Устройство для измерения реологических характеристик материалов

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социапнстическик

Республик (iu934316 (61) Дополнительное к авт. свир-ву (5l)M. Кл. (22) Заявлено 26. 11. 80 (21) 3008567/18-25

G 0l N 11/10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ло делан изооретений и открытий

Опубликовано 07 06 ° 32 Бюллетень М 21

Дата опубликования описания 07.06.82 (53) УДК 532.137 (088.8) »

Ю.А. Мачихин, A.Ñ. Максимов и С.И. Ро 5,,;;:;", 1,;

t;;

Ф; ..

4 "зю"

Московский ордена Трудового Красного Зна ;;:;; ...,,, технологический институт пищевой промышлеФЧъея кь (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к технике измерения реологических характеристик дисперсных систем и, в частности, пищевых масс.

Известно устройство для изучения реологических характеристик пищевых масс, содержащее наружный и внутренний соосные цилиндры, приводное устройство, измеритель скорости вращения внутреннего цилиндра, источник

10 механических колебаний, сменные рычаги и направляющее устройство. Наружный цилиндр сообщается с камерой, в которой соосно с внутренним цилиндром установлен поршень, шарнирно свяэан15 ный с узлом для создания избыточного давления. Камера снабжена устройством для контроля давления. Узел создания избыточного давления выполнен в виде рычага с грузом, перемещающимся вдоль его оси (1 ).

Однако это устройство не позволяет определять реологические характеристики при давлении, изменяющемся во времени.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения реологических свойств материалов; например для теста, состоящее из станины, установленных соосно ротора и цилиндра с камерой и поршнем, причем камера сообщена с манометром. Ротор связан с узлом для сообщения вращающего момента и измерителем частоты вращения ротора. Поршень связан с узлом для создания избыточного давления в виде винтовой пары для вертикального перемещения поршня. Винтовая пара предназначена для предварительного уплотнения теста до степени,соответствующей его сжатию при технологической обработке, и поддержанию избыточного давления на необходимом уровне. В процессе измерения реоло-. гических характеристик, например при снятии кривой течения, ступенчато изменяется вращающий момент на роторе щего механизма.

3 93431 и измеряется соответствующая астота вращения ротора, причем избыточное давление остается постоянным, т.е. осуществляется статический режим давления. Для определения реологических характеристик при других значениях избыточного давления измерения повторяют на новой порции исследуемого

Р материала с новым уровнем избыточного давления (21.

1О

Однако конструкция данного устройства не позволяет проводить измерения в, .инамическом режиме избыточного давления.

3 условиях большинства технологических процессов пищевой промышленности, связанных с механической обработкой вязкопластичных пищевых масс, например, при смешении, транспортировании по трубам, формировании штамповкой и выпрессовыванием, нагрузки на пищевые массы со стороны рабочих органов машин, а также избыточное давление и, следовательно, напряжения в массе, не остаются постоянным 5 а изменяются по определенным, обычно по циклическим законам. Вследствие напряжений в процессе переработки изменяются скорости сдвиговых деформаций, эффективная вязкость и другие реологические характеристики 0 Поэтому расчеты технологического оборудования с использованием методик, основанных на использовании усредненных значений реологических характе35 ристик, приводят к большим погрешностям.

Цель изобретения — повышение точности измерений при динамическом режиме избыточного давления на исследуемый материал.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения реоло45 гических характеристик пищевых масс, содержащее цилиндр с камерой и поршнем, вмонтированный в станину, расположенный соосно с ним ротор, привод ротора., измеритель частоты вращени я ротора, датчик давления B камере,вин- о товую пару, винт которой связан с поршнем, дополнительно содержит задающий механизм с толкателем, причем винт жестко соединен с поршнем, а гайка винтовой пары установлена с воз.55 можностью перемещения относительно станины и охватывает толкатель задаюЗадающий механизм выполнен в виде кулачкового механизма.

Необходимость дополнительного введения в устройство задающего механизма с толкателем связана с тем, что динамический режим избыточного давления наиболее просто достигается обеспечением циклического возвратно-поступательного движения поршня по заданному закону в период снятия реологических характеристик, а имеющаяся в прототипе конструкция узла для создания избыточного давления в виде винтовой пары не может обеспечить такого движения.

