Vattenkylning – en djupdykning

Med denna artikel vill jag gå igenom vattenkylningen för våra maskiner, hur man använder den, vad du behöver och hur du installerar en optimal kylning för din lasermaskin.

Kylmedel/kylvätska

Välja rätt kylmedel är en egen artikel i sig – du kan läsa mer om kylning till din K40 laser här

Kyltanken/behållare för kylmedel

För att hålla det enkelt.
Din lasertub skapar värme, kylvattnet bär iväg värmen från lasertuben in i kyltanken.
Hur stor tank/behållare du behöver beror på kylbehoven.
Om du har en aktiv kylare (med kompressor) kan du enkelt klara dig med en tank på 3-5 Liter.

Om du inte har någon kylning alls, så ökar temperaturen i tanken snabbare om du har en 5L tank än en tank på 50L. De termiska egenskaperna hos vatten kan användas för att förlänga tiden du kan använda maskinen innan den behöver kylas ned.
Vindunkar på 25L är populära, enkla att försluta och montera dränkbar pump i och räcker för de flesta bruk av en 40W maskin.

För peltier eller värmeväxlar-lösningar (radiatorer) så är mindre mängd vatten bättre. Vattnet hettas upp snabbare men kyls också ned fortare. Om din kylkapacitet är lägre än uppvärmningen så vill du ha större volym på din tank.

För att bevara ditt kylvatten håll det borta från direkt solljus och håll locket tätt på för att förhindra algväxt m.m. i kylvattnet.
Läs mer om olika typer av kylvätskor och hur du håller det färskt här

Flöde, tryck och värmeavledning

Tryck är farligt i våra maskiner, lasertuben är väldigt skör i vissa delar och du vill inte ha högt tryck för att förhindra s.k. vattenhammare, snabb förändring som i många fall orsakat brustna anslutningar på glasrören.
Ofta räcker den medföljande pumpen men om du vill ha en annan lösning skulle jag föreslå att du tittar på flöde och så kallad fri lyfthöjd, lift height.

Lyfthöjd/Lift height: Detta är trycket till viss del, du vill ha en pump som kan “lyfta” vattnet från tanken upp till din laser och runt i röret. När du köper en ny pump se till att lyfthöjden är 5-10 meter.
Flöde: Oftast anges detta i L/H, liter per timme eller L/M, liter per minut. Du kan konvertera det om du hittar pumpar som bara har GPH, gallon per hour och liknande enkelt via google.

Mitt förslag på pump
12V eller 240V pump (du behöver extern nätdel för 12V pumpen också)
Flöde: 10-20L/min.
Lyfthöjd: Minimum 5 meter

Olika kyllösningar

Det finns tre typer av kylning för din vattenkylning, eller fyra om man räknar med luftkylning från luften, men jag kallar det “ingen kylning” 🙂

Ingen kylning – din tank är inte kyld alls, utan enbart av luften i rummet.
Peltierkylning – tanken kyls passivt eller aktivt av en eller flera peltierelement.
Kompressorkylning – kyld av vattenkylare med kompressor, eller gammalt kylskåp om man vill göra det själv.
Luftkylning – dra luft genom en radiator eller värmeväxlare

Innan vi dyker ner i olika typer av vattenkylningar, en ofta använd lösning är att kyla vattnet i tanken med PET-flaskor fyllda med vatten som frysts ner och sedan läggs i vattentanken. Detta fungerar rätt bra men jag använder det inte själv p.g.a. risken för chock av lasertuben, temperaturen i tanken kommer variera beroende på storlek och antal kylklampar du har i den. Var försiktig om du använder denna metod. En extra säker lösning är att ha dubbla pumpar i tanken, en extra i botten med kort slang som skickar ut vattnet högre upp i tanken, då blandas vattnet bättre och du får inte skikt på samma sätt.

Ingen kylning
För denna lösning föreslår jag en stor tank, åtminstone 25L+ eller mer då det är din rumstemperatur som kommer kyla vattnet så tar det längre tid att få ner temperaturen igen efter användning.
Fungerar för dig som bara kör kortare rundor med din lasermaskin.

Peltierkylning – the tank is cooled passivly or active by a set of peltier elements.
Oftast en eller flera peltierelement på utsidan av tanken som kyler ned vattnet. De är inte speciellt effektiva men det är inga problem att få ner en 25L tank till 12-15c med 20-25c rumstemperatur, däremot drar det en väldans massa ström.
Stoppar du in 300w i ett peltierelement får du ut kanske 20-30w kyleffekt som max.
I en lösning jag använt tidigare har jag använt fyra 70w peltierelement och en nätdel på 500w vilket kylde ner min 20L tank till 14C under belastning (skärning av pmma).
Du kan bygga din egen peltierkylare för cirka 5-600kr + nätdel. Det går fint att använda en gammal nätdel från en dator också.

