CN1144036C - 用于测量可流动介质粘性的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于测量可流动介质粘性的装置，它包括设置在圆柱形支撑主体(1、2)上的两个相配的表面(3、4)，在此，所说表面(4)设置在一个测量值传送器(9)上，该测量值传送器具有一段确定的可伸长区域(12、13)。待测可流动介质(5)位于这两个表面(3、4)之间并且在所说支撑主体(1、2)的转动过程中在所说表面上施加了一个力。所说测量值传送器(9)将被粘性介质拉起来并且因此离开所说支撑主体(1)。这种偏移将借助测量装置(16)获得并传送出去以进行计算。
Description
本发明涉及一种用于测量可流动介质粘性的装置，特别是测量印刷油墨粘性的装置，所说介质在两个相同方向上运动的表面之间作为涂层通过一个收敛区、一个压力区和一个扩散区，在此，可以借助一个测量装置测量出将所说表面彼此分开所需要的力，作为用于粘性的尺度。
此外所说的粘性概念还应该包括延性(Zuegigkeit)和其他的流变特性，例如粘滞性(Viskositaet)。
在一个从DE-A-19 00 328中已知的这种装置中，以精确的剂量将待测可流动介质引入到两个可转动的主体之间，其中一个是驱动的，而另一个则是通过摩擦连接带动的。与此同时通过一个杠杆结构将两个主体彼此分开所需要的力测出来。该装置的基本缺点是，由于只驱动一个可转动主体并通过所说待测可流动介质使第二个可转动主体同步，因此在该介质中出现了剪切力，这种剪切力致使所说待测介质的流变特性发生改变，由此使得为确定延性而定义的力失真，所说的力在测量过程中要垂直于其间具有待测介质的两个表面。这种装置和另外的已知装置的其他缺点主要还在于：在印刷油墨及其平版印刷性能的测试过程中，没能考虑到例如在将可流动介质如印刷油墨涂布到纸张或其他材料上时所出现的那些影响，因为该装置由两个带金属和/或橡胶外表面的旋转主体组成；而利用这样的装置又不能对例如在一个印刷机中进行控制的先决条件进行再次调整。此外还不能测定出取决于表面材料的涂布介质的层厚对延性值的影响。同样也不能确定出在多色印刷过程中不同的可流动介质形成的重叠对延性的影响。所有的这些测试可能性都不可能利用这种已知装置和其他的已知装置来实现。
本发明的任务是如此地制造一种开头所说类型的装置，即在涂布、传递、多次覆盖过程中、在因加入了其他材料而出现变化情况下及在可流动介质的准备过程中，能够根据实际出现的情况，对在印刷机的不同的区域中如在串墨装置中、在印刷滚筒或在承印材料上显现的粘性值，特别是延性值及其变化进行测量。
根据本发明，这一任务是在一种继续上述类型的装置中以这样的方式完成的：至少一个表面敷设在一个圆柱形幅面上；可以强制驱动两个表面在相同的方向上并以相同的速度运动；两个表面至少在局部含有那些在规定装置中例如在印刷机中，在处理待测介质过程中构成彼此相配的表面的材料；传送测量值的两个表面中至少有一个表面直接地或通过一个测量值传送器布置在支撑主体上，具有至少一段确定的可伸长区域并与用于确定那个力的大小和方向的测量装置相连接，借助所说的这个力，当附着在表面上的涂层分离或分裂时，在可伸长区域伸长情况下，所说表面会从支撑主体上浮起来；并且所说测量装置可与运动表面一起同步运动。
根据本发明装置的一个基本结构在于：所说的两个表面可以在相同的方向上并以相同的速度运动，所以位于这两个表面之间的待测可流动介质没有受到值得重视的可能导致这些可流动介质的流变特性发生改变的剪切力。为了实现这种相同的速度，必须将其中一个表面敷设在一个圆柱形幅面上，就是说，该表面是圆柱体的一部分。而第二个表面可以是平的，但也必须能够以与圆柱体的圆周速度相同的速度运动。当然，当两个表面都敷设在圆柱形幅面上时，对连续测量延性值来说是很有利的，因为借此消除了因平面不接触向初始位置返回而产生的时间间歇。
