SC2301CPW е 24V обемна зъбна помпа с мощност от 100 mL/min или повече с работно налягане от 40–150 kPa и потребление на ток от 200 mA или по-малко. Тези фигури описват частите на 3D принтер, където течността е вода или охлаждаща течност с нисък вискозитет и водопроводната инсталация е херметична: затворен контур на охлаждащата течност около гореща или лазерна студена плоча и дозиране на течност под ниско налягане. Зъбната помпа запазва обемната си мощност, когато съпротивлението се повиши, и това единично поведение е това, от което зависят тези задачи.
Всичко, което следва, се връща към едно свойство на дизайна: потокът се задава от това колко бързо се въртят зъбните колела, а не от това колко силно се връща контурът назад.
Защо една зъбна помпа се държи различно от другите микро помпи
Зъбната помпа улавя фиксиран обем течност между зъбите на зъбното колело и стената на корпуса и го пренася от входа до изхода, така че потокът следва скоростта на вала, докато налягането остава отделна граница.
Две зацепени зъбни колела, една задвижвана и една на празен ход, се въртят в плътно прилягащо тяло. Течността запълва празнините между зъбите на входа, обикаля стената на корпуса и се измества, когато зъбите се зацепват отново в изпускателния отвор. Тъй като уловеният обем на оборот е фиксиран, изходът е обемен: около 100 mL/min при една скорост остава относително стабилен, независимо дали контурът напред е широко отворен или частично блокиран.
Механичните хлабини вътре в помпата са от порядъка на десет микрометра в прецизни единици. Това е, което спира изтичането на течност обратно от изпускателната страна към входа и също така дизайнът толерира вода и охлаждащи течности с нисък вискозитет, като същевременно остава непоносим към твърди частици.
Две последствия имат значение за машината. Можете да регулирате зъбна помпа с PWM и да очаквате потокът да проследява работния цикъл и никога не трябва да я оставяте да работи срещу затворен изход. Обемна помпа, която няма къде да се натисне, продължава да повишава налягането, докато нещо не поддаде.
Поведение на зъбната помпа и какво изисква всяка характеристика от инсталацията
| Какво ви дава механизмът | Къде печели принтерът | Какво трябва да уважавате |
|---|---|---|
| Фиксиран обем на оборот | Повтаряща се циркулация и дозиране на охлаждащата течност; поток следи PWM мито | Не се самозасмуква, така че дръжте входа наводнен |
| Твърди зъбни колела в плътно прилягащ корпус | Поддържа налягане в дълъг контур за водно охлаждане | Твърди отломки ожулват повърхностите на зъбното колело; изисква се филтриране |
| Без клапани и без гъвкав елемент | Нищо за умора; мощността се задържа, когато налягането се повиши | Водата го смазва и охлажда, така че избягвайте работа на сухо |
| Всмукване, образувано на входа | Издърпва течност нагоре с кратко повдигане, за да подготви цикъл | Въздухът преминава през хлабините; отрицателното налягане е ограничено до По-малко или равно на -12kPa |
Източници: принцип на действие на зъбна помпа и формули на помпата; данни за продукта на производителя.
Комплектът спецификации SC2301CPW
SC2301CPW работи на 24 V, движи се с поне 100 mL/min, работи между 40 и 150 kPa, черпи не повече от 200 mA и измерва 60 dB или по-малко на 50 cm. Средата му е вода, отрицателното му налягане е по-малко или равно на -12kPa, а работната му среда е 0–50 градуса при 75% относителна влажност.
Прочетени като набор, а не като списък, тези числа отговарят на три въпроса: дали помпата може да се захранва от самата машина, дали тя движи течност достатъчно бързо за работата и дали може да прокара този поток през истински водопровод. Таблицата съпоставя всяка фигура с решението, което урежда.
