Magnetisch gekoppelde waterpomp - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

In dit INSTRUCTIEBOEK zal ik uitleggen hoe ik een waterpomp met magnetische koppeling heb gemaakt.

Bij deze waterpomp is er geen mechanische verbinding tussen de waaier en de as van de elektromotor waardoor deze werkt. Maar hoe wordt dit bereikt en wat motiveerde mij om deze oplossing te geven? Het was mogelijk door het principe van aantrekking en afstoting toe te passen dat van nature tussen magneten voorkomt. Ik was gemotiveerd om dit project uit te voeren omdat ik een modulaire waterpomp nodig had, waaraan ik gemakkelijk enkele van zijn kenmerken kon veranderen, zoals de vorm van de waaierbladen, de straal, materiaalsoorten enz., en de resultaten kon controleren die daaruit voortkwamen veranderingen, met behoud van dezelfde elektromotor en spanning. In het begin begon ik met het bouwen van traditionele centrifugaalpompen, maar ik kreeg te maken met meerdere problemen van waterlekken (tussen de elektromotoras en de waaier). Toevallig heeft de YouTuber GreatScott (geweldige experimentator en die ik bewonder) tegenwoordig soortgelijke problemen gehad als in deze video.

Als er magneten zijn bevestigd aan de as van de elektromotor en ook aan de waaier, kan deze misschien worden gedraaid en water voortstuwen, zelfs als er geen mechanische verbinding is. Dit idee heeft mijn interesse gewekt om dit project uit te voeren waarvan ik hoop dat je het nuttig vindt.

De ervaring die ik heb opgedaan tijdens de voltooiing van dit project heeft me in staat gesteld te concluderen dat er veel praktische toepassingen zijn voor deze principes, niet alleen op het gebied van hydraulische pompen.

Benodigdheden

Disclaimer: Deze lijst bevat affiliate links, wanneer je je aanmeldt via een affiliate link, verdien ik een kleine commissie. Dit komt rechtstreeks van het bedrijf en heeft op geen enkele manier invloed op u. Deze affiliate links stellen mij in staat om door te gaan met het ontwikkelen van nieuwe projecten. Bedankt.

• Plexiglasplaat van minimaal 200 mm bij 150 mm, 6 mm dik (gebruikt om de waaierholtes en de elektromotorkoppeling te maken).
• Twee platen van 80 mm bij 80 mm plexiglas, 4,5 mm dik (gebruikt om de waaier en de magneethouder van de gelijkstroommotor te maken).
• Plexiglasplaat 200 mm bij 150 mm 4 mm dik (voor elektromotorbevestigingen).
• Twee M3-schroeven van 8 mm lang en bijbehorende moeren (voor de verbinding van de elektromotor met de koppeling).
• Zes M4-schroeven van 20 mm lang en 2 bijbehorende moeren (voor de bovenste en onderste verbinding van de waaierholtes).
• Twee M4 afstandsmoeren van 18 mm lang.
• Twee vrouwelijke connectoren van het banaantype voor chassis
• Twee mannelijke connectoren van het banaantype
• Een stroomschakelaar.
• Een elektromotor met een diameter van 40 mm en een lengte van 55 mm, 24 V gelijkstroom (DC) met een as met een diameter van 5 mm
• Instantlijm, epoxy of iets dergelijks.
• Neodymium magneten 12 mm lang, 2 mm dik en 4 mm breed.
• Elektrische soldeerbout en kabels voor elektrische verbindingen.
• Permanente zwarte stift.
• Schroevendraaiers.
• Tang
• Kompas.
• CNC freesmachine met een werkoppervlak van minimaal 300mm bij 200mm.

• Frees 1,5 mm frees

• Flexibele waterslang met een buitendiameter van 8 mm en een lengte van minimaal 250 mm.
• Watercontainers
• Kabelbinders.
• 19V of 24v gelijkstroombron

Stap 1: VERWIJDER MAGNETEN EN IDENTIFICEER POLARITEIT

De magneten die in dit project werden gebruikt, werden gewonnen uit een borstelloze gelijkstroommotor. Met behulp van een platte schroevendraaier heb ik een beetje druk uitgeoefend op de onderkant van de magneten en één voor één lukte het me om ze eraf te halen. Eerst dacht ik dat het heel moeilijk zou zijn, maar de waarheid is dat dat niet zo was. Uiteindelijk krijg je een set magneten die zijn ondergebracht volgens het principe TEGENOVERPOLEN WORDEN AANGETROKKEN EN GELIJK AFGEWEZEN. Begin met behulp van het kompas de polen van elke magneet afzonderlijk te markeren. Als u een denkbeeldige en horizontale snede in elke magneet maakt, is één zijde NOORD en een andere ZUID in dit type magneten

Stap 2: BEWERKING VAN DE WAAIER

De waaier met magneethouder is gemaakt uit één stuk van 80 mm bij 80 mm plexiglas. Hiervoor moesten tweezijdige sneden worden gemaakt. In de sneden van ALLE stukken werd een frees ENDMILL met een diameter van 1,5 mm gebruikt. Plexiglasplaten zijn ALTIJD groter dan de te maken sneden, zodat u deze correct op uw werktafel kunt bevestigen en er een marge voor overlaat.

