Pompa dell'acqua ad accoppiamento magnetico: 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

In questo ISTRUZIONI ti spiego come ho realizzato una pompa dell'acqua con aggancio magnetico.

In questa pompa dell'acqua non esiste un collegamento meccanico tra la girante e l'asse del motore elettrico che la fa funzionare. Ma come si ottiene questo risultato e cosa mi ha motivato a dare questa soluzione? È stato possibile applicando il principio di attrazione e repulsione che avviene naturalmente tra i magneti. Ero motivato a realizzare questo progetto perché avevo bisogno di una Pompa Acqua Modulare, alla quale potevo facilmente modificare alcune sue caratteristiche come la forma delle pale della girante, il suo raggio, i tipi di materiale ecc, e controllare i risultati che ne derivavano cambia, mantenendo lo stesso motore elettrico e tensione. Inizialmente ho iniziato a costruire pompe centrifughe tradizionali, ma ho dovuto affrontare molteplici problemi di perdite d'acqua (tra l'albero del motore elettrico e la girante). Casualmente in questi giorni lo YouTuber GreatScott (grande sperimentatore e che ammiro) ha avuto problemi simili a quelli dichiarati in questo video.

Se i magneti sono attaccati all'albero del motore elettrico e anche nella girante, forse potrebbe essere ruotata e spingere l'acqua, anche se non c'è connessione meccanica. Questa idea è stata ciò che ha acceso il mio interesse a realizzare questo progetto che spero possiate trovare utile.

L'esperienza che ho acquisito durante il completamento di questo progetto mi ha permesso di concludere che ci sono molte applicazioni pratiche di questi principi non solo nel campo delle pompe idrauliche.

Forniture

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• Lastra in plexiglass di almeno 200 mm per 150 mm, spessore 6 mm (utilizzata per realizzare le cavità della girante e l'accoppiatore del motore elettrico).
• Due lastre di plexiglass da 80 mm per 80 mm, spessore 4,5 mm (utilizzate per realizzare la girante e il supporto del magnete del motore DC).
• Lastra in plexiglass da 200 mm per 150 mm di spessore 4 mm (per supporti motore elettrico).
• Due viti M3 lunghe 8mm e relativi dadi (per l'unione del motore elettrico con l'accoppiatore).
• Sei viti M4 lunghe 20 mm e 2 dadi corrispondenti (per l'unione superiore e inferiore delle cavità della girante).
• Due dadi distanziali M4 lunghi 18 mm.
• Due connettori femmina a banana per chassis
• Due connettori maschio a banana
• Un interruttore di alimentazione.
• Un motore elettrico da 40 mm di diametro e 55 mm di lunghezza, 24 V in corrente continua (DC) con albero di 5 mm di diametro
• Colla istantanea, epossidica o simili.
• Magneti al neodimio lunghi 12 mm, spessi 2 mm e larghi 4 mm.
• Saldatore elettrico e cavi per collegamenti elettrici.
• Pennarello nero permanente.
• Cacciaviti.
• Pinze
• Bussola.
• Fresatrice CNC con area di lavoro di almeno 300 mm per 200 mm.

• Fresa a candela da 1,5 mm

• Tubo flessibile dell'acqua con diametro esterno di 8 mm e lunghezza minima di 250 mm.
• Contenitori per l'acqua
• Fascette.
• Sorgente di corrente continua 19V o 24v

Passaggio 1: RIMUOVERE I MAGNETI E IDENTIFICARE LA POLARITÀ

I magneti utilizzati in questo progetto sono stati estratti da un motore DC senza spazzole. Con l'aiuto di un cacciavite piatto ho fatto un po' di pressione sulla base dei magneti e uno ad uno sono riuscito a toglierli. All'inizio pensavo che sarebbe stato molto difficile, ma la verità è che non lo era. Alla fine otterrai un set di magneti che sono stati alloggiati secondo il principio I POLI OPPOSTI SONO ATTRAENTI ED UGUALI RESPINTI. Con l'aiuto della bussola inizia a segnare separatamente i poli di ciascun magnete. Se fai un taglio immaginario e orizzontale su ciascun magnete una faccia sarà NORD e un'altra SUD in questo tipo di magneti

Fase 2: LAVORAZIONE DELLA GIRANTE

La girante con porta magnete è stata realizzata da un unico pezzo di 80mm per 80mm di Plexiglas. Ciò ha richiesto di dover eseguire tagli su due lati. Nei tagli di TUTTI i pezzi è stata utilizzata una fresa FRESA ENDDMILL di 1.5mm di diametro. Le lastre di plexiglas sono SEMPRE più grandi dei tagli da fare in modo da poterlo fissare correttamente al tuo tavolo da lavoro, lasciandogli un margine.

