RU2314514C1 - Method and device for measuring viscosity - Google Patents
Method and device for measuring viscosity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2314514C1 RU2314514C1 RU2006127497/28A RU2006127497A RU2314514C1 RU 2314514 C1 RU2314514 C1 RU 2314514C1 RU 2006127497/28 A RU2006127497/28 A RU 2006127497/28A RU 2006127497 A RU2006127497 A RU 2006127497A RU 2314514 C1 RU2314514 C1 RU 2314514C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- viscosity
- ink
- paint
- refractive index
- determining
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электрокаплеструйных маркировочных принтерах.The invention relates to measuring equipment and can be used in electro-inkjet marking printers.
Для обеспечения качественной печати и надежной работы электрокаплеструйной техники необходимо постоянно измерять вязкость рабочей жидкости (красок, чернил) и управлять этим параметром, например стабилизировать его путем дозированного долива растворителя.To ensure high-quality printing and reliable operation of the electro-ink jet technology, it is necessary to constantly measure the viscosity of the working fluid (inks, ink) and control this parameter, for example, stabilize it by dosing topping up the solvent.
Известны два основных способа для измерения вязкости жидкости как в лабораторных условиях при исследовании или приготовлении красок, так и непосредственно в электрокаплеструйных принтерах во время их работы для контроля параметров жидкости.There are two main methods for measuring the viscosity of a liquid both in laboratory conditions during the study or preparation of paints, and directly in electro-ink jet printers during their operation to control the parameters of the liquid.
Первый способ определения вязкости жидкости базируется на законе СтоксаThe first method for determining the viscosity of a liquid is based on the Stokes law
Fтр=6πηrυ,Ftr = 6πηrυ,
где Fтр - сила трения в жидкости, υ - скорость падения шарика относительно жидкости, r - радиус шарика, η - динамическая вязкость.where Ftr is the friction force in the fluid, υ is the ball’s rate of fall relative to the fluid, r is the radius of the ball, and η is the dynamic viscosity.
На этом законе основано определение вязкости вискозиметром Гепплера. При этом в трубку определенного диаметра, заполненную исследуемой жидкостью, опускают шарик и измеряют скорость его падения или время пролета определенных меток на трубке, которые и являются мерой вязкости жидкости. Принимается во внимание, что при ламинарном обтекании падающего шарика сила трения уравновешивается весом шарика за вычетом статической подъемной силы /(1) - стр.129; (2) - стр.202/.The determination of viscosity based on a Happler viscometer is based on this law. At the same time, a ball is lowered into a tube of a certain diameter filled with the test liquid and its fall rate or the time of flight of certain marks on the tube are measured, which are a measure of the viscosity of the liquid. It is taken into account that during laminar flow around a falling ball the friction force is balanced by the weight of the ball minus the static lifting force / (1) - p. 129; (2) - p. 202 /.
К недостаткам данного способа измерения вязкости можно отнести значительные габариты установки измерения и трудность ее миниатюризации, трудность и сложность при автоматизации процесса измерения, а также значительное время, необходимое на процесс измерения.The disadvantages of this method of measuring viscosity include the significant dimensions of the measurement setup and the difficulty of miniaturizing it, the difficulty and complexity in automating the measurement process, and the significant time required for the measurement process.
Второй способ измерения вязкости базируется на гипотезе Ньютона, позднее обоснованной проф. Н.П. Петровым, который характеризует силу трения между слоями жидкости /(3) - стр.11; (1) - стр.126; (2) - стр.182/.The second method for measuring viscosity is based on Newton's hypothesis, later substantiated by prof. N.P. Petrov, which characterizes the friction force between the fluid layers / (3) - p. 11; (1) - p. 126; (2) - p. 188 /.
Fтр=ηFdυ/dy,Ftr = ηFdυ / dy,
где Fтр - сила трения между слоями жидкости, F - площадь соприкасающихся слоев, dυ/dy - градиент скорости в пограничном слое, или если перемещать в жидкости пластинку параллельно плоской стенке, при расстоянии между пластинками «а» меньше пограничного слоя, тоwhere Ftr is the friction force between the fluid layers, F is the area of the contacting layers, dυ / dy is the velocity gradient in the boundary layer, or if the plate is moved parallel to a flat wall in the fluid, at a distance between the plates “a” less than the boundary layer, then
Fтр=ηFυ/a.Ftr = ηFυ / a.
На этом способе базируются так называемые роторные или барабанные вискозиметры, в которых, например, вращается с заданной скоростью стакан в неподвижном стакане, между стенками которых в тонком слое находится исследуемая жидкость. При этом динамометрически фиксируется сила воздействия на один из стаканов. Конфигурация погружаемых в жидкость тел может быть различной, как и метод измерения силы трения или непосредственно вязкости, как например в /4/.This method is based on the so-called rotary or drum viscometers, in which, for example, the glass rotates at a given speed in a fixed glass, between the walls of which a test fluid is located in a thin layer. In this case, the force of action on one of the glasses is dynamically recorded. The configuration of bodies immersed in a liquid can be different, as well as the method of measuring the friction force or directly viscosity, such as in / 4 /.
