„China“-Lasergravierer (4) Umbau Kühlkreislauf

Nachdem ich für erste Tests erstmal eine kleine Reservoirkühlung eingesetzt habe, sollte nun das herumgebaumel von Schläuchen der externe Wasserbehälter verschwinden und alles am Gerät untergebracht werden.

Die abzuführende Wärme hält sich ja in Grenzen (das ist in einem der früheren Beiträge zu diesem Laser genau erklärt), daher habe ich mit Dimensionierung nach Bauchgefühl einen Radiator mit zwei 120mm Lüftern bestellt. Das sollte ausreichen um die anfallende Wärme an die Umgebungsluft abzugeben.

Der Wasser-Luft-Wärmetauscher wird an der Rückseite der Maschine angebracht. Da zwischen den elektrischen Anschlüssen und dem Lüfter bereits die Luftpumpe wohnt, wird es langsam eng. Ich habe mit dem 3D-Drucker spezielle Haltewinkel hergestellt, die den Wärmetauscher über der Luftpumpe mit so einem Abstand zur Geräterückseite halten, dass die Klappe über der Laserröhre noch geöffnet werden kann. So muss man nicht erst die Kühlung abbauen, wenn der Laserspiegel nachgestellt werden muss.

k40laser-wasserbehaelter

Da gibts natürlich noch eine kleine Zusatzaufgabe: Die Lüfter brauchen Strom. Das Lasernetzteil liefert 24V für die Schrittmotoren, die Lüfter brauchen 12. Die Spannung für die Lüfter erzeuge ich mit einem dieser kleinen Step-Down Schaltreglermodule, den ich auch 10V eingestellt habe, damit die Lüfter nicht so viel Lärm machen.

k40laser-luefterstrom

Für die Lüfter habe ich dann einen DC-Anschluss in die Rückwand eingebaut.

k40laser-luefteranschluss

Wenn nun die Wärme vom Laser direkt nach dem Durchlauf des Wassers durch die Laserröhre abgegeben wird, reicht nun ein kleiner Wasserbehälter aus, der als Ausgleichsbehälter bzw. „Schwimmbecken“ für die Unterwasserpumpe dient.

Wenn das auch noch an die Rückseite von der Maschine angebaut werden soll, bleibt dafür nur noch der Platz zwischen Gehäuseseitenwand und Lüfter. Viel Platz ist da ja nicht. So 10x14x10cm etwa.

Auf der Suche nach geeigneten Behältern für die Lebensmittelaufbewahrung bin ich zwar mit einem 0,8L Behälter in den passenden Abmessungen fündig geworden, allerdings hatte der einen „Premium“-Preis im Versandhandel und war bei den lokalen Einkaufsmöglichkeiten gar nicht im Sortiment. Schlussendlich hätte ich 6 Euro für die Büchse bezahlen müssen, und nochmal so viel Versandkosten. Bei den Preisen kann ich das auch selbst herstellen.

Ein Behälter nach Maß im CAD gezeichnet, und dann aus ABS gedruckt.

k40laser-wasserbehaelter

ABS hat den Vorteil das es in Aceton ausgelöst werden kann, und dann mit dem Pinsel eine geschlossene ABS-Schicht auf der Innenseite vom Behälter aufgetragen werden kann. So ist dieser garantiert 100% Wasserdicht. Da ich den Behälter ja selbst konstruiert habe, hat dieser nicht nur die richtigen Abmessungen, sondern auch gleich Laschen zum Anschrauben an der Maschine, und ein Loch im Deckel zum durchführen der Leitungen für Strom für die Pumpe und natürlich Vor- und Rücklauf für den Kühlkreislauf. Nebenbei steckt dann noch ein Temperaturfühler zur Überwachung darin.

