RU2057336C1

RU2057336C1 - Device removing moisture from materials while determining moisture content

Info

Publication number: RU2057336C1
Application number: RU93053095A
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Терсков; В.В. Халимов; А.В. Валиков; В.А. Рудейченко
Original assignee: Малое производственное предприятие "Пирс"
Priority date: 1993-11-23
Filing date: 1993-11-23
Publication date: 1996-03-27

Abstract

FIELD: analysis of materials. SUBSTANCE: device removing moisture from materials has case with control panel, upper heater, lower heater, drying zone being located between current carrying bases. Upper heater is joined to case. Lower heater is spring-loaded and placed on upper surface of case for pressing against upper heater with the help of pressing unit manufactured in the form of cam-and-lever mechanism. Sample of examined material weighed in advance is clamped between current carrying bases of heaters and is dried for specified time at preset temperature. Monitoring of drying mode is carried out with the aid of unit of setting and control over temperature of heaters. On termination of drying sample is weighed again and moisture content of starting material is determined by difference of obtained values. EFFECT: improved authenticity of determination of moisture content. 4 cl, 3 dwg

Description

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. The invention relates to measuring equipment and can be used to conduct operational control of the moisture content of raw materials and products in the laboratory conditions of bakery, confectionery, canning and other industries.

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. A device for removing moisture from various materials is known, containing a heat-conducting base on which the test material is placed, a pressure cover with a moisture channel and a temperature sensor connected to the heat-conducting base (US Pat. No. 3016737, NKI 73/76, publ. 16.01.62) . Pre-weighed material is laid on a heat-conducting base, covered with a lid and placed on a heater. Bring the temperature to a certain value, maintain the set time and re-weigh the material. The difference in the results of weighing is judged on the moisture content of the material.

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. This device is small-sized and convenient in operation, but it has low productivity (especially when it is necessary to analyze several samples) and lack of accuracy, because it is practically impossible to ensure the drying of the samples under the same (required) conditions.

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. Also known is a device for removing moisture from various materials, when determining their moisture content, comprising a housing, a unit for storing samples located therein, a heating system, a unit for setting and controlling the temperature of the heaters and a control panel (US Pat. No. 3813928, nki 73/76, publ. 04.06.74). The principle of operation of this device is similar to the previous one, except that it is possible to automatically set the mode and heating time. The device has sufficient accuracy, but is not convenient in operation, which reduces its performance, and in addition, has a complex structure, which ultimately affects its reliability.

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.Closest to the present invention is a device for determining the moisture content of various materials, comprising a housing, lower and upper heaters located above it, between the heat-conducting bases of which there is a drying chamber, a unit for pressing the lower heater to the upper one, made in the form of a vacuum pump, a set and temperature control unit heaters made in the form of a liquid thermostat and control panel [1]
Compared with the devices described above in this installation, when heated, the material is tightly pressed on both sides to the heating surfaces, which provides faster and better evaporation of moisture from the material, thereby increasing productivity and accuracy. However, the installation has a complex structure and low reliability, which is due to the presence of a liquid thermostat and a vacuum pump. The use of these systems requires the provision of sealing of the corresponding components of the device, and in addition, leads to an increase in size and requires constant maintenance.

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. The problem to which the invention is directed, is to create a device for determining the moisture content of the material, which allows to achieve a technical result, which consists in simplifying the design, reducing the size and simplifying operation.

