DE1912275A1

DE1912275A1 - Viskosimeter I

Info

Publication number: DE1912275A1
Application number: DE19691912275
Authority: DE
Inventors: Robin Zangger; Georg Zemp
Original assignee: Oerlikon Contraves AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1968-03-20
Filing date: 1969-03-11
Publication date: 1969-10-02
Also published as: FR2004268A1; CH488178A; US3545257A

Description

Patentanmeldung P 19 12 -275.9
OQiWBAVES AS., Zürich

Viskosimeter I

Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf Viskosimeter, bei dem ein von einem Motor zur Rotation angetriebener Messkörper über die Meßsubstanz auf einen Meßbecher ein Drehmoment ausübt. Die Viskosität von !Flüssigkeiten, wobei unter einer !Flüssigkeit z.B. auch Sand oder ähnlich fließfähige Stoffe verstanden sein können, kann beispielsweise auf folgende Art gemessen werden:

Die Messung eines Momentes, das ein in die Meßsubstanz getauchter, mit konstanter Geschwindigkeit drehender Meßkörper erfährt oder auf den Meßbecher überträgt. Dieses Moment ist ein Maß für die Viskosität der Meßsubstanz.

Bekannte Viskosimeter dieser Art erlauben die Messung der Viskosität von Flüssigkeiten im Bereich.von etwa To bis ■To Poise, Diese herkömmlichen Viskosimeter sind zur Viskositätbestimmung von Meßsubstanzen mit niedriger Viskosität bei kleinem Schergefälle nicht geeignet, da sie zu wenig empfindlich sind. Für viele» vor allem biologischer organische Substanzen ist eine Bestimmung der Viskosität nur bei minimaler mechanischer Beanspruchung zulässig» was trotz teilweise kleinen Viskositätswerten nur niedrige Tourenzahlen

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des Meßkörpers zulässt. Die z.B. feel solchen Untersuchungen

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zu bestimmenden Drehmomente von 1o dyn cm sind in der

Grössenordnung Io mal kleiner als dies bis heute mit Viskosimetern dieser Bauart üblich ist.

Das erfindungsgemäss vorgeschlagene Viskosimeter ist dadurch gekennzeichnet, daß,der Meßbecher auf einer drehreibungsfrei gelagerten Unterlage befestigt ist und deren Drehmoment mit Hilfe eines in einer Ausgleichsvorrichtung erzeugbaren Gegendrehmomentes kompensiert wird, wobei eine zur Erzeugung des Gegendrehmomentes notwendige, meßbare physikalische Grosse das Maß für die Viskosität der Meßsubstanz darstellt. Die vorgeschlagene Lösung erlaubt die Messung von Drehmomenten

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in der Grössenordnung 1o dyn cm. Die Messung erfolgt nach einer Null-Methode. Die Null-Lage des drehreibungsfrei gelagerten Meßbechers kann mit einem beliebigen z.B. induktiven, kapazitiven oder optischen Winkelmeß-System eingestellt und kontrolliert werden, wobei ein optisches System sich besonders gut eignet. Die drehreibungsfreie Lagerung kann beispielsweise mit einem hydrostatischen Gleitlager, das zur Aufnähme der achsialen und radialen Kräfte ausgebildet ist, erreicht werden. Die.drehreibungsfrei gelagerte Unterlage wird dabei vom Drehkörper, bestehend aus Welle und Platte, gebildet. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Lösung die Möglichkeit,das Pumpöl des hydrostatischen Gleitlagers zur temperaturregelung zu verwenden. Zur Erzeugung des zur Null-Einstellung notwendigen Gegendrehmomentes eignet sich z.B. ein elektromagnetisches Drehspulsystem.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeiohnung dargestellt, deren einzige Abbildung

ein Viskosimeter halbschematisch im Schnitt zeigt.

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Das hydr os ta tische Gleitlager nach der Mg. besteht iin wesentlichen aus einer rotationssymmetrisehen Lagerbüchse 1 und dem Drehkörper 2. Der Drehkörper 2 wird aurch die zur Aufnahme der Hadialkräfte bestimmte hohlzylindx'ische Welle 21, mit der Achsialbohrung 20 und den Radialbohrungen 200, sowie einer Scheibe 22 zur Aufnahme der Aehsialkräfte gebildet. Der konzentrisch angeordnete Meßbecher 23 ist starr mit der Scheibe 22 verbunden. Die aus fertigungstechnischen G-ründen mehrteilig ausgeführte .Lagerbüchse 1 enthält taschenfÖrmige fluten 101, 102» 103f 104, die durch radiale .bohrungen 100 und durch achsiale Honrungen 10 miteinander verbunden sind, sowie achsiale Rücklaufbohrungen 105· Der Pumpenkreislauf für das hydrostatische Gleitlager enthält die Pumpe P, die Druckleitung 41» den Druakanschluß 42, der in die TJmfangsnute 102 führt, die Auffangvorrichtung 43 und den .behälter 44. Die Flußrichtungen des OeIs im OeI-kreislauf sind mit Pfeilen dargestellt, Im !Pumpenkreislauf können auch Mittel 45 zur Temperaturregelung, Kühl- (K), Heiz- (H) und Umwälzvorrichtungen (TJ), eingebaut sein. Die Steuerung exnes solchen Thermostaten 45 erfolgt vorzugsweise mit einem Temperaturfühler 40, der sich in der unmittelbaren flähe der zu thermostatisierenden bcheibe 22 mit Meßbecher 23 befindet. Der Hegler R kann über den behälter S wahlweise mit dem Hegel-Thermometer T oder dem Temperaturfühler 40 verbunden werden. Der Thermostat 45 könnte auch, auf der Eingangsseite der Pumpe P liegen, oder der Behälter 44 könnte die Mittel 45-zur- Temperaturregelung enthalten. Dem Motor 5 der im Stativ 54 fest gehaltert ist, Können Mittel 50 zur Wahl der Drehgeschwindigkeit des Meßkörpers 53 beigeschaltet sein. Dieser Meßkörper 53 ist mit einer Kupplung 52 an die Abtriebswelle 51 des Motors 5 gekoppelt und konzentrisch zum Meßbecher 23 in der Drehachse des Hydrostatischen Lagers auswechselbar angeordnet. Der Drehwinkel des Drehkörpers 2 kann mit üegrenzungsvorrichtungen 9, 91 eingeschränkt werden.

