Pam Penyejuk Air Pencetak 3D: SC2201RPW dan Pam Peristaltik

Penyejukan cecair menyelesaikan masalah haba yang tidak dapat dicapai oleh kipas udara di dalam pencetak 3D, dan pam memutuskan sama ada gelung itu kekal senyap dan boleh dipercayai. Pam gear SC2201RPW mengedarkan penyejuk pada 20-50 mL/min di bawah 60 dB untuk satu gelung kuasa rendah, manakala SC2301CPW peristaltik 24 V menghantar 100 mL/min dan ke atas apabila beban haba lebih besar. Saiz aliran dari haba, kemudian pilih penyejuk dan tiub.

Mengapa pencetak 3D memerlukan sistem penyejukan air

Sistem penyejukan air cetakan 3D mendapat tempatnya apabila sumber haba tertutup, tertumpu atau berterusan, kerana udara hanya boleh membawa haba ke udara di sekelilingnya, manakala cecair membawa haba itu ke radiator yang boleh anda letakkan di mana-mana sahaja pada mesin.

Rayapan haba adalah kes yang paling jelas. Di dalam ruang tertutup pada suhu 45-55 C, kipas hujung sejuk pada hotend mengedarkan semula udara panas dan bukannya udara sejuk, filamen menjadi lembut di atas zon cair, dan muncung tersumbat pada pertengahan cetakan.

Haba ruang ialah kes kedua, dan ia bukan sahaja isu kualiti cetakan. Panduan yang diterbitkan untuk pencetak filamen menerangkan ruang yang disimpan pada suhu sekitar 60-70 C dan menyatakan bahawa pencetak yang diletakkan di dalam ruang harus mempunyai elektronik dengan penyejukan aktif untuk mengurangkan risiko kebakaran.

Sumber tertumpu adalah yang ketiga. Modul laser diod menukarkan hanya sebahagian daripada kuasa inputnya kepada output optik, jadi selebihnya meninggalkan sebagai haba yang perlu dialirkan jauh dari bungkusan kecil, dan motor stepper dengan pemacunya menambah beberapa watt setiap satu ke dalam bingkai dan udara ruang.

Laporan lapangan pengilang meletakkan perubahan dalam istilah pencetak: memindahkan hotend kepada penyejukan cecair menstabilkan suhunya daripada ayunan kira-kira 5 C kepada kira-kira 1 C atau kurang dan menaikkan kadar kejayaan cetakan daripada kira-kira 70 peratus kepada lebih daripada 90 peratus.

Mengapa penyejukan udara kehabisan ruang kepala

Air membawa kira-kira empat kali haba tentu udara per unit jisim - kira-kira 4.2 J/(gK) melawan kira-kira 1.0 J/(gK) - jadi beban haba yang sama memerlukan aliran jisim cecair yang jauh lebih kecil daripada udara. Nisbah itu, bukan kipas, yang menjadikan gelung cecair menarik apabila haba terperangkap di dalam kandang.

Kelebihan kedua ialah penghalaan. Kipas hanya boleh menolak haba ke udara yang didudukinya, iaitu udara yang sama dengan bahagian yang dicetak. Gelung dengan radiator luaran boleh menolak haba itu di luar ruang, jadi penyejukan dan suhu ruang berhenti melawan satu sama lain.

Sumber haba manakah yang sesuai dengan penyejukan cecair

Jadual 1. Sumber haba dalam pencetak 3D, ke mana setiap satu pergi, dan sama ada gelung penyejuk adalah jawapan yang betul.

Sumber: panduan sistem bendalir pengeluar (ruang 45-55 C, data medan penyejukan hotend) dan rujukan fabrikasi filamen yang disebut (ruang 60-70 C, elektronik yang disejukkan secara aktif); barisan laser, motor dan elektronik adalah amalan kejuruteraan untuk kelas mesin ini.

Baca seterusnya:Bagaimana untuk memilih sistem bendalir untuk pencetak 3D.

Berapa banyak aliran penyejuk yang diperlukan oleh gelung?

