유량, 압력 및 소음의 기술적 균형

흐름, 압력 및 소음은 세 가지 독립적인 특성이 아니라 하나의 절충점에 대한 세 가지 관점입니다. 용적형 마이크로 펌프에서 유량 수치는 속도를 가정하고, 압력 수치는 부하를 가정하며, 소음 수치는 거리와 가중치를 가정합니다. 그 중 하나를 이동하면 나머지 두 개가 변경됩니다.

이 분석에서 다루는 내용

SC2201RPW 및 SC2301CPW에 대해 게시된 수치를 약속이 아닌 조건으로 읽고, 각각의 뒤에 있는 장치와 테스트를 살펴봅니다.

짧은 데이터시트에서 생략된 두 가지 항목, 즉 전압 변형에 따른 입력 전력과 게시된 듀티 지점의 유압 출력에 숫자를 표시합니다.

동일한 60dB 레이블을 갖고 있지만 서로 다른 거리에서 측정된 두 개의 노이즈 수치를 정규화합니다.

수명 테스트에 포함된 내용과 각 곡선을 재현하는 4개의 장비 벤치 루틴을 설정합니다.

다음으로 이동- 1 근무점부터 시작|2 유량과 압력은 별도로 게시됩니다|3 곡선의 모양|4 전압은 세 번째 축|5 와트는 어디로 가는가|6 소음: 숫자 1개, 조건 3개 누락|7 정격 전류가 시동 전류가 아닙니다.

다음으로 이동(계속)- 8 온도가 전체 곡선을 이동합니다|9 수명 수치에는 어떤 내용이 담겨 있나요?|10 절충 지도|11 벤치검증|12 현장 질문|빠른 참조

1. 숫자가 아닌 의무 포인트부터 시작하세요

듀티 포인트는 펌프가 작동하도록 요청되는 유량, 압력, 전압 및 듀티 사이클의 조합입니다. 게시된 모든 등급은 하나의 지점 또는 하나의 대역을 설명하므로 조건 없이 인용된 수치는 동일한 펌프에 대한 다른 수치를 포함하여 다른 수치와 비교할 수 없습니다.

표 1. 두 펌프 제품군에 대해 게시된 수치와 각 펌프 제품군이 가정하는 조건

해당 목록에는 곡선이 없습니다. 각 행은 점, 띠 또는 천장이며 마지막 열은 행을 사용할 수 있게 만드는 유일한 요소입니다. 해당 컬럼이 없는 마이크로 펌프 성능 매개변수는 마케팅 수치입니다. 이는 견적을 유지하고 비교에 실패합니다.

현장 참고 사항 - 공급업체가 흐름이나 소음 수치를 인용할 때 그 뒤에 있는 세 가지 조건, 즉 부하, 거리, 유체 온도를 물어보십시오. 조건이 붙은 상태로 도착한 피규어는 벤치에서 확인할 수 있습니다. 전혀 확인할 수 없는 것입니다.

2. 유량과 압력은 별도로 게시됩니다.

흐름과 압력은 동일한 곡선의 반대쪽 끝에서 측정되므로 두 가지를 모두 나열하는 데이터시트에는 두 개의 테스트 장비가 설명되어 있습니다. 흐름 수치는 개방형 또는 경부하 방전에서 나옵니다. 압력 수치는 흐름이 이미 떨어진 제한된 라인에서 나옵니다.

그림 1. 한 쌍의 축에 게시된 두 개의 밴드. 음영은 데이터시트에 명시된 내용입니다. 밴드 사이의 공간은 측정된 곡선으로 게시되지 않습니다.

그림 1을 성능 지도가 아닌 주장 지도로 읽어보세요. 밴드는 게시된 설명입니다. 24V 모델의 경우 작동 압력이 40~150kPa 내부인 경우 100mL/min 이상, 저전압 변형의 경우 최소 6psi에서 20~50mL/min입니다. 120kPa에 대해 100mL/분을 요구하는 루프는 하나의 펌프가 동시에 두 밴드의 상단에 위치하도록 요구합니다.