In der .Bohrung 20 der Welle 21 des hydrostatischen Lagers sind der Magnet schlußring 71 und der magnetringkern 72 eines G-leich-

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stromdrehspulsystems angebracht. Die Magnetspulen 73, die fest
mit der Lagerbüchse 1 verbunden sind, ragen in den Raum zwischen Magnetschlußring 71 und Magnetringkern 72 und sind mit einem"
■öleichstromspeisegerät 8 verbunden.

Hydrostatische lager zeigen die Eigenschaft, daß durch die
Strömung des Pumpenoeis gewisse Turbinenwirkungen auftreten, was! Dewirkt, daß eine .üigenrotation des Drehkörpers 2 entsteht ₀~
Diese iüigenrotation kann z.U. mit Hilfe einer Düse 110 mit " . j richtbarem Oelstrahl, wenigstens grob kompensiert werden, vie \ Feinkompensation der Eigenrotation kann vor jeder Messung mit j Hilfe des Drehspulsystems 71, 72, 73, 8 geschehen. Die JiIUi-L-La- ] ge des Drehkörpers 2 wird mit dem optischen Winkelmeß-System, I bestehend aus Lampe 81 mit Spalttflende 80, auf der drehbaren -I bchffeibe 22 angebrachtem Spiegel 82 und Meß-Skala 83 bestimmt. '■ Es ist vorgesehen, daß sich die jNull-jbage des Drehkörpers 2 . ■ ; mit Hilfe der Fotozellen 84» 85, welche signale 84a, 8.5a, auf ■ das Regelsystem 86 mit dem Differenzverstärker D geben, auto- : matisch einstellt.

Beginnt der Meßkörper 5.3 sich in der Meß-Substanz 6 zu drehen,
so wird auf den Meßbecher 25 und damit auf uen Drehkörper 2 ein
Drehmoment übertragen, das ein Maß für die Viskosität der
Meß-Substanz 6 darstellt. Das Drehmoment kann mit Hilfe des
Drehspulsystems 71, 72, 73, 8 und dem optischen Winkelmeß-System 80, 81, 82, 83 kompensiert werden. Die zur υull-Einsteilung notwendige ötromänderung in uen spulen 73 des Drehspul-Systems ist dabei ein direktes Maß für das Drehmoment und somit
auch für die Viskosität der Meß-Substanz. Dabei kann das G-leiohstromspeisegerät ein Anzeigegerät enthalten, das die Stromdifferenz zwischen der Einstellung bei stillstehendem und drehendem Meßkörper 53 anzeigt.

Ansprüche:
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Claims

Ansprüche

π. !viskosimeter, bei dem ein von einem xviotor (5) zur Rotation ^"^angetriebener Meßkörper (53) über die Meß-Substanz (6) auf einen Meßbecher (23) ein Drehmoment ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbecher (23) auf einer drehreibungsirei gelagerten Unterlage. (21, 22) Gefestigt ist und deren Drehmoment mit Hilfe eines in einer Ausgleichsvorrichtung erzeugbaren G-egendrehmomentes kompensierbar ist, wobei eine zur Erzeugung des ü-egendrehmomentes notwendige meßbare physikalische Größe das Maß für die Viskosität der Meß-Substanz (6) darstellt»

2· Viskosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Y/inkelmeß-System zur Kontrolle der .Mull-Einstellung der iVießbecherunterlage (21, 22) vorgesehen ist.

3· Viskosimeter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das winkelmess-System (80, 81, 82, 83) ein optisches Meßsystetfi ist.

4e Viskosimeter nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das winkelmeß-üystem (80, 81, 82, 83, 84) zur Erzeugung ' von Pehlergrößen (84a, 85ä), die von üichtung und Betrag der Abweichung uer Hage der Meßbecherunterlage (21, 22) von der J^uli-Lage abhängen, dient und daß diese ffehlergrößen (84a, 85a) eine solche Veränderung aes ü-egendrehmomentes bewirken, daß die IVießbecherunterlage (21, 22) in die Null-Lage gesteuert wird.

5· Viskosimeter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als arehreibungsfrei.es iiager für die Unterlage (21, 22) ein hydrostatisches Sleitlager (1, 2) verwendet ist.

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6. Viskosimeter nach Anspruch i?, daaui-cxi gekennzeichnet, daß im Punipenkr eis lauf des iiycLrosta tischen Gleitlagers (1, 2) Vorrichtungen (H, K) zur x'eiaperaturregerung des Piampenosls vorgesehen sind mad das ±"umpenoel zur Temperaturregelung der Meß-S.ubstanz (23) uient, . ■ ■

Yo Tiskosimeter nacii einem uex· vorangehenden Ansprüche, dadxirch gekennzeichnet, daß als Ausgleichsvorrichtung zur Erzeugung dea ü-egendrehmomentes ein elektromagnetisches Jjrehspul— system (71, 72, 73) verwendet ist.

Der Patentanwalt

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