수중 봇에 대한 모터 샤프트의 누출 방지


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수생 봇을 만들 때마다 우리는 명백한 이유로 누수를 방지하기 위해 항상주의를 기울여야합니다. 이제 전선 구멍을 쉽게 수밀하게 만들 수 있지만 모터는 어떻습니까? 케이싱을 제자리에 쉽게 밀봉 할 수 있으며 (케이싱의 구멍을 채울 수 있음) 차축이 케이싱과 만나는 부분은 여전히 ​​보호되지 않은 상태로 남아 있습니다.

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모터에 물이 새는 것은 여전히 ​​매우 나쁩니다. 단단한 씰로 인해 차축이 움직이지 않고 액체 씰 (또는 그리스와 같은 것)이 결국 문지르 기 때문에이 영역을 올바르게 밀봉 할 수있는 방법이 있는지 의심합니다.

모터 주위에 두 번째 케이싱을 넣을 생각이었습니다. 아마도 샤프트 용 맞춤형 고무 오리피스가있을 것입니다. 다음과 같은 것 (김프에 익숙하지 않은 나쁜 그림을 용서하십시오) :

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이것은 아마도 누출을 막을 것이지만 마찰을 통해 토크 / rpm을 크게 줄입니다.

그렇다면 모터 성능에 큰 영향을 미치지 않으면 서 모터에 물이 새는 것을 어떻게 방지 할 수 있습니까?

(명백하게, 나는 특별한 수중 모터를 사고 싶지 않다. 나는 내 자신의 모터를 수밀하게 만드는 방법을 선호한다)


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맞춤형 오리피스 디자인이 필요하지 않습니다. 샤프트 씰은 베어링 회사와 전문가가 제공합니다. SKF와 INA는 그러한 두 제조업체입니다.
hauptmech

답변:


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'아쿠아 봇'이 완전히 잠수 할 수있는 차량인지 또는 표면 차량인지 확실하지 않습니다.

그것이 지상 차량이라면 RC 보트를 봐야합니다. 그들은 이것을 잘 해결했습니다.

보트 프로펠러 샤프트

보트에 물이 들어가는 것을 막는 씰을 스터핑 박스 (도표의 4)라고합니다. 단순히 그리스로 채워진 튜브입니다. 그리스는 튜브와 프로펠러 샤프트 사이의 보트로 물이 새는 것을 방지합니다. 일반적으로 샤프트와 튜브 내부 사이에 약 1mm 정도의 틈이있어 그리스를 충분히 담을 수 있습니다. 튜브의 끝 부분에는 느슨한 부싱이 장착되어 마찰이 거의 발생하지 않지만 그리스가 빠져 나가지 않습니다.

이것은 너무 깊이 들어 가지 않는 한 완전히 잠수 할 수있는 차량에도 잘 작동 할 것입니다. 더 깊이 들어가면 압력이 튜브에 물을 공급하기 시작하여 그리스를 밀어 내고 결국 물을 보트에 넣습니다.

이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 단순히 뒤로 밀어내는 것입니다. 스터핑 박스의 다른 쪽 끝에서 공기 압력을 높이면 균형이 유지됩니다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 모터와 튜브의 안쪽 끝을 작은 밀봉 상자 안에 넣는 것입니다. 작은 펌프를 사용하여 수압에 맞게 상자를 가압하십시오.

또는 물이 당신을 위해 일하도록 놔두지 않겠습니까? 고무 방광 내부에 모터를 밀봉하고 보트 외부에 보관하십시오. 수압은 방광을 압축하여 내부의 공기 압력이 항상 외부의 압력과 완벽하게 일치하도록합니다.


마지막 제안은 Mark Booth 와 비슷합니다 . 차량의 선체를 가로 지르는 모터를 만드십시오. 모터의 자석을 외부에 놓고 권선을 건조한 곳에 보관하십시오. 여기서 할 것은 기본적으로 브러시리스 모터입니다.

브러시리스 모터

덕트 팬과 같은 것으로 만들 수 있습니다.

