Prévention des fuites dans les arbres de moteur pour les robots immergés

Lors de la construction d'un bot aquatique, nous devons toujours veiller à prévenir les fuites, pour des raisons évidentes. Maintenant, les trous pour les fils peuvent être facilement étanches à l'eau - mais qu'en est-il des moteurs? Nous pouvons facilement sceller le carter en place (et combler les trous éventuels dans le carter), mais la partie où l'axe rencontre le carter n'est toujours pas protégée.

Les fuites d’eau dans le moteur sont encore très mauvaises. Je doute qu'il y ait un moyen de sceller correctement cette zone, car tout joint solide ne laissera pas l'essieu bouger et tout joint liquide (ou quelque chose comme de la graisse) finira par s'effacer.

Je pensais mettre un deuxième carter autour du moteur, peut-être avec un orifice en caoutchouc personnalisé pour l'arbre. Quelque chose comme (pardonnez le mauvais dessin, pas habitué à GIMP):

Cela arrêterait probablement les fuites, mais réduirait considérablement le couple / rpm par frottement.

Alors, comment empêcher les fuites d'eau dans un moteur sans affecter de manière significative les performances du moteur?

(Pour clarifier, je ne veux pas acheter un moteur sous-marin spécial, je préférerais un moyen de rendre mes propres moteurs étanches)

Je ne sais pas si un «aquabot» est un véhicule entièrement submersible ou un véhicule de surface.

S'il s'agit d'un véhicule de surface, il suffit de regarder les bateaux RC. Ils ont très bien résolu ce problème.

Le joint qui empêche l'eau d'entrer dans le bateau s'appelle une boîte à garniture (4 sur le diagramme). C'est simplement un tube bourré de graisse. La graisse empêche toute fuite d'eau dans le bateau entre le tube et l'arbre de transmission. Habituellement, il y a environ 1 mm d'espace entre l'axe et l'intérieur du tube, de sorte qu'il puisse contenir beaucoup de graisse. Les extrémités du tube sont équipées de bagues desserrées qui ne contribuent pratiquement pas au frottement mais empêchent la graisse de s'échapper.

Cela fonctionnera probablement bien, même pour les véhicules entièrement submersibles, à condition qu'ils ne descendent pas trop profondément. Au fur et à mesure que vous avancez plus profondément, la pression commencera à forcer l'eau dans le tube, repoussant la graisse et laissant éventuellement de l'eau entrer dans le bateau.

Une façon de lutter contre cela consiste simplement à repousser. Augmentez la pression d'air à l'autre bout de la boîte à garniture pour que les choses restent en équilibre. Une façon de procéder consiste à enfermer le moteur et l'extrémité interne du tube dans une petite boîte scellée. Utilisez une petite pompe pour pressuriser la boîte afin qu'elle corresponde à la pression de l'eau.

Sinon, pourquoi ne pas laisser l’eau faire le travail pour vous? Scellez le moteur dans une vessie en caoutchouc et placez-le à l'extérieur du bateau. La pression de l'eau comprime la vessie de sorte que la pression d'air à l'intérieur corresponde toujours parfaitement à la pression extérieure.

Ma dernière suggestion est semblable à celle de Mark Booth . Pourquoi ne pas construire un moteur capable de traverser la coque du véhicule. Placez les aimants du moteur à l'extérieur et gardez les enroulements à l'intérieur, là où il est sec. Ce que vous allez fabriquer ici est fondamentalement un moteur sans balais:

Vous pourriez peut-être intégrer cela à quelque chose comme un ventilateur gainable.

Vous voudrez peut-être envisager un lecteur à couplage magnétique . Utilisez un moteur standard avec un couplage magnétique pour transmettre le couple à votre accessoire.

Cela permettrait à votre moteur d'être complètement scellé à l'intérieur de votre véhicule:

^{De Eric Stackpole l » article mentionné ci - dessus. Image utilisée sans permission, mais avec attribution.}

Cette solution peut ou non convenir, en fonction du couple que vous devez transmettre, mais pour une utilisation en eau libre, le net avantage est qu’il est limité en couple. En d'autres termes, si votre accessoire est coincé et que vous avez sélectionné les couples de moteur et d'accouplement appropriés, l'accouplement glissera avant que votre moteur ne s'éteigne.

J'aime particulièrement la solution Erics car elle transmet simultanément le couple à l'hélice, centre l'hélice sur l'arbre et centre l'hélice le long de l'arbre. Un design élégant qui résout plusieurs problèmes simultanément.

Si vous cherchez un moyen très économique de le faire (comme dans le cas d’un budget d’éducation peu coûteux), consultez le manuel de construction du Sea Perch ROV .

Divulgation complète, j’ai travaillé au laboratoire du MIT qui dirige ce programme éducatif.

À la page 9 de ce document PDF, il est expliqué comment imperméabiliser un moteur de loisir avec une cartouche de film et de la cire de cuvette de toilette. Le logement entier reste submergé et nous l'avons porté à des profondeurs de 20 ou 30 pieds dans certains cas.