De methode die ik gebruikte was de volgende:

Eerst worden de holtes voor de magneten gemaakt en een doorgaand gat op 5 mm bij 5 mm van de oorsprong van de coördinatenas van het plexiglas en de CNC-machine.

Ten tweede wordt een vierkante snede van 50 mm bij 50 mm gemaakt over de gehele diepte van het materiaal, waardoor het stuk wordt losgemaakt.

Ten derde wordt het stuk omgekeerd en gelijmd met instantlijm in dezelfde positie die het innam bij de eerste snede, maar met de andere kant naar boven (gebruik mogelijke markeringen die door de snijder in de schroottabel zijn achtergelaten. Het wordt geverifieerd met behulp van de referentie gat dat het onderdeel in de juiste positie werd gestoken (Als de positie X = 5 mm, Y = 5 mm en Z = 0 wordt uitgevoerd in de besturingssoftware van uw CNC-machine, moet deze exact overeenkomen met het begin van het referentiegat).

Ten vierde wordt het snijden van de vinnen van de waaiers uitgevoerd en wordt het centrale en doorlopende gat met een diameter van 5 mm gemaakt.

Ten vijfde wordt de ronde snede uitgevoerd tot het hele stuk en wordt losgemaakt van de rest van het plexiglasmateriaal

Stap 3: Lijm de magneten op de waaier

Weet je nog dat we in stap 1 de polariteit van de magneten identificeerden? Nu is het tijd om deze kennis te gebruiken. Plaats een kleine hoeveelheid instantlijm in de eerste holte van de magneten en vervolgens de eerste magneet. Houd het een paar seconden in die positie totdat de lijm werkt. Afhankelijk van hoe je de magneet hebt geplaatst, heb je een NOORD of ZUID naar boven gericht, de volgende magneet zal met het tegenovergestelde naar boven gericht zijn. CONTROLEER DAT U DIT GOED UITVOERT, HET IS CRUCIAAL VOOR DE SUCCESVOLLE ONTWIKKELING VAN DIT PROJECT.

Aan het einde en na het 6 keer herhalen van de vorige stap zou je iets moeten zien dat erg lijkt op de foto die ik hier laat zien.

Controleer nogmaals met behulp van het kompas of de magneten van polariteit wisselen. ER ZIJN GEEN TWEE MAGNETEN DIE MET DEZELFDE POLARITEIT VERBONDEN ZIJN.

Het is belangrijk om te verduidelijken dat de magneten het oppervlak van het plexiglas niet mogen overschrijden, dus de gebruikte hoeveelheid lijm moet matig zijn.

Stap 4: Bewerking van de DC-motormagneethouder

De DC-motormagneethouder is gemaakt van een stuk plexiglas van 80 mm bij 80 mm. De magneethouder van de gelijkstroommotor is verantwoordelijk voor het overbrengen van het koppel naar de waaier wanneer deze er magnetisch mee in wisselwerking staat. Eerst worden de uitsparingen van de holtes voor de magneten en de centrale holte gemaakt, daarna moet ook de uitwendige cirkelvormige snede worden gemaakt. In mijn geval had de motoras een afschuining van 0,5 mm en werd deze beschouwd in de vectortekening. Als de elektromotor die u gebruikt deze niet heeft, gebruik dan de vectorcirkel van 5 mm die u in de laatste stap vindt.

Stap 5: Lijm de magneten op de magneethouder

Hier gelden dezelfde principes als vermeld in stap 3. Plaats een kleine hoeveelheid instantlijm in de eerste holte van de magneten en vervolgens de eerste magneet. Houd het een paar seconden in die positie totdat de lijm werkt. Afhankelijk van hoe je de magneet hebt geplaatst, heb je een NOORD of ZUID naar boven gericht, de volgende magneet zal met het tegenovergestelde naar boven gericht zijn. VOLG DE AANBEVELINGEN DIE WORDEN BLOOTGESTELD IN STAP 3

Stap 6: BEWERKING VAN DE ELEKTRISCHE MOTORKOPPELING - WATERPOMP EN BEVESTIGING

Het is zeer waarschijnlijk dat u de vectortekening van dit stuk moet transformeren, afhankelijk van de kenmerken van de elektromotor die u gebruikt. De functie van dit stuk is om de montage van de waaier aan het lichaam van de elektromotor te bevestigen, waardoor er een scheiding tussen hen ontstaat. In mijn geval heb ik het stuk machinaal bewerkt van een 200 mm bij 150 mm en 6 mm dikke plexiglasplaat van waaruit ik de waaierholtes sneed. Het lichaam van de gebruikte elektromotor heeft twee schroefdraad voor M3-schroeven, dus twee van de gaten in dit stuk zijn voor M3-schroeven en twee voor M4.

