24 V visok tlak in visok pretok, prebijanje skozi ozka grla dostave materiala z visoko viskoznostjo v 3D tiskanju

SC2301CPW je 24-voltna zobniška črpalka za 3D-tiskanje z nazivno močjo 100 ml/min ali več pri delovnem tlaku 40–150 kPa in ta kombinacija je tisto, kar odpravlja ozko grlo visoke viskoznosti pri 3D-tiskanju. Kjer cevna črpalka izgubi pretok zaradi povečanja protitlaka, zobniška črpalka še naprej izpodriva gosto tekočino skozi dolge napeljave, ozke izvrtine in dvignjena dovodna mesta.

Na prvi pogled

Struktura - dva medsebojna zobnika v tesnem ohišju; pozitivni premik, brez ventilov na poti tekočine.

Električni - DC 24 V, 200 mA ali manj, pod 5 W, tako da ga lahko preklopi izhod matične plošče ali majhna stopnja MOSFET.

Pretok - 100 ml/min ali več, približno 1,7 ml/s pri polni hitrosti, sorazmerno s hitrostjo motorja.

Delovni pas tlaka - 40-150 kPa, dovolj za trenje cevi, fitinge, filtre in navpični dvig.

Hitra navigacija

Ozko grlo visoke viskoznosti pri dostavi tekočine za 3D-tiskanje

Kako zobniška črpalka vzdržuje pritisk

SC2301CPW specifikacije na prvi pogled

Viskoznostno usklajena izbira: kjer zobniška črpalka zmaga

Zdrs, strig, abrazija in kavitacija

Dimenzioniranje 24 V mikro zobniške črpalke v petih korakih

Pogon 24 V mikro vodne črpalke iz matične plošče tiskalnika

Meje sesalne strani, sesanja in podtlaka

Samodejna oskrba s tekočino za 3D tiskalnike

Kontrolni seznam za namestitev in zagon

Pogosta vprašanja

Ključni povzetki

Ozko grlo z visoko viskoznostjo pri dostavi tekočine za 3D-tiskanje

Viskoznost, ne pretok, odloča o tem, ali črpalka tiskalnika lahko deluje. Izguba tlaka vzdolž voda narašča z viskoznostjo tekočine in pada s četrto potenco polmera izvrtine, zato lahko gosta tekočina v ozkem vodu zahteva več tlaka, kot ga lahko ustvari nizkotlačna črpalka, ne glede na to, kako hitro se njen motor vrti.

Vsaka družina, ki tukaj ne uspe, propade zaradi strukturnega razloga. Peristaltična črpalka tesni tako, da zdrobi cev, tako da se tesnilo zmehča, ko se izpustni tlak dvigne. Centrifugalna črpalka izgubi tlačno višino, ko se zanka zategne, zaradi česar je izključena iz merjenja. Membranska črpalka proizvaja koristen tlak, vendar utripa, njeni povratni ventili pa se najprej zamašijo, ko tekočina nosi delce ali strdi na mestu.

Zobniška črpalka spremeni omejitev, namesto da bi jo optimizirala. Njegovi zobniki so togi, njegove zračnosti so majhne in fiksne, tekočina sama dopolnjuje tesnjenje, tako da pritisk izhaja iz geometrije premika in ne iz elastičnosti cevi.

Tabela 1. Družine črpalk, ki se uporabljajo v 3D-tiskalnikih in okoli njih, v primerjavi z obremenitvijo

Praktično branje je ozko: najprej izberite družino med tekočino in geometrijo zanke, nato pa povežite ocene. Črpalka, izbrana glede na pretok in nameščena v zanki z visoko viskoznostjo, je najpogostejša napaka pri načrtovanju tekočine tiskalnika, saj vsak pretok pripada enemu navedenemu tlaku in eni tekočini.

