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Rotationsviskosimeter Die Erfindung betrifft Rotationsviskosimeter
zur Untersuchung der Fheologischen Eigenschaften flüssiger und plastischer Stoffe
mit mehreren wahlweise einschaltbaren oder arretierbaren Drehmomentameßeinrichtungen.
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Die bisher bekannt gewordenen Rotationsviskosimeter besitzen den Nachteil,
daß ihre Drehmomentbereiche fUr eine umfassende rheologische Untersuchung zu klein
sind. So ist es beispielsweise mit den bekanntgewordenen Viskosimetern nicht möglich,
den Einfluß einer großen Scherbeanspruchung auf das Fließverhalten bei kleinen Schubspannungen
zu untersuchen. In der Lackindustrie ist es beispielsweise erforderlichJden den
Einfluß des Streichens auf das Pließverhalten bei der durch die Schichtdicke gegebenen
Schubspannung fUr die Untersuchung der Ablaufneigung thixotroper Lacke zu prüfen,
da fur diese Untersuchungen
Drehmomentbereiche von 1: 10.000 erforderlich
sind.
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Es sind darüber hinaus bereits Viskosimeter bekannt, bei denen grössere
Drehmomentbereiche durch ein Hintereinanderschalten von Torsionselementen erreicht
werden.
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Diese Drehmomentmeßeinrichtungen haben jedoch keine Aufteilung der
Lager, so daß der prozentuale Einfluß der für die Messung grosser Drehmomente vorgesehenen
Lager bei der Messung kleiner Drehmomente beachtlich werden kann.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Rotationsviskosimeter zur
Untersuchung der rheologischen und elastischen Eigenschaften nichtnewtonscher Flüssigkeiten
zu schaffen,mit denen es möglich sein sein soll, das Fließverhalten nichtnewtonscher
Stoffe in einem großen Schubspannungsbereich zu messen.
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Zu diesem Zweck wird mit der Erfindung bei einem Rotationsviskosimeter
mit mehreren wahlweise einschaltbaren oder arretierbaren Drehmomentmeßeinrichtungen
vorgeschlagen, Jeder Drehmomentmeßeinrichtung eine eigene, von den anderen Drehmomentmeßeinrichtungen
unabhängige Lagerung zu geben und unmittelbar mit dem Rotor oder Stator zu kuppeln
bzw. kuppelbar zu machen.
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Durch die Aufgliederung des GeaamtbereSches eines Rotationsviskosimeters
-in zwei oder mehr Drehmomentbereiche und die Anordnung einer eigenen Lagerung für
jede Drehmomentmeßanlage kann das viskositätsabhängige Drehmoment in allen Bereichen
mit annähernd gleicher und hoher Genauigkeit bestimmt werden.
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Mit der Erfindung wird darUber hinaus vorgeschlagen, das Rotationsviskosimeter
mit einer Vorrichtung zu versehen, die eine Arretierung der Drehkörper bzw.
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Meßbecher erlaubt, so daß auch ein Auswechseln der Drehmomentmeßanlagen
vorgenommen werden kann, ohne daß der Drehkörper eine Veränderung in seiner Lage
erhält.Hierdurch ist es möglich, das Auswechseln der Torsionselemente vorzunehmen,
ohne dabei die im Meßspalt befindliche Meßsubstanz in ihrer Lage zu verändern. Die
Arretiereinrichtung dient auch dazu, die Drehmomentmeßanlagen fUr die Messung kleiner
Drehmomente vor einer tlberbeanspruchung zu schützen, wenn große Drehmomente gemessen
werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen.
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Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung
näher erläutert, und zwar zeigen die Figuren 1 und 2 schematisehe Darstellungen
je eines Ausführungsbeispieles eines Rotationsviskosimeters gemäß der Erfindung.
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Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel treibt ein elektrischer
Antriebsmotor 1 über ein Getriebe 2, eine Kupplung 3 und eine Drehmomentmeßeinrichtung
4 einen Rotor 5, der bei einer Platte-Kegel-Meßeinrichtung als Platte und bei einer
Couette-Meßeinrichtung als Meßbecher ausgebildet ist. Eine weitere Drehmomentmeßeinrichtung
8 für die Messung kleiner Dreh, momente ist mit einem Stator 6 über eine Arretiervorrichtung
7 verbunden, die die Drehmomentmeßeinrichtung 8 vor zu großen Belastungen schützt.
Der Stator 6 ist bei einer Platte-Kegel-Meßeinrichtung als Kegel und bei einer Couette-Meßeinrichtung
als zylindrischer Körper ausgebildet, wie dies in der ZeichnuE dargestellt ist.
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Bei der Messung großer Drehmomente wird die Drehmomentmeßeinrichtung
8 durch die Arretiervorrichtung 7 ausgeschaltet. Bei kleinen Drehmomenten,die an
der Drehmomentmeßeinrichtung 4 nicht ausreichend genau abzulesen sind, wird die
Drehmomentmeßeinrichtung 8 benutzt.
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Das in Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich im wesentlichen von der voranstehend beschriebenen Ausführung durch bauliche
Anderungen.
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Der Meßkörper ist in diesem Fall ein Kegel 9, der durch den Antriebsmotor
1 über zwei hintereinandergeschaltete
Torsionsstäbe lo und 11 angetrieben
wird. An diesen Torsionsstäben lo und 11 sind induktive Wegaufnehmer 4a und 8a befestigt,
die andererseits an einer Hülse 12 befestigt sind, die mit der Geschwindigkeit der
Antriebswelle umläuft. Diese Hülse 12 ist erforderlich, um die Torsion der Torsionsstäbe
lo und 11, d.h. deren Verdrehung gegenüber der Antriebswelle, induktiv messen zu
können.
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Große Drehmomente werden durch die aus Torsionsstab 1o und induktiven
Wegaufnehmer 4a bestehende Drehmomentmeßvorrichtung bestimmt. In diesem Fall wird
der Torsionsstab 11 mit Hilfe einer Arretiervorrichtung 15 arretiert und der Kegel
9 über eine am Torsionsstab 1o befestigte Verbindungshülse 14 direkt mit dem Torsionsstab
lo verbunden.
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Kleine Drehmomente werden nach Lösen der Arretiervorrichtung 15 durch
die aus Torsionsstab 11 und induktiven Wegaufnehmer 8a bestehende Drehmomentmeßvorrichtung
gemessen. Da der Torsionsstab 11 einen wesentlich kleineren Durchmesser hat als
der Torsionsstab lo ist auch sein Verdrehungswiderstand erheblich geringer, so daß
auch keine Scherkräfte eine genügend große und genau meßbare Verdrehung hervorrufen.
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Der. Torsionsstab 11 ist in der ihn umgebenden Verbindungshülse 14
durch ein Lager 15 abgestützt,während die
Verbindungshülse 14 selbst
in einem Innenlager 16 der Hülse 12 geführt wird. Letztere ist drehbar in einem
Lager 17 an einem Gehäuse 18 abgestützt.
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Durch die Verwendung eines kleineren Lagers 15 für den Torsionsstab
11 kann der prozentuale Einfluß der Lagerreibung klein gehalten werden.