Compartimentul tehnic din spatele debitului, presiunii și zgomotului

Debitul, presiunea și zgomotul sunt trei puncte de vedere ale unui singur compromis, mai degrabă decât trei caracteristici independente. Într-o micropompă cu deplasare pozitivă, cifra debitului presupune o viteză, cifra presiunii presupune o sarcină, iar cifra de zgomot presupune o distanță și o ponderare. Mutați oricare dintre ele și celelalte două se schimbă.

Ce acoperă această analiză

Citește cifrele publicate pentru SC2201RPW și SC2301CPW ca condiții mai degrabă decât promisiuni, cu unitatea și testul în spatele fiecăruia.

Pune un număr pe cele două lucruri pe care o scurtă fișă de date le omite: puterea de intrare între variantele de tensiune și ieșirea hidraulică la punctul de lucru publicat.

Normalizează două cifre de zgomot care poartă aceeași etichetă de 60 dB, dar au fost măsurate la distanțe diferite.

Stabilește ce conține un test de durată de viață și o rutină de bancă cu patru instrumente care reproduce fiecare curbă.

Sari la- 1 Începeți cu punctul de serviciu|2 Debitul și presiunea sunt publicate separat|3 Forma curbei|4 Tensiunea este a treia axă|5 Unde merg wații|6 Zgomot: un număr, trei condiții lipsă|7 Curentul nominal nu este curent de pornire

Salt la (continuare)- 8 Temperatura mută întreaga curbă|9 Ce conține un număr de viață|10 Harta compromisului|11 Verificare pe bancă|12 Întrebări de teren|Referință rapidă

1. Începeți cu punctul de serviciu, nu cu numerele

Un punct de lucru este o combinație de debit, presiune, tensiune și ciclu de funcționare la care i se cere pompei să funcționeze. Fiecare evaluare publicată descrie un astfel de punct sau o bandă, astfel încât o cifră citată fără condițiile sale nu poate fi comparată cu nicio altă cifră - inclusiv o altă cifră pentru aceeași pompă.

Tabelul 1. Cifrele publicate pentru două familii de pompe și condiția pe care o asumă fiecare

Nu există nicio curbă nicăieri în acea listă. Fiecare rând este un punct, o bandă sau un plafon, iar ultima coloană este singurul lucru care face un rând utilizabil. Un parametru de performanță al micropompei fără acea coloană este un număr de marketing: supraviețuiește cotației și nu reușește compararea.

Notă de teren - atunci când un furnizor citează un debit sau o cifră de zgomot, solicitați cele trei condiții din spatele acestuia: sarcina, distanța și temperatura fluidului. O figurină care sosește cu condițiile atașate poate fi verificată pe o bancă; unul care nu poate fi verificat deloc.

2. Debitul și presiunea sunt publicate separat

Debitul și presiunea sunt măsurate la capetele opuse ale aceleiași curbe, astfel încât o fișă de date care le enumeră pe ambele descrie două platforme de testare. Cifra debitului provine dintr-o descărcare deschisă sau ușor încărcată; cifra presiunii provine de la o linie restrânsă în care debitul a scăzut deja.

Figura 1. Cele două benzi publicate pe o pereche de axe. Umbrirea este ceea ce afirmă fișele de date; spațiul dintre benzi nu este publicat ca o curbă măsurată.

Citiți Figura 1 ca o hartă a revendicărilor, nu o hartă a performanței. Benzile sunt declarațiile publicate: la sau peste 100 mL/min cu o presiune de lucru în interiorul 40-150 kPa pentru modelul de 24 V și 20-50 mL/min cu cel puțin 6 psi pentru variantele de joasă tensiune. O buclă care solicită 100 ml/min față de 120 kPa cere unei pompe să stea în partea de sus a ambelor benzi simultan.

De ce cifra debitului este minimă

Ambele cifre de debit sunt benzi, deoarece debitul este stabilit de deplasarea pe trecere și de viteză. Un minim înseamnă că pompa nu va scădea sub ea la tensiunea declarată împotriva unei sarcini ușoare; nu înseamnă că pompa menține acel debit odată ce rezistența buclei crește.

De ce cifra presiunii este o bandă

Cifrele de 40-150 kPa descriu un interval de lucru, nu un vârf. Debitul scade pe măsură ce sarcina urcă între cele două capete. Pentru variantele de joasă tensiune, „cel puțin 6 psi” este mai degrabă o podea decât o bandă și ar trebui citit ca afirmația mai slabă.

