24V високо налягане и висок поток, пробив през тесните места на доставката на материал с висок вискозитет при 3D печат

SC2301CPW е 24 V зъбна помпа за 3D печат, номинална на 100 mL/min или повече при диапазон на работно налягане от 40-150 kPa, и това сдвояване е това, което прекъсва препятствията с висок вискозитет в 3D печата. Когато тръбна помпа губи поток, тъй като обратното налягане се натрупва, зъбната помпа продължава да измества гъста течност през дълги линии, тесни отвори и повдигнати точки на подаване.

С един поглед

Конструкция - две зацепващи зъбни колела в корпус с близък хлабина; положително изместване, без клапани в пътя на течността.

Електрически - DC 24 V, 200 mA или по-малко, под 5 W, така че изход на дънната платка или малък MOSFET етап може да го превключи.

Дебит - 100 mL/min или повече, около 1,7 mL/s при пълна скорост, пропорционално на скоростта на двигателя.

Налягане - 40-150 kPa работна лента, достатъчно за триене на линията, фитинги, филтри и вертикално повдигане.

Бърза навигация

Тесното място с висок вискозитет при доставката на течност за 3D печат

Как една зъбна помпа поддържа налягане

SC2301CPW спецификациите с един поглед

Избор, съответстващ на вискозитета: където зъбната помпа печели

Хлъзгане, срязване, абразия и кавитация

Оразмеряване на 24 V микро зъбна помпа в пет стъпки

Задвижване на 24 V микро водна помпа от дънна платка на принтер

Ограничения на смукателната страна, зареждане и отрицателно налягане

Автоматично подаване на течност за 3D принтери

Контролен списък за монтаж и пускане в експлоатация

Често задавани въпроси

Ключови изводи

Тесното място с висок вискозитет при доставката на течност за 3D печат

Вискозитетът, а не потокът, решава дали помпата на принтера може да доставя. Загубата на налягане по линията нараства с вискозитета на течността и пада с четвъртата степен на радиуса на отвора, така че гъстата течност в тясна линия може да изисква повече налягане, отколкото може да генерира помпа с ниско налягане, колкото и бързо да се върти нейният двигател.

Всяко семейство, което се проваля тук, се проваля поради структурна причина. Перисталтичната помпа уплътнява чрез смачкване на тръба, така че уплътнението омеква с повишаване на изходното налягане. Центробежната помпа губи напор, когато примката се затегне, което я изключва от измерването. Мембранната помпа произвежда полезно налягане, но импулсира, и нейните възвратни клапани се запушват първи, когато течността носи частици или се втвърдява на място.

Зъбна помпа променя ограничението, вместо да оптимизира около него. Неговите зъбни колела са твърди, хлабините му са малки и фиксирани, а самата течност допълва уплътнението, така че налягането идва от геометрията на изместването, а не от еластичността на тръбата.

Таблица 1. Семейства помпи, използвани в и около 3D принтери, сравнени по предназначение

Практическото четене е тясно: първо изберете семейството от течността и геометрията на контура, след което съпоставете оценките. Помпа, избрана за нейната фигура на потока и инсталирана в контур с висок вискозитет, е най-честата грешка при проектирането на флуида на принтера, тъй като всяка фигура на потока принадлежи към едно заявено налягане и една течност.

Как една зъбна помпа поддържа налягането: две предавки, тесни хлабини, без клапани

Зъбна помпа измества фиксиран обем на оборот. Течността се улавя между зъбите и корпуса, пренася се около корпуса от входа до изхода и се изтласква навън, където зъбните колела зацепват, така че потокът следва скоростта и съпротивлението надолу по веригата не спира помпата под нейното номинално налягане.

Уплътнението е по-скоро устройство, отколкото компонент. Микропомпата описва три динамични зони на уплътняване: върховете на зъбните колела срещу стената на кухината, точката на зацепване, където зъбните колела се затварят, и съединителните повърхности, където зъбните колела се движат срещу тялото и крайната капачка. Тези части трябва да се движат, така че има хлабини и течността изтича обратно от изхода към входа; това обратно изтичане е приплъзване и определя обемната ефективност.

Три последствия са важни за строителя:

Потокът е близък до линейния със скорост, така че помпата се държи като ос на движение: едно калибриране преобразува стойността на командата в милилитри в секунда.

