Zapobieganie wyciekom w wałach silnika podwodnych botów

Podczas budowy bota wodnego zawsze musimy starać się zapobiegać wyciekom z oczywistych powodów. Teraz otwory na przewody mogą być łatwo wodoszczelne - ale co z silnikami? Możemy łatwo uszczelnić obudowę na miejscu (i wypełnić dowolne otwory w obudowie), ale część, w której oś styka się z obudową, pozostaje nadal niezabezpieczona.

Woda wycieka do silnika jest nadal dość zła. Wątpię, czy istnieje jakikolwiek sposób na właściwe uszczelnienie tego obszaru, ponieważ żadne solidne uszczelnienie nie pozwoli na ruch osi, a jakiekolwiek uszczelnienie płynne (lub coś podobnego do smaru) ostatecznie się zetrze.

Myślałem o założeniu drugiej obudowy wokół silnika, być może z niestandardowym gumowym otworem na wał. Coś w stylu (wybacz zły rysunek, nie przyzwyczajony do GIMP):

Prawdopodobnie zatrzymałoby to wyciek, ale znacznie zmniejszyłoby moment obrotowy / obroty na skutek tarcia.

Jak zatem zapobiec wyciekaniu wody do silnika bez znaczącego wpływu na wydajność silnika?

(Aby wyjaśnić, nie chcę kupować specjalnego silnika podwodnego, wolę sposób, aby moje własne silniki były wodoszczelne)

Nie jestem pewien, czy „aquabot” jest pojazdem całkowicie zanurzalnym, czy powierzchniowym.

Jeśli jest to pojazd powierzchniowy, wystarczy spojrzeć na łodzie RC. Rozwiązali to całkiem nieźle.

Uszczelka, która zapobiega przedostawaniu się wody do łodzi, nazywa się dławnicą (4 na schemacie). To po prostu rura wypełniona smarem. Smar zapobiega wyciekaniu wody do łodzi między rurą a wałem napędowym. Zwykle między wałem a wnętrzem rury jest około 1 mm szczelina, dzięki czemu może pomieścić dużą ilość smaru. Na końcach rury znajdują się luźne tuleje, które prawie nie powodują tarcia, ale zapobiegają wyciekaniu smaru.

Prawdopodobnie będzie to działać dobrze nawet w przypadku pojazdów całkowicie podwodnych, o ile nie będą one zbyt głębokie. W miarę schodzenia głębiej ciśnienie zacznie wypychać wodę przez rurkę, wypychając smar i ostatecznie wpuszczając wodę do łodzi.

Jednym ze sposobów walki z tym jest po prostu odepchnięcie. Zwiększyć ciśnienie powietrza na drugim końcu dławnicy, aby utrzymać równowagę. Jednym ze sposobów jest zamknięcie silnika i wewnętrznego końca rurki w małym, szczelnym pudełku. Użyj małej pompy, aby zwiększyć ciśnienie w skrzynce, aby dopasować ją do ciśnienia wody.

Alternatywnie, dlaczego nie pozwolić wodzie wykonać za ciebie pracy? Uszczelnij silnik w gumowym pęcherzu i umieść go na zewnątrz łodzi. Ciśnienie wody spowoduje ściśnięcie pęcherza, dzięki czemu ciśnienie powietrza zawsze będzie idealnie odpowiadało ciśnieniu na zewnątrz.

Moja końcowa propozycja jest podobna do sugestii Marka Bootha . Dlaczego nie zbudować silnika, który może przekroczyć kadłub pojazdu. Umieść magnesy silnika na zewnątrz i trzymaj uzwojenia wewnątrz tam, gdzie jest suche. Będziesz tutaj w zasadzie bezszczotkowy silnik:

Możesz to wbudować w coś w rodzaju wentylatora kanałowego.

Możesz rozważyć użycie napędu sprzężonego magnetycznie . Użyj standardowego silnika ze sprzęgłem magnetycznym, aby przenieść moment obrotowy na swoją podpórkę.

Umożliwi to całkowite uszczelnienie silnika w pojeździe:

^{Od Eric Stackpole „s artykule wspomniano powyżej. Obraz użyty bez pozwolenia, ale z przypisaniem.}

To rozwiązanie może, ale nie musi być odpowiednie, w zależności od momentu obrotowego, który należy przenieść, ale w przypadku użycia na otwartej wodzie ma tę wyraźną zaletę, że jest ograniczone momentem obrotowym. Innymi słowy, jeśli twój rekwizyt się zablokuje i wybierzesz odpowiednie momenty obrotowe silnika i sprzęgła, wówczas sprzęgło poślizgnie się, zanim silnik się wypali.

Szczególnie podoba mi się rozwiązanie Erics, ponieważ jednocześnie przenosi moment obrotowy na podpórkę, centruje podpórkę na wale i centruje podpórkę wzdłuż wału. Elegancki projekt, który rozwiązuje kilka problemów jednocześnie.

Jeśli szukasz bardzo taniego sposobu na zrobienie tego (jak w, niedrogi budżet edukacyjny), zapoznaj się z instrukcją budowy Sea Perch ROV .

Pełne ujawnienie, pracowałem w laboratorium MIT, które kieruje tym programem edukacyjnym.

