Устройство для измерения реологических характеристик материалов

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциапнстическикРеспублик ц 934316(23) Приоритет тосударстоснный комитет СССРло делан изооретений и открытий(72) Авторы изобретения Ю,А. Мачихин, А.С. Максимов и С.И. Ро 71) Заявитель рдена Трудового Красного Знакий институт пищевой промышлеЪ ковскии нологич 51 т) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВк технике характериси, в частнос ти, пищевых масс,Известно устройство для изучения реологических характеристик пищевых масс, содержащее наружный и внутренний соосные цилиндры, приводное устройство, измеритель скорости вращения внутреннего цилиндра, источник1 О механических колебаний, сменные рычаги и направляющее устройство, Наружный цилиндр сообщается с камерой, в которой соосно с внутренним цилиндром установлен поршень, шарнирно свяэан 15 ный с узлом для создания избыточного давления, Камера снабжена устройством для контроля давления. Узел создания избыточного давления выполнен в виде рычага с грузом перемещающиМся вдоль его оси 1 . Однако это устройство не позволяет определять реологические характе Изобретение относитсизмерения реологическихтик дисперсных систем ристики при давлении, изменяющемся во времени.Наиболее близким к изобретению является устройство для определения реологических свойств материалов например для теста, состоящее из станины, установленных соосно ротора и цилиндра с камерой и поршнем, причем камера сообщена с манометром. Ротор связан с узлом для сообщения вращающего момента и измерителем частоты вращения ротора. Поршень связан с узлом для создания избыточного давления в виде винтовой пары для вертикального перемещения поршня, Винтовая пара предназначена для предварительного уплотнения теста до степени,соответствующей его сжатию при технологической обработке, и поддержанию избыточного давления на необходимом уровне. В процессе измерения реологических характеристик, например приснятии кривой течения, ступенчато изменяется вращающий момент на роторещего механизма. 3 93431и измеряется соответствующая частотавращения ротора, причем избыточноедавление остается постоянным, т.е.осуществляется статический режим давления, Для определения реопогическиххарактеристик при других значенияхизбыточного давления измерения повторяют на новой порции исследуемогоматериала с новым уровнем избыточного давления21.1 ООднако конструкция данного устройства не позволяет проводить измерения в ,.инамицеском режиме избыточного давления,3 условиях большинства технологических процессов пищевой промышленности, связанных с механической обработкой вязкопластичных пищевых масс,например, при слешении, транспортировании по трубам, Формированииштамповкой и выпрессовыванием, нагрузки на пищевые массы со стороны рабочих органов машин, а также избыточное давление и, следовательно, напряжения в массе, не остаются постоянным 5а изменяются по определенным, обычнопо циклическим законам. Вследствиенапряжений в процессе переработки изменяются скорости сдвиговых деформаций, эффективная вязкость и другиереологицеские характеристики 0 Поэтому расчеты технологического оборудования с использованием методик, основанных на использовании усредненных значений реологических характе 35ристик, приводят к большим погрешностям. Цель изобретения - повышение точности измерений при динамическом режиме избыточного давления на исследуемый материал. Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения реоло 45 гицеских характеристик пищевых масс, содержащее цилиндр с камерой и поршнем, вмонтированный в станину, расположенный соосно с ним ротор, привод ротора., измеритель частоты вращени я ротора, датчик давления в камере,вин" 50 товую пару, винт которой связан с поршнем, дополнительно содержит задающий механизм с толкателем, причем винт жестко соединен с поршнем, а гайка винтовой пары установлена с воз 55 можностью перемещения относительно станины и охватывает толкатель задаюЗадающий механизм выполнен в видекулачкового механизма,Необходимость дополнительного введения в устройство задающего механизма с толкателем связана с тем, чтодинамический режим избыточного давления наиболее просто достигается обеспечением циклического возвратно-поступательного движения поршня по заданному закону в период снятия реологических характеристик, а имеющаяся впрототипе конструкция узла для создания избыточного давления в виде винтовой пары не может обеспечить такогодвижения.