Способ настройки генератора капель

 

Способ включает операции подачй рабочей жидкости в форсунку, напряжения синхронизации к вибратору и введения , форсунки в резонанс. При этом выбор рабочих частот для проводящих жидкостей производится вблизи наибольшей частоты каплеобразования, для слабопроводящих - вблизи наименьшей частоты каплеобразования . Для жидкостей обоих типов одинаковым образом выбирают диаметр сопла и уменьшают расстояние от сопла до точки каплеобразования повышением напряжения синхронизации и сжатием пьезокерамического вибратора. Совокупность введенных операций повышают экономичность и качество каплеобразования. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3979579/24 (22) 19.11.85 (46) 29.02.92, Бюл. % 8 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) В.И.Безруков, В.Д.Спиридонов и E.Ô.Ñóõîäîëîâ (53) 621.525(088.8) (56) Бриллиант М.Д., Елемелех И.М. Струйная техника в печатных и отделочных процессах. M. Книга, 1982, с.68.

Патент Великобритании М 1347148, кл. В 41 JЗ/04,,опубл. 1974. (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ГЕНЕРАТОРА

КАПЕЛЬ

Изобретение относится к электрокаплеструйной печати и может найти применение в выводных устройствах Э ВМ и полиграфии.

Целью изобретения является повышение экономичности и улучшение качества каплеобразования.

На фиг. 1 показана схема генератора капель для реализации предложенного способа; на фиг. 2-5 — основные характеристики способа, полученные экспериментальным путем.

Генератор капель, в котором можно реализовать предложенный способ, включает форсунку 1, сменный сопловой элемент 2 с соплом в виде часового камня 3, корпус 4, штуцер 5 и трубопровод 6, соединенные с насосом постоянного давления (не показан), пьезокерамические шайбы 7, обращенные к электроду 8 одноименными полюсами, причем электрод 8 связан прово,, SU,, 1716332 Al (n}s 6 01 D 15/18, В 4 J 2/04 (57) Способ включает операции подачи рабочей жидкости в форсунку, напряжения синхронизации к вибратору и введения, форсунки в резонанс. При этом выбор рабочих частот для проводящих жидкостей производится вблизи наибольшей частоты каплеобразования, для слабопроводящих— вблизи наименьшей частоты каплеобразования. Для жидкостей обоих типов одинаковым образом выбирают диаметр сопла и уменьшают расстояние от сопла до точки каплеобразования повышением напряжения синхронизации и сжатием пьезокерамического вибратора. Совокупность введенных операций повышают экономичность и качество каплеобразования, 5 ил. дом с генератором синусоидального напряжения синхронизации каплеобразования (не показан). Фильтр 9 размещен в непосредственной близости от сопла. Зажим пьезокерамических элементов, электрода, форсунки осуществляется посредством мембранной пружины 10 и регулировочной гайки 11. Втулка 12 выполняет функции изолятора и базирующего элемента.

Генератор капель (фиг. 1) работает следующим образом. Па трубопроводу 6 под постоянным давлением подается рабочая жидкость, которая вытекает через сопла 3 в виде ламинарной сплошной струи. При этом жидкость в окрестности сопла испытывает знакопеременную модуляцию давления и струя приобретает пульсации скорости истечения. Появляющиеся перетяжки в струе нарастают зкспоненциально и приводят к дроблению струи на регулярный поток ка1716332 пель. Капли в дальнейшем могут быть заряжены и отклонены для мозаично-матричной печати, маркировки, графопостроения и др.

На фиг. 2 приведены экспериментально снятые частотные характеристики примени- 5 тельно к генератору капель (фиг. 1) (зависимость от расстояния L p между соплом и точкой дробления струи на капли от частоты

4) при следующих параметрах генератора капель: диаметр сопла 97 мкм, две пьезоке- 10 рамические шайбы толщиной 1 мм с внешним диаметром 12 мм и внутренним диаметром 6 мм, напряжение синхронизации 6 B. Кривая а: р = 0,3 МПа; б — р - 0,24

МПа; в — р = 0,17 МПа; г — р = 0,08 МПа. 15

Частотные диапазоны каждой кривой охватывают всю область устойчивого каплеобразования при соответствующем режиме. Как

„видно, например, при давлении 0,3 МПа генератор имеет семь резонансов разной эф- 20 фективности каплеобразования. Наиболее эффективный резонанс (с минимальным расстоянием до точки дробления) наблюдается на частоте 47 кГц. Однако, как видно из характеристик, самую ближайшую точку 25 дробления можно получить на частоте 30 или 21 кГц, уменьшив при этом давление до

0,08 МПа. Высокочастотный резонанс рационально применить при работе на хорошо проводящих жидкостях (водные чернила), а 30 низкочастотный — при использовании слабо проводящих жидкостей (нитрокраски и др.), На фиг. 3 показаны экспериментально снятые зависимости расстояния др между соплом и точкой дробления струи на капли .35 от синусоидального напряжения синхронизации Vc, при этом кривая а Р - 0,1 МПа, f»

= 284 кГц; кривая б р = 02 МПа, f» = 294 кГц; кривая в р = 0,3 МПа, f» = 29,4 кГц; кривая д р = 0,49 МПа, f» = 34,5 кГц. Эффек- 40 тивность дробления струи в зависимости от величины напряжения сначала круто возрастает, а потом практически наступает насы.щение.

