AT521097B1

AT521097B1 - Rotationsviskosimeter zur Messung der Viskosität von Stoffen

Info

Publication number: AT521097B1
Application number: ATA50255/2018A
Authority: AT
Original assignee: Anton Paar Gmbh
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2022-05-15
Also published as: US20210025800A1; JP2021518906A; WO2019183651A1; JP7270636B2; AT521097A1; US11340151B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotationsviskosimeter (10) zur Messung der Viskosität von Stoffen, umfassend - eine Messwelle (1) und eine durch einen Antrieb (4) angetriebene Hohlwelle (2), wobei die Messwelle (1) innerhalb der Hohlwelle (2) angeordnet ist, - einen Messkörper (3), der an einem Ende der Messwelle (1) angeordnet und mit einer Probe beaufschlagbar ist, - ein, insbesondere elastisches, Koppelelement, wobei die Hohlwelle (2) über das Koppelement mit der Messwelle (1) verbunden ist, - eine Winkelmesseinheit (8) die derart zu der Messwelle (1) angeordnet und ausgebildet ist, dass die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen der Hohlwelle (2) und der Messwelle (1) im Messbetrieb messbar ist, wobei die Hohlwelle (2) und die Messwelle (1) mit dem dem Messkörper (3) gegenüberliegenden Ende in ein Gehäuse (5) hineinragen und das Koppelelement in dem Gehäuse (5) angeordnet ist, und das Gehäuse (5) und das Koppelelement derart mit der Messwelle (1), der Hohlwelle (2) und/oder gegebenenfalls mit oder in dem Viskosimetergehäuse verbunden sind, dass das Gehäuse (5) mit dem in dem Gehäuse (5) angeordneten Koppelelement von dem Rotationsviskosimeter (10) und/oder der Messwelle (1) und/oder der Hohlwelle (2) abnehmbar, insbesondere auf dieses aufsteckbar, ist.

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotationsviskosimeter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Mit derartigen Rotationsviskosimetern wird über weite Messbereiche in ausreichender Genauigkeit die Viskosität von Proben durch Rotation von Messteilen in beliebigen unter dem Viskosimeter stehenden, die Probe enthaltenden Messgefäßen bestimmt.

[0003] Derartige Viskosimeter werden beispielsweise gemäß ASTM D2983 für die Prüfung von Schmiermitteln in der Automobilindustrie vorgeschlagen und sind vom Prinzip her aus der US 2,679,750 als Relativ-Viskosimeter bekannt.

[0004] Der Aufbau eines Viskosimeters umfasst prinzipiell einen Motor mit exakter konstanter Drehzahlvorgabe, der eine Messwelle antreibt, die mit mechanischen rückstellenden Mitteln mit der Drehzahlvorgabe/Motorachse verbunden ist, Sensoren zur Drehwinkelmessung, am unteren Ende der Messwelle einen Messteil sowie ein Stativ, das Motor, Welle und Messteil trägt und gegebenenfalls Mittel zur Höhenverstellung besitzt. Der Messteil taucht bis zu einer definierten Eintauchmarke in die Probe, die sich in einem beliebigen Behälter befindet. Dabei wird die Viskosität einer Probe durch Rotation eines genormten Messteiles in der zu vermessenden Probe bestimmt. Messteile sind beispielsweise aus der ASTM D5133-96 und der ISO 2555 bekannt.

[0005] Der Messteil wird im Allgemeinen lösbar und damit austauschbar an der mit einem Motor rotierten Messwelle befestigt, in die Probe getaucht und mittels Motor in Rotation versetzt. Aufgrund ihrer Zähigkeit wirkt die Probe im Messgefäß der Bewegung des Messkörpers bremsend entgegen. Die Antriebswelle, an der der Messteil befestigt ist, kann mit einem der Rotation entgegenwirkenden federnden Element ausgestattet sein, wobei das der Drehbewegung entgegenwirkende Drehmoment zu einer Torsion der Welle bzw. zu einer Auslenkung dieses federnden Elements führt. Durch geeignete Sensoren wird der sich einstellende Winkel zwischen Messwelle und Antriebswelle bestimmt, wobei dieser Winkel ein Maß für die Viskosität der Probe ist.

