Veiledning for 3D-skrivervannpumpens levetid og støyreduksjon

En 3D-skriver vannpumpe levetid betyr ingenting uten driftsmønsteret: 300 000 sykluser er omtrent 667 timer ved 5-sekunders-på, 3-sekunders-av-mønsteret brukt i den publiserte testen, men 2500 timer ved 10 sekunder på og 20 sekunder av. Støy avhenger like mye av monteringen og drivinnstillingene som av pumpen.

1. Hva en vurdering av pumpens levetid faktisk måler

En publisert levetidstall er bare meningsfull med tre ting vedlagt: tjenestemønsteret det ble testet på, væsken det ble testet med, og definisjonen av livets slutt.

De publiserte testene i denne familien bruker forskjellige mønstre. Fem sekunder på og tre sekunder av er 62,5 prosent driftstid og 450 sykluser i timen; ti sekunder på og tjue sekunder av er 33,3 prosent driftstid og 120 sykluser i timen. Den samme vurderingen på 300 000 sykluser beskriver derfor omtrent 667 timers løping under det første mønsteret og omtrent 2500 timers kalendertjeneste under det andre - nesten en faktor fire, bare fra testforholdene.

Tabell 1. Publiserte livstall for samme pumpefamilie, og pliktmønsteret bak hver enkelt.

Kilder: produsentens produktside, søknadsartikkel og spesifikasjonssammendrag; tall som publisert.

Figur 1. Tjenesteår antydet av hver publisert syklusvurdering, mot påfyllingshendelser per dag.

Kilde: forfatterens aritmetikk - rangering delt på daglige hendelser ganger 365. Ingen reduksjon er brukt: ingen er publisert.

Er en levetid på 480 000 sykluser realistisk for en peristaltisk pumpe?

Tallet er publisert, men det stemmer ikke overens med produsentens egen produktside, som oppgir mer enn 300 000 sykluser ved samme 5-sekunders-på, 3-sekunders-av-mønster og rapporterer en egen test tatt til 600 000 leveringssykluser. Tre tall for ett mønster betyr at minst to måler forskjellige ting, eller at ett er feil. Behandle vurderingen som en testbeskrivelse: spør hva som endte testen, og planlegg utskifting av rør på timer, ikke en syklusoverskrift.

Les neste:SC2201RPW produktside.

2. Delene som bestemmer hvor lenge en pumpe varer

Livet bestemmes av én slitedel per familie: røret på en peristaltisk pumpe, og girene, lagrene og motorbørstene på en tannhjulspumpe.

På en peristaltisk pumpe forlater væsken aldri røret, og røret svikter ved å ta et permanent kompresjonssett, oppførselen dekket av standard kompresjonssetttesting. Strømmen faller før pumpen stopper, og et nytt rør fornyer væskebanen. Publisert veiledning for skriverrefill er flere måneder til ett år med rørlevetid.

På en tannhjulspumpe er væsken også smøremiddelet. Den publiserte spesifikasjonen forbyr tørrkjøring utover 20 sekunder, fordi girene slites mot huset uten væske og åpne klaringer permanent, noe som reduserer strømning og trykk for resten av pumpens levetid. Girpumper her er ikke selvsugende, og et blokkert utløp stopper ikke pumpen: det øker intern lekkasje, varme og slitasje.

Tabell 2. Slitasjedeler, sviktmekanisme og symptomet som vises først.

Kilder: produsentens produktside, harpikspåfyllingsartikkel og spesifikasjonssammendrag; kompresjonssett oppførsel i henhold til ASTM D395.

Les neste:Peristaltisk vs girpumpe.

3. Støy: hva en dB-tall gjør og ikke forteller deg

Et støytall er bare sammenlignbart når fire forhold følger med: avstand, montering, frekvensvekting og bakgrunnsnivå. Ingen av de publiserte tallene her oppgir alle fire.

3 V pumpens side er mer gjennomsiktig: under 60 dB ved 30 cm, målt ved 5 V DC med pumpen på en 5 cm svamp for å absorbere vibrasjonsstøy. Det er en vibrasjonsisolert benkmåling, ikke det du får med pumpen boltet til en stiv ramme. 24 V-pumpen er publisert på 60 dB målt 50 cm unna, uten oppgitt monteringstilstand.

