Magnetisch gekoppelte Wasserpumpe - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

In dieser ANLEITUNG werde ich erklären, wie ich eine Wasserpumpe mit Magnetkupplung gemacht habe.

Bei dieser Wasserpumpe gibt es keine mechanische Verbindung zwischen dem Laufrad und der Achse des Elektromotors, die sie zum Laufen bringt. Aber wie wird das erreicht und was hat mich zu dieser Lösung motiviert? Möglich wurde dies durch die Anwendung des Prinzips der Anziehung und Abstoßung, das natürlicherweise zwischen Magneten auftritt. Ich war motiviert, dieses Projekt durchzuführen, weil ich eine modulare Wasserpumpe brauchte, an der ich einige ihrer Eigenschaften wie die Form der Laufradschaufeln, ihren Radius, Materialarten usw. leicht ändern und die daraus resultierenden Ergebnisse überprüfen konnte Änderungen, wobei der gleiche Elektromotor und die gleiche Spannung beibehalten werden. Zuerst begann ich mit dem Bau traditioneller Kreiselpumpen, hatte jedoch mehrere Probleme mit Wasserlecks (zwischen der Elektromotorwelle und dem Laufrad). Zufällig hat der YouTuber GreatScott (ein großartiger Experimentator und den ich bewundere) in diesen Tagen ähnliche Probleme wie in diesem Video beschrieben.

Wenn Magnete an der Elektromotorwelle und auch im Laufrad angebracht sind, könnte es sich vielleicht drehen und Wasser antreiben, auch wenn keine mechanische Verbindung besteht. Diese Idee hat mein Interesse geweckt, dieses Projekt durchzuführen, von dem ich hoffe, dass Sie es nützlich finden.

Die Erfahrungen, die ich bei der Durchführung dieses Projektes gesammelt habe, haben mich zu dem Schluss kommen lassen, dass es viele praktische Anwendungen für diese Prinzipien nicht nur im Bereich der Hydraulikpumpen gibt.

Lieferungen

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• Plexiglasplatte von mindestens 200 mm x 150 mm, 6 mm dick (wird verwendet, um die Laufradhohlräume und die Kupplung des Elektromotors herzustellen).
• Zwei Platten aus 80 mm x 80 mm Plexiglas, 4,5 mm dick (wird verwendet, um das Laufrad und den Magnethalter des Gleichstrommotors herzustellen).
• Plexiglasscheibe 200 mm x 150 mm 4 mm dick (für Elektromotorhalterungen).
• Zwei M3-Schrauben 8mm lang und entsprechende Muttern (für die Verbindung des Elektromotors mit der Kupplung).
• Sechs M4-Schrauben 20mm lang und 2 entsprechende Muttern (für die obere und untere Verbindung der Laufradhohlräume).
• Zwei M4 Distanzmuttern 18mm lang.
• Zwei weibliche Bananenstecker für Chassis
• Zwei männliche Bananenstecker
• Ein Netzschalter.
• Ein Elektromotor mit 40 mm Durchmesser und 55 mm Länge, 24 V Gleichstrom (DC) mit 5 mm Durchmesser Welle
• Sekundenkleber, Epoxy oder ähnliches.
• Neodym-Magnete 12 mm lang, 2 mm dick und 4 mm breit.
• Elektrischer Lötkolben und Kabel für elektrische Verbindungen.
• Permanenter schwarzer Marker.
• Schraubendreher.
• Zange
• Kompass.
• CNC-Fräsmaschine mit einem Arbeitsbereich von mindestens 300 mm x 200 mm.

