устройство для интенсивного высушивания увлажненных образцов
Классы МПК: | G01N25/56 путем определения влагосодержания G01N5/04 путем удаления какого-либо компонента, например путем испарения и взвешивания остатка |
Автор(ы): | Калугин Владимир Федорович, Терновой Павел Николаевич |
Патентообладатель(и): | Калугин Владимир Федорович, Терновой Павел Николаевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-04-15 публикация патента:
27.03.1998 |
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного высушивания веществ с любой концентрацией солей, металлов и влаги. Устройство содержит верхнюю с выпуклой внутренней поверхностью и нижнюю с вогнутой внутренней поверхностью плиты 1, выполненные из теплопроводного материала. Нагревательные элементы 22 выполнены, например, из проволочной спирали в керамических изоляторах и смонтированы с наружных сторон плит. Термодатчиком 4 служит термопара, вмонтированная в одну из плит. Схема управления нагревом и стабилизации температуры содержит последовательно соединенные измерительный преобразователь-усилитель 5, регистратор 3, сумматор-усилитель 7, подключенный вторым входом к введенному в устройство задатчику температуры 6, дифференциатор-усилитель 8, первый и второй транзисторные ключи 9, при этом второй вход первого ключа соединен со вторичной обмоткой введенного в устройство трансформатора блока питания 23. В корпусе устройства размещены также последовательно соединенные транзисторный усилитель 10, который разделенным сопротивлениями входом подключен к выходу измерительного преобразователя - усилителя 5, оптрон 11, блок управления симметричным тиристором 12, симметричный тиристор 13, в нагрузку которого включены нагревательные элементы 22. В блок регистрации момента полного удаления влаги введены последовательно соединенные генератор 14, мостовая схема 15, в одно из плеч которой подключены электрически изолированные плиты 1, дифференциальный усилитель 16, выпрямитель 17, фильтр нижних частот 18, дифференциатор-усилитель 19, сумматор-усилитель с регулируемым сигналом смещения 20, на вход которого подан суммарный сигнал отрицательное напряжение блока питания и сигнал с транзисторного усилителя 10, и индикатор 21, например светодиод. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Устройство для интенсивного высушивания увлажненных образцов, содержащее две горизонтальные плиты с возможностью прижатия их друг к другу и с высокими теплопроводностью и теплоемкостью, снабженные нагревательными элементами, помещенную в корпус схему управления нагревом и стабилизации температуры, включающую термодатчик, вмонтированный в одну из плит, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введена схема регистрации момента полного удаления влаги, причем в схему управления нагревом и стабилизации температуры дополнительно введены последовательно соединенные измерительный преобразователь-усилитель, сумматор-усилитель, подключенный вторым входом к введенному в устройство задатчику температуры, дифференциатор-усилитель, первый и второй транзисторные ключи, при этом второй вход первого ключа соединен с вторичной обмоткой трансформатора введенного в устройство блока питания, транзисторный усилитель, который разделенным сопротивлениями входом подключен к выходу измерительного преобразователя-усилителя, оптрон, блок управления симметричным тиристором, симметричный тиристор, в нагрузку которого включены нагревательные элементы, при этом в схему регистрации момента полного удаления влаги введены последовательно соединенные генератор, мостовая схема, в одно из плеч которой подключены электрически изолированные плиты, дифференциальный усилитель переменного тока, выпрямитель, фильтр нижних частот, дифференциатор-усилитель, сумматор-усилитель с регулируемым сигналом смещения, на вход которого подан суммарный сигнал - отрицательное напряжение блока питания и сигнал с транзисторного усилителя схемы управления нагревом и стабилизации температуры, и индикатор, кроме этого, на выходе измерительного преобразователя-усилителя установлен регистратор, верхняя сторона нижней плиты выполнена вогнутой, а нижняя сторона верхней плиты - выпуклой.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного высушивания веществ с любой концентрацией солей, металлов и влаги, как например, хлебные изделия и хлебные полуфабрикаты, кондитерские изделия и их полуфабрикаты, жидкие растворы, цементные шламы, всевозможные шихты и другин. Известно устройство для измерения влажности кожи. Устройство содержит преобразователь влажность - электрический сигнал и электрическую измерительную схему. Преобразователь представляет две металлические пластины, между которыми зажимается исследуемая кожа. Кожа складывается вдвое, непроводящей пленкой наружу. Пластины служат электродами конденсатора. В электрической схеме высокой частоты мерой содержания влаги является относительная диэлектрическая проницаемость кожи, выражаемая через частотную характеристику генератора [1]. Основным недостатком устройства является невозможность точного измерения влажности при ее высоких значениях, более 25%. В хлебопекарной промышленности и цементной влажность образцов требуется определять с высокой точностью 0,2% при влажности 40-75% с содержанием электролитов и металлов. Активное сопротивление при измерении приведенным устройством составит примерно 50 Ом и менее, зависящее от многих параметров (сжатие пластинами, концентрация солей и металлов, влажность, температура и др.). Чтобы выделить относительную диэлектрическую проницаемость, нужно использовать частоту, близкую к 100 МГц и более. С такими условиями точные измерения этим устройством невозможны. Для точных измерений влажности в веществах с высокими концентрациями солей, металлов и влаги используют термовесовой способ, при котором исследуемый объект взвешивают до высушивания и после. Для интенсивного высушивания используют прибор ВНИИХП (конструкция Чижовой К.