For en liten kilde i fritt felt faller lydtrykket med ca. 6 dB hver gang avstanden dobles, så 60 dB ved 30 cm tilsvarer omtrent 54 dB ved 60 cm og 48 dB ved 120 cm (Figur 2). Et tall som er oppgitt ved 50 cm er derfor et slappere målepunkt enn et på 30 cm, og kan ikke sammenlignes med en tredjeparts avlesning med mindre vektingen stemmer overens: A-veide nivåer er konvensjonen, instrumentene som produserer dem er spesifisert i IEC 61672-1, og en formelt bestemt lydeffektverdi følger i stedet ISO 3744.

For kontekst er amerikanske yrkesgrenser 85 dBA som et 8-timers handlingsnivå og 90 dBA som tillatt eksponeringsgrense, så en pumpe målt under 60 dB er godt innenfor begge; Det nyttige spørsmålet er ikke sikkerhet, men om det er stille nok til å sitte ved siden av.

Figur 2. De to publiserte påstandene plottet mot avstand, ved å bruke 6 dB per doblingsregel for en liten kilde i fritt felt.

Kilde: forfatterens beregning fra de publiserte påstandene (under 60 dB ved 30 cm; 60 dB ved 50 cm). Et ekte kabinett reflekterer lyd, så les kurvene som en trend, ikke en prediksjon.

Les neste:Micro DC pumpe støyløsning.

4. Peristaltisk pumpedrift: PWM-innstillinger som endrer støy og levetid

En PWM-stasjon setter hastighet gjennom driftssyklusen og setter lyden til stasjonen gjennom frekvensen. Produsentens veiledning er å starte ved 20 kHz og bruke 20 til 25 kHz for stille drift; dens 60 til 80 prosent effektivitetstopp er publisert for membranpumper, så mål den på nytt på en peristaltisk pumpe eller tannhjulspumpe.

PWM slår forsyningsspenningen på og av med en fast frekvens og varierer på-tiden; motoren beregner gjennomsnittet av pulsene, så effektiv spenning og effekt øker med bruk. Ved 50 prosent drift er den effektive spenningen omtrent halvparten av forsyningen, drift og hastighet er omtrent proporsjonale, og strømningen følger hastigheten fordi en peristaltisk pumpe er positiv fortrengning. Under en terskelplikt vil ikke pumpen starte - en dødsone som lett forveksles med en feil.

Frekvens avgjør hva du hører. For lavt, og drevet sutrer, pulserer og leverer ujevnt dreiemoment; for høyt, og koblingstap varmer driveren og motorkjernen over omtrent 30 til 40 kHz. Kobbertap er strømmen i kvadrat ganger motstanden, og motstanden stiger omtrent 0,4 prosent per grad C, så en langsommere pumpe er ikke automatisk en kjøligere.

Den elektriske siden betyr like mye som kontrollsiden i en 3D-utskriftsvæskekontrollløsning. En skriver-MCU henter omtrent 25 til 40 mA per pinne, mens små pumper trekker 100 til 500 mA, så et MOSFET-trinn er ikke valgfritt. Fordi en pumpemotor er en induktor, trenger scenen også en flyback-diode, en grensikring og et design som er dimensjonert for inrush. PWM kontrollerer gjennomsnittlig effekt, ikke toppstrøm, og den begrenser ikke en motor som stopper.

Fungerer PWM hastighetskontroll på samme måte på peristaltiske pumper og girpumper?

Prinsippet er identisk: begge familier er positiv forskyvning, så strømningen er proporsjonal med akselhastigheten og driftssyklusen gir deg et strømningssettpunkt. Belastningen er forskjellig. En tannhjulspumpes strøm stiger kraftig med trykk og viskositet, og dens indre lekkasje øker når væsken tynnes; en peristaltisk pumpes belastning settes av trykket røret tetter mot, som stiger når røret tar et kompresjonssett. Ingen av dem skal kjøre på full drift som standard: effektivitetstoppen er under maksimal hastighet.

Tabell 3. PWM-stasjonssymptomer, årsaker og innstillingen som fikser hver enkelt.

Kilder: produsentens PWM-applikasjonsveiledning og skriverens hovedkort spennings- og strømtilpasningsveiledning.

Les neste:Hvordan PWM påvirker mikropumper.