흐름 수치가 최소인 이유

흐름은 통과당 변위와 속도에 의해 설정되므로 두 흐름 수치는 밴드입니다. 최소는 경부하에 대해 명시된 전압에서 펌프가 그 이하로 떨어지지 않는다는 것을 의미합니다. 이는 루프 저항이 상승하면 펌프가 해당 흐름을 유지한다는 의미는 아닙니다.

압력 수치가 밴드인 이유

40-150kPa 수치는 피크가 아닌 작동 범위를 설명합니다. 하중이 두 끝 사이에서 상승함에 따라 흐름이 감소합니다. 저전압 변형의 경우 "최소 6psi"는 대역이 아니라 바닥이며 약한 주장으로 읽어야 합니다.

그들을 연결하는 하나의 숫자

흐름과 압력은 세 번째 숫자인 미끄러짐과 함께 도착할 때만 단일 곡선이 됩니다. 주어진 속도에서의 흐름은 변위에서 밀봉 요소를 지나 다시 누출되는 것을 뺀 값입니다. 밀봉 요소가 유지되고 일단 그렇지 않으면 빠르게 성장하는 반면 미끄러짐은 작으며, 그 무릎은 사용 가능한 범위가 끝나는 곳입니다. 이는 또한 짧은 데이터시트에 가장 자주 나타나지 않는 수치이기도 합니다.

3. 용적형 펌프의 곡선 형태

용적형 마이크로 펌프는 압력이 상승함에 따라 흐름을 거의 균일하게 유지하다가 미끄러짐이 변위를 초과하면 빠르게 유량을 잃습니다. 양쪽 끝점이 아닌 무릎이 프린터 루프의 작동 여부를 결정하며 무릎이 놓이는 위치는 전적으로 밀봉 요소에 따라 달라집니다.

표 2. 각 펌프 제품군에서 무릎이 나오는 위치

실질적인 결과는 하나의 곡선 설명이 두 가지 다른 서비스 수명을 포괄한다는 것입니다. 연동 펌프 성능 곡선은 튜브가 오래될 때까지 안정적이다가 모양이 빠르게 바뀌고 소모품을 사용하여 재설정할 수 있습니다. 기어 펌프 곡선은 온도와 마모에 따라 변하며 마모 부분은 펌프 자체입니다.

구성 요소 수준의 미끄러짐 동작은 다음에서 다룹니다.SC2301CPW 기어 펌프 납품 프로필, 그리고 우리의 동일한 절충안의 튜브 측면SC2201RPW 연동 펌프 제어가이드.

4. 전압은 동일한 곡선의 세 번째 축입니다.

전압은 고정 펌프에 기능을 추가하지 않습니다. 이는 전체 곡선과 그에 따른 전류를 이동시킵니다. SC2201RPW 변형 전체에서 정격 전류는 3V에서 100mA 미만에서 8V에서 160mA 미만으로 증가하므로 전압이 가장 높은 변형이 인클로저에 가장 많은 열을 가하는 변형이기도 합니다.

표 3. 게시된 전압 변형 전체의 정격 전류와 이것이 의미하는 입력 전력

세 번째 열은 전압에 정격 전류를 곱한 값이므로 측정된 소모량이 아닌 상한입니다. 이는 여전히 절충의 형태를 보여줍니다. 3V에서 8V로 전압은 2.7배 증가하는 반면 입력 전력은 4.3배 증가하고 전류는 1.6배만 증가합니다. 전압보다 전류가 더 느리게 증가하는 것은 자체 온도에 의해 제한되는 권선의 모습이며, 둘 다 동일한 튜브를 구동하는 동안 8V 변형이 3V 변형보다 더 따뜻하게 작동하는 이유입니다.

그림 2. 게시된 각 전압 변형에 대한 정격 전류와 입력 전력이 암시합니다. 값은 측정된 것이 아니라 게시된 전압 및 전류 수치를 기준으로 계산됩니다.