Kako zobniška črpalka vzdržuje pritisk: Dve prestavi, majhne razdalje, brez ventilov

Zobniška črpalka izpodriva določeno prostornino na vrtljaj. Tekočina je ujeta med zobmi in ohišjem, prenaša se po ohišju od vstopa do izhoda in se potisne ven, kjer se zobniki zapletejo, tako da tok sledi hitrosti in upor navzdol ne zaustavi črpalke pod nazivnim tlakom.

Tesnjenje je ureditev in ne komponenta. Mikročrpalka opisuje tri dinamična tesnilna področja: konice zobnikov proti steni votline, mrežno točko, kjer se zobniki zapirajo, in naležne površine, kjer zobniki tečejo proti telesu in končni kapici. Ti deli se morajo premikati, zato obstajajo razmiki in tekočina pušča nazaj od izhoda do dovoda; to povratno uhajanje je zdrs in določa volumetrično učinkovitost.

Za graditelja so pomembne tri posledice:

Pretok je s hitrostjo skoraj linearen, zato se črpalka obnaša kot os gibanja: ena kalibracija pretvori vrednost ukaza v mililitre na sekundo.

Tlak naraste, da se sooči z uporom, zato delno zamašen filter poveča obremenitev, namesto da ustavi dovod, in vsaka namestitev potrebuje način, da to opazi.

Viskoznost izboljša tesnjenje, kar je v nasprotju s cevno črpalko in razlog, zakaj ista strojna oprema postane natančna na polnjeni smoli ali pasti.

Sledita dve omejitvi. Ker ni ventilov za lovljenje smeti, delci dosežejo prostore, zato vstopno cedilo ni neobvezno. In ker film tekočine tesni in maže, je treba suho vožnjo preprečiti in ne dopuščati.

SC2301CPW na kratko: 24 V, 100 ml/min, 40–150 kPa

SC2301CPW je 24 V DC miniaturna zobniška črpalka z ocenjenim pretokom 100 ml/min ali več, delovnim tlakom 40–150 kPa, največjim tokom 200 mA in 60 dB ali manj hrupa pri 50 cm, kar je razred za dobavo tekočine, ki ga uporabljajo industrijski tiskalniki in tiskalniki velikega formata.

Tabela 2. Ocenjeni parametri SC2301CPW (podatki proizvajalca, enote, kot so objavljene)

Preberite ocene kot en sistem. Zaradi 24-voltnega navitja je električno delo stikalo in varovalka namesto pretvornika, zgornja meja 200 mA pa ohranja gonilnik veliko manjši od izhodne moči grelnika. Flow nastavi proračun za ponovno polnjenje; tlak določa, kolikšen upor zanke lahko prenese namestitev, pas vodne črpalke 40–150 kPa pa je tisto, kar ločuje ta razred visokotlačnih mikro črpalk od strojne opreme za nizkotlačni prenos. Navedena vrednost pretoka brez tlaka, napetosti in preskusne tekočine ni specifikacija.

Eno opozorilo velja za vsako miniaturno črpalko. Načelo črpanja je polje podatkovnega lista in ne nekaj, kar je kodirano v številki dela, in sekundarni viri včasih isti model opisujejo drugače. Preden načrtujete zanko okoli katere koli črpalke, potrdite tri polja na trenutnem podatkovnem listu: tip črpalke, zmočene materiale in preskusne pogoje za nazivnim pretokom in tlakom.

Izbira glede na viskoznost: Kje zmaga zobniška črpalka

Nad približno 1.000 mPa·s film tekočine sam zatesni razmike zobnikov in merilnike črpalke brez pulziranja; pod tem pasom puščajo iste zračnosti in natančnost pade. Izbirna meja je najprej vprašanje viskoznosti in nato vprašanje tlaka.

Tabela 3. Viskoznostni pasovi v tekočinah za 3D-tiskanje in družina črpalk, ki ustreza vsakemu pasu

Viskoznost se spreminja glede na temperaturo in strižno hitrost, zato jo navedite pri temperaturi, ki jo bo tekočina videla v liniji. Zobniške črpalke pokrivajo najširši razpon v tabeli 3 - Črpalka Viking ocenjuje modele z nastavljivo zračnostjo od 1 do 440.000 cSt – vendar je uporabno območje v tiskalniku ožje, ker mora tekočina ustrezati tudi zobnikom in ohišju.