Этот способ имеет все вышеупомянутые недостатки: громоздкость, сложность автоматизации, большая продолжительность измерений.This method has all of the aforementioned disadvantages: cumbersomeness, automation complexity, long measurement duration.
Известен также способ измерения вязкости жидкости и устройство для измерения вязкости жидкости по этому способу, при этом известный способ базируется на формуле Пуазейля /(2) - стр.201; (1) - стр.128/, которая описывает процесс ламинарного истечения жидкости через тонкую трубку (капилляр):There is also a method of measuring the viscosity of a liquid and a device for measuring the viscosity of a liquid by this method, while the known method is based on the Poiseuille formula / (2) - p. 201; (1) - p. 128 /, which describes the process of laminar flow of liquid through a thin tube (capillary):
где V - объем жидкости, протекающий по трубке за время t, R - радиус трубки, Δр - разность давлений на концах трубки, l - длина трубки, η - динамическая вязкость. В частности, этот способ измерения вязкости реализован в промышленных вискозиметрах капиллярных стеклянных типа ВПЖ /(5); (6)/.where V is the volume of fluid flowing through the tube over time t, R is the radius of the tube, Δp is the pressure difference at the ends of the tube, l is the length of the tube, η is the dynamic viscosity. In particular, this method of measuring viscosity is implemented in industrial viscometers of capillary glass type VPZH / (5); (6) /.
Способ предусматривает заполнение (накачивание) испытуемой жидкости в резервуар определенного объема, а потом замеряется время истечения указанного объема жидкости под действием гидростатического (гравитационного) давления, т.е. самотеком через калиброванный капиллярный стеклянный канал с определенными размерами.The method involves filling (pumping) a test liquid into a tank of a certain volume, and then the time of expiration of a specified volume of liquid under the influence of hydrostatic (gravitational) pressure is measured, i.e. by gravity through a calibrated capillary glass channel with defined dimensions.
Динамическая вязкость жидкости определяется по соотношениюThe dynamic viscosity of a liquid is determined by the ratio
η=κρt,η = κρt,
где η - динамическая вязкость, κ - константа конкретного вискозиметра, ρ - плотность жидкости, t - время истечения жидкости.where η is the dynamic viscosity, κ is the constant of a particular viscometer, ρ is the density of the liquid, t is the time of fluid outflow.
К недостаткам данного способа и устройства измерения вязкости жидкости относится громоздкость, сложность встраивания в принтер и сложность при автоматизации процесса измерения, а также значительное время измерения.The disadvantages of this method and device for measuring the viscosity of a liquid are cumbersome, the complexity of embedding in a printer and the complexity of automating the measurement process, as well as the significant measurement time.
Известен так называемый экспоненциальный способ измерения вязкости жидкости /8/.The so-called exponential method for measuring the viscosity of a liquid / 8 /.
Сущность его заключается в том, что в процессе измерения вязкости жидкости, включающем нагнетание жидкости в аккумулятор (ресивер), ее последующее истечение через капиллярный канал и измерение параметров истечения, по которым определяют вязкость жидкости, жидкость накачивают в аккумулятор посредством источника импульсного давления, а в процессе истечения жидкости через капиллярный канал измеряют время спада давления между двумя уровнями давления, по которому определяют мгновенную (текущую) вязкость жидкости.Its essence lies in the fact that in the process of measuring the viscosity of a liquid, including pumping liquid into a battery (receiver), its subsequent outflow through a capillary channel and measurement of flow parameters, which determine the viscosity of a liquid, the liquid is pumped into the battery by means of a pulse pressure source, and the process of fluid flow through the capillary channel measures the pressure drop between two pressure levels, which determine the instantaneous (current) viscosity of the fluid.
Время спада давления измеряют периодически с частотой следования импульсов давления при нагнетании жидкости в аккумулятор.The pressure decay time is measured periodically with the frequency of the pressure pulses when the liquid is injected into the battery.
Устройство для измерения вязкости жидкости в гидросистеме электрокаплеструйного принтера по данному способу состоит из последовательно включенных источника импульсного давления и аккумулятора, а в гидросистему дополнительно введены подключенные к аккумулятору капиллярный канал и устройство измерения времени спада давления, например пьезорезистивный датчик давления.The device for measuring the viscosity of a liquid in the hydraulic system of an electro-inkjet printer according to this method consists of a pulse pressure source and a battery connected in series, and a capillary channel and a pressure decay time measuring device connected to the battery are additionally introduced, for example, a piezoresistive pressure sensor.
