RU2608574C1 - Vibration rheometer - Google Patents

Vibration rheometer Download PDF

Info

Publication number
RU2608574C1
RU2608574C1 RU2015139188A RU2015139188A RU2608574C1 RU 2608574 C1 RU2608574 C1 RU 2608574C1 RU 2015139188 A RU2015139188 A RU 2015139188A RU 2015139188 A RU2015139188 A RU 2015139188A RU 2608574 C1 RU2608574 C1 RU 2608574C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
base
core
steel
fixed
bracket
Prior art date
Application number
RU2015139188A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Пирогов
Павел Александрович Резниченко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)"
Priority to RU2015139188A priority Critical patent/RU2608574C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2608574C1 publication Critical patent/RU2608574C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dairy Products (AREA)

Abstract

FIELD: food industry.
SUBSTANCE: invention relates to devices for continuous monitoring of process of formation of gel in coagulation o milk in production of cheese and fermented milk products, as well as in biological, chemical and other industries. Vibration rheometer comprises a base, loading device, measuring device and control unit. Loading device consists of an electromagnet fixed horizontally on base, including steel cylindrical sleeve with power coil, closed steel cover. In bottom of sleeve and in cover there are central holes with pressed therein antifriction bushings, in which there is a cylindrical ferromagnetic core, in which perpendicular to its axis is pressed a steel pin with minimum clearance moving in longitudinal slot made in one of bushings. At one end of core there is a threaded shank, on which are screwed a steel thrust disc and a cone made of antifriction material, and axial movements of core are limited by a controlled stop installed on a dielectric bracket on base, where screw of said controlled stop is in contact with steel disc. Cone rests against a damper consisting of vertically arranged flat L-like lever connected by short arm to bearing, installed above core on bracket on base, and on its long arm located coaxially to axis of cone, there is a counterweight with a screw stopper. To opposite end of core perpendicular to its axis is horizontally welded a plate, to which is vertically attached a cantilever bar whose free end is pivotally connected via intermediate lever with vertical loading lever. Lever is fixed in bushing, attached to controlled bearing support. Base of support is fixed by two screws passing through vertical slots of bracket installed on base. At end of loading lever in lock is fixed a rod with a pressure plate soldered thereto, arranged in vertical plane parallel to plate-reflector, fixed from below on base to change gap between plates and provided with safety bracket. Measuring device is a cantilever bar consisting of thin steel plate, which is made in form of a beam of equal resistance, to which on both sides are glued along its axis of symmetry of ohmic resistance sensors. Engineering solution simplifies design and increases accuracy of measurements.
EFFECT: technical result is aimed at simplifying design and improving measurement accuracy.
1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процесса образования сгустка при свертывании молока в производстве сыров и кисломолочных продуктов. Кроме того, реометр может быть использован для контроля процессов структурообразования в других пищевых отраслях, а также в биологической, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to devices for continuous monitoring of the process of clot formation during milk coagulation in the production of cheeses and fermented milk products. In addition, the rheometer can be used to control the processes of structure formation in other food industries, as well as in the biological, chemical and other industries.

Известен реометр для непрерывного контроля процесса свертывания молока, содержащий основание, на котором закреплены вертикально и параллельно две емкости, закрытые упругими мембранами, установленными навстречу друг другу. При этом одна из емкостей соединена с поршневым электронасосом, который через равные промежутки времени создает в ней пульсирующее давление, вызывающее заданное перемещение мембраны. Вторая мембрана-приемник соединена шлангом с измерителем линейных перемещений, состоящим из камеры давления, при помощи штока соединенной с сердечником трансформаторного датчика перемещений, подключенного к блоку обработки. При образовании и упрочнении геля (сгустка) перемещения мембраны-приемника увеличиваются [1].Known rheometer for continuous monitoring of the process of coagulation of milk, containing a base on which are mounted vertically and parallel to two containers, closed by elastic membranes mounted towards each other. In this case, one of the containers is connected to a piston electric pump, which at regular intervals creates a pulsating pressure in it, causing a predetermined movement of the membrane. The second receiver membrane is connected by a hose to a linear displacement meter, consisting of a pressure chamber, using a rod connected to the core of the transformer displacement transducer connected to the processing unit. With the formation and hardening of the gel (clot), the displacement of the receiver membrane increases [1].

Недостатком данного реометра является то, что использование двух упругих мембран с корпусами усложняет конструкцию реометра и его эксплуатацию. Наличие поршневого насоса, приемной камеры давления также усложняют его конструкцию и вызывает значительные эксплуатационными неудобства, характерные для герметизированных систем, что в итоге влияет на точность измерений.The disadvantage of this rheometer is that the use of two elastic membranes with housings complicates the design of the rheometer and its operation. The presence of a piston pump, a pressure receiving chamber also complicates its design and causes significant operational inconveniences characteristic of sealed systems, which ultimately affects the accuracy of measurements.

