Wirówka laboratoryjna aka. ośmiornica

[H1M4W4R1]

Na wstępie

To urządzenie jest skrajnie niebezpieczne. Kopiowanie pomysłu wyłącznie na własną odpowiedzialność, ale dla bezpieczeństwa umieść działającą wirówkę w zamkniętym twardym pojemniku, gdyż pęknięcie mechanizmu jest porównywalne do wystrzelenia pocisku z karabinu.

Streszczenie

Ostatnio zajmuję się hobbystycznie chemią i do eksperymentu potrzebuję lecytyny... Najłatwiej (w domowych warunkach) jest ją pozyskać z jajka przy użyciu benzyny aptecznej, denaturatu i acetonu. Niestety rozdzielanie cieczy i ciała stałego metodą grawitacyjną trwa całą wieczność, a i tak zawsze jakaś część cieczy pozostanie w osadzie. Stąd powstał zamysł zrobienia wirówki...

Koszt takiego urządzenia w wersji sklepowej (o mocy 1000G) to ok. 400-600 zł.

Jak za to się zabrać...

Pomysł już jest, teraz tylko realizacja. Na początku potrzebny był krążek, do którego wkładane będą probówki (bo te już miałem, kupiłem 500 szt za jakieś 50,- na pewnej platformie sprzedażowej). Kilka minut w F360 i powstał taki potworek:

Drukarka 3D poszła w ruch... no i cóż... probówki wchodzą w sam raz.

Tutaj ośmiornica z probówkami, sprzęgłem i wałem zamocowana na testowym silniku Nema17 by sprawdzić rozkład masy.

Po weryfikacji rozkładu masy przyszedł czas na zrobienie sensownego mechanizmu napędowego, gdyż silnik krokowy może mieć problemy rozpędzić się do 4000 RPM z obciążeniem. Wybór padł na klasyczny silniczek 775 na 12-24V (faktycznie zasilam go 3-5V co daje ok. 4000 RPM). Znów odwiedziłem pewną platformę sprzedażową i w 2 dni silnik już był. 

Pozostała kwestia obudowy, która trochę nie wyszła, zamocowania silnika oraz zasilania (niestety żaden z posiadanych w szufladzie zasilaczy nie posiada dość dużej wydajności prądowej by zasilić, więc aktualnie sprzęt zasilany jest z najbardziej uniwersalnego narzędzia majsterkowicza - zasilacza laboratoryjnego).

Urządzenie z obudową (i wymienionym sprzęgłem na metalowe, co by się nie roztrzaskało).

A tutaj testowa separacja mąki wymieszanej z wodą (wymieszane dokładnie, czas 15s).

FAQ

1. Co to za żółte coś nad sprzęgłem?
   Taśma izolacyjna  Do wału napędowego został zastosowany kawałek pręta gwintowanego 8mm, ale był zbyt wąski i potrafił spaść ze sprzęgła (nawet po dociśnięciu go wkrętarką), więc na pręcie zawinąłem kawałek taśmy i się trzyma idealnie.
2. Co można poprawić?
   Przede wszystkim zrobić osłonę... Urządzenie pracuje z prędkościami, które w przypadku awarii zamieniają odłamek w pocisk.
3. Jakie są statystyki urządzenia względem sklepowego?
   Urządzenie osiąga maksymalną prędkość obrotową 10 000 RPM, co przekłada się na ok. 6700G (w porównaniu do sklepowych urządzeń o mocy 1000G). Probówki są w stanie wytrzymać do 15000G, więc jest jeszcze trochę zapasu  
4. Jaki był koszt projektu?
   Koszt projektu to jakieś 300g filamentu (1/3 rolki Fiberlogy, co daje ok. 20 PLN), silnik (ok. 50 PLN), sprzęgło, pręt i śruby były z szuflady, ale policzmy 10 PLN. Razem daje to ok. 80 PLN. (Do tego można dodać z 20 PLN na zasilacz kończąc na 100 PLN,-).

Post Scriptum

Nie próbuj robić tego w domu bez odpowiedniego przemyślenia projektu. W moim przypadku urządzenie będzie pracować pod osłoną, więc stosowanie osłony w urządzeniu mijałoby się z celem, aczkolwiek uruchomienie urządzenia bez takiego zabezpieczenia może się skończyć dużym bałaganem (w optymistycznych warunkach) lub tragedią (w mniej optymistycznych warunkach).

Spis części

1. Drukowane: 3MF (Modele).zip
2. Pręt gwintowany 8mm (jakieś 2-3cm)
3. Sprzęgło 5x8mm
4. Silnik DC 775 (12-24V 20000 RPM), wał 5mm
5. Nakrętki M8 (samohamowne), 2 szt.
6. Śruba M4x16 2szt.
7. Taśma izolacyjna
8. Narzędzia (śrubokręt, młotek, klucz grzechotkowy i płaski [13 o ile pamiętam]).
9. (opcjonalnie) Probówki Eppendorf 2ml.

Upgrade 1: 

Odrobinę poprawiona obudowa - dodany włącznik i gniazda bananowe  P.S. jednocześnie warto zaślepić otwór na włącznik w oryginalnej obudowie (i skrócić ją o ~2cm z wysokości, ale to zależy od posiadanego modelu silnika, więc warto zrobić sobie test w F360 czy się zmieści).