• Schaftfräser 1,5 mm

• Flexibler Wasserschlauch 8 mm Außendurchmesser und mindestens 250 mm Länge.
• Wasserbehälter
• Kabelbinder.
• 19V oder 24V Gleichstromquelle

Schritt 1: MAGNETE ENTFERNEN UND POLARITÄT IDENTIFIZIEREN

Die Magnete, die in diesem Projekt verwendet wurden, wurden aus einem bürstenlosen Gleichstrommotor extrahiert. Mit Hilfe eines flachen Schraubendrehers habe ich etwas Druck auf die Basis der Magnete ausgeübt und es geschafft, sie nacheinander abzunehmen. Zuerst dachte ich, es wäre sehr schwierig, aber die Wahrheit ist, dass es nicht so war. Am Ende erhalten Sie einen Satz Magnete, die nach dem Prinzip ENTGEGENSTÄNDE WERDEN ANgezogen UND GLEICH ABGEWIESEN untergebracht wurden. Beginnen Sie mit Hilfe des Kompasses, die Pole jedes Magneten separat zu markieren. Wenn Sie bei jedem Magneten einen imaginären und horizontalen Schnitt machen, ist eine Seite bei dieser Art von Magneten NORDEN und eine andere SÜDEN

Schritt 2: BEARBEITUNG DES LAUFRADS

Das Laufrad mit Magnethalterung wurde aus einem einzigen Stück 80mm x 80mm Plexiglas gefertigt. Dies erforderte zweiseitige Schnitte. Bei den Schnitten ALLER Teile wurde ein Fräser ENDMILL mit einem Durchmesser von 1,5 mm verwendet. Plexiglasplatten sind IMMER größer als die auszuführenden Zuschnitte, damit Sie sie richtig an Ihrem Arbeitstisch befestigen können, indem Sie einen Spielraum dafür lassen.

Die von mir verwendete Methode war die folgende:

Zuerst werden die Hohlräume für die Magnete hergestellt und ein Durchgangsloch 5 mm x 5 mm vom Ursprung der Koordinatenachse des Plexiglases und der CNC-Maschine entfernt.

Zweitens wird ein quadratischer Schnitt von 50 mm x 50 mm über die gesamte Tiefe des Materials vorgenommen, wodurch das Stück abgelöst wird.

Drittens wird das Teil umgedreht und mit Sekundenkleber an der gleichen Position wie beim ersten Schnitt verklebt, jedoch mit der gegenüberliegenden Seite nach oben (verwenden Sie mögliche Markierungen, die der Cutter in der Schrotttabelle hinterlassen hat. Dies wird mit Hilfe der Referenz überprüft Bohrung, dass das Teil lagerichtig verklebt wurde (Wenn in der Steuerungssoftware Ihrer CNC-Maschine die Position X = 5mm, Y = 5mm und Z = 0 ausgeführt wird, muss diese exakt mit dem Anfang der Referenzbohrung übereinstimmen).

Viertens wird das Schneiden der Laufradrippen ausgeführt und das Zentral- und Durchgangsloch von 5 mm Durchmesser wird hergestellt.

Fünftens wird der Rundschliff zum ganzen Stück ausgeführt und löst sich vom restlichen Plexiglas-Material

Schritt 3: Kleben Sie die Magnete auf das Laufrad

Erinnern Sie sich an Schritt 1, als wir die Polarität der Magnete identifiziert haben? Jetzt ist es an der Zeit, dieses Wissen zu nutzen. Geben Sie eine kleine Menge Sekundenkleber in die erste Vertiefung der Magnete und dann in den ersten Magneten. Halte es einige Sekunden in dieser Position, bis der Kleber funktioniert. Je nachdem, wie Sie den Magneten platziert haben, haben Sie eine NORTH oder SOUTH Seite nach oben, der nächste Magnet wird mit der gegenüberliegenden Seite nach oben gelegt. BITTE ÜBERPRÜFEN SIE, DASS SIE DIES ORDNUNGSGEMÄSS DURCHZUFÜHREN, ES IST ENTSCHEIDEND FÜR DIE ERFOLGREICHE ENTWICKLUNG DIESES PROJEKTS.

Am Ende und nachdem Sie den vorherigen Schritt 6 Mal wiederholt haben, sollten Sie etwas sehen, das dem hier gezeigten Foto sehr ähnlich ist.