프린터 제조업체의 경우 이것은 전압 제어가 아닌 전류 제어에 대한 주장입니다. 60% 듀티 사이클에서 8V 변형을 실행하면 평균 입력이 5V 수치에 더 가까운 대략 중간 설정의 흐름이 제공되고 모터와 튜브 모두 냉각됩니다. 사이클 시간과 최소 듀티는 펌웨어 값이며 Klipper의 스위치 출력에 대해 문서화되어 있습니다. 메인보드 출력이 평균이 아닌 과도 현상을 전달할 수 있는지 여부는 우리의메인보드 펌프 전압 및 전류 매칭가이드.

5. 와트는 어디로 가는가

유압 출력은 마이크로 펌프의 입력 동력의 작은 부분입니다. 24V 공개 듀티 포인트(150kPa에 대해 100mL/분)에서 유체는 최대 4.80W의 입력에서 약 0.25W를 수신하므로 가장 좋은 경우는 전기 입력의 약 5%이고 그 밖의 모든 것은 열, 소음 및 내부 누출이 됩니다.

표 4. 게시된 수치에서 계산된 전기 입력 대비 유압 출력

두 가지 결론이 따릅니다. 마이크로 펌프는 유체 이동기만큼 열원이므로 인클로저 온도는 환경 세부 사항이 아닌 성능 매개변수입니다. 소음 제어와 열 제어도 하나의 문제입니다. 유체에 도달하지 못하는 에너지는 어딘가로 이동해야 하기 때문입니다.

산술은 측정이 아니라 한계입니다. 두 유량 수치는 모두 최소이므로 실제 유압 분배는 더 낮고 정격 압력보다 훨씬 낮은 루프에서 상당히 낮습니다.

6. 소음: 숫자 1개, 누락된 조건 3개

노이즈 수치는 거리, 주파수 가중치 및 로드가 없으면 아무 의미가 없습니다. 이 시리즈의 두 펌프 모두 60dB 천장을 게시하지만 하나는 30cm, 다른 하나는 50cm로 측정되므로 50cm 수치가 둘 중 더 조용한 측정값이 됩니다.

그림 3. 두 개의 측정 거리에서 촬영한 두 개의 발표된 소음 한계치(비교를 위해 30cm 수치를 50cm로 나타냄)

음압은 거리가 두 배로 늘어날 때마다 약 6dB씩 떨어지므로 두 거리 사이를 변환한다는 것은 두 개의 원시 숫자를 빼는 것이 아니라 20 로그 비율을 적용하는 것을 의미합니다. 50cm를 기준으로 하면 30cm 수치는 약 55.6dB가 됩니다. 30cm라고 하면 50cm 수치는 약 64.4dB가 됩니다. 게시된 라벨은 동일하지만 측정값은 다릅니다.

순수 dB 수치에는 두 가지 추가 조건이 누락되어 있습니다. dB(A)는 청각과 일치하도록 스펙트럼을 필터링하는 반면 원시 dB 수치는 프린터 인클로저가 다르게 흡수하는 저주파 에너지도 계산하므로 가중치가 중요합니다. 해당 필터 뒤에 있는 미터 사양은 IEC 61672-1입니다. 속도에 따라 소음도 증가하기 때문에 부하도 중요하며 제조업체 자체 지침에 따르면 부하가 낮은 마이크로 연동 펌프는 30-50dB 영역에 있습니다.

기어 펌프 소음 제어: 동일한 불만 사항에 대한 4가지 경로

표 5. 프린터 유체 루프의 소음 메커니즘과 각 메커니즘의 응답

증상에서 거꾸로 표를 읽어 보십시오. 속도를 추적하는 신호음은 기계적 또는 전기적 신호음이고, 흐름을 따르는 쉿소리는 유압 신호음이며, 펌프가 장착된 후에만 나타나는 최고점은 구조적 신호음입니다.

