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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Messeinrichtung zur Viskositätsmessung
von Flüssigkeiten, insbesondere
von Farben, Lacken oder Lasuren, nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Stand der Technik
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Bekannt
sind so genannte Messspatel, mit denen die Viskosität von Flüssigkeiten
gemessen werden kann. Diese Messspatel umfassen zwei Messschenkel,
die auf Abstand zueinander liegend an einem Griff angeordnet sind
und zwischen denen sich ein Messspalt befindet, der zur Messung
der Viskosität
dient. Hierzu werden die beiden Messschenkel in die zu vermessende
Flüssigkeit
getaucht, anschließend
wird nach dem Herausnehmen des Messspatels aus der Flüssigkeit
die Zeit gemessen, die benötigt
wird, bis die Flüssigkeit
aus dem Messspalt zwischen den Schenkeln abgeströmt ist. Die Schenkel stehen
in einem kleinen Winkel zueinander, so dass sich der Querschnitt
des Messspalts zur freien Stirnseite der Schenkel hin erweitert.
Dies hat zur Folge, dass die Flüssigkeit
am größten Querschnitt des
Messspaltes, der sich an der unteren Stirnseite des Spatels befindet,
gegen die Schwerkraft von unten nach oben aufreißt.
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Bei
derartigen Messspateln können
verschiedene Probleme auftreten. Zum einen können nur Flüssigkeiten mit einer Viskosität vermessen
werden, die innerhalb eines schmalen Viskositätsbereiches liegt. Bei Flüssigkeiten
außerhalb
des definierten Viskositätsbereiches
besteht die Gefahr, dass die Flüssigkeit
nicht in der gewünschten
Weise im Messspalt von unten nach oben aufreißt. So kann beispielsweise
der Effekt auftreten, dass bei niederviskosen Flüssigkeiten der Messspalt zunächst aufreißt, anschließend aber
sich wieder von oben mit Flüssigkeit
füllt,
um danach wieder von unten nach oben wandernd aufzureißen. Derartige
Messergebnisse sind aber nicht verwertbar.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Viskosität von Flüssigkeiten
mit einer einfach aufgebauten Messeinrichtung innerhalb eines breiten Viskositätsspektrums
zuverlässig
zu messen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche
geben zweckmäßige Weiterbildungen
an.
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Die
erfindungsgemäße Messeinrichtung
zur Viskositätsmessung
von Flüssigkeiten,
insbesondere von Farben, Lacken oder Lasuren, umfasst zwei nebeneinander
angeordnete und zueinander auf Abstand liegende Messstäbe, die
einen zwischenliegenden Messspalt begrenzen. Der Messspalt besitzt über den
axialen Messbereich einen konstanten Querschnitt.
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Mit
dieser Ausführung
werden Nachteile aus dem Stand der Technik vermieden, da aufgrund
des konstanten Querschnitts des Messspaltes ein definiertes Abströmen der
Flüssigkeit
im Messspalt gewährleistet
ist. Es wird insbesondere vermieden, dass die Flüssigkeit in wechselnde Richtungen
aus dem Messspalt abströmt.
Aufgrund des über
die Länge
gleich bleibenden Querschnittes des Messspaltes ist eine gleich
bleibende Abströmrichtung
sichergestellt.
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Ein
weiterer Vorteil liegt darin, dass die Abströmung in Richtung der Gewichtskraft
erfolgt. Der gleich bleibende Querschnitt des Messspalts verhindert
ein Aufreißen
von unten nach oben; die Abströmung
erfolgt vielmehr in Richtung der Gewichtskraft von oben nach unten.
Damit kann bei definierter Messspaltbreite ein größeres Spektrum
unterschiedlicher Viskositäten
von Flüssigkeiten
gemessen werden. Die Viskosität
wird hierbei über
die Geschwindigkeit bestimmt, mit der der Messspalt zwischen zwei
Messstrichen am axialen Messbereich von abströmender Flüssigkeit freigelegt wird. Die
Messeinrichtung eignet sich somit sowohl zur Messung von hochviskosen
als auch von niedrigviskosen Flüssigkeiten
und kann insbesondere für
die Viskositätsmessung
von Farben, Lacken oder Lasuren eingesetzt erden.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
ist vorgesehen, dass die Messstäbe
sich im Bereich ihres freien Endes berühren bzw. über ein weiteres Bauteil miteinander
verbunden sind, so dass der Messspalt in diesem unteren Bereich
axial geschlossen ist. Dadurch werden unerwünschte Abströmeffekte
mit einem Aufreißen
des Messspaltes gegen die Gewichtskraft von unten nach oben sicher
vermieden. Grundsätzlich
reicht es hierfür
aus, dass die Messstäbe
im Bereich ihrer freien Stirnseite beispielsweise mit einer radialen
Auskragung versehen sind und sich die Auskragungen berühren.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführung
sind die Messstäbe
gleichartig zueinander aufgebaut, sie weisen insbesondere jeweils
einen runden Querschnitt gleichen Durchmessers auf. Der gleichartige
Aufbau stellt zum einen eine konstruktive Vereinfachung dar, zum
andern unterstützt
der runde Querschnitt ein Ablösen
der viskosen Flüssigkeit
von den Wandungen der Messstäbe,
wodurch das Messspektrum zugunsten höherviskoser Flüssigkeiten
erweitert wird.
