DE1673190C - Rotationsviskosimeter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotationsviskosimeter zur kontinuierlichen Bestimmung der Viskosität in unter Druck stehenden Rohrleitungen und Behältern mit Antrieb und Messung des Drehmomentes an einer Welle und einem auf vier Antriebswelle angeordneten, aus einem Dauermagneten bestehenden Magnetsystem.

Es sind Rotationsviskosimeter zur kontinuierlichen Viskositätsmessung bekannt, die als Meßfühler einen rotierenden Innenzylinder besitzen, der von einem dazu koaxialen, ortsfesten Außenzylinder umgeben ist. wobei das Medium sich im Ringspalt dieser beiden Zylinder befindet und der meßprin/ipbediiigten Rotationsströmung, bekannt als Searle-Couette-Strömung, zum Austausch des Meßguies im Meßfühler eine Axialströmung überlagert wird. Die Übertragung des Drehmomentes und der Drehbewegung aus dem relativ drucklosen Raum in den Druckraum erfolgt durch eine Dauermagnet-Stirndrehkupplung. Rotationsviskosimeter, die zur Übertragung der Drehbewegung in den Druckraum eine Dauermagnet-Stirndrehkupplung verwenden, besitzen den Nachteil, daß die Lagerungen des rotierenden Meßzylinders im Druckraum und die Lagerungen des Kupplungsieilcs im drucklosen Raum bedingt durch die axial wirkenden Kupplungskräfte große Axialkräfte aufnehmen müssen, die unerwünscht hohe Lagerreibungsmomente zur Folge haben. Diese Reibungsmomenlc gehen in voller Höhe als Fehler in das Meßergebnis ein.

Es sind Rotationsviskosimeter bekannt, die im Druckraum des Meßfühlers einen Hohl/.yliiuler (Außenzylinder) und in diesem koaxial einen Iniienzylinder lagern. Dem Hohlzylinder erteilt man eine konstante Winkelgeschwindigkeit und miIU dann das dem Fließwiderstand des Mediums im Ringspalt zwischen Hohl- und Innenzylinder zugeordnete Drehmoment am Innenzylinder. Rotationsviskosimeter dieser Bauart haben den Nachteil, daß zwei Stirn-

lu drehkuppiiMigen unter Inkaufnahme der Lagerrcihungsmomenie durch Axialkräfte Verwendung finden müssen. Eine der Kupplungen dient zur Übe; Uagung der Drehbewegung auf den Iiohl/.ylinder im Druckraum, die andere zur Transformalion des am hiiicnzylinder wirksamen Drehmomentes in ^cn drucklosen Raum.

Es sind auch Rotationsviskosimeter mit rotierendem Innenzylinder bekannt, die /ur Übertragung zwischen drucklosem und druckbehaftetem Raum eine Dauermagnet-Zentraldrehkupplung verwenden, wodurch zusätzliche Lagerreibungsmomenk- auf Grund der hier radial wirkenden Kupplung* kräfte vermieden werden. Der Kupplungskörper im drucklosen Raum umschließt teilweise den durch ein Kupplungselement verlängerten Inncnzylindt r im Druckraum. Diese Ausführungen besitzen den Nachteil eines hohen Massenträgheitsmomentes des rotierenden Meßfühlerteils und erlauben nur die Übertragung geringer Kupplungsmomente. Nachteilig ist fer-

ner, daß der Teil des Ringspaltes im Druckraum, der vom Kupplungskörper im drucklosen Raum umschlossen wird, einen toten Raum bildet, in dem kein Austausch der Meßsubstanz erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßfühler für kontinuierliche Rotationsviskosimeter zu schaffen, der frei von axialen Lagerreibungsmomenten durch Axialkräfte is., fin minimales Massenträgheitsmoment der rotierenden Teile besitzt, keine meßtechnisch ->toten« Räume aufweist sowie große Kupplungsmomente zwischen drucklosem und druckbehaftetem Raum ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das an sich bekannte Magnetsystem von einer topfartigen nichtmagnetischen Trennwand zum Druckraum umgeben ist, wobei die im Längenbereich des an sich bekannten Dauermagnetsystems liegende Trennwand druckseitig in ihrer Gesamtheit zugleich den orisfesten Innenzylinder des Viskosimeter-Zylindersystems bildet und mit gleicher Achse zu diesem ortsfesten Innenzylinder ein Hohlzylinderrotor angeordnet ist, der den Meßraum des Meßfühlers zwischen dem ortsfesten Innenzyli lder und dem ortsfesten Meßbehälter in zwei meßu chnisch wirksame Ringspalte teilt, wobei im Hohlz'linderrotor längs der Mantellinien Weicheisenlamel.'en als magnetischer Rückschluß eingebettet sind.