В отличие от известной конструкциигде гайка жестко прикреплена к станине, а винт кинематически связан споршнем, в предлагаемой конструкциивинтовая пара установлена с возможностью свободного перемещения относительно станины, что достигается тем,цто винт жестко прикреплен к поршню,а гайка одновременно охватывает винти толкатель задающего механизма. Приэтом в момент работы устройства пор"шень, винт, гайка и толкатель задающего механизма перемещаются как единое целое по заданному закону, Привращении гайки, имеющей правую и левую резьбу, поршень имеет возможность перемещаться относительно тэлкателя при отключенном задающем механизме, что необходимо при загрузке, камеры цилиндра исследуемым материалом,установке поршня в камере,а также присоздании в зазоре между ротором и цилиндром предварительного уплотнения.При этом расстояние между задающиммеханизмом и цилиндром не изменяется;цто значительно упрощает конструкциюи обслуживание, так как не требуетснимать задающий механизм при заменепорции исследуемого материала.В качестве задающего механизма впредлагаемой конструкции использованкулачковый механизм со сменным пазовым кулаком, Пазовый кулак выбран дпяобеспечения стабильной работы поршнякак в условиях прямого хода, так иобратного, Осуществляя кинелатическоезамыкание пары кулак-ролик, пазовыйкулак обеспечивает надежное извлечение поршня из камеры за период обратного хода. При вращении сменного пазового кулака поршень совершает возвратно-поступательное движение, в результате чего давление в зазоре межснимают в условиях непрерывно изменяющегося избыточного давления, Предлагаемое устройство обеспечивает измерение характеристик в динамическомрежиме избыточного давления, что повышает точность измерения реологических характеристик пищевых масс, применяя сменные пазовые кулачки с различным профилем, можно создать режимизменения давления, максимально при"ближающий условия реологических измерений к конкретному процессу переработки, Данные, полученные с помощьюустройства подобного типа, необходимы для разработки принципиально новойметодики расчета технологического оборудования пищевых производств,1Устройство для измерения реологических характеристик материалов, содержащее цилиндр с камерой и поршнем, 2 вмонтированный в станину, расположенный соосно с ним ротор, привод ротора,измеритель частоты вращения ротора,датчик давления в камере, винтовуюпару, винт которой связан с поршнем,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности измерений,при динамическом режиме избыточногодавления на исследуемый материал,оно содержит задающий механизм с толкателем, винт жестко соединен с поршнем, а гайка винтовой пары установлена с возможностью перемещения относительно станины и охватывает толкательзадающего механизма.2, Устройство по и, 1, о т л ич. а ю щ е е с я тем, что задающиймеханизм выполнен в виде кулачковогомеханизма. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеГ 1. Авторское свидетельство СССРУ 561118, кл. С 01 М 11 14, 1965.2, Авторское свидетельство СССРй 163787, кл. С 01 й 11/1 О, 968,прототип). 5 934316 6ду цилиндром и ротором изменяется позакну, который определяется профилемкулака.На чертеже изображено устройстводля измерения реологических характеристик материалов.Устройство включает станину 1,установленные соосно ротор 2 цилиндр3 с камерой 4 и поршень 5 привод 6ротора, измеритель 7 частоты вращения ротора, датчик 8 давления. Узелдля создания избыточного давлениясодержит винт 9 и гайку 10, посредством которой связан с толкателем 11задающего механизма 12, Задающий механизм 12 содержит пазовый кулак 13,с роликом 14, приводимый во вращениевокруг оси 15 двигателем постоянноготока (не.показан),Устройство работает следующим об- оФормула изобретенияразом.Массу загружают в камеру 4, устанавливают поршень 5 в горловине камеры 4 и вращают гайку 1 О. относительнонеподвижного толкателя 11, При этомвинт 9 с поршнем 5 перемещается поступателЬно вдоль оси ротора 2, а масса вытесняется из камеры 4 в зазормежду ротором 2 и цилиндром 3. Гайку10 вращают до тех пор, пока массане заполнит зазор между ротором 2 ицилиндром 3, а избыточное давление,контролируемое датчиком 8 давления,не достигает заданного значения. Затем включают привод 6 ротора, измеритель 7 частоты вращения ротора изадающий механизм 12. При поворотесменного пазового кулака 13 на одиноборот вокруг оси 15 ролик 14 обматывает его проФиль, а поршень 5, связанный посредством винта 9, гайки 10и толкателя 11 с роликом 14, совершает полный цикл возвратно-поступательного движения по закону, определяемому профилем сменного пазового кулака13, например, синусоидальному. Приэтом избыточное давление в зазоремежду ротором 2 и цилиндром 3 такжеизменяется по синусоидальному законуотносительно начального значения.Таким образом, реологические характеристики исследуемого материала934316 Составитель В, филатовинив Техред А, Бабинец орректор Г, Решетни едактор ак ПП(1 Патент", г Ужгород, ул, Проектная,филиа 16/37 ВНИИПИ по де Тираж 887 осударственно и изобретений Москва, (-35,Подписноео комитета СССРи открытийРаушская наб., д 4/5