Жидкость под давлением импульсного источника избыточного давления, например, в несколько атмосфер периодически или однократно подается в аккумулятор (ресивер), например, пружинного типа, что можно рассматривать как процесс зарядки гидравлической емкости, а потом происходит самопроизвольная разрядка емкости через капиллярный канал, т.е. гидравлическое сопротивление. При этом замеряется время кратковременного спада давления, т.е. время части переходного процесса между двумя уровнями давления. Измерение автоматически производят, например, с помощью пьезоэлектрического датчика давления в измерительном блоке, и измеряемая часть переходного процесса составляет единицы или десятки миллисекунд.The liquid under pressure from a pulsed source of overpressure, for example, is supplied periodically or once to several atmospheres to a battery (receiver), for example, of a spring type, which can be considered as a process of charging a hydraulic tank, and then the tank spontaneously discharges through the capillary channel, i.e. . hydraulic resistance. In this case, the time of a short-term pressure drop is measured, i.e. part time of the transition process between two pressure levels. The measurement is automatically carried out, for example, using a piezoelectric pressure sensor in the measuring unit, and the measured part of the transient is one or tens of milliseconds.
В этом случае переходный процесс разряда аккумулятора описывается соотношениемIn this case, the battery discharge transient is described by the relation
где p(t) - текущее значение давления, Рmax - максимальное давление, е=2,718, τпер - постоянная времени переходного процесса, которую и предложено замерять.where p (t) is the current pressure value, Pmax is the maximum pressure, e = 2.718, τ per is the transient time constant, which is proposed to be measured.
ПричемMoreover
τпер=CгRг=kη,τ per = CgRg = kη,
где Сг, Rг - соответственно гидравлическая емкость аккумулятора и гидравлическое сопротивление капиллярного канала, k - константа измерительной цепи, η - динамическая вязкость жидкости.where Cr, Rg are the hydraulic capacity of the accumulator and the hydraulic resistance of the capillary channel, k is the constant of the measuring circuit, η is the dynamic viscosity of the liquid.
Известны гидросистемы для электрокаплеструйных маркираторов /(7) - стр.149; (10)/, которые включают цепь нагнетания (резервуар краски, фильтр, насос, аккумулятор, датчик давления, клапан, генератор капель в печатающей головке), цепь отсоса (ловушка печатающей головки, фильтр, насос - источник разрежения, резервуар краски), цепь вискозиметрии (включающая измерительный ресивер, перепускной канал, датчик давления), цепь дозированного долива растворителя из резервуара растворителя в резервуар краски, например, с помощью насоса. Управление всеми процессами в гидросистеме электрокаплеструйного маркиратора осуществляется от блока управления.Known hydraulic systems for electro-ink jet markers / (7) - p. 149; (10) /, which include an injection circuit (ink tank, filter, pump, battery, pressure sensor, valve, droplet generator in the print head), a suction circuit (print head trap, filter, vacuum pump, ink tank), a chain viscometry (including a measuring receiver, a bypass channel, a pressure sensor), a chain of dosed topping up the solvent from the solvent tank to the paint tank, for example, using a pump. All processes in the hydraulic system of the electro-ink jet marker are controlled from the control unit.
Недостатками известных гидросистем с визкозиметрией и дозированным доливом растворителя являются недостаточные точность, быстродействие и надежность устройств, измеряющих вязкость и значительные габариты этих устройств.The disadvantages of the known hydraulic systems with viscometry and dosed topping up the solvent are insufficient accuracy, speed and reliability of devices that measure the viscosity and significant dimensions of these devices.
В технике известен рефрактометрический способ определения концентрации вещества /11/.A refractometric method for determining the concentration of a substance / 11 / is known in the art.
Рефрактометрия является одним из наиболее широко используемых аналитических методов, позволяющих определить вещество, находящееся в жидком состоянии, или концентрацию двухкомпонентных растворов. Рефрактометрия основана на явлении преломления света при переходе из одной среды в другую, называемом рефракцией.Refractometry is one of the most widely used analytical methods to determine a substance in a liquid state, or the concentration of two-component solutions. Refractometry is based on the phenomenon of light refraction during the transition from one medium to another, called refraction.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности определения вязкости красок в электрокаплеструйных маркираторах и создание устройства для его реализации, обеспечивающего автоматизацию и быстродействие процесса определения вязкости.The objective of the present invention is to improve the accuracy of determining the viscosity of paints in electro-ink jet markers and to create a device for its implementation, which provides automation and speed of the viscosity determination process.
Сущность предложенного изобретения заключается в следующем.The essence of the proposed invention is as follows.