Наиболее близким техническим решением, выбранным нами в качестве прототипа, является реометр, содержащий нагружающий блок, состоящий из закрепленной перпендикулярно к основанию втулки, в подшипниках которой перемещается шток, на нижнем конце которого закреплен горизонтально расположенный нагружающий диск, а снизу соосно и параллельно этому диску установлен диск-отражатель, прикрепленный при помощи трех шпилек, расположенных с равным шагом по окружности, к пластине, зафиксированной на нижнем конце центральной втулки, а сверху на основании смонтировано уравновешивающее устройство, состоящее из сменных грузов, соединенных со штоком гибкой связью, переброшенной через блок, установленный в прецизионном шарикоподшипнике на Г-образном кронштейне, закрепленном на основании. Для создания нагружения на Г-образном кронштейне перпендикулярно штоку установлен мотор-редуктор с кулачком, перемещающим шток через зафиксированную на нем антифрикционную втулку, а измерительный блок содержит закрепленный на валу мотор-редуктора кулачок, управляющий конечным выключателем индуктивного датчика линейных перемещений, сердечник которого зафиксирован на штоке, а его корпус прикреплен к Г-образному кронштейну. При этом для предотвращения угловых смещений нагружающего диска на штоке установлена стойка с прецизионным шарикоподшипником, входящим с минимальным зазором в продольный паз центральной втулки [2].The closest technical solution that we have chosen as a prototype is a rheometer containing a loading unit, consisting of a sleeve fixed perpendicular to the base of the sleeve, in the bearings of which a rod is moved, at the lower end of which a horizontally positioned loading disk is fixed, and is mounted coaxially and parallel to the bottom of this disk a reflector disk, attached with three studs arranged with equal pitch around the circumference, to a plate fixed on the lower end of the central sleeve, and on top on the bases SRI mounted counterbalancing device consisting of a removable cargo connected with a flexible coupling rod from transfer through the block mounted in a precision ball bearing on the L-shaped bracket secured to the base. To create loading, a geared motor is mounted perpendicular to the rod on the L-shaped bracket with a cam moving the rod through the antifriction sleeve fixed on it, and the measuring unit contains a cam fixed to the shaft of the geared motor, controlling the end switch of the inductive linear displacement transducer, the core of which is fixed on stock, and its body is attached to the L-shaped bracket. At the same time, to prevent angular displacements of the loading disk, a rod with a precision ball bearing installed with a minimum clearance in the longitudinal groove of the central sleeve [2] is installed on the rod.

Недостатками реометра является сложность конструкции. Использование для создания нагружения мотор-редуктора, в котором не предусмотрено регулирование угловой скорости, усложняет возможность изменения частоты циклов нагружения образующегося сгустка и может привести к снижению точности измерений. Использование индуктивного датчика в качестве измерителя перемещений также усложняет конструкцию, тем самым снижает надежность работы реометра и затрудняет процесс технического обслуживания.The disadvantages of the rheometer is the complexity of the design. The use of a motor gearbox to create loading, which does not provide for angular velocity regulation, complicates the possibility of changing the frequency of loading cycles of the resulting bunch and can lead to a decrease in measurement accuracy. The use of an inductive sensor as a displacement meter also complicates the design, thereby reducing the reliability of the rheometer and complicating the maintenance process.

Задачей изобретения является упрощение конструкции прибора и повышение точности измерений.The objective of the invention is to simplify the design of the device and improve the accuracy of measurements.

Сущность изобретения заключается в том, что в вибрационном реометре, содержащем основание, нагружающее устройство, измерительное устройство и блок управления, нагружающее устройство состоит из закрепленного горизонтально на основании электромагнита, включающего стальной цилиндрический стакан с силовой катушкой, закрытый стальной крышкой, причем в днище стакана и в крышке выполнены центральные отверстия с запрессованными в них антифрикционными втулками, в которых установлен цилиндрический ферромагнитный сердечник, в который перпендикулярно его оси запрессован стальной палец, с минимальным зазором перемещающийся в продольном пазу, выполненном в одной из втулок, причем на одном конце сердечника имеется резьбовой хвостовик, на который навинчены стальной упорный диск и конус из антифрикционного материала, а осевые перемещения сердечника ограничены установленным на диэлектрическом кронштейне на основании регулируемым упором, винт которого контактирует со стальным диском. При этом конус упирается в демпфер, состоящий из расположенного вертикально плоского Г-образного рычага, коротким плечом присоединенного к подшипнику, установленному над сердечником на кронштейне на основании, а на его длинном плече, расположенном соосно оси конуса, установлен противовес с винтовым стопором.The essence of the invention lies in the fact that in a vibration rheometer containing a base, a loading device, a measuring device and a control unit, the loading device consists of an electromagnet fixed horizontally on the base, including a steel cylindrical glass with a power coil, closed with a steel cover, and in the bottom of the glass and central holes are made in the lid with antifriction sleeves pressed into them, in which a cylindrical ferromagnetic core is installed, in which a steel finger is pressed in on its axis axially, moving with a minimum clearance in a longitudinal groove made in one of the bushings, moreover, at one end of the core there is a threaded shank on which a steel thrust plate and a cone of antifriction material are screwed, and the axial movements of the core are limited to those installed on the dielectric bracket on the base of an adjustable stop, the screw of which is in contact with the steel disk. In this case, the cone abuts against the damper, consisting of a vertically flat L-shaped lever, with a short arm attached to the bearing mounted above the core on the bracket on the base, and a counterweight with a screw stop is installed on its long shoulder, which is aligned with the axis of the cone.