Налягането се повишава, за да посрещне съпротивлението, така че частично задръстеният филтър повишава натоварването, вместо да спира доставката, и всяка инсталация се нуждае от начин да забележи това.

Вискозитетът подобрява уплътняването, което е обратното на тръбната помпа и причината същият хардуер да стане точен върху напълнена смола или паста.

Следват две ограничения. Без клапани за улавяне на отломки, частиците достигат хлабините, така че входната цедка не е задължителна. И тъй като течният филм едновременно уплътнява и смазва, работата на сухо трябва да се предотвратява, а не да се толерира.

SC2301CPW с един поглед: 24 V, 100 mL/min, 40-150 kPa

SC2301CPW е 24 V DC миниатюрна зъбна помпа с номинален поток от 100 mL/min или повече, диапазон на работно налягане от 40-150 kPa, максимален ток от 200 mA и 60 dB или по-малко шум на 50 cm, което е класът за захранване с течност, използван от промишлени и широкоформатни принтери.

Таблица 2. Номинални параметри на SC2301CPW (данни на производителя, единици, както са публикувани)

Прочетете оценките като една система. Намотката от 24 V прави електрическата работа превключвател и предпазител, а не преобразувател, а таванът от 200 mA поддържа нивото на драйвера много по-малко от мощността на нагревател. Flow задава бюджета за презареждане; налягането определя колко съпротивление на веригата може да понесе инсталацията, а лентата на водната помпа от 40-150kPa е това, което разделя този клас микропомпи за високо налягане от хардуера за пренос на ниско налягане. Цифрата на потока, цитирана без нейното налягане, напрежение и течност за изпитване, не е спецификация.

Едно внимание важи за всяка миниатюрна помпа. Принципът на изпомпване е поле на лист с данни, а не нещо, кодирано в номер на част, а вторичните източници понякога описват един и същ модел по различен начин. Преди да проектирате контур около която и да е помпа, потвърдете три полета в текущия лист с данни: тип на помпата, намокрени материали и условията на изпитване зад стойностите на дебита и налягането.

Избор, съответстващ на вискозитета: където една зъбна помпа печели

Над приблизително 1000 mPa·s самият флуиден филм уплътнява хлабините на предавките и измервателните уреди на помпата без пулсации; под тази лента същите хлабини пропускат и точността пада. Границата на избор е първо въпрос за вискозитет и втори въпрос за налягане.

Таблица 3. Вискозитетни ленти в течности за 3D печат и фамилия помпи, които пасват на всяка лента

Вискозитетът варира в зависимост от температурата и скоростта на срязване, така че го посочете при температурата, която течността ще види в линията. Зъбните помпи покриват най-широкия диапазон в Таблица 3 - Viking Pump оценява моделите с регулируема хлабина от 1 до 440 000 cSt – но използваемият диапазон в принтера е по-тесен, тъй като течността също трябва да отговаря на зъбните колела и корпуса.

За работа с нисък вискозитет и критична за замърсяване тръбна помпа остава по-добрият отговор; нашиятВодач за перисталтична помпа SC2201RPW за прецизен контрол на течносттадокументи този път играница на избор на зъбна помпа спрямо перисталтична помпаобхваща по-широкото сравнение. Близо до линията от 1000 mPa·s, решаващият въпрос обикновено е дали процесът толерира пулсация.

Приплъзване, срязване, абразия и кавитация: Четири начина, по които се губи точността

Зъбната помпа губи точност по четири начина, всеки със свой собствен симптом. Плъзгането намалява подавания обем, тъй като диференциалното налягане се повишава, срязването променя течността, абразията отваря хлабините в продължение на месеци, а кавитацията прекъсва подаването с шум и непостоянно налягане.

Таблица 4. Режими на повреда при работа на зъбна помпа с висок вискозитет и как да ги управлявате

Плъзгането и абразията имат най-голямо значение при производството и те дърпат в противоположни посоки: грубият филтър пропуска частиците, които отварят хлабините, докато прекалено финият филтър повишава диференциалното налягане и увеличава приплъзването. Компромисът е 100 µm входящ филтър по график за обслужване плюс периодична проверка на доставения обем, която открива износването, преди да струва частта.

Как да оразмерите 24 V микро зъбна помпа в пет стъпки

Оразмерете помпата от пет числа: обем за цикъл, разрешено време, вискозитет при работна температура, необходимо налягане в точката на доставка и наличната релса. Всичко останало следва от тези пет, а аритметиката се побира в електронна таблица.

