Theorien über die Extruderheizung

[AtlonXP]

Ach ist das ruhig hier...

Hallo georg-AW,

Hi
Wieso Spannungsabfall ? Ein Mister misst Mist ? Ist das die Spannung unter Last oder Leerlauf ?
Wieviel ~V am Trafo ? Welche Gleichspannung am Elko ? Laststrom ? Wie alt ist der Elko ? Wird er warm ?

ciao Georg

Da habe ich wohl den Wechsel- und Gleichstrom in meiner Angabe vertauscht.
Der Gleichstrom ist richtiger weise höher.

Der Elko ist von der Marke FARKO Made in West Germany.
Er hat nicht einmal eine Temperaturangabe und ist als verlustarm bezeichnet.
Ich schätze 70er Jahre.
Der Elko wird auf jeden Fall getauscht.

Ich glaube nicht, das auf dem Gleichrichter ein Hacken Kreuz, zu sehen ist.
Vielleicht besteht dieser sogar aus Germanium Dioden …
Es ist ein großer Klotz, fachgerecht auf einem großen Kühlkörper verschraubt.
Darum ist nichts lesbar.

Ich hatte nur im Leerlauf gemessen.
Es wird nichts warm.
Die Schaltung scheint noch in Ordnung zu sein.

Zum Trafo noch mal.
Ich glaube nikibalboa hat richtig getippt.
Die Pins Primär Seitig, haben zum nächsten Pin, genau 6V Spannungsunterschied.
Wenn der Trafo in Abstufungen 180, 200, 220 V … sein sollte, sollte ich dann nicht 20V Unterschied messen?

Meine Theorie:
Bei der Eisenbahn sind lange Leitungswege keine Seltenheit.
Ich vermute mit dieser Feinabstimmung primärseitig, wurden die Spannungsunterschiede etwas kompensiert.

Bei der nächsten Verwandtschafts Inventur werde ich nachfragen.
Es gibt da eine Wurzel in Richtung Eisenbahn…

Sorry meine Antwort hatte etwas lange gedauert…
Aber jetzt packe ich das Ding wieder weg.

Wenn ich es brauche, dann weiß ich wo es steht.

LG AtlonXP

[Nibbels]

https://www.youtube.com/watch?v=RwNkZJNCaVs&t=28s

[georg-AW]

Hi
Sehr interessant. Da waren die Berliner schneller wie ich. Ob die angemeldete Patente dicht sind, wird sich zeigen, hängt davon ab welche Patentansprüche gemacht werden bzw. welche Anfechtungen von grösseren bzw. finanzkräftigen Firmen angemeldet werden.
Als Anhang ein paar Fotos meines in Arbeit stehenden Induktionshotends. Die ersten Versuche sind gelaufen. Es schaut vielversprechend aus.
Da das Ding in meinem RF1000 laufen soll, sind gewisse Dimensionen tabu. Ich will nicht das gesamte Konzept über den Haufen werfen.
Das gilt auch für die Kosten.
Das Induktionshotend (Induktend ) arbeitet mit einer Frequenz von 240 khz, es braucht zum Erreichen der Zieltemperatur von + 200°C ca. 18 sec.
Das ist langsamer als die Berliner aber viel schneller als ein RF1000 bzw. ein E3d Hotend. Es kann in der Ausführung bis ca. 290°C eingesetzt werden.
Auf der Generatorseite arbeitet ein Royer ( derzeit eine modifizierte China Version, da sehr günstig ) Ich bin dabei eine eigene Elektronik zu bauen welche verschiedene Temperatursensoren ( NTC oder Thermoelemente ) akzeptiert und dem RF1000 / 2000 zur Verfügung stellt.
Die Temperaturregelung ist ein Hauptknackpunkt. Das war vorauszusehen.
Eine weitere Schwierigkeit ist die Kühlung der Induktionsspule selbst. Sie wird zur Zeit ca. 160°C heiss. Der PEEK Spulenkörper hält das aus.
Die anderen Komponenten ( Drosseln Kondensatoren und die Mosfets ) werden lediglich warm.
Der Generator zieht bei +10VDC ca. 4.4 A ( 240khz, Tankkreis: C 0.15 uF, Induktivität der Spule 3uH. ( CuL Draht 1.2mm, n 18 )
Die Temperaturmessung erfolgt derzeit über einen NTC welcher in die Stahlhülse eingelassen ist. Da nur die Hülse direkt aufheizt wird, ist das der richtige Ort. Der NTC kann durch ein nichtmagnetisches Thermoelement ersetzt werden . Leider zeigt sich, dass die berührungslose
IR Temperaturmessung aus Platzgründen u. Verschmutzung nicht eingesetzt werden kann.
Es wird eine übliche Ms Düse verwendet, ebenso eine nichtmagnetische heatbarriere ( M6 von E3d ).
Die Düse ist problemlos zu ersetzen. Ich erwarte ein wesentlich schnelleres Drucken auch für schwierigere Filamente.