소음, 전류 및 압력 판독값은 동일한 장비, 동일한 유체, 동일한 거리에서 나온 경우에만 의미가 있습니다. 펌프가 포인트가 아닌 밴드에 대해 선택되는 경우 루프 도면, 유체 및 듀티 패턴을 당사를 통해 보내십시오.즉시 견적 요청실제로 유지하도록 요청되는 작동 지점을 확인하겠습니다.

7. 정격 전류가 시작 전류가 아닙니다.

3D 프린터 워터 펌프에 대해 게시된 정격 전류는 명시된 부하 하에서 안정적인 작동을 나타냅니다. 브러시형 DC 모터는 스위치를 켠 후 처음 순간에 해당 수치를 여러 번 끌어오고, 회전자가 고정되어 있으면 다시 더 많이 끌어오므로 정격 크기의 공급 장치만 시동 시 처지고 유체 결함으로 나타납니다.

표 6. 각 전기 수치가 적용되는 대상

이 시리즈의 경우 게시된 수치는 정상 전류의 상한선입니다. 세 가지 저전압 변형의 경우 100mA, 120mA 및 160mA 미만이고 제조업체에서 5W 미만이라고 명시한 24V에서는 200mA 이하입니다. 이러한 숫자 중 어느 것도 시동 과도 현상을 설명하지 않으며 드라이버 등급도 없습니다.

실제 테스트는 콜드 스타트입니다. 겨울 아침에 기계가 볼 수 있는 온도의 유체로 루프를 프라이밍하고 펌프가 가속하는 동안 공급 레일을 관찰하십시오. 컨트롤러를 재설정할 수 있을 만큼 깊이 내려가는 레일은 드라이브의 크기가 과도 현상이 아닌 정격에 따라 결정되었음을 의미하며, 그에 따른 증상(프라이밍되지 않는 펌프)은 유체 시스템이 아닌 전기 시스템에 속합니다.

8. 온도가 전체 곡선을 움직입니다.

점도는 인쇄 이틀 사이에 펌프 곡선을 이동시키는 변수입니다. 물은 20C에서 약 1.00mPa*s에서 50C에서 약 0.55mPa*s로 떨어지므로 동일한 펌프가 따뜻한 루프에서 더 많이 미끄러지고 차가운 루프에서 더 많이 부족합니다. 두 개의 서로 다른 수정 사항이 있는 두 개의 반대 결함입니다.

표 7. 공개된 작동 범위 전체의 물 점도와 그에 따른 변화

동일한 테이블에서 두 가지 동작이 이어집니다. 기어 측에서 유체가 묽어지면 간극에서 밀봉 효과가 감소하므로 루프를 밀기 가장 어려운 순간에 체적 효율이 떨어지며, 이는 전달된 볼륨이 경과 시간 옆이 아닌 온도 옆의 로그에 속하는 이유입니다. 연동 측면에서 폐색은 변위를 설정하므로 점도는 흐름 수치를 거의 움직이지 않지만 모터가 제공해야 하는 토크를 높이고 튜브는 해당 부하를 열과 크리프로 전달합니다.

두 번째 효과는 흡입 끝에 위치합니다. 증기압은 온도에 따라 가파르게 상승합니다(50C에서는 약 2.3kPa, 50C에서는 약 2.3kPa). 따라서 고정 흡입 라인은 하단보다 범위 상단에서 마진이 적고, 차가울 때 깨끗하게 프라이밍되는 루프는 뜨거울 때 아무런 변화 없이 공동화될 수 있습니다.

9. 수명 수치에는 어떤 내용이 담겨 있나요?

사이클 카운트는 예측이 아닌 테스트 보고서입니다. 저전압 변형에 대해 공개된 600,000사이클은 0~50C 범위 내에서 물을 펌핑하는 5초 켜기, 3초 끄기 패턴에서 비롯됩니다. 이는 실행 시간이 약 1,300시간이며 패턴은 숫자와 분리될 수 없습니다.

