Устройство для измерения реологических характеристик вязкопластичных материалов в потоке

(51)5 С 01 И 11/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ гический ин- промышленнос А,П.КарсляА.А.Снегирев В,ВГа ьство С 1/08, 1 С тво СССР 1/00, 19 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпО изОБРетениям и ОщРытиямпРи Гннт сссР(71) Московский технолоститут мясной и молочнойти(56) Авторское свидетелН 1002903 кл. С 01 И 1Авторское свидетельсМ 1038831, кл. С 01 И 1 Изобретение относится к устройствам для измерения реологических характеристик вязких и вязкопластичных материалов и может найти применение при контроле реологических характерис тик 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.3 - блок-схема электромеханической измерительной системы с блоком стабилизации температуры сердечника,Устройство состоит иэ электродинамометрического преобразователя 1, выполненного по индуктивной дифферен(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПОТОКЕ(57) Изобретение относится к устройствам для измерения .реологических характеристик вязких и вязкопластичныхматериалов в потоке. Целью изобретения является повь 1 шение 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 крыльчаткипозволяет исключить влияние налипания жировых фракций на поверхностисердечника, 3 ил. циально-трансформаторнои 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 нагре- ватель 10, сердечник 5 и первичный преобразователь 11 скорости потокаБлок-схема электромеханической измерительной системы с блоком стабилизации температуры сердечника состоит иэ микропроцессора 12, к первому(2 где В - эффективная вязкость приоединичном градиенте скорости, Па; входу которого последовательно черезусилитель 13 переменного тока синхронный детектор 14 и первый цифроаналоговый преобразователь 15 подключенэлектродинамометрический преобразователь 1 а к второму через второй цифроаналоговый 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) образователем 2 температуры и индукционным нагревателем 10 сердечника 5.Устройство работает следующим образом.Транспортируемый продукт поступаетв протоцную камеру 4 устройства,с внешней стороны которой установленпервичный преобразователь 11 скоростипотока, посредством которого средняяскорость течения потока продукта по"живому" сечению проточной камеры 4преобразуется в электрический сигналц, = к,ы, (1)где И - скорость движения продукта,мсК, - коэффициент пропорциональности, В с мПродолжая двигаться в проточнойкамере 4 устройства, продукт вступа,ет в силовое взаимодействие с сердечником 5, выполненным в виде крыльчатки, состоящей иэ тонких пластин 6и 7, расположенных в плоскостях осевого сецения проточной камеры 4. Та,кая конструкция сердечника 5 обеспечивает большую поверхность контактапри минимальном лобовом сопротивлении40и позволяет исключить образование застойной зоны уплотненного продуктаперед сердечником , что значительноповышает точность и стабильность из,мерения,Усилие, действующее на сердечник 5,преобразуется электродинамометрическим преобразователем 1 в выходнойэлектрический сигнал, равный15041 л +эфц =К иВ( - ,-) ( --- ) хг ). о гр п+1Г - гамма Функция- плотность продукта, кг. мэ; ,- градиент скорости, равный единице его измерения, с-1 и - индекс течения г - радиус проточной камеры, м; К - коэффициент пропорциональг ности, зависящий от геометрических параметров пластин и электрических характеристик электродинамометрическо-го преобразователя, В ПаПри 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 Э2 и+ 1 х (- -- -) (1 + ДЫ)(3) 3 в + 1 Юг Э)г и +и+1 бп+ 5 Г2 п+ 1 где ДЮ - скорость принудительного-1движения сердечника, м сПри достижении сердечником 5 крайнего положения с блока 18 синхронизации поступает команда на реверсирование электродвигателя 8, и сердечник 5 возвращается в исходное положение. Выходные сигналь с электродинамометрицеского преобразователя 1 после усиления, осуществляемого усилителем 13, детектирования в синхронно детекторе 14 и преобразования в цифровой код при помощи первого цифроаналогового 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 й и И + Д 11 и усреднения входных величин происходит вычисление и по Формуле(ч/чз)1 д(ч,/(ч, + кДъ) после чего по уравнениям (2) или (3) определяется величина В5Блок синхронизации с 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, реверсирования 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 на ходится в статическом состоянии, подключается блок 19 стабилизации .температуры, который осуществляет электро- импульсный 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 синхронизациии отключает блок 19 стабилизации температуры и подает команду на фиксацию сигналов с первичного преобразователя 11 скорости потока и электродинамометрического преобразователя 1, преобразованных в числовой код в микропроцессоре 12. 35После фиксации этих сигналов блок 18 синхронизации включает электродвигатель 8, приводящий в движение с постоянной скоростью электродинамометрический преобразователь 1, связанный 40 с сердечником 5, и одновременно подает команду на Фиксацию преобразованных в числовой код сигналов с первичного преобразователя 11 скорости потока и электродинамометрического преобразо вателя 1 с последующим их усреднением. При достижении сердечником 5 крайнего положения блок синхронизации подает команду на реверсирование электродвигателя : 8 и подключает при необходимости блок 19 стабилизации темпе 8 ьратуры, После возвращения сердечника в исходное положение цикл управления говторяется аналогично.Применение сердечника, выполненного в виде крыльчатки, состоящей из пластин, расположенных в плоскостях осевого сечения проточной камеры, причем ширина Ь 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 5-8, позволяет повысить точность измерения В в 2-2,5 раза, а и в 5-б раз по сравйению с известным устройством, в4 котором для определения п и В использовано критериальное уравйение ГорбатоваР = 1600 В йЪХ . (Ч)Таким образом, предложенное устройство позволяет осуществлять эффективный контроль за изменением структурно-механических характеристик широкого спектра вязких и вязкопластичных материалов в процессах производства, что делает целесообразным применение его в автоматизированных и поточно-механизированных линиях с использованием систем управления каче" ством продукта по его консистенции. Формула изобретения устройство для измерения реологических характеристик вязкопластичных материалов в потоке, содержащее цилиндрическую проточную камеру с рас" положенным в ней сердечником, связанным штоком с электромеханической измерительной системой, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения пищевых гомогенизированных продуктов, сердечник выполнен в виде взаимно пересекающихся пластин, расположенных в плоскос" тях осевого сечения проточной камеры, при этом ширина каждой пластины сос" тавляет 0,95-0,99 радиуса проточной камеры, а отношение длины каждой пластины к радиусу проточной камеры на" ходится в диапазоне 5-8.