Bomba d'aigua acoblada magnèticament: 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

En aquest INSTRUCTABLE explicaré com vaig fabricar una bomba d’aigua amb acoblament magnètic.

En aquesta bomba d’aigua no hi ha una connexió mecànica entre el rodet i l’eix del motor elèctric que el faci funcionar. Però, com s’aconsegueix això i què em va motivar a donar aquesta solució? Va ser possible aplicant el principi d’atracció i repulsió que es produeix naturalment entre els imants. Em va motivar dur a terme aquest projecte perquè necessitava una bomba d’aigua modular, a la qual pogués canviar fàcilment algunes de les seves característiques, com la forma de les pales de l’impulsor, el seu radi, els tipus de material, etc., i comprovar els resultats que se’n derivaven. canvis, mantenint el mateix motor elèctric i tensió. Al principi, vaig començar a construir bombes centrífugues tradicionals, però em vaig enfrontar a múltiples problemes de fuites d’aigua (entre l’eix del motor elèctric i l’impulsor). Casualment aquests dies, el YouTuber GreatScott (gran experimentador i a qui admiro) ha tingut problemes similars als que s’indiquen en aquest vídeo.

Si els imants s’uneixen a l’eix del motor elèctric i també a l’impulsor, potser es podria girar i impulsar aigua, fins i tot si no hi ha cap connexió mecànica. Aquesta idea va ser la que va despertar el meu interès per tirar endavant aquest projecte que espero que us sigui útil.

L’experiència que vaig obtenir durant la realització d’aquest projecte m’ha permès concloure que hi ha moltes aplicacions pràctiques per a aquests principis no només en el camp de les bombes hidràuliques.

Subministraments

Exempció de responsabilitat: aquesta llista conté enllaços d’afiliats; quan us inscriviu mitjançant un enllaç d’afiliació, guanyo una petita comissió. Això prové directament de l'empresa i no us afecta de cap manera. Aquests enllaços d’afiliació em permeten continuar desenvolupant nous projectes. Gràcies.

• Làmina de plexiglàs d'almenys 200 mm per 150 mm, de 6 mm de gruix (s'utilitza per fabricar les cavitats del rodet i l'acoblament del motor elèctric).
• Dues làmines de plexiglàs de 80 mm per 80 mm, de 4,5 mm de gruix (s'utilitzen per fabricar el rodet i el suport d'imant del motor de CC).
• Full de plexiglàs de 200 mm per 150 mm i 4 mm de gruix (per a muntatges de motors elèctrics).
• Dos cargols M3 de 8 mm de llarg i femelles corresponents (per a la unió del motor elèctric amb l’acoblador).
• Sis cargols M4 de 20 mm de llarg i 2 femelles corresponents (per a la unió superior i inferior de les cavitats del rodet).
• Dues femelles espaiadores M4 de 18 mm de llarg.
• Dos connectors femella tipus banana per a xassís
• Dos connectors masculins tipus banana
• Un interruptor d’alimentació.
• Un motor elèctric de 40 mm de diàmetre i 55 mm de longitud, corrent continu de 24 V (CC) amb eix de 5 mm de diàmetre
• Cola instantània, epoxi o similar.
• Imants de neodimi de 12 mm de llarg, 2 mm de gruix i 4 mm d'ample.
• Soldador elèctric i cables per a connexions elèctriques.
• Retolador negre permanent.
• Tornavisos.
• Alicates
• Brúixola.
• Fresadora CNC amb una àrea de treball d'almenys 300 mm per 200 mm.

• Tallador de fresat de 1,5 mm

• Mànega d’aigua flexible de 8 mm de diàmetre exterior i 250 mm de longitud com a mínim.
• Contenidors d’aigua
• Lligams de cables.
• Font de corrent continu de 19V o 24v

Pas 1: ELIMINEU els imants i identifiqueu la polaritat

Els imants que es van utilitzar en aquest projecte es van extreure d’un motor de corrent continu sense escombretes. Amb l’ajut d’un tornavís pla vaig exercir una mica de pressió sobre la base dels imants i un a un vaig aconseguir treure’ls. Al principi vaig pensar que seria molt difícil, però la veritat és que no ho era. Al final, obtindreu un conjunt d’imants que s’han acomodat segons el principi, els pols oposats s’atrauen i es repel·leixen iguals. Amb l'ajuda de la brúixola comencem a marcar els pols de cada imant per separat. Si feu un tall imaginari i horitzontal a cada imant, una cara serà al NORD i una altra al SUD en aquest tipus d’imants

Pas 2: MECANITZACIÓ DE LA IMPEL·LADORA

El rodet amb suport d'imant es va fabricar a partir d'una sola peça de plexiglàs de 80 mm per 80 mm. Això requeria haver de fer talls a dues cares. En els talls de TOTES les peces es va utilitzar una fresadora ENDMILL de 1,5 mm de diàmetre. Els fulls de plexiglàs SEMPRE són més grans que els talls que cal fer perquè pugueu fixar-lo correctament a la taula de treball, deixant-hi un marge.