덕트 팬


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기여에 감사드립니다 만, 처음부터 모터를 만드는 것이 아니라 자기 결합 드라이브 (Magnetic Coupled Drive) 와 같은 것을 더 생각하고있었습니다 . * 8 ')
Mark Booth

재미 있고 감사합니다 :). @ Mark 나는 그것을 생각하지 않았지만, 당신이 그것을 대답으로 확장 할 수 있다면 아마 잘 읽을 것입니다 : D
Manishearth

어제 호스 릴 안에서 비슷한 "스터핑 박스"로 작업했습니다 . 놀랍게 잘 작동했습니다.
David Cary

나는이 답변의 일부를 제거하여 깊이와 함께 오는 압력의 균형을 맞추기 위해 적극적으로 공기를 펌핑한다고 제안합니다. 수중 차량 산업에서 사용되는 더 좋고 우아한 솔루션은 모터 하우징에 비압축성 액체 (보통 어떤 종류의 오일)를 채우는 것입니다.
Ian

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자기 적으로 연결된 드라이브 를 고려할 수 있습니다 . 자석 커플 링이있는 표준 모터를 사용하여 토크를 소품에 전달하십시오.

이렇게하면 차량 내부에서 모터가 완전히 밀봉 될 수 있습니다.

자기 결합 드라이브

에서 에릭 Stackpole기사 위에서 언급 한. 권한없이 사용 된 이미지.

이 솔루션은 또는 전송에 필요한 토크에 따라 적합하지만,하지만, 오픈 워터 사용이 있다는 뚜렷한 장점이되지 않을 수도 있습니다 제한 토크. 즉, 소품이 걸리고 적절한 모터 및 커플 링 토크를 선택한 경우 모터 가 타기 전에 커플 링이 미끄러 집니다.

나는 특히 에릭스 솔루션을 좋아합니다. 동시에 토크를 프롭에 전달하고 프롭을 샤프트 중심에 놓고 프롭을 샤프트를 중심으로합니다. 여러 문제를 동시에 해결하는 우아한 디자인입니다.


자력이 자기장을 잃을 때까지 이것은 최고의 해결책 중 하나입니다. 어쨌든 이것은 브러시리스 모터를 장착하는 것과 같으므로 단순성과 효율성 사이의 균형을 유지합니다. 모터에 감속 장치가있는 경우 대부분의 부품을 밀봉 된 방식으로 놓는 방법입니다.
Diego C Nascimento

@DiegoCNascimento 글쎄, 당신은 내부 및 외부 자석 링 사이에 강자성 철 조각을 추가하여 자기 기어 박스를 만들 수 있습니다. 내부 (또는 외부) 자극 쌍의 개수는 외부 (또는 내부) 자극 쌍의 수와 같아야합니다. 한 단계는 통합 자기 기어 (자기 기어링을 사용하는 모터) 일 것이다. 밀폐 된 환경이 필요한 산업 응용 분야에서는 고정자와 회 전자 사이에 실린더를 사용하기도합니다. 그러나 우리는 취미 응용 프로그램에 대해서만 이야기하고 있습니다 :-).
WalyKu

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교육 예산이 저렴할 때와 같이 저렴한 방법을 찾고 있다면 Sea Perch ROV 빌드 매뉴얼을 확인하십시오 .

전체 공개, 나는이 교육 프로그램을 이끌 MIT 실험실에서 일했다.

PDF의 9 페이지에서 필름 용기와 변기 왁스로 취미 모터를 방수 처리하는 방법에 대해 이야기하기 시작합니다. 전체 주택은 침수 된 상태로 유지되며 경우에 따라 20 피트 또는 30 피트 깊이까지 가져 왔습니다.

화분에 심은 취미 모터

빌드는 실제로 매우 간단합니다. 우리는 많은 중고등 학생들이 이것들을 만들도록 돕고 인감이 신뢰할 수없는 것으로 판명 된 사건을 기억할 수 없습니다.


