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Methode zur Volumenstrommessung und zur Viskositätskontrolle von Beschichtungsfluiden der grafischen Industrie

Neumann, Jann:
Methode zur Volumenstrommessung und zur Viskositätskontrolle von Beschichtungsfluiden der grafischen Industrie.
TU Darmstadt , Darmstadt .
[Book], (2011)

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Item Type: Book
Title: Methode zur Volumenstrommessung und zur Viskositätskontrolle von Beschichtungsfluiden der grafischen Industrie
Language: German
Abstract:

Die Veredelung von Druckprodukten findet in der Druckindustrie immer größeren Zuspruch. Hierzu zählt vor allem das Lackieren. Dabei ist das Ziel, einen Mehrwert durch neue optische und haptische Reize zu erzeugen oder die Haltbarkeit von Druckprodukten zu erhöhen. Um in der industriellen Produktion eine konstante Lackierqualität zu gewährleisten, ist eine Temperierung des Lackes zwingend erforderlich. Die vorliegende Arbeit ist dadurch motiviert, eine bereits im Markt eingeführte Durchlauftemperierung für Lacke der grafischen Industrie um eine Volumenstrommessung und eine Viskositätskontrolle zu erweitern. Die Herausforderung der Aufgabenstellung besteht darin, die beiden neuen Funktionen nur durch den Einsatz einer neuen Software in die vorhandene Anlage zu integrieren. In der Arbeit wird gezeigt, dass zur Volumenstrommessung die Verweilzeit des Fluides im Wärmeübertrager und in der Leitung ausgenutzt werden kann. Der Lack wird im Wärmeübertrager durch ein Eingangs-Temperatursignal thermisch markiert. Am Ende einer definierten Leitungslänge wird das vom System übertragene Ausgangs- Temperatursignal wieder erfasst. Neben einer Dämpfung weist das Ausgangssignal eine von der Verweilzeit abhängige Phasendifferenz zum Eingangssignal auf. Um aus dieser Phasendifferenz den Volumenstrom ermitteln zu können, widmet sich ein Teil dieser Arbeit dem Übertragungsverhalten des Systems. Dies ist vom Volumenstrom und der Eingangsfrequenz abhängig und wird mittels Differenzialgleichungen beschrieben. In einem weiteren Teil der Arbeit werden die zur Simulation des Übertragungsverhaltens notwendigen Stoffeigenschaften, wie Fließverhalten, Dichte, Wärmekapazität und Temperaturleitfähigkeit, von acht unterschiedlichen Lacken gemessen. Auf Grundlage dieser Stoffeigenschaften und der Differenzialgleichungen wird das Verhalten des Systems simuliert. In einem experimentellen Teil der Arbeit wird das Modell an einem Prüfstand verifiziert. Zur Viskositätskontrolle wird in einem weiteren experimentellen Teil der Einfluss der Viskosität des Lackes auf das Förderverhalten einer Schlauchpumpe ausgenutzt. Es wird gezeigt, unter welchen Voraussetzungen und in welchem Maße die Viskosität des Lackes das Förderverhalten einer Schlauchpumpe beeinflusst. Im letzten Abschnitt wird einer Methode vorgestellt, mit der dieser Effekt zusammen mit der Volumenstrommessung zu einer Viskositätskontrolle kombiniert werden kann. Mit dieser Arbeit ist es gelungen eine Methode vorzustellen, mit der eine Anlage zur Lacktemperierung bei gleichen Herstellungskosten mit einer deutlich höheren Funktionalität ausgestattet werden kann. Die Funktionen sollen dazu beitragen, den Bediener zu entlasten und die Lackierqualität von Printprodukten zu steigern und über hohe Auflagen konstant zu halten.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Refining print products becomes more and more relevant in the printing industry. Most important of all is the quality of the finish. The objective is to create a durable quality product with optical and flawless properties. To ensure a constant coating quality in the industrial production a constant temperature of the varnish is mandatory. This thesis shows a method to improve a continuous flow heater for varnishes for the graphic industry utilizing volume flow measurement and viscosity inspection. The challenge is the integration of these two functionalities to a given system solely using new software. This work shows that the residence time of fluids in the heat exchanger and in the pipeline can be used for flow volume measurement. The varnish is marked by an initial temperature signal while passing through the heat exchanger. This temperature signal is transferred to the end of the pipeline and then measured by a temperature sensor. The measured signal at the end of the line shows a phase displacement compared with the initial temperature signal. The phase displacement is a function of flow velocity. The signal transmission characteristics of the heat exchanger can be described by differential equations. In another part of this work, material properties like flow behavior, density, heat capacity, and thermal diffusivity of varnish are measured. These material characteristics are the basis of the heat transfer simulation. Based on the material properties and the differential equations the behavior of the flow heater system is simulated. The model was verified by subsequent experiments. Further experiments show the influence of the varnish’s viscosity on the volume flow of a peristaltic pump. The correlation between rotation speed, flow volume of a special peristaltic pump, and viscosity of varnish is measured. A method was proposed for the inspection of viscosity using a phase displacement of the temperature signal and the rotation speed of a peristaltic pump. In this work, a method has been introduced that successfully improves the varnish’s temperature control system. It significantly improves functionality at the same production costs. This function shall contribute to relieve the operator, increase the coating quality of varnished print products and helps keeping the production process stable.English
Place of Publication: Darmstadt
Publisher: TU Darmstadt
Uncontrolled Keywords: Druckmaschinen, Lackieren, Temperierung, Viskosität, Rheologie, Temperaturleitfähigkeit, Wärmekapazität
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Druckmaschinen, Lackieren, Temperierung, Viskosität, Rheologie, Temperaturleitfähigkeit, WärmekapazitätUNSPECIFIED
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Maschinenbau
Fachbereich Maschinenbau > Druckmaschinen und Druckverfahren
Date Deposited: 12 May 2011 09:42
Last Modified: 07 Dec 2012 11:59
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-23855
Additional Information:

Druckausg.: Göttingen, Sierke, 2009, ISBN 978-3-86844-155-0 [Darmstadt, TU, Diss., 2009]

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Additional Information:

Druckausg.: Göttingen, Sierke, 2009, ISBN 978-3-86844-155-0 [Darmstadt, TU, Diss., 2009]

Referees: Dörsam, Prof. Dr.- Edgar and Pelz, Prof. Dr.- Peter and Wilhelm, Prof. Dr. Manfred
Refereed: 7 April 2009
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2385
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