Kompressorkylning

Detta är den perfekta kylningen för de flesta typre av Co2-lasermaskiner. Det är också den dyraste då en kylare kostar cirka 5-6000kr.
Du kan om du har kunskap använda ett kylskåp för att kyla ned din laser, dels kan du använda kompressorn för att kyla en vattenloop, eller så stoppar du en ihoprullad kopparslinga inuti kylen som kyler ned vattnet. Men var försiktig då det handlar om både gas och el i denna modifikation.
En liten slutnotis om kompressorkylning, CW3000 annonseras ofta i kina som en kylare, detta är bara en radiator med en fläkt och kan aldrig kyla ned vattnet lägre än rumstemperaturen, avstå från dessa.

Luftkylning

Att kyla ned vattnet genom en radiator fungerar relativt bra. Vattnet kyls ned av fläktar på en radiator men du kan aldrig komma ned i lägre temperatur än rumstemperaturen och troligen någon grad ovanför då det inte är 100% effektivt.
Gentemot ingen kylning alls kan du dubbla tiden du kan använda din lasermaskin beroende på rumstemperatur.
Kombinerar du en radiator med lite nedkylda PET-flaskor har du rätt bra setup, tänk dock på att radiatorn till viss del kommer värma vattnet då det återkommer i rumstemperatur från radiatorn.
Bor du i kyligare klimat som jag gör så kan du ha en längre slang från tanken och sätta radiatorn utanför huset, jag har min setup på fönsterbrädan utanför fönstret på våren, hösten och vintern – gratis kylning. Se till att inte lämna den ute i minusgrader bara.

Glykol och andra antifreeze-vätskor

Det vanligaste man hör är “jag gör så och det fungerar”.
Personen som säger så ljuger förmodligen inte, men vad som fungerar för denne kanske inte matchar med vad du förväntar dig.

Jämför med detta
“Jag använder kryddor på mitt kött och det fungerar bra”
Skulle det gälla mat skulle du förmodligen undra, vilka kryddor, vilket kött och i vilka mängder?
Medan vi inom lasernischen bara accepterar en lösning på kylning rakt av utan att fråga mer.

Många glykollösningar är gjorda för att sänka fryspunkten men även smörja kylsystemet, detta ökar vätskans konduktivitet som kommer laddas via lasertubens höga ström. I långa loppet gör det att rekombinationseffekten i lasertuben påverkas då den effekten är beroende av katodens ström – om det försvinner effekt till att ladda vätskan så kommer mindre katoden tillgodo och de återskapande gaserna minskas och med tiden kommer du slita ut din lasertub i förväg.

Jag föreslår inte användning av glykol över huvud taget då man inte riktigt vet hur det kan påverka lasermaskinen. Använd destillerat/batterivatten istället med tillsats mot algväxt så är du säker.

En del har sin laser i garaget som inte är uppvärmt, de undrar hur man kan använda maskinen även när det är kallt.
Det tråkiga svaret är att du borde inte göra det. Elektroniken gillar inte minusgrader och du kan få problem med vattenkylningen, men om du måste så är värme bättre än glykol i kylningen. Elektroniken mår bättre och kylningen mår bättre.
Doppvärmare med timer eller termostat är en lösning som en del använder.

Säkerhetslösningar

Att veta att vattnet flödar är viktigt, stannar flödet eller om du glömmer starta pumpen så kommer du förstöra lasertuben väldigt fort.

Flödesindikator

Enklare visuell impeller som snurrar när vätska passerar. Finns i datorbutiker där du hittar vattenkylningsdelar, enkel att se så vattnet rör på sig.

Flödessensor

En flödessensor är en elektrisk sensor du installerar i riktningen innan din lasertub. När impellern snurrar bryts kontakten mellan de två kablarna i sensorn och kopplad till din nätdel i lasermaskinen (P+ och GND, eller WP och GND) så tillåts lasern att avfyra. Om flödet blir för lågt eller uteblir helt så bryts kopplingen mellan kablarna och nätdelen hindrar lasern att avfyra. En enkel försäkring mot förstörd lasertub.

Autostart av din pump
Du kan installera reläer som triggar vattenpumpen samtidigt som din lasermaskin startar.
Du behöver 240 eller 12V relä beroende på din pump och vad du vill starta. Använd 5V utgången på din lasermaskin för att trigga ditt relä, så när du startar din maskin startar även pumpen.

Har du fler förslag – kommentera nedanför!