣΙΚΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΑΥΤΟΥ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ.

Στο τέλος και αφού επαναλάβετε το προηγούμενο βήμα 6 φορές, θα πρέπει να δείτε κάτι πολύ παρόμοιο με τη φωτογραφία που παρουσιάζω εδώ.

Ελέγξτε ξανά με τη βοήθεια της πυξίδας εάν οι μαγνήτες εναλλάσσουν την πολικότητά τους. ΔΕΝ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΔΥΟ ΜΑΓΝΗΤΕΣ ΣΥΜΜΕΤΟΧΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΙΔΙΑ ΠΟΛΙΤΙΚΟΤΗΤΑ.

Είναι σημαντικό να διευκρινιστεί ότι οι μαγνήτες δεν πρέπει να υπερβαίνουν την επιφάνεια του πλεξιγκλάς, οπότε η ποσότητα κόλλας που χρησιμοποιείται πρέπει να είναι μέτρια.

Βήμα 4: Επεξεργασία της θήκης μαγνήτη κινητήρα DC

Ο κάτοχος μαγνήτη DC κινητήρα δημιουργήθηκε από ένα κομμάτι πλεξιγκλάς 80mm επί 80mm. Ο κάτοχος μαγνήτη κινητήρα DC είναι υπεύθυνος για τη μετάδοση της ροπής στην πτερωτή όταν αλληλεπιδρά μαγνητικά με αυτήν. Πρώτα εκτελούνται οι τομές των κοιλοτήτων για τους μαγνήτες και το κεντρικό κοίλο, στη συνέχεια θα πρέπει επίσης να γίνει η εξωτερική κυκλική κοπή. Στην περίπτωσή μου, ο άξονας του κινητήρα είχε λοξότμηση 0,5 mm και ελήφθη υπόψη στο διανυσματικό σχέδιο. Σε περίπτωση που ο ηλεκτροκινητήρας που χρησιμοποιείτε δεν το διαθέτει, χρησιμοποιήστε τον διανυσματικό κύκλο 5 χιλιοστών που βρίσκεται στο τελευταίο βήμα.

Βήμα 5: Κολλήστε τους μαγνήτες στο στήριγμα μαγνήτη

Οι ίδιες αρχές που αναφέρονται στο βήμα 3 ισχύουν εδώ. Τοποθετήστε μια μικρή ποσότητα στιγμιαίας κόλλας στην πρώτη κοιλότητα των μαγνητών και στη συνέχεια στον πρώτο μαγνήτη. Κρατήστε το σε αυτή τη θέση για μερικά δευτερόλεπτα μέχρι να λειτουργήσει η κόλλα. Ανάλογα με τον τρόπο τοποθέτησης του μαγνήτη θα έχετε ΒΟΡΕΙΟ ή ΝΟΤΙΟ με την όψη προς τα πάνω, ο επόμενος μαγνήτης θα πάει με το αντίθετο πρόσωπο προς τα πάνω. ΑΚΟΛΟΥΘΗΣΤΕ ΤΙΣ ΣΥΣΤΑΣΕΙΣ που εκτίθενται στο ΒΗΜΑ 3

Βήμα 6: ΜΗΧΑΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ - ΑΝΤΛΙΑ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΔΙΟΡΘΩΣΗ

Είναι πολύ πιθανό να πρέπει να μετατρέψετε το διανυσματικό σχέδιο αυτού του κομματιού ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του ηλεκτροκινητήρα που χρησιμοποιείτε. Η λειτουργία αυτού του κομματιού είναι να στερεώσει τη διάταξη της πτερωτής στο σώμα του ηλεκτροκινητήρα, επιτυγχάνοντας ένα διαχωρισμό μεταξύ τους. Στην περίπτωσή μου, επεξεργάστηκα το κομμάτι από φύλλο πλεξιγκλάς πάχους 200mm επί 150mm και πάχους 6mm από όπου έκοψα τις κοιλότητες της πτερωτής. Το σώμα του ηλεκτροκινητήρα που χρησιμοποιείται έχει δύο σπειρώματα για βίδες Μ3, οπότε δύο από τις οπές σε αυτό το κομμάτι είναι για βίδες Μ3 και δύο για Μ4.

Βήμα 7: ΒΑΛΤΕ ΤΟ ΚΑΤΟΧΟ ΜΑΓΝΗΤΑΣ ΣΤΟ DC MOTOR AXLE

Ο κάτοχος μαγνήτη DC κινητήρα πρέπει να είναι καλά στερεωμένος στον άξονα του ηλεκτροκινητήρα και τελείως κάθετος σε αυτόν. Στην περίπτωσή μου ήταν βολικό για μένα να το τοποθετήσω στον άξονα, να εφαρμόσω στιγμιαία κόλλα στον σύνδεσμο, να περιμένω 20 δευτερόλεπτα και να εφαρμόσω τάση 5V στον ηλεκτροκινητήρα, κάνοντάς τους να γυρίσουν σε χαμηλές στροφές και να περιμένουν να στεγνώσει το συγκρότημα. Με αυτό κατάφερα να κάνω τη θήκη μαγνήτη κάθετη στον άξονα. ΜΗΝ ξεπεράσετε με την ποσότητα της κόλλας, όταν το σύστημα αρχίζει να περιστρέφεται η κόλλα θα αρχίσει να διαδίδεται σε κάθε πλευρά (ΠΡΟΣΟΧΗ ΤΑ ΜΑΤΙΑ ΣΑΣ)