本发明的另一重要特征在于：在测量过程中与可流动介质接触的表面在材料选择上与在按规定采用所说待测可流动介质的装置上使用的那些表面一致。例如一个表面由承印纸张或一种通常的承印材料构成，而另一个表面则由同时构成在印刷机中使用的印刷辊或其他印刷装置的材料构成。由此可以对那里的情况精确地进行再调整，就像在使用中的装置中那样，即在一台印刷机中那样。对于专业人员来说，必须知道，一种印刷油墨在印刷过程中是怎样的情况，承印材料如纸张在哪里接受了这种油墨的某些成分，例如，油、水，这种印刷油墨又怎么会改变其流变特性。在迄今为止通常的测量装置中，其中没有使用规定装置中使用的材料，因此还不能确定与其相应的可流动介质的特性和变化。因此，例如在一个由钢辊和橡皮辊组成的测量装置中，决不会出现如在使用纸质外表面情况下所出现的那种效果，在测量过程中，所说待测可流动介质附着在所说纸质外表面上。
最后，特别有意义的是：用于测量所出现的力的大小和方向的测量装置与在其上出现力的表面一起运动。因此，通过测量值传送器，在各自相配的测量装置上，可以得到在附着区域每一个位置上的由待测介质在表面上的附着及在介质从该表面的分开过程中产生的力，这样，能够得到在分离或分裂全过程中的力的大小和力的方向。由于测量装置是一起运动的，所以它们可以连续地将接收值传递到计算装置上，而不会因某种静止间歇而在待测介质中出现在有些已知测量装置上不可避免的变化。通过本发明的这种结构，可以说测量装置总是处在发生位置，并且因此能够在分裂过程中接收到流变特性的所有变化情况。当然，在这一测量过程中，所研究的其上附着了所说待测介质的表面需要至少与一个可伸长的区域连接，在此，所说表面本身是否可以伸长或是在测量值传送器自身的任何位置上具有伸长性，也就是说，或是在端区或是在其间的区域，是无关紧要的。
虽然开头谈及的是测量可流动介质的粘性，但由此应该理解为所有种类的流变特性。在获取可流动介质的延性过程中，人们只需在分离或分裂过程中对垂直于所说表面的力进行测量。但如果要在分裂过程接近结束时对有一定角度的力进行确定，则在此可以判定出介质的其他性能，例如粘滞性。“粘性”这个概念还应该表示一个某种程度的总称，作为优选的例外情况，它当然包括延性。
为了能把所说装置调整到适于不同的待测介质，有利的是：在本发明的其他结构中，所说表面的相对间距和运动速度是可以调节的。由此还能够形成受控的剪切力，以实现结合实际的情况。虽然测量装置的布置与支撑主体的形状无关，然而对于连续测量来说，有利的是：将作为测量值传送器的表面放置在一个圆柱形支撑主体上并将所说测量装置布置在该支撑主体的内部。一个具有同样圆柱形表面的圆柱形支撑主体明显比一个直线运动的表面更适合于接收连续不断的测量数据并且特别是更适合于对介质进行连续测量，直线运动的表面总是必须重新回到其初始位置上。
在本发明的另一种结构中，给接收所说力并将其传送到测量装置上的表面配备了多个运动表面，由此或是能够模拟多色印刷中的过程，其中多种不同流变特性的可流动介质形成重叠涂层，或是能够在同一种介质情况下对反向分裂过程进行检测，即在待测介质多次连续不断的分裂情况下对在两个运动表面之间的扩散区域中出现的那种过程进行检测。利用这种布置还可以测试在可流动介质涂布了添加剂例如水后的效果。这种涂布可以用这些附加运动表面中的一个来实现。
在这种情况下，特别有利的是：其他相配的表面是圆柱形的，因为借助旋转表面向待测可流动介质涂层施加的作用可以比用平的运动表面好得多。
根据本发明，一种获得力的基本结构布置在于：用于测量在所说表面之间的力的大小和方向的测量装置以机械方式与所说表面或所说测量值传送器相连接。在此，在所说表面或测量值传送器与所说测量装置之间还使用了一个机械连接件，该机械连接件将在所说表面上出现的力传递到测量装置上。
如果在运动方向上相互间以一定间隔设置的多个机械连接件与所说表面或测量值传送器相连接，则能够在分裂过程中显示出在力的形成发展中的连续不断的步骤。
还可以在支撑主体内部设置一个用于确定所说测量值传送器的空间偏移的光学测量装置。在此通过在支撑主体壁上的对应孔，光学测量装置例如能够确定出测量值传送器相对于所说支撑主体的变动距离。
在本发明的另一种结构中，设置了两个带有一些可偏移的表面和一个测量值传送器的圆柱形支撑主体，它们与测量装置一起构成了一个测量仪器，在其间容纳所说待测介质，这样，在两个彼此相对的测量值传送器中间可以形成相当长的几乎平行的区段，所说的待测可流动介质位于其中。在与本发明有关的另一种特别结构中，所说的可偏移表面由一种对所说介质没有影响的材料构成，由此能够对没受外界影响的、存在于待测介质中的流变特性进行测量，特别是延性，因为通过一个相当长的区段，可以在力的展开方面对附着在两个表面上的介质的分裂过程进行测量。由此可以确定出存在于材料中并且没受外界影响的所谓“原始延性(Urzuegigkeit)”。