Singurul număr care le conectează

Debitul și presiunea devin doar o singură curbă când sosește o a treia cifră cu ele: alunecarea. Debitul la o viteză dată este deplasarea minus orice scurgere înapoi pe lângă elementul de etanșare. Alunecarea este mică în timp ce elementul de etanșare ține și crește rapid odată ce nu o face, iar acel genunchi este locul unde se termină intervalul utilizabil. Este, de asemenea, cifra cel mai adesea absentă dintr-o scurtă fișă de date.

3. Forma curbei într-o pompă cu deplasare pozitivă

O micropompă cu deplasare pozitivă menține debitul aproape plat pe măsură ce presiunea crește, apoi îl pierde rapid odată ce alunecarea depășește deplasarea. Genunchiul, nu niciunul dintre punctele finale, decide dacă o buclă de imprimantă funcționează, iar locul în care se află genunchiul depinde în întregime de elementul de etanșare.

Tabelul 2. De unde provine genunchiul în fiecare familie de pompe

Consecința practică este că o descriere a curbei acoperă două durate de viață diferite. O curbă de performanță a pompei peristaltice este stabilă până când tubul îmbătrânește, apoi își schimbă rapid forma și poate fi resetată cu un consumabil. O curbă a pompei cu angrenaje se deplasează cu temperatura și uzura, iar partea de uzură este pompa însăși.

Comportamentul alunecării la nivelul componentelor este acoperit în documentul nostruProfil de livrare a pompei cu angrenaje SC2301CPW, și partea de tub a aceluiași compromis în nostruControlul pompei peristaltice SC2201RPWghid.

4. Tensiunea este a treia axă a aceleiași curbe

Tensiunea nu adaugă capacitate unei pompe fixe; misca intreaga curba si curentul odata cu ea. În variantele SC2201RPW, curentul nominal crește de la sub 100 mA la 3 V la sub 160 mA la 8 V, astfel încât varianta cu cea mai mare tensiune este și cea care pune cea mai mare căldură în carcasă.

Tabelul 3. Curentul nominal între variantele de tensiune publicate și puterea de intrare pe care o implică

A treia coloană este tensiunea înmulțită cu curentul nominal, deci este o limită superioară mai degrabă decât o remiză măsurată. Încă arată forma compromisului: de la 3 V la 8 V tensiunea crește cu un factor de 2,7, în timp ce puterea de intrare crește cu 4,3 și curentul crește cu doar 1,6. Curentul care crește mai lent decât tensiunea este așa cum arată o înfășurare limitată de propria sa temperatură și de aceea varianta de 8 V se încălzește mai mult decât varianta de 3 V, în timp ce ambele conduc același tub.

Figura 2. Curentul nominal pentru fiecare variantă de tensiune publicată, cu puterea de intrare pe care o implică. Valorile sunt calculate din cifrele de tensiune și curent publicate, nemăsurate.

Pentru un constructor de imprimante, acesta este un argument pentru controlul curentului, mai degrabă decât controlul tensiunii: rularea variantei de 8 V la un ciclu de funcționare de 60% oferă aproximativ fluxul unei setari medii cu o intrare medie mai aproape de cifra de 5 V și atât motorul, cât și tubul funcționează mai rece. Timpul de ciclu și sarcina minimă sunt valori firmware și sunt documentate pentru ieșirile comutate ale Klipper. Dacă o ieșire de pe placa de bază poate transporta tranzitorii, mai degrabă decât media, este rezolvat în nostrupotrivirea tensiunii și curentului pompei de pe placa de bazăghid.

5. Unde merg Watts

Ieșirea hidraulică este o mică parte din puterea de intrare într-o micropompă. La punctul de lucru publicat de 24 V, 100 ml/min față de 150 kPa, fluidul primește aproximativ 0,25 W de la o intrare de până la 4,80 W, deci cel mai bun caz este de aproximativ 5% din intrarea electrică și totul devine căldură, zgomot și scurgeri interne.

Tabel 4. Putere hidraulică în raport cu intrarea electrică, calculată din cifrele publicate

Urmează două concluzii. O micropompă este o sursă de căldură la fel de mult ca și un motor de fluid, motiv pentru care temperatura incintei este mai degrabă un parametru de performanță decât un detaliu al mediului. Iar controlul zgomotului și controlul termic sunt o problemă, deoarece energia care nu ajunge niciodată în fluid trebuie să meargă undeva.

