DE1498783A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Viskositaet von Fluessigkeiten - Google Patents

Description

Atinu % Dr. JoIm Hardness

of "!.arkhill", Hailsböurne,
üJaunton, in the County of Somerset

Verfahren -und Vorrichtung zum Kessen
der Viskosität von Flüssigkeiten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
lieGε en der Viskosität von Flüssigkeiten und auf eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens. . j

j'in Verfahren auEi Messen der Viskosität einer ITiissig-

sie . ι

keit besteht darin, in einen en^en. durchsichtigen Eohr, vor- !

au-rsv/sise einem Kapillarrohr entlangfließen zu lassen und \

die Seit xestaustelleii, die zum ^urchfluß zwischen, zwei ge- i

trennten Punkten des Rohres "benötigt wird« Die Viskosität ;

kann dann aus dem Vergleich der so festgestellten Zeitspanne .' ait üer ijöitspaime beatinnnt v/erden, die von e iner Hormalflüc.:-,i.;/i-:eit v;ie "_V7asaer oder Anilin'"benötigt wird, mit einer

VisiiojitUt, die bereits unter gleichen 2erapöratur-, Druck- . ,

und dergleichen Bedingungen bekennt 1st. Dieses Verfahren ist ' mulisam luad kann Irrtümern itnterliegen₀ - ■ .

Die Brfindu-'ig, die insbesondere zum Messen der Viskosität von v-lutplasna geeignet ist, bezweckt die Anwendung
büfju.-.^löi'fc einfacher Mittel zum selbsttätigen Registrieren

"des Zeitintervalle.· - . ,, .. ■ .. ^ ■

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Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung zum Prüfen * der Viskosität einer flüssigkeit lässt man einen !Flüssigkeitsstrom, der wenigstens einen Abschnitt der zu prüfenden Flüssigkeit einschließt, in einem Sohrsystem entlangfließen, welches ein dünnes Eohr einselilieSt, durch das dieser

registriert

fflüssigkeitsabschnitt läuft undFHle Zeitpunkte, zu welchen der Strom zwei voneinander getrennte Punkte erreicht, elektrisch , so daß das Zeitintervall gegeben ist, während dem der jiliissigkeitsabschnitt entlang einer bekannten Länge des dünnen Ilohras läuft. Vorzugsweise lässt man den Flüssigkeitsstrom unter Wirkung einer bekannten Kraft, z.B, eines Gewichtes durchfließen. Es können, dann die erforclex\Liche;n » Gewichts- und elektrischen 'Wirkungen erhalten wez'den, ins- =^: besondere in einen Apparat gemäß der Erfindung öiircii die Verwendung von Quecksilber als i'ail cies if'lüetigkeitsstromes, wobei das Quecksilber sich im wesentlichen in.einem. U-förmigen ilohr befindet, so daß es von einem unstabilen' Sleichge- ?^: wichtszustand in einen Gleichger/ichtszustc-iid j.oEiccht ■.·;erden kann und dabei zwischen zwei lilevtroden sil den ^-sei- ren..unten Punkten vorbei fließt. Eine dritte flüssigkeit, :,B. Jasöer, kann zwischen das Quecksilber uaci. die zu prüfaniie ./lilsaigieeit gebracht sein.

Stirn klaren Verständnis eier Erfindung und "iiirer Wirkungsweise ist im folg enden-.das Verfaliren ui:d die Vorriciitung ztir Ausfünrufig des Yerf^üareiis beispielsweise "fee schrieb en und zwar unter Bezugnahme- auf■ die beiliegende schematiscke Zeichnung»

BAD ORIGINAL

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^ts> , - ■■■:■= , '·' ■

it' Bei.diisem AusfiihrungEbeispiel wird

.J -_vöderen Viskosität gemessen werden e©ll_t in eliiäm feinen Eapillarrohr 1 entlanggeführt, welches sicii zwisahen den

A₉ B erstreckt iihd das mit Kanälen.2,3 verbunden die nach dfcsn in eiiisn ^halter M- bzw. e^ne Eugelsöiiale Ψ eines Kugelgelenkes $ mifn&en· - , .. i:, £'■

Die flüssigkeit winS. tureh das Kapi-llarrohr 1 infblge des Soges gezogen$ sgfer duroh das itosinken von Queak|i3Lber in eine ßenkrechte*'3uei,tu|.g 8 mit einem, aufgeweitetenv2eil g entsteht, der eine ä4üemi$.dung 10 aufweist; in der ein könisciier Stopf en 11 sitfet* -Das untere Ipäfe der jje-itung β ist

