DE1034396B

DE1034396B - Plastometer

Info

Publication number: DE1034396B
Application number: DEH20375A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Werner Heinz
Original assignee: HAAKE GE KG
Current assignee: HAAKE GE KG
Priority date: 1954-05-22
Filing date: 1954-05-22
Publication date: 1958-07-17

Description

Plastometer Es sind Plastometer vorgeschlagen worden, bei denen ein rohrförmiger, unten offener Meßbehälter in die Meßsubstanz gesenkt und dadurch eine säulenförmige Substanzprobe umgrenzt werden sollte. Weiterhin sollte dann ein an einer Stange befestigter Zylinder, Kegel oder eine Kugel unter der Wirkung einer Gewichtslast durch die Substanzprobe gedrückt werden unter Beobachtung der Bewegungsgeschwindigkeit oder -dauer. Auf diese Weise wurde ein relatives Maß für die Zähigkeit der Meßsubstanz erhalten. Absolutmessungen waren jedoch nicht durchzuführen, da diese Meßströmungen einer exakten Berechnung nicht zugänglich waren.
Es ist ferner vorgeschlagen worden, die Zähigkeit einer in einem Hohlzylinder befindlichen Substanz zu messen durch Beobachtung der Bewegungsgeschwindigkeit oder -dauer eines gestreckten, zylinderförmigen Meßkörpers mit einer axialen Längsbohrung. Mit einem derartigen Meßkörper können Absolutmessungen durchgeführt werden, da dort die Meßströmung eine der Rechnung zugängliche Kapillarströmung ist. Wegen der zentralen Längsbohrung ist es jedoch nur unter Schwierigkeiten möglich, den Meßkörper mit einer Schubstange zu versehen, um auf ihr die Schubkraft einer Gewichtslast zu übertragen. Der vorgeschlagene Meßkörper konnte mithin vornehmlich nur durch den mit Substanz gefüllten Hohlzylinder gezogen werden. Es mußte also nach der Füllung des Hohlzylinders der Meßkörper zunächst bis zum unteren Ende des Hohlzylinders gesenkt werden, bevor mit der Messung begonnen werden konnte. Bei plastischen Substanzen wurde jedoch schon durch diese Sinkbewegung die Homogenität der Substanzprobe zerstört, so daß eine nachfolgende Messung kaum möglich war.
Demgegenüber schlägt die vorliegende Erfindung ein Plastometer vor, bei dem in zunächst bekannter Weise ein unten offenes Meßrohr in die Substanz gesenkt und unter der Wirkung einer Gewichtslast ein Meßkörper durch die säulenförmige Substanzprobe gedrückt wird.
Erfindungsgemäß soll aber nun der Meßkörper im wesentlichen ein gestreckter Zylinder sein, der mit einer Anzahl von Längsbohrungen versehen ist, von denen keine eine mit der Meßkörperachse gemeinsame Achse besitzt und deren Achsen zweckmäßigerweise auf einem Zylindermantel liegen, dessen Achse mit der Meßkörperachse zusammenfällt. Dadurch ist es möglich, den Meßkörper zentral an einer Schubstange zu befestigen. Es ist vorteilhaft, der Stirnfläche des Meßkörpers ein hohlkehlartiges Profil zu geben, da dadurch der störende Strömungswiderstand der Stirnfläche vermindert wird. Weiterhin wird vorgeschlagen, in den äußeren Mantel des Meßkörpers eine Stufe einzuarbeiten; es sollte nämlich der Außendurchmesser in der unteren Randzone nur wenig verschieden sein von dem Innendurchmesser des Meßrohres, so daß dort nur ein enger Spalt in der Größenordnung von 0,1 mm verbleibt. Oberhalb dieser unteren Randzone sollte der Außendurchmesser des Meßkörpers kleiner werden.
An Hand der Zeichnung I wird ein Ausführungsbeispiel eines Plastometers gemäß der Neuerung beschrieben: Im Gefäß 1 befindet sich die Meßsubstanz. Es wird der Ständer 2 in das Gefäß gesetzt und anschließend das unten offene Meßrohr 3 durch den Führungsstutzen 4 geschoben und in die Substanz bis auf den Boden des Gefäßes gesenkt. Dadurch wird eine Substanzmenge 5 in Form einer Säule in das Meßrohr gedrückt. Dann wird der an der Schubstange 6 befestigte Meßkörper 7 eingebracht.
Die Zeichnung II zeigt den Meßkörper im Schnitt. Er besteht aus einem Metallzylinder, der mit einer Anzahl von Längsbohrungen versehen ist, deren Achsen auf einem Zylindermantel liegen. An dem Meßkörper ist zentral die Schubstange befestigt. Die Stirnfläche ist hohlkehlenartig ausgebildet und hat damit die Form des hier auftretenden Stromprofils. Der äußere Mantel des Meßkörpers weist eine Stufe auf, und zwar dergestalt, daß der Durchmesser in der unteren Randzone größer ist als in dem oberen Gebiet. Dadurch ist der Meßkörper in seinem unteren Teil von einer Art Wulst umgeben, die sowohl zur Abdichtung gegen die Meßsubstanz als auch zur Führung dient.
Gemäß der Zeichnung I drücken aufgesetzte Gewichte 8 den Meßkörper durch die Substanz, die in Form einer Kapillarströmung die Längsbohrungen durchströmt. Die Kapillarströmung ist aber theoretisch völlig zu überblikken, so daß sich die empirische Bestimmung einer Eichkonstanten erübrigt und echte Absolutmessungen möglich sind. Die Substanz verläßt den Meßkörper nach oben im allgemeinen in Form von Strängen.
Es wird mit einer Stoppuhr die Eindringzeit für eine bestimmte, durch Marken 9 auf der Schubstange vorgesehene Wegstrecke bestimmt und somit die Geschwindigkeit v des Meßkörpers ermittelt. Die Viskosität N der Substanz ergibt sich dann gemäß der Formel: G b. 1 nR04 v 8zL R2 (R2 + nR0²) [Poise].
Dabei ist G = Gewichtskraft = Summe der Gewichte von 6, 7 und 8, L = Länge des Meßkörpers, R0 = Radius der Kapillaren (Längsbohrungen), R1 = größter Außenradius des Meßkörpers, n = Anzahl der Kapillaren.
Durch Benutzung verschiedener Gewichte können auch Fließanomalien, wie z. B. Strukturviskosität, untersucht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Plastometer, bei dem ein unten offenes Meßrohr in die Meßsubstanz gesenkt und ein Meßkörper unter Gewichtsbelastung durch die vom Rohr umgrenzte Substanzprobe gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßkörper ein solcher von im wesentlichen zylindrischer, gestreckter Gestalt dient, der mit mehreren Längsbohrungen versehen ist, von denen keine eine mit der Meßkörperachse gemeinsame Achse besitzt, und der zentral mit einer Schubstange verbunden werden kann.
2. Plastometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen aller Längsbohrungen auf einem Zylindermantel liegen, dessen Achse mit der des Meßkörpers zusammenfällt.
3. Plastometer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Meßkörpers zur Verminderung des Strömungswiderstandes hohlkehlenartig ausgebildet ist.
4. Plastometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Meßkörpers stufenartig dergestalt variiert, daß er in der unteren Randzone dem Innendurchmesser des Meßrohres nahezu gleichkommt und nach oben hin kleiner ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 540 878,847 980,894327; französische Patentschrift Nr. 577 839.