Устройство для измерения деформации сдвига пищевых продуктов Советский патент 1984 года по МПК G01N33/12 

Изобретение относится к технике исследования структуры и консистенции упруго-пластично-вязких матери.алов измерением деформации сдвига, преимущественно пищейых продуктов: тестгг, фарша, маргарина, пролиновых масс, студней, желе и т.п.

Известен прибор для измерения де41Ормации сдвига материалов низкой вязкости, содержащий кювету с плоскопараллельными стенками, в которой размещена пластина, соединенная нить перекинутой через блок, с грузом. На нити установлена шкала, по которой с помощью микроскопа регистрируют перемещение пластинь относительно кюветы 111.

Известно также устройство для измерения деформации сдвига пищевых гродуктов, содержащее основание с поворотной относительно горизонтальной оси площадкой и размещенным на ней рычажньвд механизмом, на одном плече которого смонтирована кнопка, а на другом - формующий элемент с нагрузочной покровной пластиной и из мерителем угла подъема поворотной площадки и деформации сдвига С23.

Описанный прибор позволяет измерять деформации сдвига материалов вязкостью Па-С, с точностью параллельных определений 10-15%.

Основным недостатком известного прибора является невысокая точность измерений, обусловленная следующими факторами. После возвращения площадки в горизонтальное пололсение груз с покровной пластины удаляется вручную, и при этом неизбежно возникают толчки, искажающие картину деформационных напряжений в образце и обуславливающие низкую повторяемость результатов измерений.

Использование стрелочного прибора для измерения перемещений покровной пластины приводит к необходимости визуального учитывания показаний, точность которого невелика, особенно на начальном и конечном этапах эксперимента, .характеризующихся максимальной скоростью перемещения.

Кроме того формование образца здесь производится путем вдавливаниязаготовки в формующий элемент поворотной площадки, в связи с чем в образце возникают остаточные напряжения и искажение структуры материала, что также отрицательно влияет на точность измерений деформации сдвига.

Целью изобре.тения является повышение точности измерения деформации сдвига,

Поставленная цель достигается тем что устройство, содержащее основание с поворотной относительно горизонталной оси площадкой и размещенным на ней рычажным механизмом, на одном пл

че которого смонтирована кнопка, а на другом - формующий элемент с нагрузочной покровной пластиной и измерителями угла подъема поворотной площадки и деформации сдвига, оснащено планкой с щелями, жестко закрепленной на поворотной площадке над формующим элементом,-и рамкой с грузом, размещенной на плече рычага, противоположном кнопке, и кронштейном, жестко закрепленным на основании и имеющем держатель рамки, причем рамка выполнена с тремя перекладинами, верхняя и нижняя соответственно для взимодействия с держателем рамки и размещения груза, средняя - посредством седла, закрепленного на нагруЬочной покровной пластине, для взаитч модействия с последней, при этом формующий элемент выполнен в виде чаши с заостренными бортиками, а форма щелей планки соответствует форме бортиков формующего элемента.

Кроме того, измеритель деформации сдвига представляет собой тензометрический датчик.

На фиг. 1 показано устройство для измерения деформации сдвига материала пищевых продуктов, фронтальный разрез на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3- разрез А-А на фиг.2.

Устройство состоит из основания 1, на котором посредством шарнира 2 закреплена поворотная площадка 3. На площадке смонтирован двуплечий рычаг 4, на одном плече которого смонтирована кнопка 5, а на втором формующий элемент в виде чаши б с заостренными бортиками. Чаша имеет прямоугольную форму и установлена с возможностью перемещения в гнезде площадки 3. Над гнездом площадки 3 жестко крепится планка 7, представляющая собой прямоугольную пластину с щелями 8, повторяющими форму заостренных бортиков чаши б. Щели выполнены по периметру квадрата, чтобы внутренняя часть квадрата, ограниченная щелями 8, оставалась над чашей б за счет четырех перешейков по углам квадратамежду щелями 8(фиг.3у

Бортики чаши б выполнены не сплошными по периметру, а имеют по углам выемки в соответствии с перешейками в планке 7, что позволяет приподнимать бортики чаши б через щели 8 над планкой 7. На выступающие бортики укладывается покровная пластина 9 с седлом 10. На стойке 15 установлены кронштейн 10 с выемкой, на котором подвешивается рамка 12 с тремя перекладинами, при этом нижняя перекладина 13 служит для подвешивания груза 14, верхняя 17 - для взаимодействия с кронштейном 16 и средняя 11 - для взаимодействия с седлом 10.

Измеритель деформации сдвига выполнен в виде тензометрического датчика 18, размещенного на тонкой прямоугольной пружинящей пластине 19,, которая одним концом закреплена в верхней части поворотной стойки 20, при этом тензодатчики подключены через усилитель к устройству вывода информации, например самописцу (не показаны }.

Пластина 19 своим упором 21 контактирует во время измерений с покровной пластиной 9.

