DD216103A1

DD216103A1 - Rotationsviskosimeter zur messung im bereich kleiner schubspannungen

Info

Publication number: DD216103A1
Application number: DD24998783A
Authority: DD
Inventors: Herbert Broeke
Original assignee: Standardisierung Messwesen Amt
Priority date: 1983-04-19
Filing date: 1983-04-19
Publication date: 1984-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft Rotationsviskosimeter zur Messung im Bereich kleiner Schubspannungen mit angetriebenem Aussenzylinder und an einem Torsionsdraht befestigten Innenzylinder, bei denen das auf den Innenzylinder ausgeuebte Drehmoment durch Verdrehung des Torsionsdrahtes kompensiert und die Verdrehung angezeigt wird. Viskosimeter dieser Bauart dienen zur Messung von Fliessfunktionen im Bereich kleiner Schubspannungen. Sie haben den Vorzug, dass keine mechanische Reibung von Waelz- oder Gleitlagern Anlass zu Messfehlern gibt. Bei bekannten Rotationsviskosimetern dieser Bauart ist der Innenzylinder frei am Torsionsdraht aufgehaengt. Dadurch ist die koaxiale Lage des Innenzylinders zum Aussenzylinder nicht zwangslaeufig gewaehrleistet, was zu Messfehlern Anlass gibt. Durch die Erfindung wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, dass der Torsionsdraht an beiden Enden in der Achse eines senkrechten, mit Durchbruechen versehenen Rohres gespannt, der Innenzylinder koaxial dazu am Draht befestigt, der Aussenzylinder auf dem gleichen Rohr gelagert ist und die untere Einspannstelle messbar verdreht werden kann.

Description

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Titel der Erfindung .

Rotationsviskosimeter zur Messung im Bereich kleiner Schubspannungen ·' ·

Anwendungsgebiet der Erfindung. ,.. ,' ;. / ' \· .

Die Erfindung betrifft Rotationsviskosimeter mit angetriebenem Außenzylinder und an einem Torsions.d.raht befestigten, koaxial zum Außenzylinder angeordneten Inn en zylinder., .'!-bei dem auf Grund der Viskosität der im Ringspalt zwischen Innen- und Außenzylinder befindlichen !Flüssigkeit-: das auf. den Innen zylinder ausgeübte Drehmoment, infolge. Verdrehung des

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'Torsionsdrahtes kompensiert und- die Verdrehung als Maß für die Schubspannung angezeigt wird. ':: ' '/.

Rotationsviskosimeter werden zur.Untersuchung ideologischer Eigenschaften von flüssigkeiten verwendet, vorzugsweise zur Messung /der in der Flussigkeit; in Abhängigkeit vom Scherge- ' fälle auftretenden Schubspannung* Das Ergebnis einer soI-chen Messung ist die Pließfunktion, .die Aussagen über die Anwendbarkeit und Verarbeitbarke it der untersuchten Flüssigkeit gestattet* ' ' '._. _ - ·· :

Rotationsviskosimeter der genannten Bauart haben den Vorzug, daß: keine Wälz- oder Gleitlager zur .Lagerung des .zur. Drehmomentmessung- verwendeten Ihnenzylinders notwendig sind, deren mechanische Reibung Anlaß zu Meßfehlern gibt. Aus diesem Grunde sind sie besonders zu Messungen im Bereich niedriger Schubspannungen geeignet.' - ^

Diese Messungen sind von besonderer Bedeutung bei der'Prüfung des Hewtonschen Fließverhaltens solcher Flüssigkeiten, die zur Kalibrierung und' Prüfung/von Viskositätsmeßmitteln .eingesetzt werden. . ' . :

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es,sind Rotationsviskosimeter bekannt, bei denen der zur Drehmomentmessung .verwendete.- Innenzylinder an einem Draht frei aufgehängt ist, der gleichzeitig als Lagerelement für den Innenzylinder und als Torsionsfeder zur_5Aessung des torsionswinkelabhängigen Drehmomentes dient. . ' .

Die dem Drehmoment proportionale Verdrehung des .Innenzylinders wird optisch mit Hilfe eines mit dem Innenzylinder fest verbundenen Spiegels, und einer an diesem reflektierten .Lichtmarke auf einer Skale angezeigt* Auch eine direkte Ablesung, an .einer mit dem Innenzylinder fest verbundenen Skale ist bekannt; ,', ' ' ..'