Способ определения вязкости краски в электрокаплеструйном маркираторе включает предварительное определение для каждого типа краски экспериментальным путем зависимостей оптического коэффициента преломления n краски и вязкости η краски от сухого остатка краски Со, соответственно n=n(Со) и η=η(Со), измерение критического угла полного внутреннего отражения краски посредством рефрактометра по положению границы светотени, содержащего источник пучка расходящихся лучей света, призму и приемник типа ПЗС-линейки отраженного света от границы раздела грани призмы и краски, определение по величине критического угла полного внутреннего отражения краски показателя преломления краски, на основании которого определяют концентрацию сухого остатка и летучей части в краске с использованием экспериментально полученной для каждого типа краски зависимости коэффициента преломления n от сухого остатка Со, а по концентрации сухого остатка определяют вязкость краски с использованием экспериментально полученной для каждого типа красок зависимости вязкости η от сухого остатка.The method for determining the viscosity of an ink in an electro-ink jet marker includes preliminary determination for each type of ink experimentally the dependences of the optical refractive index n of the ink and viscosity η of the ink on the dry residue of Co, n = n (Co) and η = η (Co), measuring the critical angle total internal reflection of the paint by means of a refractometer according to the position of the chiaroscuro boundary containing a source of a beam of diverging light rays, a prism and a receiver of the type of a CCD array of reflected light from the boundary p the boundary between the prism and the ink, determining the refractive index of the ink from the critical angle of total internal reflection of the ink, based on which the concentration of solids and volatiles in the ink is determined using the dependence of the refractive index n on the solids Co experimentally obtained for each ink, and the concentration of solids determine the viscosity of the paint using the experimentally obtained for each type of paint, the dependence of viscosity η on the dry residue.
При определении вязкости краски для каждого типа краски используют экспериментально снятые зависимости оптического коэффициента преломления n краски и вязкости η краски от температуры n=n(t°C) и η=η(t°C).When determining the viscosity of the ink for each type of ink, experimentally measured dependences of the optical refractive index n of the ink and viscosity η of the ink on the temperature n = n (t ° C) and η = η (t ° C) are used.
Сущность предложенного изобретения заключается также в следующем.The essence of the proposed invention is also as follows.
Гидросистема электрокаплеструйного маркиратора содержит устройство для определения вязкости краски, которое выполнено в виде рефрактометра, измеряющего вязкость по сухому остатку в краске.The hydraulic system of the electro-ink jet marker contains a device for determining the viscosity of the paint, which is made in the form of a refractometer, which measures the viscosity of the dry residue in the paint.
Гидросистема электрокаплеструйного маркиратора включает цепи нагнетания, отсоса, вискозиметрии и долива растворителя, а также блок управления, при этом рефрактометр включен в одну из цепей гидросистемы в качестве датчика вязкости и связан с блоком управления и устройством дозированного долива растворителя.The hydraulic system of the electro-inkjet marking machine includes a chain of injection, suction, viscometry and topping up the solvent, as well as a control unit, while the refractometer is included in one of the circuits of the hydraulic system as a viscosity sensor and is connected to the control unit and the device for dosed topping up of the solvent.
В простейшем варианте рефрактометр связан только с устройством индикации (при ручном доливе растворителя).In the simplest version, the refractometer is connected only with an indication device (with manual topping up of the solvent).
На фиг.1 показана схема построения рефрактометра; на фиг 2 показана зависимость коэффициента преломления n от сухого остатка Со для сахарозы; на фиг.3 приведена экспериментально снятая зависимость коэффициента преломления n от сухого остатка Со для серийной краски ЭКСТ-220; на фиг.4, а) приведена экспериментально снятая зависимость сухого остатка Со и вязкости η для одной из типовых импортных красок 16-8200; на фиг.4, б) - зависимость вязкости η от температуры для целей температурной компенсации при измерениях; на фиг.5 приведена обобщенная структурная схема гидросистемы электрокаплеструйного маркиратора; на фиг.6 представлен один из вариантов реализации предложенной гидросистемы с рефрактометром для измерения вязкости.Figure 1 shows a diagram of the construction of a refractometer; in Fig.2 shows the dependence of the refractive index n on the dry residue Co for sucrose; figure 3 shows the experimentally measured dependence of the refractive index n on the dry residue Co for serial paint EXT-220; figure 4, a) shows the experimentally measured dependence of the dry residue Co and viscosity η for one of the typical imported paints 16-8200; figure 4, b) is the dependence of the viscosity η on temperature for the purpose of temperature compensation during measurements; figure 5 shows a generalized structural diagram of the hydraulic system of an electro-ink jet marker; figure 6 presents one of the embodiments of the proposed hydraulic system with a refractometer for measuring viscosity.