如果不仅要在两个运动表面间的一个间隙内，而且还要在剪切力作用下确定一种可流动介质的流变特性，就像所说介质在输墨装置或串墨装置中的辊的横动情况下那样，则可采用这种结构的装置，即在两个由支撑主体和测量值传送器构成的测量仪器之间布置一个辊，该辊与两测量仪器共同作用并且还可以在其轴向往复移动。在这种情况下，在扩散区域出现的分裂力还叠加了因横向运动而引起的剪切力，这些进入到测量结果中，能够实事求是地得到在这样的输墨-或串墨装置中的力的大小和方向。
本发明的装置还能用于测试使用表面的不同材料，为此将使用一种其特性已知的可流动测试介质。
下面将借助附图中所述的多个实施例对本发明进行详细阐述。其中：
图1是本发明装置的示意断面图；
图2是图1中用符号II表示的区域的放大视图；
图3是一个可偏移的测量值传送器，该测量值传送器构成了本发明装置的一部分，在这里还附了一幅在该测量值传送器上可确定的力图；
图4是本发明装置的另一实施例，是在待测介质的多次涂布情况下；
图5是本发明装置在多色印刷或通常的反向分裂重复(Rueckspaltwiederholung)过程中的情况，它具有多个用于测试过程的附加表面；
图6是用于测量介质效应的本发明装置，是在多次分裂情况下，并且向可流动介质中加入了添加剂；
图7是图1装置的双重布置情况；和
图8是图7结构的一种变化形式。
从图1和2中可以看出本发明的基本原理。该装置具有两个带有表面3和4的辊式圆柱形支撑主体1和2，在其间要在粘性和通常的流变特性方面对待测可流动介质5进行测试，特别是要在延性方面对所说介质进行测试。表面在下面指的是，当可流动介质在两个支撑主体1和2之间挤过一个可调间隙6时，所说可流动介质可以进入与之接触的那部分区域。两个支撑主体1和2沿箭头7和8的方向转动，也就是这样转动的，即表面3和4以相等的速度进行运动，这样就没有剪切力作用到待测介质5上。表面3直接固定地布置在支撑主体2上，在此形成表面3的材料例如由橡胶构成，并且是仿照印刷机组中的着墨辊做成的。旋转的支撑主体1带有一个紧贴着的测量值传送器9，该测量值传送器的端部固定在支柱10和11中，所说支柱也可以设计成测量装置。这个测量值传送器具有至少一段可伸长的区域，例如在点12和13之间，以便使这个测量值传送器9能从支撑主体1偏移或浮起。为了在可流动介质的分裂过程中对扩散分裂区域14内所出现的力进行测量，在该测量值传送器9中设计了一些区域，这些区域构成了与待测可流动介质5接触的表面4部分。这个由一些单个区段构成的表面4由那种在按规定使用可流动介质时进行接触的材料构成。例如在将油墨转移到纸张上的印刷情况就是如此。所说的表面部分4例如是纸张。在此，结合例如由橡胶制成的表面3，根据实践在纸张印刷过程中对实际情况进行再次调整，这样可以对在这种印刷过程中所出现的分裂力进行实际测量。在支撑主体1和2沿箭头7和8转动过程中，可流动介质5在扩散分裂区域14中被撕开，由此产生了一个力，该力作用在表面4上，使所说测量值传送器9从支撑主体1上浮起来。特别如从图2的放大视图看到的那样，所说测量值传送器9通过一些机械连接件15，例如细丝与测量装置16相连接，这些测量装置布置在支撑主体1的内部并与该支撑主体一起同时还与参与测量过程的表面4一起运动。从所说机械连接件15的不同偏移及其各自的方向，可以确定出在分裂过程或在分离过程中出现的力的大小和方向。从图1和2的这种描述中可以看到，与介质相接触的两个表面确切地说是以相等的速度进行运动，在此至少一个表面在环形幅面上运动。这些表面有一个本身是可以伸长的或是布置在一个可伸长的测量值传送器9上，在此，这个可偏移表面或其相配的测量值传送器与测量装置16相连接，以确定在分裂过程中出现的力。
下面的实例显示了不同的应用范围，在此，最高的原则始终是，与介质结合的表面是由正如在实践中使用待测介质的情况下所采用的那些材料构成。在印刷机械中，这些是橡皮辊、相应配备的金属版、凸版、承印纸张或其他承印材料。