Il metodo che ho usato è stato il seguente:

Per prima cosa vengono realizzate le cavità per i magneti e un foro passante situato a 5 mm per 5 mm dall'origine dell'asse delle coordinate del plexiglass e della macchina CNC.

In secondo luogo, viene eseguito un taglio quadrato di 50 mm per 50 mm per l'intera profondità del materiale, staccando così il pezzo.

Terzo il pezzo viene capovolto e incollato con colla istantanea nella stessa posizione che occupava nel primo taglio, ma con il lato opposto rivolto verso l'alto (utilizzare eventuali segni lasciati dalla taglierina nel tavolo scarti. Si verifica con l'ausilio del riferimento foro che la parte è stata bloccata nella posizione corretta (se la posizione X = 5 mm, Y = 5 mm e Z = 0 viene eseguita nel software di controllo della macchina CNC, deve corrispondere esattamente all'inizio del foro di riferimento).

In quarto luogo si esegue il taglio delle alette delle giranti e si realizza il foro centrale e passante di diametro 5mm.

Quinto il taglio tondo viene eseguito su tutto il pezzo e si stacca dal resto del materiale in plexiglas

Passaggio 3: incollare i magneti alla girante

Ricordi nel passaggio 1 quando abbiamo identificato la polarità dei magneti? Ora è il momento di usare questa conoscenza. Metti una piccola quantità di colla istantanea nella prima cavità dei magneti e poi nel primo magnete. Tienilo in quella posizione per alcuni secondi finché la colla non funziona. A seconda di come hai posizionato il magnete, avrai un NORD o SUD rivolto verso l'alto, il magnete successivo andrà con il lato opposto rivolto verso l'alto. SI PREGA DI VERIFICARE DI ESEGUIRE QUESTO CORRETTAMENTE, È FONDAMENTALE PER IL SUCCESSO SVILUPPO DI QUESTO PROGETTO.

Alla fine e dopo aver ripetuto il passaggio precedente 6 volte dovresti vedere qualcosa di molto simile alla foto che sto mostrando qui.

Ricontrollare con l'aiuto della bussola se i magneti alternano la loro polarità. NON DEVONO ESSERE DUE MAGNETI CONTINUI CON LA STESSA POLARITÀ.

È importante chiarire che i magneti non devono superare la superficie del plexiglass, quindi la quantità di colla utilizzata deve essere moderata.

Passaggio 4: lavorazione del supporto del magnete del motore CC

Il supporto del magnete del motore DC è stato creato da un pezzo di plexiglas da 80 mm per 80 mm. Il supporto del magnete del motore CC è responsabile della trasmissione della coppia alla girante quando interagisce magneticamente con essa. Dapprima si eseguono i tagli delle cavità per i magneti e della cavità centrale, poi si esegue anche il taglio circolare esterno. Nel mio caso l'albero motore aveva una smussatura di 0,5 mm ed è stato considerato nel disegno vettoriale. Nel caso in cui il motore elettrico che usi non lo abbia, usa il cerchio vettoriale da 5 mm che trovi nel passaggio finale.

Passaggio 5: incollare i magneti al supporto del magnete

Gli stessi principi indicati nel passaggio 3 si applicano qui. Metti una piccola quantità di colla istantanea nella prima cavità dei magneti e poi nel primo magnete. Tienilo in quella posizione per alcuni secondi finché la colla non funziona. A seconda di come hai posizionato il magnete, avrai un NORD o SUD rivolto verso l'alto, il magnete successivo andrà con il lato opposto rivolto verso l'alto. SEGUI LE RACCOMANDAZIONI ESPOSTE NEL PASSO 3

Fase 6: LAVORAZIONE ACCOPPIATORE MOTORE ELETTRICO - POMPA ACQUA E FISSAGGIO

È molto probabile che tu debba trasformare il disegno vettoriale di questo pezzo a seconda delle caratteristiche del motore elettrico che utilizzi. La funzione di questo pezzo è quella di fissare l'assieme della girante al corpo del motore elettrico, realizzando una separazione tra di loro. Nel mio caso, ho lavorato il pezzo da un foglio di plexiglass da 200 mm per 150 mm e 6 mm di spessore da cui ho tagliato le cavità della girante. Il corpo del motore elettrico utilizzato ha due filettature per viti M3, quindi due dei fori in questo pezzo sono per viti M3 e due per M4.

