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Die Erfindung betrifft ein Rotationsviskometer mit mechanischer Bereichsumschaltung,
das aus einem Antriebsmotor, einem in die Prüfsubstanz eintauchenden Rotationskörper
und einem zwischen Antriebsmotor und Rotationskörper eingeschalteten Torsionsdynamometer
besteht.
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Bei derartigen Rotationsviskosimetern wird das durch den Fließwiderstand
der Prüfsubstanz am Rotationskörper auftretende Drehmoment mit einem Torsionsdynamometer
gemessen. Dabei wird unter Wirkung des auftretenden Drehmoments eine Torsionsfeder
verdreht. Der auftretende Winkelbetrag wird in der Regel durch bekannte Mittel in
eine geeignete elektrische Größe umgewandelt. Der Meßbereich ist durch die Materialeigenschaften
der Feder und das Auflösungsvermögen der Mittel zur Uinwandlung des Drehmoments
in eine elektrische Größe begrenzt.
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Es ist bereits vorgeschlagen, zur Beseitigung dieser Nachteile im
Torsionsdynamometer mehrere Torsionsfedern unterschiedlicher Charakteristik anzuordnen
(deutsche Patentschrift 1 180 552). Die Enden der Federn sind einerseits miteinander
und andererseits mit der vom Antriebsmotor kommenden Antriebswelle bzw. mit der
zum Rotationskörper führenden Meßwelle verbunden. Jede Feder ist rnit einem Winkelmesser,
der als elektrischer Winkelgeber ausgeführt ist, versehen. Zur Übertragung der elektrischen
Signale von den elektrischen Winkelgebern tragen die einzelnen Wellen je einen Schleifkontakt.
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Die Wellen werden durch insgesamt sechs Wälzlager gelagert. Mit diesem
Rotationsviskosimeter ist es möglich, während des Meßvorganges wahlweise einen der
den beiden Drehmomentenbereichen zuge'ordiXeten Winkelgeber auf die Anzeigeelektrik
umzuschalten.
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Neben dem Nachteil, daß zwei in ihrer Charakteristik gleiche elektrische
Winkelgeber für dieses Rotationsviskosimeter benötigt werden, vier die Messung durch
ihr Reibungsmoment beeinflussende Wälzlager erforderlich sind, ferner das drehzahlabhängige
Bremsmoment eines Schleifkontaktes zur Übertragung des elektrischen Signals zu einem
der elektrischen Winkelgeber direkt in die Messung eingeht, besitzt diese Einrichtung
insbesondere den Nachteil, daß sich bei Messungen mit dem dem Rotationskörper abgewandten
Meßsystem die Feder des dem Rotationskörper zugewandten Meßsystems erst auf Voll
ausschlag (3000) verdrehen muß, ehe die dem Meßbereich des abgewandten Systems zugeordnete
Verdrehung für eine Anzeige wirksam wird.
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Dieser Nachteil langer Einstellzeiten des Meßsystems tritt insbesondere
dann zutage, wenn niedrige bzw. mittlere Drehzahlen des Rotationskörpers vorliegen
und nur in dem dem Rotationskörper abgewandten System Meßwerte möglich sind. Dieser
Fall tritt ein, wenn Substanzen mittlerer bzw. höherer Viskosität untersucht werden
sollen. Bei Substanzen mit Zeitabhängigkeit der Viskosität (Thixotropie, Rheopexie)
ist dieses Rotationsviskosimeter für exakte Messungen nicht geeignet. Als weiterer
Nachteil ist das Aufprallen des dem Rotationskörper zugewandten Systems gegen den
Anschlag bei höheren Drehzahlen zu nennen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rotationsviskosimeter
zu schaffen, bei dem der Wechsel der zu belastenden Federn des Torsionsdynamometers
ohne die vorgenannten Nachteile ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Trerinring
auf der Antriebswelle gelagert ist und daß eine Vorrichtung zur wahlweisen Arretierung
oder Freigabe des Trennringes gegenüber der Antriebswelle vorgesehen ist, bestehend
aus einer auf der Antriebswelle frei drehbar, jedoch axial nicht verschiebbar gelagerten
Spindel, aus einer mit der Spindel in Eingriff stehenden, durch äußere Betätigung
axial verschiebbar, jedoch gegenüber der Antriebswelle nicht drehbar gelagerten
Spindelmutter, sowie aus Anschlägen des Trennringes, über welche der Trennring durch
Gegenanschläge der Spindel und der Antriebswelle arretierbar ist. Vorteilhafterweise
kann zur axialen Verschiebung der Spindelmutter über ein Schaltstück ein in der
Arretierstellung des Trennringes selbsthemmendes Koppelgetriebe vorgesehen sein,
welches durch Drehen eines in seine beiden Endlagen durch Federn geführten Hebels
betätigbar ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigt F i g. 1 die Drehmoment-Meßeinrichtung, Fig. 2 einen Schnitt
nach der Linie A-B durch die Drehmoment-Meßeinrichtung.