8초당 600,000사이클은 약 1,333시간입니다. 하루 4시간의 펌프 시간, 즉 하루 1,800사이클, 대략 330일의 인쇄 시간; 하루 8시간, 약 165일. 숫자는 변하지 않았고 의무만 바뀌었습니다. 이것이 마이크로 펌프 수명 테스트가 패턴과 함께 인용되어야 하는 이유입니다.

표 8. 동일한 펌프 플랫폼에 대한 내구성 수치 및 각 플랫폼에 첨부된 조건

세 번째 행은 의도적으로 모호하게 만든 유일한 행이기 때문에 유용한 행입니다. 펌프 범위 전반에 걸쳐 동일한 모터는 뜨겁고 마모가 심한 작업에서는 수백 시간 동안 지속될 수 있으며 깨끗하고 차가운 작업에서는 수천 시간 동안 지속될 수 있으므로 작은 인용 시간 수치에는 거의 정보가 전달되지 않습니다. 듀티 패턴과 명명된 유체가 포함된 사이클 카운트는 측정값입니다. 수명(년)은 소수점으로 추정됩니다.

10. 절충 지도

하나의 게시된 수치를 개선하는 모든 조정에는 다른 수치가 소요됩니다. 속도는 흐름을 구매하고 전류, 열, 소음 및 튜브 수명을 소비합니다. 더 좁은 라인은 측정 해상도를 구매하고 압력 마진을 소비합니다. 더 온화한 의무 패턴은 생명을 사고 처리량을 소비합니다.

표 9. 어떤 레버가 어떤 수치를 움직이는지, 그리고 비용은 얼마입니까?

단일 설정으로 유량, 압력, 소음 및 수명이 함께 향상되는 것은 없으며 이 네 가지를 모두 제공하는 것으로 보이는 사양은 하나의 펌프가 아닌 네 가지 테스트 조건을 비교하는 것입니다. 유용한 질문은 추상적으로 어떤 펌프가 가장 좋은지가 아니라 주어진 펌프가 특정 루프에 대해 이 테이블에 어디에 있는지, 즉 벤치 측정이 되는 것입니다.

11. 벤치 검증: 4가지 장비, 4가지 숫자

눈금 실린더 또는 0.1g 눈금, 사용 지점의 인라인 압력 게이지, DC 범위가 있는 클램프 미터, 소음 측정기 등 4가지 장비를 사용하여 곡선을 재현합니다. 동일한 명령, 유체 및 온도에서 4개를 모두 읽고 함께 기록합니다.

표 10. 각 기구가 정착하는 것과 그 옆에 있는 트랩

루틴은 짧습니다. 웜 루프와 콜드 루프에서 4개의 판독값을 기록하면 두 세트가 하나의 곡선에서 두 점이 됩니다. 이는 끝점을 게시하는 데이터시트에서 곡선을 만드는 유일한 방법입니다. 그런 다음 더 길거나 더 좁은 토출 라인을 사용하여 반복합니다. 유량이 압력 여유가 허용하는 것보다 더 떨어지면 루프는 게시된 밴드 지원보다 더 많은 것을 요구하며 수정 사항은 더 큰 펌프가 아닌 레이아웃입니다.

동일한 측정 중에 나타나는 결함은 당사의 주제입니다.3D 프린터 유체 시스템 유지 관리 가이드, 측정 분야는 우리의검사 및 흐름 검증 루틴.

현장 참고 - DC 워터 펌프에 대한 제조업체의 자체 테스트 지침은 배출 라인 길이와 직경을 변경하고 판독값이 게시된 대역 내에 유지되는지 확인하는 것입니다. 한 길이의 호스로만 유지되는 판독값은 펌프 결과가 아니라 리그 결과입니다.

12. 현장 질문

작동 압력에서 3D 프린터 워터 펌프의 유량은 얼마입니까?

게시된 수치는 별도의 조건을 설명합니다. 저전압 변형의 경우 20~50mL/분, 24V 모델의 경우 100mL/분 이상(부하에 대해 압력이 적용됨). 작업 값이 양쪽 끝이 아닌 해당 명령문 사이에 있을 것으로 예상하고 기계의 작동 온도에서 자체 루프에서 이를 확인하십시오.

