Ротационный вискозиметр

Ротационный вискозиметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОЫРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 1670854

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.07.76 (21) 2387560/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.79. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 30.06.79 (51) М. Кл. -

6 01N 11/00

Гасударственный комитет (53) УДК 532.13 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

Ф. С. Воройский, Г. И. Горшенина и P. А. Татевосян

Всесоюзный научно-исследовательский институт продуктов брожения (71) Заявитель (54) РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к устройствам для исследования физико-механических характеристик пищевых продуктов, а именно, к приборам для исследования релогических свойств, в частности, к ротационным вискозиметрам для тоста, кондитерских масс, косметических кремов и других изделий и может применяться в различных отраслях пищевой промышленности.

Известны ротационные вискозиметры, в которых измерение скорости производится по изменению электрических параметров.

Но небольшую точность измерений обеспечивают фотометрические измерения скорости вращения ротора вискозиметра (1).

Наиболее близким техническим решением является ротационный вискозиметр, который содержит статор, ротор, устройство для сообщения ротору крутящего момента, устройство для измерения скорости вращения ротора, включающее перфорированный экран, укрепленный на роторе, фотоприемник и источник освещения (2).

Однако, у этого ротационного вискозиметра узок диапазон измерений, не высока точность и он не позволяет измерять изменения скорости вращения, так как о скорости вращения ротора судят по изменению степени освещенности фотоприемника.

Цель предлагаемого изобретения — расширение диапазона измерения.

Для этого в ротационном вискозиметре, состоящем из ротора, статора, устройства для сообщения ротору крутящего момента и устройства для измерения скорости вращения ротора, содержащего перфорированный экран с прямоугольными щелями, укрепленный на роторе, фотоприемник и ис1р точник освещения, фотоприемник выполнен с протяженной чувствительной площадкой, непосредственно на которой установлена неподвижная маска, выполненная так, что ее меньшая сторона параллельна осн вращения ротора, а ширина щелей экрана равна.межщелсвому расстоянию, при этом фотопрпемнпк установлен с возможностью радиального перемещения относительно источника света.

На фиг. 1 представлен предлагаемый вискозиметр, горизонтальный разрез; на фиг.

2 — то же, вертикальны"; на фиг.

3 — схема, поясняющая принцип работы вискозиметра.

В статоре 1 устройства установлен ротор

2 с выступающиM экраном 3, имеющим щели 4, ширина которых равна ширине межщелевого пространства 5. Внутри экрана 3 установлен источник 6 света и диафрагма с

670854 (4) где — — (5) или

dL

dt (8) где (9) отверстием 7, которые предназиа IBIQTc;! для ограничения линейных размеров источника

6 света по горизонтали и для формирования таким образом резких вертикальных границ светового поля за щелями 4 экрана 3. 5

В схему вискозиметра входит также фотоприемник 8 с протяженной плоской чувствительной площадкой 9, на которой вплотную к ней установлена плоская маска 10 со световым прямоугольным окном 11, по 10 размеру меньшим фоточувствительной площадки 9, размещая на таком расстоянии Lф от экрана 3, при котором горизонтальная длина вертикальной проекции щели 4 (фиг. 3) равна горизонтальному размеру !5 окна 11 маски 10.

Вс,хему вискозиметра входит также усилитель 12, блок 13 измерительного устройства, записывающее устройство 14. L, расстояние ме>кду источником 6 света и 20 экраном 3.

Предлагаемый вискозиметр работает следующим образом.

При вращении ротора 2 под действием постоянной силы F происходит движение 25 проекции 4 световых щелей 4 экрана ротора 2 по неподвижной маске 10 экрана 9 с прямоугольным окном 11 (abed фиг. 3).

При равенстве линейных размеров проекции щели 4 (А, D) и окна маски (ad) из- З0 менение тока на выходе фотоприемного устройства 8 будет определяться выражением

Ф, = SEô, (1)

35 где S; — площадь освещенного участка поверхности фоточувствительной площадки 9 (ом );

Е,!, — освещенность в плоскости фоточувствительной площадки 9 от источ- 40

Л„ ника 6 света (7 = ) . см

Напряжение сигнала U;, снижаемое с выхода фотоприемника 8, может быть найдено на основании выражения 45

U =Я„УФ,, (2) где

R сопротивление нагрузки на выходе фотоприемника 8, Ом; 50 ср — токовая (интегральная) чувствительность фотоприемника 8, приведенная к спектральной лучистости источника

6. (л

Таким образом, на основании оказанного можно записать

Ut — St К, Е. (3) 60

Все величины, входящие в первую часть последнего выражения, за исключением S„ могут рассматриваться как параметры. Учитывая это, а также, что S, = hol;, где h, =

=const, à l;=var, можно сделать вывод, что величина иапряжсии,! на выходе фотои1)исъ!Пика 8 связана с вс:!и lllnoii исреь|сщения изображения вертикальной границы щели модуляционного диска 3 линейной зависимостью и = — h,R,< Å )! = const. см

На графике напряжений U, (фиг. 3) имеют место следующие особые точки:

U, = 0 — окно маски фотоприемника еще не открыто для источника света (положенная граница

CD изображения отверстия модуляционного элемента 3 и

ab окна маски фотоприемника

3 совпадают);

U; = U „,- — окно маски фотоприемника полностью открыто для источника света (положения границ

АВ и аб, а также CD u cd совпадают);

U, = 0 — изображение !цели 4 сошло с окна маски (положения границ АВ и cd, а также C D и ао совмещены) .