Aliran mengikut beban haba, bukan katalog pam: aliran yang diperlukan sama dengan beban haba dibahagikan dengan ketumpatan, haba tentu dan kenaikan suhu yang anda sanggup terima. Pada kenaikan 5 K, 50 mL/min air membawa kira-kira 17 W; pada kenaikan 10 K aliran yang sama membawa kira-kira 35 W.

Persamaan aliran dalam unit pencetak

Untuk air berhampiran suhu bilik persamaan runtuh menjadi satu pemalar: aliran yang diperlukan dalam mL/min adalah kira-kira14.4 kali beban haba dalam watt dibahagikan dengan kenaikan yang dibenarkan dalam kelvin. Pemalar ialah timbal balik ketumpatan dikali haba tentu, jadi ia tergolong dalam penyejuk dan bukannya pam.

Glikol mengubah pemalar itu. Campuran 1:1 mengikut jisim glikol dan air mempunyai haba tentu kira-kira 3140 J/(kg.K), kira-kira tiga perempat daripada air, jadi ia memerlukan lebih kurang 25 peratus aliran untuk kenaikan suhu yang sama. Itulah harga perlindungan pembekuan, dan ia berbaloi untuk dibayar hanya apabila mesin terpaksa bertahan di bawah paras beku.

Jadual 2. Aliran penyejuk yang diperlukan untuk membawa beban haba yang diberikan pada tiga kenaikan suhu, untuk air pada 25 C.

Sumber: pengiraan pengarang daripada Q=P / (rho xcx dT) dengan rho=997 kg/m3 dan c=4180 J/(kg.K), memberikan Q dalam mL/min=14.4 x P / dT. Gunakan 17.9 x P / dT untuk campuran 1:1 air-glikol. Nilai dibundarkan.

Mengapa lebih banyak aliran bukan penyejukan yang lebih baik secara automatik

Pada 50 mL/min melalui lubang 2.5 mm, bahan penyejuk bergerak pada kira-kira 0.17 m/s, dan nombor Reynolds adalah kira-kira 420 pada 20 C dan 650 pada 40 C - jauh di dalam jalur lamina, yang berakhir berhampiran 2,300. Dalam rejim itu, pekali filem pada plat sejuk ditetapkan oleh geometri saluran dan kekonduksian bendalir dan bukannya dengan seberapa kuat pam menolak, jadi penggandaan aliran membeli kenaikan suhu yang lebih kecil dalam bendalir tetapi tidak mengurangkan separuh rintangan haba blok.

Penurunan tekanan berkelakuan dengan cara yang sama. Dalam hubungan Hagen-Poiseuille untuk tiub bulat, rintangan aliran adalah berkadar songsang dengan kuasa keempat jejari, jadi bebanan perkara jauh lebih daripada panjang. Satu gerudi 2.5 mm berjalan 600 mm pada 50 mL/min hanya berharga kira-kira 0.3 kPa geseran paip lurus; mengurangkan separuh lubang darab dengan enam belas.

Dalam gelung sebenar, kelengkapan tetap mendominasi. Saluran mikro plat sejuk, cabut cepat, siku dan penapis menyumbang lebih banyak rintangan daripada dinding tiub, itulah sebabnya 40-150 kPa SC2301CPW yang diterbitkan penting apabila gelung membawa beberapa kelengkapan dan plat sejuk nada halus, manakala penarafan SC2201RPW adalah lebih daripada 30 kPa yang selesa.

Takungan adalah jisim haba, bukan laluan haba

Takungan menyerap transien dan bukannya beban keadaan mantap. Satu liter air mengambil kira-kira 4.2 kJ untuk setiap kelvin yang dipanaskan, jadi nadi 100 W berlangsung seminit - 6 kJ - menaikkan takungan satu liter sebanyak kira-kira 1.4 K, manakala takungan 100 mL akan meningkat kira-kira 14 K. Saiz takungan sebagai penampan dan tidak pernah berhenti.

Baca seterusnya:Pertukaran teknikal di sebalik kadar aliran, tekanan dan bunyi bising.