Н.) [2]Устройство для интенсивного высушивания содержит две массивные плиты с высокими теплопроводностью и теплоемкостью, два электрических нагревательных элемента, два ртутных термометра, один из которых контактный блок с электрической схемой для автоматического слежения и поддержания заданной температуры высушивания. Верхняя и нижняя плиты сделаны с возможностью прижатия друг к другу верхней стороной нижней и нижней стороной верхней плиты. Нагревательные элементы монтируются с противоположных сторон этих плит. Чувствительные головки ртутных термометров вмонтированы в плиты. Тонкий слой исследуемого вещества (теста) весом 5 г в бумажном пакете между сжатыми плитами высушивается при заданной температуре 160oC. Электрическая схема с прямым питанием от сети включает последовательно соединенные контактный термометр, транзисторный усилитель, электромагнитное реле, соединенные последовательно электронагревательные элементы. Контактный термометр размыкает и замыкает базовую цепь транзисторного усилителя, в нагрузку которого включено электромагнитное реле, управляющее высоковольтной цепью электронагревательных элементов. По результатам ранее выполненных исследований определено время полного высушивания образцов теста весом 5 г. При заданной температуре 160oC оно составляет 5 мин. Влажность в процентах определяется делением разности весов образца после высушивания и до высушивания и умножением на 100%. Основным недостатком известного устройства является то, что нет объективной фиксации момента полного удаления влаги в процессе высушивания. Определению влажности предшествуют специальные исследования для каждых веществ, что требует использования образцов со строго определенным весом. Это отрицательно сказывается на производительности. Конструкция не ориентирована на определение влажности в жидких растворах. Кроме того, конструкция с контактным ртутным термометром несовершенна и инертна. Такая конструкция требует последовательного соединения нагревательных элементов. Параллельное соединение из-за инертности конструкции приводит к значительным колебаниям температуры 150-200oC вместо заданной 160oC. Последовательное соединение уменьшает мощность на отдельном нагревателе и увеличивает время нагрева до заданной температуры до 40 мин. Это обстоятельство не позволяет оперативно выполнять измерения. Целью изобретения является повышение производительности высушивания веществ любой концентрации солей, металлов, влаги с автоматической фиксацией момента стопроцентного удаления влаги. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для интенсивного высушивания, содержащем две горизонтальные плиты с возможностью прижатия их друг к другу и с высокими теплопроводностью и теплоемкостью, снабженные нагревательными элементами, помещенную в корпус схему управления нагревом и стабилизации температуры, включающую термодатчик, вмонтированный в одну из плит, дополнительно введена схема регистрации полного удаления влаги, причем в схему управления нагревом и стабилизации температуры дополнительно введены последовательно соединенные измерительный преобразователь-усилитель, на выходе которого установлен регистратор, сумматор-усилитель, подключенный вторым входом к введенному в устройство задатчику температуры, дифференциатор-усилитель, первый и второй транзисторные ключи, при этом второй вход первого ключа соединен со вторичной обмоткой введенного в устройство трансформатора блока питания, транзисторный усилитель, который разделенным сопротивлениями входом подключен к выходу измерительного преобразователя-усилителя, оптрон, блок управления симметричным тиристором, симметричный тиристор, в нагрузку которого включены нагревательные элементы, при этом в схему регистрации момента полного удаления влаги введены последовательно соединенные генератор, мостовая схема, в одно из плеч которой подключены электрически изолированные плиты, дифференциальный усилитель переменного тока, выпрямитель, фильтр нижних частот, дифференциатор-усилитель, сумматор-усилитель с регулируемым сигналом смещения, на вход которого подан суммарный сигнал отрицательное напряжение блока питания и сигнал с транзисторного усилителя схемы управления нагревом и стабилизации температуры, и индикатор, при этом верхняя сторона нижней плиты выполнена вогнутой, нижняя сторона верхней плиты выпуклой. Повышение производительности высушивания веществ с любой концентрацией солей, металлов и влаги достигается согласованной работой электрических схем управления нагревом и стабилизации температуры и регистрации момента полного удаления влаги. Схема управления нагревом и стабилизации температуры с датчиком температуры, задатчиком температуры и симметричным тиристором обеспечивает быстрый нагрев до заданной оптимальной температуры. Введение дифференциатора-усилителя обеспечивает высокоточную стабилизацию температуры, т.к. он реагирует только на переменную часть сигнала и позволяет использовать большое усиление. Оптрон исключает влияние высокого переменного напряжения на низковольтные точные сигналы. Высокоточная стабилизация температуры нагревы плит сводит к минимуму помехи от высокого напряжения на точность регистрации момента полного удаления влаги. Плиты в роли электродов и слой исследуемого вещества образуют проводник с изменяющимся по мере высушивания сопротивления от малой величины до бесконечности и конденсатор с изменяющейся относительной диэлектрической проницаемостью от максимальной величины до минимальной. Величина относительно диэлектрической проницаемости зависит от количества влаги: для воды она равна 81, для сухого образца близка к 1-2. Это обстоятельство позволяет применить мостовые схемы CCRR в схеме регистрации момента полного удаления влаги. Эта схема автоматически с высокой точностью порядка

Класс G01N25/56 путем определения влагосодержания
Класс G01N5/04 путем удаления какого-либо компонента, например путем испарения и взвешивания остатка