Aritmetica este o limită și nu o măsură. Ambele cifre de debit sunt minime, astfel încât ponderea hidraulică reală este mai mică și considerabil mai mică într-o buclă care rulează cu mult sub presiunea nominală.

6. Zgomot: un număr, trei condiții lipsă

O cifră de zgomot nu înseamnă nimic fără distanța sa, ponderarea în frecvență și sarcina sa. Ambele pompe din această serie publică un plafon de 60 dB, dar una este măsurată la 30 cm, iar cealaltă la 50 cm, ceea ce face ca cifra de 50 cm să fie măsurarea mai silentioasă a celor două.

Figura 3. Două plafoane de zgomot publicate luate la două distanțe de măsurare, cu cifra de 30 cm referită la 50 cm pentru comparație.

Presiunea sonoră scade cu aproximativ 6 dB de fiecare dată când distanța se dublează, așa că conversia între două distanțe înseamnă aplicarea unui raport de 20 de logari, mai degrabă decât scăderea a două numere brute. Raportat la 50 cm, cifra de 30 cm devine aproximativ 55,6 dB; referitor la 30 cm, cifra de 50 cm devine aproximativ 64,4 dB. Etichetele publicate sunt identice, iar măsurătorile nu.

Alte două condiții lipsesc din orice cifră în dB. Ponderea contează, deoarece dB(A) filtrează spectrul pentru a se potrivi cu auzul, în timp ce o cifră brută dB contorizează, de asemenea, energia de frecvență joasă pe care o carcasă de imprimantă o absoarbe diferit; specificația contorului din spatele filtrului este IEC 61672-1. Încărcarea contează și ea, deoarece zgomotul crește odată cu viteza, iar îndrumările producătorului plasează o micropompă peristaltică ușor încărcată în regiunea 30-50 dB.

Controlul zgomotului pompei de viteze: patru căi către aceeași reclamație

Tabelul 5. Mecanisme de zgomot într-o buclă de fluid de imprimantă și la ce răspunde fiecare

Citiți tabelul înapoi de la simptom: un ton care urmărește viteza este mecanic sau electric, un șuierat care urmează curgerii este hidraulic, iar un vârf care apare doar odată ce pompa este montată este structural.

Citirile de zgomot, curent și presiune înseamnă ceva doar atunci când provin de la aceeași platformă, cu același fluid și aceeași distanță. Dacă pompa este aleasă împotriva unei benzi mai degrabă decât a unui punct, trimiteți desenul buclei, fluidul și modelul de funcționare prin intermediul nostru.cerere de ofertă instantaneeși vom confirma punctul de operare pe care i se cere de fapt să îl mențină.

7. Curentul nominal nu este curent de pornire

Curentul nominal publicat pentru o pompă de apă a imprimantei 3D descrie funcționarea constantă sub sarcina declarată. Un motor de curent continuu cu perii atrage de mai multe ori această cifră în primele momente după pornire și mai mult dacă rotorul este ținut, astfel încât o sursă de alimentare dimensionată numai pe valoarea nominală se va lăsa la pornire și se va prezenta ca o defecțiune a fluidului.

Tabelul 6. La ce se aplică fiecare figură electrică

Pentru această serie, cifra publicată este un plafon al curentului constant: sub 100 mA, 120 mA și 160 mA pentru cele trei variante de joasă tensiune și 200 mA sau mai puțin la 24 V, pe care producătorul îl declară sub 5 W. Niciunul dintre aceste numere nu descrie tranzitorii de pornire și niciunul nu este un driver.

Proba practică este o pornire la rece. Amorsați bucla cu lichid la temperatura pe care o va vedea mașina într-o dimineață de iarnă și urmăriți șina de alimentare în timp ce pompa accelerează. O șină care se scufundă suficient de mult pentru a reseta controlerul înseamnă că unitatea este dimensionată mai degrabă pe valoarea nominală decât pe cea tranzitorie, iar simptomul care urmează - o pompă care nu se va amorsa - aparține mai degrabă sistemului electric decât sistemului de fluid.

8. Temperatura mută întreaga curbă

Vâscozitatea este variabila care schimbă curba pompei între două zile de imprimare. Apa scade de la aproximativ 1,00 mPa*s la 20 C la aproximativ 0,55 mPa*s la 50 C, așa că aceeași pompă alunecă mai mult într-o buclă caldă și moare mai mult într-una rece - două defecte opuse cu două soluții diferite.