SC2201RPW: pam penyejuk air pencetak 3D yang tenang

SC2201RPW ialah pam gear DC berkadar pada 20-50 mL/min, lebih daripada 30 kPa dan di bawah 60 dB pada 30 cm pada 3, 6 atau 12 V, yang menjadikannya pam air senyap untuk gelung penyejuk kuasa rendah tunggal dan bukannya litar radiator aliran tinggi.

Apa yang dinyatakan oleh spesifikasi yang diterbitkan

Jadual 3. Parameter SC2201RPW dan perubahan setiap satu dalam gelung penyejuk pencetak 3D.

Sumber: halaman spesifikasi pengilang untuk SC2201RPW; lajur yang dibawa haba ialah pengiraan penulis daripada Jadual 2.

Mengapa 20-50 mL/min adalah saiz yang sesuai untuk satu gelung

Satu gelung hujung sejuk hotend ialah beban kuasa rendah. Pada 50 mL/min dan kenaikan 10 K, SC2201RPW sudah menggerakkan kira-kira 35 W haba, iaitu lebih daripada satu penolakan pemecahan haba dalam tugas biasa - anggaran kejuruteraan untuk kelas mesin ini dan bukannya angka yang diterbitkan - dan gelung pendek dengan lubang rujukan pengeluar memerlukan di bawah 30 kPa untuk dijalankan.

Aliran rendah adalah ciri di sini, bukan kompromi. Menjalankan pam air senyap ini pada 20-50 mL/min mengekalkan bunyi bising, haba motor dan setiap permukaan haus rendah, kerana semuanya naik dengan laju, manakala haba satu gelung kuasa rendah yang perlu bergerak tidak. Gelung yang lebih perlahan ialah perdagangan kejuruteraan yang betul untuk tugas ini, dan itulah sebabnya penarafan sub-60 dB dan julat aliran 20-50 mL/min tergolong dalam pam yang sama.

Kawalan adalah mudah kerana aliran menjejaki kelajuan motor. Output PWM ganti memberikan aliran berulang, dan panduan yang diterbitkan adalah untuk menggerakkan jalur pensuisan kepada 20-25 kHz dan mengekalkan arahan minimum di atas zon mati, di mana pam sebaliknya akan bersenandung dan memanaskan belitannya tanpa menggerakkan bendalir.

Rajah 1. Haba yang dibawa oleh gelung air pada tiga kenaikan suhu, dengan julat aliran terbitan dua pam ditandakan.

Sumber: pengiraan pengarang daripada Q=P / (rho xcx dT) untuk air pada 25 C, diplotkan terhadap julat aliran terbitan pengeluar untuk SC2201RPW (20-50 mL/min) dan SC2301CPW (100 mL/min dan ke atas). Pengiraan, bukan ukuran.

Baca seterusnya:Pam gear mikro SC2201RPW untuk isi semula resin.

Penyejukan pam peristaltik: pengasingan bendalir dan aliran tinggi

SC2301CPW ialah pam peristaltik 24 V yang dinilai pada 100 mL/min dan ke atas, 40-150 kPa, 60 dB atau kurang pada 50 cm dan 200 mA atau kurang. Ia adalah pam untuk menentukan bila gelung mesti membawa lebih banyak haba, bertolak ansur dengan buih udara, atau menyimpan elektronik sepenuhnya daripada laluan bendalir.

Apa yang dinyatakan oleh spesifikasi yang diterbitkan

Jadual 4. Parameter SC2301CPW dan perubahan setiap satu dalam gelung penyejuk pencetak 3D.

Sumber: ringkasan spesifikasi pengilang untuk SC2301CPW; lajur yang dibawa haba ialah pengiraan penulis daripada Jadual 2.

Satu amaran pada angka bunyi. Kedua-dua pam tidak diterbitkan pada jarak yang sama: di bawah 60 dB pada 30 cm untuk SC2201RPW, berbanding 60 dB atau kurang pada 50 cm untuk SC2301CPW. Tekanan bunyi turun kira-kira 6 dB setiap kali jarak berganda, jadi 60 dB pada 50 cm adalah kira-kira 64 dB pada 30 cm dalam medan bebas. Atas dasar suka sama, kedua-dua angka adalah hampir, jadi nombor yang kelihatan lebih senyap ialah jarak pengukuran dan bukannya perbezaan reka bentuk.