Na stronie 9 tego pliku PDF zaczyna mówić o tym, jak uszczelnić silnik hobby za pomocą kanistra z filmem i wosku z muszli klozetowej. Cała obudowa pozostaje zanurzona i w niektórych przypadkach przenieśliśmy ją na głębokość 20 lub 30 stóp.

Kompilacja jest dość prosta; pomagamy wielu dzieciom z gimnazjum i liceum je wykonać i nie pamiętam incydentu, w którym pieczęć okazała się niewiarygodna.

Wszystkie uszczelnienia przeciekają. Jeśli możesz zamknąć silnik, tak aby wał był jedynym punktem wyjścia, napełnij silnik nieprzewodzącym olejem o niskiej lepkości, takim jak olej mineralny. To znacznie zmniejsza różnicę ciśnień na uszczelnieniu.

Weź to za to, co jest warte, byłem obok stoiska OpenROV w Maker Faire, a ich odpowiedzią było: „pozwól, żeby wyciekło i wyschło później”. Powiedzieli, że byli zaskoczeni, że woda dostająca się do silnika nie sprawiała im problemów.

„Oczywiście, że sam tego nie próbowałem i mogłem je usłyszeć - a może jeszcze ich nie zawiodło :-)

Warto jednak zacząć od tanich silników i sprawdzić, czy Twoje doświadczenie pasuje do ich ...

Na jednej ze zdalnie sterowanych łodzi użyłem tego projektu ...

Niebieskie tarcze to koła zamachowe. Są one przymocowane do zielonych prętów, które są zaczepione po obu stronach elastycznej, wodoodpornej membrany. Membrana jest przymocowana po obu stronach obudowy, dzięki czemu będzie przenosić ruch, ale nie przepuszcza wody.

Natrafiłem na wszystkie sugestie z innych postów. Nie rozumiem, dlaczego ludzie sugerują złożone i drogie rozwiązania, które również są niewykonalne.

Uszczelnienie mechaniczne jest najprostsza odpowiedź do uszczelniania silnika lub czyni go IP 68. Możemy użyć tego silnika do głębokości 20 m w wodzie morskiej.

Konstrukcja jest jak mokry dół.

Tego rodzaju silniki są stosowane w zatapialnych pompach ściekowych, które pracują w wodzie na głębokości 20 m.

Koszt takiej pieczęci jest również bardzo niski.

Rozumiem dokładnie, o czym mówisz. Rozwijam własny ROV, który będzie miał system gąsienic i czołgał się na dnie morza. Jeśli mogę zasugerować umieszczenie silnika w wysokim punkcie ROV z napędem zębatkowym blisko dna, możesz zainstalować system sprężonego powietrza, który wpuszcza powietrze do komory, gdy ROV schodzi głębiej. Pomyśl o tym jak o muszli klozetowej, z tą różnicą, że wpuszcza powietrze wraz ze wzrostem poziomu wody. Zastanawiałem się nad tym samym zagadnieniem i właśnie to wymyśliłem. Używanie naboju CO2 z wiatrówki i domowego zaworu ciśnieniowego (pomysł z muszli klozetowej) im głębiej, tym więcej sprężonego powietrza pozwala wodzie przedostać się do komory. Po zainstalowaniu zaworu wprowadza więcej powietrza, utrzymując wodę z dala od silnika elektrycznego.

Proste silniki prądu stałego zainstalowane w moim podwodnym robocie nadal działają (z nieco większym hałasem), od roku, bez ŻADNEJ uszczelki.

Napięcie 12 V nie jest tak duże, więc nawet jeśli zaciski zasilania są zanurzone w wodzie, woda nie będzie przewodzić dużego prądu przez siebie, chyba że będzie słona.

Gdy prąd przepływa ścieżką najmniejszego możliwego oporu, większość prądu nadal będzie przepływać przez uzwojenia silnika, jednak obecność wody powoduje rdzewienie, które uszkodzi szczotki silnika, a tym samym większy hałas i tarcie.

Aby rozwinąć odpowiedź na śledzenie ROV / muszli klozetowej, to samo można osiągnąć bez złożoności wkładu wiatrówki, jeśli silnik jest umieszczony wystarczająco wysoko w komorze: Gdy woda dostaje się, spręża powietrze uwięzione powyżej, w zależności na wysokości komory, głębokości ROV (i gęstości płynu), w pewnym momencie ciśnienia wyrównają się i zapobiegną dalszemu wnikaniu płynu.

Chciałem stworzyć zanurzoną pompę wody w ramach szkolnego projektu naukowego. Naprawdę miałem trudności z wykonaniem normalnego silnika prądu stałego i jego wału w wykonaniu wodoodpornym. zawiodłem żałośnie. Później wpadłem na pomysł. Wyjąłem wał i magnesy z silnika. usunąłem cewkę i przymocowałem magnes do wału. użyj małej rurki PCV i zwin ją. utrzymać wałek w zwijanej rurze pcv. Teraz, gdy przepuścisz prąd przemienny w cewce, wał będzie się obracał. Więc teraz nie musisz wodoodporny obracającego się wału, ale otwory na druty wykonane w ścianie są bardzo łatwe.

Teraz cewki są wodoodporne, a wał nie ma żadnej cewki i obwodu elektrycznego, aby się zwarcie. tylko pole magnetyczne pod wodą.