Stap 7: PLAATS DE MAGNEETHOUDER OP DE DC-MOTORAS

De magneethouder van de gelijkstroommotor moet stevig op de as van de elektromotor worden bevestigd en volledig loodrecht daarop. In mijn geval was het handig voor mij om het op de as te plaatsen, wat onmiddellijke lijm op de verbinding aan te brengen, 20sec te wachten en een spanning van 5V op de elektromotor aan te brengen, waardoor ze met een laag toerental draaien en wachten tot het geheel droog is. Hiermee heb ik de magneethouder loodrecht op de as weten te maken. OVERWIN NIET MET DE HOEVEELHEID LIJM, WANNEER HET SYSTEEM BEGINT TE DRAAIEN, ZAL DE LIJM ZICH AAN ELKE KANT VERSPREIDEN (ZORG VOOR UW OGEN)

Stap 8: BEWERKEN VAN DC MOTOR BEUGELS EN PLAATSEN VAN ELEKTRISCHE COMPONENTEN

Het door mij ontworpen ondersteuningssysteem is vrij eenvoudig en vereist slechts vier kabelbinders om het aan de elektromotor te bevestigen. In een van de sokkels zijn de holtes gemaakt voor de schakelaar en de banaanstekkers. Ze werden gesneden uit een plaat van plexiglas van 200 mm bij 150 mm en 4 mm dik.

Stap 9: BEWERKING EN UNIE VAN DE IMPELLENT ASSEMBLY

De waaierholtes werden verkregen uit een plexiglasplaat van 200 mm bij 150 mm met een dikte van 6 mm. De AANVOERSNELHEID werd ingesteld op 200 mm per minuut. Dit is het proces dat de meeste tijd kost (ongeveer 25 minuten per gezicht). Als u in elk geval merkt dat de frees met een diameter van 1,5 mm begint vast te komen te zitten met plastic afval, probeer dan de frees te smeren met een soort olie voor deze doeleinden. In het begin voegde ik de montage toe met een pakking, maar ik vond het ingewikkelder om een goede dichtheid te bereiken dan wanneer ik de stukken rechtstreeks zou verbinden. Als u merkt dat er tijdens het gebruik lucht door de verbinding wordt gezogen, probeer dan het lek te dichten met heel weinig lijm.

Stap 10: ELEKTRISCHE AANSLUITINGEN EN EINDMONTAGE

De elektrische aansluitingen zijn heel eenvoudig:

Identificeer eerst de juiste polariteit waar de gelijkstroommotor met de klok mee draait en markeer ze als positieve kabel en negatieve kabel.

Breng ten tweede een elektrische verbinding tot stand met de soldeerbout tussen de positieve banaanstekker (rood) en een van de poten van de aan/uit-schakelaar.

Ten derde, soldeer een draad van het andere been van de schakelaar naar de positieve draad van de elektromotor.

Ten vierde soldeer de negatieve DC-motorkabel rechtstreeks op de negatieve banaanconnector (zwart).

Verbind de hele set met de bijbehorende schroeven en moeren. Steek de slang door het hiervoor gemaakte gat en breng lijm aan om hem op zijn plaats te houden. Voorkom verstopping met de waaier.

Belangrijke opmerking: DC MOTOR MAGNEETHOUDER MAGNETEN EN IMPELLENTE MAGNETEN MOETEN WORDEN GESCHEIDEN TUSSEN 6 EN 8 mm.

Als ze heel dichtbij zijn, veroorzaakt dit overmatige wrijvingskracht tussen de waaier en een van zijn holten. Als ze erg los van elkaar staan, is de magnetische interactie mogelijk niet voldoende om het benodigde koppel voor de juiste werking van de pomp over te brengen.

Iets dat ik per ongeluk ontdekte, is dat wanneer het systeem water pompt, de waaier lijkt te "zweven" in de holte en de wrijving minimaal is met de holtes (iets dat ik verder zal moeten onderzoeken).

Als je deze stappen hebt doorlopen, heb je waarschijnlijk al een eigen variant van deze waterpomp. Ik hoop dat je er net zo van genoten hebt als ik.

Update: ik bied de stl-bestanden van dit project aan voor degenen die een 3D-printer hebben. Bedankt Melman2 voor de suggestie.

Tweede plaats in de Magneten Challenge