Високий тиск 24 В і високий потік, долаючи вузькі місця доставки високов’язкого матеріалу в 3D-друкі

SC2301CPW — це 24-вольтовий шестеренчастий насос для 3D-друку з потужністю 100 мл/хв або більше при діапазоні робочого тиску 40-150 кПа, і це поєднання — це те, що розриває вузьке місце високої в’язкості в 3D-друку. Там, де трубчастий насос втрачає потік у зв’язку зі збільшенням зворотного тиску, шестеренний насос продовжує витісняти густу рідину через довгі лінії, вузькі отвори та підняті точки подачі.

З першого погляду

Конструкція - два зачеплення шестерні в корпусі з щільним зазором; позитивне зміщення, відсутність клапанів на шляху рідини.

Електричний - 24 В постійного струму, 200 мА або менше, менше 5 Вт, тому вихід материнської плати або невеликий каскад MOSFET може перемикати його.

Потік - 100 мл/хв або більше, приблизно 1,7 мл/с на повній швидкості, пропорційно швидкості двигуна.

Робочий діапазон тиску - 40-150 кПа, достатній для тертя лінії, фітингів, фільтрів і вертикального підйому.

Швидка навігація

Вузьке місце високої в’язкості в доставці рідини для 3D-друку

Як шестерний насос тримає тиск

Короткий огляд характеристик SC2301CPW

Вибір відповідно до в'язкості: де виграє шестеренчастий насос

Ковзання, зсув, стирання та кавітація

Вибір мікрошестеренчастого насоса 24 В у п’ять кроків

Керування мікроводяним насосом 24 В від материнської плати принтера

Обмеження сторони всмоктування, заповнення та негативного тиску

Автоматична подача рідини для 3D-принтерів

Контрольний список встановлення та введення в експлуатацію

Часті запитання

Ключові висновки

Вузьке місце високої в’язкості в доставці рідини для 3D-друку

В’язкість, а не потік, вирішує, чи зможе насос принтера подавати. Втрата тиску вздовж лінії зростає разом із в’язкістю рідини та падає відповідно до четвертого ступеня радіуса отвору, тому густа рідина у вузькому трубопроводі може вимагати більшого тиску, ніж може створити насос низького тиску, якою б швидкістю не обертався його двигун.

Кожна сім’я, яка зазнає невдачі, зазнає невдачі через структурні причини. Перистальтичний насос ущільнює трубку, здавлюючи трубку, тому ущільнення розм’якшується в міру підвищення тиску нагнітання. Відцентровий насос втрачає напір, коли петля затягується, що виключає його дозування. Мембранний насос створює корисний тиск, але пульсує, і його зворотні клапани засмічуються першими, коли рідина переносить частки або твердне на місці.

Шестеренчастий насос змінює обмеження замість того, щоб оптимізувати його. Його зубчасті колеса жорсткі, зазори невеликі та фіксовані, а сама рідина доповнює ущільнення, тому тиск походить від геометрії зміщення, а не від еластичності труби.

Таблиця 1. Сімейства насосів, що використовуються в 3D-принтерах і навколо них, порівняні за режимом роботи

Практичне читання є вузьким: спочатку виберіть групу з рідини та геометрії петлі, а потім зіставте рейтинги. Насос, обраний відповідно до показника витрати та встановлений у контурі з високою в’язкістю, є найпоширенішою помилкою при проектуванні рідини принтера, тому що кожна величина витрати належить до одного встановленого тиску та однієї рідини.

Як зубчастий насос тримає тиск: дві шестерні, малі зазори, без клапанів

Шестеренчастий насос витісняє фіксований об’єм за один оберт. Рідина затримується між зубцями та корпусом, переноситься по корпусу від входу до випуску та виштовхується в місці зчеплення шестерень, тому потік слідує за швидкістю, а опір внизу не зупиняє насос нижче номінального тиску.

Ущільнення – це скоріше пристрій, ніж компонент. Мікронасос описує три динамічні зони ущільнення: наконечники шестерень до стінки порожнини, точка сітки, де шестерні змикаються, і сполучені поверхні, де шестерні стикаються з корпусом і торцевою кришкою. Ці частини повинні рухатися, тому існують зазори і рідина витікає назад від випуску до входу; що зворотний витік є ковзанням, і він встановлює об'ємну ефективність.

Для будівельника важливі три наслідки:

Потік близький до лінійного зі швидкістю, тому насос поводиться як вісь руху: одне калібрування перетворює значення команди в мілілітри на секунду.

