Семь лет с системой жидкостного охлаждения термобарьера. Часть вторая. Конец истории.

Рубашка водоблока напечатана из ABS-пластика. После профилактики системы охлаждения по ошибке была запущена печать с отключенным насосом, и циркуляция охлаждающей жидкости (ОЖ) в системе отсутствовала. Тем не менее принтер без проблем печатал в аварийном режиме на протяжении часа до момента обнаружения неисправности и запуска помпы. Было высказано предположение, что система охлаждения в тот момент работала по принципу гравитационной системы отопления и что в теории можно будет отказаться от насоса. Однако для подтверждения этой версии необходимо провести ряд экспериментов.

То есть если запищал зуммер — слежу за температурой ОЖ и по ситуации принимаю решение продолжать печать или нет. Для реализации задуманного достал из закромов парочку давно лежавших без дела термостатов W1209 (один из них когда-то был перепрошит мной для работы с цифровым датчиком DS18B20) и электромагнитный звуковой излучатель с генератором HCM1206X. Прикинув в SW, что в новой версии рубашки места для DS18B20 нет, выбрал стандартный вариант W1209 с термистором.

Кстати, самогонщики этот термостат поругивают на форумах за недостаточную точность измерений, но в моём случае погрешность даже на пару градусов никакого значения не имеет. Впрочем, в W1209 предусмотрена коррекция показаний температуры. Заказал на маркетплейсе десяток миниатюрных термисторов и приступил к прорисовке нового варианта рубашки в SW.

Вот что получилось. Второй термистор является резервным на случай выхода первого из строя. Либо его можно использовать в схеме аварийного отключения питания экструдера в случае пробоя транзисторного ключа, управляющего нагревом (на столе-то у меня термопредохранитель давно установлен). Подумаю над этим позже.

Затем приступил к реализации проекта: подобрал из приобретённого десятка пару термисторов с одинаковым сопротивлением; напечатал рубашку; вклеил в корпус термисторы; покрыл всю эту “красоту” защитным лаком; подключил термисторы к W1209; подал питание и утопил рубашку в банке с водой для проверки герметичности датчиков и определения значения для коррекции температуры.

Эталоном для замеров послужил проверенный в ледяной смеси и в кипящей воде (а. д. учитывалось) китайский “градусник” TES-1310 (внутри совсем не то, что я ожидал увидеть, но к его точности претензий нет). На следующем шаге установил радиатор в рубашку и проверил под небольшим давлением герметичность уже собранного блока (опрессовал, как поправил бы меня сантехник). Убедившись, что всё в порядке, установил его на принтер. Теперь настала пора переделки W1209 под поставленную задачу (Uпит +7V). Для миниатюризации (еле написал это слово :) с платы были выпаяны все разъёмы и реле. С обратной стороны платы в отверстия обмотки реле установил и припаял зуммер HCM1206X и, сняв новые размеры, приступил к разработке корпуса.

Результат После подключения всех концов, первого контрольного включения и настройки W1209 настало время проверки.

Методику проверки определил, опираясь на советы benzin54: “Так легко все измерить, температура радиатора в нижней части у бывшего первого ребра не должна быть выше 40-45 градусов в идеале. До 50 еще терпимо, выше уже плохо. Это для простых пластиков pla\petg. Пробка там возникает когда радиатор прогревается до 60-70 и он размягчается уже в "холодной" части барьера. При наличии термокамеры и печати тугоплавкими композитами можно сделать скидку, там температуры радиатора может быть до 80 вполне без проблем. Прикрутить на соплю термопасты, термопару, включить нагрев хотэнда до 280, выставить его над нагретым столом и оставить часов на 5, после измерить температуру, если до 50 - отлично. Потом тоже самое с нагретой камерой и столом 110. Сразу будет ясно каков запас, эффективность и нужна ли помпа в принципе”.

Позволю себе лишь несколько поправок: максимальная температура у моего принтера ограничена в MKS TFT28 до 260 °C; отсутствует термокамера (просто закрытый принтер). Также учитывая, что тест на часовую аварийную печать принтер уже прошёл, гонять его несколько часов я, пожалуй, не стану.

Первый этап. Подключены насос и вентилятор охлаждения радиатора (обороты обоих немного снижены). Первое включение. Температура на обоих устройствах комнатная. Выставил везде полный “градус” и поднял стол (120° C) под сопло. Фиксирую температуру ОЖ. Этап второй: дал остыть нагревателям; отключил насос и подал питание на принтер; нагрел нагревательный блок до 80° и, затем контролируя температуру ОЖ, начал понемногу (+10-15°) поднимать градус. Дойдя до 150°, “психанул” и поднял температуру до максимальной.

Результат Нагрел стол до 120° и поднял его под сопло. Интересный момент: температура ОЖ сравнительно быстро поднялась до 70°, а затем через пару минут плавно снизилась до 60°, потом снова доползла до 70° и стабилизировалась в диапазоне 65-68°.  Выключил нагрев стола и нагревательного блока; отключил помпу и вентилятор радиатора (имитация отключения принтера от электросети). Максимальная температура до начала её снижения. Для подтверждения того, что система действительно работает как гравитационная, необходимо установить на неё какой-нибудь чувствительный датчик движения теплоносителя (если, конечно, такие существуют), но я уже не вижу в этом смысла, так как понизить температуру ОЖ до требуемых сорока градусов будет, скорее всего, невозможно.

Хотя, если вместо вентилятора к плоскому водяному радиатору прикрутить парочку элементов Пельтье нужной стороной, то можно попытаться ОЖ и заморозить (это шутка, конечно :). Однако полагаю, что температуру ОЖ можно ещё немного понизить, подняв в случае аварийной ситуации обороты вентилятора. Управлять можно тем же W1209: заработал зуммер — обороты на максимум.

Займусь этим вопросом чуть позже. Заодно нужно поставить кнопку на излучатель, а то уж больно “орёт” громко (даже с заклеенным “ртом” :). Результаты, конечно, пока предварительные, но думаю, что можно наконец поставить точку в этой истории.

По итогам экспериментов помпа на принтере остаётся, переделывать систему не вижу смысла, так как полученные результаты тестов меня вполне устраивают. Температуру, при которой сработает излучатель, выставил на 45°C.

Выводы:

•  Для нормальной печати пластиками PLA и PETG системе необходима работающая помпа. • При остановке насоса можно при контроле температуры ОЖ продолжить печать ABS-пластиком.
• Напечатанная из ABS-пластика рубашка водоблока без проблем работает в системе ЖО. Состояние старой рубашки радиатора, прошедшей аварийную печать, осталось неизменным (следы старения пластика и эксплуатации при высокой температуре отсутствуют).
• Печать с аварийно остановленной помпой (или отключение от электросети) не приведёт к перегреву или поломке принтера (при наличии ОЖ в системе, разумеется).

Хочу поблагодарить всех, кто принял участие в обсуждении первой части статьи, за ваши советы и подсказки. Удачной печати!