^;-| iiber eine tTmbiegung mit einem senkrechten Schenkel 12 ver- ! bunden, der eine Hott^^gel 13 einschließt, die zu einem hori^-. ■v. KOntalen Sonenkel %$'0&&σ$$_: der in einen senkrecliten, oben " Atmosphäre offönöii Spheakeliig ^bergeht»-In den hori^ontaleti _: / SeMnkel 1^" sind an\Ä^tt ÄiÄ

;. die mit einem 2eitmease3?>|^ yörbunden sind,, ISine dritte neii-· . ' -^TsXe Elektrode B ist is l&e Leitung· S eingesetzt und mit _ dem Zeitmesser 16 verbuiidett« !!leser Zeitmesser schlt&ßt eine J_s| rön der Sa* Qoulter Slsetrotilee 2itä# insbesöüidere ^ujp Be- ; nutzung in Apparaten ssum 2Mlilen von feilctieA kergestellte forriehtung ein, wie .ßis^β+Β* -ill der BeselL§e^öuag .der (briüsohöii) Patentanmeldung Hr* 2Ί 115/^b%sch3?iebeii ist.

Im Zeitmesser fϋβϋΗΐ ein Siiat.ti*S1>rofflkii6i#|;":cte3f-aiiif^?:--der Slektroc^ bei G und fein Btß|j*rSt3?Offlkr<3i@j _äer jo.it dS3? Blek— tr ode bei 'Ü verbundeji ist*. J$&t&&¥ senlleßiider Seitmesser ■ ^^,aen elektrisolien ^mpulserseuger lait einer l'reouens von

' löö Impu-lseii in der Sfkunde ein· -«.-.-»*..-..**■

/ 8ADORiGINAt

* *.. SO0O5/0734 ..,..-....: -4-

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Im folgenden ist die. Arbeitsweise der Meßvorrichtung beschrieben, wobei vorausgesetzt wird, daß die Quecksilbermenge 7 zunächst in Grleichgewichtslage gebracht ist, bei der ihre beiden Enden offen unter atmosphärischem Druck stehen den gleichen Flüssigkeitsspiegel"in dem erweiterten kolbenförmigen Teil 9 und in dem senkrechten Schenkel 15 aufweisen· = Das gesamte System zwischen dem Quecksilberspiegel in der leitung 8 und dem Behälter 4 wird dann mit einer flüssigkeit gefüllt, die im folgenden kurz als Wasser bezeichnet ist» \ Das Wasser reicht von dem Behälter 4 durch den Kanal 2, das Kapillarrohr 1, den Kanal 3, die Verbindung 6, eine Blast 17, ein Eohr 18, einen Dreiweghahn 19, ein Eohr 20 bis zur Leitung 8, die über dem Quecksilber in dem erweiter- , 'ten Teil J_9 mit Wasser gefüllt ist.

Das Wasser wird in der Weise eingefüllt, daß.zuerst derBehälter 4 bis zum Eand seiner trichterförmigen Erweiterung 21 und der Trichter 22 über dem Halm 19 gefüllt wird,M, Die Pumpe 23 übt durch eine Wolff'sehe flasche 24 und ein Mundstück 25 mit einem konischen Sitz in einem Trichter 26 einen Sog über einen Hahn 27 aus, durch den die Blase 17 oben geschlossen werden kann. Während dieser Arbeitsphase ist der Hahn 27 geöffnet und der Hahn 19 in eine solche Lage gebracht, bei welcher das Rohr 18 gegen das Eohr 20 abgesperrt ist, jedoch der Trichter 22 durch das Eohr 18 mit der Blase 17 in Verbindung steht. Der Sog bewirkt auf diese Weise das Pullen der Blase 17 und des Eohr es 18 mit Wasser« Der Hahn 27 wird dann geschlossen.