ciao Georg

[anwofis]

@georg-AW:

Finde ich toll, was du machst
Hast du den China-Royer schon mal einem Langzeittest unterzogen?
Ich hatte noch keine Zeit daran weiterzuforschen...

[AtlonXP]

Hallo zusammen,
ich finde diese Art von Heizung auch prima.
Den Vorteil darin sehe ich, dass man auf kleinen Raum eine starke Heizleistung erreichen kann.
Mein Ziel ist es, die Heizleistung hauptsächlich auf die Düse zu richten.

In zwei Wochen sollten auch bei mir, zwei so Dinger auf der Werkbank liegen.
Ich sicke sie aber erst noch zwei Wochen in Quarantäne.
(Zu wenig Zeit)!

Eines der Beiden, hat zwei Kühlkörper für die MOSFET´s.
Es scheint aber die gleiche Schaltung zu sein.
Bevor es ans Eingemachte geht, will ich mit den Dingern erst einmal spielen.

@georg-AW, hast du kalte Füße bekommen, wegen der Spannungsfestigkeit der Kondensatoren?
Warum hast du den WIMA eingebaut und auch noch mit so geringer Kapazität?

Ich finde es klasse, dass hier jeder sein Projekt vorstellt.

LG AtlonXP

[georg-AW]

Hi
@anwofis
Ich habe mit dem China Royer keine Langzeittests gemacht. Das werde ich erst mit meiner eigenen Schaltung machen.
@Atlon
Die Chinaprodukte mini ZVS Induktionsheizung unterscheiden sich in der Dimensionierung der Schaltung bzw. in den Komponenten. Das Schema ist praktisch identisch. Höhere Leistung heisst höhere Betriebsspannung und Kühlkörper.
Da ich ein Induktionshotend bauen möchte welches anstelle des RF 1000 hotends hineinpassen soll ( mein Laser beansprucht den Rest )
bleibt wenig Raum übrig.
Die Länge des Hotends ist in etwa gegeben. Der Durchmesser darf 22mm nicht überschreiten.
Die Arbeitsfrequenz sollte für eine gleichmässige Temperaturverteilung zwischen 120 und 250 khz liegen. Die Spule muss wegen des Skineffekts möglichst einen grossen Drahtdurchmesser haben, dadurch kann man nur wenige Windungen unterbringen. Die Länge der Wicklung wird so nur ca. 10-12mm sein. Bei mir habe ich gerade mal max 18 Windungen 1.2mm CuL erreicht. D.h. 3uH Induktivität.
Die Kondensatoren des Tankkreises ( im Original grosse Dinger mit 2 x 0.33uF Kapazität ) müssen zwingend in unmittelbarer Nähe der Spule liegen weil die Ströme im Parallelschwingkreis sehr hoch sind. Der Generator läuft nur richtig wenn Spule und Kondensatoren am selben Ort sind.
Da ist aber bei mir der Platz ziemlich eng. Ein bis zwei Wima MKP !!!! Kondensatoren 630V mit max. 0.15 uF kann ich da unterbringen.
