Устройство для измерения температуры Советский патент 1980 года по МПК G01K13/06 

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в устройствах для измерения температуры преимущественно мякиша хлебобулочных изделий при контроле температуры хлебобулочных изделий на непрерывно движущемся конвейере. Известно устройство для измерения температуры мякиша хлебобулочных изделий, содержащее термощуп с приводным соленоидом, смонтированным на поворотной в горизонтальной плоскости подпружи ненной пластине 13 Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, которая обусловлена тем, что термощуп погружается в центр изделия не во всех случаях и отсутствует контроль положени термощупа по отношению к изделию. Наиболее близким по технической суш ности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения температуры мякиша хлебобулочных изделий, содержащее термощупы, электро магниты, рычажные щупы, конечные выключатели положения центра изделия, толкатели, конечные выключатели угла поворота, штока и кронштейн 2 , Известное устройство имеет следующие недостатки. Рычажный щуп устройства замыкает электрическую цепь электромагнита при достижении профилем буханки заданной высоты, в то время как буханки хлеба в реальных условиях производства имеют разную высоту (для подового хлеба арнаут Н Ч;10мм). Рычажной щуп скользит по огибающей всего профиля, не . проходящей над центром буханки хлеба, что приводит к погружению термощупа не в центр буханки, а на значительном, недопустимом расстоянии от него. Это вызывает погрешность в определении готовности хлеба, так как в этом случае измеряется температура не центральных слоев мякиша. Поскольку термощуп вводится в буханку хлеба перпендикулвфно ее изотермическим поверхностям, то, вследствие образования температурного

перепада or наружных слоев к ценгру, происходит дополнительный приток тепла к термоэлемент} по корпусу и проводам термощупа. Это приводит к погрешности в измерении истинной температурит центра М5асиша. После проведения измерений и извлечения термощупа кз буханки возврат гатастины указанного устройства в исходное положение производится пружиной. При этом происходят динамические удары, уменьшающие надежность и срок службы устройства. Корка изделия, например буханки хлеба, обезвоженная во время выпечки, на выходе из пеЧи имеет большую твердость. Это приводит к тому, что игольчатый термощуп при погружении в буханку, испытывая сопротивление корки, изгибается,и термоэлемент не попа™ дает в центр мякиша. При перемещении изделия вместе с погруженным, термошуггом происходит натяжение возвратной пружитш под : действием которой игла гермощупа, не имеющая дополнительной гожи опоры в центрирующем отверстии рычажного щупа, изгибается, что приводит к дополнительной погрешности измерения за счет .увеличения отверстия в корке и npoHHKHOBeiiHH внутри изделия наружного воздуха, имеющего температуру, отличную от температуры центра изделия,

Целью изобретения является увеличение точности намерения и повышение надежности работы устройства,

Указанная цель достигается за счет того, что в устройство введено коромысло, на каждом плече которого симметрично оси его вpaщeшiя расположены термоЩуп, электромагнит и шток, на котором укреплены -рычажный щуп и конечный выключатель положения нентра изделия, причем на кронштейне расположены два ко нечных выключателя :/гла поворота, а на коромысле - толкатели. Предпочтительно осисимметрии, термощупа, идтока и рычажного щупа располагать в одной вертикальной плоскости, а рычажный щуп снабжать центрирующим отверстием и выступом,. расположенным на его передней части, шток снабжать упором, а термощуп снабжать теплоизоляцией. Предпочтительно, конечные выключатели угла поворота располагать на границах зоны между крайними положениями оси коромысла, соответствующих двум заданным, находящимся в одном квадранте углам по отношению к осевой линии поперечного ряда изделий.

На фиг. 1 показан обший вид предлагаемого устройства; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - конструкция устройства;нафиг.4-то же, вид сбоку; на фиг. 5 - вид на конструкцию устройства по стрелке А; на фиг. 6 - вид на участок а конструкции устройства ; на фиг, 7 конструкция упора; на фиг. 8 конструкция термощупа; на фиг. 9 - схема крайних положений коромысла.

па раме 1, укрепленной на корпусе печи 2, из которой выходят хлебобулочные изделия 3, установлено устройство

4, которое содержит поворотное коромысло 5, на каждом плече которого симметрично относительно его оси вращения смонтированы термощупы 6 и 7 с электромагнитами соответственно 8 и 9 и

подвижные в вертикальном направлении штоки. 10 и 11, на которых укреплены рычажные щупы 12 и 13 и конечные выключатели положения центра изделия 14 и 15. На неподвижном кронштейне 16 установлено два конечных выключателя угла поворота коромысла 17, 18, взаимодействующих с установленными на коромысле толкателями 19 и 20. Рычажные щупы 12 и 13 укреплены подвижно на