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Weiteres Wasser wird in einen Trichter 28 gefüllt. Dieser Trichter befindet sich über einem Hahn 29, der den Zufluß durch den Stopfen 11 steuert und wird während dieses Arbeitsschrifetes offen gehalten. Das Mundstück 25 wird von dem Trichter 26 abgenommen und auf den Trichter 22 gesetzt, der ebenfalls einen konischen Sita aufweist} zuvor wird jedoch der Hahn 19 in eine Lage gedreht, bei welcher der Trichter 22 mit dem ilokr 20 in Verbindung steht und gegen das Rohr 18 abgesperrt ist. Der Sog sieht daher das Wasser aus dem Trichter 28, wobei sich der Raum über dem Quecksilber 7 indem erweiterten Teil 9 und auch das Rohr 20 füllt. Jetat wird der Hahn 29 geschlossen und der Hahn 19 in solche Stellung gedreht, bei v;eloher er die Rohre 18,20 in Verbindung mit einander bringt, jedoch den 3oclen des Trichters 22 abschließt.

Das Mundstück 25 wird anschließend wieder auf den Trichter 26 gesetst und der '..-Lohn. 27 geöffnet, so daß der :Jog das V/aB3er aus der Blase 17 zieht, wodurch das Quecksilber in dem erweiterten Teil 9 ansteigt und sich in dem iiohr syst era 12,13,14,15 nach unten bewegt. Jena der QuecküilTjG... üpiegel einen Punkt ff unmittelbar unter der Kugel 13 erreiclit, wird er nit Hilfe einer Luftdurchlassvorrichtung 30 J.D. ü.32i Pun'Vt x¹ konstant gehalten. Un dies su ermöglichen, ist It.·, die L.i;?tdurchlassvorrichtuiig 30 ein Diaphragma einjjjs3--tKt, ..elo-i'is von £aad voreingestellt wird, um die iauj.li*:"-ie-, c-.io übe;.- den ;.iuids fcüal·: 25 entstehen· kann aux die ijcu-;■■--·lie, die von d-..r un ebenden Atmosphäre ausgeübt wir-, "bausti-iiien» "Jeiin -,-er ν or α teilend' angegebene Grleicb- ■ ^: ;s\7ic'its:jurj-uLUid rm o.em Euülct 'J erreicht ist, geht der ge-

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samte dynamische Sog von der umgebenden Atmosphäre Der Hahn 27 v/i rf. o.acin geschlossen, so daß das Quecksilber das Yfacser durch die den Raum über dem -',-ueckaliber in dem erweiterten l'oil 9 enthaltenden l'eituiv , die I-.ohre 20, IJ, die ".Ola-se .17, 0.311 kanal 5j das ICapillarrohr 1, den Kanal 2 und den SeliL.lter 4 saugen kann, bis -.es stabile u-lei ..hj _v:ich" wieder erreicht ist» 2um Schluss wird restliches ,ias^er aus dem Eehälter 4 bis üum Spiegel an dem lup.kt S- air. oberen ünd'e k des Lanais 2 entfernt", Lie Vorrichtung ist nun für· den -'"

brauch vorbereitet*

Bei de.: /jeiiUtiituig v/ird ein abgenessenes Yoluaezi -!.er Flüssigkeit in ^e.¹. unceren J ;il uec ;3eli''.lters 4 gefüllt. Dieses abgemessene Volttusn 1st jloic". c.er „spasiti'.t. Isr LeltLing av/isclien den iunlct 1 und dem Punkt in dem sen¹:- ' rechten Seilen-·.::..! 1;>, ;a walciom der ^Uoe!rsilbej.'svie._el sieh befindet^ wenn den 'luecltsilbcr sich im Olcichgeric' befindet» 5er größte leil der S'apKEit^t ist in der 13 enthalten, die entsprechend äen. eharakteristieehen 2.1 ;enschaften der "Prüfflüssiglceit ausgewählt ist, insbesondere ihrer Öberfltiehenspaiinuu^-. her c5pie._el der l-rüffiüssig]-reit befindet sich bei ..L iu dem behälter 4»

Der iiahn 27 wird noch einmal geöffnet, um den oog auf. das ".-/assör und daü CjUecVsilber eiiwirken au lasc&n, Lind wenn das Lade der Cüeehsilbers'.ule den Pur.lrt 'J erreic.it, wird der Hahn 27 geschlossen und der Zeitmesser 16 auf null gestellt» has quecksilber in uer leitung 8 siiiirt nun durch das Schwergewicht ab und- zieht das Wasser durch clie xlohre 20,18, die Blase 17 und diiS- ;iapilla,rrohr 1, während das

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untere Ende der Quecksilbersäule durch' die Kugel 15 an— Bteigt und längs des Schenkels I4 zur Elektrode bei 0

das Quecksilber

wandert. In diesem Augenblick schließν infolge seines geringen elektrischen Widerstandes den Stromkreis und bewirkt den Start des Zeitmessers, Sobald das Quecksilber die Elektrode bei G erreicht hat, ist eine ausreichende Menge der Prüfflüssigkeit in dem Kapillarrohr entlanggeflossen, um alle Spuren des vorher darin befindlichen tassers von den Wänden des Kapillarrohres zu entfernen. Wenn anschließend das Quecksilber die Elektrode bei -D erreicht, verursacht es den Stillstand des Zeitmessers.