Za delovanje z nizko viskoznostjo in kritično kontaminacijo je cevna črpalka še vedno boljši odgovor; našVodilo peristaltične črpalke SC2201RPW za natančen nadzor tekočinedokumentira to pot inmeja izbire zobniške črpalke v primerjavi s peristaltično črpalkozajema širšo primerjavo. Blizu črte 1000 mPa·s je običajno odločilno vprašanje, ali proces prenaša pulzacijo.

Zdrs, strig, abrazija in kavitacija: štirje načini izgube natančnosti

Zobniška črpalka izgubi natančnost na štiri načine, vsak s svojim simptomom. Zdrs zmanjša dovedeno prostornino, ko diferenčni tlak naraste, strig spremeni tekočino, abrazija odpre odprtine v mesecih, kavitacija pa prekine dovajanje s hrupom in nestalnim tlakom.

Tabela 4. Načini okvar pri delu z zobniško črpalko z visoko viskoznostjo in kako jih obvladati

Zdrs in obraba sta najpomembnejša pri proizvodnji in vlečeta v nasprotnih smereh: grobi filter prepušča delce, ki odpirajo reže, medtem ko preveč fin filter zviša diferenčni tlak in poveča zdrs. Kompromis je vstopno sito 100 µm na servisnem načrtu in občasno preverjanje dobavljene količine, ki odkrije obrabo, preden stane del.

Kako določiti velikost 24 V mikro zobniške črpalke v petih korakih

Črpalko določite s petimi številkami: prostornina na cikel, dovoljeni čas, viskoznost pri delovni temperaturi, potreben tlak na točki dostave in razpoložljiva tirnica. Vse ostalo izhaja iz teh petih, aritmetika pa se prilega v preglednico.

1. korak: Zapišite delovno točko kot številke

Zabeležite tekočino, prostornino na cikel, čas cikla, višino dostave, izvrtino in dolžino voda ter napetost tirnice. Zahteve, ki je napisana kot zadosten pretok, ni mogoče preizkusiti, zato se fluidni sistemi dvakrat znova specificirajo.

2. korak: Pretvorite višino v tlak

Statični dvig sledi iz gostote tekočine: tlak je enak gostoti, pomnoženi z gravitacijskim pospeškom, 9,81 m/s², pomnoženim z višino.

Tabela 5. Višina, enaka 150 kPa vrhu delovnega traku SC2301CPW

Statična višina redko porabi celoten trak: dviganje smole 0,5 m do kadi, nameščene na portalu, stane približno 5 kPa, preostanek rezerve pa se porabi za trenje.

3. korak: Preden izberete izvrtino, izračunajte trenje vrvi

Pri hitrostih pretoka tiskalnika z viskoznimi tekočinami je tok v liniji laminaren, zato velja Hagen-Poiseuille: padec tlaka je enak osemkratniku viskoznosti, pomnoženi z dolžino, pomnoženo s pretokom, deljeno s pi, pomnoženo s četrto potenco polmera izvrtine. Četrta moč je del, ki si ga je treba zapomniti, saj dolgočasje prevladuje nad vsem drugim.

Tabela 6. Padec tlaka na 1 m ravne cevi pri 100 ml/min (laminarni tok, 20 stopinj)

Preberite tabelo kot odločitev. Smola pri 1000 mPa·s skozi 1 m 6 mm cevi pri 100 ml/min stane približno 52 kPa; dodajte dvigalo in priključke in obremenitev še vedno poteka s približno 90 kPa rezerve. Ista tekočina v 4 mm cevi stane 265 kPa in odpove, preden se upošteva dvig, pri 10.000 mPa·s pa celo 8 mm cevi pri 166 kPa presegajo nazivno vrednost. Odgovori so nato segreti tekočino, skrajšati tek, povečati vrtino ali sprejeti nižji pretok - nikoli namestiti večjega motorja.

