Prevención de fugas en los ejes del motor para robots submarinos

Siempre que construimos un bot acuático, siempre tenemos que tener cuidado para evitar fugas, por razones obvias. Ahora, los agujeros para cables se pueden hacer herméticos fácilmente, pero ¿qué pasa con los motores? Podemos sellar fácilmente la carcasa en su lugar (y rellenar cualquier agujero en la carcasa), pero la parte donde el eje se encuentra con la carcasa aún queda sin protección.

El agua que se escapa al motor sigue siendo bastante mala. Dudo que haya alguna forma de sellar esta área correctamente, ya que cualquier sello sólido no permitirá que el eje se mueva, y eventualmente cualquier sello líquido (o algo parecido a la grasa) se eliminará.

Estaba pensando en poner una segunda carcasa alrededor del motor, tal vez con un orificio de goma personalizado para el eje. Algo así como (perdona el mal dibujo, no está acostumbrado a GIMP):

Esto probablemente detendría las fugas, pero reduciría significativamente el par / rpm a través de la fricción.

Entonces, ¿cómo se evita que el agua se filtre en un motor sin afectar significativamente el rendimiento del motor?

(Para aclarar, no quiero comprar un motor submarino especial, preferiría una forma de hacer mis propios motores estancos)

No estoy seguro de si un 'aquabot' es un vehículo totalmente sumergible o de superficie.

Si se trata de un vehículo de superficie, solo necesita mirar los barcos RC. Lo han resuelto bastante bien.

El sello que impide que el agua ingrese al bote se llama caja de relleno (4 en el diagrama). Es simplemente un tubo relleno de grasa. La grasa evita que se filtre agua en la embarcación entre el tubo y el eje de la hélice. Por lo general, hay un espacio de aproximadamente 1 mm entre el eje y el interior del tubo, para que pueda contener mucha grasa. Los extremos del tubo tienen casquillos sueltos instalados que apenas contribuyen a la fricción, pero evitan que la grasa se escape.

Esto probablemente funcionará bien incluso para vehículos totalmente sumergibles, siempre que no sean demasiado profundos. A medida que profundiza, la presión comenzará a forzar el agua hacia arriba del tubo, empujando la grasa hacia afuera y eventualmente dejando entrar agua en el bote.

Una forma de combatir esto es simplemente retroceder. Aumente la presión de aire en el otro extremo de la caja de relleno para que las cosas se mantengan equilibradas. Una forma de hacerlo es encerrar el motor y el extremo interior del tubo dentro de una pequeña caja sellada. Use una pequeña bomba para presurizar la caja para que coincida con la presión del agua.

Alternativamente, ¿por qué no dejar que el agua haga el trabajo por usted? Selle el motor dentro de una vejiga de goma y guárdelo fuera del bote. La presión del agua comprimirá la vejiga para que la presión del aire en el interior siempre coincida perfectamente con la presión del exterior.

Mi sugerencia final es similar a la de Mark Booth . ¿Por qué no construir un motor que pueda cruzar el casco del vehículo? Coloque los imanes del motor afuera y mantenga los devanados adentro donde esté seco. Lo que harás aquí es básicamente un motor sin escobillas:

Tal vez podrías convertir esto en algo así como un ventilador con conductos.

Es posible que desee considerar una unidad de acoplamiento magnético . Use un motor estándar con un acoplamiento magnético para transmitir el par a su apoyo.

Esto permitiría que su motor esté completamente sellado dentro de su vehículo:

^{De Eric Stackpole 's artículo mencionado anteriormente. Imagen utilizada sin permiso, pero con atribución.}

Sin embargo, esta solución puede o no ser adecuada, dependiendo del par que necesita transmitir, pero para uso en aguas abiertas tiene la clara ventaja de que tiene un par limitado. En otras palabras, si su puntal se atasca y ha seleccionado el motor y los pares de acoplamiento adecuados, el acoplamiento se deslizará antes de que el motor se queme.

Particularmente me gusta la solución Erics, ya que transmite simultáneamente torque al puntal, centra el puntal en el eje y centra el puntal a lo largo del eje. Una elegante pieza de diseño que resuelve varios problemas simultáneamente.

Si está buscando una forma muy barata de hacerlo (como en, presupuesto educativo barato), consulte el manual de construcción del Sea Perch ROV .

Revelación completa, solía trabajar en el laboratorio del MIT que dirige este programa educativo.

En la página 9 de ese PDF, comienza a hablar sobre cómo impermeabilizar un motor de pasatiempo con un recipiente de película y cera para inodoro. Toda la carcasa permanece sumergida y, en algunos casos, la hemos llevado a profundidades de 20 o 30 pies.