Prüfen Sie erneut mit Hilfe des Kompasses, ob die Magnete ihre Polarität wechseln. ES DÜRFEN NICHT ZWEI MAGNETE MIT DER GLEICHEN POLARITÄT ANLIEGEN.

Es ist wichtig zu verdeutlichen, dass die Magnete die Oberfläche des Plexiglases nicht überschreiten sollten, daher sollte die Menge des verwendeten Klebers moderat sein.

Schritt 4: Bearbeitung des DC-Motor-Magnethalters

Der DC-Motor-Magnethalter wurde aus einem Stück 80 mm x 80 mm Plexiglas hergestellt. Der Magnethalter des Gleichstrommotors ist für die Übertragung des Drehmoments auf das Laufrad verantwortlich, wenn er mit diesem magnetisch zusammenwirkt. Zuerst werden die Einschnitte der Kavitäten für die Magnete und die zentrale Aushöhlung ausgeführt, dann sollte auch der äußere Rundschnitt ausgeführt werden. In meinem Fall hatte die Motorwelle eine 0,5 mm Fase und wurde in der Vektorzeichnung berücksichtigt. Für den Fall, dass der von Ihnen verwendete Elektromotor dies nicht hat, verwenden Sie den im letzten Schritt gefundenen 5-mm-Vektorkreis.

Schritt 5: Kleben Sie die Magnete auf den Magnethalter

Hier gelten die gleichen Prinzipien wie in Schritt 3. Geben Sie eine kleine Menge Sekundenkleber in die erste Vertiefung der Magnete und dann in den ersten Magneten. Halte es einige Sekunden in dieser Position, bis der Kleber funktioniert. Je nachdem, wie Sie den Magneten platziert haben, haben Sie eine NORTH oder SOUTH Seite nach oben, der nächste Magnet wird mit der gegenüberliegenden Seite nach oben gelegt. BEFOLGEN SIE DIE EMPFEHLUNGEN IN SCHRITT 3

Schritt 6: BEARBEITUNG DER ELEKTROMOTORKUPPLUNG - WASSERPUMPE UND BEFESTIGUNG

Es ist sehr wahrscheinlich, dass Sie die Vektorzeichnung dieses Teils je nach den Eigenschaften des von Ihnen verwendeten Elektromotors umwandeln müssen. Die Funktion dieses Teils besteht darin, die Baugruppe des Laufrades am Körper des Elektromotors zu befestigen, um eine Trennung zwischen ihnen zu erreichen. In meinem Fall habe ich das Stück aus einer 200 mm x 150 mm und 6 mm dicken Plexiglasplatte bearbeitet, aus der ich die Laufradhohlräume schneide. Der Körper des verwendeten Elektromotors hat zwei Gewinde für M3-Schrauben, so dass zwei der Löcher in diesem Stück für M3-Schrauben und zwei für M4 sind.

Schritt 7: SETZEN SIE DEN MAGNETHALTER AUF DIE DC-MOTORACHSE

Der Magnethalter des Gleichstrommotors muss fest auf der Welle des Elektromotors und vollständig senkrecht dazu befestigt sein. In meinem Fall war es für mich praktisch, es auf die Welle zu legen, etwas Sofortkleber auf das Gelenk aufzutragen, 20 Sekunden zu warten und eine Spannung von 5 V an den Elektromotor anzulegen, ihn bei niedriger Drehzahl drehen zu lassen und zu warten, bis die Baugruppe getrocknet ist. Damit ist es mir gelungen, den Magnethalter senkrecht zur Achse zu machen. ÜBERWINDEN SIE NICHT MIT DER KLEBERMENGE, WENN DAS SYSTEM ZU DREHEN BEGINNT, BEGINNT DER KLEBER, SICH AUF JEDER SEITE ZU VERTEILEN (ACHTEN SIE AUF IHRE AUGEN)

Schritt 8: BEARBEITUNG VON DC-MOTORHALTERUNGEN UND PLATZIERUNG ELEKTRISCHER KOMPONENTEN

Das von mir entworfene Trägersystem ist recht einfach und erfordert nur vier Kabelbinder, um es am Elektromotor zu befestigen. In einem der Sockel wurden die Aussparungen für den Schalter und die Bananenstecker hergestellt. Sie wurden aus einer 200 mm mal 150 mm und 4 mm dicken Plexiglasplatte geschnitten.