Die Kondensatoren sind beim Royer eine problematische Komponente. Es funktionieren nur bestimmte Typen, andere werden tierisch heiss und rauchen ab. Somit kann mein Tankkreis bei der gegebenen Spuleninduktivität von 3uH und einer Kapazität von 0.15uF eine Resonanzfrequenz von 240 KHz oder bei 0.30 uF eine Frequenz von 167 khz haben. Vermutlich werde ich 0.30 uF verwenden weil bei 167 khz der Skineffekt weniger Probleme sprich Erwärmung macht als bei 240 khz. In jedem Falle muss die Kühlluft des Coldends d.h. der Ventilator auch noch über die Spule strömen sonst hält das Ding nicht sehr lange. Das PEEK beginnt bei 260 Grad zu stinken ist aber sonst ideal.
Möglicherweise muss ich auf Keramik oder Macor ausweichen. Der Temperatursensor soll im Spulenkörper untergebracht werden trotzdem aber guten Kontakt zur erwärmten Stahlhülse haben. ( Stahlhülse = M6 Blindnietmutter) Das wiederum geht nur wenn die Ausdehnungskoeffizienten identisch sind. PTFE o. FEP ginge auch, es kriecht aber zu stark und verliert deshalb den Kontakt mit der Hülse. Möglicherweise ist ein Teflonspulenkörper aufgepresst auf eine randrierte Stahl- Hülse die Lösung.

Man sieht, die Grenzen sind eng.
ciao Georg

PS bei der Lieferung aus China bei banggood kann man derzeit mehr als 4 Wochen warten bis geliefert wird, ein paar Coronaviren sind immer im Paket, Maske ist Pflicht , das schon beim Betrachten der Geräte

[AtlonXP]

Hallo georg-AW,
danke für die Antwort.

Hier mein Tipp für Kondensatoren:
Siemens MKT:

MKT Siemens.jpg

Es sind die besten Kondensatoren die ich kenne.
Die altern nicht!
Man kann C sogar anpassen, in dem man oben auf der Stirnfläche etwas abschleift.
Ich weiß aber nicht, ob es die heute noch zum Kaufen gibt.

Was denkst du, wie hoch sollte die Spannungsfestigkeit sein?

LG AtlonXP

[georg-AW]

Hi
@AtlonXP
Ich kenne die Kondensatoren gut. Viele davon eingesetzt. Man kann sie heute noch kaufen bei Epcos TDK ( ex Siemens )Hier der Link zum Datenblatt

https://www.tdk-electronics.tdk.com/inf ... 60_564.pdf

Ich denke, für niedrige Royer Leistungen bis ca. 150 khz dürfte der Einsatz möglich sein. Die Anschlüsse sind im Schoop Verfahren gemacht, Zink gespritzt. Nicht so gut bei höheren Hochfrequenzströmen.

ciao Georg

[AtlonXP]

Hallo georg-AW,
ich frage mich, warum du den Thermistor in deinem Spulenkörper einbauen möchtest.
Der beste Platz wäre wie schon erwähnt, in der Düse.
Das ist aber unpraktisch!

Dann bleibt eigentlich nur noch der Heizblock übrig.
Meine Thermistor Kartusche hat die Maße L=24 mm, Durchm. 3,05 mm.
Wenn man das Kabel knicken möchte, sind es wohl L = 25 -26 mm.

file.JPG

In deinem Bild habe ich eine rote Linie eingezeichnet (bitte Zoomen), diese soll die Bohrung für den Thermistor darstellen.
Die Abstandsmarkierung soll darauf hinweisen, weil die Düse weit ab vom Heizblock steht.
Für die E3D V6 Leute, ist das eine fehlerhafte Montage.
Der Wärmefluss wird somit zur Düse verschlechtert, weil er nur über das Gewinde kann.
Der Gewindeflansch gehört einfach mit dazu!

