Чиллер для лазерного станка. Принцип работы, подключение и компоненты

• Принцип работы лазерного охладителя
• Зачем нужен чиллер при работе с лазерными станками?
• Преимущества лазерных чиллеров
• Компоненты чиллера
• Подключение лазерного чиллера
• Причины перегрева лазера
• Лучшие чиллеры для лазерного оборудования

Лазеры позволяют гравировать и резать большинство материалов, таких как дерево, стекло, кожа и акрил. По этой причине лазерные станки становятся незаменимым компонентом современных производственных предприятий. В основе многих "бюджетных" моделей лазеров с ЧПУ, используется газовая трубка - стеклянный цилиндр с запаянной внутри газовой смесью (CO2, азот и гелий). При подаче внешнего напряжения (трубка питается от собственного трансформатора) газовая среда инициирует монохромное излучение. 

Производительность и срок службы лазерного станка зависят от различных факторов, таких как частота использования, регулярная чистка и техническое обслуживание. Однако пользователи часто упускают из виду важнейший элемент, гарантирующий долговременную работу оборудования: эффективное охлаждение.

В данной статье мы рассмотрим как работают чиллеры для лазерных станков, и определим их роль в повышении долговечности и производительности лазерного оборудования. 

Принцип работы охладителя

Использование чиллеров вместе с замкнутой системой контролирует температуру, что приводит к сохранению формы и луча лазера. Предназначенные для длительного использования, экологически чистые и экономичные чиллеры обеспечивают качественный контроль температуры при постоянном расходе.

В основе работы чиллеров лежит механизм охлаждения и теплообмена. В них используется охлаждающее вещество, которое поглощает тепло от лазера и циркулирует по замкнутой системе. Тепло передается в теплообменник, где оно рассеивается в окружающей среде - воздухе или воде. Затем вещество возвращается обратно к лазеру для продолжения процесса охлаждения.

Лазеры обеспечивают стабильное излучение и экономичны в эксплуатации. Но основным его недостатком в работе является повышенное тепловыделение. Чрезмерное выделение тепла приводит к нагреву лазерной трубки, что существенно уменьшает срок службы аппарата в целом.

Зачем нужен чиллер при работе с лазерными станками? 

Во время работы лазерные системы выделяют большое количество тепла, что может вызвать целый ряд проблем. Одна из основных причин, по которой лазеру необходим охладитель, - это регулирование его рабочей температуры и предотвращение перегрева. Вот некоторые причины, по которым лазерная система нуждается в охлаждении:

• Стабильность. Многие типы лазеров чувствительны к колебаниям температуры, что может повлиять на их стабильность и точность. Охладитель помогает поддерживать постоянную температуру.
• Эффективность. Перегрев может негативно сказаться на производительности лазерной системы. Регулируя температуру, чиллер может повысить эффективность лазерной системы и снизить потребление энергии.
• Долговечность. Чрезмерный перегрев сокращает срок службы лазера, снижая его надежность и увеличивая вероятность поломок.
• Безопасность: Охладитель помогает предотвратить перегрев и может снизить риск пожара, повреждения оборудования или даже травмирования персонала.
• Постоянство: Лазерная бесконтактная система, работающая при постоянной температуре, с большей вероятностью даст стабильные результаты. 

Преимущества лазерных чиллеров

Основное преимущество чиллеров заключается в том, что они помогают поддерживать оптимальный температурный режим лазерной системы, что очень важно для обеспечения ее долговечности и производительности. Лазерные системы, которые не охлаждаются должным образом, могут снизить эффективность, преждевременно износиться и полностью выйти из строя. 

Помимо контроля температуры, лазерные охладители обеспечивают и другие преимущества:

• Снижают уровень шума;
• Уменьшают затраты на техническое обслуживание;
• Продлевают срок службы лазерной системы; 
• Уменьшают необходимость в ремонте;
• Улучшают показатели безопасности. Лазер предотвращает перегрев и снижает риск возникновения пожара. 

Компоненты чиллера 

Агрегат-теплообменник состоит из нескольких компонентов, которые работают вместе для регулирования температуры лазерной системы. Упрощенно, конструкция чиллера представляет собой водяной радиатор, в более дорогих аппаратах содержится фреон и осуществляют охлаждение жидкости по принципу бытового холодильника. Основные компоненты лазерного охладителя включают:

Компрессор: Это сердце чиллера, которое отвечает за сжатие хладагента и прокачку его через систему.

Конденсатор: Он рассеивает тепло, поглощаемое хладагентом при его циркуляции по системе. Обычно он состоит из набора трубок или змеевиков, которые охлаждаются воздухом или водой.

Испаритель: Этот компонент отвечает за поглощение тепла, выделяемого лазерной системой. Обычно он представляет собой емкость с трубками или пластинами, через которые проходит хладагент.

Расширительный клапан: Он регулирует поток хладагента через систему, контролируя температуру и давление хладагента.