Rajah 2. Julat aliran penyejuk untuk kedua-dua pam terhadap aliran yang diperlukan oleh gelung pencetak biasa.

Sumber: pengilang menerbitkan julat aliran untuk SC2201RPW (20-50 mL/min) dan SC2301CPW (100 mL/min dan ke atas); jalur gelung diperoleh daripada Jadual 2 pada kenaikan suhu 10 K. Pengiraan, bukan ukuran.

SC2201RPW atau SC2301CPW: pam mana untuk gelung mana

Jadual 5. SC2201RPW dan SC2301CPW bersebelahan, dengan haba masing-masing boleh dibawa dalam gelung air.

Sumber: halaman spesifikasi pengeluar untuk kedua-dua model; baris yang dibawa haba ialah pengiraan pengarang daripada Q=14.4 x P / dT.

"Penyejukan aliran tinggi pam gear": maksud istilah carian sebenarnya

Pembeli yang mencari penyejukan aliran tinggi pam gear biasanya menerangkan tugas dan bukannya perkakasan. Dalam keluarga ini pam gear ialah peranti pemeteran: SC2201RPW bergerak 20-50 mL/min, yang merupakan pam aliran rendah mengikut mana-mana standard penyejukan. Tugas penyejukan aliran tinggi disediakan oleh SC2301CPW peristaltik pada 100 mL/min dan ke atas, atau oleh pam emparan apabila gelung memerlukan liter seminit pada tekanan rendah.

Perbezaan itu penting kerana aliran dan tekanan berdagang antara satu sama lain dan bukannya menambah. Kedua-dua pam adalah anjakan positif, jadi ia menahan aliran apabila rintangan sistem meningkat, tetapi aliran mutlaknya ditetapkan oleh anjakan dan kelajuan, bukan oleh seberapa keras motor digerakkan. Jika gelung perlu bergerak lebih daripada 70 W pada kenaikan 10 K, pam peristaltik 100 mL/min ialah titik permulaan; di bawah kira-kira 35 W, pam gear senyap meliputi tugas.

Baca seterusnya:Pam peristaltik vs pam gear untuk pencetak 3D.

Pemilihan penyejuk untuk sistem penyejukan air pencetak 3D

Air suling dengan perencat kakisan dan biosid ialah penyejuk lalai untuk gelung pencetak. Glikol ditambah hanya apabila mesin terpaksa bertahan di bawah titik beku, kerana ia melepaskan kira-kira satu perempat daripada kapasiti haba gelung dan tidak membeli apa-apa pada suhu bilik.

Air, glikol, atau penyejuk pra-campuran

Jadual 6. Pilihan penyejuk untuk gelung pencetak, dengan sifat yang mengubah pengiraan aliran.

Sumber: haba tentu dan kekonduksian terma air daripada rujukan air yang disebut; 1:1 dengan jisim glikol pada kira-kira 3140 J/(kg.K), dan glikol tulen pada kira-kira separuh haba tentu air, daripada rujukan glikol yang disebut; angka -37 C untuk campuran propilena glikol 50 peratus mengikut isipadu dengan sistem bertekanan daripada rujukan antibeku yang disebut.

Logam campuran: perangkap kakisan dalam setiap gelung pencetak

Gelung pencetak biasanya mencampurkan logam tanpa sesiapa membuat keputusan untuk: blok sejuk aluminium, radiator tembaga atau loyang, kelengkapan loyang dan pengapit tahan karat. Apabila dua logam yang tidak serupa berkongsi cecair pengalir, pasangan itu membentuk sel galvanik dan logam yang kurang mulia akan terhakis. Ini adalah masalah yang sama yang menjadikan penyejuk automotif membawa perencat kakisan, kerana sistem penyejukan kenderaan mengandungi aluminium, besi tuang, tembaga, loyang dan pateri pada masa yang sama.

