Устройство для определения жиропроницаемости материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N15/08 

(5t) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИР011РОНИ1У ЕМОСТИ МАТЕРИА)ЮВ

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в пищевой промышленности для оценки качества полимерных упаковочных материалов, в химической промышленности для оценки качества спецодежды и других отраслях народного хозяйства.

Известно устройство для определения просачивания воды, содержащее датчик в виде стержневых электродов и отсчетное приспособление, при этом отсчетное приспособление выполнено с импульсной схемой, в цепь управления которой включены электроды при- 15 чем один перфорированный, а между электродами установлейа гигроскопическая прокладка f 1 .

Недостатком данного устройства является невозможность исследования 2о материалов неэлектропроводными жидкостями.

Известно устройство для определения проницаемости материалов о эганическими растворителями, содержённее приспособление для крепления образца в диэлектрическое основание с установленными на его верхней масти о двумя электродами,включенными в измерительную цепь электродного реле времени, при этом оба электрода расположены под испытуемым образцом и изолированы друг от друга растворимой полимерной планкой, причем верхний электрод выполнен в виде металлической сетки, а нижний - в виде набора металлических подпружиненных стержней, собранных в пакет f2J.

Однако это устройство не может быть использовано для определения момента проникновения жиров и масел через полимерные материалы, поскольку названные среды имеют высокие диэлектрические показатели и при их ;проникновении также не производят замыкания электрической цепи между электродами.

3968

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для определения проницаемости тканей неэлектропроводными жидкостями, содержащее камеру подачи исследуемой среды, измерительную камеру и два электрода емкостного датчика, в котором камера подачи исследуемой среды выполнена в виде воронки, через которую на образец наносится исследуемая жидкость в виде капель. По прохождении жидкости через ткань капля попадает в измерительную камеру между электродами датчика и изменяет емкость датчика. Регистрируя момент изменения емкости,опредейчют время проницаемости .

Однако известное устройство не обеспечивает требуемой точности измерения, так как сигнал датчика запаздывает на время, необходимое для отрыва капли от образца.

Целью изобретения является повышение точности определения. .

Поставленная цель достигается тем, что в устро |стве для определения жиропроницаемости полимерных материалов, содержащем камеру подачи исследуемой среды, измерительную камеру и два электрода емкостного датчика, первый электрод размещен внутри измерительной камеры, примкнут боковой поверхностью к ее стенкам и поджат пружиной, а второй электродразмещен в стенке измерительной камеры.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство состоит из металлической камеры t, в которой находится исследуемая среда 2, Испытуемый образец 3 закреплен между металлической камерой 1 и измерительной камерой k при помощи крепежных винтов 5. Исследуемую среду 2 подводят к испытуемому образцу 3 через отверстие б металлической камере 1, закрываемой заглушкой 6. Между металлической камерой 1 VI испытуемым образцом 3 установлена резиновая прокладка 7. Внутри измерит(ельной камеры k на металлической пружине 8 укреплен первый измерительный электрод 9, примыкающий одним торцом к испытуемому образцу 3, а противоположным торцом - к стенке измерительной камеры k. В верхней полости измерительной камеры k параллельно испытуемому образцу 3 установлен на направляющих 10 стержень 11 из

диэлектрического материала с расположенной на нем второй пружиной 12, которая фиксирует его положение относительно измерительной камеры за счет имеющегося на стержне 11 фиксатора 13. Второй измерительный электрод И, имеющий длину, равную длине первого измерительного электрода 9, установлен в стенке камеры А параллельно испытуемому образцу 3 и первому измерительному электроду 9 при этом второй измерительный электрод k смещен относительно первого измерительного электрода 9, при несдеформированной первой металлической пружине 8, на половину длины в сторону верхней полости измерительной камеры k. Ко второму измерительному электроду 1 и к концу первой металлической пружины 8 подключена схема измерения. В качестве схемы измерения может быть использован измеритель емкости (например, Е8-3, В-Ц и т.д.) в комплексе с цифропечатающим устройством.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии исследуемой среды 2 в камере 1 нагружают стержень 11 При этом последний опускается вглубь измерительной камеры k и перемещает первый измерительный электрод 9 вниз Приложенную к стержню 11 нагрузку плавно уменьшают, стержень It поднимается в исходное положение. Электрод 9 также поднимается до тех пор, пока действующие на него силы взаимно не скрмпенсируются. На него действует направленная вертикально вверх сила упругости пружины 8-F сила тяжести, направленная вертикально вниз