[0006] Im Gegensatz zu Präzisionsrheometern bzw. absolut messenden Viskosimetern mit genau definierten Versuchsgeometrien, z.B. mit Scherspalt mit definierter Spaltgeometrie zwischen zwei Messteilen, und damit auch definierten Scherbedingungen, taucht bei Rotationsviskosimetern der Messteil bzw. Messkörper oder Messkörper in die flüssige Probe ein, wobei die Geometrie des Bechers unberücksichtigt bleibt.

[0007] EP 3104159 A1 (ATAGO CO LTD) vom 14. Dezember 2016 zeigt ein Rotationsviskosimeter zur Messung der Viskosität von Stoffen, umfassend eine Messwelle und eine durch einen Antrieb angetriebene Hohlwelle, wobei die Messwelle innerhalb der Hohlwelle angeordnet ist, einen Messkörper, der an einem Ende der Messwelle angeordnet und mit einer Probe beaufschlagbar ist. Weiters wird ein Koppelelement gezeigt, wobei die Hohlwelle über das Koppelelement mit der Messwelle verbunden ist. Das Rotationsviskosimeter umfasst eine Winkelmesseinheit, die derart zu der Messwelle angeordnet und ausgebildet ist, dass die Drehphasendifferenz zwischen der Hohlwelle und der Messwelle im Messbetrieb messbar ist, wobei die Hohlwelle und die Messwelle mit dem dem Messkörper gegenüberliegenden Ende in ein Gehäuse hineinragen und das Koppelelement in diesem Gehäuse angeordnet ist.

[0008] Die DE 7918425 U1 (BRABENDER OHG) vom 29. November 1979 zeigt ein Rotationsviskosimeter und beschäftigt sich mit der Problematik des beschränkten Einsatzbereiches und der austauschbaren Feder.

[0009] Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Rotationsviskosimeter ist es, dass diese nur einen beschränkten Einsatzbereich anwendbar sind, sodass nur Flüssigkeiten in einem engen Viskositätsbereich mit demselben Rotationsviskosimeter gemessen werden können.

[0010] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Rotationsviskosimeter bereitzustellen, das einen möglichst weiten Einsatzbereich hat, einfach aufgebaut ist und präzise Messwerte liefert.

[0011] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0012] Durch die abnehmbare Ausbildung des Gehäuses ist ein einfaches Tauschen des Kopplungselements möglich. So können beispielsweise je nach zu messender Probe unterschiedliche Koppelelemente zur Verfügung gestellt werden, die auf die Charakteristik der Probe abgestimmt sind und so eine Vielzahl unterschiedlicher Proben verschiedenster Viskositäten ohne hohen Umbau- und Kalibrationsaufwand einfach gemessen werden.

[0013] Besonders vorteilhafte Ausführungsformen des Rotationsviskosimeters werden durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche näher definiert:

[0014] Eine bevorzugte Ausbildung der erfindungsgemäßen Rotationsviskosimeters sieht vor, dass das Koppelelement als Feder, insbesondere Spiralfeder oder Kreuzfeder, oder Torsionselemente, insbesondere Torsionsdraht, ausgebildet ist, dass die Feder zwischen der Messwelle und dem Gehäuse angeordnet ist und das Gehäuse mit der Hohlwelle verbunden ist und mit dieser mitdreht, oder dass die Feder zwischen der Hohlwelle und dem Gehäuse angeordnet ist und das Gehäuse mit der Messwelle verbunden ist und mit dieser mitdreht, wobei im Messbetrieb bei Beaufschlagung des Messkörpers mit einer Probe die Feder aufgrund eines Gegendrehmoments, das durch den Widerstand aufgrund der Viskosität der Probe bezüglich dem Messkörper entsteht, ausgelenkt wird, und wobei die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen der Hohlwelle und der Messwelle mittels der Winkelmesseinheit messbar ist.

[0015] Eine einfache und noch bessere Abstimmung auf die Proben wird erreicht, indem die Winkelmesseinheit, insbesondere die Winkelmesseinheit und die Messelektronik, in das Gehäuse integriert und mit diesem von dem Rotationsviskosimeter abnehmbar ausgebildet ist.