El mètode que vaig utilitzar va ser el següent:

Primer es fan les cavitats dels imants i un forat passant situat a 5 mm per 5 mm de l'origen de l'eix de coordenades del plexiglàs i de la màquina CNC.

En segon lloc, es fa un tall quadrat de 50 mm per 50 mm a tota la profunditat del material, separant així la peça.

En tercer lloc, la peça s'inverteix i s'enganxa amb cola instantània a la mateixa posició que ocupava en el primer tall, però amb el costat oposat cap amunt (utilitzeu les possibles marques que deixi el tallador a la taula de ferralla. Es verifica amb l'ajut de la referència forat que la peça estava enganxada a la posició correcta (Si la posició X = 5 mm, Y = 5 mm i Z = 0 s’executa al programari de control de la vostra màquina CNC, ha de coincidir exactament amb l’inici del forat de referència).

En quart lloc, s’executa el tall de les aletes dels impulsors i es fa el forat central i passant de 5 mm de diàmetre.

En cinquè lloc, el tall rodó s’executa a tota la peça i es desprèn de la resta del material de plexiglàs

Pas 3: Enganxeu els imants al rodet

Recordeu al pas 1 quan vam identificar la polaritat dels imants? Ara és el moment d’utilitzar aquest coneixement. Col·loqueu una petita quantitat de cola instantània a la primera cavitat dels imants i després al primer imant. Mantingueu-lo en aquesta posició durant uns segons fins que la cola funcioni. Depenent de com hàgiu col·locat l’imant, tindreu la cara NORD o SUD cap amunt, l’imant següent anirà amb la cara oposada cap amunt. SI US PLAU, COMPROVEU QUE REALITZEU AIXIS CORRECTAMENT, ÉS CRUCIAL PER AL DESENVOLUPAMENT ÉXIT D’AQUEST PROJECTE.

Al final i després de repetir el pas anterior 6 vegades, hauríeu de veure alguna cosa molt similar a la foto que estic mostrant aquí.

Comproveu de nou amb l'ajuda de la brúixola si els imants alternen la seva polaritat. No hi hauria d’haver DOS IMANS CONTIGUATS AMB LA MATEIXA POLARITAT.

És important aclarir que els imants no han de superar la superfície del plexiglàs, de manera que la quantitat de cola utilitzada ha de ser moderada.

Pas 4: mecanitzar el portaimants del motor de CC

El portaimants del motor de corrent continu es va crear a partir d’una peça de plexiglàs de 80 mm per 80 mm. El suport d’imants del motor de corrent continu és l’encarregat de transmetre el parell al rodet quan interactua magnèticament amb ell. Primer s’executen els talls de les cavitats dels imants i el buit central, després també s’ha de fer el tall circular extern. En el meu cas, l’eix del motor tenia un xamfrà de 0,5 mm i es va considerar al dibuix vectorial. En cas que el motor elèctric que utilitzeu no el tingui, utilitzeu el cercle vectorial de 5 mm que es troba al pas final.

Pas 5: enganxeu els imants al portaimants

Els mateixos principis exposats al pas 3 s'apliquen aquí. Col·loqueu una petita quantitat de cola instantània a la primera cavitat dels imants i després al primer imant. Mantingueu-lo en aquesta posició durant uns segons fins que la cola funcioni. Depenent de com hàgiu col·locat l’imant, tindreu la cara NORD o SUD cap amunt, l’imant següent anirà amb la cara oposada cap amunt. SEGUEIX LES RECOMANACIONS EXPOSADES AL PAS 3

Pas 6: MECANITZACIÓ DE L'ACOPLAMENT DEL MOTOR ELÈCTRIC - BOMBA D'AIGUA I FIXACIÓ

És molt probable que hagueu de transformar el dibuix vectorial d’aquesta peça en funció de les característiques del motor elèctric que utilitzeu. La funció d’aquesta peça és fixar el conjunt del rodet al cos del motor elèctric, aconseguint una separació entre ells. En el meu cas, he mecanitzat la peça a partir d’una làmina de plexiglàs de 200 mm per 150 mm i 6 mm de gruix d’on he tallat les cavitats de l’impulsor. El cos del motor elèctric utilitzat té dos rosques per a cargols M3, de manera que dos dels forats d’aquesta peça són per a cargols M3 i dos per a M4.

