Вискозиметр

 

СО}ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ае пп

3 G 01 N 11 ./14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3630679/18-25 (22) 28.07.83 (46) 07. 10.84. Бюл. Р 37 (72) Ю.П. Кудрин, В.К. Ложешник, Ю.А. Толчинский и С.А. Мачихин (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина и Московский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности (53) 539. 137(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР и 113787, кл. G 01 N 11/10, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3493350/18-25, кл. G 01 N 11/14, 1982 (прототип). (54)(57) ВИСКОЗИМЕТР; содержащий помещенные в .термостат неподвижный цилиндр с гильзой, поршень, снабженный винтовым механизмом, ротор, снабженный приводом и устройством для из мерения угла поворота, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, поршень выполнен в виде цилиндрической втулки, связанной с винтовым механизмом через упорный подшипник, а ротор у основания имеет выступ, на который установлено кольцо, при этом торцовые поверхности втулки и кольца, обращенные одна к другой, а также боковые поверхности их со стороны ротора и g сам ротор имеют зубчатые шлицы аналогичного выполнения.

1117488

Изобретение Ьтносится к технике измерения реологических свойств пищевых продуктов, а именно к ротационным вискозиметрам для маслосодержащих материалов, жиросырья, фруктов и овощей и может быть использовано в различных отраслях пищевой и мясомолочной промышленностей.

Известен вискозиметр для исследования структурно-механических 10 свойств теста, состоящий из помещенного в термостат неподвижного цилиндра с гильзой, поршня, снабженного винтовым механизмом для его вертикального перемещения, ротора, снаб - 15 женного приводом и устройством дня измерения угла его поворота Г1 3

Недостатком известного вискозиметра является наличие донного эффекта, возникающего в слое испытуе- 20 мого материала, находящегося в коаксиальном заэоре и над ротором, вносящего большую погрешность в опре.деляемые реологические характеристики, так как при нахождении реологи- 25 ческих свойств по угловой скорости ,вращения ротора, крутящему моменту и геометрическим размерам коаксиального зазора рассматривается материал только в коаксиальном зазоре и не учи4 тывается материал под ротором и его, влияние на эамеряемые параметры, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вис козиметр, содержащий помещенные в

35 термостат неподвижный цилиндр с гиль зой, поршень, снабженный винтовыгмм механизмом, ротор, снабженный приводом и устройством для измерения угла поворота (2) .

Недостатком известного вискозиметра является наличие относительного движения (проскальзывания) материала по фторопластовой прокладке и втулке, находящейся в нижней части

45 цилиндра, при его вращении совместно с ротором, так как в процессе втулки) цилиндра, а при существовании трения между ним и материалом он вращается с материалом как единое

50 целое, устраняя проскальзывание материала о нижнюю часть цилиндра.

Г

Выполнение зубчатых шлицов на торцовых поверхностях втулки и кольца, обращенных одна к другой, позволяет сжимаемому материалу при контакте с этими поверхностями зайти в углубления между зубьями, увеличив поверхность трения контакта, что полностью ликвидирует проскальзывание материала относительно колец при их совместном вращении с ротором и дает возможность создать большой сдвиг относительно стенки

1 гильзы при высоких давлениях, а значит замерить большие вязкости и напряжения сдвига.

Нарезка зубчатых шлицов на боковых поверхностях втулки и кольца аналогичного выполнения с боковой поверхностью ротора дает возможность втулке и кольцу совершать возвратнопоступательное движение как по направляющим и обесПечивает совместное вращение колец с ротором при его вращении как единого целого.

Аналогичное выполнение зубчатых шлицов на торцовых поверхностях втулки и кольца, обращенных одна к другой и боковой поверхности ротора обеспечивает равный захват материала шлицами, а значит создает равновеликое трение взаимодействия материала с этими поверхностями и предотвращает возможный его срыв, который мог бы возникнуть при различных зубьях шлицов, следовательно, и сил трения.

Таким образом, совокупность перечисленных признаков позволяет исследуемому сжатому материалу, находящемуся н коаксиальном зазоре, вращаться совместно с ротором, поршнем и кольцом как единое целое с отсутствием относительного движения (проскальзыгания), кроме поверхности гильзы, т.е. полностью устранены неучтенные усилия, затрачиваемые на проскальзывание и донный эффект, которые вносят погрешности в определяемые реологические характеристики. Материал определения реологических свойств вращающийся ротор вовлекает во вращение испытуемый материал, который скользит по неподвижным фторопластовой прокладке и втулке. В результате возникает дополнительная сила трения, возрастающая с ростом давления на материал. На преодоление этой силы требуется дополнительное усилие, следовательно, завышается определяемый крутящий момент на ротор, что искажает расчетные значения определяемых реологических характеристик.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что в .вискозиметре, содержащем помещенные

11174 в термостат неподвижный цилиндр с гильзой, поршень, снабженный винтовым механизмом, ротор, снабженный приводом и устройством для измерения угла поворота, поршень выполнен в виде цилиндрической втулки, связанной с винтовым механизмом через упорный подшипник, а ротор у основания имеет выступ, на который установлено кольцо, при .этом торцовые поверхности 1р втулки и кольца, обращенные одна к другой, а также боковые поверхности их со стороны ротора и сам ротор имеют зубчатые шлицы аналогичного выполнения. 15

Выполнение поршня в виде цилиндрической втулки дает возможность ему двигаться в коаксиальном зазоре между ротором и гильзой и сжимать материал, находящийся в этом зазоре, 2О при поступательном и вертикальном перемещении, что полностью устраняет донный эффект.