Оценките на SC2301CPW и решението, което всеки взема
| Параметър | Стойност на листа с данни | Какво се установява в принтер |
|---|---|---|
| Номинално напрежение | DC 24 V | Съвпада с основната релса на повечето принтери, така че не е необходим конвертор |
| Номинален ток | 200 mA или по-малко (под 5 W) | Работи от изход на дънната платка или малък MOSFET канал |
| Скорост на потока | 100 mL/min или повече | Обхваща контури за водно охлаждане с един или двоен горещ край и дозиране с нисък вискозитет |
| Работно налягане | 40–150 kPa (0,4–1,5 bar, 5,8–21,8 psi) | Прокарва вода през фитинги, филтри и микроканали |
| Отрицателно налягане | По-малко или равно на -12 kPa | Изключително слаб вакуум; не може да се използва за вакуумни платформи |
| Среден | вода | Ограничено до вода или охлаждащи течности на водна основа с нисък вискозитет |
| Шум | 60 dB или по-малко на 50 cm | Приблизително ниво на разговор и по-тих от стъпковите двигатели в повечето компилации |
| Тип помпа | Положително изместване (предавка) | Потокът следи скоростта; налягането е независима граница, а не падаща крива |
Източник: данни за продукта на производителя за SC2301CPW.
24 V и 200 mA: захранва се от собствената шина на машината
Под 5 W при 24 V означава, че помпата може да споделя захранването, което вече захранва вентилаторите, светлините и дънната платка, без втора тухла или преобразувател. Две подробности правят това просто. Уверете се, че изходът, който възнамерявате да използвате, е над 200 mA с марж и управлявайте помпата с PWM, а не чрез понижаване на напрежението. Зъбна помпа, забавена от намалено захранване, губи въртящ момент и се държи непоследователно; същата помпа при 24 V с 50 процента работен цикъл просто се върти по-бавно и измерва по-малко.
100 mL/min: какво действително покрива потокът
Единичен контур за водно охлаждане на горещия край обикновено се нуждае от само 20–50 ml/min, за да поддържа температурата си, така че гарантиран минимум от 100 ml/min оставя място за два hotend-а или по-дълъг цикъл от тръби. При дозиране същата цифра се превръща в приблизително 50 ml за половин минута.
Приемайте 100 ml/min по-скоро като минимум, отколкото като обещание. Измерва се на къс, прав тестов стенд и реална верига с тесни тръби, бързи връзки, филтър и студена плоча ще поеме част от него. Оразмерете контура за течността, която всъщност възнамерявате да преместите.
40–150 kPa: числото, което го отделя от помпа с мека тръба
Работното налягане е това, което избутва течност през тесни канали и е най-силният аргумент за зъбна помпа на принтер. Тъй като изместването е положително, потокът остава почти постоянен, докато системата се съпротивлява, така че помпата не изчезва, когато контурът се затегне. В индустриалните размери външните прецизни зъбни помпи са с оценка до приблизително 210 бара, така че задържането на 1,5 бара е незабележимо задължение за механизма, което е точно смисълът на избора му.
Натискът не е безплатен, но тук е евтин. Преместването на 100 ml/min срещу 150 kPa води до около 0,25 W хидравлична мощност, поради което двигател с мощност под 5 W може да поддържа това налягане без напрежение. Ограничението, което срещате на практика, е много по-вероятно да бъдат тръбите и фитингите, отколкото помпата.
60 dB на 50 см, и какво го променя
Шумът е стойност на тестовия стенд, както и цифра на продукта. Същата помпа, закрепена направо към панел от ламарина, може да звучи два пъти по-силно от същата помпа върху силиконови втулки, а честотата на превключване в диапазона 20–25 kHz не позволява чуването на собствения тон на двигателя. Монтирайте го меко и измерете на 50 см, преди да решите, че помпата е проблемът.
Първо приложение: водно охлаждане със затворен контур за горещи и студени плочи
За вода и охлаждащи течности на водна основа, зъбна помпа измерва фиксиран обем на оборот, така че скоростта на циркулация остава стабилна там, където мека тръба би се деформирала и клапан би се запушил.