Тиск зростає, щоб зустріти опір, тому частково засмічений фільтр збільшує навантаження, а не припиняє подачу, і кожна установка потребує способу помітити це.

В’язкість покращує герметичність, що протилежно трубчастому насосу, і тому те саме обладнання стає точним на наповненій смолою чи пастою.

Слідують два обмеження. Через відсутність клапанів для уловлювання сміття частинки досягають зазорів, тому вхідний фільтр необов’язковий. А оскільки рідинна плівка одночасно ущільнює та змащує, слід уникати сухого ходу, а не допускати його.

Короткий огляд SC2301CPW: 24 В, 100 мл/хв, 40-150 кПа

SC2301CPW — це мініатюрний шестеренчастий насос на 24 В постійного струму, що забезпечує потік 100 мл/хв або більше, діапазон робочого тиску 40-150 кПа, максимальний струм 200 мА та рівень шуму 60 дБ або менше на відстані 50 см, що використовується в промислових і широкоформатних принтерах класу подачі рідини.

Таблиця 2. Номінальні параметри SC2301CPW (дані виробника, одиниці згідно з публікацією)

Читайте рейтинги як одну систему. Обмотка 24 В робить електричну роботу вимикачем і запобіжником, а не перетворювачем, а стеля 200 мА зберігає ступінь драйвера набагато меншим, ніж потужність нагрівача. Flow встановлює бюджет поповнення; тиск визначає, який опір контуру може витримати установка, а діапазон водяного насоса 40-150 кПа – це те, що відрізняє цей клас мікронасосів високого тиску від обладнання для перекачування низького тиску. Значення витрат без тиску, напруги та тестової рідини не є специфікацією.

Одне застереження стосується кожного мініатюрного насоса. Принцип закачування – це поле таблиці даних, а не щось, закодоване в номері деталі, і вторинні джерела іноді описують ту саму модель по-різному. Перш ніж проектувати контур навколо будь-якого насоса, підтвердьте три поля поточної таблиці даних: тип насоса, матеріали, що змочуються, та умови випробувань, що стосуються номінальних витрат і тиску.

Вибір відповідно до в’язкості: де виграє шестеренчастий насос

Понад приблизно 1000 мПа·с сама плівка рідини ущільнює зазори в передачах і вимірювачі насоса без пульсації; нижче цієї смуги ті самі зазори витікають і точність падає. Межа вибору – це, по-перше, питання в’язкості, а потім питання тиску.

Таблиця 3. Смуги в’язкості рідин для 3D-друку та сімейство насосів, які відповідають кожній смузі

В’язкість змінюється залежно від температури та швидкості зсуву, тому вказуйте її при температурі, яку рідина побачить у лінії. Шестеренні насоси охоплюють найширший діапазон у таблиці 3 - Viking Pump оцінює моделі з регульованим зазором від 1 до 440 000 сСт, але діапазон використання в принтері вужчий, оскільки рідина також має відповідати шестерням і корпусу.

Для роботи з низькою в’язкістю та критичного забруднення трубчастий насос залишається кращою відповіддю; нашНаправляюча перистальтичного насоса SC2201RPW для точного контролю рідинидокументи, що шлях, імежа вибору шестеренного насоса та перистальтичного насосаохоплює ширше порівняння. Поблизу лінії 1000 мПа·с вирішальним питанням зазвичай є те, чи допускає процес пульсацію.

Ковзання, зсув, стирання та кавітація: чотири способи втрати точності

Шестеренчастий насос втрачає точність чотирма способами, кожен з яких має свій симптом. Ковзання скорочує поданий об’єм у міру підвищення різниці тиску, зсув змінює рідину, стирання відкриває зазори протягом місяців, а кавітація перериває подачу через шум і непостійний тиск.

Таблиця 4. Види відмов під час роботи шестеренчатого насоса високої в’язкості та способи їх усунення

Ковзання та стирання мають найбільше значення під час виробництва, і вони тягнуть у протилежних напрямках: фільтр грубого очищення пропускає частинки, які відкривають зазори, тоді як фільтр надтонкого очищення підвищує перепад тиску та збільшує ковзання. Компромісом є впускний фільтр 100 мкм за графіком обслуговування плюс періодична перевірка об’єму, що поставляється, яка виявляє знос до того, як він витратить деталь.

Як визначити розмір мікрошестеренчастого насоса 24 В за п’ять кроків

Виберіть розмір насоса за п’ятьма числами: об’єм на цикл, дозволений час, в’язкість при робочій температурі, тиск, необхідний у точці подачі, і наявна рампа. Усе інше випливає з цих п’яти, а арифметика вписується в електронну таблицю.

