Предотвращение утечек в валах моторов для подводных ботов

Всякий раз, когда строим водного бота, мы всегда должны позаботиться о том, чтобы предотвратить утечки по очевидным причинам. Теперь отверстия для проводов можно легко сделать водонепроницаемыми, но как быть с моторами? Мы можем легко запечатать корпус на месте (и заполнить любые отверстия в корпусе), но часть, где ось соприкасается с корпусом, остается незащищенной.

Вода, протекающая в мотор, все еще довольно плохая. Я сомневаюсь, что есть какой-либо способ правильно закрыть эту область, так как любое твердое уплотнение не позволит оси двигаться, и любое жидкое уплотнение (или что-то вроде смазки) в конечном итоге будет стираться.

Я думал надеть второй кожух вокруг мотора, возможно, с заказным резиновым отверстием для вала. Что-то вроде (простите за плохой рисунок, не привыкший к GIMP):

Это, вероятно, остановит утечку, но значительно уменьшит крутящий момент / об / мин благодаря трению.

Итак, как можно предотвратить попадание воды в двигатель, не оказывая существенного влияния на его работу?

(Чтобы уточнить, я не хочу покупать специальный подводный мотор, я бы предпочел способ сделать свои собственные моторы водонепроницаемыми)

Я не уверен, является ли «аквабот» полностью погружным транспортным средством или надводным.

Если это наземное транспортное средство, то вам просто нужно посмотреть на RC лодки. У них это решено довольно хорошо.

Уплотнение, предотвращающее попадание воды в лодку, называется сальниковой коробкой (4 на схеме). Это просто труба, наполненная смазкой. Смазка предотвращает попадание воды в лодку между трубой и карданным валом. Обычно зазор между валом и внутренней частью трубки составляет около 1 мм, так что в нем может содержаться много смазки. На концах трубки установлены свободные втулки, которые почти не создают трений, но предотвращают вытекание смазки.

Это, вероятно, будет хорошо работать даже для полностью погружных транспортных средств, если они не заходят слишком глубоко. По мере того, как вы будете погружаться глубже, давление начнет заставлять воду подниматься вверх по трубе, выталкивать смазку и, в конечном итоге, пропускать воду в лодку.

Один из способов борьбы с этим - просто оттолкнуться. Увеличьте давление воздуха на другом конце сальника, чтобы все оставалось сбалансированным. Один из способов сделать это - заключить двигатель и внутренний конец трубки в небольшую герметичную коробку. Используйте крошечный насос, чтобы создать давление в коробке в соответствии с давлением воды.

Кроме того, почему бы не позволить воде сделать работу за вас? Запечатайте двигатель внутри резиновой камеры и поместите его снаружи лодки. Давление воды сжимает мочевой пузырь, так что давление воздуха внутри всегда точно соответствует давлению снаружи.

Мое последнее предложение похоже на предложение Марка Бута . Почему бы не построить двигатель, который может пересечь корпус транспортного средства. Разместите магниты двигателя снаружи и держите обмотки внутри там, где они сухие. То, что вы будете делать здесь, это в основном Бесщеточный мотор:

Возможно, вы могли бы встроить это в нечто вроде канального вентилятора.

Возможно, вы захотите рассмотреть диск с магнитной связью . Используйте стандартный двигатель с магнитной муфтой, чтобы передать крутящий момент вашей опоре.

Это позволит вашему двигателю быть полностью герметичным внутри вашего автомобиля:

^{Из статьи Эрика Стэкпола , упомянутой выше. Изображение используется без разрешения, но с указанием авторства.}

Это решение может быть или не может быть пригодно , однако, в зависимости от крутящего момента , которое необходимо для передачи, но и для использования в открытой воде имеет неоспоримое преимущество , что она является крутящим момент ограничена. Другими словами, если ваша опора заклинило, и вы выбрали подходящий крутящий момент двигателя и муфты, то муфта проскальзывает до того, как ваш двигатель сгорит.

Мне особенно нравится решение Erics, поскольку оно одновременно передает крутящий момент на опору, центрирует опору на валу и центрирует опору на валу. Элегантный дизайн, который решает несколько проблем одновременно.

Если вы ищете очень дешевый способ сделать это (например, бюджет на образование), ознакомьтесь с руководством по сборке Sea Perch ROV .

Полное раскрытие, я работал в лаборатории MIT, которая возглавляет эту образовательную программу.