Образец 22 испытуемого материала помещают внутри бортиков чаши 6, между планкой 7 и пластиной 9. Поворотная площадка 3 в наклонном положении фиксируется на шкале 23 с помощью фиксатора 24. Стойка 19 поворачивается вокруг оси 25 и в рабочем положении фиксируется винтом 26. Устройство работает следующим образом.

Поворотную площадку 3 устанавливают в горизонтальное положение. НажатГием кнопки 5 подают вверх чашу б, края которой через щели 8 поднимаются над планкой 7. Чтобы не повредить в момент подготовки образца пластину 19 с тензодатчиками 18, стойку 20 поворотом вокруг оси 25 отводят в сторону от чаши 6.

На планку 7 внутри бортиков чаши 6 укладывают заготовку исследуемого материала 22 заданной толщины, полностью перекрывая площадь, ограниченную бортиками чаши 6. При исследовании материала с низкой вязкостью его накладывают в чашу б с помощью шпателя. На бортики кладут покров1аую Iпластину 9, удаляют остатки материала. При этом перекладина 17 рамки 12 с установленным грузом 14 на перекладине 13 лелсит в выемке кронштейна 16 Затем поворотом стойки 20 приводят упор 21 в контакт с краем покровной пластины 9 и фиксируют это положение стойки 20 винтом 26.

Поворотную площадку 3 переводят в наклонное положение, зафиксировав его с помощью фи-ксатора 24 на шкале 23 под определенным углом. При повороте площадки 3 перекладина 11 рамки 12 садится в седло 10 пластины 9 а перекладина 17 аюднимается под кронштейном 16, и груз 14 с рамкой 12 через пластину давит на выступающие из щели 8 края чаши 6. Включают усилитель и самописец.

Поворотом кнопки 5, которая отжимается за счет пружины вверх, опускают края чаши 6 через щель 8 вниз ПОД планку 7, при этом покровная

пластина 9 с грузом 14 и рамкой 12 оказывается лежащей на испытуемом образце 22. Так как площадка 3 расположена наклонно, на образец 22 действует тангенциальная сила, под влиянием которой возникает деформация сдвига материала, и перемещение покровной пластины 9 параллельно плоскости 3. При перемещении покровная пластина 9 воздействует на упор 21 конца пластины 19, при этом тензодатчики 18 вырабатывают сигнал пропорциональный деформации образца. Сигнал усиливается и фиксируется с помощью самописца. При возвращении площадки 3 в горизонтальное положение рамка 12 с грузом 14 снимается с седла 10 и повисает на кронштейне 16, т.е. покровная пластина 9 полностью разгружается и измеритель перемещений фиксирует процесс релаксации упругой деформации.

Таким образом, данное устройство в сравне:нии с известным обеспечивает значительное повышение точности измерения свойств материала за счет оснащения планкой с щелью, жестко закрепленной на поворотной площадке над формующим элементом, что позволяет исключить люфты, формующего элемента, выполненного в виде чаши с заостренными краями по форме краев формующего элемента, что позволяет проводить подготовку образца с более высокой точностью, оснащения рамкой с тремя перекладинами, необходимых для подвешивания груза на нижнюю перекладину, нагружения испытуемого материала при укладке средней перекладины в седло покровной и нижней рамки для удержания рамки с грузом в момент подготовки образца и при измерении периода релаксации, что исключает возможность воздействия на образец случайных нугрузок, а также за счет автоматической регистрации деформации сдвига, позволяющей давать объективные, более точные показания по сравнению с визуальным съемом информации .

Данное устройство испытано при определении модуля эластичности, упруго-эластичного модуля, вязкости и релаксации напряжения мясного фарша, а также пшеничного бездрожжевого теста с влажностью 42% из г.ыалего сорта муки 70% помола сортовых видов пшениц. Размер образца 38 х 38 х 4 м Точность измерений деформации сдвига 3-5%. При аналогичнглх измерениях с помощью использования известного устройства точность не превышала 10-15%. S 25

16

иг.1 7 Фиг. 2 А-А

18

15

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ СДВИГА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, содержащее основание с поворотной относительн9 горизонтальной оси площадкой и размещенным на ней рычажным механизмом, на одном плече которого смонтирована кнопка, а на другом - формирующий элемент с нагрузочной покровной пластиной и измерители угла подъёма поворотной площадки и деформации сдвига, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности измерения оно ocEiameно планкой с щелями, жестко закрепленной на поворотной площадке над формующим элементом, и рамкой с грузом, размещенной на плече рычага, противоположном кнопке, и кронштейном, жестко закрепленным на основании и имеющем держатель рамки, причем рамка выполнена с тремя перекладинами, верхняя и нижняя соответственно для взаимодействия с держателем рамки и размещения груза, средняя - посредством седла, закрепленного на нагрузочной покровной плас(Л тине , для взаимодействия с последней, при этом формующий элемент выс: полнен в виде чаши с заостренными бортиками, а форма щелей планки соответствует форме бортиков формующего элемента. 2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что измеритель деформации сдвига представляет собой тензометрический датчик. 4;; ел