Устройство для измерения реологических характеристик вязкопластичных материалов в потоке Советский патент 1990 года по МПК G01N11/00 

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.1 изображено устройство, общий вид, в продольном разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З блок-схема электромеханической измерительной системы с блоком стабилизации температуры сердечника.

Устройство состоит из электродинамометрического преобразователя 1, выполненного по индуктивной дифференциально-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 натре- ватель 10, сердечник 5 и первичный преобразователь 11 скорости потока..

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

сд

4

00

о

ОС

входу которого последовательно через усилитель 13 переменного тока, синхронный детектор 14 и первый цифроана- логовый преобразователь 15 подключен электродинамометрический преобразователь 1, а к второму через второй циф- роаналоговый 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- Iобразователем 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

скорость движения продукта,

t

живому сечению проточной камеры 4 реобразуется в электрический сигнал

tf K,W,(1)

де W м с

К , - коэффициент пропорциональности, В-с-м .

Продолжая двигаться в проточной камере 4 устройства, продукт вступат в силовое взаимодействие с сердечником 5, выполненным в виде крыльчатки, состоящей из тонких пластин 6 и 7, расположенных в плоскостях осевого сечения проточной камеры 4. Такая конструкция сердечника 5 обеспечивает большую поверхность контакта при минимальном лобовом сопротивлении и позволяет исключить образование застойной зоны уплотненного продукта перед сердечником , что значительно повышает точность и стабильность измерения.

Усилие, действующее на сердечник 5, преобразуется электродинамометрическим преобразователем 1 в выходной электрический сигнал, равный

U КИР « гд-, Г/12п rj

u -1-S-t-l-I

. W ff,В

f t n Л- L

В Ч7}

(

Зп

V/

т)

rt&JL-tS) 1 2п + 2;

(2)

где В - эффективная вязкость при

единичном градиенте скорости , Па ,

5

0

5

Г Г &

n r

гамма функция; плотность продукта, кг-м3; градиент скорости, равный единице его измерения, с , индекс течения; радиус проточной камеры, м; К„ - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрических параметров пластин и электрических характеристик электродинамометрического преобразователя, В-Па , При перемещении электродинамометрического преобразователя 1 против направления потока продукта с постоянной скоростью, осуществляемом от электродвигателей 8 через преобразователь 9 вращательного движения в поступательное, увеличивается усилие, действующее на сердечник, что приводит к усилению выходного сигнала до величины ,

I P4(w °Э-НР ВО jfT 1

Г(

2п + 1

,. . ,ТПМ2 n + (w + &w) -g-Г(

)

,(3)

5

0

5

0

0 гДе AW - скорость принудительного

движения сердечника, м-с . При достижении сердечником 5 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 синхронное детекторе 14 и преобразования в цифровой код при помощи первого циф- роаналогового 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 W + &W и усреднения входных величин происходит вычисление n по формуле

n 2

lg(V2/V3)

ig(v,/cv, + K,UW)

(2)

--Л,

VT) J

после чего по уравнениям определяется величина В Блок синхронизации с

или

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, реверсиро- вания 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 находится 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 синхронизации отключает блок 19 стабилизации температуры и подает команду на фиксацию сигналов с первичного преобразователя 11 скорости потбка и электродинамометрического преобразователя 1, преобразованных в числовой код в микропроцессоре 12.

После фиксации этих сигналов блок 18 синхронизации включает электродвигатель 8, приводящий в движение с постоянной скоростью электродинамометратуры. После возвра в исходное положени повторяется аналоги

(3) Применение серде го в виде крыльчатк пластин, расположен осевого сечения про причем ширина b каж тавляет 0,95-0,99 о точной камеры, а от каждой пластины к р камеры находится в зволяет повысить то

10

15

20

В в 2-2,5 раза, а сравнению с известн котором для определ пользовано критериа Горбатова

25

30

35

рический преобразователь 1, связанный 0 рительной системой,

Р 1600 ВТаким образом, п ройство позволяет о тивный контроль за турно-механических рокого спектра вязк ных материалов в пр ства, что делает це менение его в автома поточно-механизиров пользованием систем ством продукта по е

Формула из

Устройство для и ческих характеристи материалов в потоке линдрическую проточ положенным в ней се ным штоком с электр

7086

ратуры. После возвращения сердечника в исходное положение цикл управления повторяется аналогично.

Применение сердечника, выполненного в виде крыльчатки, состоящей из пластин, расположенных в плоскостях осевого сечения проточной камеры, причем ширина b каждой пластины составляет 0,95-0,99 от радиуса г проточной камеры, а отношение длины 1 каждой пластины к радиусу г проточной камеры находится в диапазоне , позволяет повысить точность измерения

10

В в 2-2,5 раза, а п в 5-6 раз по сравнению с известным устройством, котором для определения п и Вд использовано критериальное уравнение Горбатова

в

,о.г

,п

рительной системой,

Р 1600 W. С) Таким образом, предложенное уст- ройство позволяет осуществлять эффективный контроль за изменением структурно-механических характеристик широкого спектра вязких и вязкопластич- ных материалов в процессах производства, что делает целесообразным применение его в автоматизированных и поточно-механизирова иных линиях с использованием систем управления качеством продукта по его консистенции.

Формула изобретения

Устройство для измерения реологических характеристик вязкопластичных материалов в потоке, содержащее цилиндрическую проточную камеру с расположенным в ней сердечником, связанным штоком с электромеханической измеотличаю

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.

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 необхо- 5 димости блок 19 стабилизации темпещ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения пищевых гомогенизированных продуктов, сердечник выполнен в виде взаимно пересекающихся пластин, расположенных в плоскостях осевого сечения проточной камеры, при этом ширина каждой пластины составляет 0,95-0,99 радиуса проточной камеры, а отношение длины каждой пластины к радиусу проточной камеры находится в диапазоне .

11

a/ hr

фиг 2

фигЗ