Dua peraturan ikut. Simpan gelung pada satu keluarga logam di mana anda boleh, dan sentiasa gunakan penyejuk terhalang daripada air kosong. Inhibitor yang digunakan dalam sistem air termasuk natrium nitrit dan natrium molibdat. Tambah biosid juga: cahaya dan kehangatan tumbuh alga dalam gelung yang tidak dirawat, dan biofilem kemudian menyekat plat sejuk dan menyuap zarah ke dalam pam.

Pemeluwapan: perangkap plat sejuk dalam ruang yang dipanaskan

Lebih sejuk penyejuk, lebih banyak haba yang boleh diserap, jadi menyejukkan takungan adalah menggoda. Dalam ruang yang dipanaskan ia adalah satu kesilapan. Udara ruang dalam kelas pencetak ini berada berhampiran 60-70 C, dan pada plat sejuk yang dipegang jauh di bawah takat embun ruang, air terpeluwap keluar dari udara terus ke blok, kelengkapan dan apa sahaja di bawahnya.

Simpan penyejuk di atas takat embun ruang, penebat blok sejuk dan garisannya, atau belah gelung menjadi litar primer yang tertutup dan litar penyejuk sekunder. Jangan sekali-kali halakan gelung di atas bekalan kuasa atau pengawal.

Baca seterusnya:Menyelesaikan penyumbatan, buih dan kebocoran daripada parameter pam mikro.

Pemilihan paip penyejuk: tiub, gerek dan kelengkapan

Pilih tiub dalam susunan ini: bahan yang bertahan dalam mekanisme pam, bahan kimia yang bertahan dalam penyejuk, kemudian lubang dan panjang yang diminta oleh pengiraan aliran anda. Semua yang lain adalah terperinci.

Bahan: apa yang boleh diterima oleh penggelek dan penyejuk

Jadual 7. Bahan tiub untuk gelung penyejuk pencetak, dinilai berdasarkan kriteria yang sebenarnya menentukan pilihan.

Sumber: julat kekerasan silikon dan kekuatan tegangannya yang rendah dan rintangan haus yang lemah daripada rujukan silikon yang disebut; Kekerasan EPDM, julat perkhidmatan dan amaran bitumen daripada rujukan EPDM yang dipetik; Pekali geseran PTFE dan kestabilan terma daripada rujukan PTFE yang disebut; keadaan ujian lubang 45 Shore A dan 2.5 mm daripada ringkasan spesifikasi pengeluar. Baris tanpa angka yang disebut adalah amalan kejuruteraan untuk kelas mesin ini.

Jejari jejari, panjang dan lentur

Lubang datang daripada pengiraan aliran anda, bukan daripada duri yang kebetulan anda miliki. Pengilang menguji keluarga pam ini dengan lubang 2.5 mm, yang merupakan titik rujukan yang wajar: ia mengekalkan gelung dalam jalur lamina pada 20-50 mL/min dan mengekalkan penurunan tekanan cukup rendah untuk pam yang dinilai pada lebih daripada 30 kPa.

Pastikan sedutan berjalan pendek, lurus dan selebar yang dibenarkan oleh salur masuk pam, kerana geseran dan udara terperangkap paling menyakitkan sebelum pam. Pastikan jumlah isipadu gelung kecil, kerana ia menetapkan tempoh pendarahan yang diambil dan kos perkhidmatan penyejuk. Dan hormati jejari selekoh: tiub bengkok ialah injap tertutup tanpa amaran, jadi laluan dengan lengkung yang besar dan sokongan larian panjang supaya tiub tidak boleh runtuh di bawah sedutan.

Pemasangan, pengapit dan cabut cepat

Setiap pemasangan menambah penurunan tekanan dan laluan kebocoran, jadi kira mereka sebelum memilih pam. Kelengkapan berduri dengan sut pengapit tiub silikon lembut; kelengkapan tolak untuk menyambung sesuai dengan tiub tegar dan lebih pantas untuk diservis, dengan kos pengedap yang akhirnya perlu diganti.