Рис. 1. Компоненты чиллера 

Хладагент: Жидкость, которая циркулирует по системе, поглощая и рассеивая тепло. Часто в качестве охлаждающей жидкости используется чистая водопроводная вода. Для стабильной работы лазера, сквозь лазерную трубку должно прокачиваться не менее 2-5 литров воды в минуту. В то же время, температура запаса воды в емкости не должна превышать 25 °С.

Насос: В охладителе с водяным охлаждением насос используется для циркуляции воды по системе. Насос располагается на дне емкости с запасом жидкости, а его нагнетающий патрубок соединяется гибким шлангом с приемным штуцером лазерной трубки. 

Система управления: Система управления отвечает за мониторинг температуры лазерной системы и регулировку работы охладителя для поддержания желаемого температурного диапазона.

Компоненты должны быть тщательно подобраны и спроектированы таким образом, чтобы они были совместимы с лазерной системой и могли обеспечить требуемый температурный контроль.

Подключение лазерного чиллера 

Подключение лазерного охладителя к лазерной системе обычно включает в себя несколько этапов:

1) Соедините водослив чиллера с приемником воды лазерного станка; 

2) Приемник воды чиллера соедините с водосливом станка;

3) Подсоедините сигнальный кабель;

4) Подсоедините водяной чиллер к сети, лазерная трубка начнет заполнятся водой.

Рис. 2. Соединение лазера и чиллера 

Определите соответствующие соединения: Перед подключением охладителя к лазерной системе важно определить соответствующие соединения как на охладителе, так и на лазерной системе. Как правило, для этого необходимо обратиться к руководствам или документации по обеим системам.

Установите чиллер: Чиллер необходимо установить в подходящем месте рядом с лазерной системой. Это может включать установку чиллера на устойчивой поверхности или крепление его на стене.

Подключите линии хладагента: Первым шагом в подключении чиллера к лазерной системе является подсоединение линий хладагента. Сначала происходит присоединение линий к компрессору, конденсатору и испарителю. Линии должны быть надежно закреплены с помощью соответствующих фитингов и зажимов.

Подключите линии подачи воды: Если чиллер представляет собой систему с водяным охлаждением, то следующим шагом будет подключение водяных линий. Для этого необходимо подсоединить шланги к насосу и к входному и выходному отверстиям.

Подключите источник питания: После подключения хладагента и водяных линий следующим шагом будет подключение источника питания. Необходимо подключить охладитель к соответствующей электрической розетке.

Протестируйте систему: Перед эксплуатацией лазерной системы важно протестировать чиллер, чтобы убедиться, что он работает правильно. Возможен кратковременный запуск чиллера, чтобы убедиться, что хладагент и вода циркулируют правильно.

Запустите лазерную систему: После того как чиллер протестирован и работает правильно, можно запускать лазерную систему.

Подключение лазерного охладителя к лазерной системе требует тщательного внимания к деталям и понимания специфических требований обеих систем. Важно тщательно следовать инструкциям производителя, чтобы обеспечить правильное и безопасное подключение.

Причины перегрева лазера 

Недостаточное охлаждение: Одной из наиболее распространенных причин перегрева является недостаточное охлаждение.

Грязные или засоренные фильтры: В лазерных системах используются фильтры для удаления примесей и обеспечения качества лазерного луча. Если эти фильтры загрязняются или засоряются, это может ограничить поток воздуха или охлаждающей жидкости через систему, что приведет к перегреву.

Неисправные компоненты: В лазерных станках могут возникать сбои в работе компонентов, которые могут привести к перегреву. Примерами компонентов, которые могут выйти из строя, являются вентиляторы, насосы, компрессоры и датчики.

Высокая температура окружающей среды: Если температура окружающей среды в помещении, где находится лазерный станок, слишком высока, это может затруднить эффективный отвод тепла.

Чрезмерное использование: Лазерные станки, которые используются в течение длительных периодов времени без перерывов или технического обслуживания, могут быть более склонны к перегреву. 

Лучшие чиллеры для лазерного оборудования 

Чиллер S&A CW-5300

• Подходит для работы с излучателями мощностью до 180 Вт;
• Скорость водообмена составляет 13 л/мин;
• Охлаждающая мощность 1,84 Квт;
• Система индикации неисправностей;
• Имеется защита от перегрузки;
• Оповещение о превышении или чрезмерном понижении температуры и прекращении подачи воды.

Чиллер S&A CW-6100

• Охлаждение лазерной трубки до 200 Вт;
• Охладитель – фреон;
• Мощность компрессора 1360 Вт;
• Размеры 67х47х89 см.

Чиллер S&A CW-5000

• точность температурных параметров составляет ± 0,3°C;
• защита от перегрузок в сети;
• сигнализация при отсутствии воды;
• циркуляция жидкости на скорости 10 л/мин;
• охлаждение лазерных трубок мощностью до 100 Вт.