In der hier beabsichtigten Anwendung kann es aber auch ein Vorteil sein,
falls die Düse aus Stahl ist und mit beheizt wird.

Ist der Thermistor im Heizblock untergebracht, wozu dann noch einen Spulenkörper?
Die Drähte sind dick genug und sollten fast von alleine halten.
Auch können diese ihre Wärme ringsum abgeben.

Mehr fällt mir im Moment nicht ein, da ich noch nicht mitspielen kann.

LG AtlonXP

[georg-AW]

Hi
@Atlon

ich frage mich, warum du den Thermistor in deinem Spulenkörper einbauen möchtest.
Der beste Platz wäre wie schon erwähnt, in der Düse.
Das ist aber unpraktisch!

Ich möchte die Düse jederzeit unkompliziert wechseln können. Wenn noch so ein kleiner ( eingeklebter , mit dicken Anschlusskabeln versehener ) Thermistor drinstecken würde, wäre das nicht mehr möglich.

Ich möchte schlussendlich das Hotend so vereinfachen, dass bei meinem RF1000 sehr schnell aufgeheizt werden kann, die Düse schnell gewechselt werden kann ( ohne einen Defekt ), das Ganze robust wird, möglichst full metall wird, eine hohe Drucktemperatur möglich wird über längere Zeit um auch spezielle Filamente zu verarbeiten.

Sobald du einmal das mini ZVS ( chinesen ) Induktions System in Betrieb genommen hast, wirst du feststellen, dass es für unseren Bedarf bereits
kräftig überdimensioniert ist. Wenn man nämlich das Gewindestahlteil M6 welches in meiner Konstruktion die heat barrier mit der Düse verbindet ( das Teil was bei mir induktiv geheizt wird ) in die Originalspule bei 12V Betriebsspannung hält, geht es nur ca. 50 sec und es wird dunkel rotglühend.
Man muss auf 5V runter oder mit einer PWM Steuerung die mittlere Leistung soweit reduzieren dass die Gewinde-Stahlhülse die 300°C Grenze nicht überschreitet.
Für erste Versuche habe ich einen PEEK Spulenkörper mit eingepresster Gewindehülse gewählt, weil ich damit den kleinen Thermistor direkt in der Stahlhülse versenken kann, aber auch zwei elektrisch isolierte Stützpunkte montieren kann für die Thermistorzuleitung.
Gleichzeitig kann ich die Gesamtaussenmasse der CuL Wicklung klein halten ( < 22mm Durchmesser ) Da die Wicklung nur maximal 10-11 mm lang sein darf ( Länge u.a. durch die Länge des Gewindeansatzes der Düse bzw. heatbreak Röhrchens begrenzt ), kann ich bei 1.2mm CuL Draht und max. Durchmesser 20 mm nur 2 Lagen wickeln. Das ergibt eine Induktivität von 3uH. Zusammen mit dem 0.15uF Kondensator eine Royer Resonanzfrequenz von 240 khz. Ich kann mit Tricks jetzt 4 Kondensatoren zu 0.15uF unterbringen ( direkt bei der Spule !! ) um eine tiefere Resonanzfrequenz zu bekommen und damit weniger Skineffekt Wärmeprobleme. Die Spule muss aber immer kräftig mit einem Venti gekühlt werden.

Die Auswahl des Temperatursensors ( Thermistor , Thermoelement, PT100 oder was auch immer, ist nicht einfach zu lösen. Die bekannten K-Thermoelemente sind magnetisierbar. Wenn man sie alleine in die Mitte einer Royerspule hält, erhitzen sie sich in Sekunden. Auf der Stirnseite der Spule, also noch 5mm weg, ist bereits eine deutliche Temperaturerhöhung ( je nach Pos > 10°C ) messbar.
Es wird nicht einfach !

ciao Georg