В отличие от известной конструкции ! где гайка жестко прикреплена к станине, а винт кинематически связан с поршнем, в предлагаемой конструкции винтовая пара установлена с возможностью свободного перемещения относительно станины, что достигается тем, что винт жестко прикреплен к поршню, а гайка одновременно охватывает винт и толкатель задающего механизма. При этом в момент работы устройства пор" шень, винт, гайка и толкатель задающего механизма перемещаются как единое целое по заданному закону. При вращении гайки, имеющей правую и левую резьбу, поршень имеет возможность перемещаться относительно тэлкателя при отключенном задающем механизме, что необходимо при загрузке, камеры цилиндра исследуемым материалом, установке поршня в камере,а также при создании в зазоре между ротором и цилиндром предварительного уплотнения.

При этом расстояние между задающим механизмом и цилиндром не изменяется; . что значительно упрощает конструкцию и обслуживание, так как не требует снимать задающий механизм при замене порции исследуемого материала.

В качестве задаЮщего механизма s предлагаемой конструкции использован кулачковый механизм со сменным пазовым кулаком. Пазовый кулак выбран для обеспечения стабильной работы поршня как в условиях прямого хода, так и обратного, Осуществляя кинематическое замыкание пары кулак-ролик, пазовый кулак обеспечивает надежное извлечение поршня из камеры за период обратного хода. При вращении сменного пазового кулака поршень совершает возвратно-поступательное движение, в результате чего давление в зазоре межснимают в условиях непрерывно изменяющегося избыточного давления. Предлагаемое устройство обеспечивает измерение характеристик в динамическом режиме избыточного давления, что повышает точность измерения реологических характеристик пищевых масс, применяя сменные пазовые кулачки с различным профилем, можно создать режим изменения давления, максимально при" ближающий условия реологических измерений к конкретному процессу переработки. Данные, полученные с помощью устройства подобного типа, необходимы для разработки принципиально новой методики расчета технологического оборудования пищевых производств.

1. Устройство для измерения реологических характеристик материалов, содержащее цилиндр с камерой и поршнем, г вмонтированный в станину, расположенный соосно с ним ротор, привод ротора, измеритель частоты вращения ротора, датчик давления в камере, винтовую пару, винт которой связан с поршнем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, при динамическом режиме избыточного давления на исследуемый материал, оно содержит задающий механизм с толкателем, винт жестко соединен с поршнем, а гайка винтовой пары установлена с возможностью перемещения относительно станины и охватывает толкатель задающего механизма.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч. а ю щ е е с я тем, что задающий механизм выполнен в виде кулачкорого механизма.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Г 1. Авторское свидетельство СССР

,М 561118, кл. G 01 N 11 14, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

N 163787, кл. G 01 N 11/10, 1968

,прототип).

5 934316 6 ду цилиндром и ротором изменяется по зак ну, который определяется профилем кулака.

На чертеже изображено устройство для измерения реологических характеристик материалов.

Устройство включает станину 1, установленные соосно ротор 2, цилиндр

3 с камерой 4 и поршень 5, привод 6 ротора, измеритель 7 частоты враще- о ния ротора, датчик 8 давления. Узел для создания избыточного давления содержит винт 9 и гайку 10, посредством которой связан с толкателем 11 задающего механизма 12. Задающий механизм 12 содержит пазовый кулак 13, с роликом 14, приводимый во вращение вокруг оси 15 двигателем постоянного тока (не.показан).

Устройство работает следующим об- в Формула изобретения разом.

Массу загружают в камеру 4, устанавливают поршень 5 в горловине камеры 4 и вращают гайку 10 относительно неподвижного толкателя 11. При этом винт 9 с поршнем 5 перемещается пост упателЬно вдоль оси ротора 2, а масса вытесняется из камеры- 4 в зазор между ротором 2 и цилиндром 3. Гайку

10 вращают до тех пор, пока масса

1не заполнит зазор между ротором 2 и цилиндром 3, а избыточное давление, контролируемое датчиком 8 давления, не достигает заданного значения. Затем включают привод 6 ротора, измеритель 7 частоты вращения ротора и задающий механизм 12. При повороте сменного пазового кулака 13 на один оборот вокруг оси 15 ролик 14 обматывает его профиль, а поршень 5, связанный посредством винта 9, гайки 10 и толкателя 11 с роликом 14, совершает полный цикл возвратно-поступательного движения по закону, определяемому профилем сменного пазового кулака

13, например, синусоидальному. При этом избыточное давление в зазоре между ротором 2 и цилиндром 3 также изменяется по синусоидальному закону относительно начального значения.

Таким образом, реологические характеристики исследуемого материала

934316

Составитель В, филатова

Редактор Е. Кинив Техред A. Бабинец Корректор ". Решетник

Заказ 3916/37 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 1-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал r11(1 Патент", г.. Ужгород, ул. Проектная, 4