Стъпка 1: Напишете работната точка като числа

Запишете течността, обема на цикъл, времето на цикъла, височината на доставка, отвора и дължината на линията и напрежението на релсата. Изискване, написано като достатъчен поток, не може да бъде тествано, поради което флуидните системи се специфицират повторно два пъти.

Стъпка 2: Преобразувайте височината в налягане

Статичното повдигане следва от плътността на течността: налягането е равно на плътността, умножена по гравитационното ускорение, 9,81 m/s², по височината.

Таблица 5. Височина, еквивалентна на горната част на работната лента SC2301CPW от 150 kPa

Статичната височина рядко изразходва цялата лента: повдигането на смола от 0,5 m до монтирана на портална вана струва около 5 kPa, а останалата част от резерва се изразходва за триене.

Стъпка 3: Изчислете триенето на линията, преди да изберете отвора

При скорости на потока на принтера с вискозни течности потокът в линията е ламинарен, така че се прилага Hagen-Poiseuille: спадът на налягането е равен на осем пъти вискозитета, умножен по дължината, умножена по скоростта на потока, разделено на pi, умножено по четвъртата степен на радиуса на отвора. Четвъртата власт е частта, която трябва да запомните, защото скуката доминира над всичко останало.

Таблица 6. Пад на налягането над 1 m права тръба при 100 mL/min (ламинарен поток, 20 градуса)

Прочетете таблицата като решение. Смола при 1000 mPa·s през 1 m 6 mm тръба при 100 mL/min струва около 52 kPa; добавете повдигане и фитинги и митото все още преминава с приблизително 90 kPa резервни. Същият флуид в 4 mm тръби струва 265 kPa и се проваля, преди да се вземе предвид повдигането, а при 10 000 mPa·s дори 8 mm тръби при 166 kPa надхвърлят номиналната стойност. След това отговорите са да се загрее течността, да се съкрати пробегът, да се увеличи отворът или да се приеме по-нисък поток - никога да не се монтира по-голям двигател.

Стъпка 4: Проверете течността спрямо намокрените части

Потвърдете съвместимостта със зъбните колела и корпуса, размера и твърдостта на частиците и евентуалната чувствителност на срязване. Температурата също принадлежи тук, защото определя вискозитета, използван при изчислението: водата пада от около 1,00 mPa·s при 20 градуса до около 0,55 mPa·s при 50 градуса, намалявайки триенето на линията на рязане с приблизително 45% при същия поток.

Стъпка 5: Бюджет за електрическата страна и стратегията за износване

Проверете дали релсата доставя работния и стартовия ток с височина за пусков удар и блокирал ротор и решете как доставеният обем ще бъде проверяван във времето. При зъбна помпа износващата се част е помпената камера, така че планът за поддръжка е стандарт за филтриране и периодична проверка на потока, а не планирана смяна на части.

Задвижване на 24 V микро водна помпа от дънна платка на принтер

При 24 V и 200 mA или по-малко помпата е по-скоро превключен изходен товар, отколкото проблем със захранването. N-канален MOSFET на логическо ниво от ниската страна, разклонителен предпазител и обратен диод през двигателя покриват електрическата страна, а истинската работа е контрол, калибриране и защита.

Превключваните изходи на вентилатора и нагревателя на 32-битова платка обикновено са оценени между 1 A и 3 A всеки, а релсата зад тях носи нагревателите, вентилаторите и стъпковите драйвери, така че чертеж на помпа под 200 mA се вписва добре в бюджета - но все пак трябва да има собствен предпазител и никога да не споделя логическа релса. Помпа с по-ниско напрежение черпи пропорционално повече ток за същата работа, поради което 24 V модул се интегрира по-лесно от 6 V еквивалент:съвпадение на напрежение и ток за дънни платки на принтериизлага тази аритметика.

Тъй като потокът е пропорционален на скоростта, помпата се държи като ос: дефинирайте минимална команда, над която въртенето започва надеждно, поддържайте времето на цикъла на PWM в диапазона от милисекунди и калибрирайте отново след всяка промяна на течността, отвора, дължината на линията или височината на подаване. Klipper излага времето на цикъла, времето за стартиране и минималното натоварване за превключени и PWM изходи, а Marlin задвижва вентилаторни изходи през M106, така че последователността за зареждане се превръща в кратък макрос. След това диод с обратно движение и проверка на тока или потока покриват двете неизправности, които контролерът не може да види: запушен филтър и сух резервоар.

