Begge pumpefamiliene har positiv forskyvning, så begge holder flyten når sløyfen motstår; det som skiller dem er hvordan hver enkelt tetter gapet mellom innløpet og utløpet. Den enkle designforskjellen forklarer nesten alt annet, fra viskositeten hver pumpe foretrekker til trykket den kan holde og delen som til slutt slites ut.

Den praktiske versjonen av regelen er kort. Under omtrent 1000 mPa·sa rørpumpe er den tryggere standarden, over omtrent 10 000 mPa·sa gir pumpen holder trykk og meter uten pulsering, og i mellom bestemmer væsken selv. Denne veiledningen skiller regelen fra hverandre for de fire materialene en skriver faktisk håndterer: PLA og polymersmelte, matpasta, fotopolymerharpiks og kjølevæske.

To måter å forsegle en pumpe på, og hvorfor alt annet følger

En tannhjulspumpe tetter med selve væsken, og en peristaltisk pumpe tetter ved å klemme igjen røret, som er grunnen til at den ene er følsom for viskositet og den andre er følsom for trykk.

Begge familiene flytter et fast volum per omdreining, så begge beskrives som positiv forskyvning og begge gir deg flyt som sporer motorhastigheten. Forskjellen som betyr noe er hva som skjer i gapet mellom høytrykksutløpet og lavtrykksinnløpet.

Girpumpen tetter med væsken den beveger seg

Inne i hodet skiller tre dynamiske tetninger innløp fra utløp, og tetningen mellom dem er en film av selve væsken som sitter i klaringer i størrelsesorden ti mikrometer.

Den ordningen har konsekvenser som viser seg i utvalget snarere enn i markedsføringen. Fordi tetningen er væsken, tetter en tykk væske bedre enn en tynn: gli forbi klaringene øker når viskositeten faller, så tynn blekk og vann mister målenøyaktighet med mindre differensialtrykket holdes lavt og væsken holdes ren. De samme stive girene og tette klaringene er det som lar en tannhjulspumpe holde høyt trykk og flytte tyktflytende eller fylte væsker som ville stoppe en annen design. Harde partikler er fienden til begge egenskapene, fordi de maler selve klaringen som gjør forseglingen.

Den peristaltiske pumpen tetter ved å okkludere røret

Ruller eller sko komprimerer et fleksibelt rør flatt og væsken beveger seg inne i den lukkede lommen, slik at væsken aldri når en tetning, et gir eller et lager.

Forseglingen avhenger knapt av viskositeten, og det er grunnen til at tubepumper håndterer vann, harpiks og honningtykke pastaer med samme hode. Det som begrenser dem er røret: peristaltiske rørpumper når vanligvis rundt 3 til 7 bar, rullehoder opp til omtrent 8 bar og slangepumper av skotype rundt 15 bar. Be en rørpumpe om mer enn røret tåler, og røret er det som svikter, vanligvis ved å flate ut, sprekke eller ekstrudere ut fra under valsene.

Forseglingsbeslutningen fulgte frem til maskinen

Viskositetslinjen: 1000 og 10000 mPa·s

Under ca. 1000 mPa·sa peristaltisk pumpe er den tryggere standarden, over ca. 10.000 mPa·sa girpumpe er, og båndet mellom dem bestemmes av slitasje, skjærkraft og partikkelstørrelse i stedet for av tykkelse alene.

Disse to tallene kommer fra der forseglingsstrategiene krysser hverandre. Når en væske fortynnes, svekkes en tannhjulspumpes filmtetning og dens volumetriske nøyaktighet avviker; ettersom en væske tykner, trenger en rørpumpe mer dreiemoment for å tette den, og røret jobber hardere for hver passasje. Sett tall på væskene en skriver faktisk møter, og linjen blir lett å se.

Der vanlige skrivervæsker faller på viskositetslinjen

Under 1000: tynne væsker og skliproblemet

Tynne væsker er ikke vanskelige å flytte, de er vanskelige å måle med en tannhjulspumpe, fordi filmen som tetter klaringene er svak og pumpen mister en del av hver omdreining bakover.

Vannbaserte kjølevæsker, blekk med lav viskositet og rengjøringsvæsker sitter i dette båndet. En rørpumpe forsegler ved okklusjon, slik at dens nøyaktighet er upåvirket, den selvprimer fra en flaske, og den lave skjæringen av rørbanen passer til væsker som er følsomme for arbeid. Den vanlige grunnen til å velge en girpumpe her er trykk fremfor viskositet, og hvis det er kravet, hold differensialtrykket lavt og filtrer godt.

Over 10 000: tykke pastaer, slam og smelt

Tykke væsker er der en tannhjulspumpe slutter å være et alternativ og blir det eneste fornuftige valget, fordi det er den eneste av de to som kan holde trykket en pasta trenger og levere det uten puls.

