Устройство для измерения реологических характеристик вязкопластичных материалов в потоке

Устройство для измерения реологических характеристик вязкопластичных материалов в потоке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для измерения реологических характеристик вязких и вязкопластичных материалов в потоке. Целью изобретения является повышение точности измерения пищевых гомогенизированных продуктов. Устройство основано на принципе принудительного возвратно-поступательного движения сердечника и измерения возникающих усилий электродинамометрическим преобразователем, установленным в проточной камере. Выполнение сердечника в виде крыльчатки позволяет исключить влияние налипания жировых фракций на поверхности сердечника. 3 ил.

СОоз СОВЕТбНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) а> (gg)g G 0l N 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

flPH ГКНТ СССР (21) 4329688/31-25 (22) 20.11,87 (46) 07,03.90. Бюл. 9 (71) Московский технологический институт мясной и молочной промышленности (72) А.Ф.Зимин, А. П. Карслянц, С.В,Карпычев, А.А. Снегирев и В, В ° Ганин (53) 532.137(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

1002903, кл. G 01 N ll/08, 1981.

Авторское свидетельство СССР

1038831, кл. С 01 N 11/00, 1982, Изобретение относится к устройствам для измерения реологических характеристик вязких и вязкопластичных материалов и может найти применение при контроле реологических характеристик мясных и рыбных фаршей, творога, сырково-творожных масс и др.

Цель изобретения — повышение точности измерения пищевых гомогенизированных продуктов.

На фиг,l изображено устройство, общий вид, в продольном разрезе на фиг.2 - разрез А-A на фиг.l; на фиг.3 — блок-схема электромеханической измерительной системы с блоком стабилизации температуры сердечника.

Устройство состоит иэ электродинамометрического преобразователя 1, выполненного по индуктивной дифферен.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ NBNFPF.ÍÈß РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПОТОКЕ (57) Изобретение относится к устройствам для измерения .реологических характеристик вязких и вязкопластичных материалов в потоке. Целью изобретения является повышение точности измерения пищевых гомогенизированных продуктов, Устройство основано на принципе принудительного возвратно-поступательного движения сердечника и измерения возникающих усилий электродинамометрическим преобразователем, установленным в проточной камере. Вылолнение сердечника в виде крыльчатки

<0 позволяет исключить влияние налипания жировых фракций на поверхности сердечника, 3 ил. циально-трансформаторной схеме с первичным преобразователем 2 температуры, установленных на полом штоке 3 в проточной камере 4 и связанных с сердечником 5, выполненным в виде крыльчатки, состоящей из тонких пластин 6 и 7, расположенных в плоскостях осевого сечения проточной камеры 4.

Сердечник 5 связан с реверсивным электроприводом 8 через преобразователь 9 вращательного движения в поступательное. Снаружи проточной камеры 4 установлены индукционный нагре- ватель 10, сердечник 5 и первичный преобразователь 11 скорости потока,.

Блок-схема электромеханической измерительной системы с блоком стабилизации температуры сердечника состоит иэ микропроцессора 12, к первому

19 8708

50 где В - эффективная вязкость при о единичном градиенте скорости, Па; входу которого последовательно через усилитель 13 переменного тока, синхронный детектор 14 и первый цифроаналоговый преобразователь 15 подключен электродинамометрический преобразователь 1, а к второму через второй цифроаналоговый преобразователь 16 и индукционный расходомер 17 подключен, первичный преобразователь скорости.

В схеме предусмотрен блок 18 синхронизации работы микропроцессора 12, электродвигателя 8 и блока 19 стабилизации температуры с первичным пре образователемм 2 температуры и индук ционным нагревателем 10 сердечника 5.

Устройство работает следующим образом.

Транспортируемый продукт поступает в проточную камеру 4 устройства, с внешней стороны которой установлен первичный преобразователь 11 скорости потока, посредством которого средняя скорость течения потока продукта по

"живому" сечению проточной камеры 4 преобразуется в электрический сигнал

tf, = К,Ы, (1) где W - -скорость движения продукта, м с

К, - коэффициент пропорциональности, В с.м

Продолжая двигаться в проточной камере 4 устройства, продукт вступа,ет в силовое взаимодействие с сердеч ником 5, выполненным в виде крыльчат ки, состоящей иэ тонких пластин 6 и 7, расположенных в плоскостях осевого сечения проточной камеры 4. Та,кая конструкция сердечника 5 обеспе чивает большую поверхность контакта при минимальном лобовом сопротивлении

40 и позволяет исключить образование застойной зоны уплотненного продукта перед сердечником, что значительно повышает точность и стабильность из, мерения, Усилие, действующее на сердечник 5, преобразуется электродинамометрическим преобразователем 1 в выходной электрический сигнал, равный

4ул- 3n + 1 /г

= К ЙВ (—,-) (— — --) х г г - о гр и+ 1 (2n+ 1

„()

« n+! х W - — — — — —, Ф

Г(-;" — - )

2n+ 2 ii5

Г - гамма функция р — плотность продукта, кг. мэ;