Очевидно, что при l, = l последнее значение U; соответствует также началу очередного цикла отражения окна маски фотоприемника.

Таким образом, на выходе фотоприемника 8 имеет место пилообразное напряжение, скорость нарастания и спада которого определяется скоростью перемещения проекции щелей, а знак зависит от взаимного положения вертикальных границ окна маски и отверстий модулятора. Поскольку направление вращсния ротора вискозиметра не изменяется и знак изменения градиента напряжения никакой информации нс несет, !!ожно записать

Переходя от скорости перемещения проекции окна и скорости движения поверхности ротора вискозиметра (фиг. 2), можно записать — l — (ф + 1 . (6)

11 1 щ

Подставляя последнее выражение в выражение (5), получим

670854

dl

Так как -- cTl абсолютное знячс(й нис мгновенной скорости о движения поверхности ротора вискозиметра в момент 4, то ня ос ioi; IIIIIII выражений (8) и (9) можно 3:1.1i I I Ca ":I>

1 dU (v! = ——

lг d$

Зта величина измеряется блоком 13.

Поскольку вязкость материала в,л1обом из проме«кутков времени расчитывается на основании извсстпого для рассматриваемоГО ел «1яя значения уcH:1ия, пр11ло«кенного 1, ротору 2 вискозиметра и абсолютного ai.ячс11IIII ес скорости V, то подоором коэффициента усиления усилителя 12 и масштаба записи регистрирующего устройства 14:етрудно производить запись показаний прибора в значениях вязкости. Причем регистрация изменения вязкости при данкой с Cме будет происходить непрерывно в течение всего времени измерения.

Предлагаемая схема обеспечивает высокую чувствительность к изменению линейной скорости ротора вискозиметра, следовательно, и вязкости, поскольку помимо высокой чувствительности современных фотоприемных устройств она использует эффект

«линейного усиления», вызванного расширением размеров проекции щели 4 роторы 2 вискозиметра, т. е. значением множителя (+ 1, который может быть выбран дорф

Lù статочно большим.

Вискозиметр мОжет работа г1, Ta «i;e lip» условии, что длина горизонтальной проекции щели 4 в плоскости маски 10 будет существенно превышать длину горизонтальной границы окна маски 11 (т. с., что

BC)bc или дажс BC))bc). При этом график изменения напряжения приобретает трапецсвидпуlо форму с ограни-1снисм напряжения на выходе фотоприемного устройства в области пулевых и максимальных значений, соответствующих зовам нечувствительности устройства. Однако, это может

5 быть компенсировано повышением чувствительности устройства к измерению скорости в облясп1 весьма малых линеliHhlx. псрсмсщений ротора 2 вискозиметра.

Выполнение прсдлягясмого вискозиметра позволяет характеризовать однород locTI, гомогенность измеряемого материала, оцснивать распределение вязкости в потоке и измерять упругис, прочностные, релаксационные и другие реологические параметры м атер иял а.

Формула изобретения

Ротационный впскозиметр, состоящий из статора, ротора, содержащего экран с прямоугольными щелями, устройства для сообщения ротору крутящего момента, устройства для измерения скорости вращения ротора, укрепленный на роторе, фотоприсмник и источник освещсния, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, фотоприсмник выполнен с протяженной чувствительной площадкой, непосредственно на которой установлена неподвижная маска, выполненная так, что

Зп ее меньшая сторона параллельна оси вращения ротора, а ширина щелей экрана равна межщслсвому расстоянию, при этом фотопрпемник установлен с возможностью радиального перемещения относительно источ«;;«lêà света.

Источники информации, ирш1я1ыс во внимание при экспертизе

1. Рогов A. И., Горбатов Л. В. «Физическис методы обработки пищевых продуктов», М., «Пшцсвая промышленность», 1974, с. 26 — 37.

2. Авторское свидетельство СССР

ЛЪ 163787, кл. G 01М 11/10, 1964.

670854

// а! !

7 !! !!! 9 Д !1 !3 Н

Составитель E. Маллер

Техред Н. Строганова

Корректор Е. Хмелева

Редактор Б. Павлов

Заказ 1148/10 Изд. № 407 Тираж 1090 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2