Tabelul 7. Vâscozitatea apei în intervalul de funcționare publicat și ce se modifică

Din același tabel decurg două comportamente. Pe partea angrenajului, fluidul mai subțire reduce efectul de etanșare la degajări, astfel încât eficiența volumetrică scade în momentul în care bucla este cel mai greu de împins, motiv pentru care volumul livrat aparține unui jurnal de lângă temperatură, mai degrabă decât de timpul scurs. Pe partea peristaltică, ocluzia stabilește deplasarea, astfel încât vâscozitatea abia mișcă cifra de curgere, dar crește cuplul pe care trebuie să-l furnizeze motorul, iar tubul poartă această sarcină sub formă de căldură și fluaj.

Al doilea efect se află la capătul de aspirație. Presiunea vaporilor crește abrupt odată cu temperatura - aproximativ 2,3 kPa la 20 C față de aproximativ 12 kPa la 50 C - așa că o linie de aspirație fixă ​​are o marjă mai mică în partea de sus a intervalului decât în ​​partea de jos și o buclă care se amorsează curat la rece poate cavita atunci când este caldă fără nimic schimbat.

9. Ce conține un număr de durată de viață

Un număr de cicluri este mai degrabă un raport de testare decât o predicție. Cele 600.000 de cicluri publicate pentru variantele de joasă tensiune provin dintr-un model de 5 s on, 3 s off pomparea apei într-o fereastră de 0-50 C, ceea ce reprezintă aproximativ 1.300 de ore de funcționare - iar modelul este inseparabil de număr.

600.000 de cicluri la 8 secunde fiecare înseamnă aproximativ 1.333 de ore. La patru ore de pompare pe zi, adică 1.800 de cicluri pe zi și aproximativ 330 de zile de imprimare; la opt ore pe zi, aproximativ 165 de zile. Numărul nu s-a schimbat, datoria s-a schimbat, motiv pentru care testarea duratei de viață a micropompei trebuie citată cu modelul său.

Tabelul 8. Cifrele de anduranță pentru aceeași platformă de pompă și condițiile atașate fiecăreia

Al treilea rând este cel util, pentru că este singurul rând care este în mod deliberat vag. În intervalul unei pompe, același motor poate dura câteva sute de ore într-o sarcină fierbinte, abrazivă și câteva mii într-una curată și rece, așa că o singură cifră oră citată nu conține aproape nicio informație. Un număr de cicluri cu un model de funcționare și un fluid numit este o măsurătoare; o durată de viață în ani este o presupunere cu un punct zecimal.

10. Harta schimburilor

Fiecare ajustare care îmbunătățește o cifră publicată cheltuiește alta. Viteza cumpără flux și consumă curent, căldură, zgomot și durata de viață a tubului; o linie mai îngustă cumpără rezoluția de măsurare și cheltuiește marja de presiune; un model de datorie mai blând cumpără viață și cheltuiește producția.

Tabelul 9. Ce pârghie mișcă ce figură și cât costă

Nicio setare nu îmbunătățește debitul, presiunea, zgomotul și durata de viață împreună, iar o specificație care pare să le ofere pe toate cele patru este compararea a patru condiții de testare diferite, mai degrabă decât o singură pompă. Întrebarea utilă nu este care pompă este cea mai bună în abstract, ci unde o anumită pompă se află pe această masă pentru o anumită buclă, și aceasta este o măsurătoare pe banc.

11. Verificare pe bancă: patru instrumente, patru numere

Reproduceți curba cu patru instrumente: un cilindru gradat sau o scară de 0,1 g, un manometru în linie la punctul de utilizare, o clemă de măsurare cu un interval de curent continuu și un sonometru. Citiți pe toate patru la aceeași comandă, fluid și temperatură și înregistrați-le împreună.

Tabelul 10. Ce stabilește fiecare instrument și capcana de lângă el

Rutina este scurtă. Înregistrați cele patru citiri pe o buclă caldă și din nou pe una rece, iar cele două seturi devin două puncte pe o curbă - care este singura modalitate de a construi o curbă dintr-o foaie de date care publică punctele finale. Apoi repetați cu o linie de refulare mai lungă sau mai îngustă: dacă debitul scade mai mult decât permite marja de presiune, bucla cere mai mult decât suporturile de bandă publicate, iar soluția este configurarea mai degrabă decât o pompă mai mare.

Defecțiunile care apar în timpul acelorași măsurători sunt subiectul nostruGhid de întreținere a sistemului de fluide ale imprimantei 3D, iar disciplina de măsurare se potrivește cu noirutina de inspecție și verificare a debitului.

