DE1598630C - Vorrichtung zum Messen der Viskosität von Schmelzen - Google Patents
Vorrichtung zum Messen der Viskosität von SchmelzenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Viskosität von Schmelzen, bestehend aus einer
in die Schmelze tauchbaren und die Schmelze aufnehmenden Kammer und einem mit Spiel gegenüber der
Kammerinnenwand im Kammervolumen laufenden Verdrängerkolben.
Viskositätsmessungen sind hauptsächlich in der Kunststoffindustrie von großer Bedeutung. Bei der
Herstellung hochviskoser Kunststoffschmelzen (beispielsweise bei der Durchführung von Polymerisationsreaktionen)
ist die Schmelzviskosität ein Maß für den augenblicklichen Polymerisationsgrad. Bei
chargenweise durchgeführten Verfahren muß die Reaktion nach Erreichen einer bestimmten, vorher
festgelegten Viskosität der Schmelze abgebrochen werden. Da die Viskositätszunahme meistens
insbesondere in der Schlußphase der Reaktion sehr rasch abfällt, ist eine möglichst genaue und reproduzierbare
Messung erforderlich.
Bei kontinuierlichen Prozessen werden Viskosimeter für die Steuerung des Reaktionsablaufes herangezo-.'
gen. Die Meßvorrichtung muß konstruktiv so gestaltet sein, daß sie den oft hohen Temperaturen von beispielsweise
200 bis 400° C und den jeweiligen Drukken von beispielsweise bis zu 100 at oder auch der
Einwirkung von Vakuum standhält. Ferner muß sie korrosionsfest sein.
Im wesentlichen können Viskositätsmessungen nach zwei Prinzipien durchgeführt werden. Einmal erfolgt
die Bestimmung der Durchflußgeschwindigkeit durch eine Kapillare oder Düse unter konstantem
Druck und zum anderen die Bestimmung des Drukkes bei konstant gehaltener Durchflußgeschwindigkeit.
Auf.welches Prinzip man zurückgreift, hängt im wesentlichen von den sich bei der jeweils durchzuführenden
Messung ergebenden Umständen ab. Soll die Messung nicht unter Verwendung von gesonderten
Proben, die aus dem Herstellungs- oder Verarbeitungsprqzeß zum Zwecke der Messung herausgenommen
werden, durchgeführt werden, sondern unmittelbar zur Steuerung eines Herstellungs- oder Verarbeitungsprozesses
dienen, dann wird ausschließlich nach dem Prinzip der Geschwindigkeitsmessung gearbeitet.
ίο Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine
Vorrichtung zur Messung der Viskosität einer Flüssigkeit oder Schmelze zu schaffen, mit deren Hilfe die
Eigenschaften der Flüssigkeit oder Schmelze während eines Prozesses überwacht werden können. Es kann
sich daher nur um eine einfach konstruierte Vorrichtung handeln, die einen robusten Betrieb an der Arbeitsstelle
gestattet und direkt in das im Prozeß befindliche Material eingetaucht werden kann.
Aus »Regelungstechnik«, 5 (1957), Heft 4, S. 137 und 138 und aus.der schweizerischen Patentschrift
387 984 sind nach diesem Prinzip arbeitende Vorrichtungen bekannt, die mit frei fallendem Kolben arbeiten,
der auf die in einem Zylinder befindliche Masse einen konstanten Druck ausübt. Dabei wird im Falle
der zuerst genannten Literaturstelle die Flüssigkeit zwischen Kolben und Zylinderwand hindurchgepreßt
und im Falle der schweizerischen Patentschrift durch eine Düse ausgestoßen. In beiden Fällen wird die Fallzeit
des Kolbens gemessen. Ein Vorteil dieser Meßart mag darin liegen, daß ein gewichtsbelasteter Kolben
eine robuste und einfache Einrichtung zur Druckkonstanthaltung ist.
Die Nachteile dieser Meßeinrichtungen bestehen jedoch in erster Linie darin, daß sie nur in einer bestimmten
Stellung, und zwar bei senkrechter Zylinderachse, funktionieren, während sonst die Aufrechterhaltung
des konstanten Druckes nur mit einem zusätzlichen Aufwand möglich ist.
