Prevenção de vazamentos em eixos de motores para bots subaquáticos

Sempre que construímos um bot aquático, sempre temos que tomar cuidado para evitar vazamentos, por razões óbvias. Agora, os furos para os fios podem ser estanques com facilidade - mas e os motores? Podemos facilmente selar a carcaça no lugar (e preencher todos os orifícios na carcaça), mas a parte em que o eixo encontra a carcaça ainda permanece desprotegida.

A água que vaza no motor ainda é bastante ruim. Duvido que exista alguma maneira de selar corretamente essa área, pois qualquer vedação sólida não permitirá que o eixo se mova e qualquer vedação líquida (ou algo como graxa) acabará se esgarçando.

Eu estava pensando em colocar uma segunda carcaça em volta do motor, talvez com um orifício de borracha personalizado para o eixo. Algo como (perdoe o desenho ruim, não usado para o GIMP):

Isso provavelmente interromperia o vazamento, mas reduziria o torque / rpm significativamente por atrito.

Então, como evitar que a água vaze para um motor sem afetar significativamente o desempenho do motor?

(Para esclarecer, não quero comprar um motor subaquático especial, prefiro uma maneira de fazer meus próprios motores à prova d'água)

Não tenho certeza se um 'aquabot' é um veículo totalmente submersível ou de superfície.

Se é um veículo de superfície, basta olhar para os barcos RC. Eles resolveram isso muito bem.

O selo que impede a entrada de água no barco é chamado de caixa de empanque (4 no diagrama). É simplesmente um tubo cheio de graxa. A graxa evita que a água vaze para dentro do barco entre o tubo e o eixo da hélice. Geralmente, há uma folga de cerca de 1 mm entre o eixo e o interior do tubo, para que ele possa reter bastante graxa. As extremidades do tubo têm buchas soltas, que dificilmente contribuem com atrito, mas evitam que a graxa escape.

Provavelmente, isso funcionará bem mesmo para veículos totalmente submersíveis, desde que não sejam muito profundos. À medida que você vai mais fundo, a pressão começará a forçar a água pelo tubo, empurrando a graxa para fora e, eventualmente, deixando a água entrar no barco.

Uma maneira de combater isso é simplesmente recuar. Aumente a pressão do ar na outra extremidade da caixa de vedação, para que tudo fique equilibrado. Uma maneira de fazer isso é colocar o motor e a extremidade interna do tubo dentro de uma pequena caixa selada. Use uma bomba pequena para pressurizar a caixa para corresponder à pressão da água.

Como alternativa, por que não deixar a água fazer o trabalho para você? Sele o motor dentro de uma bexiga de borracha e alinhe-o fora do barco. A pressão da água comprimirá a bexiga, de modo que a pressão do ar no interior sempre corresponda perfeitamente à pressão externa.

Minha sugestão final é semelhante à de Mark Booth . Por que não construir um motor que possa atravessar o casco do veículo? Coloque os ímãs do motor do lado de fora e mantenha os enrolamentos dentro de um local seco. O que você fará aqui é basicamente um motor sem escova:

Talvez você possa transformar isso em algo como um ventilador.

Você pode considerar uma unidade acoplada magneticamente . Use um motor padrão com um acoplamento magnético para transmitir o torque ao seu suporte.

Isso permitiria que seu motor fosse completamente vedado dentro de seu veículo:

^{De Eric Stackpole do artigo mencionado acima. Imagem usada sem permissão, mas com atribuição.}

Contudo, esta solução pode ou não ser adequada, dependendo do torque que você precisa transmitir, mas para o uso em águas abertas tem a vantagem distinta de ser limitado ao torque. Em outras palavras, se o seu suporte ficar preso e você tiver selecionado os torques adequados do motor e do acoplamento, o acoplamento deslizará antes que o motor queime.

Eu particularmente gosto da solução Erics, pois transmite simultaneamente o torque ao suporte, centraliza o suporte no eixo e centraliza o suporte ao longo do eixo. Uma peça de design elegante que resolve vários problemas simultaneamente.

Se você está procurando uma maneira muito barata de fazer isso (como no orçamento educacional), consulte o manual de criação do Sea Perch ROV .

Divulgação completa, eu costumava trabalhar no laboratório do MIT que lidera esse programa educacional.

Na página 9 desse PDF, ele começa a falar sobre como impermeabilizar um motor de hobby com uma caixa de filme e cera de vaso sanitário. A habitação inteira permanece submersa e, em alguns casos, levamos a profundidades de 20 a 30 pés.