Dodatkowe elementy:

1. Wtyk bananowy (4mm), 1 komplet
2. Włącznik LED (13x19mm)
3. 4 śruby M3x10
4. Części drukowane: Dolna_Obudowa_v2.zip

Edytowano Kwiecień 14, 2022 przez H1M4W4R1

[Gieneq]

@H1M4W4R1 ciekawe DIY, fajnie że o tym napisałeś  masz nagrania jak to działa? Domyślam się, że kręci się, ale coś już niebranżowego np. jak wygląda próbka po rozdzieleniu?

[H1M4W4R1]

22 godziny temu, Gieneq napisał:

@H1M4W4R1 ciekawe DIY, fajnie że o tym napisałeś  masz nagrania jak to działa? Domyślam się, że kręci się, ale coś już niebranżowego np. jak wygląda próbka po rozdzieleniu?

Sorki za słabą jakość, ale telefon z nagrywaniem sobie nie radzi  

https://drive.google.com/file/d/16JvUH3A5Q1cYGqa2nYKTnq4hjC7B-kML/view

EDIT 14.04.22

A tutaj mały poranny tuning obudowy (bo jednak podłączanie na krokodylki to niezbyt fajny pomysł).

Edytowano Kwiecień 14, 2022 przez H1M4W4R1

[Ogyb]

Jest jakiś wzór na obliczenie tego przeciążenia? Bo coś się nie mogę doszukać. Jak z wyważeniem? Nie sprawia problemu roznica wagi lub samo nie wyważenie wydruku?

 

Ciekawe czy olej z skrzyni biegów odwiruje z zanieczyszczeń.

[H1M4W4R1]

21 minut temu, Ogyb napisał:

Jest jakiś wzór na obliczenie tego przeciążenia? Bo coś się nie mogę doszukać.

Jest wzór RCF = 1.12 x R x (RPM/1,000)²

22 minuty temu, Ogyb napisał:

Jak z wyważeniem?

O ile pilnujesz się, by probówki były dobrze rozmieszczone to praktycznie nie rezonuje... Moja frezarka ma większe bicie niż wirówka  

23 minuty temu, Ogyb napisał:

Nie sprawia problemu roznica wagi lub samo nie wyważenie wydruku?

Wydruk był cięty tak, by był wyważony najlepiej jak to możliwe, więc różnice są marginalne (mniejsze niż różnica wagi w probówkach) 

24 minuty temu, Ogyb napisał:

Ciekawe czy olej z skrzyni biegów odwiruje z zanieczyszczeń.

Przy 12 000 RPM pewnie nawet to dałoby radę, tylko pojemność "na raz" to 8 x 2ml... Chociaż do oleju lepiej stosować separator odśrodkowy (olej się wylewa przez brzegi) niż wirówkę.

[amisztal0]

Dnia 13.04.2022 o 10:07, H1M4W4R1 napisał:

Sorki za słabą jakość, ale telefon z nagrywaniem sobie nie radzi  

https://drive.google.com/file/d/16JvUH3A5Q1cYGqa2nYKTnq4hjC7B-kML/view

Fajny projekt. Nieźle to zasuwa. Robi wrażenie.

[H1M4W4R1]

10 godzin temu, amisztal0 napisał:

Fajny projekt. Nieźle to zasuwa. Robi wrażenie.

To tylko 5V, przy 24V daje jeszcze lepiej, ale na prędkości > 10V jest ciut za lekka i zaczyna się przesuwać mimo silikonowej podkładki...

[Ruby]

Tu się zgodzę że może być niebezpieczne. Na uczelni są historie jak kiedyś  uległa awarii taka wirówka wielkości pralki, to ścianę rozwaliło podobno. 

Nie myślałeś nad tym żeby uchwyt do ependorfów zrobić z metalu? I najlepiej jakieś wieczko na górę dać, tak przynajmniej w normalnych jest wirówkach (kilku różnych używałem w labie)

I do jakiego eksperymentu ta lecytyna? 

[H1M4W4R1]

3 minuty temu, Ruby napisał:

I do jakiego eksperymentu ta lecytyna? 

Emulgacja oleju z wodą jako chłodziwo, niby są gotowce, ale wiele rzeczy wole robić sam.

4 minuty temu, Ruby napisał:

Nie myślałeś nad tym żeby uchwyt do ependorfów zrobić z metalu? I najlepiej jakieś wieczko na górę dać, tak przynajmniej w normalnych jest wirówkach (kilku różnych używałem w labie)

Nie mam tokarki, a jednak tutaj precyzja ma duże znaczenie. Poza tym metal by zwiększył wibracje urządzenia. Preferuję plastik i umiejscowienie jej za osłoną. Nie pracuje z aż tak dużymi przeciążeniami by to było znaczące. 
 

A wieczka nie mam, bo i tak jest całkowicie osłonięta a wyznaję zasadę KISS. Po co dodawać coś, co jest zbędne?

[Ruby]

@H1M4W4R1 czym jest zasada KISS?

Ale ogólnie fajny projekt.

[H1M4W4R1]

45 minut temu, Ruby napisał:

czym jest zasada KISS?

Keep It Simple, Stupid

https://www.interaction-design.org/literature/topics/keep-it-simple-stupid