Passaggio 7: METTERE IL SUPPORTO DEL MAGNETE SULL'ASSE DEL MOTORE CC

Il supporto del magnete del motore CC deve essere fissato saldamente all'albero del motore elettrico e completamente perpendicolare ad esso. Nel mio caso mi è stato comodo posizionarlo sull'albero, applicare della colla istantanea sul giunto, attendere 20sec e applicare una tensione di 5V al motore elettrico, facendolo girare a bassi giri e attendere che il gruppo si asciughi. Con questo sono riuscito a rendere il supporto del magnete perpendicolare all'asse. NON SUPERARE CON LA QUANTITA' DI COLLA, QUANDO IL SISTEMA COMINCIA A RUOTARE LA COLLA INIZIERA' A SPARGERE DA OGNI LATO (PRENDI CURA DEI TUOI OCCHI)

Step 8: LAVORAZIONE DELLE SUPPORTI DEL MOTORE DC E POSIZIONAMENTO DEI COMPONENTI ELETTRICI

Il sistema di supporto che ho progettato è abbastanza semplice e richiede solo quattro fascette per fissarlo al motore elettrico. In una delle basi sono state realizzate le cavità per l'interruttore e i connettori a banana. Sono stati tagliati da un foglio di plexiglas da 200 mm per 150 mm e 4 mm di spessore.

Fase 9: LAVORAZIONE E UNIONE DEL GRUPPO IMPELLENTE

Le cavità della girante sono state ottenute da una lastra di plexiglas da 200 mm per 150 mm di spessore 6 mm. Il FEED RATE è stato impostato a 200 mm al minuto. Questo è il processo che richiede più tempo (circa 25 minuti per viso). Se in ogni caso noti che la fresa da 1,5 mm di diametro inizia a rimanere bloccata con detriti di plastica, prova a lubrificare la fresa con un tipo di olio per questi scopi. All'inizio ho unito l'assemblaggio con una guarnizione, ma ho trovato più complicato ottenere una buona tenuta rispetto all'unione diretta dei pezzi. Se si nota che durante il funzionamento viene aspirata aria attraverso il giunto, provare a coprire la perdita con pochissima colla.

Step 10: COLLEGAMENTI ELETTRICI E MONTAGGIO FINALE

I collegamenti elettrici sono molto semplici:

Innanzitutto identificare la polarità corretta in cui il motore CC ruota in senso orario e contrassegnarli come Cavo positivo e Cavo negativo.

In secondo luogo, stabilire una connessione elettrica con il saldatore tra la spina a banana positiva (rossa) e una delle gambe dell'interruttore di alimentazione.

Terzo, saldare un filo dall'altra gamba dell'interruttore al filo positivo del motore elettrico.

Quarto, saldare il cavo del motore CC negativo direttamente al connettore a banana negativo (nero).

Unire l'intero set con le viti e i dadi corrispondenti. Inserire il tubo attraverso il foro creato per questo scopo e posizionare la colla per tenerlo in posizione. Evitare di causare intasamento con la girante.

Nota importante: I MAGNETI DEL PORTAMAGNETE DEL MOTORE DC E I MAGNETI GIRANTI DEVONO ESSERE SEPARATI TRA 6 E 8 mm.

Se sono molto vicini causerà una forza di attrito eccessiva tra la girante e una delle sue cavità. Se sono molto distaccate, l'interazione magnetica potrebbe non essere sufficiente a trasmettere la coppia necessaria per il corretto funzionamento della pompa.

Qualcosa che ho scoperto per caso è che quando il sistema pompa acqua la girante sembra "galleggiare" all'interno della cavità e l'attrito è minimo con le cavità (cosa che dovrò indagare ulteriormente).

Se hai completato questi passaggi, probabilmente hai già la tua variante di questa pompa dell'acqua. Spero che ti sia piaciuto quanto me.

Aggiornamento: offro i file stl di questo progetto per coloro che hanno una stampante 3D. Grazie Melman2 per il suggerimento.

Secondo classificato nella sfida dei magneti