Помага да поставите числа върху думата тънък. Водата е отправна точка при около 1 mPa·s и течностите, които тази помпа е предназначена да обработва, се намират близо до нея.
Стълба за съвместимост на течности, от подходящи до неподходящи
| течност | Типичен вискозитет (mPa·s) | Защо има значение за принтер |
|---|---|---|
| Вода 20 градуса | около 1 | Охлаждаща течност, почистваща течност и еталон за зареждане |
| Охлаждаща течност вода-гликол | 1–5 | Стандартна охладителна течност със затворен контур; съвместим |
| зехтин | около 56 | Леки лубриканти; може да се обработва за кратки периоди |
| мед | около 2000–10 000 | Твърде дебел; риск от претоварване на двигателя |
| Кетчуп | около 5 000–20 000 | Разреждаща паста при срязване; не е подходящ за тази помпа |
| фъстъчено масло | около 10 000–1 000 000 | Пасти с пълнеж; ще повреди помпата |
Източник: референтни стойности на вискозитета за обикновени течности.
Защо обемът на оборот е подходящ за водно охлаждане
Повечето охлаждащи течности за печат са нютонови или почти нютонови: техният вискозитет не се променя драматично със скоростта на срязване. Уловката е, че скоростта на потока трябва да е постоянна, тъй като всяка промяна се проявява като гореща точка или температурен скок.
Зъбната помпа има отговор на това. Неговата мощност на оборот никога не зависи от това колко далече е студената плоча от резервоара или колко е затоплена линията; зависи от това колко бързо се въртят предавките, което контролерът задава директно. Същата причина обяснява защо зъбните помпи се появяват при обработката на полимери като помпи за стопилка след шнека, където тяхната работа е да изгладят пулсациите на шнека и да фиксират изходната скорост преди матрицата. Контурът за водно охлаждане на принтера наследява същото предимство в по-малък мащаб.
Проектни бележки за работа с водно охлаждане
Обемна помпа не повдига течност, която никога не е мокрила, така че монтирайте нивото на резервоара с или над входа и напълнете линията веднъж при стартиране.
Водата бързо губи налягане в тясна линия. Поддържайте цикъла кратък и изберете достатъчно широк отвор, така че тръбата да не е най-тясната част на системата.
Отломките са абразивни. Груба входяща решетка или филтър предпазва повърхностите на зъбното колело и принадлежи към смукателната страна само ако течността все още може да достигне до помпата.
Вискозитетът пада с повишаване на температурата и водата, затоплена с десет градуса, се държи по подобен начин. Контролирайте температурата на резервоара, ако дебитът трябва да се повтори.
Никога не оставяйте изхода да се затвори, докато помпата работи. Изключването на зъбна помпа преобразува мощността на двигателя в налягане и топлина, без нито едно от двете да отиде.
Второ приложение: циркулация на охлаждане в затворен контур
В затворен контур SC2301CPW премества охлаждащата течност през блок с горещи накрайници, лазерна студена плоча или задвижваща плоча и неговото номинално налягане е това, което поддържа този поток стабилен, докато съпротивлението на веригата нараства.
Причината, поради която течното охлаждане печели своето място в принтера, е пълзенето на топлина. Вентилатор вътре в топла камера рециркулира същия въздух, който току-що е нагрял, така че нишката се омекотява над зоната на стопяване и дюзата засяда частично през отпечатъка. Течна верига премества топлината към радиатор извън камерата, вместо да я разбърква вътре.
Колко струва контурът под налягане
Всеки компонент между помпата и връщащата линия облага потока: метър тясна тръба, чифт бързи връзки, студена плоча с микроканали, филтър и радиатор струват няколко kPa при тези скорости. Общата стойност за типична верига с един горещ край се приземява добре в диапазона 40–150 kPa на SC2301CPW, което означава, че помпата обикновено има достатъчен марж в контура.