Robocasting-pastaer og keramiske slam ligger i størrelsesordener over honning, og viskositeten deres er ikke engang konstant: de fleste er skjærtynnende, så de flyter ved dysen og holder formen umiddelbart etterpå. En tannhjulspumpe passer til denne oppførselen fordi ytelsen per omdreining er fast og trykkkapasiteten er høy, og den produserer den jevne, kontinuerlige leveringen som en trykt perle trenger. Slipende fyllstoffer er avveiningen, og filtrering ved innløpet er det som beskytter klaringene.

I mellom: slitasje, skjærkraft og partikkelstørrelse avgjør

Mellom omtrent 1 000 og 10 000 mPa·s kan begge pumpene gjøre jobben, så valget går til hva væsken gjør med pumpen og hva pumpen gjør med væsken.

Slitasje er vanligvis det første spørsmålet: keramiske partikler sliter på girspisser og plater, mens de samme partiklene bare sliter på et rør som koster en brøkdel av pumpen. Skjæring er den andre, fordi en skjærfortynnende pasta som er overarbeidet ved girnettet endrer sin reologi før den når munnstykket. Partikkelstørrelsen er den tredje, siden et rør kan passere myke faste stoffer som vil blokkere klaringen til en tannhjulspumpe. Still disse tre spørsmålene før du spør om pris.

Fire flytende jobber i en skriver, og mønsteret hver kjører

De fleste valgfeil kommer fra å behandle alle skrivervæsker som én jobb; en skriver ber faktisk en pumpe om å gjøre fire forskjellige ting.

Driftsmønsteret betyr like mye som væsken. En kjølesløyfe går kontinuerlig med lav strømning, mens en doseringsledning går periodisk ved små volum og høyt trykk, og de to vil ikke passe samme pumpe selv når de deler samme væske.

Fire væskejobber, og hva hver enkelt krever av en pumpe

Kilder: produsentens væskesystemveiledning for 3D-skrivere.

Etter materiale: PLA, matpasta, harpiks og kjølevæske

De fire materialene en skriver håndterer presser beslutningen i to forskjellige retninger, og resonnementet bak hvert svar er verdt å beholde.

Les de fire sakene som et sett. To av dem ender med en tannhjulspumpe av trykkhensyn, en slutter med et rør av kjemihensyn, og en er genuint åpen og bestemt av hvordan den trykte delen reagerer på pulsering.

PLA og polymersmelte: en tannhjulspumpe, for trykk

En tannhjulspumpe er det rette svaret for filament- og pelletsmating, og det peristaltiske alternativet er utelukket av temperatur lenge før det utelukkes på ytelse.

På en FDM-maskin er den tilbakevendende fastkjøringen et problem med matetrykk i stedet for et dyseproblem. Når ekstruderen mister grepet under mottrykk, sulter smeltesonen, overopphetes og samler opp karbonisert materiale. En 0,4 mm dyse ved normale utskriftshastigheter genererer omtrent 50 til 100 kPa mottrykk, og høyhastighets eller glassfylt utskrift presser det mot 120 kPa. En mikrotannhjulspumpe vurdert til 40 til 150 kPa dekker området med margin, og fordi ekstruderen bare må skyve materiale til pumpeinnløpet mens pumpen håndterer dysen, slutter ustabiliteten på den ene siden å nå den andre.

Tallene er også verdt å konvertere, fordi de forklarer hvorfor pumpen går kjølig og stille i denne oppgaven. Ved 1,75 mm diameter er 100 ml/min litt over 40 meter filament per minutt, mens en typisk FDM-skriver bruker et sted mellom en halv meter og to meter per minutt. Pumpen fungerer derfor på en liten brøkdel av kapasiteten, som er det beste stedet å være både for støy og slitasje. Den samme logikken forklarer hvorfor tannhjulspumper vises i pelletutskrift: en beholder som er full og en beholder som er nesten tom kan avvike med mer enn 30 prosent i levert strømning, og pumpen flater den ut til en jevn strøm.

Matpasta: en peristaltisk pumpe, for renslighet

Matpasta er som standard en peristaltisk pumpe fordi bare røret berører maten, noe som gjør rengjøring et spørsmål om å bytte en lengde med silikon av matkvalitet.

Sjokolade, glasur, røre, sauser og nøttepastaer måles på denne måten, og den lave skjæringen av rørbanen betyr like mye som hygienen: en pasta hvis tekstur avhenger av strukturen har ikke godt av å jobbe gjennom et tett nett. Velg slangematerialet med samme omhu som pumpen, siden silikon, PTFE og andre formuleringer er forskjellige i kjemisk kompatibilitet og hvor raskt de blir trette.