К противоположному торцу сердечника перпендикулярно его оси горизонтально приварена пластина, к которой вертикально прикреплен консольный брус, свободным концом шарнирно соединенный через промежуточный рычаг с вертикально расположенным нагружающим рычагом, зафиксированным во втулке, прикрепленной к регулируемой подшипниковой опоре, основание которой закреплено двумя винтами, проходящими через вертикальные прорези кронштейна, установленного на основании, а на конце нагружающего рычага в замке закреплен стержень с припаянной к нему нажимной пластиной, расположенной в вертикальной плоскости параллельно пластине-отражателю, зафиксированной снизу на основании с возможностью изменения зазора между пластинами и снабженной предохранительной скобой.A plate is horizontally welded to the opposite end of the core perpendicularly to its axis, to which a cantilever beam is vertically attached, with a free end pivotally connected through an intermediate lever with a vertically located loading lever fixed in a sleeve attached to an adjustable bearing support, the base of which is fixed by two screws passing through vertical slots of the bracket mounted on the base, and at the end of the loading lever in the lock a rod is fixed with soldered to it a pressure plate situated in a vertical plane parallel to the plate-reflector fixed on the bottom base with the possibility of changing the gap between the plates and provided with a trigger guard.

Измерительным устройством является консольный брус, состоящий из тонкой стальной пластины, выполненной в виде балки равного сопротивления, к которой с обеих сторон приклеены по ее оси симметрии датчики омического сопротивления.The measuring device is a cantilever beam, consisting of a thin steel plate made in the form of a beam of equal resistance, to which ohmic resistance sensors are glued on both sides of its axis of symmetry.

На фиг. 1 изображена схема вибрационного реометра; на фиг. 2 - вид А; на фиг. 3 - вид Б; на фиг. 4 - вид В; на фиг. 5 - вид Г; на фиг. 6 - вид Д; на фиг. 7 - вид Е; на фиг. 8 - сравнительные реограммы контролируемого параметра «модуль продольной упругости Ε - продолжительность процесса t» образования-кислотно-сычужных сгустков, полученные на предлагаемом изобретении (кривая 1) и на прототипе [2] (кривая 2).In FIG. 1 shows a diagram of a vibration rheometer; in FIG. 2 - view A; in FIG. 3 - view B; in FIG. 4 - view B; in FIG. 5 - view of G; in FIG. 6 - view D; in FIG. 7 - view E; in FIG. 8 - comparative rheograms of the controlled parameter “longitudinal elastic modulus Ε - process duration t” of formation of acid-rennet clots obtained on the proposed invention (curve 1) and on the prototype [2] (curve 2).

Вибрационный реометр (фиг. 1) имеет основание 1, на котором горизонтально закреплен электромагнит, состоящий из стального цилиндрического стакана 2 с силовой катушкой 3, закрытого стальной крышкой 4. В днище стакана и в крышке выполнены центральные отверстия, в которые запрессованы втулки 5 и 6, выполненные из антифрикционного материала, в которых с возможностью перемещения установлен цилиндрический ферромагнитный сердечник 7, в который перпендикулярно его оси запрессован стальной палец 8, с минимальным зазором перемещающийся в продольном пазе 9, выполненном, например, во втулке 6 (фиг. 2).The vibration rheometer (Fig. 1) has a base 1 on which an electromagnet is horizontally mounted, consisting of a steel cylindrical cup 2 with a power coil 3 closed by a steel cover 4. Central holes are made in the bottom of the cup and in the cover, into which sleeves 5 and 6 are pressed made of antifriction material, in which a cylindrical ferromagnetic core 7 is mounted with the possibility of movement, into which a steel pin 8 is pressed perpendicular to its axis, moving with a minimum clearance in the longitudinal section Aze 9, made, for example, in the sleeve 6 (Fig. 2).

На правом конце сердечника 7 предусмотрен резьбовой хвостовик 10, на который навинчены стальной упорный диск 11 и контрящий его положение конус 12 из антифрикционного материала. Для обеспечения заданного перемещения δ сердечника 7 (фиг. 1) на основании 1 установлен диэлектрический кронштейн 13 с резьбовым упором в виде винта 14 с контргайкой 15, острие которого контактирует с упорным диском 11 (фиг. 3), Винт 14 и упорный диск 11 электрически связанны с управляющим блоком (условно не показан).A threaded shank 10 is provided on the right end of the core 7, onto which a steel thrust disk 11 and a cone 12 of antifriction material that locks its position are screwed. To ensure a given movement δ of the core 7 (Fig. 1), a dielectric bracket 13 is installed on the base 1 with a threaded stop in the form of a screw 14 with a lock nut 15, the tip of which contacts the stop disc 11 (Fig. 3), the screw 14 and the stop disc 11 are electrically associated with the control unit (not conventionally shown).

Конус 12 упирается в демпфер, состоящий из расположенного вертикально плоского Г-образного рычага, коротким плечом 16 присоединенного к подшипнику 17, установленному над сердечником 7 на кронштейне 18 на основании 1, а на его длинном плече 19, расположенном соосно оси конуса 12, установлен противовес 20 с винтовым стопором 21.The cone 12 abuts against a damper, consisting of a vertically located flat L-shaped lever, with a short arm 16 connected to a bearing 17 mounted above the core 7 on the bracket 18 on the base 1, and a counterweight is mounted on its long arm 19, located coaxially to the axis of the cone 12 20 with screw stop 21.