Представленная на фиг.1 схема построения рефрактометра включает источник света 1, оптическую призму 2, фотоприемник 3, например, типа ПЗС-линейки, исследуемый раствор 4.Presented in figure 1, the construction scheme of the refractometer includes a light source 1, an
Рефрактометрия основана на эффекте рефракции (преломления света при переходе из одной среды в другую) и зависимости показателя преломления раствора от концентрации. При увеличении угла падения на поверхность раздела двух сред свет частично преломляется в другую среду, а частично отражается. Этот угол называется углом полного внутреннего отражения и по его величине можно определить показатель преломления.Refractometry is based on the effect of refraction (light refraction during the transition from one medium to another) and the dependence of the refractive index of the solution on the concentration. With an increase in the angle of incidence on the interface between two media, the light is partially refracted into another medium, and partially reflected. This angle is called the angle of total internal reflection and its value can be used to determine the refractive index.
Свет от источника 1 вводится в оптическую призму 2 и падает на ее внутреннюю поверхность, контактирующую с исследуемым раствором 4. Часть лучей, угол падения которых больше критического, полностью отражается от внутренней поверхности призмы и формирует светлую часть изображения на фотоприемнике. По координате границы раздела светлой и темной частей изображения определяется показатель преломления исследуемого раствора, который является функцией его концентрации.The light from the source 1 is introduced into the
Рассматриваемый рефрактометр построен на базе компактной и надежной оптический схемы с высококачественной, например, сапфировой призмой. Оптическая схема построена таким образом, что свет, формирующий границу света и тени на фотоприемнике, не проходит через раствор. Благодаря этому ни прозрачность и свет раствора, ни наличие в нем нерастворимых включений и газовых пузырьков не влияют на результаты измерения. Что также расширяет область его применения.The refractometer under consideration is built on the basis of a compact and reliable optical design with a high-quality, for example, sapphire prism. The optical scheme is constructed in such a way that the light forming the border of light and shadow on the photodetector does not pass through the solution. Due to this, neither the transparency and light of the solution, nor the presence of insoluble inclusions and gas bubbles in it affect the measurement results. Which also expands the scope of its application.
Для компенсации влияния температуры контролируемого раствора на величину показателя преломления в рефрактометре используется тепловой датчик.To compensate for the influence of the temperature of the controlled solution on the value of the refractive index, a heat sensor is used in the refractometer.
Точное положение границы света и тени на координатно-чувствительном фотоприемнике определяется встроенным микроконтроллером в результате обработки данных по распределению интенсивности излучения с помощью помехоустойчивого алгоритма.The exact position of the border of light and shadow on a coordinate-sensitive photodetector is determined by the built-in microcontroller as a result of processing data on the distribution of radiation intensity using a noise-tolerant algorithm.
Благодаря жесткой и надежной конструкции оптической схемы и полностью цифровому тракту приема и обработки оптической информации прибор не имеет дрейфа сигнала и не нуждается в регулярном обслуживании.Due to the rigid and reliable design of the optical circuit and the fully digital path for receiving and processing optical information, the device does not have signal drift and does not require regular maintenance.
Данный рефрактометр может работать с полностью непрозрачными растворами, выдает данные о концентрации в реальном масштабе времени, не нуждается в пробоотборниках. Его показания не зависят от возможных ошибок при взятии и анализе проб в лабораторных условиях. Рефрактометр позволяет оперативно реагировать на изменения в ходе технологического процесса и может использоваться в качестве датчика обратной связи при автоматизации производства.This refractometer can work with completely opaque solutions, provides data on concentration in real time, does not need samplers. His testimony does not depend on possible errors when taking and analyzing samples in laboratory conditions. The refractometer allows you to quickly respond to changes during the process and can be used as a feedback sensor for automation of production.
На фиг.2 показана зависимость коэффициента преломления от сухого остатка для сахарозы, т.е. для раствора сахара в воде. В большинстве промышленных рефрактометров эта кривая используется для градуировки приборов не в абсолютных значениях коэффициента преломления, а в % концентрации сухого остатка (Br - бриксы).Figure 2 shows the dependence of the refractive index on the dry residue for sucrose, i.e. for a solution of sugar in water. In most industrial refractometers, this curve is used to calibrate instruments not in absolute values of the refractive index, but in% of the solids concentration (Br - brixes).
Рабочий диапазон измерения рефрактометром коэффициента преломления может составлять от 1,333 до 1,520, а рабочий диапазон измерения по концентрации при этом будет соответствовать от 0 до 90%. Так как ПЗС-линейка имеет 1024 или 2048 чувствительных элементов, то погрешность измерения по коэффициенту преломления составляет ±0,0002%, а погрешность измерения концентрации (сухого остатка) составляет ±0,1%. Таким образом, точность измерения с помощью рефрактометра очень высокая.The operating range of a refractometer measuring a refractive index can be from 1.333 to 1.520, and the working range of a concentration measurement in this case will correspond to from 0 to 90%. Since the CCD line has 1024 or 2048 sensitive elements, the measurement error by the refractive index is ± 0.0002%, and the measurement error of the concentration (dry residue) is ± 0.1%. Thus, the accuracy of the measurement with a refractometer is very high.