Маржът си струва да има по две причини. Смесите на охлаждащата течност, сгъстени с гликол, повишават налягането, което помпата трябва да преодолее, и частично блокирана студена плоча или прегънат тръбопровод може да повиши изискването без промяна на табелката с данни.
Подготовка, кървене и избор на течност
Напълнете примката преди първото пускане и изпуснете въздуха от най-високата точка. Зъбната помпа изтегля течност надеждно, след като входът е намокрен, но тя няма да зареди суха линия сама по себе си и няма да изчисти уловен въздушен джоб, който се намира над водния блок. Използвайте дестилирана вода с биоцид или специална охлаждаща течност, не допускайте агресивни киселини и абразивни течности във веригата и поставете груб филтър на връщането, така че остатъците от радиатора да се спират във филтъра, а не в зъбните колела.
Къде да поставите помпата в контура
Изтеглете от резервоара и натиснете през източника на топлина. Този ред поддържа входа на помпата под малкия положителен напор на резервоара, предпазва я от най-топлата течност в системата и позволява на радиатора да седи преди или след блока в зависимост от това как е разположена машината. Дръжте тялото на помпата извън нагрятата камера; моторът му е с въздушно охлаждане и 50-градусова камера не е място за него.
Ако оразмерявате контур, вместо да го ремонтирате, изпратете ни течността, нейния вискозитет при работна температура и дължината и отвора на вашата тръба. Поискайте мостра и преглед на контура и ние ще потвърдим подходящия за него вариант и размер на линията.
Трето приложение: ограничения на отрицателното налягане и защо не е за вакуумни платформи
Тъй като входната страна на обемна помпа образува засмукване, SC2301CPW може да изтегли леко отрицателно налягане. Въпреки това, според листа с данни, неговото отрицателно налягане е само по-малко или равно на -12kPa, което го прави неподходящ за вакуумни платформи или смукателни устройства.
Съответните референтни точки са прости. Стандартната атмосфера е около 101 kPa, така че помпа с номинално работно налягане от 150 kPa има повече диференциални възможности, отколкото се нуждае платформа на морското равнище. Това, което няма, е силна вакуумна спецификация и това разграничение решава дали митото отговаря на помпата.
Колко отрицателно налягане да очаквате
Работното налягане описва колко силно помпата може да натисне, а смукателната страна го отразява, докато нещо ограничи диференциала. В запечатана верига, пълна с течност, тази граница е висока и помпата се държи почти така, както предлага листът с данни. При въздушно обслужване картината се променя: въздухът преминава покрай хлабините на предавките по-лесно от водата, разтвореният въздух излиза от течността и всяка връзка, която не е херметична, се превръща в пътека, която помпата трябва да поддържа. На практика това означава, че вакуумът, който платформата достига, зависи от това колко добре уплътнява платформата, а не от числото на помпата. С максимално отрицателно налягане, по-малко от или равно на -12 kPa, тази помпа не може да поддържа вакуумна платформа.
Защо задържането на вакуум не е практично тук
Вакуумната платформа изисква дълбоко и продължително отрицателно налягане. С по-малко или равно на -12kPa, SC2301CPW не може да генерира достатъчно засмукване, за да захване плоча или панел. Опитът да се използва за това задължение ще доведе до непрекъснато изпомпване на въздух, липса на смазване, охлаждане и бързо износване на повърхностите на зъбните колела.
Когато специалната вакуумна помпа е по-добрият отговор
Зъбна помпа без течност в нея е помпа без смазване, без охлаждане и път на теч през хлабините. Ако работата е непрекъснато изпомпване на въздух, ако вакуумът трябва да достигне по-дълбоко от около минус 60 kPa или ако приспособлението изтича по-бързо, отколкото помпата може да поддържа, диафрагмената вакуумна помпа, създадена за въздух, е честният избор и SC2301CPW принадлежи отново към работа с течност. Правилният въпрос не е коя помпа е по-силна, а коя се иска да премести течността, за която е проектирана.