К левому торцу сердечника 7 приварена горизонтально пластина 22, к которой при помощи прижимной пластины 23 прикреплен измерительный блок, состоящий из вертикально расположенной консольной балочки равного сопротивления 24, изготовленной из тонкой стальной пластинки, к которой с обеих сторон приклеены по ее оси симметрии датчики омического сопротивления 25 (фиг. 1 и фиг. 4).A plate 22 is horizontally welded to the left end of the core 7, to which, with the help of the pressure plate 23, a measuring unit is attached, consisting of a vertically arranged cantilever beam of equal resistance 24 made of a thin steel plate to which ohmic resistance sensors are glued on both sides along its axis of symmetry 25 (FIG. 1 and FIG. 4).

Свободный конец балочки 24 через прецизионный подшипник 26 и промежуточный рычаг 27 присоединен к прецизионному подшипнику 28 вертикально расположенного нагружающего рычага 29, зафиксированного стопором 30 во втулке 31, прикрепленной к регулируемой подшипниковой опоре 32, основание 33 которой закреплено двумя винтами 34, проходящими через вертикальные прорези 35 кронштейна 36, установленного на основании 1 (фиг. 5). На нижнем конце нагружающего рычага 29 в замке 37 закреплен стержень 38 с припаянной к нему нажимной пластиной 39, расположенной в вертикальной плоскости параллельно пластине-отражателю 40, зафиксированной снизу на основании 1 с возможностью изменения зазора n между пластинами и снабженной предохранительной скобой 41 (фиг. 6 и фиг. 7). Реометр помещен в герметичный корпус, который условно не показан на фиг. 1.The free end of the beam 24 through the precision bearing 26 and the intermediate lever 27 is connected to the precision bearing 28 of the vertically located loading lever 29, fixed by a stopper 30 in the sleeve 31, attached to an adjustable bearing support 32, the base 33 of which is fixed by two screws 34 passing through the vertical slots 35 the bracket 36 mounted on the base 1 (Fig. 5). At the lower end of the loading lever 29 in the lock 37 is fixed a rod 38 with a pressure plate 39 soldered to it, located in a vertical plane parallel to the reflector plate 40, fixed from the bottom 1 with the possibility of changing the clearance n between the plates and provided with a safety bracket 41 (Fig. 6 and Fig. 7). The rheometer is placed in a sealed housing, which is not conventionally shown in FIG. one.

Применение в качестве измерительного элемента балочки, равного сопротивления 24, т.е. балки переменного сечения, обосновывается следующим:The use of an equal resistance 24 as a measuring element of the beam, i.e. beams of variable cross section, is justified by the following:

1. Балки равного сопротивления получили свое названия вследствие того, что в любом поперечном сечении в них возникают одинаковые нормальные напряжения [3]. Следовательно, согласно закону Гука, в любой точке по длине упругой балки возникают одинаковые линейные деформации, прямо пропорциональные силам сопротивления образующегося сгустка. Это свойство позволяет использовать в качестве измерителя сил сопротивления тензометры омического сопротивления с максимально большой базой (длиной), что существенно повысит величину выходного сигнала в процессе измерений, а следовательно, и точность измерений.1. Beams of equal resistance got their name due to the fact that in any cross section they have the same normal stresses [3]. Therefore, according to Hooke’s law, at any point along the length of the elastic beam the same linear deformations arise, which are directly proportional to the resistance forces of the resulting bunch. This property allows the use of ohmic resistance strain gauges with the largest possible base (length) as a resistance force meter, which will significantly increase the value of the output signal during the measurement process and, consequently, the measurement accuracy.

2. При постоянной толщине балки и линейном уменьшении по ее длине ширины by, прогиб свободного конца, согласно работ [3], в полтора раза больше, чем у балки постоянного поперечного сечения шириной bo при одинаковых изгибающих силах, приложенных к ее свободному концу, т.е. балка переменного сечения обладает большей гибкостью по сравнению с балками постоянного поперечного сечения. Следовательно, при измерении сил сопротивления Rc образующегося сгустка, перемещениям в нем нажимной пластины 39 с использованием в качестве силоизмерителя балки равного сопротивления 24 будут получены более точные их значения за счет повышения ее чувствительности.2. With a constant thickness of the beam and a linear decrease along its length width b y , the deflection of the free end, according to [3], is one and a half times greater than that of a beam of constant cross section with a width of b o with the same bending forces applied to its free end , i.e. a beam of variable cross section has greater flexibility compared to beams of constant cross section. Therefore, when measuring the resistance forces R c of the resulting bunch, the displacements of the pressure plate 39 using the beam of equal resistance 24 as a force meter, their more accurate values will be obtained by increasing its sensitivity.