Die gemessene Zeit ist diejenige, die von einem abgemeseenen Volumen der Prüfflüssigkeit benötigt wird, um durch das Kapillarrohr zu flieSen und dieses Volumen ist gleich dem Rauminhalt des Sehenkels 14 zwischen den Punkten C und Di Aus dieser Zeit kann die Viskosität errechnet werden«

Sobald der Gleichgewichtszustand wieder erreicht ist, gelangt die Prüfflüssigkeit an den Punkt G. Die nächste !Flüssigkeit kann nun hinzugefügt werden, ohne daß'es notwendig ist, zu waschen und zu trocknen, da der Fluß der zweiten Flüssigkeit, entsprechend dem Ansteigen des Quecksilbers von F nach G, die Spuren der ersten Flüssigkeit von der Wand des Kapillarrohres entfernt.

Eine abgewandelte, schnellere Ausführungsart wird dadurch möglich, daß ein Iiufträum zwischen den Proben belassen, wird.

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" ⁸ "...' U98783 \

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Das Quecksilber, wird so eingestellt, daß es sich nur

bis zu einem Punkt H bewegt; das Volumen der Prüfflüsaigkeit füllt den Behälter 4 nur bis zur Marke HL und bei Gleichgewicht befindet sich der Spiegel bei IiE in dem Kanal 2». -

Die Kapillare ist durch das Gelenk 6 so eingestellt, daß, wenn sieh das Quecksilber halbwegs zwischen ö und D am Punkt M befindet,, der Spiegel Ϊ.1Τ der Prüf flüssigkeit im Behälter 4 der gleiche ist".wie ;.er Spiegel IM des Quecksilbers in dein erweiterten Seil 9 der Säule 8. Unter diesen Bedingungen hängt die treibende Kraft vollständig von der Quecksilbersäule ab, die die anderen-hydrostatischen Kräfte im Gleichgewicht hält bzw. ausgleicht. ~-

Die einzig mögliche Fehlerquelle besteht in der Verstopfung des Kapillarrohres 1 am Punkt A durch Verunreinigungen, die in den Behälter 4 fallen oder durch kleine .. Klümpchen in der Prüfflüssigkeit« Diese können leicht durch Bedienung des Hahnes. 19 beseitigt werden, indem der Trichter 22 nach dem Eohr 18 geöffnet und ein bog durch das Handstück. 25 nach dem törichter 21 ausgeübt wird, in welchem: dieses Mundstück 25 ebenfalls einen konischen öits hat. Venn geringer Sog unzureichend ist, um das Hindernis zu entfernen, wird ein Hahn 31 geschlossen, um die la.'teinlassvorric-.ituiv. JC ohne Störung ihrer Binsteilung absuselaüLten, wort.uf der öog nochmals am Trichter 21 ausgeübt-v/irά. Zur ._j;.rünalic.:ie.a Reinigung mit J3icliro-mat und Sc:.x-7efelstaⁿ.re kaün das ί^ε._Λ:ί11ί·Γ-rohr 1 am Kugelgelenk ..abgenommen unc, durch Sog εΐα -7JrIcL kr mit der viskosen-Reinigungsflüssigkeit gefüllt verden«

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Claims (1)

1. Ansprüche s

   1, Verfahren zum Prüfender Viskosität einer iTussigkeit, dadurch „^kennzeichnet, daß man einen .KLüsaigkeitsstroxii, der wenigstens einen Abschnitt der auf seine Viskosität i:u prüfenden Flüssigkeit'einschließt, entlang einem ^: leitungsε;/3tem fließen lässt, welches ein dünnes liohr enthält, in Y/alo-Uem der erwähnte Abschnitt cfer flüssigkeit
   wandert und die Zeitpunkte elektrisch registriert, in denen
   der 3troa zwei von einander ge tr 6.inte "funkte in dem Leitungssystem err ei ciit, um" das Zeitintervall au .erhalten., während
   dom dor erv;ahnte Abschnitt eiitlan.--;·, einer "bekannten L'*nge des
   dünnen äoiires wandert, " j