Pasangkan penapis salur masuk kasar di hulu pam. Pam gear adalah sebabnya: zarah memakai jaringan gear, dan jaringan haus membuka ruang kelegaan yang menetapkan aliran pam. Pada pam peristaltik penapis sebaliknya melindungi tiub daripada lelasan.

Baca seterusnya:Pam peristaltik pencetak 3D: panduan bekalan cecair mikro yang senyap.

Pemasangan dan pentauliahan

Pasang pam di bawah takungan, pastikan sedutan pendek, letakkan takungan pada titik tertinggi dengan pendarahan pada blok sejuk, dan pastikan setiap bahagian elektrik di atas cecair. Empat peraturan tersebut menghalang kebanyakan kesalahan dalam seksyen 8.

Rajah 3. Gelung penyejuk pencetak mengikut susunan bendalir bergerak, dengan empat peraturan pemasangan yang paling penting.

Sumber: rajah pengarang. Susunan komponen mengikut amalan penyejukan cecair gelung tertutup standard; peraturan penyebuan mencerminkan nota yang diterbitkan bahawa SC2201RPW bukan penyebuan sendiri.

Garis dasar.Catatkan suhu ambien, suhu penyejuk dalam takungan, suhu plat sejuk pada keadaan mantap, kadar alir daripada dos bermasa ke dalam silinder penyukat, dan arus pam.

Gunung dan banjir.Letakkan takungan pada atau di atas salur masuk pam supaya pam gear menjadi perdana mengikut graviti, asingkan pam daripada bingkai dan muatkan penapis salur masuk. Pam peristaltik mempunyai bilangan prima kendiri, tetapi pastikan salur masuknya sentiasa dibanjiri untuk aliran yang stabil.

Laluan dan berdarah.Isi gelung, kemudian jalankan pam pada tugas rendah dengan pemasangan tertinggi retak terbuka sehingga aliran kembali bebas gelembung. Condongkan mesin untuk menggerakkan udara yang terperangkap ke arah titik berdarah.

Lindungi elektrik.Lampirkan pemandu pada penarafan IP yang sesuai dengan lokasi, menggunakan klasifikasi kepungan IEC 60529, simpan entri kabel di bawah gelung, dan tetapkan dulang titisan di bawah penyambung. Jangan sekali-kali laluan tiub di atas bekalan kuasa.

Tetapkan pemacu.Gerakkan jalur PWM ke 20-25 kHz, tetapkan arahan minimum di atas zon mati, dan sahkan penarafan MOSFET, fius cawangan dan diod flyback jika pam berkongsi port kipas.

Sahkan dan log.Ulang garis dasar selepas 24 jam pencetakan, kemudian pada selang waktu penyelenggaraan. Perubahan yang tidak bertahan seharian panas bukanlah konfigurasi yang diselesaikan.

Jadual 8. Rekod pentauliahan dan penyelenggaraan untuk gelung penyejuk pencetak.

Sumber: dos 40 jam dan pemeriksaan semasa dengan kriteria 5 peratus dan 20 peratus, dan item pemeriksaan tiub mingguan, ikut panduan penyelenggaraan sistem bendalir yang diterbitkan; barisan plat sejuk adalah amalan kejuruteraan untuk kelas mesin ini.

Baca seterusnya:3.0 V atau 24 V? Bolehkah papan utama pencetak 3D anda benar-benar memacu pam ini?.

Menyelesaikan masalah gelung penyejuk

Kebanyakan kerosakan gelung penyejuk kelihatan sebagai suhu yang tidak akan mendap, dan puncanya biasanya adalah aliran, udara atau kimia dan bukannya pam itu sendiri. Bandingkan dengan rekod pentauliahan sebelum menukar sebarang perkakasan.

Jadual 9. Matriks penyelesaian masalah untuk gelung penyejuk pencetak.

Sumber: dos dan kriteria semasa mengikut panduan penyelenggaraan yang diterbitkan; barisan kunci udara, radiator dan pemeluwapan adalah amalan kejuruteraan untuk kelas mesin ini.