Der .!Nachteil dieser Rotationsviskosimeter besteht darin, daß,durch.die freie Aufhängung des Innenzylinders an einem Draht die definierte koaxiale Lage des Innenzylinders zum-Außenzylinder nicht zwangsläufig gewährleistet ist.

Abweichungen von der koaxialen Lage haben eine Änderung des auf 'den Innenzylinder wirkenden Drehmomentes und dessen 'nicht mehr proportionale „Anzeige, also Meßfehler zur Folge,

Ziel der Erfindung- ^: _.· .,' . '

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die-Meßunsicherheit bei der Messung von I¹Iießfunktionen mit Rotationsviskosixnetern der beschriebenen Bauart zu verringern und damit> Voraussetzungen für eine weitere Verringerung der Unsi-.cherheit der Kalibrierung und Prüfung von Viskositätsmeßmitteln zu schaffen* ..... - .

Darlegung^: des Wesens der Erfindung . ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die freie Bewegungsmöglichkeit des. Innenzylinders in' radialer Richtung zu beschränken und dabei gleichzeitig die koaxiale*Lage des Außenzylinders zum Innenzylinder zu gewährleisten und

das auf den Innenzylinder^wirkende Drehmoment proportional· anzuzeigen.

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'Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der als Ring ausgeführte·Innenzylinder zentrisch an einem in der Achse eines senkrecht stehenden gestelltesten Rohres gespannten Torsionsdraht befestigt wird, daß der Außenzylinder auf dem gleichen Rohr, oberhalb und unterhalb des Innenzylinders gelagert ist und daß die Verdrehung des Innenzylihders infolge des bei der Messung einwirkenden· Drehmomentes durch eine meßbare Verdrehung der unteren Einspannstelle des Drahtes kompensiert wird.

Durch die Befestigung des Innenzylinders an dem an beiden Enden des Rohres in zentrisch gebohrten Endstücken befe^- stigten und mit: axialer Vorspannung versehenen Draht mit . Hilfe zweier im Innenzylinder: zentrierter und jeweils mit einer zentrischen Spanns.telle versehenen Stege, die bei der Montage durch entsprechende. Durchbrüche im mittleren Teil des Rohres geführt werden, wird die Lage des Innenzylinders koaxial zur Rohrachse fixiert, , .

Durch die Lagerung des Außenzylinders auf demJgIeichen Rohr wird die koaxiale Lage des Außenzylinders zum Rohr /und-damit auch zum Innenzylinder -.gewährleistet. ; :· ';, . v.

Die Kennzeichnung der !iullage des„Innehzylinders,, die dieser einnimmt, wenn kein Drehmoment auf ihn'einwirkt,.er- ' ^!. folgt mit Hilfe einer Lichtmarke, die an einem;mit dem Innenzylinder verbundenen Spiegel, reflektiert und auf einem Bildschirm angezeigt wird» . ,

Durch feinfühlige Verdrehung der unteren Einspannstelle, des Drahtes entgegen der Richtung des !bei der.Messung auf den; Innenzylinder wirkenden Drehmomentes wird.im Torsionsdraht ein entgegengesetzt gleiches Kompensationsmoment erzeugt,. Der diesem proportionale .Drehwinkel wird mit'Hilfe einer . WinkeImeßeinrichtung in bekannter Weise gemessen,

Ausführungsbeispiel ' . . /

Die Erfindung soll nachstehend an einem :Ausführungsbeispiel erläutert--werden (Pig,. 1).

Im Gestell 10 ist das als Achse des mit dem Antriebsrad 9 verbundenen,' angetriebenen Außenzylinders 6 dienende Rohr 4 mit Hilfe der Klemmung 11 befestigt*. Im Ringspalt 8 befindet sich die zu untersuchende Flüssigkeit,, die durch das hüllrohr 18 eingefüllt und den Innenraum des Außenzytlinders 6, des Innenzylinders 7 und des Rohres 4 bis zum Überlauf ausfüllt. . · ' ι . .,.'.