При контроле кислотно-сычужных сгустков, имеющих плотную структуру и по этой причине обладающих более высоким модулем упругости Е, соотношение длин плеч нагружающего рычага 29 и нажимной пластины 39ab : bc принимают в пределах от 1:3 до 1:4, а при контроле «нежных» и менее плотных кисломолочных сгустков - от 1:8 до 1:10. На фиг. 1 показано положение регулируемой опоры 32, дающее соотношение плеч 1:3. Тогда, например, при контроле образования кислотно-сычужного сгустка на нажимной пластине 39 возникнет равнодействующая сила Rc, которая вызовет в балочке 24 усилие F=3Rc. При контроле образования кисломолочных сгустков это усилие будет, соответственно, равно F=(8÷10)Rc. Это повысит чувствительность и, как следствие, точность реометра особенно на стадии первичного формирования сгустка при контроле как кислотно-сычужных, так и кисломолочных сгустков (участок BC, реограмма 1, фиг. 8).When monitoring acid rennet clots having a dense structure and for this reason having a higher modulus of elasticity E, the ratio of the lengths of the shoulders of the loading arm 29 and the pressure plate 39ab: bc is taken in the range from 1: 3 to 1: 4, and when monitoring “tender "And less dense sour milk clots - from 1: 8 to 1:10. In FIG. 1 shows the position of the adjustable support 32 giving a 1: 3 ratio of shoulders. Then, for example, when controlling the formation of an acid-rennet clot on the pressure plate 39, a resultant force R c will arise, which will cause a force F = 3R c in the beam 24. When controlling the formation of sour milk clots, this force will be equal to F = (8 ÷ 10) R c , respectively. This will increase the sensitivity and, as a result, the accuracy of the rheometer, especially at the stage of primary clot formation during the monitoring of both acid rennet and sour milk clots (plot BC, rheogram 1, Fig. 8).

Регулировка соотношения плеч нагружающего рычага 29 выполняется в следующем порядке. Ослабляют винты 34 крепления основания 33 подшипниковой опоры 32, а также освобождают от стопора 30 нагружающий рычаг 29. Затем смещают его в нужное положение и затягивают стопор 30 и винты 34.The adjustment of the ratio of the shoulders of the loading lever 29 is performed in the following order. Loosen the screws 34 securing the base 33 of the bearing support 32, and also release the load lever 29 from the stop 30. Then shift it to the desired position and tighten the stop 30 and screws 34.

Для регулировки параллельности нажимной пластины 39 и пластины-отражателя 40 ослабляют затяжку резьбы конуса 12 и, вращая упорный диск 11 в нужную сторону, устанавливают необходимое положение нажимной пластины 39. Затем фиксируют его, затянув конус 12.To adjust the parallelism of the pressure plate 39 and the reflector plate 40, the thread of the cone 12 is loosened and the thrust plate 11 is rotated in the desired direction, the desired position of the pressure plate 39 is set. Then it is fixed by tightening the cone 12.

Для установки необходимого зазора n (толщины слоя сжимаемого сгустка) между нажимной пластиной 39 и пластиной-отражателем 40 ослабляют винты (условно не показаны) крепления последней к основанию 1, сдвигают ее в нужную сторону и вновь затягивают винты.To set the required gap n (thickness of the compressible clot layer) between the pressure plate 39 and the reflector plate 40, the screws (not shown conventionally) of the latter are loosened to the base 1, shifted to the desired direction and the screws are tightened again.

Под воздействием усилия, создаваемого противовесом 20 демпфера, конус 12 с упорным диском 11 и сердечником 7 переместится влево до контакта упорного диска с торцом втулки 5. В итоге, все элементы нагружающего блока займут исходное положение, показанное на фиг. 1.Under the influence of the force created by the counterweight 20 of the damper, the cone 12 with the stop disc 11 and the core 7 will move to the left until the stop disc contacts the end face of the sleeve 5. As a result, all the elements of the loading block will occupy the initial position shown in FIG. one.

Для выставления задаваемого перемещения нажимной пластины 39, т.е. значений линейного перемещения сердечника 7, равного δ, ослабляют контргайку 15 и, вращая винт 14, устанавливают необходимый зазор δ между его острием и упорным диском 11, а затем заворачиваю контргайку 15.To set the desired movement of the pressure plate 39, i.e. values of the linear displacement of the core 7, equal to δ, loosen the lock nut 15 and, turning the screw 14, set the necessary gap δ between its tip and the thrust disk 11, and then wrap the lock nut 15.

Вибрационный реометр работает следующим образом. Его фиксируют строго вертикально на боковой стенке технологической ванны специальным кронштейном (на фиг. 1 условно не показан), таким образом, чтобы нажимная пластина 39 полностью погрузилась в контролируемую молочную среду.Vibration rheometer works as follows. It is fixed strictly vertically on the side wall of the process bath with a special bracket (not shown conditionally in FIG. 1), so that the pressure plate 39 is completely immersed in a controlled milk environment.

