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Viskosimeter für zähe Massen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur einfachen und raschen Messung der Viskosität zäher Massen. Es ist eine Reihe von Vorrichtungen zur Messung der Viskosität bekannt, von denen sich aber die meisten in der Betriebspraxis nicht durchsetzen konnten, sondern Laborato- riumsgeräte sind. Beispielsweise wird die Zähig- keit durch Auspressen der zu prüfenden Flüssig- keit aus einer Verengung, unter gleichzeitiger
Messung der Zeit und des Weges der ausge- pressten Flüssigkeit, bestimmt. Diese Messung ist z. B. für Abschmierfett anwendbar, bei weniger viskosen Stoffen jedoch wegen der hohen Ausflussgeschwindigkeit nicht anwendbar und bei plastischen Massen scheitert ihre Anwend- barkeit an dem zu hohen Pressdruck. Eine andere Messung besteht darin, dass zur Bestimmung der Zähflüssigkeit, z.
B. von Mineralölprodukten, Kunstharzen oder verdickten Holzölen, die Fallzeit einer Metall-oder Glaskugel in einem mit der Masse gefüllten Standglas gemessen wird (Höppler-Viskosimeter). Auch diese Vorrichtung ist nur für einen begrenzten Viskositätsbereich anwendbar und überdies nur für durchsichtige oder durchscheinende Massen, da man die Kugel beobachten muss. Es ist auch bekannt, den Auftrieb einer Kugel in einer Flüssigkeit zur Bestimmung der Zähigkeit einer Flüssigkeit zu benützen.
Ferner wurde zur Messung der Viskosität von Flüssigkeiten auch vorgeschlagen, einen Körper, der an einem Hebel hängt, in die Untersuchungsflüssigkeit einzutauchen und aus der Kraft zum Hochheben des Körpers um ein bestimmtes Stück während einer gemessenen Zeit die Viskosität der Flüssigkeit abzuleiten.
Zu dem gleichen Zwecke wurde auch vorgeschlagen, die Masse eines in der Flüssigkeit schwingenden festen Reibungskörpers und die auf diesen Körper wirkenden schwingungserzeugenden Kräfte von solcher Grösse zu wählen, dass die Abnahme der Schwingungsweite nach einmaligem Durchgang des Reibungskörpers durch die Gleichgewichtslage eine zur genauen Bestimmung des auf das System wirkenden Reibungswiderstandes, bzw. der Viskosität der Flüssigkeit genügende Grösse hat.
Zur Bestimmung der Viskosität von Flüssigkeiten wurde des weiteren in der zu unter- suchenden Flüssigkeit ein freischwingender Tauchkörper vorgesehen, der bei seiner Schwing- bewegung durch den Widerstand der Flüssigkeit eine Bremswirkung erfährt, deren Stärke für das Mass der Viskosität bestimmend ist.
Zur Messung der Viskosität hat man ferner die Scherkräfte verwendet, die auftreten, wenn sich mehrere Reihen kammartig angeordneter
Stifte in der viskosen Flüssigkeit gegeneinander bewegen.
Man hat auch bereits vorgeschlagen, die Viskosität von strömendem Papierbrei dadurch zu messen, dass man einen gelenkig befestigten Rechen in die Masse eintauchen liess und dessen Bewegung der Viskositätsmessung zugrunde legte.
Erwähnt sei ausser diesen Vorschlägen noch ein bekanntes Verfahren zur Bestimmung der Teigfestigkeit. Bekanntlich besteht ein dringendes Bedürfnis für eine einfache Vorrichtung zur Bestimmung der Teigfestigkeit, insbesondere von Roggen-, aber auch von Weizenteigen. Viele Brotfehler entstehen dadurch, dass zu feste oder zu weiche Teige Verwendung finden. Das bekannte Verfahren zur Bestimmung der Teigfestigkeit besteht im Wesen darin, dass elektrisch betriebene mechanische Mittel eine Knetarbeit ausführen und die benötigte elektrische Laistung in einem Diagramm aufgenommen wird, das zur Bestimmung der Zähigkeit des Teiges ausgewertet werden kann.
Dieses Verfahren (von Hankoczy-Brabeneder) ist umständlich, setzt eine verhältnismässig teure Vorrichtung voraus, bedarf zur Bedienung eines geschulten Personals und ist für Roggenteige nicht ohne weiteres verwendbar, sondern nur für Weizenteige.
Die Erfindung zielt darauf ab, im Gegensatz zu dem Bekannten ein einfaches Gerät zu verwenden, das für die Bestimmung der Zähigkeit von zähen Massen, also zur Messung vieler im praktischen Betrieb vorkommender Viskositäten anwendbar ist und eine hinreichende Messgenauigkeit ermöglicht, wobei die Messung auch von ungeschultem Personal rasch und einfach durchgeführt werden kann.
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Das erfindungsgemässe Viskosimeter besteht darin, dass ein oder zwei pendelartig aufgehängte
Körper durch eine äussere einstellbare Kraft gleichmässig durch die Masse hindurch bewegt werden und die Bewegung des oder der Körper auf einer Messeinrichtung abgelesen wird.
