Verfahren und Einrichtung zum Messen und Anzeigen der Viscosität einer Flüssigkeit
Zum laboratoriumsmässigen Messen der Viscosität von Flüssigkeiten benützt man seit langem Auslaufbecher, beispielsweise sogenannte Fordbecher, die unten mit einer Auslaufdüse versehen sind. Durch diese Auslaufdüse vermag pro Zeiteinheit eine bestimmte Flüssigkeitsmenge auszulaufen, die mit steigendem Druck, d. h. mit steigendem Pegelstand der Flüssigkeit im Auslaufbecher und mit abnehmendem Durchlaufwiderstand der Auslaufdüse, d. h. mit grö sserem Querschnitt und kleinerer Länge derselben zunimmt und im übrigen von der Viscosität der Flüssigkeit etwa umgekehrt proportional abhängt.
Unter Verwendung derartiger Auslaufbecher wird bisher die Viscosität von Flüssigkeiten laboratoriumsmässig an Proben gemessen, indem man die Zeit für die Entleerung des zu einem vorbestimmten Ausgangspegelstand gefüllten Auslaufbechers bis zu einem vorbestimmten niedrigen Pegelstand misst.
Nach vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zum Messen und Anzeigen der Viscosität einer Flüssigkeit, unter Verwendung eines Auslaufbechers, wobei die Zeit zum Auslaufen einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge aus dem Becher gemessen und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslaufbecher durch fortwährende Zuführung von Flüssigkeit dauernd bis zu einem vorbestimmten, durch einen Überlauf definierten Pegelstand gefüllt wird und bleibt und dass die pro Zeiteinheit daraus auslaufende Flüssigkeitsmenge dauernd gemessen und angezeigt wird.
Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch einen über einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit angeordneten Auslaufbecher mit einem Überlauf, eine Fördervorrichtung zum dauernden Zuführen von Flüssigkeit in den Becher im Überschuss und einer Mengenmessvorrichtung für die aus der Auslaufdüse des Bechers pro Zeiteinheit ausfliessende Flüssigkeit.
Es sind verschiedenartige Mittel bekannt, um die pro Zeiteinheit aus einem Behälter ausfliessende Flüssigkeitsmenge kontinuierlich zu messen und wenn beispielsweise die gewonnene Messgrösse gegebenüber einem Sollwert zu klein ist, was im vorliegenden Fall einer zu grossen Zähigkeit der Flüssigkeit entspricht, die Zuleitung einer Verdünnerflüssigkeit auszulösen.
Eine vorteilhafte, neuartige Lösung dieser Aufgabe kann beispielsweise darin bestehen, dass eine Auffangvorrichtung für die aus dem Auslaufbecher ausfliessende Flüssigkeit zwei Teilbehälter umfasst, die hin und her kippbar auf einer gemeinsamen Kippachse gelagert wird, wobei nach Füllung des einen Teilbehälters bis zu einem durch einen Überlauf bestimmten Pegelstand die Vorrichtung unter Wirkung des entstehenden Übergewichtes in eine zweite Stellung gekippt wird, in welcher der zweite Teilbehälter aus der Auslaufdüse des Bechers gefüllt wird, während der andere Teilbehälter in den Vorratsbehälter entleert wird.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung zum Messen der Viscosität von Flüssigkeit ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Über einer Wanne 1, die einen Vorratsbehälter für die bezüglich ihrer Viscosität zu beobachtende Flüssigkeit F bildet, ist ein Auslaufbecher 2 mit einer Auslaufdüse 20 und einem Überlaufring 21 montiert.
Mit Hilfe einer Pumpe 3 wird dauernd durch ein Rohr 30, in welchem ein einstellbares Ventil 31 eingebaut ist, so viel Flüssigkeit aus der Wanne 1 in den Becher 2 gefördert, dass der Becher dauernd bis zu dem durch seine obere Kante bestimmten Pegel stand P gefüllt ist. Die überlaufende Flüssigkeit fliesst durch das Abflussrohr 22 aus dem Überlaufring 21 in die Wanne 1 zurück.
Auf der Kippachse 4 unter der Auslaufdüse 20 ist eine zwei gleichartige Behälter 4a, 4b umfassende Auffangvorrichtung für die aus der Düse 20 ausfliessende Flüssigkeit hin und her kippbar gelagert.
Jedem der beiden Behälter ist ein Oberlaufsammler 40a bzw. 40b zugeordnet, nach der Zeichnung wird der Behälter 4a gefüllt. Die in seinen Überlaufsammler 40a überfliessende Flüssigkeit bewirkt ein entsprechendes Übergewicht auf die linke Seite, so dass die ganze Auffangvorrichtung nach links kippt und der vorher entleerte Behälter 4b die weiter aus der Düse 20 ausfliessende Flüssigkeit auffängt, während nun der Behälter 4a in die Wanne 1 entleert wird. Durch elektrische Kontakte an der Kippachse 4 oder an den Anschlagkörpern 41a, 41b kann bei jedem Kippvorgang ein Signal ausgelöst werden. Da beide Behälter 4a und 4b gleiches Fassungsvermögen aufweisen, ist die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kippbewegungen der Auffangvorrichtung ein Mass für die in der Zeiteinheit aufgefangene Flüssigkeitsmenge.