A compilação é realmente bastante direta; ajudamos muitas crianças do ensino médio a fazerem isso e não me lembro de um incidente em que o selo acabou não sendo confiável.

Todas as vedações vazam. Se você conseguir colocar o motor de forma que o eixo seja o único ponto de saída, encha o motor com um óleo não condutor de baixa viscosidade, como óleo mineral. Isso reduz bastante a diferença de pressão no vedante.

Pegue pelo que vale a pena, eu estava ao lado do estande do OpenROV na Maker Faire e a resposta deles foi 'deixe vazar e seque depois'. Eles disseram que ficaram surpresos que a entrada de água no motor não causasse problemas para eles.

é claro que eu não tentei isso sozinho e posso tê-los ouvido mal - ou talvez nada tenha falhado para eles ainda :-)

Pode valer a pena começar com motores baratos e ver se sua experiência corresponde à deles ...

Em um dos meus barcos controlados remotamente, usei esse design ...

Os discos azuis são volantes. Eles estão presos às hastes verdes, presas aos dois lados de uma membrana flexível e impermeável. A membrana é fixada nos dois lados do revestimento para transmitir o movimento, mas não deixa a água passar.

Eu encontrei todas as sugestões nos outros posts. Não entendo por que as pessoas estão sugerindo soluções complexas e caras que também não são viáveis.

Um selo mecânico é a resposta mais simples para vedar o motor ou torná-lo IP 68. Podemos usar este motor a uma profundidade de 20 m em água do mar.

A construção é como um poço úmido.

Esses tipos de motores são usados ​​em bombas submersíveis para esgoto que trabalham até a profundidade de 20 m em água.

O custo desse selo também é muito baixo.

Eu entendo exatamente do que você está falando. Estou desenvolvendo meu próprio ROV que terá um sistema de trilhas e rastejará no fundo do mar. Se eu sugerir colocar o motor em um ponto alto no seu ROV com a transmissão perto da parte inferior, você poderá instalar um sistema de ar pressurizado que permitirá a entrada de ar na câmara à medida que o ROV for mais fundo. Pense nisso como um vaso sanitário, exceto que permite a entrada de ar à medida que o nível da água aumenta. Eu pensei sobre esse mesmo problema e é isso que eu criei. Usando um cartucho de CO2 de uma pistola de ar e uma válvula de pressurização caseira (idéia do vaso sanitário), quanto mais fundo for, mais o ar é comprimido, permitindo que a água entre na câmara. Com a válvula instalada, ela introduz mais ar, mantendo a água afastada do motor elétrico.

Motores CC simples instalados no meu robô subaquático ainda estão funcionando (com um pouco mais de ruído), a partir de um ano, sem QUALQUER selo.

A voltagem de 12V não é muito alta, portanto, mesmo que os terminais de potência sejam imersos em água, a água não conduzirá muita corrente por si mesma, a menos que seja salgada.

Como a corrente flui através do caminho de menor resistência possível, a maior parte da corrente ainda passará pelos enrolamentos do motor, no entanto, a presença de água causa ferrugem, o que danificará as escovas do motor e, portanto, mais ruído e atrito.

Para expandir a resposta de ROV rastreado / vaso sanitário, o mesmo pode ser alcançado sem a complexidade do cartucho de pistola pneumática, se o motor estiver posicionado suficientemente alto na câmara: À medida que a água entra, comprime o ar preso acima, dependendo na altura da câmara, profundidade do ROV (e densidade do fluido), em algum momento as pressões se igualarão e impedirão a entrada de fluido adicional.

Eu queria criar uma bomba de água submersa como parte do projeto de ciências da escola. Eu realmente tive dificuldade em fazer um motor DC normal e seu eixo em fazer a prova de água. eu falhei miseravelmente. Mais tarde, vim com uma ideia. Tirei o eixo e os ímãs do motor. removi a bobina e prendi o ímã no eixo. use um pequeno pedaço de tubo de pvc e enrole-o. mantenha o eixo dentro do tubo de pvc enrolado. Agora, quando você passa corrente CA na bobina, o eixo gira. Então agora você não precisa impermeabilizar o eixo rotativo, mas os orifícios dos fios feitos na parede, o que é muito fácil.

Agora, as bobinas são à prova de água e o eixo não possui bobina e circuito elétrico para ficar curto. apenas campo magnético sob a água.