,- градиент скорости, равный единице его измерения, с

-I

n — индекс течения

r - радиус проточной камеры, м;

К - коэффициент пропорциональг ности, зависящий от геометрических параметров пластин и электрических характеристик электродинамометрическо-!

ro преобразователя, В Па

При перемещении электродинамометрического преобразователя 1 против направления потока продукта с постоянной скоростью, осуществляемом от

Ъ электродвигателей 8 через преобразователь 9 вращательного движения в поступательное, увеличивается усилие1 действующее на сердечник, что приводит к усилению выходного сигнала до величины

2п+ 1 х < ) <1 +ДЮ -- (3)

Зп + 1Мг Мг и+1 6п+ 5

Г(------)

2n+ 1 где ДW - скорость принудительного

-1 движения сердечника, м с

При достижении сердечником крайнего положения с блока 18 синхронизации поступает команда на реверсиро-. вание электродвигателя 8, и сердечник 5 возвращается в исходное положение. Выходные сигналь! с электродинамометрического преобразователя 1 после усиления, осуществляемого усилителем 13, детектирования в синхроннок детекторе 14 и преобразования в цифровой код при помощи первого цифроаналогового преобразователя 15 поступают на первый вход микропроцессора 12. Одновременно с первичного преобразователя 11 скорости потока выходной сигнал после усиления во входном блоке индукционного расходомера

17 и преобразования в цифровой код посредством второго цифроаналогового преобразователя 16 поступает на второй вход микропроцессора 12, При этом после накопления цифровых значений средней скорости потока и величины силового взаимодействия протекающего продукта с сердечником 5 для случаев скорости движения потока W и И + ДИ и усреднения входных величин происходит вычисление и по формуле

lg(Vg/V>)

1g(V,/(V, + КД1;) после чего по уравнениям (2) или (3) определяется величина В

1 5

Блок синхронизации с целью исключения влияния электромагнитных полей индукционного нагревателя 10 электродинамометрического преобразователя 1 и электрических наводок на первичный преобразователь 2 температуры реализует программу подключения к блоку стабилизации температуры, реверсирования электродвигателя 8 и управления процессом накопления сигналов с первичного преобразователя 11 скорости потока и электродинамометрического преобразователя 1 по следующему циклу. В то время, когда сердечник 5 на- 20 ходится в статическом состоянии, подключается блок 19 стабилизации .температуры, который осуществляет электроимпульсный нагрев сердечника 5, температура которого в промежутках между импульсами контролируется первичным преобразователем 2 температуры. По достижении температуры плавления жира при помощи обратной связи блок 18 синхронизациии отключает блок 19 стабилизации температуры и подает команду на фиксацию сигналов с первичного преобразователя 11 скорости потока и электродинамометрического преобразователя 1, преобразованных в числовой код в микропроцессоре 12. 35

После фиксации этих сигналов блок

18 синхронизации включает электродвигатель 8, приводящий в движение с постоянной скоростью электродинамометрический преобразователь 1, связанный 40 с сердечником 5, и одновременно подает команду на фиксацию преобразованных в числовой код сигналов с первичного преобразователя 11 скорости потока и электродинамометрического преобразо- 45 вателя 1 с последующим их усреднением.

При достижении сердечником 5 крайнего положения блок синхронизации подает команду на реверсирование электродвигателя : 8 и подключает при необходимости блок 19 стабилизации темпе1

8 ь ратуры. После возвращения сердечника в исходное положение цикл управления говторяется аналогично.

Применение сердечника, выполненного в виде крыльчатки, состоящей из пластин, расположенных в плоскостях осевого сечения проточной камеры, причем ширина Ь каждой пластины составляет 0,95-0,99 от радиуса r проточной камеры, а отношение длины 1 каждой пластины к радиусу r проточной камеры находится в диапазоне 5-8, по" зволяет повысить точность измерения

В в 2-2 5 раза, а и в 5-б раз по сравйению с известным устройством, в

4. котором для определения п и В использовано критериальное уравйение.

Горбатова

Р = 1600 В ° и И . (4)

Таким образом, предложенное устройство позволяет осуществлять эффективный контроль за изменением структурно-механических характеристик широкого спектра вязких и вязкопластичных материалов в процессах производства, что делает целесообразным применение его в автоматизированных и поточно-механизированных линиях с использованием систем управления каче" ством продукта по его консистенции.

Формула изобретения устройство для измерения реологических характеристик вязкопластичных материалов в потоке, содержащее цилиндрическую проточную камеру с рас" положенным в ней сердечником, связанным штоком с электромеханической измерительной системой, о т л и ч à ещ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения пищевых гомогенизированных продуктов, сердечник выполнен в виде взаимно пересекающихся пластин, расположенных в плоскос" тях осевого сечения проточной камеры, при этом ширина каждой пластины сос" тавляет 0,95-0,99 радиуса проточной камеры, а отношение длины каждой пластины к радиусу проточной камеры на" ходится в диапазоне 5-8.

1548708

1548708

Составитель В.Филатова

Редактор В.Данко Техред М.Ходанич Корректор М.Иароши

Заказ 138 Тираж 487 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101