Зъбна, перисталтична или диафрагмена: коя помпа иска работата
Изберете зъбна помпа, когато потокът трябва да остане постоянен спрямо налягането и течността е вода или охлаждаща течност с нисък вискозитет, перисталтична помпа, когато изолацията на течността е по-важна от налягането, и мембранна помпа, когато течността е въздух или засмукването трябва да е силно.
Трите фамилии са достатъчно близки по размер и цена, така че решението обикновено включва течността, а не листа с данни.
Семейства помпи една до друга за работа с принтер
| Тип | Силни страни | Където дава почва | Типично задължение за принтер |
|---|---|---|---|
| Предавка (положително изместване) | Равномерен поток при повишаване на налягането; компактен, без клапани или тръба | Не се самозасмуква; абразивите износват повърхностите на зъбните колела; има нужда от течност за смазване | Циркулация на водно охлаждане, дозиране на охлаждаща течност с нисък вискозитет |
| Перисталтичен | Течността докосва само тръбата; самозасмукване; толерира частици и въздушни охлюви | Тубата е консуматив; потокът избледнява, тъй като се уморява; налягането е ограничено от тръбата | Дозиране на смола и реагент, охлаждащи контури с ниско налягане |
| Диафрагма | Силно засмукване; самозасмукване; може да движи въздух и газ | Пулсиращ изход; износване на входящи и изходящи клапани; по-шумна от зъбна помпа | Вакуум и въздух, продухване, пръскане |
Едно честно предупреждение принадлежи тук. Ако вашата течност е фотополимерна смола или реагент, който никога не трябва да докосва механизъм, перисталтичният дизайн си заслужава смяната на тръбата, а ефективността на зъбната помпа е без значение. Зъбните помпи печелят при налягане и водно охлаждане, а не при изолация или пасти с висок вискозитет.
Бележки за интегриране за производителя на машини
Шест детайла решават дали SC2301CPW работи според рейтинга си в реална машина.
Задвижвайте го с PWM при номиналните 24 V и оставете захранването. Забавянето на зъбна помпа чрез намаляване на напрежението струва въртящ момент и повторяемост, без да се купува тишина. Поддържайте текущия път чист. Това е постояннотоков товар с четка, така че дръжте проводниците къси, свържете се със земята само при захранването и монтирайте диод за обратно движение през клемите, когато MOSFET го превключва. Монтирайте тялото върху силиконови втулки, вместо да го завинтите плоско към панел, и разликата във възприемания шум е по-голяма от всяка промяна, която можете да направите на помпата. Наводнете входа. Поставете резервоара над помпата, напълнете тръбопровода при първото пълнене и използвайте цедка за крака, така че помпата никога да не трябва да повдига течност, която още не е намокрила. Екран, а не удушаване. Груба входяща решетка спира остатъците, без да пречи на помпата; фин филтър, който се запушва, превръща работещата помпа в неработеща. Планирайте спирането, както и бягането. Възвратен клапан на изхода задържа линията, а байпасът за освобождаване на налягането или просто дисциплината никога да не се затварят и двата клапана, предпазва обемната помпа от проблеми.
Пет режима на отказ, които можете да проектирате
Повечето оплаквания от зъбна помпа на принтер се отнасят до една от пет ситуации и всяка от тях е по-лесна за предотвратяване, отколкото за лечение.