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Die Rotationsbewet, ung wird über ein Ahtriebsrad 1 in die Antriebswelle
2 eingeleitet. Eine mit der Antriebswelle 2 fest verbundene Mitnehmerscheibe 3 nimmt
formschlüssig einen mit Außengewinde versehenen Führungsring 4 aüf, der einen zur
Justierung im Gewinde dreh- und blockierbaren Gewindering 5 trägt, an dem eine erste
Feder 6 einseitig angeklemmt ist. Die andere Seite d Feder 6 führt zu einem auf
der Antriebswelle 2 zwischen Anschlägen 7 und 8 frei drehbaren Trennring 9. Ebenfalls
am Trennring 9 befestigt ist eine zweite Feder 10, deren anderes Ende über einen
Bügel 11 direkt mit einer Meßwelle 12 in Verbindung steht, welche einen in die Prüfsubstanz
eintauchenden Rotationskörper trägt (in der Zeichnung nicht dargestellt). Die Schubspannung
ergibt sich aus der Relativdrehung der Meßwelle 12 gegenüber der Antriebswelle 2
für zwei Bereiche in der Weise, daß einmal durch einen noch zu beschreibenden Schaltmechanismus
nur die zweite Feder 10 als federndes Element wirksam wird, während die andere Möglichkeit
in der Reihenschaltung der beiden Federn 6 und 10 liegt. Die Relativdrehung wird
durch ein Potentiometer 13 abgetastet und die elektrische Größe übel Schleifringe
14 auf ein Anzeigeinstrument übertragen. Der Schaltmechanismus besitzt eine Spindel
15 mit dem Anschlag 7, die bei Axialverschiebung eines Schaltstückes 16 mit einer
Spindelmutter 17 relativ zur Antriebswelle 2 verdreht wird. Das Schaltstück 16,
dessen Stege 18 in der Mitnehmerscheibe 3 geführt werden, kann nur eine geradlinige
Bewegung parallel zur Antriebswelle 2 vornehmen, mit der es über die Mitnehmerscheibe
3 zwangslänfig verbanden ist. Die Antriebswelle 2 ist durch einen Stift 19 mit der
Mitnehmerscheibe 3 und dem Führungsring 4 gesichert. Die Verlängerung 20 des Schaltstückes
17 dient zugleich als obere Lagerung für die Antriebswelle 2. Die Lageraufnahme
21 ist längsverschiebbar angeordnet und durch in Schlitzen des Gehäuses laufende
Stifte 22 gegen Verdrehung gesichert. An den Stiften 22 ist ein Koppelgetriebe angelenkt,
das die Längsverschiebung des Schaltstückes 16 in eine Drehbewegung eines Hebels
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umwandelt und dabei in seiner Totpunktlage Selbsthemmung des auf die Stifte 22 wirkenden
Antriebsgliedes bewirkt.
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Die Wirkungsweise der Drehmoment-Meßeinrichtung ist nun so, daß sich
in der oberen Schaltstellung S I des Schaltstückes 16 der Trennring 9 mit seinen
Anschlägen 24 und 25 zwischen dem Anschlag 8 der Antriebswelle 2 und dem weggedrehten
Anschlag 7 der Spindel 15 frei drehen kann. Die Federn 6 und 10 sind dann in Reihe
geschaltet. Die Federkonstante entspricht hier kleinen Werten der Schubspannung.
Wird das Schaltstück 16 in die Schaltstellung S II bewegt, so führt die Spindel
15 eine Drehung aus, die bewirkt, daß der Trennring 9 zwischen dem Anschlag 8 der
Antriebswelle 2 über die Anschläge 24 und 25 des Trennringes 9 und dem Anschlag
7 der Spindel 15 arretiert wird (gezeichnete Stellung), so daß nur noch die Feder
10 mit ihrer gegenüber der Reihenschaltung höheren Federkonstante für die Messung
wirksam wird. Die Drehmoment-Meßeinrichtung ermöglicht damit den raschen Wechsel
des Drehmomentenbereiches und die Aufnahme von Fließkurven in weiten Grenzen der
auftretenden Schubspannung ohne Beeinflussung des Fließvorganges.