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. The specified technical result is achieved due to the fact that in the known device for determining the moisture content of a material containing a housing, lower and upper heaters located above it, between the heat-conducting bases of which there is a drying zone, a system for pressing the lower heater to the upper, the unit for setting and controlling the temperature of the heaters and a control panel with a heater activation unit and a control unit of a clamp system, according to the invention, a system for holding the lower heater to the upper is located d the upper surface of the housing and is made in the form of a cam-lever mechanism and a pusher connected to a lever, one end of which is pivotally connected to the housing, and the other is brought into contact with the cam connected to the control unit of the pressure system, the lower heater is spring loaded mounted on the upper surface of the housing and equipped with at least three vertical guide racks passing through the corresponding holes made in the upper surface of the housing, while the lower ends of the guide racks are rigidly connected with a horizontal panel, the upper surface of which is brought into contact with the pusher, the upper heater is pivotally connected to the housing and is equipped with a clamping mechanism for fixing it relative to the housing. In particular cases of the invention, the lower heater is installed above the upper surface of the housing on coil springs located coaxially with the corresponding guide racks.

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. The technical result is also achieved due to the fact that each of the heaters is made with flat electric heating elements connected to heat-conducting bases, the temperature setting and control unit is made in the form of at least two temperature sensors connected to the corresponding heaters, comparators, the number of which corresponds to the number of temperature sensors , a reference voltage unit connected to the first inputs of the comparators, a setter of temperature values connected to the first inputs of the comparators, Aymeri and coincidence circuits connected in series and planar electric heating elements key control circuit, the second inputs of the comparators are connected to the outputs of the respective temperature sensors and heaters switching control nodes and clamping system are combined into one node.

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. Figure 1 shows a General view of a device for determining the moisture content of the material; figure 2 construction of the mechanical part of the device; figure 3 is a block diagram of a unit task and temperature control.

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. A device for determining the moisture content of a material comprises a housing 1, an upper heater 2, a lower heater 3, a control panel 4 with operation indicators and switches for temperature and time adjusters. Each heater 2 (3) consists of a metal heat-conducting base 5 (6) with flat heating elements and temperature sensors (not shown) located on it and a protective casing 7 (8) with heat-insulating elements. The upper heater 2 is pivotally connected to the housing 1 of the device and in the working horizontal position is fixed by a latch 9. The hinge is provided using hinge loops 10, which can be made spring loaded for ease of operation. Moreover, the stiffness of the springs is selected based on the possibility of holding the heater 2 in the upper position. The lower heater 3 is spring loaded mounted on the upper surface of the housing 1. In the embodiment shown in FIG. 2, this installation is provided by means of coil springs 11. In other embodiments, disc, plate, and the like can be applied. springs. The lower heater is equipped with at least three vertical guide racks 12 (the optimal number is four) passing through the corresponding holes made in the upper surface of the housing. In this case, in the case of the use of coil springs 11, the guide racks 12 can be axially aligned with the corresponding coil springs 11. The lower ends of the guide racks are rigidly connected to the horizontal panel 13. A cam-lever mechanism with a control handle 14 is used as a clamping system for the lower heater to the upper one The lever 15 through the pusher 16 is brought into contact with the upper surface of the horizontal panel 13. One of the ends of the lever 15 is pivotally connected to the housing 1, and the other is brought into contact with the cam 17, the axis of rotation Nia is displayed on the control panel 4 and connected to the control handle 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. The temperature setting and control unit is made in the form of at least two temperature sensors 18 having thermal contact with the corresponding heaters, comparators 19, the number of which corresponds to the number of temperature sensors, a reference voltage unit 20 connected to the first inputs of the comparators 19, a temperature setpoint 21 connected to the first inputs of the comparators 19, the timer 22 and the series-connected matching circuit 23 and the key circuit 24 of the control flat electric heating elements, while the second inputs of the comp tors 19 are connected to the outputs of the respective temperature sensors 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. If the device has two heaters, the number of temperature sensors 18 and, accordingly, the comparator 19 for a more accurate determination of temperature should be equal to two. However, to turn on the emergency mode, in case of exceeding the critical heating temperature, a third temperature sensor and a third comparator can be used in the circuit.