[0016] Ein einfacher Tausch des Gehäuses mit integrierten Sensoren wird ermöglicht, wenn die Winkelmesseinheit zumindest einen induktiven Sensor und/oder kapazitiven Sensor und/oder optischen Sensor und/oder einen Hall-Sensor umfasst, wobei die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen Hohlwelle und Messwelle berührungslos messbar ist. Dies wird einerseits durch eine entsprechende berührungslose sich mitdrehende Winkelmessung verbessert, welche ohne Schleifkontakte ausgeführt wird.

[0017] Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Winkelmesseinheit zwei Sensoren umfasst, wobei der Drehwinkel der Hohlwelle und der Drehwinkel der Messwelle jeweils durch einen der Sensoren messbar ist und die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen Hohlwelle und Messwelle durch Differenzenbildung der beiden Winkel bestimmbar ist.

[0018] Die Reibung kann reduziert oder vermieden und damit eine Fehlerquelle der Messung reduziert werden, wenn die Messwelle ganz oder teilweise mittels Kugellager, Edelstein-Spitzenlager, Magnetlager oder Luftlager, insbesondere in der Hohlwelle gelagert ist. Durch den Einsatz wartungsfreier und reibungsreduzierter Magnetlager, im Vergleich zu Kugel- und Spitzenlager, welche Stand der Technik sind, kann die Messperformance verbessert werden und die Standzeit des Lagers verbessert werden.

[0019] Vorteilhaft kann das Gehäuse eine Speicher- und/oder Identifikationseinheit aufweisen, wobei mittels der auf der Speicher- und/oder der Identifikationseinheit enthaltenen Informationen die Justierungs- und Kalibrationsdaten der Winkelmesseinheit und/oder des Koppelelements abrufbar sind oder aus der Speicher- und/oder der Identifikationseinheit auslesbar sind. Durch einen Speicherbaustein welcher direkt mit dem Winkelmesssensor, der Auswerteeinheit verbunden ist, wird eine einfache Speicherung der Justierung, bewerkstelligt, wodurch diese nach Wechsel des Gehäuses und der darin enthaltenen Elemente einfach abgerufen werden kann.

[0020] Eine bevorzugte Ausführungsform des Rotationsviskosimeter sieht vor, dass dieses eine automatische Gehäuseerkennungseinheit zur Erkennung des Gehäuses aufweist, wobei bei Aufstecken des Gehäuses auf das Rotationsviskosimeter das jeweilige Gehäuse und das in dem Gehäuse angeordnete Koppelelement und/oder die Winkelmesseinheit erkennbar ist, und wobei insbesondere die Justierungs- und Kalibrationsdaten aus der Speicher- und/oder Identifikationseinheit automatisch der Auswerteelektronik des Rotationsviskosimeters zuführbar sind. So kann eine automatische Gehäuseerkennung beispielsweise mittels RFID erreicht werden, welche dem Benutzer angebrachte Gehäuse als auch die zur Messung benötigten Kalibrations- und Justier-

daten auswählt und anzeigt und so Fehlmessungen vermeidet.

[0021] Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Antrieb als Hohlwellenmotor ausgebildet ist und die Hohlwelle in den Hohlwellenmotor integriert ist, oder dass die Hohlwelle mittels Zahnrädern oder mittels eines Riementriebs durch den Antrieb antreibbar ist. Durch die Ausbildung des Antriebs als Hohlwellenmotor kann die Antriebswelle und die Motorwelle kombiniert werden, wobei die Hohlwelle entweder durch den Motor direkt oder über Getriebe und Lager angetrieben wird und so eine besonders kompakte Ausbildung erreicht wird. Für ein einfaches Wechseln der Federeinheit kann die Antriebswelle des Antriebs und die Hohlwelle kombiniert werden, wodurch beispielsweise die Hohlwelle gleichzeitig die Welle eines Steppermotors ist. Dadurch werden die Fertigungstoleranzen und die Rundlauftoleranzen entschärft. Außerdem benötigt man keine zusätzlichen Lager, da die Motorwelle eines Steppermotors bereits entsprechend doppelt mit Kugellagern gelagert ist. Dadurch reduzieren sich die Fertigungsteile auf ein Minimum bei gleicher Funktionalität, was unter anderem einen massiven positiven Einfluss auf die Herstellkosten der Sensorik hat.