Pas 7: poseu el portaimants a l'eix del motor de corrent continu

El suport de l’imant del motor de CC ha d’estar fixat de manera segura a l’eix del motor elèctric i completament perpendicular a aquest. En el meu cas, era convenient col·locar-lo a l’eix, aplicar una mica de cola instantània a la junta, esperar 20 segons i aplicar una tensió de 5V al motor elèctric, fent-los girar a revolucions baixes i esperar que el conjunt s’assequi. Amb això vaig aconseguir que el portaimants fos perpendicular a l'eix. NO VENCEU AMB LA QUANTITAT DE COLA, QUAN EL SISTEMA COMENCI A GIRAR LA COLA COMENÇARÀ A ESTENIR-SE PER CADA COSTAT (CUIDEU ELS ULLS)

Pas 8: FABRICACIÓ DE SOPORTS DE MOTOR DE CC i COL·LOCACIÓ DE COMPONENTS ELÈCTRICS

El sistema de suport que he dissenyat és bastant senzill i només requereix quatre lligadures per connectar-lo al motor elèctric. En una de les bases es van fabricar les cavitats del commutador i els connectors de plàtan. Es van tallar a partir d’un full de plexiglàs de 200 mm per 150 mm i 4 mm de gruix.

Pas 9: MECANITZAT I UNIÓ DE L'ASSEMBLEA IMPELLENT

Les cavitats del rodet es van obtenir a partir d’una làmina de plexiglàs de 200 mm per 150 mm de 6 mm de gruix. La taxa d'alimentació es va fixar en 200 mm per minut. Aquest és el procés que consumeix més temps (uns 25 minuts per cara). Si en algun cas observeu que el tallador de fresat de 1,5 mm de diàmetre comença a enganxar-se amb deixalles de plàstic, proveu de greixar el tallador amb algun tipus d’oli per a aquests propòsits. Al principi em vaig unir al muntatge amb una junta, però em va semblar més complicat aconseguir una bona estanquitat que unir les peces directament. Si observeu que, durant el funcionament, l'aire és aspirat per l'articulació, intenteu tapar la fuita amb molt poca cola.

Pas 10: CONNEXIONS ELÈCTRIQUES I MUNTATGE FINAL

Les connexions elèctriques són molt senzilles:

Primer identifiqueu la polaritat correcta on el motor de CC gira en sentit horari i marqueu-los com a Cable positiu i Cable negatiu.

En segon lloc, estableix una connexió elèctrica amb el soldador entre l’endoll positiu de plàtan (vermell) i una de les potes de l’interruptor d’alimentació.

En tercer lloc, soldeu un cable de l’altra pota del commutador al cable positiu del motor elèctric.

Quarta soldar el cable negatiu del motor de CC directament al connector negatiu de plàtan (negre).

Uniu tot el conjunt amb els cargols i femelles corresponents. Introduïu la mànega pel forat creat amb aquesta finalitat i col·loqueu la cola per mantenir-la en posició. Eviteu l’obstrucció amb el rodet.

Nota important: S’han de separar els imants amb imants de motor DC i els imants impelents entre 6 i 8 mm.

Si estan molt a prop, provocarà una força de fricció excessiva entre el rodet i una de les seves cavitats. Si estan molt separats, la interacció magnètica pot no ser suficient per transmetre el parell necessari per al correcte funcionament de la bomba.

Una cosa que vaig descobrir accidentalment és que quan el sistema bombeja aigua, l’impulsor sembla que “flota” dins de la cavitat i la fricció és mínima amb les cavitats (cosa que hauré d’investigar més endavant).

Si heu completat aquests passos, probablement ja tingueu la vostra pròpia variant d’aquesta bomba d’aigua. Espero que us hagi agradat tant com jo.

Actualització: ofereixo els fitxers stl d’aquest projecte per a aquells que tinguin una impressora 3D. Gràcies Melman2 pel suggeriment.

Subcampió en el repte dels imants