•'Iin oberen Endstück 2 und -im unteren Endstück Ί5 befinden,., sich zentrisch,angeordnete Bohrungen, durch die der Tor-· sionsdraht 5 geführt ist* Dieser ist mit dem unteren'Endstück 15"mit Hilfe einer in.diesem Endstück befindlichen Spannzange in bekannter Weise fest verbunden* Der Torsionsdraht 5..-ist an seinem oberen Ende mit der Spannschraube 3 fest verbunden und wird mit Hilfe der Spannmutter 1 gespannt*

Der untere Steg 20 und der obere Steg 21 werden bei der Montage durch die Durchbrüche im Rohr 4 eingeführt, in die Zentrierungen 24 des Innenzylinders eingesetzt, -mit diesem verschraubt und mit Hilfe der Klemmplatten 25 in den s.entrischen, durch die in den Stegen angebrachte Einfräsung angeschnittenen Zentrierbohrungen 20 "am·Törsionsdraht 4 fest- _: geklemmt* · . _ _r ._: ' .

Der am Antriebsrad 9 angetriebene-Außenzylinder 6 ist auf dem. Rohr 4 mittels der unteren Lagerbuchse 19 und der oberen lagerbuchse,- 22 gelagert. . .

Mit dem Innenzylinder ist über das Spiegelträger-Rohr 12. der Ablenkspiegel 14 verbunden, der hinter dem mit einem, durchsichtigen Material, vorzugsweise Glas, flüssigkeitsdicht abgedeckten Fenster 13 angeordnet ist»

Die Verdrehung des < Innenz7/linders aus der !!ullage wird zunächst in bekannter,, nicht näher dargestellter Weise durch' Ablenkung einer vom Ablenkspiegel 14 reflektierten Lichtmarke "auf einem Bildschirm qualitativ angezeigt*

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Durch Schwenkung des Handhebels 17 wird das untere Endstück 15- entgegen der Drehrichtung des"Außenzylinders β ge- : dreht, bis sich die vom Ablenkspiegel 14 reflektierte Eicht-' marke mit einer auf dem Bildschirm befindlichen Nullmarke deckt, die 'die Ausgangslage des Innenzylinders kennzeichnet, die dieser einnimmt, wenn, sich der Außenzylinder nicht dreht. - ^ ' . , . .. , ^{: :} ' ,

Der . Drehwinkel des unteren Endstückes 15 wird in'bekannter, nicht näher dargestellter Weise dadurch gemessen, dai3 eine _:

. Lichtmarke vom in' der Drehachse 'liegenden Au.ßenspie-gel 16 auf eine Kreisskale reflektiert wird, deren Mittelpunkt in

\ der Drehachse liegt, und auf der die dem Drehwinkel'proportionale Kreisbog-enlänge abgelesen wird«. ' _ '

Claims

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Erfindungsanspruch . > _:

Rotationsviskosimeter zur Messung im. Bereich kleiner Schubspannungen .mit angetriebenem Außenzylinder und an einem Torsionsdraht befestigten, koaxial zum Außenzylinder angeordneten Innenzylinder, gekennzeichnet dadurch, daß in der Achse eines im Gestell des Rotationsviskosimeters in senkrechter¹ Lage befestigten Rohres mit im/mittleren Teil desselben angeordneten Durchbrüchen zwischen zwei auf dem Au-.ßenmantel zentrierten Endstücken mit zehtrischen Bohrungen ein Draht gespannt ist:,' an dem der als Ring ausgeführte, lose über das Rohr gesteckte Innenzylinder übe.r zwei durch die Rohrdurchbrüche verlaufende, im Innenzylinde.r zentrierte und

.· »·. ,'..· ".' . . · . · . . ·. mit einer zentrischen Bohrung versehene,Stege befestigt·ist,

daß der angetriebene Außenzylinder auf dem als Achse dienenden -Rohr oberhalb und unterhalb"des Innenzylinders gelagert ist, daß die -untere Einspannstelle des Drahtes drehbar ist und daß deren .Drehwinkel in an sich bekannter: Weise mit Hilfe einer optischen Einrichtung, vorzugsweise von einer" von einem in der Drehachse der' unteren Sinspannstelle"angeordneten Spiegel auf eine konzentrisch zur Drehachse «ange-¹ ordneten Kreisskale reflektierten .Lichtmarke angezeigt wird.

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