La construcción es realmente bastante sencilla; ayudamos a muchos niños de secundaria y preparatoria a hacer esto y no recuerdo un incidente en el que el sello resultó ser poco confiable.

Todos los sellos de fugas. Si puede encerrar el motor de modo que el eje sea el único punto de salida, llene el motor con un aceite no conductor de baja viscosidad, como el aceite mineral. Esto reduce en gran medida la diferencia de presión a través del sello.

Tómelo por lo que vale, estaba al lado del stand de OpenROV en Maker Faire y su respuesta fue 'déjalo gotear y séquelo más tarde'. Dijeron que estaban sorprendidos de que el agua que ingresaba al motor no les causara problemas.

Por supuesto, no lo he intentado yo mismo y puede que los haya escuchado mal, o tal vez nada les haya fallado todavía :-)

Sin embargo, puede valer la pena comenzar con motores baratos y ver si su experiencia coincide con la de ellos ...

En uno de mis barcos controlados a distancia, utilicé este diseño ...

Los discos azules son volantes. Se unen a las varillas verdes que se enganchan a ambos lados de una membrana flexible e impermeable. La membrana está fijada a ambos lados de la carcasa, por lo que transmitirá el movimiento, pero no dejará pasar el agua.

He encontrado todas las sugerencias en las otras publicaciones. No entiendo por qué la gente sugiere soluciones complejas y costosas que tampoco son factibles.

Un sello mecánico es la respuesta más simple para sellar el motor o fabricarlo con IP 68. Podemos usar este motor a una profundidad de 20 m en agua de mar.

La construcción es como un pozo mojado.

Estos tipos de motores se utilizan en bombas sumergibles de aguas residuales que funcionan a una profundidad de 20 m en el agua.

El costo de tal sello también es muy bajo.

Entiendo exactamente de lo que estás hablando. Estoy desarrollando mi propio ROV que tendrá un sistema de seguimiento y se arrastrará en el fondo del mar. Si puedo sugerirle que coloque su motor en un punto alto de su ROV con la transmisión por engranajes cerca del fondo, puede instalar un sistema de aire a presión que permita que entre aire en la cámara a medida que el ROV se profundiza. Piense en ello como una taza del inodoro, excepto que permite que entre aire a medida que aumenta el nivel del agua. He pensado en este mismo problema y esto es lo que se me ocurrió. Usando un cartucho de CO2 de una pistola de aire y una válvula de presurización casera (idea de la taza del inodoro) cuanto más profundo es, más compresas de aire permiten que el agua ingrese a la cámara. Con la válvula instalada, introduce más aire, manteniendo el agua lejos del motor eléctrico.

Los motores de CC simples instalados en mi Robot submarino siguen funcionando (con un poco más de ruido), desde un año, sin NINGÚN sello.

El voltaje de 12V no es tanto, por lo que incluso si los terminales de alimentación se sumergen en agua, el agua no conducirá mucha corriente a través de sí misma, a menos que sea salada.

A medida que la corriente fluye a través del camino de menor resistencia posible, la mayor parte de la corriente seguirá atravesando los devanados del motor, sin embargo, la presencia de agua provoca oxidación que dañará los cepillos del motor y, por lo tanto, más ruido y fricción.

Para ampliar la respuesta del ROV con seguimiento / inodoro, se podría lograr lo mismo sin la complejidad del cartucho de pistola de aire, si el motor se coloca lo suficientemente alto en la cámara: a medida que el agua entra, comprime el aire atrapado arriba, dependiendo En la altura de la cámara, la profundidad del ROV (y la densidad del fluido), en algún momento las presiones se igualarán y evitarán la entrada de fluido.

Quería crear una bomba de agua sumergida como parte del proyecto de ciencias de la escuela. Realmente me costó mucho hacer un motor DC normal y su eje a prueba de agua. Fallé miserablemente. Más tarde llegué con una idea. Quité el eje y los imanes del motor. Quité la bobina y el imán adjunto en el eje. use una pequeña pieza de tubo de pvc y enrósquelo. mantenga el eje dentro del tubo de pvc en espiral. Ahora, cuando pase corriente CA en la bobina, el eje girará. Así que ahora no tiene que impermeabilizar el eje giratorio, sino los agujeros de alambre hechos en la pared, lo cual es muy fácil.

Ahora las bobinas son a prueba de agua y el eje no tiene ninguna bobina y circuito eléctrico para acortar. solo campo magnético bajo el agua.