Пет симптома, пет причини и промяната на дизайна, която премахва всяка от тях
| Това, което виждате | Какво се случва и поправката |
|---|---|
| Помпата работи, но не постъпва течност | Входът е сух. Зъбната помпа не е самозасмукваща, така че намокрете тръбопровода и го напълнете веднъж; след това той поддържа скромно повдигане сам. |
| Потокът избледнява частично през отпечатъка | Въздухът се засмуква при хлабав монтаж или входящата решетка се запушва. Запечатайте отново смукателната страна, почистете ситото и поддържайте фина филтрация от страната на налягането. |
| Корпусът и моторът работят горещи | Помпата се забавя с намалено напрежение или се натиска срещу затворен клапан. Възстановете 24 V, задайте скоростта с PWM и дайте път на потока. |
| Скоростта на потока се променя между циклите | Температурата на водата се променя и нейният вискозитет с нея. Поддържайте температурата на резервоара постоянна и дръжте входа наводнен, така че задържаният обем да остане пълен. |
| Отрицателното налягане е недостатъчно | Нормално поведение. Отрицателното налягане на помпата е само по-малко или равно на -12kPa. Не може да се използва за вакуумни платформи; преминете към диафрагмена помпа. |
Често задавани въпроси
Какъв дебит осигурява SC2301CPW?
Той се оценява на 100 ml/min или повече при 24 V. Тази цифра идва от кратък тестов стенд, така че планирайте загубите, които вашата собствена верига добавя чрез тръби, фитинги, филтър и студена плоча, и оразмерете митото, като вземете предвид разликата.
SC2301CPW самозасмукващ ли се е?
Не. Това е обемна помпа, което означава, че движи течността много ефективно, след като входът е намокрен, но няма да издърпа суха линия от празен резервоар. Монтирайте резервоара на ниво с или над входа и напълнете веригата при първото пълнене.
Може ли да изпомпва течности с висок вискозитет?
Не, и това е основната причина да избягвате да посочвате зъбна помпа за пасти. Листът с данни посочва водата като среда. Твърдите зъбни колела и малките хлабини поддържат фиксиран обем на оборот само когато течността е рядка. Пастите с висок вискозитет ще претоварят двигателя, ще износят повърхностите на зъбните колела и ще причинят изтичане на уплътнението.
150 kPa е 1,5 бара, или около 21,8 psi. Долната граница на диапазона, 40 kPa, е 0,4 бара или около 5,8 psi. И двата края се намират удобно над това, което изисква охладителната верига на принтера, поради което стойността на налягането обикновено е знак за марж, а не за тясна граница.
Мога ли да стартирам SC2301CPW от дънната платка на принтера?
да При 24 V той черпи 200 mA или по-малко, което е под 5 W, и това е в обсега на изхода на дънната платка или малък MOSFET канал. Потвърдете рейтинга на изхода, който възнамерявате да използвате, и контролирайте скоростта с PWM, а не чрез намаляване на захранващото напрежение.
Може ли същата помпа да задвижва вакуумна платформа?
Не. Листът с данни определя максимално отрицателно налягане от По-малко или равно на -12kPa. Запечатана платформа или приспособление със скромен процент на изтичане изисква много по-дълбок вакуум, отколкото тази помпа може да осигури. Непрекъснато изпомпване на въздух, дълбок вакуум под около минус 60 kPa или приспособление, което изтича по-бързо от помпата, може вместо това да евакуира цялата точка към диафрагмена вакуумна помпа.
Това ви оставя
SC2301CPW е 24 V зъбна помпа и нейните предимства идват от този един факт: най-малко 100 mL/min, който се поддържа стабилен при повишаване на налягането, работен диапазон от 40–150 kPa, който покрива водно охлаждане и реални водопроводни инсталации, и потребление под 200 mA, което позволява на принтера да го захранва директно. Посегнете към него, когато течността е вода или охлаждаща течност с нисък вискозитет и контурът трябва да поддържа потока си под натоварване. Отстъпете от него, когато течността е паста, каша, въздух или когато механизмът никога не трябва да докосва течността.
Разкажете ни за вашата конструкция. Споделете течността, нейния вискозитет при работна температура, работния цикъл и налягането, което вашата верига вижда, и ние ще потвърдим варианта SC2301CPW, размера на линията и материала на тръбите или ще ви насочим към перисталтична или мембранна помпа, ако това е честният отговор. Поискайте лист с данни и преглед на приложението.