УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ БУМАГИ ДЛЯ УПАКОВКИ МАСЛЕНИЧНЫХ КУЛЬТУР

Полезная модель относится к области тепловых испытаний, а именно к области измерений материалов, используемых для упаковки масленичных культур, например, таких как различные продуктовые масла, маргарины, халва и других подобных продуктов.
Существует огромное количество устройств для определения теплопроводности твердых материалов, использующих различные методы измерения.
Для измерения теплопроводности твердых материалов известно устройство, содержащее цилиндрические термоэлектроды, внутри которых помещен электрически изолированный линейный источник тепла, подключенный к источнику питания (см. авт. свид. №1221567, МПК G01N 25/18, Бюл. №12, 1986 г.).
Однако данное устройство применяется в основном для определения коэффициента теплопроводности сыпучих строительных материалов и не предназначено для исследования материалов для упаковки масленичных культур.
Известно устройство для измерения теплопроводности, которым измеряют перепад температур по плоскому образцу, посредством контактирующих с поверхностями измерителей температур (см. авт. свид. №1561025, МПК G01N 25/18, Бюл. №16, 1990 г.).
Однако данное устройство не используется для определения коэффициента теплопроводности материалов, применяемых для упаковки масел, жиров и других подобных продуктов.
Так же известна установка ИТ-1 для определения теплопроводности твердых материалов, состоящая из двух термостатированных верхней и нижней металлических плит размерами 250∗250 мм, измерителя теплового потока (тепломера), располагаемого между образцом и нижней термостатированной плитой блока задания и регулирования температуры, узла зажима образца и теплоизоляционного кожуха. Образец укладывают на тепломер и плотно прижимают термостатированной плитой. В зависимости от заданной температуры испытаний, устанавливают температуру верхней и нижней термостатированных плит. Теплоизоляционный кожух обеспечивает устранение теплопотерь через торцовые грани образца (см. паспорт к установке для испытания образцов строительных материалов на теплопроводность ИТ-1, MB и ССОРФ, ВСТИ, 1989 г.).
Недостатком установки ИТ-1 является то, что данное устройство в основном применяется для исследования строительных материалов и не может использоваться для определения коэффициента теплопроводности тонкой упаковочной бумаги масленичных культур.
Известна установка ИТ-λ-400 для определения теплопроводности твердых материалов, состоящая из блока питания и регулирования, измерительного блока, двух металлических цилиндров, в одном из которых находится узел зажима образца, и теплоизоляционного кожуха для устранения теплопотерь (заводская модель).
Недостатком установки ИТ-λ-400 является то, что установка используется для изучения теплопроводности твердых материалов, которые применяются в строительстве и имеют значительную толщину, и не представляется возможным ее использование для определения теплопроводности тонких мягких материалов и образцов, для упаковки масленичных культур.
Наиболее близким техническим решением к полезной модели является установка для определения коэффициента теплопроводности парафинированной бумаги для завертки конфет, содержащая средство для измерения теплопроводности, соединенное с блоком регистрации, испытуемый образец, температурный компенсатор для поддержания комнатной температуры, соединенный со средством для измерения теплопроводности, в качестве которого использован термопреобразователь, выполненный в виде плоской пластины. На термопреобразователь укладывается испытуемый образец, на котором установлен холодильник с крышкой. Внутри холодильника расположены спиртовой термометр и электрическая мешалка, соединенная с трансформатором, кроме того внутрь холодильника помещена охлаждающая смесь из мелкоизмельченного льда, хлористого натрия и хлористого калия для достижения в нем постоянной температуры 0°С. При изменении температуры в холодильнике от 0° до 20°С установкой проводятся замеры испытуемого образца, непрерывно регистрирующиеся на диаграммной ленте самопишущего устройства блока регистрации (см. патент на полезную модель №80005, МПК G01N 25/00, Бюл. №2, опубл. 20.01.2009 г.).
Однако данное устройство используется только для определения теплопроводности парафинированной бумаги и не применяется для исследования бумаги, предназначенной для упаковки масленичных культур, которая может отличаться по своей структуре.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства, позволяющего исследовать теплопроводность бумаги, используемой для упаковки масленичных культур, например, таких видов как слоеная фольга, пергамент, комбинированная бумага с фольгой, упаковочная бумага для пищевых продуктов: различных продуктовых масел, маргаринов, халвы и других подобных продуктов, упаковочная бумага, предназначенная для автомата, проводить научно-исследовательские эксперименты и лабораторные работы по теплофизическим измерениям и применять полученные данные в исследовательских целях.