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Es
kann zweckmäßig sein,
benachbart zur Stirnseite Einkerbungen in die Messstäbe einzubringen,
die vorteilhafterweise im Bereich jeder Stirnseite jedes Messstabes
angeordnet sind. Diese Einkerbungen übernehmen die Funktion von
Messmarkierungen, die den Beginn und das Ende des Messbereichs des
Messspaltes anzeigen. Insbesondere die obere Einkerbung dient zudem
als Flüssigkeitsreservoir,
das sich beim Eintauchen der Messeinrichtung mit der Flüssigkeit
füllt,
wobei mit der Messung begonnen wird, sobald die Flüssigkeitssäule im Messspalt
den unteren Rand der oberen Einkerbung erreicht. Auf diese Weise
wird eine Normierung des Messbeginns erreicht.
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Gegebenenfalls
kann es zweckmäßig sein, lediglich
im oberen Bereich der Messstäbe
eine Einkerbung vorzusehen, nicht jedoch im unteren Bereich.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführung
ist der Abstand zwischen den Messstäben einstellbar. Um dies zu
realisieren, ist das die beiden Messstäbe verbindende Verbindungsteil
veränderlich einstellbar
ausgeführt,
wobei die Messstäbe
in verschiedenen Abständen
fixiert werden können
und bei jedem eingestellten Abstand die Messstäbe parallel verlaufen, so dass
der konstante Querschnitt des Messspalts sichergestellt ist. Die
veränderliche
Einstellung des Messspaltes vergrößert das Einsatzspektrum für die Messung
unterschiedlich großer
Viskositäten
erheblich. Größere Messspalte
eignen sich eher zur Messung hochviskoser Flüssigkeiten, kleinere Messspalte
dagegen für
die Messung niedrigviskoser Flüssigkeiten.
Außerdem
kann eine Vereinheitlichung des Messzeitraumes erreicht werden,
da hochviskose Flüssigkeiten
bei engen Messspalten eine längere
Zeit benötigen,
bis der Messspalt axial zwischen den Messmarkierungen freigelegt
ist. Über eine
entsprechende Einstellung des Abstandes zwischen den Messstäben können auch
für unterschiedliche
Viskositäten
etwa gleich bleibende Messzeiträume
eingestellt werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführung
ist die Messeinrichtung mit zwei Messabschnitten ausgestattet, indem
sich ausgehend von einem Mittelteil jeweils zwei Messstäbe in unterschiedliche Richtungen
des Mittelteils erstrecken, wobei jeweils zwei Messstäbe einen
Messabschnitt bilden. Die jeweils zwei Messstäbe mit zwischenliegendem axialem
Messspalt liegen sich diametral gegenüber, so dass die Achsen sämtlicher
Messstäbe
parallel verlaufen, und können
jeweils mit einer unabhängig
voneinander zu betätigenden
Verstelleinrichtung zur veränderlichen
Einstellung der Messspaltbreite ausgestattet sein. Dadurch ist es
beispielsweise möglich, an
den gegenüberliegenden
Seiten verschiedene Messspaltbreiten einzustellen, die jeweils auf
einen bestimmten Flüssigkeitstyp
bzw. ein bestimmtes Viskositätsspektrum
abgestimmt sind.
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Des
Weiteren ist in einer vorteilhaften Weiterbildung ein Temperatursensor
in mindestens einen Messstab integriert. Die Temperaturmessung dient dazu,
Viskositätsmessungen
bei einer bestimmten Temperatur durchzuführen, was für eine genaue Messung erforderlich
ist, da die Viskosität
temperaturabhängig
ist. Im Fall von jeweils zwei gegenüberliegenden Messstäben kann
in jeweils mindestens einen Messstab der gegenüberliegenden Messabschnitte
jeweils ein Temperatursensor integriert sein, mit dem die Temperatur
der Flüssigkeit
gemessen werden kann.