5. Støyreduksjon av girpumpe

Girstøy er tonal og stiger med hastighet og trykk, så støyreduksjon i girpumpe starter med å bremse pumpen og fjerne de hydrauliske forholdene som forsterker den, ikke med skum. Girpumper fortrenger væske ved å gripe inn tannhjul inne i et tett hulrom, og litteraturen bemerker at enheter som presses til høyere trykk og hastigheter har en tendens til å være støyende og trenger spesielle forholdsregler.

Monteringen er den andre spaken: det publiserte støytallet for 3 V-pumpen ble tatt med pumpen på en 5 cm svamp for å absorbere vibrasjonsstøy. Hvis en svamp endrer nummeret, bestemmer braketten hva operatøren hører. Stiv metall-til-metall-montering gjør pumpen til en høyttaler drevet av rammen; elastomerputer, en flytende brakett og en fleksibel rørsløyfe bryter denne banen.

Produsentens feilliste er kort og praktisk, og tabell 4 parer hver årsak med sitt mottiltak. Tre av de fem er vedlikeholdsproblemer i stedet for designfeil, og toleranse for rotor og aksel er utpekt som den største enkeltkilden.

Tabell 4. Publiserte støyårsaker og mottiltak for hver.

Kilder: feilsøkingsnotat for produsentstøy og analyse av skriverpumpe; girpumpens oppførsel i henhold til den generelle girpumpereferansen.

Les neste:Tresko, bobler og lekkasjer.

6. Vedlikehold som forlenger 3D-skriverens vannpumpes levetid

En kalender slår et feilsvar. Publiserte veiledninger kjører ukentlig, månedlig og kvartalsvis, med forbruksvarer endret til omtrent 500 timer eller to tredjedeler av beregnet levetid, avhengig av hva som kommer først; Tabell 5 viser hvert intervall og feilen det fjerner.

Miljø først: det publiserte omgivelsesområdet er 5 til 45 grader C, og kontinuerlig drift øker motortemperaturen og kan forkorte børstens levetid, så planlegg luftstrømmen rundt motoren. Orientering: motorendelokket holder børstene, kretskortet og koblingene, så legg slangen med en dryppløkke og plasser pumpen slik at en gråtende kobling ikke kan renne inn i den.

Instrumenter deretter løkken. Logging av strømning, trykk og driftssyklus per konstruksjon gjør vedlikehold til en trend: fallende strømning ved konstant drift er et rørkompresjonssett eller en tilstoppende sil, og stigende strøm ved konstant strømning er et lager- eller børsteproblem.

Tabell 5. En vedlikeholdskalender for skriverpumper, og feilen hvert intervall fjerner.

Kilde: produsentens veiledning for vedlikehold av væskesystem, utvidet med omgivelsesområdet, merknader om endelokk og loggingsanbefaling.

Les neste:Peristaltisk pumpeområde.

7. Hva du skal verifisere før du spesifiserer

Fem publiserte påstander i denne familien stemmer ikke overens. Hver bør løses skriftlig før en pumpe går inn på en stykkliste.

Pumpefamilie.De samme modellnumrene er beskrevet som girpumper på noen sider og peristaltiske pumper på andre. En peristaltisk pumpe har ingen våte gir og ingen akseltetning, så begge deler kan ikke være riktige. Den tekniske detaljen - et 190 mm karosseri, innvendige gir, børstet endestykke, lekkasje ved avstengning og ingen selvsugende - sitter med girbeskrivelsen.

Antall sykluser.Det samme 5-sekunders-på, 3-sekunders-av-mønsteret er oppgitt som mer enn 300 000 sykluser, som en testet levetid på 480 000 sykluser, og som en test tatt opp til 600 000 leveringssykluser. Spør hva som er vurderingen, som er et testtak, og hva som avsluttet hver test.

Spenningssett.En side viser 3 V, 5 V og 8 V; en annen viser 3 V, 6 V og 12 V for samme modell. En sjåfør med kun 5 V kan ikke betjene en 6 V-pumpe, og forskjellen endrer omformeren og jernbanebudsjettet.

Status for forbruksvarer.På én side står det at det ikke er noen slange som kan erstattes; produktsiden beskriver væskebanen som silikonslange med angitt lengde. Rørbytteintervall er en vedlikeholdskostnad, så dette endrer eierkostnad.

Trykk.Den samme pumpen er oppgitt til mer enn 30 kPa og på ikke mindre enn 6 psi, som er omtrent 41 kPa. Fiks én enhet og ett nummer i spesifikasjonen.

Les neste:Hovedkortspenning og strømtilpasning.

