Устройство для удаления влаги из материалов при определении влагосодержания

 

Использование: при проведении оперативного контроля влажности сырья и продуктов в лабораторных условиях предприятий хлебопекарной, кондитерской, консервной и других отраслей промышленности. Сущность изобретения: Устройство для определения влагосодержания материалов содержит корпус с панелью управления, верхний нагреватель, нижний нагреватель, между теплопроводящими основаниями расположена зона сушки. Верхний нагреватель шарнирно соединен с корпусом. Нижний нагреватель подпружиненно установлен на верхней поверхности корпуса с возможностью прижима к верхнему нагревателю посредством узла прижима, выполненного в виде кулачково-рычажного механизма. Предварительно взвешенный образец исследуемого материала зажимается между теплопроводящими основаниями нагревателей и высушивается заданное время при заданной температуре. Контроль режима высушивания осуществляется при помощи блока задания и управления температурой нагревателей. После окончания высушивания образец повторно взвешивается и по разности полученных значений определяют влажность исходного материала. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проведения оперативного контроля влажности сырья и продуктов в лабораторных условиях предприятий хлебопекарной, кондитерской, консервной и других отраслей промышленности.

Известно устройство для удаления влаги из различных материалов, содержащее теплопроводящее основание, на которое помещают исследуемый материал, прижимную крышку с влагоотводным каналом и датчик температуры, соединенный с теплопроводящим основанием (пат. США N 3016737, нки 73/76, публ. 16.01.62). Предварительно взвешенный материал укладывают на теплопроводящее основание, накрывают крышкой и ставят на нагреватель. Доводят температуру до определенного значения, выдерживают заданное время и повторно взвешивают материал. По разности результатов взвешивания судят о влажности материала.

Данное устройство малогабаритно и удобно в эксплуатации, однако имеют низкую производительность (особенно, когда требуется производить анализ нескольких проб) и недостаточную точность, т.к. практически невозможно обеспечить высушивание образцов при одинаковых (требуемых) условиях.

Известно также устройство для удаления влаги из различных материалов, при определении их влагосодержания, содержащее корпус, расположенный в нем узел для размещения проб, систему нагрева, блок задания и управления температурой нагревателей и панель управления (пат. США N 3813928, нки 73/76, публ. 04.06.74). Принцип работы данного устройства аналогичен работе предыдущего, за исключением того, что предусмотрена возможность автоматического задания режима и времени нагрева. Устройство имеет достаточную точность, но не удобно в эксплуатации, что снижает его производительность, а кроме того, имеет сложную конструкцию, что в конечном итоге влияет на его надежность.

Наиболее близким к настоящему изобретению является установка для определения влагосодержания различных материалов, содержащая корпус, расположенные над ним нижний и верхний нагреватели, между теплопроводящими основаниями которых расположена камера сушки, узел прижима нижнего нагревателя к верхнему, выполненный в виде вакуумного насоса, блок задания и управления температурой нагревателей, выполненный в виде жидкостного термостата, и панель управления [1] По сравнению с описанными выше устройствами в данной установке при нагреве материал плотно прижимается с двух сторон к греющим поверхностям, что обеспечивает более быстрое и качественное испарение влаги из материала, повышая тем самым производительность и точность. Однако установка имеет сложную конструкцию и низкую надежность, что обусловлено наличием жидкостного термостата и вакуумного насоса. Применение этих систем требует обеспечения герметизации соответствующих узлов устройства, а кроме того, приводит к увеличению габаритов и требует постоянного технического обслуживания.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства для определения влагосодержания материала, позволяющего обеспечить достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции, уменьшении габаритов и упрощении эксплуатации.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве для определения влагосодержания материала, содержащем корпус, расположенные над ним нижний и верхний нагреватели, между теплопроводящими основаниями которых расположена зона сушки, систему прижима нижнего нагревателя к верхнему, блок задания и управления температурой нагревателей и панель управления с узлом включения нагревателей и узлом управления системой прижима, согласно изобретению система прижима нижнего нагревателя к верхнему расположена под верхней поверхностью корпуса и выполнена в виде кулачково-рычажного механизма и толкателя, соединенного с рычагом, один конец которого шарнирно связан с корпусом, а другой введен в контакт с кулачком, соединенным с узлом управления системой прижима, нижний нагреватель подпружинено установлен на верхней поверхности корпуса и снабжен не менее чем тремя вертикальными направляющими стойками, проходящими через соответствующие отверстия, выполненные в верхней поверхности корпуса, при этом нижние концы направляющих стоек жестко соединены с горизонтальной панелью, верхняя поверхность которой введена в контакт с толкателем, верхний нагреватель шарнирно соединен с корпусом и снабжен механизмом зажима для его фиксации относительно корпуса. В частных случаях реализации изобретения нижний нагреватель устанавливается над верхней поверхностью корпуса на цилиндрических пружинах, расположенных коаксиально соответствующим направляющим стойкам.