На странице 9 этого PDF-файла он начинает рассказывать о том, как сделать гидроизоляцию мотора для хобби пленкой из канистры и воска унитаза. Весь корпус остается погруженным, и в некоторых случаях мы поднимаем его на глубину 20 или 30 футов.

Сборка на самом деле довольно проста; мы помогаем многим ученикам средних и старших классов делать их, и я не могу вспомнить случай, когда печать оказалась ненадежной.

Все уплотнения протекают. Если вы можете закрыть двигатель так, чтобы вал был единственной точкой выхода, заполните двигатель непроводящим маслом низкой вязкости, таким как минеральное масло. Это значительно уменьшает перепад давления на уплотнении.

Возьмите это за то, что оно того стоит, я был рядом со стендом OpenROV в Maker Faire, и они ответили: «Пусть он протечет и высушится позже». Они сказали, что были удивлены, что попадание воды в мотор не вызвало у них проблем.

Конечно, я не пробовал это сам, и, возможно, я их не услышал - или, может быть, для них еще ничего не вышло :-)

Возможно, стоит начать с дешевых моторов и посмотреть, соответствует ли их опыт их ...

На одной из моих лодок с дистанционным управлением я использовал этот дизайн ...

Синие диски - это маховики. Они прикреплены к зеленым стержням, которые прикреплены к обеим сторонам гибкой водонепроницаемой мембраны. Мембрана прикреплена к обеим сторонам корпуса, поэтому она будет передавать движение, но не пропускает воду.

Я наткнулся на все предложения в других постах. Я не понимаю, почему люди предлагают сложные и дорогие решения, которые также неосуществимы.

Механическое уплотнение является самым простым решением для герметизации двигателя или сделать его из IP 68. Мы можем использовать этот двигатель на глубину 20 м в морской воде.

Конструкция похожа на мокрую яму.

Такие типы двигателей используются в погружных насосах для сточных вод, которые работают на глубине до 20 м в воде.

Стоимость такой печати также очень низкая.

Я точно понимаю, о чем ты говоришь. Я разрабатываю свой собственный ROV, который будет иметь систему треков и ползать по морскому дну. Если я могу предложить разместить ваш двигатель в верхней точке вашего ROV с редуктором рядом с дном, вы можете установить систему подачи сжатого воздуха, которая будет пропускать воздух в камеру по мере того, как ROV идет глубже. Думайте об этом как о унитазе, за исключением того, что он пропускает воздух при повышении уровня воды. Я думал об этой же проблеме, и это то, что я придумал. При использовании картриджа с CO2 из пневматического пистолета и самодельного нагнетательного клапана (идея из унитаза) чем глубже он идет, тем больше сжимается воздух, позволяя воде проникать в камеру. С установленным клапаном он вводит больше воздуха, удерживая воду вдали от электродвигателя.

Простые двигатели постоянного тока, установленные в моем подводном роботе, все еще работают (с чуть большим шумом), год без каких-либо уплотнений.

Напряжение 12 В не так много, поэтому, даже если силовые клеммы погружены в воду, вода не будет пропускать большой ток через себя, если только она не соленая.

Поскольку ток протекает по пути наименьшего возможного сопротивления, большая часть тока все еще будет проходить через обмотки двигателя, однако присутствие воды вызывает ржавление, которое повредит щетки двигателя и, следовательно, увеличит шум и трение.

Чтобы расширить ответ «Гусеничный ROV / унитаз», то же самое может быть достигнуто без сложности картриджа с пневматическим пистолетом, если двигатель расположен достаточно высоко в камере: при поступлении воды он сжимает захваченный выше воздух, в зависимости от на высоте камеры, глубине ROV (и плотности жидкости), в какой-то момент давления будут выравниваться и предотвращать дальнейшее проникновение жидкости.

Я хотел создать погружной водяной насос как часть школьного научного проекта. Мне действительно было тяжело сделать нормальный двигатель постоянного тока, а его вал сделать водонепроницаемым. я с треском провалился. Позже я пришел с идеей. Я снял вал и магниты с мотора. Я снял катушку и прикрепил магнит на валу. используйте маленький кусок трубы из ПВХ и сверните его. Держите вал внутри спиральной трубы из ПВХ. Теперь, когда вы пропустите переменный ток в катушке, вал будет вращаться. Так что теперь вам не нужно водонепроницаемо вращать вал, но проволочные отверстия сделаны в стене, что очень легко.

Теперь катушки водонепроницаемы, а на валу нет катушек и электрических цепей, которые могли бы быть короткими. просто магнитное поле под водой.