Schritt 9: BEARBEITUNG UND VERBINDUNG DER DREHZAHLBAUGRUPPE

Die Laufradhohlräume wurden aus einer 200 mm mal 150 mm großen Plexiglasplatte mit einer Dicke von 6 mm erhalten. Die VORSCHUBRATE wurde auf 200 mm pro Minute eingestellt. Dies ist der Prozess, der die meiste Zeit in Anspruch nimmt (ca. 25 Minuten pro Gesicht). Wenn Sie in jedem Fall feststellen, dass der Schaftfräser mit 1,5 mm Durchmesser anfängt, mit Plastikresten stecken zu bleiben, versuchen Sie, den Fräser für diese Zwecke mit einer Art Öl zu schmieren. Am Anfang habe ich die Baugruppe mit einer Dichtung verbunden, aber ich fand es komplizierter, eine gute Dichtheit zu erreichen, als wenn ich die Teile direkt zusammenfügte. Wenn Sie feststellen, dass während des Betriebs Luft durch die Fuge gesaugt wird, versuchen Sie die Undichtigkeit mit sehr wenig Klebstoff abzudecken.

Schritt 10: ELEKTRISCHE ANSCHLÜSSE UND ENDGÜLTIGE MONTAGE

Die elektrischen Anschlüsse sind ganz einfach:

Identifizieren Sie zuerst die richtige Polarität, an der sich der Gleichstrommotor im Uhrzeigersinn dreht, und markieren Sie sie als positives Kabel und negatives Kabel.

Stellen Sie anschließend mit dem Lötkolben eine elektrische Verbindung zwischen dem Plus-Bananenstecker (rot) und einem der Netzschalterbeine her.

Drittens löten Sie einen Draht vom anderen Bein des Schalters an den positiven Draht des Elektromotors.

Viertens löten Sie das negative DC-Motorkabel direkt an den negativen Bananenstecker (Schwarz).

Verbinden Sie das ganze Set mit den entsprechenden Schrauben und Muttern. Stecken Sie den Schlauch durch das dafür geschaffene Loch und tragen Sie Klebstoff auf, um ihn in Position zu halten. Vermeiden Sie Verstopfungen mit dem Laufrad.

Wichtiger Hinweis: DC-MOTOR-MAGNETHALTERMAGNETE UND IMPELLENT MAGNETE MÜSSEN ZWISCHEN 6 UND 8 mm GETRENNT WERDEN.

Wenn sie sehr nahe beieinander liegen, führt dies zu einer übermäßigen Reibungskraft zwischen dem Laufrad und einem seiner Hohlräume. Wenn sie sehr losgelöst sind, reicht die magnetische Wechselwirkung möglicherweise nicht aus, um das erforderliche Drehmoment für den ordnungsgemäßen Betrieb der Pumpe zu übertragen.

Etwas, das ich zufällig entdeckt habe, ist, dass das Laufrad beim Pumpen von Wasser im Hohlraum zu "schweben" scheint und die Reibung mit den Hohlräumen minimal ist (etwas, das ich weiter untersuchen muss).

Wenn Sie diese Schritte abgeschlossen haben, haben Sie wahrscheinlich bereits eine eigene Variante dieser Wasserpumpe. Ich hoffe es hat euch genauso gut gefallen wie mir.

Update: Ich biete die stl-Dateien dieses Projekts für diejenigen an, die einen 3D-Drucker haben. Danke Melman2 für den Vorschlag.

Zweiter bei der Magnets Challenge