Технический результат достигается также за счет того, что каждый из нагревателей выполнен с плоскими электронагревательными элементами, соединенными с теплопроводящими основаниями, блок задания и управления температурой выполнен в виде не менее двух датчиков температуры, соединенных с соответствующими нагревателями, компараторов, число которых соответствует числу датчиков температуры, блока опорного напряжения, подключенного к первым входам компараторов, задатчика значений температуры, подключенного к первым входам компараторов, таймера и последовательно соединенных схемы совпадения и ключевой схемы управления плоскими электронагревательными элементами, при этом вторые входы компараторов подключены к выходам соответствующих датчиков температуры, а узлы включения нагревателей и управления системой прижима объединены в один узел.

На фиг.1 изображен общий вид устройства для определения влагосодержания материала; на фиг.2 конструкция механической части устройства; на фиг.3 блок-схема блока задания и управления температурой.

Устройство для определения влагосодержания материала содержит корпус 1, верхний нагреватель 2, нижний нагреватель 3, панель управления 4 с индикаторами работы и переключателями задатчиков температуры и времени. Каждый нагреватель 2(3) состоит из металлического теплопроводящего основания 5(6) с расположенными на нем плоскими нагревательными элементами и датчиками температуры (не показаны) и защитного кожуха 7(8) с теплоизоляционными элементами. Верхний нагреватель 2 шарнирно соединен с корпусом 1 устройства и в рабочем горизонтальном положении фиксируется защелкой 9. Шарнирное соединение обеспечивается при помощи шарнирных петель 10, которые для удобства работы могут быть выполнены подпружиненными. Причем жесткость пружин выбирается из расчета возможности удерживания нагревателя 2 в верхнем положении. Нижний нагреватель 3 подпружинено установлен на верхней поверхности корпуса 1. В варианте, приведенном на фиг.2, эта установка обеспечивается посредством цилиндрических пружин 11. В других вариантах реализации могут быть применены дисковые, пластинчатые и т.п. пружины. Нижний нагреватель снабжен не менее чем тремя вертикальными направляющими стойками 12 (оптимальное число четыре), проходящими через соответствующие отверстия, выполненные в верхней поверхности корпуса. При этом, в случае применения цилиндрических пружин 11, направляющие стойки 12 могут быть расположены аксиально соответствующим цилиндрическим пружинам 11. Нижние концы направляющих стоек жестко соединены с горизонтальной панелью 13. В качестве системы прижима нижнего нагревателя к верхнему применен кулачково-рычажный механизм с ручкой управления 14. Рычаг 15 через толкатель 16 введен в контакт с верхней поверхностью горизонтальной панели 13. Один из концов рычага 15 шарнирно соединен с корпусом 1, а другой введен в контакт с кулачком 17, ось вращения которого выведена на панель управления 4 и соединена с ручкой управления 14.

Блок задания и управления температурой выполнен в виде не менее двух датчиков температуры 18, имеющих тепловой контакт с соответствующими нагревателями, компараторов 19, число которых соответствует числу датчиков температуры, блока опорного напряжения 20, подключенного к первым входам компараторов 19, задатчика значений температуры 21, подключенного к первым входам компараторов 19, таймера 22 и последовательно соединенных схемы совпадения 23 и ключевой схемы 24 управления плоскими электронагревательными элементами, при этом вторые входы компараторов 19 подключенных к выходам соответствующих датчиков температуры 18.

При наличии в устройстве двух нагревателей количество температурных датчиков 18 и соответственно, компаратора 19 для более точного определения температуры должно быть равно двум. Однако для включения аварийного режима, в случае превышения критической температуры нагрева, в схеме может быть использован третий температурный датчик и третий компаратор.