k40laser-wassertank

Da die Wasserkühlung sehr wichtig für das Überleben der Laserröhre ist, möchte man gerne eine Kontrolle über die Funktion der Wasserkühlung haben. Ich dachte erst an einen Durchfluss-Sensor und das Auswerten der Sensorpulse mit einem Mikrokontroller, aber irgendwie muss das ja auch nicht alles so kompliziert sein, wenn es auch viel einfacher geht:

k40laser-durchflussanzeige

Eine mechanische Durchflussanzeige tut es auch. Die Kühlflüssigkeit bewegt das Flügelrad beim Durchlauf durch das Gehäuse einfach mit. Das Gehäuse ist ein 3D-Druck aus ABS, die Frontscheibe ist aus Plexiglas. Eine kleine Sacklochbohrung auf der Innenseite der Scheibe hält eine „Achse“ aus einem Stück Filament. Die Scheibe ist mit einem spaltfüllenden Plexiglas-Spezialklebstoff von Evonik auf das Gehäuse geklebt.

Wer sich die Halter für den Wärmetauscher genau angesehen hat, dem sind vielleicht oben so kleine Befestigungslaschen aufgefallen. Diese dienen zum Anbringen einer Frontplatte wo der Durchflussanzeiger und das Thermometer für die Kühlmitteltemperatur schön im Sichtbereich angebracht werden sollen.

k40laser-kuehlkontrolle

So sieht das doch ganz ordentlich aus. Wer wohl die Löcher zum Anschrauben der grauen Platte falsch gemessen hat? 🙂

2 Gedanken zu „„China“-Lasergravierer (4) Umbau Kühlkreislauf“

  1. Hallo,

    da ich mir einen 40 Watt Co2 Laser zugelegt habe, war ich auf der Suche nach einer Lösung für die Wasserkühlung. Dabei bin auf diesen, wenn auch schon etwas älteren Artikel gestoßen.
    Nun meine Fragen:
    Wie groß ist der Wasserbehälter, wo die Pumpe drin ist?
    Was hast Du für einen Radiator und was für Lüfter genommen?
    Was ist das für ein Step Down Schaltreglermodul?
    Vielleicht könntest Du mir die Bezugsquellen für die ganzen Sachen mal auflisten. Das wäre echt super. Eine Durchflussanzeige bekommt man ja für 10 Euro bei Amazon. Bei meinem Laser ist die Temperaturanzeige für das Wasser schon im Gerät einebaut.
    Funktioniert die Kühlung auch so, wie Du es Dir vorgestellt hast, oder musstest Du noch was ändern?
    Auf jeden Fall ist es besser, als einen Eimer mit Wasser hin zu stellen.

    Viele Grüße.

    Rainer

    1. Der Wasserbehälter fasst etwas mehr als 1 Liter.
      Ich benutze den Laser eigentlich kaum für längere Zeit, meist nur mal ein Einzelstück herstellen. Zwischendurch hat man ja auch Pausen durch Werkstückwechsel, und man will ja die klappe auch nicht sofort hochreißen wenn noch der ganze Gestank in der Kammer ist. Grundsätzlich ist man so natürlich abhängig von der Umgebungstemperatur, die Erwärmung gegenüber der Umgebungsluft bleibt aber bei mir innerhalb von 2..3 grad.
      Für den Hochsommer hatte ich schon die Idee, einen Kühlakku aus dem Eisfach in den Behälter zu hängen, tatsächlich gemacht hab ich es bisher nicht.

      Größtes Problem war bisher nur leichte biofilmbildung im Wasserkreislauf, ein wenig KFZ Kühlerfrostschutz half hier nur für ein paar wochen. Ob das nun daran liegt, das das System nicht komplett hermetisch ist, oder man da den Anteil am Kühlmittelkonzentrat steigern muss weiss ich auch nicht, zur Zeit gebe ich von Zeit zu Zeit ein paar ml DanKlorix dazu, das hält die Biologie in Schach.

      Die Komponenten sind ebay-käufe, die links verfallen leider im Wochentakt da die Angebote dort recht kurzlebig sind. Die Eingabe STEP-Down in der Suchmaske fördert genug Angebote zu tage, nur hier dann aufpassen das die Wandler auch 24V am Eingang aushalten.

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