Крок 1. Напишіть робочу точку цифрами

Запишіть рідину, об’єм за цикл, тривалість циклу, висоту подачі, отвір і довжину лінії та напругу на рейках. Вимога, написана як достатній потік, не може бути перевірена, тому рідинні системи двічі вказуються повторно.

Крок 2: Перетворіть висоту в тиск

Статична підйомна сила випливає з густини рідини: тиск дорівнює густині, помноженій на прискорення сили тяжіння, 9,81 м/с², помноженій на висоту.

Таблиця 5. Висота, еквівалентна 150 кПа верхньої частини робочої стрічки SC2301CPW

Статична висота рідко витрачає всю смугу: підйом смоли на 0,5 м до встановленої на порталі ванни коштує близько 5 кПа, а решта запасу витрачається на тертя.

Крок 3: розрахуйте тертя лінії перед вибором отвору

За швидкості потоку принтера з в’язкими рідинами потік у лінії є ламінарним, тому застосовується Хаген-Пуазей: перепад тиску дорівнює в’язкості, помноженій на в’язкість, помножену на вісім, помножену на швидкість потоку, поділену на π, помножене на четвертий ступінь радіуса отвору. Четверта влада – це частина, яку слід пам’ятати, тому що нудьга домінує над усім іншим.

Таблиця 6. Падіння тиску на 1 м прямої трубки при 100 мл/хв (ламінарний потік, 20 градусів)

Прочитайте таблицю як рішення. Смола при 1000 мПа·с через 1 м трубки 6 мм при 100 мл/хв коштує близько 52 кПа; додайте підйомник і арматуру, і навантаження все одно пройде з приблизно 90 кПа. Та сама рідина в 4-міліметровій трубці коштує 265 кПа і виходить з ладу до врахування підйомної сили, а при 10 000 мПа·с навіть 8-міліметрова трубка при 166 кПа перевищує номінал. Тоді відповіді полягають у тому, щоб нагріти рідину, скоротити пробіг, збільшити отвір або прийняти менший потік - ніколи не встановлювати більший двигун.

Крок 4. Перевірте рідину на змочених частинах

Перевірте сумісність із шестернями та корпусом, розмір часток і твердість, а також будь-яку чутливість до зсуву. Сюди також відноситься температура, оскільки вона встановлює в’язкість, яка використовується в розрахунках: вода падає з приблизно 1,00 мПа·с при 20 градусах до приблизно 0,55 мПа·с при 50 градусах, зменшуючи тертя лінії розрізу приблизно на 45% при тому самому потоці.

Крок 5: сплануйте бюджет на електричну сторону та стратегію зносу

Перевірте, чи рейка подає робочий і пусковий струм із запасом для пускових поривів і зупиненого ротора, і вирішіть, як буде перевірятися отриманий обсяг з часом. На шестеренчастому насосі зношуваною частиною є насосна камера, тому план технічного обслуговування є стандартом фільтрації та періодичної перевірки потоку, а не планової заміни деталей.

Керування мікроводяним насосом 24 В від материнської плати принтера

При напрузі 24 В і 200 мА або менше насос є проблемою з комутаційним вихідним навантаженням, а не з джерелом живлення. N-канальний МОП-транзистор логічного рівня на стороні низького рівня, запобіжник розгалуження та зворотний діод на двигуні покривають електричну сторону, а справжня робота полягає в контролі, калібруванні та захисті.

Комутовані виходи вентилятора та нагрівача на 32-розрядній платі зазвичай мають номінальний струм від 1 A до 3 A кожен, а рейка позаду них несе нагрівачі, вентилятори та крокові драйвери, тому насос, який споживає менше 200 мА, цілком відповідає бюджету, але він все одно повинен мати власний запобіжник і ніколи не використовувати спільну логічну шину. Насос із нижчою напругою споживає пропорційно більше струму для тієї ж роботи, тому блок 24 В інтегрується легше, ніж еквівалент 6 В:узгодження напруги та струму для материнських плат принтеравстановлює цю арифметику.

Оскільки потік пропорційний швидкості, насос поводиться як вісь: визначте мінімальну команду, вище якої надійно починається обертання, утримуйте час циклу ШІМ у мілісекундному діапазоні та повторно калібруйте після будь-якої зміни рідини, отвору, довжини лінії або висоти подачі. Klipper показує тривалість циклу, час запуску та мінімальне навантаження для комутованих і ШІМ-виходів, а Marlin управляє виходами вентиляторного типу через M106, тому послідовність заправки стає коротким макросом. Зворотний діод і перевірка струму або потоку покривають дві несправності, які контролер не бачить: засмічений фільтр і сухий резервуар.

