Turbine Fan – Quạt turbine dẫn động bằng motor BLDC

Tóm tắt

Mình thiết kế cái turbine fan này để hút mạt gỗ (wood flour) từ máy CNC. Nó được dẫn động bởi motor A2212 BLDC outrunner (1800KV). Ngoài ra cần thêm ESC và một thiết bị tạo tín hiệu yêu cầu tốc độ. Trường hợp của mình là Ardunio Micro Pro của Trung Quốc.

Để đạt lưu lượng đủ dùng thì cần công suất tiêu thụ khoảng 15 W ở điện áp cấp 7.5 V.

Ngoại trừ vòng đệm/spacer ring, tất cả các phần còn lại đều in bằng ABS để đảm bảo độ cứng và dễ dán keo chắc. Spacer ring làm bằng TPU.

Để chỉnh khe hở gió giữa rotor và stator, các spacer ring có chiều cao 1 hoặc 2 mm và có thể ghép chồng lên nhau.

Rotor nên được cân bằng (counterbalanced) trước khi dùng lâu dài. Mình cần thêm 0.6 g khối lượng, mình lấy từ dây đồng rồi dán lên rotor.

Mình dùng turbine chung với một cái cyclone và một cái milling head adapter.
Mức ồn của turbine cao hơn đáng kể so với máy CNC:
73 dB ở khoảng cách 1 m,
54 dB khi để trong thùng che bằng mica (plexiglass) 6 mm.
38 dB khi để thùng che ở phòng bên cạnh

Lưu lượng (flow rate) ở phía áp suất (pressure side) tại áp suất môi trường xấp xỉ:

@12V & 2 A: 4.5 l/s = 16 m3/h = 9.5 cfm
@12V & 6 A: 14 l/s = 50 m3/h = 30 cfm

Phép đo được thực hiện bằng cách bơm phồng một túi rác 100 lít, mất lần lượt 21 và 7 giây. Khi mình nhận được máy đo tốc độ gió đã đặt, mình sẽ đối chiếu lại các giá trị. Các tính toán dựa trên chênh áp và diện tích miệng thoát cho ra giá trị nhỏ hơn rất nhiều. Có thể các công thức trong https://de.wikipedia.org/wiki/D%C3%BCsenstr%C3%B6mung
không áp dụng cho các mức chênh áp và diện tích miệng thoát kiểu này.

Với spacer ring 2 mm, áp suất hút tối đa (max. suction pressure) là:
@12V & 2 A: 8.4 Pa
@12V & 6 A: 18.2 Pa

Mình thiết kế turbine fan này để hút mạt gỗ từ máy CNC. Nó được dẫn động bởi motor A2212 BLDC outrunner (1800KV). Ngoài ra cần thêm ESC và một thiết bị tạo giá trị đặt tốc độ. Trường hợp của mình là Ardunio Micro Pro từ Trung Quốc.
Công suất tiêu thụ 15 W với điện áp cấp 7,5 V là đủ để đạt lực hút đáp ứng nhu cầu.

Vì độ ổn định và khả năng dán keo chắc, ngoài vòng đệm kín (sealing ring) thì tất cả các chi tiết đều được in bằng ABS. Vòng đệm kín làm bằng TPU.

Rotor nhất định nên được cân bằng trước khi dùng lâu dài. Mình cần thêm 0,6 g khối lượng, mình dán dây đồng (Cu) lên rotor.

Mình dùng turbine cùng với một cyclone và một milling head adapter.
Độ ồn của turbine cao hơn rõ rệt so với máy CNC:
73 dB ở khoảng cách 1 m,
54 dB khi đặt trong thùng che bằng plexiglass 6 mm.
38 dB khi đặt thùng che ở phòng bên cạnh

Lưu lượng thể tích (Volumenstrom) ở phía áp suất tại áp suất môi trường xấp xỉ:

@12V & 2 A: 4,5 l/s = 16 m3/h = 9,5 cfm
@12V & 6 A: 14 l/s = 50 m3/h = 30 cfm

Phép đo được thực hiện bằng cách bơm phồng một túi rác 100 lít, mất 21 và 7 giây. Khi mình nhận được máy đo tốc độ gió đã đặt, mình sẽ kiểm tra đối chiếu lại các giá trị. Tính toán bằng chênh áp và diện tích lỗ thoát cho ra giá trị nhỏ hơn rất nhiều. Có thể các công thức trong https://de.wikipedia.org/wiki/D%C3%BCsenstr%C3%B6mung
không phù hợp cho các chênh áp và diện tích miệng thoát như vậy.

Với vòng đệm khoảng cách 2 mm, áp suất hút tối đa là:
@12V & 2 A: 8,4 Pa
@12V & 6 A: 18,2 Pa