Rotationsviskosimeter
Die Erfindung betrifft ein Rotationsviskosimeter zur Messung der Viskosität fliessfähiger Medien, bei dem der Antrieb des Rotationskörpers und die Messung des der Viskosität proportionalen Drehmomen- tes an ein und derselben Welle erfolgen.
Es sind Rotationsviskosimeter bekannt, die den Antrieb des Rotationskörpers durch einen Synchronmotor oder einen anderen'drehzahlstabilisierten Motor vornehmen und das dem Drehmoment am Rota tionskörper proportionale Reaktionsmoment am drehbar gelagerten Gehäuse des Antriebs messen.
Die das Reaktionsmoment als Mass für'die Vis- kosität b. enutzenden Viskosimeter besitzen den Nachteil eines relativ grossen Massenträgheitsmomentes des aus drehbar gelagertem Antrieb, Federglied und geschwindigkeitsproportional gedämpftem Rotationskörper bestehendem gedämpftem Masse-Feder System. Darüber hinaus besitzen derartige Instrumente eine relativ kleine Federkonstante, da die Messmomente bei Viskositäbsmessungen nur klein sind und grosse Ausschlagwinkel nahe 360 ver- wendet werden, um ein günstiges Auflösungsvermögen zu erzielen.
Durch ihr grosses Massenträg- heitsmoment und die kleine Federkonstante haben diese Instrumente ein ungünstiges Einschwingverbal- ten. Die Beruhigungszeit vom Auftreten einer Mess- grössenänderung bis zum neuen Beharrungszustand ist unvertretbar hoch. Substanzen mit Zeitabhängigkeiten der Viskosität können damit nicht exakt untersucht werden.
Bekannt sind auch Geräte, bei denen die Welle zum Rotationskörper durch ein federndes Glied unterbrochen wird und die beim Wirksamwerden eines Drehmomentes vorhandene Relativdrehung der An lenkpunkte des Fcderglicdes an den beiden Antriebswellenenden als Mass finir das Drehmoment am Ro tationskörp ! er dient. Diese Relativdrehung wird über Widerstandsgeber, induktive oder kapazitive Geber in einen elektrischen Wert umgesetzt und über Schleif- ringe bzw. induktive oder kapazitive Kopplung aus dem rotierenden zum relativ in Ruhe befindlichen System übertragen.
Geräte, bei denen die Relativdrehung der An lenkpunkte eines Federgliedes im rotierenden An triebssystem als Mass für das Drehmoment benutzt wird, besitzen den Nachteil, ; dass der dem Drehmoment proportionale Drehwinkel aus dem rotieren- den System über zusätzliche Einrichtungen wie z. B.
Ohmsche Widerstandsgeber mit Schleifringüber- tragung der elektrischen Ströme auf das relativ in Ruhe befindliche System übertragen werden muss.
Bekannt ist auch eine Anordnung, bei der sich zwischen Antrieb und Rotationskörper ein Kegel raddifferentialgetriebe befindet, wobei das idem Drehmoment am Rotationskörper proportionale gleich grosse Gehäuse-bzw. Stegdrehmoment des Kegelraddifferentialgetriebes gemessen wird. Des weiteren ist auch ein Viskosimeter bekannt, das ein Stirn radumlaufrädergetriebe (Stirnraddifferentialgetriebe) zum Zweck des Antriebes zweier Rotationskörper verwendet, wobei das Gehäuse bzw. der Steg dieses Getriebes umläuft und das Drehmoment an einem mit dem Dynamometer in Verbindung stehenden Zentralrad des Umlaufrädergetriebes gemessen wird.
Geräte, bei denen zwischen Antrieb und Ro tationskörper ein Kegelraddifferentialgetriebe ange- ordnet ist, besitzen den Nachteil des komplizierten Aufbaues durch die sich kreuzenden Achsen. Das Drehmoment am Steg ist gleich dem Drehmoment am Zentralrad.
Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Män- gel der bekannten Viskosimeter zu mindern bzw. zu beseitigen und ein Viskosimeter zu schaffen, mit dem bei einem Minimum an technischem Aufwand auch exakte Untersuchungen von Substanzen mit Zeitabhängigkeiten der Viskosität möglich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Rotationsviskosimeter, bei denen der Antrieb des Rotationskörpers und die Messung des der Viskosität proportionalen Drehmomentes an. ein und derselben Welle erfolgen, das Einschwingverbalten des ein ge- dämpftes Masse-Feder-System tdarstellenden Dreh- momentmesswerkes durch Erhöhung der Eigenfre quenz zu verbessern.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein zwischen Antrieb und Rotationskörper angeordnetes, winkelbeweglich begrenzt drehbares Stirnradstandgetriebe, dessen Gehäuse über ein Federglied starr mit einem Gestell und über ein Koppel- getriebe mit fest am Gehäuse angelenkter Schwinge beweglich mit einem Zeiger verbunden ist, vorgesehen ist.
Vorzugsweise kann dem Koppelgetriebe eine Skala und/oder ein mechanisch-elektrischer bzw. ein mechanisch-pneumatischer Wandler zur Übertragung der Messwerte zugeordnet sein.
Die erfindungsgemässe Lösung besitzt gegenüber bekannten Geräten den Vorteil einer hohen Eigenfrequenz des Messsystems, wodurch eine kürzere Berwhigungszeit vom Auftreten einer Messgrössenände- rung bis zum neuen Beharrungszustand erreicht wird.
Von besonderem Vorteil ist die Transformation des Drehmomentes am Rotationskörper zu höheren Drehmomenten am Federglied, weil mit dur samit ver knüpften Erhöhung der Faderkonstanten eine Steige- rung der Einsbellsicherheit, des Messsystems verbunden ist. Hinzu kommt, dass der Anteil der veränderlichen Dämpfung des Systems, bedingt durch die Messung unterschiedlicher Viskositäten, kleiner wird und die bei grossem Richtmoment und kleinem Massenträg- heitsmoment eines schwingungsfäbigsn Systems vor- handene Eigendämpfung an Gewicht gewinnt.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Aus führungsbeispiel erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen : Fig. l einen Schnitt durch das Viskosimeter und
Fig. 2 den Aufbau des Koppelgetriebes.
Die Zahnräder 1 bis 4 sind im Gehäuse 5 des Stimradstandgctriebes gelagert, wobei Zahnrad l über ein im Gestell 6 angeordnetes Zahnrad 7 von , einem Motor mit vorgegebener Drehzahl angetrieben wird. Das Gehäuse 5 des Stimradstamdgetliiebes ist im Gestell 6 winkelbeweglich begrenzt, drehbar gelagert. Zwischen Gehäuse 5 und Gestell 6 befindet sich ein Federglied 8, beispielsweise ein Schrauben- ader Spiralfeder bzw. ein Torsionsstab. Der Rota tionskörper 9 wird vom Zahnrad 4 des winkel- beweglichen Stimradstandgetriebes direkt angetrie- ben. Eine Sohwinge 10 ist starr mit dem Gehäuse 5 verbunden.
Sie ist Teil eines aus Kurbel 11, Koppel 12 und Schwinge 10 bestehenden Koppelgetriebes. An der Kurbel 11 ist ein Zeiger 13 starr angeordnet, der die Auslenkung der Schwinge 10 und damit des Gehäuses 5 auf einer Skala 14 anzeigt.
Zur Fermtbertragung und Registrierung des Mess- wertes können durch Schwinge 10 z. B. auch induktive Geber versbellt werden, die den Ausschlagwinkel in eine elektrische Ausgangsgrösse des Gerätes umsetzen.