На фиг.3 приведена экспериментально снятая зависимость коэффициента преломления n от сухого остатка Со для серийной краски ЭКСТ-220 для электрокаплеструйного маркиратора на базе метилэтилкетонового растворителя с композицией нелетучей части (красителя, связующего, присадок и т.д.). Концентрация сухого остатка варьировалась путем мерного разбавления исходной краски с известной долей сухого остатка (массовая концентрация). Коэффициент преломления для каждой точки находился по кривой сахарозы (фиг.2) с использованием рефрактометра типа PAL-1, проградуированного в Br (бриксах).Figure 3 shows the experimentally measured dependence of the refractive index n on the dry residue Co for serial paint EKST-220 for an electro-ink-jet ink-jet marker based on a methyl ethyl ketone solvent with a composition of a non-volatile part (dye, binder, additives, etc.). The concentration of solids was varied by measuring the dilution of the original paint with a known proportion of solids (mass concentration). The refractive index for each point was found on the sucrose curve (Fig. 2) using a PAL-1 type refractometer calibrated in Br (brix).
На фиг.4, а) приведена экспериментально снятая зависимость сухого остатка Со и вязкости η для одной из типовых импортных красок 16-8200 для электрокаплеструйного маркиратора, а на фиг.4, б) - зависимость вязкости η от температуры для целей температурной компенсации при измерениях.Figure 4, a) shows the experimentally measured dependence of the dry residue Co and viscosity η for one of the typical imported paints 16-8200 for electro-ink jet ink, and figure 4, b) the temperature dependence of viscosity η for temperature compensation during measurements .
В таблице приведены результаты экспериментального исследования некоторых типовых красок.The table shows the results of an experimental study of some typical paints.
С учетом изложенного для каждой краски для маркировочного принтера можно получить набор зависимостей n=n(Co), η=η(Co), η=η(t) и реализовать предложенное техническое решение по определению вязкости краски в реальном масштабе времени.Based on the foregoing, for each ink for a marking printer, one can obtain a set of dependencies n = n (Co), η = η (Co), η = η (t) and implement the proposed technical solution for determining the viscosity of ink in real time.
На фиг.5 приведена обобщенная структурная схема гидросистемы электрокаплеструйного маркиратора, включающая резервуар краски 5, резервуар растворителя 6, цепь нагнетания 7, цепь отсоса 8, цепь вискозиметрии 9, цепь дозированного долива растворителя 10, печатающую головку 11, блок управления 12.Figure 5 shows a generalized structural diagram of the hydraulic system of an electro-ink jet marker, including a
На фиг.6 представлен один из вариантов реализации предложенной гидросистемы с рефрактометром для измерения вязкости. Рефрактометр включен в типовую гидросистему вместо измерительного ресивера /7, стр.149/, при этом отпала необходимость в дорогостоящем жидкостном датчике давления. Рефрактометр как датчик вязкости можно включать и в любую другую цепь или размещать его в резервуарах гидросистемы.Figure 6 presents one of the embodiments of the proposed hydraulic system with a refractometer for measuring viscosity. The refractometer is included in a typical hydraulic system instead of the measuring receiver / 7, p. 149 /, and there is no need for an expensive liquid pressure sensor. The refractometer as a viscosity sensor can be included in any other circuit or placed in hydraulic reservoirs.
Гидросистема электрокаплеструйного маркиратора (фиг.6) включает следующие цепи.The hydraulic system of the electro-ink jet marker (Fig.6) includes the following chains.