[0022] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

[0023] Die Erfindung ist im Folgenden anhand von besonders vorteilhaften, aber nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben:

[0024] Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotationsviskosimeters.

[0025] Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotationsviskosimeters.

[0026] Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotationsviskosimeters mit auf dem Gehäuse angeordneter Winkelmesseinheit.

[0027] In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotationviskosimeters 10 dargestellt. Das Rotationsviskosimeter 10 umfasst eine Messwelle 1 und eine durch einen Antrieb 4 angetriebene Hohlwelle 2. Die Hohlwelle 2 ist hohl ausgebildet und in dieser die Messwelle 1 koaxial angeordnet. Am Ende der Messwelle 1 ist ein Messkörper 3 angeordnet. Die Messwelle 1 und die Hohlwelle 2 ragen mit einem ihrer Enden, bei dieser Ausführungsform dem oberen Ende bzw. mit dem dem Messkörper 3 gegenüberliegenden Ende, in ein Gehäuse 5 hinein. Das Gehäuse 5 ist mit der Hohlwelle 2 verbunden und dreht mit dieser mit. In dem Gehäuse 5 ist ein als Feder 6 ausgebildetes Koppelelement angeordnet. Die Feder 6 ist zwischen dem Gehäuse 5 und der Messwelle 1 angeordnet und an diesen jeweils mit einem Ende befestigt. Während der Messung wird der Messkörper 3 in einen Messbecher mit einer Probe getaucht und die Hohlwelle 2 durch den Antrieb 4 angetrieben. Durch die Befestigung der Feder 6 an der Messwelle 1 und dem Gehäuse 5 und der Befestigung des Gehäuses 5 an der Hohlwelle 2 wird die Feder 6 durch den Widerstand des Messkörpers 3 in der Probe und dessen Gegendrehmoment auf die Messwelle 1 gedehnt, wenn die Hohlwelle 2 durch den Antrieb 4 angetrieben wird.

[0028] Im Gehäuse 5 ist bevorzugt eine Speichereinheit - und/oder Identifikationseinheit 7 angebracht, wobei mit der Auswerteinheit 12 des Viskosimeters 10 die auf der Speicher- und/oder der Identifikationseinheit 7 enthaltenen Informationen bezüglich der Koppeleinheit wie die Federkennlinie sowie weitere Justierungs- und Kalibrationsdaten der Koppeleinheit 6 abrufbar sind oder aus der Speicher- und/oder der Identifikationseinheit auslesbar sind und in der Auswerteeinheit 12 zur Bestimmung der Viskosität zu Verfügung stehen.

[0029] An der Feder 6 ist ein Befestigungselement 9 angeordnet, mit dem die Feder 6 auf die Messwelle 1 aufgesteckt werden kann. Das Gehäuse 5 ist mit der Hohlwelle 2 auch über ein lösbares Verbindungselement verbunden. Durch die lösbare Verbindung des Gehäuse 5 mit der Hohlwelle 2 und der Feder mit der Messwelle 1 ist das Gehäuse 5 mit der im Gehäuse 5 integrierten Feder 6 einfach abnehmbar und auswechselbar. So kann beispielsweise je nach zu mes-

sender Probe ein spezifisches Gehäuse 5 mit dem auf die Probe abgestimmten Koppelelement bzw. Feder 6 angebracht werden und eine aufwendige Abstimmung bzw. Einstellung entfällt. Weiters kann so mit einem Rotationsviskosimeter 10 eine große Viskositätsbandbreite von Proben gemessen werden ohne das gesamte Rotationsviskosimeter 10 austauschen zu müssen.

[0030] Das Rotationsviskosimeter 10 umfasst weiters eine Winkelmesseinheit 8 die derart zu der Messwelle 1 angeordnet und ausgebildet ist, dass die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen der Hohlwelle 2 und der Messwelle 1 im Messbetrieb messbar ist.