где m - масса электрода 9

g - ускорение свободного падения Сила трения, направленная также вертикально вниз

IT.. где (у, - сила нормального давления, дей ствующая на торцы электрода 9, на торец,примыкающий к испытуемому образцу 3 и на торец, примыкающий к стенке измерительной камеры Ц

К - коэффициент- трения торца электрода 9 о материал испытуемого образца 3; к - коэффициент трения торца электрода 9 о материал сте ки измерительной камеры k, Таким образом, электрод 9 будет подниматься вверх до тех пор, пока F nig+h- (К ч-К ). (1) «руж - 4 i Измерительные электроды 9 и , которые параллельны и частично пере крывают друг друга, представляют со бой конденсатор с плоско параллельными пластинами, обладающий электри ческой емкостью Сд, которая будет оставаться постоянной до тех пор, пока не нарушится разностью (О, т. первый измерительный электрод 9 не сместится относительно второго измерительного электрода 15, что вытекает из выражения (- . idi-S л i где tp - диэлектрическая прои1ииаемос вакуума, g - диэлектрическая проницаемость материала (в данном случае диэлектрического Материала, из которого выполнена измерительная камера ); d расстояние между пластинами {между электродами Э и Н); $ - площадь пластины конденсатора, если они равны (площадь электрода И, которая перекрывается элек тродом 9. После этого в метаплическую каме- ру 1 подводят исследуемую среду 2 (растительные и животные жиры и масла) , измерительный электрод 9 будет находиться в покое до тех пор, пока среда 2 не проникает сквозь испытуемый образец 3 к его поверхности. Как только между испытуемым образцом 3 и торцом электрюда 9, примыкающим к нему, появится исследуемая среда 2 (растительные или животные жиры и масла), то сразу изменится коэффициент трения К (уменьшится до за счет появившейся между трущим ся поверхностями смазки), при этом равенство (1 ) нарушится, вто приводит к тому, что т. болыие тд+Рц() , так как К|7К, и измерительный электрод 9 под действием силы упругости пружины В передвинется вверх, пока действующие на измерительный электрод 9 силы взаимно не скомпенсируются. npm Vvig-KF CK +Kj. 86 При перемещении измерительного электрода 9 изменяется емкость электрического конденсатора, образованного электродами 9 и , так как из менится площадь электрода I, перекрываемая электродом 9 и станет равной S , причем S S , т.е. электрическая емкость между электродами 9 и I увеличится и станет равной С (С С(,). Таким образом, в момент проникновения исследуемой среды 2 сквозь испытуемый образец 3 (образец полимера) увеличится значение электрической емкости между измерительными электродами 9 и 14 со значения Со ло С . В качестве схемы измерения можно испод(зовать приборы, позволяющие зафиксировать момент отклонения значений электрической емкости от номинального значения измерителя емкостей. /У1ина измерительных электродов 9 и Т« зависит от жесткости пружины В и силы давления Рц, определяемой натяжением винтов 5. В случае испытания образцов 3 в виде тонких пленок в металлической камере 1, примыкая к испытываемому образцу 3, устанавливается (крепится в металлической камере 1) метаплическая сетка или металлическая пластина с перфорациями для того, чтобы под действием силы нормального давления Рц не происходило деформации испытуемого образца 3 (не покезана). Для ТОГ9, чтобы чувствительность данного устройства была максимальна, необходимо, чтобы коэффициент трения К был бы как можно меньше Это достигается в данном устройстве тем, что торец измерительного электрода 9, примыкаю1чий к стенке измериельной камеры , смазан жиром или ругим смазочным веществом. Трущиеся торцы измерительного электрода 9 име т высокую чистоту обработки, как и стенки измерительной камеры 4, по. оторой скользит измерительный элекрод 9. Поскольку поверхность испыуемого образца 3 может иметь неровости, то ребра электрода 9, которые римыкают к испытуемому образцу 3, ыполнены слегка закругленными (неоказаьы). Вариантом выполнения предлага мого устройства может быть устройство, у которого второй измерительый электрод расположен в торцовой стенке измерительной камеры.