УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКИХ ВЕЩЕСТВ
DEVICE FOR CONTROL OF PHYSICAL-MECHANICAL PROPERTIES OF LIQUID SUBSTANCES

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности, для контроля вязкости высоковязких веществ, а также показателей качества продукции непосредственно в процессе варки волокнистых продуктов в производствах химической, пищевой, целлюлозно-бумажной промышленностей, а также в животноводстве для контроля качества влажных термообрабатываемых мешанок.
Известно устройство для определения физико-механических свойств жидких веществ, в частности вязкости (см. Авт. свид СССР №600419, МКИ G01N 11/06. Устройство для определения вязкости жидкостей. / М.М.Мордасов, В.М.Тютюнник, В.Д.Рязанцев, В.Л.Бараев. Бюл. №12, 1978), содержащее измерительный сосуд с капилляром, измеритель времени истечения, дозирующее устройство, вторичный прибор, при этом измеритель времени истечения выполнен в виде преобразователя силы, вход которого соединен посредством газоподводящей трубки с измерительным сосудом, а выход подключен к соответствующим камерам элементов сравнения, в другие камеры которых подключены задатчики давления, выходы элементов сравнения соединены с входами пневматического триггера, присоединенного своим выходом к входу вторичного прибора и к камере управления пневматического реле, в сопла которого поданы давления различного уровня, а выход пневматического реле соединен с газоподводящей трубкой измерительного сосуда.
Рассмотренное устройство позволяет контролировать свойство веществ внутри реакционных или других технологических аппаратов, однако такое устройство не приспособлено для контроля веществ, компоненты которых различны по физико-механическим свойствам и содержат включения в виде кусков, волокон.
Известно также устройство для определения физико-механических свойств жидких веществ (см. Авт. свид. СССР №972327, МКИ G01N 11/14. Устройство для определения готовности термообрабатываемых кормовых смесей. / А.П.Конаков, М.М.Мордасов, Э.М.Тульчинская. Бюл. №41, 1982), содержащее привод и плоский чувствительный элемент, присоединенный к измерителю силы, которое дополнительно содержит сосуд, выполненный в виде тела вращения с секторным вырезом, одна сторона которого снабжена первой гребенкой, плоский чувствительный элемент выполнен в виде второй гребенки с плоскими зубьями, причем зубья первой гребенки выполнены несовпадающими с зубьями второй гребенки при совмещении гребенок, а сосуд с секторным вырезом охватывает чувствительный элемент и присоединен к приводу.
Такое устройство позволяет контролировать вещества с твердыми включениями, однако его выходной сигнал имеет значительные пульсации, что отрицательно влияет на точность измерений.
Наиболее близким предложенному по технической сущности является устройство, принятое за прототип (Авт. свид. СССР №1580225, МКИ G01N 11/14. Устройство для определения реологических характеристик жидких сред. / В.И.Гализдра, М.М.Мордасов, И.В.Кораблев. Бюл. №27, 1990), содержащее цилиндрический сосуд, в котором размещена подвижная гребенка, зубья которой расположены на валу по винтовой линии, неподвижная гребенка с зубьями, несовпадающими с зубьями подвижной гребенки, при этом зубья подвижной и неподвижной гребенок выполнены в виде дисковых секторов одинаковой площади, зубья подвижной гребенки смещены по углу относительно друг друга так, что в проекции на плоскость, перпендикулярную оси устройства, сектора не перекрываются и не образуют зазора, подвижная гребенка размещена на валу, связанном с двигателем и измерителем силы, вторичный прибор.
Недостатком устройства, принятого за прототип, является невысокая чувствительность и точность измерения.
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и точности измерения.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержащее цилиндрический сосуд, в котором размещена подвижная гребенка, зубья которой расположены на валу по винтовой линии, неподвижная гребенка с зубьями, несовпадающими с зубьями подвижной гребенки, при этом зубья подвижной и неподвижной гребенок выполнены в виде дисковых секторов одинаковой площади, зубья подвижной гребенки смещены по углу относительно друг друга так, что в проекции на плоскость, перпендикулярную оси устройства, сектора не перекрываются и не образуют зазора, подвижная гребенка размещена на валу, связанном с двигателем, измеритель силы и вторичный прибор, дополнительно снабжено вторым измерителем силы и вычислительным блоком, при этом неподвижная гребенка закреплена на валу, к которому подключен второй измеритель силы, выходы первого и второго измерителей силы соединены с входами вычислительного блока, выход которого подключен к входу вторичного прибора.