[0031] Optional kann die Messwelle 1 das Gehäuse 5, wie in Fig. 1 dargestellt, vollständig durchsetzen und/oder die Messwelle 1 beispielsweise an oder in der Wandung des Gehäuses 5 gelagert sein. Bevorzugt wird die Messwelle oberhalb des federnden Elements gelagert sein.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotationsviskosimeters 10 in einer Schnittansicht.

[0032] In der Nähe eines unteren Endes der Hohlwelle 2, also des dem Messkörper 3 zugewandten Endes der Hohlwelle 2, ist eine erste Schwenkkurbel 11 angebracht. Die erste Schwenkkurbel 11 ist als C-förmiges Element ausgebildet und ihre obere Endseite ist im Bereich des unteren Endabschnitts der Hohlwelle 2 angebracht. An dem unteren Ende der ersten Schwenkkurbel 11 ist auf der Achse der Hohlwelle 2 ein Spitzenlager 16 angeordnet. Das Spitzenlager 16 ist bei dieser Ausführungsform als Edelsteinlager ausgebildet, wobei andere Lagerungen wie Zapfenlager alternativ vorgesehen sein können.

[0033] An der oberen Endseite der Messwelle 1 ist diese in dem Gehäuse 5 über ein Lager 22 drehbar gelagert. Im Bereich des unteren Endabschnitts der Messwelle 1 ist eine zweite Schwenkkurbel 18 angebracht. Diese zweite Schwenkkurbel 18 ist als C-förmiges Element ausgebildet und ihre obere Endseite ist an einer Umgebung des unteren Endabschnitts der Messwelle 1 befestigt. Die untere Endseite der zweiten Schwenkkurbel 18 liegt auf der Achse der Messwelle 1. An einer unteren Fläche der unteren Endseite der zweiten Schwenkkurbel 18 ist ein Spindelhalter 19 angebracht. An dem Spindelhalter 19 ist der Messkörper 3 koaxial zur Messwelle 1 und der Hohlwelle 2 über eine z.B. mechanische oder magnetische Kupplung 20 lösbar befestigt.

[0034] Analog zu der Ausführungsform der Fig. 1 ist in dem Gehäuse 5 eine Feder 6 angeordnet, die über ein Befestigungselement 9 auf die Messwelle 1 aufgesteckt ist und das Gehäuse 5 ist mit der Hohlwelle 2 auch über ein lösbares Verbindungselement verbunden. Das zweite Ende der Feder 6 wird mit dem Gehäuse 5 verbunden, das Verbindungselement kann lösbar sein.

[0035] Geeignete Befestigungselemente 9 oder Verbindungselemente zur Verbindung des Gehäuses 5 mit der Hohlwelle 2, der Messwelle 1 mit einer Feder 6 oder dem Gehäuse 5 und/oder des Gehäuses 5 mit dem Koppelelement oder umgekehrt, zur Verbindung des Gehäuses 5 mit der Messwelle 1 und der Hohlwelle 2 mit dem Koppelelement sind beispielsweise Spann- oder Klemmschrauben, Klemm- oder Steckverbindungen, Profilwellen mit entsprechenden Naben 0der andere aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungs- und Befestigungselemente.

[0036] Die Winkelmesseinheit 8 im Bereich der C-förmigen ersten Schwenkkurbel 11 und der zweiten Schwenkkurbel 18 ist als optische Messung ausgebildet und umfasst zwei Balken oder auch Encoderscheiben 31a, 31b. Die erste Encoderscheibe 31a ist an der ersten Schwenkkurbel 11 und die zweite Encoderscheibe 31b and der zweiten Schwenkkurbel 18 befestigt. Die Encoderscheiben 31a, 31b sind zwei gezahnte Scheiben, die einander gegenüber gestellt sind und am Umfang eine Anzahl von Zähnen aufweisen. Der Versatz bzw. die Weite zwischen den Zähnen wird optisch detektiert und so die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen der Hohlwelle 2 und der Messwelle 1 berührungslos ermittelt.