Das Magnetsystems besteht aus einem axial magnetisierten Dauermagneten mit auf den Stirnseiten befindlichen Weicheisenscheiben, die am Umfang in radialer Richtung ausgeprägte Polen besitzen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß keine das Meßergebnis verfälschenden Reibungsmomente durch axial wirkende M;_i£:netkupplungskräftc und keine meßtechnisch »toten« Räume vorhanden sind. Es ist stets ein kontinuierlicher Austausch der gesamten Meßsubstanz gewälirloistci. Weiterhin wird das Massenlrägheitsmonienl dt ν s!i-s;-i!i'vn i.'ticrenden Systems niedrig gc-

halten und zugleich werden hohe Kupplungsmomente zwischen drucklosem und druckbehaftetem Raum erreicht. Ein niedriges Massenträgheitsmomcnt ist deshalb gewünscht, weil es das notwendige, durch die Kupplung auf den Rotor zu übertragende Anlaufdrehmoment herabsetzt. Zu den vorgenannten Vorteilen kommt hinzu, daß durch den Doppelringspalt gegenüber dem einfachen Ringspalt bei gleichen physikalischen Daten eine kürzere Rotorlänge gewählt werden kann. Der Doppelringspalt hat darüber hinaus den Vorzug, daß der freie, subsianzführende Querschnitt des Zylindersystems der Meßkammer größer, etwa doppelt so groß wie beim einfachen Ringspak ist und damit der Einfluß der axialen Slrömungskomponente gegenüber der Searle-Couette-Strömung klein bleibt. Es können somit größere Druckflußmengen durch den Meßfühler fließen, wodurch das Meßergebnis praktisch frei von unerwünschten Totzeiten wird.

Insgesamt gesehen läßt die erfindungsgemäße Lösung den Aufbau von Meßfühlern mit kleineren Dimensionen als vergleichbare bekannte Ausführungen zu.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der. Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Vorderansicht des Rotationsviskosimeter im Schnitt,

F i g. 2 den Schnitt A-A nach Fig. I.
Auf dem Antriebswcllenende 1, das mit dein Meßwerk des Rotationsviskosimeters verbunden ist, befindet sich der axial magnetisierte Dauermagnet 2. der an den Siirnflüchen von den VVeicheisenscheiben 3 mit den ausgeprägten Polen 4 begrenzt wird. Die topfartige Trennwand 5 schließt den auf der rela-

tiv drucklosen Seite liegenden Teil der Magnetkupplung gegenüber dem druckbehafteten Raum ab. Dknach der Druckseite hin den ortsfesten lnnenzylinder bildende topfartige Trennwand 5 wird von dem da/u koaxial angeordneten Hohlzylinderrotor6 umgeben.

der den Meßraum zwischen der topfartigen Trenn wand5 und dem Meßbehbilter 7, zugleich ortsfester Außenzylinder, in die beiden Ringspalte 8 teilt. In dem Hohlzylinderrotor6 sind längs der Mantellinien die Weicheisenlamellen 9 eingebettet, die den magnetischen Rücksc' iuß zwischen den beiden Weicheisenscheiben 3 herstellen. Der Hohlzylinderrotoro ist koaxial zu der topfartigen Trennwand 5 und dem Meßbehälter? in dem Druckra-'m gelagert und enthält in der Bodenfläche die Bohrungen 10. Die Ein- und Austrittsöffnungen für das Meßgut sind zu beiden Seiten des Doppelringspaltes angeordnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Rotationsviskosimeter zur kontinuierlichen Bestimmung der Viskosität in unter Druck stehenden Rohrleitungen und Behältern mit Antrieb und Messung des Drehmomentes an einer Welle und einem auf der Antriebswelle angeordneten, aus einem Dauermagneten bestehenden Magnetsystem, dadurch gekennzeichnet, daß das an sich bekannte Magnetsystem von einer topf artigen, nichtmagnetischen Trennwaid (S) zum Druckraum umgeben ist, wobei die im Längenbereich des an sich bekannten Dauermagnetsystems liegende topfartige Trennwand (5) druckseitig in ihrer Gesamtheit zugleich den ortsfesten Innenzylinder des Viskosimeter-Zylindersy stems bildet um¹ mit gleicher Achse zu diesem ortsfesten Innenzylinder ein Hohlzylinder (6) angeordnet ist, der den Meßraum des Meßfühlers zwischen dem ortsfesten Innenzylinder und einem ortsfesten Meßbehäiisr (7) in zwei meßtechnisch wirksame Ringspalten (8) teilt, wobei im Hohlzylinderrotor (6) längs der Mantellinien Weicheiscnlamellen (9) als magnetischer Rückschluß eingebettet sind

2. Rotationsviskosimeter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem aus einem axiu. magnetisierten Dauermagneten (2} mit auf den Stirnseiten bc^findlichen Weicheisenscheiben (3), die am umfang in radialer Richtung ausgeprägte Pole (4) besitzer besteht.