Пристрій для визначення лінійної щільності волокнистого матеріалу

Пристрій для визначення лінійної щільності волокнистого матеріалу, який включає вимірювальну камеру, з'єднану тр убкою із засобом для створення тиску повітря, шток, спускний механізм, який відрізняється тим, що засіб для створення тиску повітря містить двостінний вертикальний циліндричний корпус, між зовнішньою та внутрішньою стінками якого знаходиться робоча рідина, в яку занурено стінки пустотілого поршня, впускний клапан, заслінку якого виконано у вигляді конуса, встановленого на штоці, та два оптичних датчики для фіксування верхнього і нижнього положення поршня. (19) (21) a200705413 (22) 17.05.2007 (24) 11.08.2008 (46) 11.08.2008, Бюл.№ 15, 2008 р. (72) ГОЛОВІЙ ОЛЕКСАНДР ВІТАЛІЙОВИЧ, UA, ЖУПЛАТОВА ЛЮДМИЛА МИ ХАЙЛІВНА, UA, МОХЕР ЮРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, U A, ТОЛМАЧОВ ВОЛОДИМИР СЕРГІЙОВИЧ, U A (73) ІНСТИТУТ ЛУБ'ЯНИХ КУЛЬТУР УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ Н АУК, U A (56) UA 38082, 17.11.2003 SU 1111107, 30.08.1984 SU 1325360, 23.07.1987 GB 1312834, 11.04.1973 SU 659951, 30.04.1979 3 83772 витікання повітря через вимірювальну камеру аеродинамічного опору волокнистого матеріалу. [Патент 38082, МКІ G01N33/36. Спосіб визначення якості волокнистого матеріалу, а саме лінійної щільності довгого волокна льону / Головій О.В., Жуплатова Л.М. №2000053004, заявл. 26.05.2000; Опубл. 17.11.2003. Бюл. №11-3. 136 с]. Згідно відомого способу тиск повітря у пристрої, який застосовується для його реалізації, створюється за допомогою діафрагми, виконаної з еластичного матеріалу, на яку діє сила тяжіння з боку штоку. Пристрій для реалізації відомого способу простий в експлуатації і обслуговуванні і може бути обраний в якості прототипу. Недоліком пристрою є недостатня довговічність діафрагми. Матеріал (гума), який використовується для її виготовлення, під впливом зовнішніх факторів (температури, вологості, механічних дій та ін.) с часом втрачає еластичність, що впливає на стабільність тиску у вимірювальній камері. Наслідком цього є зменшення достовірності отримуваних даних. В основу винаходу поставлене завдання підвищити довговічність і точність пристрою для визначення лінійної щільності волокнистого матеріалу. Поставлене завдання вирішується тим, що в пристрої для визначення лінійної щільності волокнистого матеріалу, який включає засіб для створення тиску повітря та вимірювальну камеру, згідно винаходу, засіб для створення тиску повітря складається з циліндра, тонкостінного поршня, зануреного в рідину, впускного клапана, заслінку якого виконано у вигляді конуса і встановлено на штоці, що призначений для піднімання поршня, у верхнє положення, та двох безконтактних оптичних датчиків, які контролюють положення поршня. Використання поршня дозволяє збільшити строк служби пристрою та його точність у порівнянні з пристроєм, оснащеним гумовою діафрагмою. Гума не є довговічним матеріалом і з часом, під впливом зовнішніх факторів, втрачає еластичність. Це, в свою чергу, неодмінно впливає на стабільність тиску повітря, тому що більш жорстка діафрагма створює більший опір силам тяжіння, під дією яких вона деформується. Резервуар з рідиною використано в якості засобу для ущільнення зазору між поршнем і циліндром. Шар рідини унеможливлює проникнення повітря в зазор між поршнем і циліндром. Основною перевагою такого конструктивного рішення є те, що рідина (за певних значень її питомої ваги та в'язкості) створює стабільні і дуже незначні сили опору поршню під час його опускання. Це дозволяє звести до мінімуму вплив на результати аналізу нестабільних сил тертя. У випадку використання інших ущільнюючих засобів (наприклад, гумових манжет) цей вплив в декілька разів більший. Товщина стінок поршня незначна і складає 0,2...0,3% від його діаметра. Це дозволяє не брати до уваги змінювання виштовхуючої ар хімедової сили, яка діє на занурену частин у стінок поршня з боку рідини. 