[0037] In Fig. 3 ist eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotationsviskosimeters 10 im Schnitt dargestellt. Das Rotationsviskosimeter 10 ist ähnlich dem der Fig. 2 ausgebildet und weist auch zwei C-förmige Schwenkkurbeln, die über ein Ankerlager verbunden sind, auf.

[0038] Im Unterschied zu der Fig. 2 ist auf dem oberen Ende des Gehäuses 5 die Winkelmesseinheit 8 angeordnet und mit diesem abnehmbar ausgebildet. So kann die auf das Koppelelement bzw. die Feder 6 abgestimmte Winkelmesseinheit 8 jeweils mit dem Gehäuse ausgetauscht werden und so je nach zu messender Probe an dem Rotationsviskosimeter 10 angebracht werden. Die Winkelmesseinheit 8 weist eine magnetische Winkelmessung auf, wobei jeweils auf der Messwelle 1, an deren durch das Gehäuse 5 durchsetzendem Ende, und dem Gehäuse 5 im Bereich des Lagers 23, mehrere Magnete 24 oder Magnetscheiben angeordnet sind, die von jeweils einem Differenzialwinkelsensor 21 erfasst werden und so die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen der Hohlwelle 2 und der Messwelle 1 berührungslos ermittelt wird.

[0039] Im Messbetrieb wird wiederum bei Beaufschlagung des Messkörpers 3 mit einer Probe die Feder 6 aufgrund eines Gegendrehmoments, das durch den Widerstand aufgrund der Viskosität der Probe bezüglich des Messkörpers 3 entsteht, ausgelenkt, wobei die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen der Hohlwelle 2 und der Messwelle 1 mittels der Winkelmesseinheit 8 gemessen wird.

[0040] Optional zu den gezeigten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Messelektronik der Winkelmesseinheit 8 ebenfalls in das Gehäuse 5 integriert bzw. in diesem untergebracht oder an diesem angebracht und mit diesem von dem Rotationsviskosimeter 10 abnehmbar ausgebildet ist. Die Übertragung der gemessenen Winkel oder der Winkeldifferenz und/oder der Drehphasendifferenz kann dann über Schleifkontakte oder berührungslose UÜbertragungsvarianten erfolgen.

[0041] Die Feder 6 des erfindungsgemäßen Rotationsviskosimeters 10 kann beispielsweise eine Spiral- oder Kreuzfeder oder Torsionsfeder oder andere federnde Elemente sein.

[0042] Alternativ kann das Koppelelement auch als Torsionselement ausgebildet sein. So kann beispielsweise die Messwelle 1 an dem Ende an dem sie mit dem Gehäuse 5 verbunden ist einen Torsionsdraht aufweisen, der in der Achse der Messwelle 1 angeordnet ist und eine elastische Torsion im Messbetrieb erfährt. Diese Torsion oder Verdrehung kann dann mittels Dehnmessstreifen oder anderer Messsensoren aufgenommen und für die Auswertung herangezogen werden.

[0043] Alternativ zu den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 kann das Koppelelement oder die Feder 6 zwischen der Hohlwelle 2 und dem Gehäuse 5 angeordnet sein und das Gehäuse 5 mit der Messwelle 1 verbunden sein und mit dieser mitdrehen.

[0044] Die Winkelmesseinheit 8 weist erfindungsgemäß zumindest einen induktiven Sensor und/oder kapazitiven Sensor und/oder optischen Sensor und/oder einen Hall-Sensor auf, wobei dadurch die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen Hohlwelle 2 und Messwelle 1 berührungslos gemessen werden kann.

[0045] Die Messwelle 1 kann optional ganz oder teilweise mittels Magnetlager oder Luftlager oder Kugellagern gelagert sein. Durch die Lagerung mittels Luft- oder Magnetlagern wird die Reibung reduziert und dadurch die Messgenauigkeit erhöht. Weiters kann die Messwelle 1 auch innerhalb der Hohlwelle 2 gelagert sein oder die Lagerung der Messwelle 1 in die Lagerung der Hohlwelle integriert sein.