Die Nachteile der bisher bekannten, in das zu messende Medium eintauchbaren Viskositätsmeßvorrichtungen werden nunmehr bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der Viskosität von Schmelzen der eingangs geschilderten Gattung dadurch beseitigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine den Kolben mit konstanter Geschwindigkeit in die Kammer bewegende Antriebsvorrichtung und einen in der Kammerwand angeordneten und den von der Schmelze auf die Kammerinnenwand ausgeübten Druck zu einem Meßgerät übertragenden Druckfühler aufweist.
Die Nachteile der bisher bekannten, in das zu messende Medium eintauchbaren Viskositätsmeßvorrichtungen werden nunmehr bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der Viskosität von Schmelzen der eingangs geschilderten Gattung dadurch beseitigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine den Kolben mit konstanter Geschwindigkeit in die Kammer bewegende Antriebsvorrichtung und einen in der Kammerwand angeordneten und den von der Schmelze auf die Kammerinnenwand ausgeübten Druck zu einem Meßgerät übertragenden Druckfühler aufweist.
Die erfindungsgemäße Viskositätsmeßvorrichtung kann in beliebiger räumlicher Orientierung auch in
einer stark erhitzten Flüssigkeit eingesetzt werden und zudem so kompakt hergestellt werden, daß sie auch an
schwer zugängliche Stellen eines Behälters herangeführt und dort betätigt werden kann.
Keine der bisher bekannten Viskositätsmeßvorrichtungen (vgl. beispielsweise die aus den britischen Patentschriften
681 197, 985 447 und 755 613, aus der deutschen Auslegeschrift 1 170 163 und aus den USA.-Patentschriften
2 526 832, 3 048 030 und 3 116 631 bekannten Vorrichtungen) ist für die Lösung der erfindungsgemäß
gestellten Aufgabe, und zwar die Durchführung einer Viskositätsmessung in beliebiger
räumlicher Orientierung des Meßgerätes, wobei die Messung auch an schwer zugänglichen Stellen einer
Apparatur vorgenommen werden kann und das Meßgerät druck- und temperatur- sowie korrosionsbestän-
dig ist, geeignet. Keine dieser bekannten Vorrichtungen
zeigt die vorstehend angegebenen erfindungswesentlichen Einzelmerkmale, die zum Funktionieren
der erfindungsgemäßen Vorrichtung unbedingt erforderlich sind. Aus dem Stand der Technik konnte auch
nicht hergeleitet werden, daß die Auswahl des Prinzips der Druckmessung dem Wunsch nach kompakter
Ausgestaltung und nach beliebiger räumlicher Ausrichtung des Meßgerätes besonders Rechnung trägt.
Ebensowenig zeigt der Stand der Technik, daß bei diesem Prinzip eine Verfälschung des Meßergebnisses
durch Stopfbuchsenreibung bei ■ Bewegung im geschlossenen Gefäß ausgeschlossen ist, denn diese Reibung
würde sich auf eine Druckkonstanthaltung störend auswirken. Neu und überraschend war auch die
Erkenntnis, daß die Verwendung eines mit Spiel gleitenden Kolbens bei erhitzten oder in der Temperatur
schwankenden Schmelzen ein Fressen oder Verschleißen der bewegten Teile verhindert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kolben aus der
\ Kammer so weit heraus bewegbar, daß er beim Einbringen in die Kammer die Schmelze schöpft.
Ferner ist der Kolben vorzugsweise über einen Schwenkarm mit einer von der Antriebsvorrichtung
antreibbaren Welle verbunden, wobei die Kammer entsprechend der möglichen Kreisbewegung des Kolbens
gebogen verläuft.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Die F i g. 1 und 2 zeigen bevorzugte
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ein Kolben 1 wird mit konstanter Geschwindigkeit berührungsfrei in den Zylinder 2 getrieben, wobei die
im Zylinder befindliche viskose Flüssigkeit 3 durch den Spalt zwischen 1 und 2, der als Meßkapillare
dient, ausgepreßt wird. Der im Zylinder entstehende Druck ist nach Hagen — Poiseuille proportional der
Viskosität und wird mit Hilfe des Druckmessers 4 registriert.