Цепь нагнетания (высокого давления): фильтр 13 в резервуаре краски 14, клапан 15, нагнетающий насос (цилиндр) 16, ресивер 17, датчик давления 18, фильтр 19, клапан 20 печатающей головки 21, сопловой элемент 22 генератора капель 23.Pressure (high pressure) circuit:
Цепь отсоса (разрежения) включает ловушку 24, фильтр 25, отсасывающий цилиндр 26 и резервуар краски 14.The suction (vacuum) circuit includes a
Цепь вискозиметрии организована с помощью тройника, в одном из вариантов конструктивно совмещенного с рефрактометром 27, далее перепускной канал 28 и резервуар краски 14. В этом случае цепь вискозиметрии совмещена с цепью перепуска.The viscometry circuit is organized using a tee, in one embodiment structurally combined with a
Контур цепи дозированного долива растворителя состоит из фильтра 29 в резервуаре растворителя 30, клапана 31, связанного с нагнетающим цилиндром 16.The circuit of the metered solvent topping consists of a
В гидросистему введена дополнительная цепь сброса: от клапана 20 с помощью клапана 32 в резервуар краски 14.An additional discharge circuit has been introduced into the hydraulic system: from
На схеме также показаны элементы датчиков уровня 33, 34 в резервуарах 14 и 30 соответственно, а также сенсорно заряжающий электрод 35 и отклоняющие электроды 36. Процессами гидросистемы и маркировки управляет блок управления (на схеме не показан).The diagram also shows the elements of
В реальных электрокаплеструйных принтерах непрерывного действия, использующих эмиссию капель высоким давлением с ультразвуковым дроблением /7/, в случае использования быстролетучих красок на базе спирта, метилэтилкетона и т.п. требуется постоянно контролировать вязкость краски в системе и в случае критического загустевания краски, т.е. достижения пороговой вязкости, требуется автоматически осуществлять дозированный долив растворителя в краску.In real continuous electro-inkjet printers using high-pressure droplet emission with ultrasonic crushing / 7 /, in the case of using fast-volatile paints based on alcohol, methyl ethyl ketone, etc. it is necessary to constantly monitor the viscosity of the paint in the system and in the case of critical thickening of the paint, i.e. reaching the threshold viscosity, it is required to automatically carry out a metered addition of solvent into the paint.
Предложенный способ определения вязкости и устройство, его реализующее, позволяют с большой точностью (погрешность не более доли процента), оперативно, с частотой работы импульсного насоса (5-10 Гц), т.е. на каждый период и чаще контролировать, измерять и регулировать (стабилизировать) важнейший параметр печати - вязкость.The proposed method for determining the viscosity and the device that implements it, allow with great accuracy (error not more than a fraction of a percent), promptly, with the frequency of the pulse pump (5-10 Hz), i.e. for each period and more often to control, measure and adjust (stabilize) the most important printing parameter - viscosity.
Таким образом, предложенное техническое решение в отличие от известных решений обеспечивает следующее: повышает точность, быстродействие, частоту измерения вязкости, позволяет оптимизировать этот процесс, уменьшить габариты конструкций, что позволяет встраивать этот вискозиметр в электрокаплеструйные маркираторы, в этом случае повышается качество печати и надежность принтеров.Thus, the proposed technical solution, in contrast to the known solutions, provides the following: increases accuracy, speed, frequency of viscosity measurements, allows to optimize this process, reduce the dimensions of structures, which allows you to integrate this viscometer into electro-ink jet markers, in this case, the print quality and reliability of printers .
Источники информации, принятые во внимание:Sources of information taken into account:
1. Кухлинг X. Справочник по физике. М., Мир, 1982.1. Kuhling X. Handbook of physics. M., World, 1982.
2. Поль Р.В. Механика, акустика и учение о теплоте. М., Наука, 1971.2. Paul R.V. Mechanics, acoustics and the theory of heat. M., Science, 1971.
3. В.Г. Гейер, В.С. Дулин, А.Г. Боруменский, А.Н. Заря. Гидравлика и гидродинамика. М., Недра, 1981.3. V.G. Geyer, V.S. Dulin, A.G. Borumensky, A.N. Dawn. Hydraulics and hydrodynamics. M., Nedra, 1981.
4. Рекламный проспект роторного вискозиметра Rheomat 108 швейцарской фирмы DONAU (копия прилагается).4. The brochure of the rotary viscometer Rheomat 108 Swiss company DONAU (copy attached).
5. ГОСТ 10028-81. Вискозиметры капиллярные стеклянные, технические условия. М., Госкомитет СССР по стандартизации.5. GOST 10028-81. Glass capillary viscometers, specifications. M., USSR State Committee for Standardization.
6. Вискозиметр капиллярный стеклянный ВПЖ-3. Паспорт, М., Минприбор СССР, 1982 (копия прилагается).6. Viscometer capillary glass VPZh-3. Passport, M., Ministry of Instrumentation of the USSR, 1982 (copy attached).
7. Безруков В.И. Основы злектрокаплеструйных технологий. СПб., Судостроение, 2001.7. Bezrukov V.I. Basics of electro-jet technology. SPb., Shipbuilding, 2001.
8. Патент РФ №2196317.8. RF patent No. 2196317.
9. Рекламный проспект. Промышленный рефрактометр ПР-3. ООО «Инженерный центр «Технокон» (копия прилагается).9. Advertising brochure. Industrial refractometer PR-3. LLC Engineering Center Technocon (copy attached).
10. Патент РФ №2212633.10. RF patent No. 2212633.