4. korak: Preverite tekočino glede na mokre dele

Potrdite združljivost z zobniki in ohišjem, velikostjo in trdoto delcev ter morebitno občutljivostjo na strig. Temperatura sodi tudi sem, saj določa viskoznost, uporabljeno pri izračunu: voda pade s približno 1,00 mPa·s pri 20 stopinjah na približno 0,55 mPa·s pri 50 stopinjah, kar zmanjša trenje linije rezanja za približno 45 % pri enakem pretoku.

5. korak: Predvidite proračun za električno stran in strategijo obrabe

Preverite, ali tirnica dovaja tekoči in zagonski tok z dovolj prostora za naval in zastoj rotorja, in se odločite, kako se bo dostavljena količina preverjala skozi čas. Pri zobniški črpalki je obrabni del črpalna komora, zato je načrt vzdrževanja standard filtracije in občasno preverjanje pretoka namesto načrtovane menjave delov.

Pogon 24 V mikro vodne črpalke iz matične plošče tiskalnika

Pri 24 V in 200 mA ali manj je črpalka preklopna izhodna obremenitev in ne problem z napajanjem. N-kanalni MOSFET na logičnem nivoju na nizki strani, razvejna varovalka in povratna dioda čez motor pokrivajo električno stran, pravo delo pa je nadzor, kalibracija in zaščita.

Preklopni izhodi ventilatorja in grelnika na 32-bitni plošči so običajno ocenjeni med 1 A in 3 A vsak, tirnica za njimi pa nosi grelnike, ventilatorje in koračne gonilnike, tako da črpalka pod 200 mA dobro sodi v proračun - vendar mora še vedno imeti lastno varovalko in nikoli deliti logično tirnico. Črpalka z nižjo napetostjo črpa sorazmerno več toka za enako delo, zato se 24 V enota integrira lažje kot 6 V ekvivalent:ujemanje napetosti in toka za matične plošče tiskalnikadoloča to aritmetiko.

Ker je pretok sorazmeren s hitrostjo, se črpalka obnaša kot os: določite minimalni ukaz, nad katerim se vrtenje začne zanesljivo, ohranite čas cikla PWM v območju milisekund in ponovno umerite po vsaki spremembi tekočine, izvrtine, dolžine voda ali višine dovoda. Klipper izpostavi čas cikla, čas zagona in minimalno obremenitev za preklopne in PWM izhode, Marlin pa poganja ventilatorske izhode prek M106, tako da zaporedje polnjenja postane kratek makro. Povratna dioda in preverjanje toka ali pretoka nato pokrivata dve napaki, ki ju krmilnik ne vidi: zamašen filter in suh rezervoar.

Meje sesalne strani, sesanja in negativnega tlaka

Zobniška črpalka ni samosesalna in ne dopušča zraka v sesalnem vodu. Ustvari podtlak na vstopni strani, vendar je pred začetkom kavitacije na voljo le razlika med atmosferskim tlakom in parnim tlakom tekočine.

Na morski gladini je atmosferski tlak približno 101 kPa enakovreden približno 10,3 m vode v popolnem sistemu. Trenje, raztopljeni zrak in parni tlak to v praksi zmanjšajo na nekaj metrov, temperatura pa izostri mejo: parni tlak vode naraste s približno 2,3 kPa pri 20 stopinjah na približno 12,4 kPa pri 50 stopinjah, tako da topla hladilna zanka kavitira tam, kjer je bila hladna varna.

Sledijo štiri pravila. Črpalko namestite na ali pod izhod iz rezervoarja, tako da dovod ostane preplavljen zaradi gravitacije. Sesalni vod naj bo kratek, raven in za eno velikost večji od izpustnega. Napnite dovod, dimenzioniran za nizek padec tlaka. In poiščite vsako točko, kjer lahko vstopi zrak - ohlapno prileganje, delno potopljena potopna cev, rezervoar, ki se izprazni sredi zgradbe - ker zračna tekočina zmanjša dovod in pospeši obrabo.