Das Gerät bleibt ständig in die Flüssigkeit getaucht, so daß der Zylinder bei ausgefahrenem Kolben selbsttätig
gefüllt wird. Herrscht im Reaktionsgefäß Überdruck, so kann der Zylinder so gestaltet werden, daß
er die neue Probe mechanisch schöpft (Fig.2). Die
Kapillare dient dann zur Entgasung des Zylinders. Der Kolben wird von einem Synchronmotor 6 über
das Getriebe 7 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben. Als Druckmesser 4 kann beispielsweise ein
handelsüblicher, elektrischer Geber auf Widerstandsbasis benutzt werden, bei dem der Temperatureinfluß
auf den Meßwert kompensiert ist. Die elektrischen Meßwert-Übertragungsleitungen 8 werden temperaturbeständig
isoliert und korrosionsbeständig gekapselt.
Die Messung ist nicht stetig, doch können die Meßpunkte in genügend dichter Reihenfolge ermittelt werden,
um etwa Regelungsaufgaben bei kontinuierlichen Verfahren zu lösen. In F i g. 3 ist gezeigt, wie im besonderen
Fall, in dem die Meß-Stelle nicht in gerader Linie von der Außenwand des Reaktionsgefäßes her
zugänglich ist, eine gewinkelte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gestaltet werden kann.
F i g. 4 zeigt eine solche gewinkelte Ausführung. Der Kolben 1 beschreibt hier nicht eine geradlinige, sondern
eine Schwenkbewegung, wodurch ein Gelenk im Kraftübertragungsweg vermieden wird. Der an einem
Schwenkarm angebrachte Kolben 1 läuft im Vierkantkanal (»Zylinder«) 2', welcher vom Tragrohr 9 gehalten
wird und im Schöpffortsatz 10 ausläuft. Die Welle 11 des Schwenkantriebs läuft im Tragrohr 9.
Der Druckgeber 12 ist am hinteren Ende des Vierkantkanals eingebaut und steht über die hitzebeständig
und korrosionsfest isolierten elektrischen Meßwert-Übertragungsleitungen 13 mit dem Druckanzeigegerät
außerhalb des Reaktionsgefäßes in Verbindung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Messen der Viskosität von Schmelzen, bestehend aus einer in die Schmelze
tauchbaren und die ■ Schmelze aufnehmenden Kammer und einem mit Spiel gegenüber der Kammerinnenwand
im Kammervolumen laufenden Verdrängerkolben, gekennzeichnet durch eine den Kolben (1, 1') mit konstanter Geschwindigkeit
in die Kammer (2, 2') bewegende Antriebsvorrichtung (6, 7 bzw.' 11) und einen in
der Kammerwand angeordneten und den von der Schmelze (3) auf die Kamme rinnenwand ausgeübten
Druck zu einem Meßgerät übertragenen Druckfühler (4 bzw. 12).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1, Γ) aus der Kammer
(2, 2') so weit heraus bewegbar ist, daß er beim Einbringen in die Kammer die Schmelze
schöpft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (Γ) über
einen Schwenkarm mit einer von der Antriebsvorrichtung antreibbaren Welle (11) verbunden
ist und daß die Kammer (2') entsprechend der möglichen Kreisbewegung des Kolbens
gebogen verläuft.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1258065 | 1965-09-09 | ||
CH1258065A CH431140A (de) | 1965-09-09 | 1965-09-09 | Vorrichtung zum Messen der Viscosität von Flüssigkeiten oder Schmelzen |
DEJ0031686 | 1966-09-01 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1598630A1 DE1598630A1 (de) | 1972-02-10 |
DE1598630B2 DE1598630B2 (de) | 1972-10-19 |
DE1598630C true DE1598630C (de) | 1973-05-10 |
Family
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