Подключают разъемы датчиков омического сопротивления 25 и сетевой кабель электромагнита к блоку управления (условно не показан), который затем подключают к сети. Т.к. в измерительном блоке применены датчики омического сопротивления, то в измерительной электрической схеме использована мостовая схема регистрации его сигнала, требующая выполнения балансировки измерительного моста при которой показания индикатора линейных перемещений "обнуляются". В блоке управления на реле времени задают временной интервал, через который будет происходить очередное измерение (обычно устанавливают шаг очередного цикла измерения - 30 с). Реометр к работе готов. Процесс контроля образования сгустка при свертывании молока. С панели блока управления нажатием кнопки «Пуск» подают напряжение на силовую катушку 3 электромагнита. Под воздействием возникшего электромагнитного поля сердечник 7 начнет перемещаться вправо. При этом, вследствие инерции покоя деталей нагружающего блока и противодействующего усилия от противовеса демпфера 20 происходит уменьшение больших начальных ускорений перемещений сердечника 7, а в итоге уменьшение начальной скорости и динамических нагрузок, предаваемых нажимной пластиной 39 на образующийся сгусток. В результате снимается опасность разрушения структуры образующегося сгустка вследствие ударной нагрузки при каждом цикле измерений, что вызовет снижение точности и достоверности результатов измерений.Connect the connectors of the ohmic resistance sensors 25 and the network cable of the electromagnet to the control unit (not shown conditionally), which is then connected to the network. Because the ohmic resistance sensors are used in the measuring unit, then the bridge circuit for recording its signal is used in the measuring electric circuit, which requires balancing the measuring bridge at which the readings of the linear displacement indicator are “zeroed”. In the control unit, the time relay sets the time interval through which the next measurement will take place (usually the next measurement cycle step is set to 30 s). The rheometer is ready for operation. The process of controlling the formation of a clot during coagulation of milk. From the control unit panel, by pressing the "Start" button, voltage is applied to the power coil 3 of the electromagnet. Under the influence of the arising electromagnetic field, the core 7 will begin to move to the right. In this case, due to the inertia of the rest of the parts of the loading block and the opposing force from the counterweight of the damper 20, the large initial accelerations of the displacements of the core 7 decrease, and as a result, the initial velocity and dynamic loads transmitted by the pressure plate 39 to the formed clot decrease. As a result, the risk of destruction of the structure of the formed clot due to shock loading during each measurement cycle is removed, which will cause a decrease in the accuracy and reliability of the measurement results.

Совершив перемещение на заданную величину 8, упорный диск 11 сердечника 7 коснется винта 14 упора и замкнет цепь отключения подачи напряжения на силовую катушку 3 электромагнита. Затем через заданное время измерения будут циклически повторяться.Having made the movement by a predetermined amount of 8, the thrust disk 11 of the core 7 will touch the stop screw 14 and close the circuit for disconnecting the voltage supply to the electromagnet power coil 3. Then after a specified time, the measurements will be cyclically repeated.

В начале измерений молоко находится в жидком состоянии и практически оказывает незначительное вязкостное сопротивление перемещениям нажимной пластины 39. Поэтому деформации балочки 24 и соответствующие сигналы от тензодатчиков 25 будут малы. Они будут зафиксированы и переданы в блок управления.At the beginning of the measurements, the milk is in a liquid state and practically has a slight viscous resistance to the movements of the pressure plate 39. Therefore, the deformations of the beam 24 and the corresponding signals from the strain gauges 25 will be small. They will be fixed and transferred to the control unit.

По мере образования объемной структуры сгустка значения измеряемых линейных упругих деформаций сгустка будут уменьшаться, а модуль продольной упругости будет возрастать. На основании закона Гука, измерив деформацию (прогиб) балочки, получим расчетную формулу:As the bulk structure of the bunch is formed, the values of the measured linear elastic strains of the bunch will decrease, and the modulus of longitudinal elasticity will increase. Based on Hooke’s law, measuring the deformation (deflection) of the beam, we obtain the calculation formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где n - расстояние между нажимной пластиной 39 и пластиной-отражателем 40, м; Δn - абсолютная упругая линейная деформация сжатия образующегося молочно-белкового сгустка, м; Rc - реакция, действующая на нажимную пластину (Rc=3F), H; b - ширина нажимной пластины, м; h - высота нажимной пластины, м.where n is the distance between the pressure plate 39 and the reflector plate 40, m; Δn is the absolute elastic linear compression strain of the resulting milk protein clot, m; R c - reaction acting on the pressure plate (R c = 3F), H; b is the width of the pressure plate, m; h is the height of the pressure plate, m

По достижении в контролируемом сгустке эталонного значения Е, введенного в блок управления, последний формирует и подает звуковой и световой сигналы, извещающие о готовности сгустка к следующей технологической операции - к его разрезанию. Цикл измерений окончен.Upon reaching the reference value E entered in the control unit in the controlled bunch, the latter generates and gives sound and light signals announcing the readiness of the bunch for the next technological operation - to cut it. The measurement cycle is over.

Следует отметить, что конструкция разработанного вибрационного реометра для контроля образования позволяет использовать его как элемент системы автоматического управления технологическими процессами производства различных сыров и кисломолочных продуктов, а также в качестве лабораторного прибора при разработке новых видов сыров и т.п. продуктов.It should be noted that the design of the developed vibration rheometer for monitoring education allows using it as an element of the automatic control system for technological processes for the production of various cheeses and dairy products, as well as a laboratory device for the development of new types of cheeses, etc. products.

