Ротационный вискозиметр

1 ЩЬУО 854 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявле 01 прис Государствениый СССР по делам изоб и открыто 30.06.79. БюллетеньОпубликов еиий ата опубликования описания 30.06.7) Авторы изобретения Ф. С, Воройский, Г. И, Горшенина и Р. атевося сесоюзный научно-исследовательскпродуктов брожения 1) Заявител институт АЦИОННЪЙ ВИСКОЗИМЕТР(5 мый виспа фиг, на фиг.работы Изобретение относится к устроиствам для исследования физико-механических характеристик пищевых продуктов, а именно, к приборам для исследования релогических свойств, в частности, к ротационным вискозиметрам для тоста, кондитерских масс, косметических кремов и других изделий и может применяться в различных отраслях пищевой промышленности,Известны ротационные вискозиметры, в которых измерение скорости производится по изменению электрических параметров. Но небольшую точность измерений обеспечивают фотометрические измерения скорости вращения ротора вискозиметра 11.Наиболее близким техническим решением является ротационный вискозиметр, который содержит статор, ротор, устройство для сообщения ротору крутящего момента, устройство для измерения скорости вращения ротора, включающее перфорированный экран, укрепленный на роторе, фотоприемник и источник освещения 12.Однако, у этого ротационного вискозиметра узок диапазон измерений, не высока точность и он не позволяет измерять изменения скорости вращения, так как о скорости вращения ротора судят по изменению степени освещенности фотоприемника. Цель предлагаемого изобретения - расширение диапазона измерения.Для этого в ротационном вискозиметре,состоящем из ротора, статора, устройствадля сообщения ротору крутящего моментаи устройства для измерения скорости вращения ротора, содержащего перфорированный экран с прямоугольными щелями, укрепленный на роторе, фотоприемник и ис 10 точник освещения, фотоприемник выполненс протяженной чувствительной площадкой,непосредственно на которой установленанеподвижная маска, выполненная так, чтоее меньшая сторона параллельна осц вращения ротора, а ширина щелей экрана равна.межщелсвому расстоянию, прп этом фотопрпемник установлен с возможцость 10 радиального перемещения относительно источника света.20 На фиг, 1 представлен предлагаекозиметр, горизонтальный разрез;2 - то же, вертикальный разрез;3 - схема, поясняющая принципвискозиметра,25 В статоре 1 устройства установлен ротор2 с выступающим экраном 3, имеющим щели 4, ширина которых равна ширине межщелевого пространства 5. Внутри экрана 3стацовлеп источник 6 света и диафрагма сч(9) отверстием 7, которые предназначаются дляограничения линейных размеров источника6 света по горизонтали и для формированиятаким образом резких вертикальных границсветового поля за щелями 4 экрана 3. 5В схему вискозиметра входит также фотоприемник 8 с протяженной плоской чувствительной площадкой 9, на которой вплотную к ней установлена плоская маска 10со световым прямоугольным окном 11, по 10размеру меньшим фоточувствительной площадки 9, размещая на таком расстоянии 1.от экрана 3, при котором горизонтальнаядлина вертикальной проекции щели 4(фиг, 3) равна горизонтальному размеру 15окна 11 маски 10.В схему вискозиметра входит также усилитель 12, блок 13 измерительного устройства, записывающее устройство 14,расстояние между источником 6 света и 20экраном 3.Предлагаемый вискозиметр работает следующим образом.При вращении ротора 2 под действиемпостоянной силы Р происходит движение 25проекции 4 световых щелей 4 экрана ротора 2 по неподвижной маске 10 экрана 9 спрямоугольным окном 11 (аЬсс фиг, 3).При равенстве линейных размеров проекции щели 4 (А, О) и окна маски (аа) изменение тока на выходе фотоприемного устройства 8 будет определяться выражениемФ,: 5 Еф, (1)35где 5; - площадь освещенного участка поверхности фоточувствительной площадки 9 (ом);Е - освещенность в плоскости фоточувствительной площадки 9 от источЛника 6 света (Х=).смНапряжение сигнала сснижаемое с выхода фотоприемника 8, может быть найденона основании выражения 45О, =ЯУФ;, (2) гдеЯ - сопротивление нагрузки на выходе фотоприемника 8, Ом; 50ср - токовая (интегральная) чувствительность фотоприемника 8, приведеннаяк спектральной лучистости источника6(л55Таким образом, на основании оказанного можно записатьУ - 5 КмдЕ. (3) 60Все величины, входящие в первую часть последнего выражения, за исключением 5, могут рассматриваться как параметры. Учитывая это, а также, что 5=Йод, где Й,= =сопз 1, а 1;=чаг, можно сделать вывод,что величина иапряжсии на выходе фотои 1 ис 1 Пика 8 св 5 Заа с вс;ичииой исреьсщения изображения вертикальной границы щели модуляционного диска 3 линейной за- висимостью Й == ЬДЕ1 = сопз 1.