Технический результат полезной модели заключается в относительно быстром и точном получении данных по теплопроводности бумаги для упаковки масленичных культур с возможностью автоматической регистрации результатов, что позволяет исследовать образцы, выполненные из разного сырья и имеющие достаточно маленькую толщину.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для определения теплопроводности бумаги для упаковки масленичных культур, содержащей испытуемый образец, средство для измерения теплопроводности, соединенное с блоком регистрации, холодильник с крышкой, внутри которого расположены охлаждающая смесь, спиртовой термометр, электрическая мешалка, соединенная с трансформатором, температурный компенсатор, согласно полезной модели средство для измерения теплопроводности выполнено из нижнего и верхнего термоэлементов, электрически связанных между собой, между термоэлементами расположен испытуемый образец, при этом нижний термоэлемент соединен с температурным компенсатором, поддерживающим температуру 18-20°С, а на верхнем термоэлементе установлен холодильник с крышкой, над которым расположена емкость с горячей водой, соединенная с охлаждающей смесью через средство, на последнем имеется кран для равномерного повышения температуры охлаждающей смеси внутри холодильника, кроме того с блоком регистрации соединены нормальный элемент и индикатор гальванометра, с термоэлементами соединен переключатель, причем холодильник выполнен из теплоизоляционного материала, а в охлаждающую смесь включен хлористый кальций для поддержания температуры -20°С, при измерении температуры от -20°С до 18-20°С произведены замеры с испытуемого образца, непрерывно регистрирующиеся через переключатель на блоке регистрации.
Новыми элементами в установке для определения теплопроводности для упаковки масленичных культур являются:
- выполнение средства для измерения теплопроводности из нижнего и верхнего термоэлементов, электрически связанных между собой, обеспечивает регистрацию изменения температуры испытуемого образца;
- установка холодильника, изготовленного из теплоизоляционного материала, с помещением во внутрь охлаждающей смеси, установка на верхний термоэлемент и размещение между термоэлементами испытуемого образца позволяет фиксировать разность температур;
- включение в охлаждающую смесь, состоящую из мелкоизмельченного льда, хлористого кальция, обеспечивает и поддерживает температуру равную -20°С;
- установка емкости с горячей водой над холодильником, которая соединена с охлаждающей смесью средством, на котором имеется кран, позволяет равномерно повышать температуру в холодильнике;
- применение переключателя, соединенного с термоэлементами, обеспечивает подачу сигнала на блок регистрации;
- использование индикатора гальванометра, соединенного с блоком регистрации, позволяет установить нулевую отметку перед началом измерения;
- применение нормального элемента, соединенного с блоком регистрации, обеспечивает выравнивание напряжения, вырабатываемого блоком регистрации.
Заявляемая установка для определения теплопроводности бумаги для упаковки масленичных культур соответствует критерию «новизна», так как заявитель не выявил источники информации по патентной и научно-технической документации, включающие признаки, сходные или эквивалентные с отличительными признаками формулы полезной модели.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема установки для определения теплопроводности бумаги для упаковки масленичных культур, на фиг.2 показаны результаты измерений теплопроводности различных видов бумаги для упаковки масленичных культур в виде диаграмм.
Предлагаемая установка для определения теплопроводности бумаги для упаковки масленичных культур (см. фиг.1) состоит из средства для измерения теплопроводности, выполненного из нижнего и верхнего термоэлементов 1, 2, электрически связанных между собой, блока регистрации 3, в качестве которого может быть применен потенциометр Р 37-1, и присоединенным к нему нормальным элементом 4. Нижний термоэлемент 1 соединен с температурным компенсатором 5, поддерживающим температуру 18-20°С. Между термоэлементами 1, 2 помещен испытуемый образец 6, на верхний термоэлемент 2 установлен холодильник 7, изготовленный из теплоизоляционного материала, с крышкой 8. Через отверстия крышки 8 в холодильнике 7 установлены электрическая мешалка 9, соединенная с трансформатором 10 с напряжением 6,3В, спиртовой термометр 11, измеряющий температуру от -60 до +30°С. Внутрь холодильника 7 помещена охлаждающая смесь 12, состоящая из мелкоизмельченного льда и хлористого кальция для поддержания температуры в холодильнике 7, равной -20°С. Над холодильником 7 установлена емкость 13 с горячей водой, соединенная с охлаждающей смесью 12 средством 14, на котором имеется кран 15, для равномерного повышения температуры охлаждающей смеси 12 в холодильнике 7.