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Zur
Darstellung der gemessenen Temperatur ist vorteilhafterweise ein
Display vorgesehen, welches insbesondere in das Mittelteil integriert
ist, das zwischen den gegenüberliegenden
Messabschnitten mit den jeweils zwei Messstäben angeordnet ist. Des Weiteren
kann es zweckmäßig sein,
eine Zeitmessvorrichtung in die Messeinrichtung zu integrieren, wobei
das Display vorteilhafterweise auch zur Anzeige der Messzeit genutzt
wird.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Durchführung
einer Viskositätsmessung
wird aus der Messzeit, welche beim Ablaufen der Flüssigkeit
und dem Freilegen des Messspalts verstreicht, gemäß einem
vorgegebenen Zusammenhang auf die zuzumischende Menge an Verdünnungsmittel
geschlossen. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Anwendung
auf Farben, Lacke oder Lasuren, denen zum Erreichen einer bestimmten,
gewünschten
Fliesfähigkeit
ein Verdünnungsmittel
beigegeben wird. Für jede
Flüssigkeit
kann ein auf eine bestimmte Messeinrichtung mit definiertem Messspalt
bezogener Zusammenhang zwischen der Messzeit und der zuzumischenden
Menge an Verdünnungsmittel
in Volumenprozent erstellt werden, so dass unmittelbar aus der Messzeit
auf die zuzumischende Menge an Verdünnungsmittel geschlossen werden
kann. Derartige Mischtabellen bzw. Zusammenhänge können für eine beliebige Anzahl an
Farben, Lacken bzw. Lasuren aufgestellt werden.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der eine
Messeinrichtung zur Viskositätsmessung von
Flüssigkeiten
perspektivisch dargestellt ist.
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Die
Messeinrichtung 1 umfasst zwei Messabschnitte 2, 3,
die jeweils zur Viskositätsmessung von
Flüssigkeiten
geeignet sind und jeweils zwei Messstäbe 4, 5 bzw. 6, 7 an
diametral gegenüberliegenden
Seiten eines verbindenden Mittelteils 10 umfasst. Zwischen
jeweils zwei Messstäben 4, 5 bzw. 6, 7 eines
Messabschnittes 2 bzw. 3 liegt ein Messspalt 8 bzw. 9,
der über
seine axiale Länge
einen konstanten Querschnitt aufweist. Erreicht wird dies durch eine
parallele Ausrichtung der Messstäbe 4 und 5 bzw. 6 und 7 zueinander
und außerdem über einen gleichartigen
Aufbau jedes Messstabes. Diese besitzen vorzugsweise einen runden
Querschnitt, der Durchmesser aller Messstäbe ist gleich.
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In
das die beiden Messabschnitte 2 und 3 verbindende
Mittelteil 10 ist vorteilhafterweise ein Display 11 zur
Anzeige von Messkurven bzw. Messwerten integriert. Angezeigt wird
beispielsweise die Temperatur der zu vermessenden Flüssigkeit,
die mithilfe eines Temperatursensors 12 ermittelt wird, welcher
vorteilhafterweise in zumindest einen Messstab pro Messabschnitt
integriert ist. Beispielhaft ist in der Figur ein Temperatursensor 12 in
den Messstab 4 des ersten Messabschnittes 2 integriert.
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Über das
Display 11 kann außerdem
die gemessene Zeit ermittelt werden, welche benötigt wird, bis der mit der
zu vermessenden Flüssigkeit
vollgelaufene Messspalt 8 zwischen zwei Markierungen wieder
von der Flüssigkeit
befreit ist. Hierzu sind am Mittelteil 10 vorteilhafterweise
Betätigungsschalter 13, 14 und 15 angeordnet,
bei deren Betätigung
nach Art eines Chronographen der Messstart und das Messende manuell
eingegeben werden. Außerdem ist über die
Betätigungsschalter
die Darstellung der Temperaturkurve zu beeinflussen und es kann
eine Reset-Funktion realisiert werden.
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Wie
anhand des ersten Messabschnittes 2 mit den Messstäben 4 und 5 dargestellt,
ist der Messbereich des Messspaltes 8 axial von einer oberen, dem
Mittelteil 10 benachbarten Einkerbung 16 und einer
unteren, der freien Stirnseite der Messstäbe zugewandten Einkerbung 17 begrenzt.
Die Einkerbungen 16 und 17 stellen Messmarkierungen
für den Messbereich
dar. Die untere Einkerbung 17 liegt mit Abstand zur Stirnseite
der Messstäbe 4 bzw. 5.
Direkt an der axialen Stirnseite weisen die Messstäbe 4 und 5 jeweils
eine radiale Erweiterung 18 auf. Der Durchmesser der Erweiterung 18 ist
so bemessen, dass bei gegebener Breite des Messspaltes 8 sich
die Erweiterungen 18 berühren, wodurch der Messspalt 8 in Richtung
der freien Stirnseite der Messstäbe 4 und 5 axial
begrenzt ist.
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Des
Weiteren kann es zweckmäßig sein,
den Abstand zwischen den Messstäben
veränderlich
einzustellen. Hierfür
ist eine Verstelleinrichtung vorgesehen, die insbesondere in das
Mittelteil 10 integriert ist, wobei die Messstäbe 4 und 5 des
ersten Messabschnittes 2 einerseits und die Messstäbe 6 und 7 des zweiten
Messabschnittes 3 andererseits vorteilhafterweise unabhängig voneinander
im Abstand veränderlich
einstellbar sind.