DD257182A3

DD257182A3 - Rotationsviskosimeter

Info

Publication number: DD257182A3
Authority: DD
Publication date: 1988-06-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotationsviskosimeter mit koaxialen Messzylindern vorzugsweise bei angetriebenem Aussenzylinder nach dem Couette-Typ. Ziel der Erfindung ist es, durch eine reibungsfreie Drehfuehrung des Innenzylinders im Bereich kleinster Drehwinkel die Empfindlichkeit der Kraftmomentmesseinrichtung gegenueber parasitaeren Kraeften wesentlich zu verringern sowie eine einfache Anpassung an unterschiedliche Messbereiche zu erreichen. Das wird erfindungsgemaess erreicht, indem der Innenzylinder mit Hilfe konzentrisch angeordneter Federstaebe mit dem Gehaeuse fest verbunden ist. Die Federstaebe haben zugleich die Aufgabe von Lagerungs-, Zentrierungs- und Federelementen. Bei angetriebenem Aussenzylinder wird am Innenzylinder ein der Viskositaet der Messfluessigkeit proportionales Kraftmoment wirksam, welches auf geeignete Weise zur Anzeige gebracht wird. Durch Veraenderung der Anzahl und der Steifigkeit der Federstaebe kann der Messbereich in weiten Grenzen ohne Veraenderung der Zuordnung von Innen- zu Aussenzylinder auf einfache Weise geaendert werden. Anwendungsgebiet sind alle Rotationsviskosimeter mit koaxialen Messzylindern und vorzugsweise angetriebenem Aussenzylinder, die mit stark veraenderbarem Messbereich eingesetzt werden. Fig. 1

Description

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend durch ein Ausführungsbeispiel erläutert (Figur 1 und 2). Der Spalt zwischen Außenzylinder 1 und Innenzylinder 3 ist mit der zu untersuchenden Meßflüssigkeit 2 gefüllt. Der Innenzylinder ist über die starre Achse 11 mit der unteren Befestigungsplatte 6 und die obere Befestigungsplatte 10 starr mit dem Gerätegehäuse 7 verbunden. An den planparallelen Befestigungsplatten 6 und 10 sind die Federstäbe 4 in den Bohrungen 9 mit Hilfe der Befestigungsschrauben 12 fest eingespannt. Vorzugsweise sind die Federstäbe 4 konzentrisch in der Weise angeordnet, daß mindestens 3 Federstäbe zur Zentrierung des Innenzylinders 3 nicht demontierbar sind, während die Anzahl der übrigen Federstäbe beliebig erhöht werden kann, um eine Meßbereichserweiterung zu erreichen. Bei angetriebenem Außenzylinder 1 wird über die zu untersuchende Meßflüssigkeit 2 auf den Innenzylinder 3 ein Kraftmoment übertragen, das eine Verdrehung des Innenzylinders entsprechend dem Rückstellkraftmoment der Federstäbe 4 bewirkt. Die Verdrehung im Bereich kleiner Winkel der mit dem Innenzylinder starr verbundenen unteren Befestigungsplatte 6 gegenüber dem Gerätegehäuse 7 wirkt über die Metallzunge 13 auf einen berührungslosen elektromechanischen Wegsensor 8 und wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und in bekannter Weise zur Anzeige gebracht. Durch die Veränderung der Anzahl oder der Steifigkeit der Federstäbe 4 kann auf einfache Weise eine Meßbereichsveränderung erfolgen.

Die Federstäbe 4 sind im Ausführungsbeispiel als Federgelenkstäbe mit zwei möglichst weit auseinanderliegenden Blattfedergelenken 5 ausgebildet. Dadurch werden Störungen durch parasitäre seitliche Kräfte weitgehend vermieden und hauptsächlich die in tangentialer Richtung wirkenden Kräfte angezeigt. Die Meßstabilität wird insbesondere bei der Untersuchung hochviskoser und inhomogener Flüssigkeiten verbessert. Die Federgelenkstäbe 4 sind konzentrisch auf einem Kreisumfang so angeordnet, daß die Blattfederebenen zum Drehpunkt des Innenzylinders zeigen.

Claims

11. Rotationsviskosimeter mit koaxialen Meßzylindern bei angetriebenem Außenzylinder und vorzugsweise elektromechanischem Sensor zur Messung der dem Kraftmoment analogen Verdrehung des federnd gelagerten Innenzylinders, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzylinder (3) am Gerätegehäuse (7) mittels auswechselbarer Federstäbe (4) konzentrisch zur Drehachse des Innenzylinders (3) befestigt ist, wobei die Encien der Federstäbe am Innenzylinder (3) und am Gerätegehäuse (7) starr eingespannt sind.

2; Rotationsviskosimeter nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der konzentrisch zur Drehachse angeordneten Federstäbe (4) zwecks Meßbereichsänderung variierbar ist.