оси 21. Термощуп 6(7) связан с сердечником электромагнита 8(9) при помощи рычага 22(23) механизма погружения. Упор 24 представляет собой выступ, образованный от неполностью профрезерованных пазов в штоке 10, куда входят подшипники 25, направляющие движение штока. В крайнем нижнем .положении шток, поджимаемый пружиной 26-, упирается своим выступом в подшипники, ограничивая тем самым ход вниз. Термоэлемент термощупа 27 (термопара или термистор) помещен в металлический наконечник 28, который отделен от металлического корпуса 29 теплоизоляционным

стержнем ЗО. Кроме того, соединительHbie провода термоэлемента изолированы от корпуса теплоизоляционным материалом. Пружины 31, 32 обеспечивают возврат элементов в исходное положение.

Конечные выключатели угла поворота 17, 18 установлены на кронштейне 16 на границах зоны между крайними положениями оси коромысла 5, соответствующими двум заданным, находящимся в одной квадранте углам pi, oiy по отношению к осевой линии поперечного ряда изделий J iTj, причем . Зго обесдечивает возмоишость измерения темперагуры двух изделий, расположешпых в однрм ряду. Устройство работает следующим образом. В исходном положе1ши устройство повернуто на угол ot (фиг 1,2,9), а коитакт конечного выключателя угла поворота 18 разомкнут толкателем 20, При движении в продольном .ряду С хлебобулочное изделие 3 вступает в контакт со штоКОМ 11 и начинает его поднимать вмест с рычажным щупом 13. При этом под действием пружин 31 рычажный щуп будет вращаться на оси 21 и занимать все более горизонтальное положение. В положении, когда точка касания штока с изделием и точка касания рычажного шупа с изделием окажутся на одном уровне от носительно основания изделия, рычажный щуп замкнет контакт конечного выключателя положения центра изделия. С помощью рычага 23 электромагнит погружает термошуп 7 в изделие тогда, когда оно занимает положение С . В погруженном состоянии термощуп увлекается двинсуошм ся изделием. При этом коромысло 5, которое на подшипниках установлено на неподвижном кронштейне 16, вращается по часовой стрелке. При вращении коромысл и уменьшении угла oL, взаимодейсгвае толкателя 2О с конечным выключателем угла поворота 18 нарушается и контакт последнего замыкается. При дальнейшем вращении коромысла до угла сИп толкатель 19 размыкает контакт конечного выключателя угла поворота 17. Электромагнит 9 отключается и пруж1€ны 32 вытягивают его сердечник. С помощью рычага 23, с которым сердечник связан кйнематачески, извлекается термощуп 7. В момент извлечения термощупа 7 изделие находится в положении Cg . Измерение температуры изделия, передвигающегося в продольном ряду С происходит на уча стке пути от С до Cg . После извлечевгая термощупа 7 вращение коромысла прекращается в положений, когда угол между его осью и осью поперечного ряда изделий равен ct 2 . В момент извлечения термощупа 7 ось поперечного ряда изделий находится в положении 11. Углы cL и оС2. являются конструктивно заданными и определяются положениями конечных выключателей угла поворота коромысла, размещенных на кронштейне 16. Хлебобулочное изделие 3, движущееся в продольном ряду В . при своем перемещении из положения В в положение В вступаег в контакт со штоком Ю и поднимает его. Рычажный щуп 12 врашается на оси 21. В положении, когда точка касания штока 10 и точка касания рычаяс. ного щупа 12 с изделием окажутся на одном уровне относительно основания изделия, замыкается контакт конечного выключателя положения центра изделия 14. При этом электромагнит 8 с помощью рьгчага 22 погружает термощуп 6 в изделие тогда, когда оно занимает гюложение Во . В погруженном состоянии гермощуп 6 увлекается движущимся изделием. При этом коромысло 5 поворачивается против стрелки. При вращении коромысла и увеличении угяа взанмодейсгвня годка геля 19 с конечным выкяючагеием .jrraa поворота 17 нарушается, н конгакг .последнего замыкается. При дальнейшем вращеНИИ коромысла до угла поворота 18 электромагнит 8 огкяючаегся и пружины вытягивают его сердвтняк. С помощью рычага 22, с которым сердечшос связан кинематически, извлекается термощуп 6. В момент извлечения термощупа 6 изделие находится в торможении Бд« ИзмереBffite температурь изделия, передвигающегося в продольном ряду В : НО ОТНОСЯщегося к гаму же поперечному ряду, что . и издеоте, передвнгающееся по продольному ряду А, происходит на участке пуГЕ от Ба до Вд . После извлечения термощупа 6 вращение коромысла прекращается Б положении, когда угол между его осью и осью поперечного ряда изделий равен eLxj. В момент извлечении термощупа 6 ось поперечного ряда изделий находится в положещш W. При дальнейшем подходе изделий, расположенных в других поперечных рядах, цикл измерения их температуры повторяется. Конструктивно устройство выполнено, так, что величина линейного перемещения гермощупа 6,7 от момента его погружешм до момента его извлечения из изделия больше, чем линейное перемещение рычажного