[0046] Optional kann das Gehäuse 5 eine Speicher- und/oder Identifikationseinheit aufweisen, die die enthaltenen Elemente, also die Feder 6, die Winkelmesseinheit 8 und/oder die Messelektronik angibt oder auf der die Charakteristik der Feder 6, der Winkelmesseinheit 8, oder der Sensoren und Messelektronik abgespeichert ist. Mittels der auf der Speicher- und/oder der Identifikationseinheit enthaltenen Informationen können die Justierungs- und Kalibrationsdaten auf dem Rotationsviskosimeter 10 abgespeichert abrufbar sein und nach Aufbringung des jeweiligen Gehäuses ausgelesen oder abgerufen werden. Hierzu kann das Rotationsviskosimeter 10 optional eine automatische Gehäuseerkennungseinheit aufweisen, die das jeweilige Gehäuse 5 und die darin enthaltene Winkelmesseinheit 8 automatisch erkennt. Bei Aufstecken des Gehäuses 5 auf das Rotationsviskosimeter 10 wird das in dem Gehäuse 5 angeordnete Koppelelement und/oder

die Winkelmesseinheit 8 erkannt und die Justierungs- und Kalibrationsdaten aus der Speicherund/oder Identifikationseinheit automatisch der Auswerteelektronik des Rotationsviskosimeters 10 zugeführt.

[0047] Beispielsweise können auf der Speicher- und/oder Identifikationseinheit die Kalibrationsdaten der Feder 6 und ggf. der Winkelmesseinheit 8 sowie die Identifikation der Feder 6 und deren Messbereich ausgelesen werden oder der entsprechende Motorwiderstand der Bauteile angegeben sein. In der Auswerteeinheit werden diese Daten dann mit den Kalibrationsdaten der anderen Elemente im Rotationsviskosimeter 10 kombiniert und für die Auswertung der gemessene Drehwinkel in Viskositätsdaten zur Verfügung gestellt. Weiters besteht die Möglichkeit, dass die Speicher- und/oder Identifikationseinheit einen RFID-Chip umfasst, über den die Daten berührungslos ausgelesen werden können.

[0048] Alternativ kann vorgesehen sein, dass beispielsweise die Sensoren der Winkelmesseinheit 8 auf dem Rotationsviskosimeter 10 befestigt sind und auf diesem verbleiben und nur Teile der Winkelmesseinheit 8, wie z.B. die Encoderscheiben 31a, 31b oder Magnete oder einzelne davon mit dem Gehäuse abnehmbar sind.

[0049] Optional kann der Antrieb 4, wie in Fig. 1 dargestellt, als Hohlwellenmotor ausgebildet sein und die Hohlwelle 2 in den Hohlwellenmotor integriert sein. Alternativ dazu kann der Antrieb 4 auch die Hohlwelle 2 über einen Riementrieb, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt antreiben oder über andere Getriebeformen, wie Zahnräder, mit der Hohlwelle 2 verbunden sein und diese antreiben.

Claims

Patentansprüche

1. Rotationsviskosimeter (10) zur Messung der Viskosität von Stoffen, umfassend

- eine Messwelle (1) und eine durch einen Antrieb (4) angetriebene Hohlwelle (2), wobei die Messwelle (1) innerhalb der Hohlwelle (2) angeordnet ist,

- einen Messkörper (3), der an einem Ende der Messwelle (1) angeordnet und mit einer Probe beaufschlagbar ist,

- ein, insbesondere elastisches, Koppelelement, wobei die Hohlwelle (2) über das Koppelement mit der Messwelle (1) verbunden ist,

- eine Winkelmesseinheit (8) die derart zu der Messwelle (1) angeordnet und ausgebildet ist, dass die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen der Hohlwelle (2) und der Messwelle (1) im Messbetrieb messbar ist,

- wobei das Rotationsviskosimeter (10) weiters ein Viskosimetergehäuse und ein an dem Viskosimetergehäuse angeordnetes Gehäuse (5) umfasst,

- wobei die Hohlwelle (2) und die Messwelle (1) mit dem dem Messkörper (3) gegenüberliegenden Ende in das Gehäuse (5) hineinragen und das Koppelelement in dem Gehäuse (5) angeordnet ist, und