Обмеження сторони всмоктування, заповнення та негативного тиску

Шестеренчастий насос не є самовсмоктуючим і не допускає повітря у всмоктувальній лінії. Він створює негативний тиск на стороні входу, але до початку кавітації доступна лише різниця між атмосферним тиском і тиском пари рідини.

На рівні моря атмосферний тиск приблизно 101 кПа еквівалентний приблизно 10,3 м води в ідеальній системі. Тертя, розчинене повітря та тиск пари на практиці скорочують це значення до кількох метрів, а температура загострює межу: тиск водяної пари підвищується від приблизно 2,3 кПа при 20 градусах до приблизно 12,4 кПа при 50 градусах, тому теплий контур охолодження утворюється там, де холодний був безпечним.

Слідують чотири правила. Встановіть насос на виході з резервуара або під ним, щоб впускний отвір залишався затопленим під дією сили тяжіння. Тримайте всмоктувальну лінію короткою, прямою та на один розмір більшою за вихідну. Напружте вхідний отвір, розмір якого відповідає низькому перепаду тиску. І знайдіть кожну точку, куди може потрапити повітря - нещільне кріплення, частково занурену трубу, резервуар, який випорожнює середину конструкції, - тому що аерована рідина зменшує подачу та прискорює знос.

Якщо вимогою є вакуум, а не передача рідини, правильним компонентом є спеціальний мікронасос негативного тиску, створений для повітря та газу. Рідинний шестеренчастий насос створює лише невеликий негативний тиск і не може замінити вакуумний пристрій у режимі встановлення, дегазації чи витримки.

Автоматична подача рідини для 3D-принтерів: контроль рівня та логіка поповнення

Для автоматичної подачі рідини для 3D-принтерів потрібен датчик рівня, смуга гістерезису, достатньо широка, щоб зупинити пошук насоса, і команда доповнення, яка переміщує відомий об’єм. При доступній швидкості 100 мл/хв або більше доповнення на 50-100 мл займає від 30 до 60 секунд, цього достатньо, щоб пройти між шарами.

Вибір датчика встановлює логіку: фотоелектричний точковий датчик або поплавковий вимикач дає простий високо-низький сигнал для заповнення партії, ультразвуковий датчик або датчик тиску постійно відстежує об’єм, але потребує фільтрації, а тензодатчик під резервуаром вимірює масу безпосередньо та підходить для в’язких рідин, де сам по собі рівень вводить в оману.

Логіка керування однакова в усіх випадках: поріг наповнення, вищий поріг зупинки та рівень блокування, нижче якого насос не повинен запускатися. Розмір кожної партії, щоб рівень не перевищувався, доповнюйте під час холостого ходу або між шарами, а не під час експонування, і реєструйте кожен об’єм партії, щоб калібрування, що дрейфує, відображалося як тенденція, а не як невдала збірка.

Таблиця 7. Час заповнення та циркуляції залежно від швидкості потоку для типових завдань принтера

Вищий клас потоку купує більше, ніж швидкість. Доповнення, яке займає 30 секунд замість хвилини, повертає машинний час для кожного циклу та скорочує вікно, у якому рівень бака нижчий за цільовий. Перевірка цих обсягів належить до звичайного, а не одноразового тестування, і те самепроцедура перевірки та перевірки потокувикористовується для перевірки розмірів, може виконувати перевірку насоса.

Контрольний список встановлення та введення в експлуатацію

Введіть цикл у шість кроків, і насос поводиться як вимірювальний пристрій, а не як компонент, який переміщує рідину. Порядок має значення, тому що і заливка, і калібрування залежать від правильності механічного встановлення.

Встановіть насос на виході з резервуара або нижче, а всмоктувальна лінія повинна бути короткою, прямою та на один розмір більшою, ніж вихідна.

Встановіть знімний вхідний сітчастий фільтр 100 мкм і включите його до графіка обслуговування.

Підтримуйте напірну лінію, щоб її вага не звисала з насоса, і уникайте крутих вигинів, які затримують повітря.

Заправте перед першим запуском, а потім переконайтеся, що лінія заповнена та без бульбашок у точці доставки.

Встановіть мінімальну команду, яка надійно запускає обертання, і відкалібруйте доставлений об’єм із достатньо великою партією, щоб помилка зчитування залишалася малою.