Kjer je zahteva vakuum in ne prenos tekočine, je pravilna komponenta namenska mikro črpalka z negativnim tlakom, izdelana za zrak in plin. Zobniška črpalka za tekočino ustvarja le majhen podtlak in ne more nadomestiti vakuumske naprave pri vklopu, razplinjevanju ali zadrževanju.

Samodejna oskrba s tekočino za 3D tiskalnike: nadzor nivoja in logika ponovnega polnjenja

Samodejna oskrba s tekočino za 3D-tiskalnike potrebuje senzor nivoja, pas histereze, ki je dovolj širok, da ustavi iskanje črpalke, in ukaz za ponovno polnjenje, ki premakne znano prostornino. Če je na voljo 100 ml/min ali več, dolivanje 50-100 ml traja od 30 do 60 sekund, kar je dovolj kratko, da teče med plastmi.

Izbira senzorja določa logiko: fotoelektrični točkovni senzor ali plovno stikalo daje preprost visoko-nizki signal za ponovno polnjenje serije, ultrazvočni ali tlačni senzor nenehno spremlja prostornino, vendar potrebuje filtriranje, tehtalna celica pod rezervoarjem pa neposredno meri maso in ustreza viskoznim tekočinam, kjer je samo raven zavajajoča.

Logika krmiljenja je v vsakem primeru enaka: prag polnjenja, višji prag zaustavitve in stopnja zaklepanja, pod katero se črpalka ne sme zagnati. Vsako serijo določite tako, da raven ne preseže, napolnite med nedejavnimi premiki ali med plastmi namesto med izpostavljenostjo in zabeležite vsako količino serije, tako da se premikajoče se umerjanje prikaže kot trend namesto neuspešne gradnje.

Tabela 7. Čas polnjenja in kroženja glede na pretok za običajna opravila tiskalnika

Višji razred pretoka kupi več kot hitrost. Ponovno polnjenje, ki traja 30 sekund namesto ene minute, povrne čas stroja pri vsakem ciklu in skrajša okno, v katerem je nivo kadi pod ciljno vrednostjo. Preverjanje teh količin sodi v rutino in ne v enkraten test, kar je enakopregledovanje in rutinsko preverjanje pretokaki se uporablja za pregled dimenzij, lahko opravi preverjanje črpalke.

Kontrolni seznam za namestitev in zagon

Zaženite zanko v šestih korakih in črpalka se obnaša kot merilna naprava in ne kot komponenta, ki premika tekočino. Vrstni red je pomemben, saj sta polnjenje in kalibracija odvisna od pravilne mehanske namestitve.

Črpalko namestite na ali pod izhod iz rezervoarja, sesalni vod pa naj bo kratek, raven in za eno velikost večji od izpustnega.

Namestite odstranljivo vstopno cedilo 100 µm in ga vključite v servisni načrt.

Podprite izpustni vod, da njegova teža ne visi na črpalki, in se izogibajte tesnim zavojem, ki zadržujejo zrak.

Napolnite pred prvim zagonom, nato na mestu dostave preverite, ali je linija polna in brez mehurčkov.

Nastavite najmanjši ukaz, ki zanesljivo začne rotacijo, in umerite dostavljeno količino z dovolj veliko serijo, da napaka pri branju ostane majhna.

Zavarujte vejo črpalke, namestite povratno preletno diodo, preverite napetost tirnice pod obremenitvijo in zabeležite delovno točko: tekočino, temperaturo, vrtino, ukazno vrednost in pretok.

Za stroje, kjer je tekočinska zanka en podsistem večje zgradbe, določite črpalko poleg strojne opreme za nanašanje, namesto da je dodate na koncu. Izdelki ekstruzije materiala in preizkusi postopkov, ki kvalificirajo fluidno linijo in sistem gibanja skupaj, so na voljo prek našeStoritev 3D tiskanja, kjer ista ekipa pregleda delovno točko, vrtino in gonilnik, preden se karkoli naroči.