Eine nach der Erfindung zur Messung der
Zähigkeit von z. B. Mehlteigen, plastischen bzw. salbenartigen Massen u. dgl. geeignete Vorrichtung weist zwei in einem Drehpunkt aneinander gelenkte Hebel auf, die an ihrem einem Ende je einen Prüfkörper tragen und deren andere
Enden gewichts-oder federbelastet und mit einer
Messskala bzw. einem Zeiger zur Ablesung ihres
Winkelausschlages versehen sind. Es kann auch nur an einem der beiden Hebel ein Prüfkörper vorgesehen sein, wobei der andere Hebel feststeht und zweckmässig nur einarmig von der Messskala zum Drehpunkt ausgebildet ist.
Mit dem er- findungsgemässen Gerät in Form einer Prüfzange ist die Nullpunkteinstellung leicht feststellbar, indem die Zangenschenkel aneinander geklappt werden, wogegen bei einer Hebelanordnung wie bei der bekannten Ausführung, nach welcher ein eingetauchter Körper hochgezogen wird, die Nullpunkteinstellung immer wieder neu festgestellt werden muss. Die Messung mit der erfindungsgemässen Prüfzange kann in einem Messgefäss aber auch in dem Arbeitsgefäss des Betriebes, in dem sich die Masse oder Flüssigkeit befindet, vorgenommen werden.
Es kann beispielsweise in der Bäckerei in die Mischmaschine eine erfindungsgemässe Vorrichtung eingebaut werden, die es dem Teigbereiter ermöglicht, einen immer gleich festen Teig zu ermischen, indem er in wenigen Minuten die Zähigkeit seines Teiges feststellen und durch Zugabe von Mehl oder Wasser vorschriftsmässig einstellen kann.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäss der Erfindung ist in Seitenansicht in der Zeichnung schematisch dargestellt. Zwei doppelarmige Hebel 1, 2 sind im Drehpunkt 3 zangenartig aneinandergelenkt und an ihren unteren Enden mit z. B. kugelförmigen Körpern 4 versehen. Nahe den anderen Enden der Hebel sind Ausleger 5 vorgesehen, die je eine Schale 6 zur Gewichtsauflage tragen. Am Ende des einen Hebels 1 ist eine bogenförmige Messskala 7 befestigt, auf der das spitze oder zeigerartig ausgebildete Ende 8 des anderen Hebels 2 spielt. An der Drehachse 3 ist ein Träger z. B. in Form einer Stange 9 befestigt, der mit Auflager auf den Rand des Gefässes 10, in dem sich das zu prüfende Gut befindet, aufgesetzt werden kann. Die in das Gut eingesetzten Hebelschenkel sind zweckmässig schneidenartig ausgebildet.
Zur Messung wird die Prüfzange in der Nullstellung des Zeigers 8 von der Skala 7 bei aneinmder geklappten Hebelarmen 1, 2 in das Gut senkrecht eingesetzt. Sodann werden Gewichte luf beide Schalen 6 aufgelegt, wodurch die Hebelarme mit den Prüfkörpern 4 in dem Gut auseinander bewegt werden. Nach einer be- . timmten Zeit wird der Winkelausschlag des
Zeigers 8 auf der Skala 7 abgelesen, der ein Mass für die Zähigkeit des Gutes ergibt. Es kann auch so verfahren werden, dass die Zange bis zu einem Ausschlag geöffnet in die Probe gebracht wird und sich während der Messung schliesst.
Es kann z. B. eine Zange mit einer Gesamt- länge von 700 mm und einer Armlänge von
380 mm vom Drehpunkt zu den Prüfkörpern, sowie Prüfkörper von je 60 cm2 Fläche verwendet und damit die Zähigkeit von Roggenmehlteigen bestimmt werden. Bei einem Sauerteig mit 50% Mehl und 50% Wasser ergibt sich bei einer Belastung von 2 kg je Hebel in 2 Minuten ein Öffnungswinkel der Zange von etwa 600. Bei einem Brotteig der 60% Mehl und 40% Wasser enthält, stellt sich der gleiche Öffnungswinkel in der gleichen Zeit bei der Belastung von 25 kg ein.
Die Genauigkeit des Gerätes ist somit sehr gross und übersteigt z. B. die in der Bäckerei erforderliche Grenze von 1% Mehl, indem ein kg Gewichtsänderung unter 0-5% Abweichung des Mehlgehaltes anzeigt. Die Messung kann ohne weiteres in den Arbeitsgefässen, z. B. Lagerfässem oder Mischmaschine, vom Betriebspersonal ausgeführt werden und kann im absoluten Mass der Zähigkeit in Poise oder Stok, in M/K oder in empirischen Einheiten, z. B. bei Mehlteigen in Mehl-% oder Wasser-%, angegeben werden.
Das erfindungsgemässe Prüfgerät kann nicht nur in der Bäckerei, sondern auch in vielen anderen Industrien zur Zähigkeitsbestimmung mit Erfolg angewandt werden, z. B. in der Mineralölindustrie zur Bewertung und Charakterisierung der viskosen Produkte, wie Destillationsrückstände der atmo- sphärischen Destillation und der Vakuumdestilation, zur Viskositätsbestimmung von Asphalten, Paraffingatschen u. dgl., aber auch von Kunststoffen, Klebstoff, Zucker, Sirup, Fett und schliesslich in anderen, z. B. pharmazeutischen und kosmetischen Industrien.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Viskosimeter für zähe Massen, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder zwei pendelartig aufgehängte Körper durch eine äussere, einstellbare Kraft gleichmässig durch die Masse hindurch bewegt werden und die Bewegung des oder der Körper auf einer Messeinrichtung abgelesen wird.