Βήμα 8: ΜΗΧΑΝΟΠΟΙΗΣΗ ΣΤΑΘΕΡΩΝ ΜΟΤΕΡ ΜΟΤΟΡ ΚΑΙ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ

Το σύστημα υποστήριξης που σχεδίασα είναι αρκετά απλό και απαιτεί μόνο τέσσερις συνδέσεις καλωδίων για να το συνδέσετε με τον ηλεκτροκινητήρα. Σε μια από τις βάσεις κατασκευάστηκαν οι κοιλότητες για το διακόπτη και οι σύνδεσμοι μπανάνας. Κόπηκαν από φύλλο πλεξιγκλάς πάχους 200mm επί 150mm και πάχους 4mm.

Βήμα 9: ΜΗΧΑΝΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΕΝΩΣΗ ΤΟΥ ΣΗΜΕΙΑΣ ΣΥΝΕΛΕΥΣΗΣ

Οι κοιλότητες πτερωτής ελήφθησαν από φύλλο πλεξιγκλάς 200mm επί 150mm πάχους 6mm. Ο ρυθμός τροφοδοσίας ορίστηκε στα 200mm ανά λεπτό. Αυτή είναι η διαδικασία που καταναλώνει περισσότερο χρόνο (περίπου 25 λεπτά ανά πρόσωπο). Εάν σε κάθε περίπτωση παρατηρήσετε ότι ο κόφτης διαμέτρου 1,5 χιλιοστών αρχίζει να κολλάει με πλαστικά συντρίμμια, προσπαθήστε να λιπάνετε τον κόφτη με κάποιο είδος λαδιού για αυτούς τους σκοπούς. Στην αρχή μπήκα στη συναρμολόγηση με ένα παρέμβυσμα, αλλά μου φάνηκε πιο περίπλοκο να επιτύχω μια καλή στεγανότητα από ό, τι αν ένωνα τα κομμάτια απευθείας. Εάν παρατηρήσετε ότι, κατά τη λειτουργία, ο αέρας απορροφάται μέσω της άρθρωσης, προσπαθήστε να καλύψετε τη διαρροή με πολύ λίγη κόλλα.

Βήμα 10: ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΝΔΕΣΕΙΣ ΚΑΙ ΤΕΛΙΚΗ ΣΥΝΕΛΕΥΣΗ

Οι ηλεκτρικές συνδέσεις είναι πολύ απλές:

Προσδιορίστε πρώτα τη σωστή πολικότητα όπου ο κινητήρας DC περιστρέφεται δεξιόστροφα και σημειώστε τους ως θετικό καλώδιο και αρνητικό καλώδιο.

Δεύτερον, δημιουργήστε μια ηλεκτρική σύνδεση με το συγκολλητικό σίδερο μεταξύ του θετικού βύσματος μπανάνας (κόκκινο) και ενός από τα πόδια του διακόπτη ισχύος.

Τρίτον, κολλήστε ένα καλώδιο από το άλλο σκέλος του διακόπτη στο θετικό καλώδιο του ηλεκτροκινητήρα.

Τέταρτη συγκόλληση του αρνητικού καλωδίου κινητήρα DC απευθείας στον αρνητικό σύνδεσμο μπανάνας (Μαύρο).

Συνδέστε όλο το σετ με τις αντίστοιχες βίδες και παξιμάδια. Τοποθετήστε τον εύκαμπτο σωλήνα μέσα από την οπή που δημιουργήθηκε για το σκοπό αυτό και τοποθετήστε κόλλα για να τον κρατήσετε στη θέση του. Αποφύγετε την πρόκληση φράγματος με την πτερωτή.

Σημαντική σημείωση: DC MOTOR MAGNET HOLDER MAGNETS and IMPELLENT MAGNETS ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΧΩΡΙΖΟΝΤΑΙ ΜΕΤΑΞΥ 6 ΚΑΙ 8mm.

Εάν είναι πολύ κοντά θα προκαλέσει υπερβολική δύναμη τριβής μεταξύ της πτερωτής και μιας από τις κοιλότητές της. Εάν είναι πολύ αποσπασμένες, η μαγνητική αλληλεπίδραση μπορεί να μην είναι αρκετή για να μεταδώσει την απαραίτητη ροπή για τη σωστή λειτουργία της αντλίας.

Κάτι που κατά λάθος ανακάλυψα είναι ότι όταν το σύστημα αντλεί νερό η πτερωτή φαίνεται να «επιπλέει» μέσα στην κοιλότητα και η τριβή είναι ελάχιστη με τις κοιλότητες (κάτι που θα πρέπει να ερευνήσω περαιτέρω).

Εάν έχετε ολοκληρώσει αυτά τα βήματα, πιθανότατα έχετε ήδη τη δική σας παραλλαγή αυτής της αντλίας νερού. Ελπίζω να το απολαύσατε όσο κι εγώ.

Ενημέρωση: Προσφέρω τα αρχεία stl αυτού του έργου για όσους έχουν τρισδιάστατο εκτυπωτή. Ευχαριστώ Melman2 για την πρόταση.

Δεύτερος στην πρόκληση των μαγνητών