Pogosto zastavljena vprašanja

Ali lahko SC2301CPW prenese visoko viskozen material, kot so polnjene smole in paste?

Da, znotraj pasu 40–150 kPa in pasu viskoznosti njegove razdalje ustrezajo. Viskoznost izboljša tesnjenje v zobniški črpalki, ker se film tekočine upira povratnemu puščanju. Prava meja je trenje v liniji, zato preverite padec tlaka nad predvideno izvrtino in dolžino ter zagotovite, da je dovod poplavljen.

Kakšen pretok in pritisk zagotavlja SC2301CPW?

Proizvajalec ga ocenjuje na 100 ml/min ali več, območje delovnega tlaka 40–150 kPa, največ 200 mA pri 24 V in 60 dB ali manj pri 50 cm. Pretok je sorazmeren s hitrostjo, tako da dovedena hitrost sledi vrednosti ukaza po kalibraciji.

Ali je zobniška črpalka boljša od peristaltične črpalke za 3D tiskanje?

Nobeden ni boljši na splošno; tekočina odloča. Zobniška črpalka zmaga pri viskoznih tekočinah, merjenju tlaka in brez impulza; peristaltična črpalka zmaga pri tankih tekočinah, občutljivih na striženje ali kritičnih za kontaminacijo, ker se tekočine dotika samo cev.

Ali se SC2301CPW samosesa in ali lahko deluje na suho?

Ne obema. Zobniška črpalka potrebuje poplavljen vstop in ustvarja le omejen podtlak, zato mora biti rezervoar nameščen na črpalki ali nad njo. Tekočinski film tudi maže zobniško garnituro, tako da je suh tek preprečen z nivojsko blokado.

Kako nastavim pretok na 24 V mikro vodni črpalki?

Nastavite najmanjši ukaz, ki zanesljivo zažene črpalko, nato prilagodite hitrost, dokler se izmerjena prostornina ne ujema s ciljem. Zabeležite ukaz s konfiguracijo tekočine in voda ter ponovno umerite po vsaki spremembi tekočine, izvrtine ali dolžine voda.

Kaj se zgodi, če se vod zamaši ali se filter zamaši?

Tlak naraste, da doseže upor, in dovajanje se nadaljuje, dokler pas ni presežen, zato se delna blokada pojavi kot večja obremenitev motorja, ne pa takojšnja ustavitev. Preberite naraščajoči trenutni trend pri fiksnem ukazu kot opozorilo.

Zakaj dostavljena količina sčasoma upada?

Običajni vzrok je obraba konic zobnikov in votlih plošč zaradi trdih delcev, kar odpre zračnosti in poveča zdrs; želirna ali strjena tekočina v komori je druga. Filtrirajte dovod in ponovno preverite dostavljeno količino, da se trend pokaže zgodaj.

Ključni zaključki

Zobniška črpalka 24 V odpravi ozko grlo z visoko viskoznostjo, ker njen tlak izhaja iz toge geometrije izpodriva in ne iz elastičnosti cevi ali hitrosti rotorja.

SC2301CPW zagotavlja 100 ml/min ali več proti pasu 40–150 kPa pri 200 mA ali manj, razredu oskrbe s tekočino, ki ga uporabljajo tiskalniki velikega formata.

Viskoznost nad približno 1000 mPa·s daje prednost zobniški črpalki; spodaj so cevne črpalke in njihova nizkostrižna pot brez kontaminacije varnejša privzeta vrednost.

Vrtina prevladuje nad izgubami v liniji skozi četrto potenco polmera, zato dimenzioniranje cevi odstrani večjo tlačno obremenitev kot katera koli sprememba motorja.

Poplavljen dovod, dovodno cedilo, varovana veja s povratno preletno diodo in periodično preverjanje dovedene prostornine pokrivajo skoraj vse načine okvare v tabeli 4.

Ztakojšnja zahteva za ponudboin potrdili bomo konfiguracijo črpalke, izvrtino in stopnjo pogona, preden bomo karkoli naročili.