Принцип работы устройства заключается в быстром обезвоживании образцов путем выпаривания влаги из тонкого слоя навесок, прогреваемых с обеих сторон непосредственно прилегающими к образцам нагревателями, нагретыми до рабочей температуры.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на панели управления с помощью задатчика температуры устанавливают значение температуры, при которой должна осуществляться сушка, и производят прогрев нагревателей. Затем при помощи кулачково-рычажной системы опускают нижний нагреватель 3, поднимают верхний нагреватель 2 и, используя инструмент, исключающий контакт с нагретыми зонами, равномерно размещают на поверхности основания 6 нижнего нагревателя 3 предварительно взвешенные образцы. Опускают верхний нагреватель 2 и фиксируют его ручкой 25 защелки 9 в горизонтальном положении. На панели управления устанавливают время, необходимое для высушивания. Поворотом ручки 14 приводят в действие кулачково-рычажный механизм, который, отпуская пружины 11, обеспечивает прижим нижнего нагревателя 3 к верхнему нагревателю 2. Включают блок задания и управления температурой. При этом для упрощения обслуживания устройства ручка 14 управления кулачково-рычажным механизмом может быть совмещена с узлом включения блока задания и управления температурой. Такое совмещение обеспечит также безопасность при укладке образцов на теплопроводящем основании нижнего нагревателя 3, т.к. в этот момент будет отключена электронная схема устройства (при опущенном нижнем основании).

Далее работа устройства осуществляется автоматически. Контроль заданной температуры осуществляется датчиками температуры 18, например полупроводниковыми. Компараторы 19 сравнивают напряжение с датчиков 18 с напряжением блока опорного напряжения 20 и через схему совпадения 23 подают команду на ключевую схему 24, управляющую работой электронагревателей. Необходимое время высушивания контролируется таймером, действие которого может быть основано на заполнении двоичного счетчика импульсами, следующими с фиксированным временным периодом. По истечении заданного времени срабатывает сигнализация, например прерывистый звуковой сигнал, извещающая об окончании процесса высушивания, после чего с помощью кулачково-рычажного механизма нижний нагреватель 3 отжимается вниз. Освобождается верхний нагреватель 2 и поднимается вверх до упора. Извлекаются высушенные образцы, которые направляются на повторное взвешивание.

Для проведения повторных операций высушивания других образцов цикл работы повторяется.

По разности результатов взвешивания образцов до и после высушивания определяют значение влажности исследуемого материала.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВЛАГИ ИЗ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ, содержащее корпус, размещенные над ним нижний и верхний нагреватели, между теплопроводящими основаниями которых расположена зона сушки, система прижима нижнего нагревателя к верхнему, блок задания и управления температурой нагревателей, и панель управления с узлом включения нагревателей и узлом управления системой прижима, отличающееся тем, что система прижима нижнего нагревателя к верхнему расположена под верхней поверхностью корпуса и выполнена в виде кулачково-рачажного механизма и толкателя, соединенного с рычагом, один конец которого шарнирно связан с корпусом, а другой введен в контакт с кулачком, соединенным с узлом управления системой прижима, нижний нагреватель подпружиненно установлен на верхней поверхности корпуса и снабжен не менее чем тремя вертикальными направляющими стойками, проходящими через соответствующие отверстия, выполненные в верхней поверхности корпуса, при этом нижние концы направляющих стоек жестко соединены с горизонтальной панелью, верхняя поверхность которой введена в контакт толкателем, а верхний нагреватель шарнирно соединен с корпусом и снабжен механизмом зажима для его фиксации относительно корпуса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между нижним нагревателем и верхней поверхностью корпуса расположены цилиндрические пружины, установленные коаксиально соответствующим направляющим стойками.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что каждый из нагревателей выполнен с плоским электронагревательным элементом, соединенным с теплопроводящим основанием, блок задания и управления температурой выполнен в виде не менее двух датчиков температуры, соединенных с соответствующими нагревателями, компараторов, число которых соответствует числу датчиков температуры, блока опорного напряжения, подключенного к первым входам компараторов, задатчика значений температуры, подключенного к первым входам компараторов, таймера и последовательно соединенных схемы совпадения и ключевой схемы управления плоскими электронагревательными элементами, при этом вторые входы компараторов подключены к выходам соответствующих датчиков температуры, а их выходы и выход таймера подключены к соответствующим входам схемы совпадений.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что узел включения нагревателей совмещен с узлом управления системой прижима с возможностью включения нагревателей при прижиме нижнего нагревателя к верхнему.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3