Аналогичный характер имеет эависи- 45 мость расстояния Lqp до точки дробления от усилия зажима Рс < (фиг. 4).

Фиг. 5 иллюстрирует зависимость критерия неустойчивости струи (чувствительности и дробления) J от отношения длины 50 вол ны ка плеобразования k< к диаметру струи d<> (сопла).

Настройку генератора капель осуществляют в соответствии с предложенным способом следующим образом. 55

В генератор капель подают рабочую жидкость под постоянным давлением иэ рабочего диапазона с образованием струи на выходе сопла.

Для синхронизации дробления струи на капли (принудительного дробления) подключают к пьезокерамическому вибратору синусоидальное напряжение.

Далее идет поиск резонансных рабочих частот генератора колебаний. Как показали эксперименты, при работе на таких частотах обеспечивается качественное стабильное каплеобразование (постоянство параметpos, бессателлитный режим или режим быстрых сателлитов. На таких резонансах точка дробления резко приближается к соплу(фиг. 2). Для хорошо проводящих жидкостей (воды, водных растворов, удельное объемное сопротивление которых порядка

10 Ом.см) выбирают высокочастотный ре зонанс (самый правый, верхний), который имеет место при высоком давлении.

Для слабо проводящих жидкостей, например нитрокрасок, органических растворителей, имеющих удельное объемное сопротивление порядка 100. 10 Ом.см,вы- . з бирают левый, нижний (фиг.,2)резонанс при низком давлении.

Выбранные резонансные частоты находятся вблизи границ рабочих диапазонов частот. Однако имеется возможность, уменьшая давление, приблизить "правую" границу рабочего частотного диапазона к выбранному для хорошо проводящих жидкостей "правому верхнему" резонансу. Снижение давления в этом случае выгодно, так как приближает точку дробления струи к соплу. Для слабо проводящих жидкостей за счет снижения давления следует удалить на

10-20 j границу неустойчивого каплеобразования от выбранного в этом случае "нижнего левого" резонанса".

Затем выбирают диаметр сопла из соотношения

dc = ст/4,51 f», где vc — скорость струи; f» — резонансная частота каплеобразования. Это приводит к дополнительному повышению качества и эффективности каплеобразования и печати.

Далее производят сжатие элементов генератора колебаний мембранной пружиной

10 и регулировочной гайкой 11. Это улучшает электрический и акустический контакты и повышает качество и эффективность каплеобразования.

Затем повышают-амплитуду напряжения синхронизации. Точка дробления начинает приближаться к соплу. 3, а потом практически наступаетнасыщение, и увеличение амплитуды напряжения синхронизации прекращают.

1716332

Формула изобретения

Способ настройки генератора капель, заключающийся в подаче рабочей жидкости в форсунку под давлением, введении форсунки в резонанс на частоте каплеобразованиа 5 путем подключения к пьеэокерамическаму вибратору напряжения синхронизации каплеобразования и наблюдении за процессом каплеобразования с помощью микроскопическогосгробоскопа, отл ич а ю щи й.ся 10 тем, что, с целью повышения экономичности и улучшения качества каплеобразования, для проводящих жидкостей при максимально допустимом давлении жидкости изменяют час; тоты напряжения синхронизации 15 каплеобразования постоянной амплитуды, определяют наибольшую частоту каплеобразования и наибольшую резонансную частоту каплеобразования, соответствующую минимальному расстоянию от сопла до точки 20 дробления струи, истекающей из этого сопла, уменьшают давление жидкости до превышения наибольшей часто ой каплеобразования наибольшей резонансной частоты на 10-20, выбирают в качест- 25 ве рабочЕй частоты наибольшую резонансную частоту, а для слабопроводящих жидкостей при минимально допустимом давлении жидкости изменяют частоту напряжения синхронизации каплеобраэования постоянной амплитуды, определяют наименьшую резонансную частоту каплеобразования и выбирают ее в качестве рабочей частоты, затем как для проводящих, так и для слабопроводящих жидкостей определяют диаметр сопла из соотношения где дс — диаметр сопла, v<> — скорость струи, fK — рабочая частота каг1леобразования, осуществляют сжатие пьеэокерамического вибратора до момента прекращения уменьшения расстояния от сопла до точки дробления струи, истекающей из этого сопла, и повышают напряжение синхронизации также до момента прекращения уменьшения расстояния от сопла до точки дробления струи.

1716332

l 1736332

28

И

24

Лг

О

Ю

t4

Ю

6 д

У

ezuzzzezszs uÄa

Lgp РЙМ

1f

f4

Q

ff

1У п Я0 zan ЛЮ 405 Щ Ю 303 303 ЯЮ nmusmu uzi i«,И

Фиг.4

1716332

0.1 2 3 4 5 6 7 6 У

Фиг.5

Редактор А.Лежнина

Заказ 604 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Прои ззодстеен но-издательскид комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

gA

038

f88

076

g2//

Щ2

ОУ

О18

g18

014

018

gf

ООд фЮ

ÎÎ//

СОР

Составитель С.Конюхов

Техред М,Моргентал Корректор М.Шароши