Термоэлементы 1, 2 соединены также с блоком регистрации 3 и переключателем 16. Блок регистрации 3 соединен с индикатором гальванометра 17.
Предлагаемая установка для определения теплопроводности бумаги для упаковки масленичных культур работает следующим образом (см. фиг.1).
Между нижним и верхним термоэлементами 1, 2, которые соединены блоком регистрации 3, укладывают испытуемый образец 6 - бумаги для упаковки масленичных культур. Нижний термоэлемент 1 соединяют с температурным компенсатором 5. На верхний термоэлемент 2 устанавливают холодильник 7 с крышкой 8, куда помещают охлаждающую смесь 12, состоящую из мелкоизмельченного льда и хлористого кальция. Охлаждающая смесь 12 предназначена для установления и поддержания температуры равной -20°С. Холодильник 7 закрывают крышкой 8, через отверстия которой в холодильник 7 помещают спиртовой термометр 11, электрическую мешалку 9 для равномерного перемешивания охлаждающей смеси 12, соединенную с трансформатором 10. Температуру в холодильнике 7 в ходе измерения постепенно повышают добавлением горячей воды краном 15 через средство 14 из емкости 13. Повышение температуры в холодильнике 7 контролируют спиртовым термометром 11. Тепловой поток от температурного компенсатора 5 проходит через испытуемый образец 6, а нижний и верхний термоэлементы 1, 2 фиксируют термоэлектродвижущую силу (ТЭДС), величина которой зависит от разницы температур между температурным компенсатором 5 и холодильником 7. При измерениях стрелка индикатора гальванометра 17, соединенного с блоком регистрации 3, контролирующего тепловые потери прибора, отклоняется в ту или иную сторону. После прогрева, убедившись, что длительное время стрелка гальванометра 17 держится на нулевой отметке шкалы (т.е. отсутствуют потери тепла), проводятся замеры. Переключателем 16, соединенным с термоэлементами 1, 2, подается сигнал блоку регистрации 3. Блок регистрации 3 фиксирует данные проводимого исследования испытуемого образца 6 - бумаги для упаковки масленичных культур.
По известной расчетной формуле выводят значения теплопроводности испытуемого образца 6 - бумаги для упаковки масленичных культур. За показания эксперимента при исследовании испытуемого образца 6 принимают разность температур в 3-5 точках одного и того же испытуемого образца при определенной скорости подачи сигнала к блоку регистрации 3.
Экспериментальные исследования проводились для различных испытуемых образцов бумаги. На фиг.2 представлены результаты проведенных экспериментов, полученных на предлагаемой полезной модели для образцов бумаги, применяемой для упаковки масленичных культур, что свидетельствует о том, что заявляемая установка дает удовлетворительные данные по теплопроводности материалов, используемых для изготовления масляной упаковочной бумаги.
Предлагаемая установка для определения теплопроводности бумаги для упаковки масленичных культур по сравнению с прототипом (см. полезная модель №80005, МПК G01N 25/00, Бюл. №2, опубл. 20.01.2009 г.) может применяться в области теплофизических измерений для исследования теплопроводности различной бумаги для завертки масленичных культур, обладает повышенной точностью получения данных по теплопроводности материалов, используемых в производстве упаковочной бумаги, применяемой для пищевых продуктов: различных сортов масла, маргарина, халвы и других подобных продуктов и может использоваться для изучения теплопроводности неисследованных материалов.
Полезная модель является «промышленно применимой», так как может использоваться при проведении научно-исследовательских экспериментов, лабораторных работ по теплофизическим измерениям теплопроводности упаковочных материалов, например, бумаги для упаковки масленичных культур в пищевой промышленности и других отраслях.