4 Встановлення заслінки впускного клапана на штоці, який призначений для піднімання поршня, дозволяє автоматично відкривати отвір впускного клапана в момент початку процесу наповнення пневмоциліндра та автоматично закривати отвір після опускання штоку у ви хідне положення. Використання безконтактних оптичних датчиків положення поршня дозволяє спростити конструкцію пристрію, тому що відпадає необхідність фіксувати поршень від обертання навколо його осі. Крім цього будь-які фіксуючі елементи створюватимуть додатковий опір поршню під час його опускання за рахунок сил тертя. Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на Фіг.1 зображено схему пристрою, на Фіг.2 та Фіг.3 - схеми дії пристрою. Пристрій містить вимірювальну камеру 1, яка з'єднана трубкою 2 із пневмоциліндром. Пневмоциліндр складається з корпусу 3, поршня 4, клапану 5 та сп ускного механізму 6. Стінки поршня 4 розташовуються в зазорі між зовнішньою стінкою корпусу 3 та внутрішнім циліндром 7. Цей зазор заповнено робочою рідиною 8, в яку занурені стінки поршня 4. Піднімання поршня 4 у верхнє положення здійснюється за допомогою штока 9, на якому встановлено рукоятку 10. Тиск повітря, за необхідності, регулюється дискретно, шляхом змінювання кількості дисків 11. Для виходження повітря із простору над поршнем 4 під час його піднімання, та для входження повітря під час його опускання, слугує отвір 12. Очи щення повітря, яке поступає зовні всередину пневмоциліндра здійснюється каналами лабіринта 13 та сітками фільтрів 14 і 15. Крайнє верхнє та крайнє нижнє положення поршня 4 фіксується за допомогою безконтактних оптичних дачників 16 електронного аналізатора (на схемі не показаний). Датчики реагують на смугу флуоресцентної фарби, яку нанесено на зовнішню поверхню поршня 4. Пристрій працює наступним чином. За допомогою рукоятки 10 шток 9 разом з поршнем 4 піднімають вгору (Фіг.2). В цей момент клапан 5 автоматично відкривається і повітря через фільтр 15 та впускний отвір клапану починає надходити всередину пневмоциліндра у простір під поршнем 4. Повітря, яке знаходиться над поршнем 4, виштовхується назовні через отвір 12, фільтр 14 та канали лабіринту 13. Досягнувши крайнього верхнього положення поршень автоматично фіксується засовкою спускного механізму 6. Після цього шток 9 опускають в нижнє положення. Отвір вхідного клапану 5 автоматично закривається. В цьому стані пристрій готовий до вимірювання. У вимірювальну камеру закладається, підготовлена до аналізу, проба волокнистого матеріалу. За допомогою важеля призводять до дії спускний механізм 6. Поршень 4 починає опускатися і виштовхує повітря, яке знаходиться під ним, у вимірювальну камеру 1. В момент початку руху, за допомогою сигналу, що надходить до електронного аналізатора від верхнього безконтактного оптичного датчика, починається відлік часу витікання повітря (Фіг.3). За час, протягом якого відбувається переміщування поршня від крайнього верхнього до край 5 83772 нього нижнього положення, з пневмоциліндра у вимірювальну камеру 1 виштовхується порція повітря об'ємом pd2 V= h 4 де, d - вн утрішній діаметр поршня; h - відстань між крайнім верхнім та крайнім нижнім положеннями поршня. В момент, коли поршень 4 досягає свого крайнього нижнього положення, за допомогою сигналу, що надходить до електронного аналізатора від нижнього безконтактного оптичного датчика, відлік 6 часу витікання повітря припиняється. Час витікання повітря функціонально пов'язаний аеродинамічним опором порції волокнистого матеріалу. Аеродинамічний опір, в свою чергу, залежить від розщепленості волокон, тобто від їх лінійної щільності. За винаходом було виготовлено і випробувано макетний зразок пристрою. Використання пристрою дозволило покращити умови праці та прискорити тривалість аналізу у 5-9 разів у порівнянні з гравіметричним методом. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 83772 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601