8. En benktest som avgjør det på ti minutter

Mest usikkerhet forsvinner i en benkøkt. Kjør med arbeidstrykk, ikke fri flyt, og noter de tre tallene som definerer driftspunktet: strømning, trykk og drift.

Feie plikten.Mål strømning ved 40, 60, 80 og 100 prosent drift ved arbeidstrykk, og legg merke til driften under hvilken pumpen ikke lenger starter pålitelig: din dødsone.

Gjenta når det er varmt.Kjør 30 minutter og gjenta. Strøm som faller ved konstant drift er et rør som tar et kompresjonssett eller en fortynnet væske.

Mål støyen to ganger.Les ved 30 cm og ved 1 m på festet du har tenkt å sende. Hvis gapet ikke samsvarer med figur 2, utstråler rammen støy, ikke pumpen.

Sveip frekvensen.Kjør 8 til 30 kHz ved fast drift, lytt og sjekk førertemperaturen ved innstillingen du velger.

Les neste:24 V pumpespesifikasjon.

Viktige takeaways

En syklusvurdering betyr ingenting uten driftsmønsteret: 300 000 sykluser er 667 timer ved 5 s på / 3 s av, men 2500 timer ved 10 s på / 20 s av.

Én slitedel bestemmer livet i hver familie - røret på en peristaltisk pumpe, tannhjulene, lagrene og børstene på en tannhjulspumpe.

En dB-figur trenger avstand, montering, vekting og bakgrunnsnivå.

PWM-plikt setter hastighet og flyt; PWM-frekvensen bestemmer hva du hører. Start ved 20 kHz, bruk 20-25 kHz for stillegående drift, og forvent reelle koblingstap over 30-40 kHz.

Effektivitet topper under maksimal hastighet; full plikt kjøper flyt sløyfen får ikke bruke og betaler inn varme, støy og slitasje.

Vedlikehold er en kalender, ikke en reaksjon: ukentlige kontroller, månedlig verifisering, kvartalsvis utskifting av sil og bytte av forbruksvarer etter ca. 500 timer.

Les neste:SC2301CPW 24 V pumpe.

Ofte stilte spørsmål

Hvor lenge varer en 3D-skriver vannpumpe?

Det avhenger av driftsmønsteret og slitedelen, ikke en enkelt vurdering. En peristaltisk pumpe i etterfyllingsplikt er begrenset av røret, publisert fra flere måneder til et år; en tannhjulspumpe er begrenset av gir, lagre og børster. Konverter enhver syklusvurdering til timer ved å bruke sitt eget driftsmønster før du sammenligner pumper.

Hvorfor er 3D-skriverpumpen min så høy?

Sjekk de billige årsakene først: produsentens liste setter drift uten væske, kalk, et begrenset inntak og feilaktig elektronikk foran mekanisk feil, og navngir rotortoleranse som den største kilden. Sjekk deretter monteringen: den publiserte figuren ble tatt på en svamp, så en stiv brakett kan få en stille pumpe til å høres høyt.

Kan du kjøre en peristaltisk pumpe tørr?

Bedre enn en tannhjulspumpe, fordi ingenting metallisk er i væskebanen og røret er slitedelen. Girpumper i denne klassen forbyr tørrkjøring utover 20 sekunder, fordi girene slites mot huset og åpner klaringer permanent. Uansett, fyll før start.

Gir en lavere PWM driftssyklus at en pumpe varer lenger?

Vanligvis ja, opp til et punkt. Effektiviteten topper seg under maksimal hastighet, og full drift tilfører varme, støy og slitasje uten nyttig flyt, så en lavere drift ved samme leverte flow er den mildere innstillingen, bortsett fra ved svært lav drift, hvor motoren sitter i sin dødsone og kjøler dårlig.

Bør jeg bytte slangen eller hele pumpen?

Bytt røret på en peristaltisk pumpe: det er slitedelen, utskifting tar minutter, og det fornyer væskebanen. En tannhjulspumpe har ikke noe slikt forbruksmateriale, og det er grunnen til at innløpsfiltrering og priming betyr mer for det designet.

Hva er den beste PWM-frekvensen for en 3D-skriverpumpe?

Start på 20 til 25 kHz, like over det hørbare området, noe som fjerner mesteparten av svitsjing. Verifiser i stedet for å anta: sveip fra 8 til 30 kHz ved fast drift, lytt og se førertemperaturen ved arbeidstrykk