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이것에 대한 참고 사항 : 주로 신뢰할 수있는 디자인이며 지금까지 우리 팀에서 잘 작동했지만 정기적으로 사용하거나 체포 할 것입니다. 그렇지 않으면, 우리는이 디자인으로 지금까지 약 6 개의 ROV (총 18 개의 모터)를 구축했으며 씰이 두 번만 실패했습니다.
Nate Koppenhaver 2016 년

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모든 씰이 누출됩니다. 샤프트가 유일한 출구 지점이되도록 모터를 둘러 쌀 수있는 경우 광유와 같이 점도가 낮은 비전 도성 오일로 모터를 채우십시오. 이렇게하면 씰 전체의 압력 차이가 크게 줄어 듭니다.


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모터에 오일을 채우는 것 외에 오일로 채워진 유연한 방광 (풍선과 같은)을 모터에 부착하는 것입니다. 블래 더가 물에 노출되면 모터의 압력이 외부 압력과 평형을 이루도록하여 물이 모터로 유입되는 압력 구배를 방지합니다.
brnd4n

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가치가있는 부분을 가져 가십시오. 저는 Maker Faire의 OpenROV 부스 옆에 있었고, 그 대답은 '누수하고 나중에 말리십시오.'였습니다. 그들은 모터에 물이 들어가도 문제가되지 않는다는 것에 놀랐습니다.

'이 과정을 직접 시도하지 않았으며 그것들을 깎아 냈을 수도 있습니다. 아직 아무것도 실패하지 않았습니다 :-)

싼 모터로 시작하여 자신의 경험이 자신의 경험과 일치하는지 확인하는 것이 좋습니다.


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원격 제어 보트 중 하나 에서이 디자인을 사용했습니다 ...

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파란색 디스크는 플라이휠입니다. 유연한 방수 멤브레인의 양쪽에 걸이는 녹색 막대에 부착되어 있습니다. 막은 케이스의 양쪽에 고정되어 움직임을 전달하지만 물을 통과 시키지는 않습니다.


나는 멤브레인 드라이브도 생각하고있다 (멤브레인의 선형 운동이 더 좋을지라도.) 문제는 수압으로 인해 멤브레인이 막을 움직이기위한 모터가 거의 토크를 갖지 않도록 막을 강제로 만들 것입니다. 압력의 힘을 줄이려면 작아야하지만 너무 작아서 MTBF가 매우 줄어 듭니다.
Diego C Nascimento

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나는 다른 게시물의 모든 제안을 보았습니다. 사람들이 왜 복잡하지 않고 비싼 솔루션을 제안하는지 이해하지 못합니다.

기계적 시일은 우리 해수 20 ㎛의 깊이까지이 모터를 사용하여 모터를 밀봉 또는 IP 68을 제조하기위한 간단한 응답이다.

건축은 WET 구덩이와 같습니다.

이러한 유형의 모터는 수중 20m 깊이까지 작동하는 하수 수중 펌프에 사용됩니다.

이러한 밀봉 비용도 매우 낮습니다.


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어떤 솔루션이 실현 가능하지 않은지, 왜 (어떤 솔루션이 현재 구현되어 사용 중인지) 이유는 무엇입니까? 메카니컬 씰은 스터핑 박스 와 다른 점은 무엇 입니까?
Ian

글쎄, 나는 이것이 오래된 게시물이라는 것을 알고 있지만 SE Robotics 주간 뉴스 레터 에서이 질문을 받았으며, 스터핑 박스와 메카니칼 씰 에 대해 약 6 년의 경험 이있어서 의견을 알았습니다. 스터핑 박스는 샤프트가 통과하는 샤프트보다 직경이 큰 튜브입니다. 실러를 튜브에 넣고 ( "물자") 축에 닿을 때까지 새지 않도록 압축하십시오. 실러는 전형적으로 어떤 형태의 왁스 또는 오일 함침 직물이다.