11. Политехнический словарь. М., 1980, стр.451.11. Polytechnical dictionary. M., 1980, p. 451.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006127497/28A RU2314514C1 (en) | 2006-07-25 | 2006-07-25 | Method and device for measuring viscosity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006127497/28A RU2314514C1 (en) | 2006-07-25 | 2006-07-25 | Method and device for measuring viscosity |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2314514C1 true RU2314514C1 (en) | 2008-01-10 |
Family
ID=39020245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006127497/28A RU2314514C1 (en) | 2006-07-25 | 2006-07-25 | Method and device for measuring viscosity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2314514C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2644439C2 (en) * | 2015-12-22 | 2018-02-12 | Акционерное общество "Швабе - Технологическая лаборатория" | Method and device for quality control of product |
| RU2844877C1 (en) * | 2025-03-11 | 2025-08-08 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of determining viscosity of heterogeneous liquids |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1304073A (en) * | 1969-05-02 | 1973-01-24 | ||
| RU2025489C1 (en) * | 1991-06-10 | 1994-12-30 | Воронежский технологический институт | Method for determination of saturation coefficient of sugar solutions |
| RU2196317C2 (en) * | 2000-12-28 | 2003-01-10 | Безруков Виктор Иванович | Procedure measuring viscosity of liquid and device for its realization |
| RU2212633C1 (en) * | 2002-05-27 | 2003-09-20 | ЗАО "Институт электрокаплеструйных технологий" | Hydraulic system of electro-droplet-jet printer and its components |
| RU2004133038A (en) * | 2002-04-10 | 2005-08-10 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед (Us) | Borehole Refractometer and Spectrometer of Weakened Reflected Light and Method for Measuring the Refractive Index of Fluids |
-
2006
- 2006-07-25 RU RU2006127497/28A patent/RU2314514C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1304073A (en) * | 1969-05-02 | 1973-01-24 | ||
| RU2025489C1 (en) * | 1991-06-10 | 1994-12-30 | Воронежский технологический институт | Method for determination of saturation coefficient of sugar solutions |
| RU2196317C2 (en) * | 2000-12-28 | 2003-01-10 | Безруков Виктор Иванович | Procedure measuring viscosity of liquid and device for its realization |
| RU2004133038A (en) * | 2002-04-10 | 2005-08-10 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед (Us) | Borehole Refractometer and Spectrometer of Weakened Reflected Light and Method for Measuring the Refractive Index of Fluids |
| RU2212633C1 (en) * | 2002-05-27 | 2003-09-20 | ЗАО "Институт электрокаплеструйных технологий" | Hydraulic system of electro-droplet-jet printer and its components |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2644439C2 (en) * | 2015-12-22 | 2018-02-12 | Акционерное общество "Швабе - Технологическая лаборатория" | Method and device for quality control of product |
| RU2844877C1 (en) * | 2025-03-11 | 2025-08-08 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of determining viscosity of heterogeneous liquids |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101871882A (en) | Method and apparatus for examination of liquids | |
| CN101517409B (en) | Method and apparatus for measuring liquid absorption | |
| US10018547B2 (en) | Imaging microviscometer | |
| US9335250B2 (en) | Bubble suppressing system for optical measurement cells | |
| CN109253960B (en) | A Spontaneous Imbibition Measurement Method Based on Capacitive Coupling | |
| CN205620387U (en) | Spontaneous imbibition displacement of reservoir oil measuring device of rock core | |
| CN210775151U (en) | Spontaneous imbibition experimental device for compact sensitive reservoir | |
| CN109520884A (en) | Measure the experimental provision and experimental method of imbibition in the same direction Yu reversed imbibition produced quantity | |
| RU2196317C2 (en) | Procedure measuring viscosity of liquid and device for its realization | |
| CN106092976A (en) | A kind of transparency detection device | |
| AU2005261858A1 (en) | Detector for distinguishing phases in a multiphase fluid mixture | |
| RU2314514C1 (en) | Method and device for measuring viscosity | |
| US6684685B2 (en) | Liquid extrusion porosimeter and method | |
| CN103884401A (en) | Detecting device and method for optical fiber oil-water interface | |
| CN106483107A (en) | A kind of transparency detection device | |
| KR20070105852A (en) | Material introduction device and material introduction method | |
| CN109507241A (en) | A kind of new method and equipment of resistance measurement rock wettability | |
| CN106767457A (en) | A kind of water-surface oil film method for measuring thickness and device based on raman spectroscopy measurement | |
| KR100353425B1 (en) | A mass scanning capillary viscometer with a load cell | |
| CA2996438A1 (en) | Method and device for determining a substance concentration or a substance in a liquid medium | |
| CN102901548A (en) | Method for determining a dosed, or metered, volume of an automatic peristaltic sample taker | |
| CN217505575U (en) | Rock stress sensitivity testing device | |
| DE102007049501B4 (en) | Measuring device for determining gas quantities and gas flows | |
| RU2610343C1 (en) | Method of continuous measurement of viscosity of liquid and device for its realisation | |
| CN106370600A (en) | Transparency detection apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110726 |