На чертеже представлена схема устройства контроля физико-механических свойств жидких веществ.
В контролируемое вещество 1 помещен цилиндрический сосуд 2. По оси цилиндрического сосуда 2 размещен вал 3 с закрепленной на нем подвижной гребенкой 4. Неподвижная гребенка 5 жестко закреплена на валу 6 внутри цилиндрического сосуда 2. Зубья подвижной гребенки 4 выполнены несовпадающими с зубьями неподвижной гребенки 5 при их совмещении. Вал 3 присоединен к двигателю 7 и к измерителю силы 8. Вал 6, на котором закреплена неподвижная гребенка 5, присоединен к измерителю силы 9. Выходы измерителей силы 8 и 9 подключены к входам вычислительного блока 10, выход которого соединен с входом вторичного прибора 11. Нижняя часть цилиндрического сосуда выполнена в виде перфорированного диска 12. Цилиндрический сосуд 2 при помощи шпилек 13, 14 жестко закреплен на крышке 15.
Устройство контроля физико-механических свойств жидких веществ работает следующим образом.
Измерительное устройство погружено в контролируемое вещество с неоднородностями по физико-механическим свойствам.
Чувствительный элемент состоит из двух гребенок 4 и 5. Одна из гребенок 4 выполнена подвижной с зубьями, размещенными на валу 3 по винтовой линии. Вал 3 приводится во вращение двигателем 7. Двигатель 7 обеспечивает вращение вала 3 и подвижной гребенки 4 с постоянной угловой скоростью. Другая гребенка 5 является неподвижной и закреплена на валу 6. Зубья подвижной гребенки 4 чувствительного элемента поочередно сменяя друг друга входят в пространство между зубьями неподвижной гребенки 5. Вследствие того, что зубья гребенок чувствительного элемента расположены по винтовой линии, контролируемое вещество непрерывно отбирается из объема технологического аппарата и перемещается через цилиндрический сосуд 2. Зубья подвижной 4 и неподвижной 5 гребенок разрезают уплотненные включения в контролируемое вещество и перемещают его вниз цилиндрического сосуда 2. По мере продвижения контролируемого вещества по цилиндрическому сосуду 2 происходит последовательное измельчение уплотненных включений и выброс вещества через перфорированный диск 12 в технологический аппарат.
Сигналы, пропорциональные силам, возникающим вследствие взаимодействия подвижной и неподвижной гребенок с контролируемой средой, поступают на входы вычислительного блока 10, осуществляющего их обработку и суммирование. Выход вычислительного блока 10 подключен к входу вторичного прибора 11, осуществляющего регистрацию и показание поступающего входного сигнала (см., например, Технические средства автоматизации химических производств: Справ. изд. / B.C.Балакирев, Л.А.Барский, А.В.Бугров и др. - М.: Химия, 1991. 272 с., - с.197-199). Таким образом, точность и чувствительность измерительного устройства повышаются за счет дополнительного учета силового действия контролируемой среды на зубья неподвижной гребенки.
Если, например, процесс сульфатной или сульфитной варки целлюлозы, или процесс термообработки кормовой мешанки, или другие аналогичные процессы заканчиваются, то усилия на разрезание уплотненных включений, передающиеся на входы измерителей силы 8 и 9, имеют минимальную величину, определяемую в основном вязкостью контролируемого вещества. Если указанные технологические процессы не закончены, то усилия, действующие на входы измерителей силы 8 и 9, будут значительно больше. При использовании измерительного устройства повышается стабильность процесса варки, улучшается качество получаемого продукта за счет снижения непровара, обеспечивается экономия древесного сырья, варочных химикатов, тепловой и электрической энергии.
Предлагаемым устройством при анализе термообрабатываемой кормовой мешанки возможно получение информации как о качестве кормовой смеси по степени готовности наиболее характерного компонента, например картофеля, в термоообрабатываемых влажных мешанках, так и о качестве кормовых смесей после полной термообработки, которое определяется количеством влаги и наличием соответствующих составляющих во влажных мешанках.
Устройство контроля физико-механических свойств жидких веществ может быть использовано для контроля веществ как в производственных, так и в лабораторных условиях. При невозможности размещения устройства внутри технологического аппарата, например в случае применения мешалки рамного типа, его размещают на стенке аппарата.
Использование предлагаемого устройства в системах автоматизации технологических процессов позволяет легко определить момент окончания процесса с получением продукции с заданными показателями качества.