En tannhjulspumpe tjener sin plass når pastaen er stiv nok til å trenge reelt trykk eller når dosen må være perfekt jevn i stedet for pulserende. Prisen er rengjørbarhet: en tannhjulspumpe har sprekker rundt tannhjulene og platene der rester samler seg, og slipende ingredienser som malte nøtter eller frø vil slite på disse delene jevnt og trutt. I matvareplikt er spørsmålet sjelden hvilken pumpe som kan flytte pastaen, og nesten alltid hvilken pumpe som kan rengjøres mellom produktene.

Fotopolymerharpiks: en peristaltisk pumpe, for isolering

Harpiks går til en peristaltisk pumpe av en overveldende grunn: væsken når aldri mekanismen, så ingenting kan kurere inne i pumpen.

Fotopolymerer er aggressive mot metaller og plast og de herder under lys, noe som gjør en tannhjulspumpe til en risiko snarere enn en kandidat: eventuell harpiks som er igjen i klaringene under en pause herder der og pumpen er ferdig. En rørpumpe isolerer væsken fullstendig, fyller opp et kar i 50 til 100 ml partier, og trenger ingen grunning fordi harpiksen kan trekkes rett fra flasken. Par den med en fotoelektrisk nivåsensor og en liten kontroller, og påfyllingen blir uten tilsyn, noe som betyr noe fordi pauser i en utskrift for å fylle opp karet etterlater en synlig linje ved omstart. Strøm fra 100 til 300 ml/min fyller et kar på sekunder, og røret er den eneste delen som trenger plass på hyllen.

Kjølevæske: virkelig åpen, bestemt av pulsering

Kjølevæske er det ene tilfellet der begge pumpene er forsvarlige, og den avgjørende faktoren er ikke toppstrøm, men hvor jevn strømmen er når den når den kalde platen.

Væskekjøling fungerer på fysikk: vann bærer omtrent fire ganger den spesifikke luftvarmen per kilogram, så en liten, jevn strøm fjerner langt mer varme enn en stor luftstrøm kan. Den fordelen er lett å miste på en printer, der en kjølesløyfe bruker 4-6 mm rør, flere bend og en kaldplate med smale indre kanaler, som alle gir motstand. En vurdering målt ved null mottrykk vil ikke overleve den geometrien, og det er grunnen til at strømningsstabilitet betyr mer enn det maksimale tallet på boksen.

Pulsering er det mer subtile problemet. Intermitterende overspenninger når den kalde platen og forstyrrer det termiske grenselaget mellom platen og varmekilden, så kjøleeffektiviteten varierer med pulsen i stedet for å holde seg konstant, og effekten viser seg i utskriftskvaliteten på store faste områder. En tannhjulspumpe gir jevn, kontinuerlig strømning, som passer til en kjølesløyfe nettopp fordi sløyfen er kontinuerlig. En peristaltisk pumpe svarer med væskeisolering, selvsugende og en støysvak lavtrykksdesign, som passer ettermontering der reservoaret sitter hvor enn det er plass. Velg girpumpe når sløyfen er lang, kjølevæsken er fortykket med glykol, eller strømmen må være helt jevn; velg rørpumpe når trykket er lavt, væsken må holde seg unna mekanismen, og priming fra en flaske under maskinen er poenget.

Eierkostnader: delen som slites er den virkelige forskjellen

En peristaltisk pumpe bærer et rør som koster lite og endres på minutter; en tannhjulspumpe har på seg deler som er inne i pumpehodet, så vedlikeholdet avhenger av hvor ren væsken forblir.

For en skrivereier er dette den største forskjellen mellom de to familiene, og det er den som er minst synlig på et dataark.

Hva hver familie koster å holde i gang

Gapet er stort nok til å ha blitt modellert eksplisitt. En publisert kostnadsmodell for tilførsel av skrivervæske anslår årlig vedlikehold til omtrent USD 76 per maskin når røret er den eneste fuktede delen, mot omtrent USD 380 der rutinemessig service betyr å åpne pumpen. Regnestykket avhenger av forutsetninger som ikke vil matche alle verksteder, men mekanismen bak gjør det: et forbruksmateriell som endres på sekunder, uten demontering, er en annen type vedlikeholdskostnad enn en reparasjon.

De samme to pumpene på en arbeidsbenk og på en produksjonslinje

Den tekniske sammenligningen lander forskjellig avhengig av om du bygger én maskin eller sender hundre, så det er verdt å lese samme tabell to ganger.

Ingenting i fysikken endrer seg mellom de to kolonnene. Det som endrer seg er hvor mye av variasjonen du kan absorbere for hånd, og for en produsent forsvinner den evnen.