см На графике напряжений У (фиг. 3) имеют место следующие особые точки:У = 0 - окно маски фотоприемникаеще не открыто для источника света (положенная граница СО изображения отверстия модуляционного элемента 3 и аЬ окна маски фотоприемника 3 совпадают);( = Ках - окно маски фотоприемникаполностью открыто для источника света (положения границ АВ и аЬ, а также Сй и сд совпадают);/, = 0 - изображение щели 4 сошло сокна маски (положения границ АВ и сд, а также С 0 и аЬ совмещены) .Очевидно, что при 1, = щ последнее значение . соответствует также началу очередного цикла отражения окна маски фотоприемника.Таким образом, на выходе фотоприемника 8 имеет место пилообразное напряжение, скорость нарастания и спада которого определяется скоростью перемещения проекции щелей, а знак зависит от взаимного положения вертикальных границ окна маски и отверстий модулятора. Поскольку направление вращсния ротора вискозиметра не изменяется и знак изменения градиента напряжения никакой информации нс несет, ожно записать У - = й - . (о) Переходя от скорости перемещения проекции окна и скорости движения поверхности ротора вискозиметра (фиг, 2), можно записать- ф "; / -( ф+1 . (6)щ щщ Подставляя последнее выражение в выражение (5), получимЖ,Тк кдкесть абсолютное зцдчссйцис мгновенной скорости о движения поверхности ротора вцскозиметра в момент гь то нд основпни выражений (8) и (9) мож,од с1 ИУ с 1(10) Зта величина измеряется блоком 13.Поскольку вязкость материала в лобом из промежутков времени расчитывается на основании извсстцого для рассматриваемоГо слуая зьачения усилия, приложеного 1 ротору 2 вискозцметра и абсолютного зцдчси 5 ес скорости , то подоором коэффициента усиления уси;и:тсля 12 и масштаба записи регистрирующего устройства 14 нетрудно производить запись показаний прибора в значениях вязкости, Причем регистрация изменения вязкости при данной схеме будет происходить непрерывно в течение всего времени измерения,Предлагаемая схема обеспечивает высокую чувствительность к изменению линейной скорости ротора вискозимера, следовательно, и вязкости, поскольку помимо высокой чувствительности современных фотоприемных устройств она использует эффект линейного усиления, вызванного расширением размеров проекции щели 4 ротора 2 вискозиметра, т. е, значением множителяс+ 1, который может быть выбран дорф1.щстаточно большим.Вискозиметр хожет работаг, тактике прц условии, что длина горизонтальной проекции щели 4 в плоскости маски 10 будет существенно превышать длину горизонтальной границы окна маски 11 (т. с что ВС)бс или дажс ВСЬс). При этом график изменения напряжения приобретает трапецсвидцуо форму с огранисцисм напряжеция ца выходе фотоприемного устройства в облдстц нулевых и максимальныхзначений, соответствующих зовам нечувствительности устройства. Однако, это может5 быть компенсировано повышением чувствительности устройства к измерению скорости в облдси весьма малых линейных перемещений роторд 2 вцскозиметра.Выполцсццс прсдлдгдсмого вискозцметра10 позволяет характеризовать однородность,гомогенность измеряемого материала, оцснивать распределецце вязкости в потоке иизмерять упругис, прочностные, релаксационцые и дрте реологцческце параметры15 материала,Формул а изобретенияРотационный вцскозиметр, состоящий цзстатора, ротора, содержащего экран с пря 2 О хоугольцыми щсл;ми, устройства для сообщения ротору крутящего момента, устройства для измерения скорости вращения ротора, укрепленный на роторе, фотопрцсмцик и источник освещснця, о т л ц ч а ю щ ц йс я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, фотопрцсмнцк выполнен спротяженной чувствительной площадкой,непосредственно ца которой установленанеподвижная маска, выполненная так, чтоЗ ее меньшая сторона параллельна оси вращения ротора, а ширина щелей экрана равна межщслсвому расстоянию, прц этом фотоприемник установлен с возможностью радиального перемещения относительно источника света.Источники информации,црпяьс во вццманце при экспертизе1. Рогов Л. И., Горбатов Л. В. Физическис методы обработки пищевых продуктов, М., Пищевая промышленность, 1974,с. 26 - 37.2. Авторское свидетельство СССРЛд 163787, кл. С 01 М 11/1 О 1964,/ / Изд.407 Тираж 1090 Подписноедарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5