图3显示的是一个将端部固定在支柱10和11中的测量值传送器9以及一些与该测量值传送器直接连接的表面4。这些表面或是由一种不可伸长的材料制成，或是一般地不适于测量值传送器的材料。为此，将所说测量值传送器9设置成在点12和13之间具有一段可伸长的区域。显然，所说测量值传送器9也可以是全部可伸长的。但是也可以通过一个弹簧将支柱10和11与一个不可伸长的测量值传送器连接起来。在这种形式中，形成了可伸长的区域，而是否设置了多个可伸长的区域则是次要的，因为重要的是所说表面或与其连接的测量值传送器能够在运动过程中从所说支撑主体上浮起来。如前所述，这种浮起运动随后被传递到相应的测量装置上。在图3中还可看到一幅关于时间的力图，在此，在表面区域4的偏移过程中产生了各自的信号17。根据这些信号，不仅可以得到并读出力的大小而且还有其持续时间。
图4显示的是一个装置，在该装置中，在可转动的支撑主体1上布有一个带有一个表面4的测量值传送器9。这次与所说表面共同作用的不是旋转面，而是一个可沿箭头18运动的平面30。两个串联的着墨辊19和20分别将相同的或不同的待测介质涂布在这个与表面4具有相同速度的平面30上，以便在两个相同或不同的介质重叠涂层情况下对性能进行测试。所说的运动平面30由一个托辊21支撑。如果需要将弹性反压作用到旋转的支撑主体1时，还要设置另一个托辊22，并且将这种反压布置在两个托辊21和22之间。通过由支撑主体1、测量值传送器9和表面4构成的测量仪器来获得测量值的方式与图1和2所述的有关方式相同。
在图5中所述的装置包括一个由支撑主体1、测量值传送器9及其布置在所说支撑主体1内部的测量装置组成的测量仪器以及多个在该测量仪器圆周上均匀分布的、以驱动辊23至26形式的附加圆柱表面，根据应用情况，这些附加圆柱表面执行各不相同的任务。在第一种应用情况下，待测可流动介质可以通过辊23进行转移，而其余的辊24至26则将其圆柱表面用于形成连续不断的反向分裂过程(Rueckspaltvorgaenge)，即，下面的辊25和26将对由辊24及其相配的圆柱表面所转移和分裂的介质再次进行分裂。这些多次分裂作用改变了待测可流动介质的流变特性。借助布置在中央的测量仪器，能够确定和计算出这些多次反向分裂重复的不同效果。全部构造都安置在一个用符号27表示的外壳里，该外壳能够在温度和湿度方面进行调节并且还能够保护所说待测介质不会蒸发到环境中。
图6显示的是一个中央测量仪器，同样如图1所述的那样，它具有一个支撑主体1、一个表面4，在此，为该测量仪器配备了两个圆柱表面28和29，通过这两个表面给介质5加入了另一种物质，以便在由于添加另外的物质而使原始转移的介质5发生改变的情况下对流变特性的变化进行测试。在实践中，如果要测试加水对印刷油墨的影响时，一种这样的结构是必要的并且是很有意义的，例如胶版印刷中的情况就是如此，在这里，水作为隔离剂，并且由于它的存在，自然对印刷油墨的粘性产生了影响或者同时还对延性产生了影响。
图7显示的是两个完全相等的测量仪器的配置情况，在此，每一个测量仪器具有一个支撑主体1、一个其上有一些一体设置的表面4的测量值传送器9，和一些布置在支撑主体1内部的测量装置16。在测量仪器沿箭头31和32的方向转动时，一种加入到测量值传感器9和其相配的表面4之间的可流动介质将导致测量值传送器9浮起，并且与此同时在各自的测量装置上会显示出来。此外，如果要通过使用对所说可流动介质没有影响的表面4来确定出存在于可流动介质之中的粘性且特别是原始存在的延性的话，这种结构是特别有利的。与此同时，从垂直于作用面的力值将所说延性推导出来，例如用符号16’表示的测量装置的情况就是如此。其余的测量装置用于测定待测可流动介质的其他流变特性，例如粘滞性。还设置了另一个辊33，例如为了得到已经在所说表面4之间发生分裂的材料在涂布到该辊上时的效果，该辊例如可以具有一个纸质外表面。该辊也可以带有可流动介质。
在图8的结构中，与图7相对应，设置了两个测量仪器，它们间有较大的间距并且在其间容纳了一个辊体34，该辊体通过加入的可流动介质与两个测量仪器的各自表面4保持接触。所说的介质通过多个辊35、36和37涂布到所说辊34上，而且多余的量要通过另外的辊38和39排出，或者在辊39上要接收同样多的量。设置与两个测量仪器保持接触的辊34，为的是确定出在输墨装置的这种墨流中油墨在这样的辊系装置中的流动对各自流变特性的影响。此外，同样如实践中在印刷机组中进行串墨的情况那样，所说辊34还可以进行横向运动，即沿其纵轴方向的运动，由此在辊34和测量仪器的表面4之间的可流动介质上产生了剪切力。显然这种剪切力改变了介质的流变特性，在此，两个测量仪器能够借助测量技术得到经过如此改变的特性，并能够发送到计算机支持的计算装置上。