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. The principle of operation of the device is to quickly dehydrate the samples by evaporating moisture from a thin layer of webs, heated on both sides by heaters directly adjacent to the samples, heated to operating temperature.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

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). Before starting work on the control panel using the temperature dial, set the temperature at which drying should be carried out, and heaters are heated. Then, using the cam-lever system, lower the lower heater 3 is lowered, the upper heater 2 is lifted and, using a tool that excludes contact with heated zones, pre-weighed samples are evenly placed on the surface of the base 6 of the lower heater 3. Lower the upper heater 2 and fix it with the handle 25 of the latch 9 in a horizontal position. The time required for drying is set on the control panel. By turning the knobs 14, a cam-lever mechanism is activated, which, releasing the springs 11, provides a pressure of the lower heater 3 to the upper heater 2. Turn on the reference and temperature control unit. In this case, to simplify the maintenance of the device, the cam control lever 14 can be combined with the switching unit of the reference unit and the temperature control. This combination will also ensure safety when laying samples on the heat-conducting base of the lower heater 3, because at this moment, the electronic circuit of the device will be turned off (with the lower base lowered).

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. Further, the operation of the device is carried out automatically. The set temperature is controlled by temperature sensors 18, for example, semiconductor. The comparators 19 compare the voltage from the sensors 18 with the voltage of the reference voltage unit 20 and, through the matching circuit 23, send a command to the key circuit 24 that controls the operation of the electric heaters. The required drying time is controlled by a timer, the action of which can be based on filling the binary counter with pulses that follow with a fixed time period. After the set time has elapsed, an alarm is triggered, for example, an intermittent sound signal announcing the end of the drying process, after which the lower heater 3 is pressed down using a cam lever mechanism. The upper heater 2 is released and rises up to the stop. Dried samples are recovered and sent for re-weighing.

Для проведения повторных операций высушивания других образцов цикл работы повторяется. For repeated drying operations of other samples, the cycle of work is repeated.

По разности результатов взвешивания образцов до и после высушивания определяют значение влажности исследуемого материала. The difference in the results of weighing the samples before and after drying determines the moisture value of the test material.

Claims

1. DEVICE FOR REMOVING MOISTURE FROM MATERIALS DURING DETERMINATION OF MOISTURE CONTENT, containing a housing, lower and upper heaters placed above it, between the heat-conducting bases of which there is a drying zone, a system for pressing the lower heater to the upper one, the unit for setting and controlling the temperature of the heaters, and a control panel with a unit turning on the heaters and the control unit of the clamping system, characterized in that the clamping system of the lower heater to the upper is located under the upper surface of the housing and is made in the form of cam-lever mechanism and a pusher connected to a lever, one end of which is pivotally connected to the housing, and the other is brought into contact with a cam connected to the control unit of the pressure system, the lower heater is spring-loaded on the upper surface of the housing and equipped with at least three vertical guides racks passing through the corresponding holes made in the upper surface of the housing, while the lower ends of the guide racks are rigidly connected to a horizontal panel, the upper surface of the cat a contact was pushed into the contact, and the upper heater is pivotally connected to the housing and is equipped with a clamping mechanism for fixing it relative to the housing.

2. The device according to claim 1, characterized in that between the lower heater and the upper surface of the housing are coil springs installed coaxially with respective guide racks.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that each of the heaters is made with a flat electric heating element connected to a heat-conducting base, the temperature setting and control unit is made in the form of at least two temperature sensors connected to the corresponding heaters, comparators, number which corresponds to the number of temperature sensors, a reference voltage unit connected to the first inputs of the comparators, a setter of temperature values connected to the first inputs of the comparators, a timer and connected circuits of coincidence and the key control circuit of flat electric heating elements, while the second inputs of the comparators are connected to the outputs of the corresponding temperature sensors, and their outputs and the timer output are connected to the corresponding inputs of the coincidence circuit.

4. The device according to claims 1 to 3, characterized in that the heaters switching unit is combined with the clamping system control unit with the possibility of turning on the heaters when the lower heater is pressed to the upper one.