La construction est en fait assez simple; nous aidons beaucoup de collégiens et de lycéens à les fabriquer et je ne me souviens pas d'un incident où le phoque s'est avéré peu fiable.

Tous les joints fuient. Si vous pouvez enfermer le moteur de sorte que l’arbre soit le seul point de sortie, remplissez le moteur avec une huile non conductrice de faible viscosité telle que de l’huile minérale. Cela réduit considérablement la différence de pression à travers le joint.

Prenons-le pour ce que ça vaut, j'étais à côté du stand OpenROV chez Maker Faire et leur réponse a été de «laisser couler et sécher plus tard». Ils se sont dits surpris que l'eau qui pénètre dans le moteur ne leur pose pas problème.

'Bien sûr, je n'ai pas essayé cela moi-même et je les ai peut-être mal entendus - ou peut-être que rien ne leur a encore manqué :-)

Cela peut valoir la peine de commencer avec des moteurs bon marché et de voir si votre expérience correspond à la leur ...

Sur un de mes bateaux contrôlés à distance, j'ai utilisé cette conception ...

Les disques bleus sont des volants. Ils sont attachés aux tiges vertes qui sont accrochées aux deux côtés d'une membrane flexible et imperméable. La membrane est fixée des deux côtés du boîtier afin de transmettre le mouvement, mais ne laisse pas passer l’eau.

J'ai rencontré toutes les suggestions dans les autres messages. Je ne comprends pas pourquoi les gens suggèrent des solutions complexes et coûteuses qui ne sont pas réalisables.

Le joint mécanique est la solution la plus simple pour sceller le moteur ou le fabriquer en IP 68. Ce moteur peut être utilisé à une profondeur de 20 m dans l’eau de mer.

La construction est comme une fosse WET.

Ces types de moteurs sont utilisés dans les pompes immergées pour eaux usées qui fonctionnent jusqu'à 20 m de profondeur dans l'eau.

Le coût d'un tel sceau est également très faible.

Je comprends exactement ce dont vous parlez. Je développe mon propre ROV qui aura un système de piste et rampera sur le fond marin. Si je peux suggérer de placer votre moteur à un point haut de votre ROV avec l'engrenage près du bas, vous pouvez installer un système d'air sous pression qui permettra à l'air d'entrer dans la chambre lorsque le ROV va plus en profondeur. Pensez-y comme à une cuvette de toilette, sauf que cela permet à l'air d'entrer lorsque le niveau d'eau augmente. J'ai réfléchi au même problème et c'est ce que j'ai proposé. En utilisant une cartouche de CO2 provenant d'une carabine à air comprimé et une vanne de pressurisation maison (idée de la cuvette des toilettes), plus elle va en profondeur, plus l'air se compresse, ce qui permet à l'eau d'entrer dans la chambre. Lorsque la vanne est installée, elle introduit plus d’air, maintenant l’eau loin du moteur électrique.

De simples moteurs à courant continu installés dans mon robot sous-marin fonctionnent toujours (avec un peu plus de bruit), à partir d'un an, sans TOUT sceau.

La tension de 12 V n’est pas si importante, alors même si les bornes de puissance sont plongées dans l’eau, celle-ci ne conduira pas beaucoup de courant par elle-même, sauf si elle est salée.

Au fur et à mesure que le courant passe par le chemin de moindre résistance possible, la plus grande partie du courant continue de traverser les enroulements du moteur, mais la présence d'eau provoque la formation de rouille qui endommagerait les balais du moteur et donc davantage de bruit et de frottement.

Pour développer la réponse Tracked-ROV / WC-WC, on pourrait obtenir la même chose sans la complexité de la cartouche de pistolet à air comprimé, si le moteur est placé suffisamment haut dans la chambre: lorsque l'eau pénètre dans le réservoir, elle comprime l'air emprisonné sur la hauteur de la chambre, la profondeur du ROV (et la densité du fluide), à ​​un moment donné, les pressions s'égalisent et empêchent une nouvelle entrée du fluide.

Je voulais créer une pompe à eau immergée dans le cadre du projet scientifique de l'école. J'ai vraiment eu du mal à fabriquer un moteur à courant continu normal et son arbre à résister à l'eau. J'ai échoué lamentablement. Plus tard je suis venu avec une idée. J'ai enlevé l'arbre et les aimants du moteur. J'ai enlevé la bobine et l'aimant attaché dans la tige. utilisez un petit morceau de tuyau en PVC et enroulez-le. conservez l’arbre dans le tuyau en PVC enroulé. Maintenant, lorsque vous transmettez du courant alternatif dans la bobine, l’arbre tourne. Alors maintenant, vous n’avez pas à imperméabiliser l’arbre en rotation mais les trous en fil de fer dans le mur, ce qui est très facile.

Maintenant, les bobines sont étanches et l’arbre n’a pas de bobine ni de circuit électrique pour faire court. juste champ magnectic sous l'eau.