24V 프린터 워터 펌프는 얼마나 많은 전류를 소비합니까?

24V 모델은 200mA 이하로 게시되며 제조업체에서는 이를 5W 미만으로 명시합니다. 이는 물을 펌핑하는 동안 정격 전압에서 안정적인 수치입니다. 시동 및 정지 과도 현상이 더 많이 발생하므로 드라이버, 커넥터 및 퓨즈의 크기는 정격보다는 과도 현상에 따라 결정되어야 합니다.

동일한 기계에서 정격 60dB의 두 펌프가 서로 다른 소리를 내는 이유는 무엇입니까?

측정 거리가 다르기 때문입니다. 50cm를 기준으로 30cm에서 측정한 수치는 약 55.6dB가 되는 반면, 30cm를 기준으로 50cm에서 측정한 수치는 약 64.4dB가 되므로 두 레이블은 대략 9dB 간격으로 측정값을 설명합니다.

전압이 높을수록 항상 더 많은 흐름을 의미합니까?

한 제품군 내에서 더 많은 전압이 속도와 흐름을 높이고 그에 따라 전류와 열도 함께 증가합니다. 발표된 변형은 3V에서 100mA 미만에서 8V에서 160mA 미만으로 이동하고 입력 전력은 전압보다 빠르게 상승합니다. 24V 모델은 유압 설계가 다르기 때문에 제품군 전체를 비교할 수는 없습니다.

600,000사이클은 몇 시간입니까?

5초 켜짐, 3초 꺼짐의 한 사이클이 8초 동안 지속되므로 약 1,333시간입니다. 달력 기준으로 하루 4시간의 펌프 시간을 기준으로 하면 대략 330일이고, 하루 8시간의 펌프 시간을 기준으로 하면 약 165일입니다.

소음 지수만으로 기어 펌프와 연동 펌프 중에서 선택할 수 있습니까?

그림만으로는 아닙니다. 먼저 거리와 가중치를 정규화한 다음 동일한 속도와 부하에서 비교한 다음 메커니즘이 중요한지 묻습니다. 롤러 폐색 펄스와 기어 메시 톤은 스펙트럼의 서로 다른 부분을 차지하고 서로 다른 수정 사항에 반응합니다.

빠른 참조: 마이크로 펌프 데이터시트 읽기

게시된 모든 수치를 의무 지점으로 취급하고 이를 사용하거나 전혀 사용하지 않고 부하, 거리 및 온도를 인용합니다.

흐름과 압력은 한 곡선의 반대쪽 끝에서 측정되므로 둘 사이의 작동 값을 예상합니다.

정격 전류는 3V, 5V 및 8V 변형에 걸쳐 0.30W ~ 1.28W의 입력 전력을 의미합니다. 24V 모델은 5W로 출시됩니다.

유압 출력은 게시된 듀티 포인트에서 입력 전력의 약 5%에 불과하므로 열과 흐름을 계획하십시오.

노이즈 수치를 먼저 하나의 거리로 정규화합니다. 즉, 빼기가 아닌 20 로그 거리 비율입니다.

정격 전류는 정상 상태입니다. 시동 과도 현상에 맞게 드라이버, 퓨즈 및 레일의 크기를 조정하십시오.

점도는 곡선을 이동시킵니다. 물의 경우 20C에서 약 1.00mPa*s, 50C에서 0.55mPa*s이며 미끄러짐과 토크에 반대 효과가 있습니다.

비교하기 전에 사이클 수를 시간으로 변환하십시오. 5초 켜짐 및 3초 꺼짐에서 사이클당 8초입니다.

루프 레이아웃, 유체 및 듀티 패턴이 이미 확정된 경우 당사를 통해 보내주십시오.즉시 견적 요청그리고 펌프가 작동할 온도에서 실제로 유지해야 하는 유량, 압력 및 전류 수치를 확인합니다.