   2« Verfahren-nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß j die .ü'rc,ft, die den !'"'lussigkeitsatrora veranlasst, entlang dem ■ jjeituii^ssystem zu fließen, schwejrkr^ftteain^t ist und auf
   einen 2sil des Stromes in einem -Toil des leitungssystems
   wirkt, "ier sich nach unten erstreckte ■» ;

   3o Yerfa...reii lio.oh Anspruch 1 oder 2, dad-urcLt gekemiaeichnetj" da3 der Strom einen Anschnitt einschließt, der aus .Quecksilber ; bestellt, Y/elcVxoa an zwei getrennt von einander angeordneten .. .-.._ ■Slektrod'öii vorbeifließt und hierbei eine elektrische. Hegi- j strierung 'bewirkt. ■ ■ . ■ " I

   4o Verfaiix-en nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ; eine urit-';e llüßsigkeit," die einen Abschnitt des Stomes bildet, s\/i ciien die Prüf 1 ItIseigkeit u.nd das Quecksilber einge- .-

   u- _

   scU-QGösn wird« ■'■ ■ "-.-■-■.■

   ■;.·■·- S09805/0734

   5. Vorrichtung zum "Prüfen der "Viskosität einer flüssigkeit, bestehend aus einem verhältnismässig dünnen, im wesentlichen horizontalen Rohr (1), Mitteln ztim Zuführen der Prüfflüssigkeit in das eine Bilde des Rohres, Mittel, die den j?luß der Prüfflüssigkeit durch das ilohr bewirken und einem Zeitmesser (16), der den letztgenannten. Latteln.zur elektrischen 'Registrierung der Zeitpunkte zugeordnet ist, in denen ein j'lüsöigke its strom, der in Verbindvuzg mit der PrüfflüESigkeit ψ fließt, zwei von einander ,getrennte Punkte-.(G, I)) passiert.

   6„ Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte Mittel zum 'Mlhren der Prüfflüssigkeit durch das Rohi" (l) dem Auslassende des dünnen Eohres (1) angeordnet ist und für die Einwirkung eines Sojes auf das dünne Iiohr dient, zu clem Sweck, die Prüfilüssigkeit hindux'clizusaugen»

   7» Yorrichtung nach Ansprueli 7 (ό), dadurch gekennzeichnet, daS das erwähnte luittel sum Zuführen der Prüfflüssigkeit durch das dünne Rohr (l) aus einer-Leitung in lorm eines TJ-förmig gebogenen pLohres (8, 12) besteht, in dem Quecksilber

   (7) bei Rückkehr in seinen G-leichgewichtszuotcuid durch die Schwerkraft sowohl die Prüfflüssigkeit durch das enge Eohr (l) zieht als auch an ζϊ/ei Elektroden (0,D) vorbeifließt, wobei seine leitenden· 3i.^anscliaften den Zeitmesser (16) steuern.

   8. Vorrichtung nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gebogene üohr (8,12) im wesentlichen einen längeren

   (8) und einen kürzeren Schenkel (12) aufweist, die an ihren unteren Enden verbunden sind, ferner einen erweiterten

   BAD ORIGINAL

   - -^:r": ■■;.■■■: 90 980S/0.734 - " -ii-

   Seil (9) am. oberen Ende des längeren SchenkeIs (8) und eine Hohlkugel (13) am oberen Ende des kürzeren Schenkels . (12), der in einen im wesentlichen horizontalen Schenkel (14) litergeht» der die Elektroden (G ,D) enthält. |

   9 β Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, - dadurch gekenn- : EOichnet, daß Saugmittel zur Erzeugung eines unstati'schen r (xleiGhgewichtsatistandes des QaecksilTjers vorgesehen sind. ■ j 10* Torrioiitimg nach Anspruch 9* gekennzeichnet durch

   ■ ■ ·! - i

   eine Einrichtwig, "um eind dritte l^liissigkeit z.B. Wasser zwischen die Prüff lüssigkeit und das Quecksilber zu '." und durch Mittel, die es ermöglichen einen Sog zu dem 2wsok anzuwenden, um die dritte flüssigkeit in das Leitungssystem zwischen dem dünnen Bohr (!) und den Seil des gezogenen Eohres zu ziehen* der das Quecksilber enth&lt·

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