На фиг. 8 для примера представлены сравнительные реограммы в координатах «модуль продольной упругости Е - продолжительность процесса t» образования кислотно-сычужных сгустков, полученных на предлагаемом изобретении (реограмма 1) и на прототипе [2] (реограмма 2). На обеих реограммах четко выделяются три характерных для данного процесса временных участков: АВ - стадия индукции (молочная смесь жидкая); ВС - стадия флокуляции (начало образования хлопьев, объемной структуры и упрочнение сгустка); CD - стадия метастабильного равновесия (достижение в точках С максимальной прочности сгустков).In FIG. 8, for example, comparative rheograms are presented in coordinates “longitudinal elastic modulus E is the duration of the process t” of formation of acid rennet clots obtained by the invention (rheogram 1) and prototype [2] (rheogram 2). On both rheograms, three temporary sections characteristic for this process are clearly distinguished: AB - stage of induction (liquid milk mixture); BC - flocculation stage (the beginning of floc formation, volumetric structure and hardening of the clot); CD is the stage of metastable equilibrium (reaching the maximum strength of clots at points C).

Из анализа реограмм следует, что они имеют подобный характер, однако на реограмме, полученной на предлагаемом изобретении (реограмма 1), видно, что на границах последующих стадий процесса (точки В и С), имеются более четкие изломы, что позволяет более точно определить начало и окончание процесса образования сгустка.From the analysis of the rheograms, it follows that they have a similar character, however, the rheogram obtained in the present invention (rheogram 1) shows that at the boundaries of the subsequent stages of the process (points B and C), there are clearer breaks, which allows a more accurate determination of the beginning and the end of the clot formation process.

Источники информацииInformation sources

1. Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник // под ред. Мачихина Ю.А. - М.: Агропромиздат, 1990 - 271 с.1. Rheometry of food raw materials and products: Reference // Ed. Machikhina Yu.A. - M.: Agropromizdat, 1990 - 271 p.

2. Пат. 2371702. Российская Федерация, МПК G01N 33/02. Реометр для образования кислотно-сычужного сгустка / А.Н. Пирогов, Д.В. Доня; Заявитель и патентообладатель Кемеровский технологический институт пищевой промышленности - №2008130243/28; заявлен 21.07.08; опубл. 27.10.09, Бюл №30.2. Pat. 2371702. Russian Federation, IPC G01N 33/02. Rheometer for the formation of acid rennet clot / A.N. Pirogov, D.V. Donya; Applicant and patent holder Kemerovo Technological Institute of the Food Industry - No. 2008130243/28; Declared July 21, 08; publ. 10/27/09, Bull No. 30.

3. Беляев Н.М. Сопротивление материалов: Учебник. 15-е изд., перераб. - М.: Изд. «Наука», - 1976. - 608 с.3. Belyaev N.M. Resistance of materials: Textbook. 15th ed., Rev. - M.: Publishing. "Science", - 1976. - 608 p.

Claims (1)

Вибрационный реометр, содержащий основание, нагружающее устройство, измерительное устройство и блок управления, отличающийся тем, что нагружающее устройство состоит из закрепленного горизонтально на основании электромагнита, включающего стальной цилиндрический стакан с силовой катушкой, закрытый стальной крышкой, причем в днище стакана и в крышке выполнены центральные отверстия с запрессованными в них антифрикционными втулками, в которых установлен цилиндрический ферромагнитный сердечник, в который перпендикулярно его оси запрессован стальной палец, с минимальным зазором перемещающийся в продольном пазу, выполненном в одной из втулок, причем на одном конце сердечника имеется резьбовой хвостовик, на который навинчены стальной упорный диск и конус из антифрикционного материала, а осевые перемещения сердечника ограничены установленным на диэлектрическом кронштейне на основании регулируемым упором, винт которого контактирует со стальным диском, при этом конус упирается в демпфер, состоящий из расположенного вертикально плоского Г-образного рычага, коротким плечом присоединенного к подшипнику, установленному над сердечником на кронштейне на основании, а на его длинном плече, расположенном соосно оси конуса, установлен противовес с винтовым стопором, при этом к противоположному торцу сердечника перпендикулярно его оси горизонтально приварена пластина, к которой вертикально прикреплен консольный брус, свободным концом шарнирно соединенный через промежуточный рычаг с вертикально расположенным нагружающим рычагом, зафиксированным во втулке, прикрепленной к регулируемой подшипниковой опоре, основание которой закреплено двумя винтами, проходящими через вертикальные прорези кронштейна, установленного на основании, а на конце нагружающего рычага в замке закреплен стержень с припаянной к нему нажимной пластиной, расположенной в вертикальной плоскости параллельно пластине-отражателю, зафиксированной снизу на основании с возможностью изменения зазора между пластинами и снабженной предохранительной скобой, а измерительным устройством является консольный брус, прикрепленный к пластине сердечника, состоящий из тонкой стальной пластины, выполненной в виде балки равного сопротивления, к которой с обеих сторон приклеены по ее оси симметрии датчики омического сопротивления.A vibration rheometer containing a base, a loading device, a measuring device and a control unit, characterized in that the loading device consists of an electromagnet fixed horizontally on the base, including a steel cylindrical cup with a power coil, closed with a steel lid, central in the bottom of the cup and in the lid openings with antifriction sleeves pressed into them, in which a cylindrical ferromagnetic core is installed, in which the perpendicular to its axis is pressed a steel finger is moved with a minimum clearance moving in a longitudinal groove made in one of the bushings, and at one end of the core there is a threaded shank, onto which a steel thrust plate and a cone of antifriction material are screwed, and the axial movements of the core are limited by the base mounted on the dielectric bracket adjustable stop, the screw of which is in contact with the steel disk, while the cone abuts against the damper, consisting of a vertically located flat L-shaped lever, short arms m is attached to the bearing mounted above the core on the bracket on the base, and on its long shoulder, located coaxial to the axis of the cone, a counterweight with a screw stop is installed, while a plate to which the cantilever beam is vertically attached is horizontally welded to the opposite end of the core, with a free end pivotally connected through an intermediate lever with a vertically arranged loading lever fixed in a sleeve attached to an adjustable bearing support, the novation of which is fixed by two screws passing through the vertical slots of the bracket mounted on the base, and at the end of the loading lever in the lock a rod is fixed with a pressure plate soldered to it, located in a vertical plane parallel to the reflector plate, fixed from below on the base with the possibility of changing the gap between plates and equipped with a safety bracket, and the measuring device is a cantilever beam attached to the core plate, consisting of a thin steel Lastin configured as a beam of equal resistance, to which are glued on both sides of its symmetry axis sensors ohmic resistance.
RU2015139188A 2015-09-14 2015-09-14 Vibration rheometer RU2608574C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139188A RU2608574C1 (en) 2015-09-14 2015-09-14 Vibration rheometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139188A RU2608574C1 (en) 2015-09-14 2015-09-14 Vibration rheometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2608574C1 true RU2608574C1 (en) 2017-01-23