Samme avgjørelse, sett fra to forskjellige benker

Tre utvalgsmyter verdt å trekke seg tilbake

Tre overbevisninger overlever i fora lenge etter at ingeniørarbeidet har avgjort dem, og hver av dem fører til et spesifikt dårlig kjøp.

1. En tannhjulspumpe varer alltid lenger enn en peristaltisk pumpe.Sant med ren væske og usant med skitten væske. Slipende fyllstoffer sliper klaringen som får en tannhjulspumpe til å fungere, og en herdende harpiks stivner inni den, mens den samme plikten bare sliter på et rør som koster en brøkdel av pumpen. Holdbarhet er en egenskap ved væsken like mye som til pumpen.

2. En peristaltisk pumpe kan ikke holde trykket.Rørpumper når vanligvis rundt 3 til 7 bar, rullehoder opp til omtrent 8 bar, og slangepumper av skotype rundt 15 bar. En skriverkjølesløyfe ber om en liten brøkdel av det, så trykk er sjelden grunnen til å legge igjen røret.

3. Spenning er en ytelsesinnstilling.Mellom 12 V og 24 V versjoner av samme pumpe, senker den høyere spenningen strømmen for samme effekt i stedet for å øke strømmen eller trykket. Match skinnen maskinen allerede har, og betrakt spenningsvalget som en ledningsbeslutning.

Ofte stilte spørsmål

Hvilken pumpe er bedre for en 3D-printer?

Ingen av delene er bedre i det abstrakte; hver vinner en annen jobb. En peristaltisk pumpe er standard for harpikspåfylling, matpasta og lavtrykkskjølevæske fordi væsken forblir inne i røret, det selv-primer, og røret er den eneste delen som skal skiftes ut. En tannhjulspumpe er standard for filament- og pelletmating, tykke pastaer og enhver bruk der trykk eller pulsfri levering betyr mer enn isolasjon.

Kan en peristaltisk pumpe flytte tykk pasta?

Ja, opp til et punkt. Okklusjon bryr seg ikke om viskositet, så en tubepumpe håndterer honningtykke pastaer uten å stoppe, og matpastaer måles rutinemessig på denne måten. Grensen er trykk i stedet for tykkelse: rørpumper når omtrent 3 til 7 bar og rullehoder rundt 8 bar, og over det er røret den delen som svikter. Etter omtrent 10 000 mPa·s blir en tannhjulspumpe det mer pålitelige svaret.

Kan en tannhjulspumpe brukes til fotopolymerharpiks?

Den kan bygges til, men den bør ikke velges for det. Harpiks når tannhjulene, platene og tetningene, og eventuell væske som er igjen i klaringene under en pause herder der og låser pumpen. En rørpumpe isolerer harpiksen fullstendig, og utskifting av røret fornyer den fuktede banen for kostnaden av en slangelengde.

Bør jeg velge en 12 V eller en 24 V pumpe?

Match skinnen maskinen allerede leverer. Mellom to versjoner av samme pumpe trekker den høyere spenningen mindre strøm for samme kraft, noe som betyr noe ved lange kabelstrekninger og batteriforsyning, mens 12 V er enklere å kjøre fra en ekstra hovedkortutgang. Spenning tilfører ikke strømning eller trykk av seg selv.

Hvilket vedlikehold trenger hver pumpe?

En peristaltisk pumpe trenger slangen byttet når den føles myk eller flat, vanligvis måneder til ett år ved normal bruk, og jobben tar minutter uten demontering. En tannhjulspumpe har ikke noe slikt forbruksmateriale, så vedlikeholdet er å holde væsken ren: filtrering ved innløpet, ingen tørrkjøring og oppmerksomhet på alt som sliter eller kan herde.

Hvor dette etterlater deg

Velg ved forseglingen, og bekreft deretter med væsken. En tannhjulspumpe tetter med en film av væsken inne i trange klaringer, så den trives med viskositet, trykk og pulsfri måling, og den lider av tynne væsker, harde partikler og alt som kan herde. En peristaltisk pumpe tetter ved å klemme et rør, så den er likegyldig til viskositet, selvsugende og hygienisk ved konstruksjon, og begrenset av røret den komprimerer. I en 3D-printer som kartlegger rent på fire oppgaver: utstyr for smelte og lim, tube for harpiks og mat, og enten en for kjølevæske avhengig av om trykk eller pulsering er den største risikoen i sløyfen.

Fortell oss hva løkken din må flytte.Del væsken, dens viskositet ved arbeidstemperatur, driftsmønsteret og trykket systemet ditt ser, så vil vi anbefale pumpefamilien først og modellen dernest, eller fortelle deg tydelig om ingen av tilfellene passer.Be om en gjennomgang av pumpevalg