Magnetické míchadlo s otočkou. jak na to? / Habr

Jak rozmíchat cukr v čaji, aniž byste do něj vložili lžičku? Můžete zavolat Kašpirovskému, nebo můžete.
Pojďme si úkol zkomplikovat. Ať je tam chemická baňka místo hrnku, kyselina dusičná místo čaje a místo cukru, no, nevím, co v ní dnes rozpouštíte k snídani. co můžeme dělat? Třepat nebo kývat baňkou rukama? To nepůjde, baňka je již připevněna ke zbytku chemického aparátu a připevněna ke stojanu. Prostrčit hrdlem skleněnou tyčinku a zatřást s ní? Části zařízení to mohou rušit a není žádoucí, nebo dokonce nepřijatelné, porušit hermetický uzávěr. Chemici mají přirozeně speciální nástavce, které umožňují protažení osy míchadla do zařízení bez porušení těsnění. Existuje ale elegantnější řešení – magnetické míchadlo.

Co je to za zvíře? Je to velmi jednoduché: je to zařízení, které pod baňkou otáčí silným permanentním magnetem, přičemž uvnitř baňky je kotva – menší magnet, uzavřený v inertním (obvykle fluoroplastovém, méně často skleněném) obalu. Kotva je zachycena rotujícím magnetickým polem a vykonává svou práci uvnitř baňky. Estetický, hygienický, hermeticky uzavřený.

Nejdůležitějším parametrem míchadla je vzdálenost, na kterou je kotva schopna zachytit rotaci pole magnetu, protože mezi magnetem a baňkou bude nejspíše instalováno nějaké další zařízení, např. ohřívač baňky. Pokud tedy budeme vyvíjet magnetické míchadlo (a proč jsme tady, když ne kvůli tomuto?), pak musíme optimalizovat konstrukci pro tento parametr. Dobře, kapitáne, vložíme tlustší magnet!

No, vlastně ne. Pole širokého magnetu je soustředěno převážně na okrajích a nijak zvlášť daleko od nich. Ale pokud je magnet delší (kdo by o tom pochyboval), tak ano:

Oki-doki, dlouhý neodymový magnet. Dobře? Není to špatné, ale má to nevýhodu: polovina prostoru, který pole zabírá, je pod magnetem, ne tam, kde bychom ho chtěli mít. Položme pod magnet masivní ocelové magnetické jádro a abychom získali požadovanou konfiguraci dvou vzdálených pólů, rozdělme samotný magnet na polovinu, takto:

Problém je opět v tom, že centrální část magnetického obvodu funguje jako „drain“, poskytující poli cestu nejmenšího odporu a nyní je intenzita pole podél osy velmi malá. Tento problém lze vyřešit vyříznutím nepotřebného středu ze žehličky.

To je to, co potřebujeme! Mimochodem, připomíná vám to něco? Ano, vynalezli jsme klasický magnet podkovy! Pokud z NdFeB uděláte celou podkovu, pole bude ještě pevnější, ale geometrie pole zůstane přibližně stejná. Design se samostatnými magnety a železným magnetickým jádrem je atraktivní, protože můžete použít standardní ploché magnety namísto objednání vlastního. Rozhodl jsem se přesně pro toto řešení. Na druhou stranu je dobrým řešením také velký feritový magnet (nejlépe s optimalizovaným magnetizačním vzorem, viz sestava Halbach).

Dobře, přemýšleli jsme o tom, teď se pustíme do práce! Ostříme ocelovou část s vybráním ve středu, která se stane magnetickým obvodem:

Přečtěte si více

Je možné dát v zimě ledničku na balkon

Na rubové straně vyvrtáme sedlo pro ložiska a drážku pro hnací řemen.

Po stranách vyfrézujeme pár lysin. Materiál v těchto místech by také mohl fungovat jako „zkratka“ pro hřiště, stejně jako centrum, takže to pro nás není dobrý nápad.

Dále je nutné opracovat krátkou osu, která pasuje na vybraná ložiska.

A takto vypadá modul sestavený se 4 kusy magnetů z pevných disků:

Tady se něco pokazilo. Ukázalo se, že přistávací plochy jsou přibližně dvakrát tak široké než magnety. Jde o to, že původně jsem chtěl použít magnety úplně, pak by se perfektně hodily do geometrie montážních míst, ale. Je tu jeden nuance. Původní myšlenka vyžaduje, aby magnety byly magnetizovány rovnoměrně, v jednom směru. A u cínových magnetů je jedna polovina magnetizována směrem nahoru, druhá dolů.

To je důvod, proč jsem musel segmenty rozlomit napůl. Magnetický obvod jsem nepřepracovával s přihlédnutím k nově zjištěným okolnostem, ale rozběhl se projekt na vytvoření magnetizéru pro neodym. No, vraťme se k našim ovečkám, zde je zařízení v akci:

Ukázka jasně ukazuje charakteristický rys použité magnetické konfigurace: kotva může být zvednuta velmi vysoko od magnetu a je stále dokonale zachycena polem.

A pokud „detaily“ zakryjete obráceným popelníkem z nemagnetické nerezové oceli a přišroubujete jej k držáku na stativu, pak to vypadá pěkně.

V pozadí je továrně vyrobené míchadlo s velkým feritovým magnetem uvnitř. Podle výsledků testu se ukázalo, že tovární provedení je z hlediska maximální výšky odstranění kotvy asi o polovinu horší než můj návrh. Řešení s držákem (kovovým kolíkem) integrovaným do konstrukce se také ukázalo jako velmi pohodlné, protože umožňuje instalaci zařízení přímo na stativ, bez použití dalších stojanů jako je laboratorní zvedák.

Zde je návod, jak to funguje s ohřívacím stojanem:

A zde můžete ocenit výhody malých rozměrů mixéru při jeho použití jako součásti objemného zařízení:

Mimochodem, digestoř, která je scénou pro celé toto představení, dostala samostatný článek. Ještě jsem to nestihl přeložit, ale zatím se můžete jít podívat na originál sem. A původní článek o míchačce je zde.