Diese ist ihrerseits abhängig von der Viscosität der Flüssigkeit. Bei grosser Zähigkeit der Flüssigkeit, d. h. bei grosser Viscosität, sind die Zeiten zwischen aufeinanderfolgenden Kippsignalen gross und bei dünnflüssigen Flüssigkeiten entsprechend kürzer. Es kann nun die Kippfrequenz als Mass für die Viscosität gemessen und angezeigt werden. Sie kann auch mit einer Sollfrequenz verglichen werden. Wenn die Kippfrequenz zu klein ist, kann, beispielsweise über ein elektrisch gesteuertes Ventil 5, aus einem Zuleitungsrohr 50 Verdünnerflüssigkeit in die Wanne geleitet werden, um die Viscosität der Flüssigkeit zu erniedrigen.
Method and device for measuring and displaying the viscosity of a liquid
For a laboratory measurement of the viscosity of liquids, flow cups have long been used, for example so-called Ford cups, which are provided with an outlet nozzle at the bottom. Through this outlet nozzle, a certain amount of liquid can run out per unit of time, which with increasing pressure, i. H. with increasing level of the liquid in the flow cup and with decreasing flow resistance of the discharge nozzle, d. H. increases with its larger cross-section and smaller length and, moreover, depends approximately inversely proportionally on the viscosity of the liquid.
Using such flow cups, the viscosity of liquids has been measured on samples in the laboratory by measuring the time for emptying the flow cup, which has been filled to a predetermined starting level, down to a predetermined low level.
According to the present invention, a method for measuring and displaying the viscosity of a liquid, using a flow cup, wherein the time for a predetermined amount of liquid to run out of the cup is measured and evaluated, characterized in that the flow cup is continuously supplied by up to is filled and remains at a predetermined level defined by an overflow and that the amount of liquid flowing out of it per unit of time is continuously measured and displayed.
A device for carrying out this method is characterized according to the invention by a flow cup with an overflow arranged above a storage container for the liquid, a conveying device for continuously supplying excess liquid into the cup and a quantity measuring device for the liquid flowing out of the nozzle of the cup per unit of time.
Various means are known for continuously measuring the amount of liquid flowing out of a container per unit of time and, for example, if the measured variable obtained is too small given a target value, which in the present case corresponds to an excessively high viscosity of the liquid, to trigger the supply of a diluent liquid.
An advantageous, novel solution to this problem can for example be that a collecting device for the liquid flowing out of the flow cup comprises two partial containers which are tiltable back and forth on a common tilting axis, whereby after filling one partial container up to one through an overflow certain level the device is tilted under the effect of the resulting excess weight in a second position, in which the second part of the container is filled from the outlet nozzle of the cup, while the other part of the container is emptied into the storage container.
An embodiment of a device according to the invention for measuring the viscosity of liquid is shown schematically in the drawing.
A flow cup 2 with an outlet nozzle 20 and an overflow ring 21 is mounted above a tub 1, which forms a storage container for the liquid F to be observed with regard to its viscosity.
With the help of a pump 3, so much liquid is continuously conveyed from the tub 1 into the cup 2 through a pipe 30 in which an adjustable valve 31 is installed that the cup is continuously filled to the level P determined by its upper edge is. The overflowing liquid flows back through the drain pipe 22 from the overflow ring 21 into the tub 1.
On the tilting axis 4 below the outlet nozzle 20, a collecting device comprising two similar containers 4a, 4b for the liquid flowing out of the nozzle 20 is mounted so that it can be tilted back and forth.
An overflow collector 40a or 40b is assigned to each of the two containers; container 4a is filled according to the drawing. The liquid overflowing into its overflow collector 40a causes a corresponding excess weight on the left side, so that the entire collecting device tilts to the left and the previously emptied container 4b catches the liquid that continues to flow out of the nozzle 20, while the container 4a empties into the tub 1 becomes. By means of electrical contacts on the tilting axis 4 or on the stop bodies 41a, 41b, a signal can be triggered with each tilting process. Since both containers 4a and 4b have the same capacity, the time between two successive tilting movements of the collecting device is a measure of the amount of liquid collected in the time unit.
This in turn depends on the viscosity of the liquid. If the liquid is very viscous, i. H. with high viscosity, the times between successive tilt signals are long and correspondingly shorter with thin liquids. The tilting frequency can now be measured and displayed as a measure of the viscosity. It can also be compared with a target frequency. If the tilting frequency is too low, diluting liquid can be fed into the tub from a feed pipe 50, for example via an electrically controlled valve 5, in order to lower the viscosity of the liquid.