Підключіть гілку насоса, встановіть зворотний діод, перевірте напругу на шині під навантаженням і зареєструйте робочу точку: рідина, температура, отвір, значення команди та витрата.

Для машин, де рідинний контур є однією підсистемою більшої конструкції, вкажіть насос поряд із обладнанням для осадження, а не додавайте його в кінці. Конструкції екструзії матеріалів і випробування процесів, які разом кваліфікують лінію рідини та систему руху, доступні через нашПослуга 3D друку, де та сама команда перевіряє робочу точку, канал ствола та ступінь приводу перед тим, як щось замовити.

Часті запитання

Чи може SC2301CPW впоратися з подачею матеріалів з високою в’язкістю, таких як наповнені смоли та пасти?

Так, в діапазоні 40-150 кПа і діапазоні в'язкості його зазори влаштовують. В'язкість покращує герметичність шестеренного насоса, оскільки плівка рідини запобігає зворотному витоку. Справжнім обмеженням є тертя в лінії, тому перевіряйте перепад тиску над запланованим отвором і довжиною та тримайте впускний отвір затопленим.

Який потік і тиск забезпечує SC2301CPW?

Виробник оцінює його як 100 мл/хв або більше, діапазон робочого тиску 40-150 кПа, максимум 200 мА при 24 В і 60 дБ або менше на відстані 50 см. Потік пропорційний швидкості, тому швидкість подачі відповідає значенню команди після калібрування.

Чи зубчастий насос кращий за перистальтичний насос для 3D-друку?

Ні те, ні інше не краще загалом; рідина вирішує. Шестеренчастий насос виграє на в'язких рідинах, тиску та безімпульсному дозуванні; перистальтичний насос виграє на тонких рідинах, чутливих до зсуву або критичних до забруднення, оскільки лише трубка торкається рідини.

Чи SC2301CPW самовсмоктується, і чи може він працювати всухий?

Ні обом. Шестеренчастий насос потребує затопленого вхідного отвору та створює лише обмежений негативний тиск, тому резервуар має розташовуватися біля насоса або над ним. Плівка рідини також змащує набір передач, тому сухий хід запобігає блокування рівня.

Як встановити швидкість потоку на мікроводяному насосі 24 В?

Встановіть мінімальну команду, яка надійно запускає насос, а потім регулюйте швидкість, доки виміряний об’єм не збігається з цільовим. Запишіть команду з конфігурацією рідини та лінії та повторіть калібрування після будь-якої зміни рідини, отвору чи довжини лінії.

Що трапиться, якщо лінія заблокується або фільтр засмітиться?

Тиск зростає, щоб зустріти опір, і подача продовжується, доки не буде перевищено смугу, тому часткове блокування виглядає як вище навантаження на двигун, а не як негайна зупинка. Прочитайте тенденцію зростання поточного струму за фіксованою командою як попередження.

Чому доставлений обсяг з часом падає?

Зазвичай причиною є зношення наконечників шестерень і пластин із порожнинами твердими частинками, що відкриває зазори та збільшує ковзання; Гелеподібна або затверділа рідина всередині камери є другою. Відфільтруйте вхідний отвір і повторно перевірте поставлений обсяг, щоб тенденція виявилася раніше.

Ключові висновки

Шестеренчастий насос 24 В розриває вузьке місце високої в’язкості, оскільки його тиск походить від жорсткої геометрії робочого об’єму, а не від еластичності труби чи швидкості крильчатки.

SC2301CPW забезпечує 100 мл/хв або більше в діапазоні 40-150 кПа при 200 мА або менше, класі подачі рідини, який використовується широкоформатними принтерами.

В'язкість вище приблизно 1000 мПа·с надає перевагу шестеренчатому насосу; нижче, трубчасті насоси та їхній шлях із низьким зсувом, вільним від забруднення є безпечнішим за замовчуванням.

Діаметр отвору домінує над втратами в лінії через четвертий ступінь радіуса, тому підбір розміру трубки знімає більше тиску, ніж будь-яка зміна двигуна.

Затоплений впускний отвір, впускний фільтр, заплавлена ​​гілка з зворотним ходом і періодична перевірка об’єму, що подається, охоплюють майже всі види несправностей у таблиці 4.

Надішліть свою робочу точку - рідину, робочу в'язкість, об'єм за цикл, тиск подачі та напругу в рампі - за допомогоюмиттєвий запит пропозиціїі ми підтвердимо конфігурацію насоса, отвір і ступінь приводу перед тим, як щось замовити.