щупа 12, 13 относительно контролируемого изделия от момента разivfbiKaffiJH контакта его конечного выключателя положения центра изделия 14, 15. Эрим исключается возможность повторного погружения термощупа в одно и то же изделие.. Применение коромысла с двумя гермо- щупами повышает надежность работы устройства за счет исключения пружинного возврата при одновременном повышении информационной способности, необходимой при включении устройства в автомагическую систему управления технологическим процессом. того, за счет того,что игла термощупа имеет точку опоры в цент рирующем отверстии рычажного щупа, а момент сопротиБле1шя перемещению термощупа невелик и равен моменту трения в подшипниках коромысла, игла термощупа не изгибается и при погружении в издели термоэлемент термощупа попадает в центр мякиша, при этом диаметр отверстия, оставляемого в изделии после извлечения термощупа, практически равен диаметру иглы термощупа. Подвижный в вертикальном направлени шток с укрепленным на нем рычажным щу пом и конечным выключателем позволяет более точно находить центр изделия, нахо дящийся под его вершиной. Шток перемещается в вертикальном направлении под действием передвигающихся на конвейере изделий, имеющих разную высоту. При этом он обеспечивает возможность рычажным тупом положения взаимодействия с конечным выключателем. Это положение характеризуется тем, что две точки касания щупа и штока с изделием находятся на одном уровне относительно основания изделия. Наличие центрирующего отверстия в рычажном щупе предохраняет иглу термощупа от изгиба и обеспечивает попадание термоэлемента в центр мякиша изделия, чем повышается точность измерения. Для исключения заедания штока при его движении вверх из-за крутого фронта профиля изделия, умень шения. пути контактирования щупа с изделием и, тем самым, повышения надежности работы штока и щупа и исключения деформирования изделий штоком, последний снабжен упором, ограничивающим его ход вниз до заданного уровня, что так же способствует повышению надежности рабо ты устройства. Описываемое устройство при установке его на выходе из печи в требуемом, в зависимости от числа контролируемых ручьев (продольных рядов изделий), количестве эксземш1яров обеспечивает автоматический многоручьевой контроль г6товн:ости (по температуре центра мяки- ша) всего потока изделий и при соединении юс с системами автоматической переработки информации, поступающей от устройств , с целью управления режимами выпечки позволяют получить автомати ческую систему стабилизации оптимальной готовности (минимально-допустимой температуры центра мякиша) всех изделий, выходящих из печи. Испытания опытных образцов ус гройства показали, что применение этой системы обеспечивает сокращение времени выпечки и увеличение производительности линии на 9,8%, уменьшение упека на 0,9% и за счет этого годовой экономический эффект на каждой линии, например, по производству круглой булки, 1 кг, из пшен ичной муки первого сорта, при печах с площадью пода 5О м , составит 10422 руб. Учитывая, что предлагаемое устройство является одним из основшзтх узлов указанной автоматической системы, ориентировочно можно оценить его годовую экономическую эффективность в размере 30% от эффективности всей системы, т.е. свы ше 3 тыс. руб. на каждой линии. . Формула изобретения 1. Устройство для измерения температуры преимущественно мякиша хлебобулочных изделий, содержащее термощупы, электромагниты, рычажные щупы, конечные выключатели положения центра изделия, толкатели, конечные выключатели угла поворота, штоки и кронштейны, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности измерения и повышения надежности работы устройства, в него введено коромысло, на каждом плече которого симметрично оси его вращения расположены термощуп, электромагнит и шток, на котором укреплены рычажный щуп и конечный вьпшючатель положения центра изделия, причем на кронштейне расположены два конечных выключателя угла поворота, а на коромысле - толкатели. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оси симметрии термощупа, штока и рычажного щупа расположены в одной вертикальной плоскости, а рычажный щуп снабжен центриру о- щим отверстием и выступом, расположенным на его передней части. 3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено упором, расположенным на шгоке. 4.Устройство по п. 1, отличающее с я тем, что.конечные выключатели угла поворота расположены на траницах зоны между крайними положениями оси коромысла, соответствующих двум заданным находящимся в одном квадранте углам по огношбнию к осевой пинии поперечного ;яда издепий. 5. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что термощуп снабжен теплоизоляцией. 7113 4io Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 322659, кл. а О1 К 13/О6. 197О. 2.Авторское свидетельство СССР № 515041, кл. G 01. К 13/06, 1975 (прототип).

8 J9 го

П

iO

31

/f

Фиг. 6

Ihze

Ю

Фиг. 7

Z3