Связь цилиндрической втулки с винтовым механизмом посредством упор-25 ного подшипника обеспечивает вращение поршня относительно винтового механизма. вокруг оси цилиндра и при наличии трения между исследуемым материалом и поршнем позволяет последнему вращаться с материалом как единое целое, устраняя относительное движение между ними.

Выступ у основания ротора позволяет на нем закрепить нижнее кольцо, которое отсекает материал от основания (фторопластовой сдвигается и может скользить только относительно поверхности гильзы.

На фиг. 1 схематически изображен 40 предлагаемый вискозиметр, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на .фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1.

Вискозиметр состоит иэ неподвиж- 45 ного цилиндра 1 со вставленной гиль-! зой 2, помещенного в термостат 3. Внутри цилиндра 1 размещены ротор 4 с закрепленным на выступе 5 у основания кольцом 6, примыкающим к гиль 5О зе 2, и поршень 7, состоящий из цилиндрической втулки 8, водил 9 с общей ступицей 10, на которую надет упорный подшипник 11, связывающий поршень 7 с винтовым механизмом 12. 55

Упорный подшипник 11 позволяет поршню 7 вращаться совместно с ротором

4 вокруг оси цилиндра; а винтовой

88 Я механизм 12 обеспечивает вертикальное перемещение поршня. Гильза 2, ротор 4, втулка 8 поршня 7 и кольцо 6 создают коаксиальный зазор, в котором находится исследуемый материал. На поверхностях кольца 6 и втулки 8, обращенных одна к другой, нарезаны зубчатые шлицы 13 и 14.

Одновременное вращение кольца 6 и втулки 8 с ротором 4 обеспечивают зубчатые шлицы 15 и 16 на их поверхкостях со стороны ротора и зубчатые шлицы 17 на поверхности ротора 4, причем зубья шлицов втулки и кольца заходят соответственно в пазы между зубьями ротора. Все зубчатые шлицы

13 — 17 имеют аналогичное выполнение.

Ротор крепится на приводной валик 18, который установлен в радиальных шарикоподшипниках 19 и вращается под действием грузов 20 через блочную систему и шкив 21. Для остановки и фиксации привода ротора служит стопор 22, а угловая скорость вращения ротора определяется с помощью перфорированного диска 23, фотоэлемента 24 и осветительной лампы 25.

Рабочие элементы вискозиметра установлены на основании 26. Давление и температура в материале контролируется термотенэодатчиком 27.

Вискозиметр работает следующим образом.

В термостат 3 подается термостатирующая жидкость. По достижении требуемой температуры, которая контро- лируется с помощью термотензозадат" чика 27 в коаксиальный зазор между гильзой и ротором на кольцо 6 помещается погретый до требуемой температуры исследуемый материал. В цилиндр вставляется поршень 7 таким образом, чтобы зубчатые шлицы 15 втулки 8 вошли в контакт (зацепление) с зубчатыми шлицами 17 ротора 4. С помощью винтового механизма 12 поршень по шлицам перемещается вниз сдавливая материал. В процессе сдавливания материал заполняет пространство между зубьями шлицов 13, 14 и

17, sa счет чего увеличивается 1оверхность трения контакта с поршнем, ротора и кольцо и захват близлежащих к ним слоев материала. По достижении давления, контролируемого термотензоэадатчиком 27, в диапазоне (которого снимаются реологические характеристики, прекращается сжатие во вращение испытуемый материал. Начало и скорость вращения ротора через отверстия перфорированного диска

23 посредством воздействия осветительной лампы 25 на фотоэлемент 24 регистрируются самопишущими приборами. По величине грузов 20, моменту начала вращения ротора и частоте его вращения определяют вязкость материала, напряжение сдвига, величины пристенного скольжения гильзы по известным методикaM.

s 1) 1 ->33 материала винтовым механизмом . В этот

Момент материал, поршень, ротор и кольцо представляют собой как бы единое тело, Отводом стопора 22 сни мается фиксация перфорированного диска 23, валика 18 и ротора А. Иа нить через блочную систему и шкив 21 под- вешивают постепенно увеличивающиеся грузы 20 до начала вращения ротора.

В момент начала вращения ротор 4 IQ зубчатыми шлицами 17 передает крутяЩий момент кольцу 6 через зубчатые

Шлицы 16 и поршню 7 через зубчатые шлицы 15, которое вращается относительно винтового механизма l2

Вследствие расположения межд-. ними упорного подшипника. Вращающиеся ротор поршень и кольцо зубатыми ш.п .— цами 13, 14 и 17 толкают и вовлекают

Предлагаемый вискозиметр позволяет определять действительные реологические характеристики маслосодержащих материалов, которые необходимы для оптимизации и конструирования аппаратов и машин.

1117488

Составитель В. Вощанкин

Редактор О. Черниченко ТехредМ.Гергель Корректор, М. Розман

Заказ 7187/26 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4