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스터핑 박스를 사용하면 부품의 표면 조도 또는 정밀도에 대한 요구 사항이 없습니다. 단점은 포장재가 샤프트를 압착 할 때까지 압축하여 유체가 통과 할 수 없도록하는 것입니다. 이는 일반적으로 샤프트를 회전시키는 데 필요한 토크에 엄청난 양의 토크를 추가합니다. 기계적 밀봉 용도의 정밀 연마 (래핑)을 밀봉하고 동시에 그면을 반하게하는 스프링을 제공하는 데에 직면 해있다. @Deepak이 언급하지 못한 것은 기계적 밀봉이 누출 되어 윤활유가 필요하다는 것입니다.

메카니컬 씰은 매우 높은 정밀도로 제조 된 부품을 사용하므로 누출을 방지하기 위해 많은 압력을받는 스터핑 박스와 달리, 이 정밀도를 활용하고 매우 평평한면을 사용하여 누출을 방지합니다. 전술 한 바와 같이, 기계적 밀봉 은 밀봉면이 엉망이되는 것을 방지하기 위해 윤활 유체 스트림 을 필요로한다 ; 이것은 일반적으로 유체가 펌핑되는 모든 것입니다 (이러한 이유로 펌프에서 일반적으로 사용됩니다). 기계식 씰을 통해 외부에서 물을 펌핑하는 씰 워터 시스템을 추가 할 수도 있지만 이는 복잡합니다.

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나는 당신이 말하는 것을 정확히 이해합니다. 나는 트랙 시스템을 가지고 해저에서 기어 다닐 자체 ROV를 개발 중입니다. 기어 드라이브가 바닥에 가까워진 상태에서 모터를 ROV의 높은 지점에 배치하는 것이 좋습니다. 수위가 올라갈 때 공기가 들어가는 것을 제외하고는 변기처럼 생각하십시오. 나는이 같은 문제에 대해 생각했고 이것이 내가 생각해 낸 것입니다. 에어건의 CO2 카트리지와 집에서 만든 가압 밸브 (변기의 아이디어)가 더 깊을수록 더 많은 공기가 압축되어 챔버로 물이 유입됩니다. 밸브가 설치되면 더 많은 공기가 유입되어 전기 모터에서 물을 멀리합니다.


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수중 로봇에 설치된 간단한 DC 모터는 1 년 동안 아무 밀봉없이 계속 작동합니다 (약간 더 소음이납니다).

12V의 전압은 그다지 크지 않으므로 전원 단자가 물에 담겨도 물이 짠 경우가 아니라면 물 자체를 통해 많은 전류가 흐르지 않습니다.

전류가 최소 저항의 경로를 통해 흐르면 대부분의 전류는 모터 권선을 통과하지만 물이 있으면 녹이 발생하여 모터의 브러시가 손상되어 소음과 마찰이 더 커집니다.


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Tracked-ROV / toilet-bowl answer에서 확장하기 위해 모터가 챔버에 충분히 높은 위치에있는 경우 에어건 카트리지의 복잡성없이 동일한 결과를 얻을 수 있습니다. 챔버의 높이, ROV의 깊이 (및 유체의 밀도)에서, 어느 시점에서 압력은 균일 한 유체 유입을 방지하고 방지 할 것입니다.


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학교 과학 프로젝트의 일환으로 물에 잠긴 수도 펌프를 만들고 싶었습니다. 나는 정상적인 DC 모터와 그 샤프트가 방수를 만드는 데 어려움을 겪었습니다. 나는 비참하게 실패했다. 나중에 나는 아이디어를 얻었다. 모터에서 샤프트와 자석을 제거했습니다. 코일을 제거하고 샤프트에 자석을 부착했습니다. 작은 pvc 관 조각을 사용하고 감으십시오. 코일을 PVC 파이프 내부에 유지하십시오. 이제 코일에 AC 전류를 전달하면 샤프트가 회전합니다. 따라서 이제 회전축에 물을 뿌릴 필요는 없지만 벽에 만들어진 와이어 구멍은 매우 쉽습니다.

이제 코일은 방수이며 샤프트에는 짧아 질 코일과 전기 회로가 없습니다. 물 아래 마그네틱 필드.

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