Граници на смукателната страна, зареждане и отрицателно налягане

Зъбната помпа не е самозасмукваща и не понася въздух в смукателния тръбопровод. Той генерира отрицателно налягане от страната на входа, но само разликата между атмосферното налягане и налягането на парите на флуида е налична преди да започне кавитацията.

На морското равнище атмосферно налягане от около 101 kPa е еквивалентно на приблизително 10,3 m вода в перфектна система. Триенето, разтвореният въздух и налягането на парите намаляват това до няколко метра на практика, а температурата изостря границата: налягането на парите на водата се повишава от около 2,3 kPa при 20 градуса до около 12,4 kPa при 50 градуса, така че топлият охлаждащ контур кавитира там, където студеният е безопасен.

Следват четири правила. Монтирайте помпата на или под изхода на резервоара, така че входът да остане наводнен от гравитацията. Поддържайте смукателния тръбопровод къс, прав и с един размер по-голям от нагнетателния. Опънете входа, оразмерен за ниско налягане. И намерете всяка точка, където може да влезе въздух - хлабаво приспособление, частично потопена потопяема тръба, резервоар, който се изпразва по средата - защото аерираната течност намалява подаването и ускорява износването.

Когато изискването е вакуум, а не течен трансфер, правилният компонент е специална микропомпа с отрицателно налягане, създадена за работа с въздух и газ. Една течна зъбна помпа генерира само малко отрицателно налягане и не може да замени вакуумно устройство в режим на избор и поставяне, обезгазяване или задържане.

Автоматично подаване на течност за 3D принтери: контрол на нивото и логика за презареждане

Автоматичното подаване на течност за 3D принтери се нуждае от сензор за ниво, достатъчно широка хистерезисна лента, за да спре търсенето на помпата, и команда за презареждане, която премества известен обем. При налични 100 mL/min или повече, допълването на 50-100 mL отнема 30 до 60 секунди, достатъчно кратко, за да премине между слоевете.

Изборът на сензор определя логиката: фотоелектричен точков сензор или поплавъчен превключвател дава прост високо-нисък сигнал за зареждане на партида, ултразвуков сензор или сензор за налягане проследява обема непрекъснато, но се нуждае от филтриране, а динамометрична клетка под резервоара измерва масата директно и отговаря на вискозни течности, където само нивото подвежда.

Контролната логика е една и съща във всеки случай: праг на презареждане, по-висок праг на спиране и ниво на блокиране, под което помпата не трябва да стартира. Оразмерете всяка партида, така че нивото да не превишава, презареждайте по време на неактивни движения или между слоевете, а не по време на експозиция, и регистрирайте всеки обем на партида, така че плаващото калибриране да изглежда като тенденция, вместо неуспешно изграждане.

Таблица 7. Време за презареждане и циркулация спрямо дебита за типични задачи на принтера

По-високият клас на потока купува повече от скоростта. Допълване, което отнема 30 секунди вместо минута, връща машинното време за всеки цикъл и скъсява прозореца, в който нивото на ваната е под целевото. Проверката на тези томове принадлежи към рутинен, а не към еднократен тест, и същоторутинна проверка и проверка на потокаизползвани за проверка на размерите, могат да извършват проверка на помпата.

Контролен списък за инсталиране и пускане в експлоатация

Пуснете цикъла в шест стъпки и помпата се държи като измервателно устройство, а не като компонент, който движи течност. Редът е от значение, тъй като и подготовката, и калибрирането зависят от правилната механична инсталация.

Монтирайте помпата на или под изхода на резервоара и поддържайте смукателния тръбопровод къс, прав и с един размер по-голям от нагнетателния.

Поставете подвижен входен филтър от 100 µm и го поставете в сервизния график.

Подпрете нагнетателния тръбопровод, така че теглото му да не виси върху помпата и избягвайте тесни завои, които задържат въздух.

Грундирайте преди първото пускане, след което потвърдете, че линията е пълна и без мехурчета в точката на доставка.

Задайте минималната команда, която стартира въртенето надеждно, и калибрирайте доставения обем с достатъчно голяма партида, така че грешката при четене да остане малка.