3.· Rotationsviskosimeter nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstäbe (4) als Federgelenkstäbe mit jeweils zwei möglichst weit auseinanderliegenden reibungsfreien Federgelenken (8) gestaltet sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Rotationsviskosimeter mit wegarmer Kraftmomentmeßeinrichtung bei Anwendung koaxialer Meßzylinder mit vorzugsweise angetriebenem Außenzylinder nach dem Couette-Typ.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Messung des Fließverhaltens Newtonscher und nicht-Newtonscher Flüssigkeiten werden vorwiegend Rotationsvikosimeter mit koaxialen Meßzylindern nach dem Couette-Typ verwendet. Zwischen den Meßzylindern befindet sich die zu untersuchende Meßflüssigkeit. Wird vorzugsweise der Außenzylinder mit bekannter Winkelgeschwindigkeit gedreht, wirkt auf den Irinenzylinderein der Viskosität der Meßflüssigkeit proportionales Kraftmoment. Dieses wird vorzugsweise mit Hilfe elektrischer Sensoren gemessen, wenn auch Fließgrenzen und zeitabhängige Fließeigenschaften hinreichend genau zu bestimmen sind. Das auf den Innenzylinder wirkende Kraftmoment ist durch Feder-oder Massenkräfte zu kompensieren. Bekannt sind dazu bei wegarmen Kraftmomentmeßeinrichtungen mittig angeordnete Torsionsfedern oder auf einen Hebelarm tangential wirkende Federelemente. In der Regel ist der Innenzylinder mit Kugellagern oder Luftdrucklagern zentrisch reibungsarm gelagert. Nächteilig hierbei ist, daß durch Verschmutzung und Korrosion die Funktion der Lagerung gefährdet werden kann, oder es sind aufwendige und damit kostenungünstige Konstruktionslösungen erforderlich. Bekannt sind auch wegarme Kraftmomentmeßeinrichtungen mit einem Torsionsstab als zugleich Feder-, Lagerungs- und Zentrierungselement, der fest mit derminnenzylinder verbunden ist. Bei einer derartigen Lagerung können parasitäre Belastungen, vor allem seitliche Kräfte, die irisbesondere bei der Messung hoch viskoser und inhomogener Medien auf den Innenzylinder wirken, zu erheblichen Meßfehlern führen. Das Zusammensetzen des Zylindersystems und die Vorbereitung des Meßmediums muß daher stets mit äußerster Sorgfalt erfolgen. Das Auswechseln des Torsionsstabes zur Meßbereichsveränderung erfordert aufwendige Umbaumaßnahmen und ist stets mit einer nachfolgenden Zentrierung und Kalibrierung des Zylindersystems verbunden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch eine reibungsfreie Drehführung des Irinenzylinders eines Rotationsviskosimeter im Bereich kleinster Drehwinkel die Empfindlichkeit der Kraftmomentmeßeinrichtung gegenüber parasitären Belastungen wesentlich zu verringern sowie eine einfache mechanische Anpassung an unterschiedliche Meßbereiche zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zug runde, eine wegarme Kraftmomentmeßeinrichtung für Rotationsviskosimeter zu schaffen, bei der Störungen durch Reibung der Innenzylinderlagerung ausgeschlossen sind, die ohne aufwendigen Umbau und ohne nachfolgende Zentrierung und Kalibrierung des Meßzylindersystems eine Meßbereichserweiterung in weiten Grenzen zuläßt und geringe Empfindlichkeit gegenüber parasitären Belastungen aufweist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabenstellung dadurch gelöst, daß der Innenzylinder des Rotationsviskosimeters durch konzentrisch angeordnete Federstäbe mit dem Gerätegehäuse fest verbunden ist. Die Federstäbe haben die Funktion von Lagerungs-, Zentrierungs- und Federelementen. Bei angetriebenem Außenzylinder wird am Innenzylinder ein der Viskosität der Meßflüssigkeit proportionales Kraftmoment wirksam, das den Innenzylinder bis zum Gleichgewicht mit dem Rückstellkraftmoment der Federstäbe wegarm verdreht. Diese Verdrehung kann bekahnterweise als translatorische Verschiebung mit einem Wegsensor oder direkt als Wirikeländerung mit einem Winkelsensor gemessen werden. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß der Meßbereich des Rotationsviskosimeters durch Veränderung der Anzahl der Federstäbe in weiten Grenzen ohne Veränderung der Zuordnung von Innen- und Außenzylinder geändert werden kann. Zur Erhöhung der Meßempfindlichkeit in Wirkungsrichtung der am Innenzylinder tangential angreifenden Reibungskräfte sind die Federstäbe mit zwei möglichst weit auseinanderliegenden Federgelenken versehen, wobei die Federgelenkachsen konzentrisch zur Drehachse des Innenzylinders gerichtet sind.