Claims (15)
1.一种用于测量可流动介质粘性的装置，所说的介质在两个相同方向上运动的表面之间作为涂层通过一个收敛区、一个压力区和一个扩散区，在此，借助一个测量装置测量出将所述表面彼此分开所需要的力，作为用于粘性的尺度，其特征在于：至少一个表面(4)敷设在一个圆柱形幅面上；强制驱动两个表面(3、4)在相同的方向上并以相同的速度运动；两个表面(3、4)至少在局部含有那些在规定装置中在处理待测介质过程中构成彼此相配的表面的材料；传送测量值的两个表面中至少有一个表面(4)直接地或通过一个测量值传送器(9)布置在支撑主体(1)上，该表面具有至少一段确定的可伸长区域并与用于确定所述力的大小和方向的测量装置(16)相连接，借助所说的这个力，当附着在表面(4)上的涂层分离或分裂时，在可伸长区域(12、13)伸长情况下，所说表面(4)会从支撑主体(1)上浮起来；并且所说测量装置(16)与运动表面(4)一起同步运动。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：两个表面(3、4)敷设在圆柱形幅面上。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：所说表面(3、4)相互间的间距是可以调节的。
4.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：所说表面(3、4)的运动速度是可以调节的。
5.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：用作测量值传送器(9)的表面安装在一个圆柱形支撑主体(1)上，并且所说测量装置(16)布置在该支撑主体(1)的内部。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于：给接收所说力并将其传送到测量装置上的表面(4)配备了多个运动表面(23至26；28、29)。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于：所配备的表面(23至26；28、29)是圆柱形的。
8.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：用于测量在所说表面(3、4)之间的力的大小和方向的测量装置(16)以机械(15)的方式与所说表面(4)或所说测量值传送器(9)相连接。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于：在运动方向上相互间以一定间隔设置的多个机械连接件(15)与所说表面(4)或测量值传送器(9)相连接并与多个测量装置相连接。
10.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：在支撑主体(1)内部设置一个用于确定所说测量值传送器(9)的空间偏移的光学测量装置。
11.根据权利要求1的装置，其特征在于：设置了两个圆柱形支撑主体(1)，它们带有一些可偏移的表面且分别具有一个测量值传送器(9)，它们与测量装置(16)一起构成了一个测量仪器，在其间容纳所说待测介质。
12.根据权利要求11的装置，其特征在于：所说的可偏移表面(4)由一种对所说介质没有影响的材料构成。
13.根据权利要求11或12的装置，其特征在于：在两个由支撑主体(1)和测量值传送器(9)构成的测量仪器之间布置了一个辊(34)，该辊与两测量仪器共同作用并且还可以在其轴向往复移动。
14.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述可流动介质是印刷油墨。
15.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述规定装置是印刷机。
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