Предпазител на клона на помпата, монтирайте диод за обратно движение, проверете напрежението на релсата под товар и регистрирайте работната точка: течност, температура, отвор, командна стойност и поток.

За машини, където флуидният контур е една подсистема с по-голяма конструкция, посочете помпата заедно с хардуера за отлагане, вместо да я добавяте в края. Изграждане на материали за екструдиране и изпитания на процеси, които квалифицират флуидната линия и системата за движение заедно, са достъпни чрез нашитеУслуга 3D печат, където същият екип преглежда работната точка, отвора и етапа на водача, преди да бъде поръчано нещо.

Често задавани въпроси

Може ли SC2301CPW да се справи с доставянето на материали с висок вискозитет, като смоли и пасти с пълнеж?

Да, вътре в диапазона 40-150 kPa и в диапазона на вискозитета неговите хлабини отговарят. Вискозитетът подобрява уплътняването в зъбна помпа, тъй като филмът на течността се съпротивлява на обратно изтичане. Истинската граница е триенето на линията, така че проверете спада на налягането над предвидения отвор и дължина и дръжте входа наводнен.

Какъв поток и налягане осигурява SC2301CPW?

Производителят го оценява на 100 ml/min или повече, диапазон на работно налягане 40-150 kPa, максимум 200 mA при 24 V и 60 dB или по-малко на 50 cm. Дебитът е пропорционален на скоростта, така че подадената скорост следва стойността на командата след калибриране.

По-добра ли е зъбната помпа от перисталтичната помпа за 3D печат?

Нито едно от двете не е по-добро като цяло; течността решава. Зъбната помпа печели при вискозни течности, налягане и измерване без импулс; перисталтичната помпа печели при тънки, чувствителни на срязване или критични към замърсяване течности, защото само тръбата се докосва до течността.

Самозасмуква ли се SC2301CPW и може ли да работи на сухо?

Не и на двете. Зъбната помпа се нуждае от наводнен вход и генерира само ограничено отрицателно налягане, така че резервоарът трябва да се намира на или над помпата. Течният филм също така смазва комплекта зъбни колела, така че работата на сухо е предотвратена чрез блокиране на нивото.

Как да настроя дебита на 24 V микро водна помпа?

Задайте минимална команда, която стартира надеждно помпата, след което регулирайте скоростта, докато измереният обем съвпада с целта. Запишете командата с конфигурацията на течността и линията и калибрирайте отново след всяка промяна на течността, отвора или дължината на линията.

Какво се случва, ако линията блокира или филтърът се задръсти?

Налягането се покачва, за да посрещне съпротивлението и подаването продължава, докато лентата бъде превишена, така че частично блокиране изглежда като по-високо натоварване на двигателя, а не като незабавно спиране. Прочетете нарастваща текуща тенденция при фиксирана команда като предупреждение.

Защо доставеният обем намалява с времето?

Обичайната причина е износването на върховете на зъбните колела и плочите с кухини от твърди частици, което отваря хлабини и увеличава приплъзването; желираната или втвърдена течност вътре в камерата е втора. Филтрирайте входа и проверете отново доставения обем, така че тенденцията да се покаже рано.

Ключови изводи

24 V зъбна помпа прекъсва препятствието с висок вискозитет, защото нейното налягане идва от твърда геометрия на изместване, а не от еластичността на тръбата или скоростта на работното колело.

SC2301CPW доставя 100 mL/min или повече срещу лента от 40-150 kPa при 200 mA или по-малко, класът на захранване с течност, използван от широкоформатните принтери.

Вискозитет над приблизително 1000 mPa·s е в полза на зъбна помпа; под това, тръбните помпи и техният път с ниско срязване и без замърсяване са по-безопасното по подразбиране.

Отворът доминира загубите в тръбопровода чрез четвъртата степен на радиуса, така че оразмеряването на тръбата премахва по-голямо натоварване от налягане, отколкото всяка смяна на двигателя.

Наводнен вход, входна цедка, предпазен клон с обратен диод и периодична проверка на подавания обем покриват почти всеки режим на повреда в Таблица 4.

Изпратете вашата работна точка - течност, работен вискозитет, обем на цикъл, налягане при подаване и напрежение на релсата - снезабавна заявка за офертаи ние ще потвърдим конфигурацията на помпата, отвора и етапа на водача, преди да бъде поръчано нещо.