Notă de teren - ghidul de testare al producătorului pentru o pompă de apă DC este să balanseze lungimea și diametrul liniei de refulare și să confirme că citirile rămân în intervalul publicat. O citire care se menține doar cu o lungime de furtun este mai degrabă un rezultat al instalației decât un rezultat al pompei.

12. Întrebări de teren

La ce debit trebuie să mă aștept de la o pompă de apă pentru imprimantă 3D la presiunea de lucru?

Cifrele publicate descriu condiții separate: 20-50 ml/min pentru variantele de joasă tensiune și 100 ml/min sau mai mult pentru modelul de 24 V, cu presiunea raportată la o sarcină. Așteptați-vă ca valoarea de lucru să se afle între aceste declarații, mai degrabă decât la ambele capete și confirmați-o în bucla proprie la temperatura de funcționare a mașinii.

Cât curent consumă o pompă de apă pentru imprimantă de 24 V?

Modelul de 24 V este publicat la 200 mA sau mai puțin, ceea ce producătorul afirmă ca sub 5 W. Aceasta este o cifră constantă la tensiunea nominală în timp ce pompăm apă. Tranzitorii de pornire și de blocare atrag mai mult, astfel încât driverul, conectorul și siguranța ar trebui să fie dimensionate pe tranzitoriu, mai degrabă decât pe valoarea nominală.

De ce două pompe cu 60 dB sună diferit pe aceeași mașină?

Deoarece distanța de măsurare diferă. O cifră luată la 30 cm referitor la 50 cm devine aproximativ 55,6 dB, în timp ce o cifră luată la 50 cm referitor la 30 cm devine aproximativ 64,4 dB, așa că cele două etichete descriu măsurători la aproximativ 9 dB una dintre ele.

O tensiune mai mare înseamnă întotdeauna mai mult debit?

În cadrul unei familii, mai multă tensiune crește viteza și debitul și crește curentul și căldura cu el: variantele publicate trec de la sub 100 mA la 3 V la sub 160 mA la 8 V, iar puterea de intrare crește mai repede decât tensiunea. În familii, nu este o comparație, deoarece un model de 24 V este un design hidraulic diferit.

Câte ore sunt 600.000 de cicluri?

Aproximativ 1.333 de ore, deoarece un ciclu la 5 secunde pornit și 3 secunde oprit durează 8 secunde. În termeni calendaristici, aceasta este de aproximativ 330 de zile la patru ore de pompare pe zi și aproximativ 165 de zile la opt ore pe zi.

Pot alege între o pompă cu viteze și o pompă peristaltică numai pe cifra de zgomot?

Nu numai pe figură. Normalizați mai întâi distanța și ponderea, apoi comparați la aceeași viteză și sarcină, apoi întrebați dacă mecanismul contează: un impuls de ocluzie a rolei și un ton al ochiului de viteză ocupă diferite părți ale spectrului și răspund la diferite remedieri.

Referință rapidă: citirea unei fișe de date pentru micropompe

Tratați fiecare cifră publicată ca un punct de serviciu și citați încărcătura, distanța și temperatura cu ea sau deloc.

Debitul și presiunea sunt măsurate la capetele opuse ale unei curbe, așa că așteptați-vă la valoarea de lucru între ele.

Curentul nominal implică 0,30 W până la 1,28 W de putere de intrare în variantele de 3 V, 5 V și 8 V; modelul de 24 V este publicat sub 5 W.

Puterea hidraulică reprezintă doar aproximativ 5% din puterea de intrare la punctul de lucru publicat, așa că planificați atât căldura, cât și debitul.

Normalizați mai întâi cifrele de zgomot la o distanță: un raport de distanță de 20 de log, nu o scădere.

Curentul nominal este în regim staționar; dimensionați driverul, siguranța și șina pentru tranzitoriu de pornire.

Vâscozitatea mișcă curba: aproximativ 1,00 mPa*s la 20 C și 0,55 mPa*s la 50 C pentru apă, cu efecte opuse asupra alunecării și cuplului.

Convertiți un număr de cicluri în ore înainte de a-l compara: 8 secunde pe ciclu la 5 s pornit și 3 s oprit.

Dacă aspectul buclei, fluidul și modelul de serviciu sunt deja stabilite, trimiteți-le prin intermediul nostrucerere de ofertă instantaneeși vom confirma cifrele de debit, presiune și curent pe care pompa i se va cere să le mențină, la temperatura la care va funcționa.