Family

ID=58456903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015139188A RU2608574C1 (en) 2015-09-14 2015-09-14 Vibration rheometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2608574C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU746284A1 (en) * 1978-04-27 1980-07-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Маслодельной И Сыродельной Промышленности Научно-Производственного Объединения "Углич" Instrument for determining structural-mechanical properties of milk coagulate
JPS61169742A (en) * 1985-01-23 1986-07-31 Snow Brand Milk Prod Co Ltd Method and apparatus for measuring coagulation state of cheese curd
RU94036368A (en) * 1994-09-20 1996-08-27 Курский государственный технический университет Rotating viscosity meter
US5698773A (en) * 1994-05-02 1997-12-16 Vaf Instruments B.V. Viscometer
RU2304280C2 (en) * 2005-08-01 2007-08-10 ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности Rheometer for controlling condensation of acid-rennet clots
RU2371702C1 (en) * 2008-07-21 2009-10-27 ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности Oscillatory flow metre

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU746284A1 (en) * 1978-04-27 1980-07-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Маслодельной И Сыродельной Промышленности Научно-Производственного Объединения "Углич" Instrument for determining structural-mechanical properties of milk coagulate
JPS61169742A (en) * 1985-01-23 1986-07-31 Snow Brand Milk Prod Co Ltd Method and apparatus for measuring coagulation state of cheese curd
US5698773A (en) * 1994-05-02 1997-12-16 Vaf Instruments B.V. Viscometer
RU94036368A (en) * 1994-09-20 1996-08-27 Курский государственный технический университет Rotating viscosity meter
RU2304280C2 (en) * 2005-08-01 2007-08-10 ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности Rheometer for controlling condensation of acid-rennet clots
RU2371702C1 (en) * 2008-07-21 2009-10-27 ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности Oscillatory flow metre

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200264083A1 (en) Material performance testing including improved load detection
EP3387427B1 (en) Friction testing apparatus and method
RU2633443C2 (en) Method and device for determining static unbalance
CN103499413B (en) Power lever and lever power standard set-up
JPS59107236A (en) Viscosity measuring method
RU2608574C1 (en) Vibration rheometer
RU2381481C1 (en) Machine for testing of materials for friction and wear
US3286516A (en) Apparatus for performing flexure tests
RU2454655C1 (en) Oscillatory shift metre
RU2625535C1 (en) Vibrational structurometer
RU149581U1 (en) INSTALLATION FOR DETERMINING THE FRICTION COEFFICIENT
RU2304280C2 (en) Rheometer for controlling condensation of acid-rennet clots
CN108267118A (en) A kind of strain-type intelligent inclinometer
RU2619737C1 (en) Instrument for controlling structure formation process in cheese production
RU2485441C1 (en) Device for part height measurement
RU2574523C1 (en) Oscillating structure meter
US3040435A (en) Testing machines
RU106742U1 (en) DEFORMATION SENSOR
RU2525585C1 (en) Method to determine coefficient of friction of rest of surface layer of electroconducting material
RU2249809C2 (en) Device for testing construction materials
Zusman et al. New effects of one-point mechanical metal-to-metal contact allowing the measurement of high-frequency vibration using handheld probes and heavy vibration sensors
RU2073846C1 (en) Device for friction and wear testing of materials
RU2194264C1 (en) Rupture test machine
SU1485164A1 (en) Method of measuring susceptibility
RU2218553C1 (en) Gear testing diameter of wire ropes

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170915