- dass das Gehäuse (5) und das Koppelelement derart mit der Messwelle (1), der Hohlwelle (2) und/oder gegebenenfalls mit oder in dem Viskosimetergehäuse lösbar verbunden sind, dass das Gehäuse (5) mit dem in dem Gehäuse (5) angeordneten Koppelelement von dem Rotationsviskosimeter (10) und/oder der Messwelle (1) und/oder der Hohlwelle (2) abnehmbar, insbesondere auf dieses aufsteckbar, ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationsviskosimeter (10) eine automatische Gehäuseerkennungseinheit zur Erkennung des Gehäuses (5) aufweist, wobei bei Aufstecken des Gehäuses (5) auf das Rotationsviskosimeter (10) das jeweilige Gehäuse (5) und das in dem Gehäuse angeordnete Koppelelement und/oder die Winkelmesseinheit (8) erkennbar ist, und wobei insbesondere die Justierungs- und Kalibrationsdaten aus der Speicher- und/oder Identifikationseinheit automatisch der Auswerteelektronik des Rotationsviskosimeters (10) zuführbar sind.

2. Rotationsviskosimeter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement als Feder (6), insbesondere Spiralfeder oder Kreuzfeder, oder Torsionselemente, insbesondere Torsionsdraht, ausgebildet ist,

- dass die Feder (6) zwischen der Messwelle (1) und dem Gehäuse (5) angeordnet ist und

das Gehäuse (5) mit der Hohlwelle (2) verbunden ist und mit dieser mitdrehbar ist, oder - dass die Feder (6) zwischen der Hohlwelle (2) und dem Gehäuse (5) angeordnet ist und

das Gehäuse (5) mit der Messwelle (1) verbunden ist und mit dieser mitdrehbar ist, wobei im Messbetrieb bei Beaufschlagung des Messkörpers (3) mit einer Probe die Feder (6) aufgrund eines Gegendrehmoments, das durch den Widerstand aufgrund der Viskosität der Probe bezüglich des Messkörpers (3) entsteht, auslenkbar ist, und wobei die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen der Hohlwelle (2) und der Messwelle (1) mittels der Winkelmesseinheit (8) messbar ist.

3. Rotationsviskosimeter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelmesseinheit (8), insbesondere die Winkelmesseinheit (8) und die Messelektronik, in das Gehäuse (5) integriert und mit diesem von dem Rotationsviskosimeter (10) abnehmbar ausgebildet ist.

4. Rotationsviskosimeter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelmesseinheit (8) zumindest einen induktiven Sensor und/oder kapazitiven Sensor und/oder optischen Sensor und/oder einen Hall-Sensor umfasst, wobei die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen Hohlwelle (2) und Messwelle (1) berührungslos messbar ist.

5. Rotationsviskosimeter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelmesseinheit (8) zwei Sensoren umfasst, wobei der Drehwinkel der Hohlwelle (2) und der Drehwinkel der Messwelle (1) jeweils durch einen der Sensoren mess-

bar ist und die Winkeldifferenz und/oder die Drehphasendifferenz zwischen Hohlwelle (2) und Messwelle (1) durch Differenzenbildung der beiden Winkel bestimmbar ist.

6. Rotationsviskosimeter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwelle (1) ganz oder teilweise mittels Kugellager, Edelstein-Spitzenlager, Magnetlager oder Luftlager, insbesondere in der Hohlwelle (2), gelagert ist.

7. Rotationsviskosimeter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) eine Speicher- und/oder Identifikationseinheit aufweist, wobei mittels der auf der Speicher- und/oder der Identifikationseinheit enthaltenen Informationen die Justierungs- und Kalibrationsdaten der Winkelmesseinheit (8) und/oder der Koppeleinheit abrufbar sind oder aus der Speicher- und/oder der Identifikationseinheit auslesbar sind.

8. Rotationsviskosimeter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (4) als Hohlwellenmotor ausgebildet ist und die Hohlwelle (2) in den Hohlwellenmotor integriert ist, oder dass die Hohlwelle (2) mittels Zahnrädern oder mittels eines Riementriebs durch den Antrieb (4) antreibbar ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen