DE1916162A1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Viskositaet einer Substanz - Google Patents

Vorrichtung zur Bestimmung der Viskositaet einer Substanz

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DE1916162A1
DE1916162A1 DE19691916162 DE1916162A DE1916162A1 DE 1916162 A1 DE1916162 A1 DE 1916162A1 DE 19691916162 DE19691916162 DE 19691916162 DE 1916162 A DE1916162 A DE 1916162A DE 1916162 A1 DE1916162 A1 DE 1916162A1
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substance
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channel
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Werner Dr Udo
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HAAKE KG GEB
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HAAKE KG GEB
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/02Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G01N11/04Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
    • G01N11/08Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by measuring pressure required to produce a known flow

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Description

  • !!Vorrichtung zur Bestimmung der Viskosität einer Substanz.1? Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Viskosität einer Substanz durch Messung des Druckunterschiedes zwischen den Enden eines Messkanals, durch den die zu prüfende Substanz gedrückt wird.
  • Bekannt sind Vorrichtungen der vorgenannten Art, sogenannte Extrusionsviskosimeter, bei denen der Messkanal als Kapillare mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist. Durch Messung des Druckabfalls, den die Substanz beim Durchströmen durch die Kapillare erleidet sowie der pro Zeilänheit durch die Kapillare durchgesetzten Substanzmenge lässt sich die Viskosität errechnen. Vorrichtungen der eingangs genannten Art eignen sich besonders für hochviskose Substanzen, deren Viskosität sich mit anderen Geräten nicht oder nur unter Schwierigkeiten messen lässt. Es sind jedoch im wesentlichen nur Vergleichsmessungen zwischen einander ähnlichen Substanzen möglich, da sich beim lfindurchpressen der zu prüfenden Substanz durch die Kapillare die Substanz erwärmt. Die dadurch bedingte Temperaturerhöhung der Substanz hat auch eine starke änderung der Viskosität der Substanz zur Folge, so daß die gemessene Viskosität im wesentlichen~nur einen Bruchteil der wahren Ausgangsviskosität darstellt. Eine Erhöhung der Temperatur der Substanz beim Hindurchpressen durch die Kapillare lässt sich auch dann nicht vermeiden, wenn die Kapillare auf konstanter Temperatur gehalten wird.
  • Weiterhin bereitet die Messung bei strukturviskosen Substanzen, insbesondere bei Substanzen mit Fließgrenze, erhebliche Schwierigkeiten, da das Strömungsprofil derartiger Substanzen kompliziert-und unbekannt ist. Durch Durchführung mehrerer Messreihen mit verschiedenen Kapillaren und durch komplizierte Berechnungen lassen sich die Fließeigenschatten solcher Substanzen einigermassen bestimmen.
  • Erf-indungsgemäß wird nun vorgeschlagen, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art den Messkanal als Schlitzdüse auszugestalten, d.h., anstelle des bisher verwendeten Messkanals mit kreisförmigem Strömungsquerschnitt einen Messkanal mit im wesentlichen rechteckigem Strömungsquerschnitt zu verwenden, dessen Seitenverhältnis möglichst groß ist.
  • Die Obertläche ist bei einem als Schlitzdüse ausgestalteten Messkanal viel grösser als bei einer Kapillare mit entsprechender Querschnittsfläche. Aufgrund der grösseren Oberfläche des Strömungskanals sowie der schlitzförmigen Ausgestaltung ergibt sich eine bessere Abfuhr der beim Hindurchpressen einer zu messenden Substanz durch den Messkanal entstehenden Wärme, so daß sich die Temperatur der Substanz beim Durchgang durch den Meßkanal wesentlich weniger ändert. Weiterhin lässt sich die Strömung in einen spaltförmigen Meßkanal einfach errechnen, da die Annahme einer idealen Strömung in diesem i?alle eie brauchbare Näherung darstellt.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur i, Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 1, Figur 4 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung und Figur 5 einen Schnitt, entlang der Linie V-V in Figur 4.
  • Die in den Figuren i - 3 gezeigte Ausführungsform der Erfindung eignet sich besonders für Laborzwecke und weist einen Zylinderkörper 1 auf, der aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht. In die eine Stirnseite des Zylinderkörpers i ist eine kalottenförmige Ausnehmung 2 zur Aufnahme der zu prüfenden Substanz eingearbeitet. Ausgehend von der tiefsten Stelle der Ausnehmung 2 erstreckt sich, durch den Zylinderkörper 1 entlang seiner Längsachse ein Messkanal 3, der als Schlitzdüse mit möglichst großem Seitenverhältnis ausgebildet ist. Die Ausnehmung 2 kann mit eines Deckels 4 druckdicht abgeschlossen werden. Zu diesem Zweck ist der Zylinderkörper 1 mit einem Flansch 5 versehen, der nicht näher dargestellte Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben zum Festspannen des Deckels 4 aufweist. Zwischen dem Deckel 4 und dem Flansch 5 ist ein Dichtungsring 5a angeordnet. Durch den Deckel 4 erstreckt sich eine Zuleitung 6, über die in die Ausnehmung 2 irgendein geeignetes Pressgas oder eine geeignete Pressfliissigkeit eingeführt werden kann. Da bei der Ausftihrungsform nach den Figuren 1 - 3 der Messkanal 3 in die Atmosphäre ausmündet, braucht zur Bestimmung des Druckunterschiedes zwischen den Enden des Messkanals 3 lediglich der an der Eintrittsseite des Messkanals 3 herrschende Druck gemessen zu werden. Da der an der Eintrittsseite des Messkanals 3 herrschende Druck im wesentlichen gleich dem Druck ist, mit dem die zu prüfende Substanz durch den Messkanal 3 hindurchgepresst wird, genügt es, diesen Druck mittels eines am Deckel 4 vorgesehenen Manometers 7 zu messen. Es ist natürlich auch möglich, den an der Eintrittsseite des Mes-skanals 3 herrschenden Druck über eine Messleitung festzustellen, die in der Nähe der Eintrittsseite in den Messkanal S mündet. Um eine Erhöhung der Temperatur der Substanz beim Hindurchpressen durch den Messkanal 3 zu vermeiden, sind im Zylinderkörper 1 in der Nähe des Messkanals 3 Kanäle 8 vorgesehen, die sich parallel zur Breitseite des Messkanals 3 durch den Zylinderkörper i erstrecken und in Aussparungen 9 münden, die im Zylinderkörper 1 an diametral gegenüberliegenden Seiten-vorgesehen sind. Zum Abschluß der Aussparungen 9 ist der Zylinderkörper 1 von einem Zylindermantel 10 umschlossen, der in die Aussparungen 9 mündende Stutzen il aufweist, über die eine Temperierflüssigkeit durch die Kanäle 8 hindurchgeleitet werden kann.
  • Zur Bestimmung der Viskosität einer Substanz wird die Ausnehmung 2 mit der zu prüfenden Substanz gefüllt und dann mittels des Deckels 4 druckdicht abgeschlossen. Durch Zufuhr von Gas über die Zuleitung 6 wird die Substanz dann durch den Messkanal 3 gepresst. Durch Efindurchführen von Kühlflüssigkeit durch die Kanäle 8 wird dafür gesorgt, daß eine Erhöhung der Temperatur der zu prüfenden Substanz beim Durchgang durch den Messkanal vermieden wird. Der Druckun-terschied zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite des Messkanals kann unmittelbar am Manometer 7 abgelesen werden, das gegebenenfalls auch in der Zuleitung 6 angeordnet sein kann. Die pro Zeiteinheit durch den Messkanal 3 fliessende Substanzmenge lässt sich in üblicher Weise feststellen, beispielsweise durch Bestimmung der Zeitdauer, die zur Füllung eines an der Austrittsseite des Messkanals 3 angeordneten Messbechers mit der zu prüfenden Substanz erfordeilich ist.
  • Bei der Ausführungsform nach Figur 4 und 5 sind die bereits in Verbindung mit der Ausführungsform 1 - 3 beschriebenen Bauteile mit entsprechenden Bezugszahlen bezeichnet. Die Ausführungsform nach den Figuren 4 und 5 eignet stich zum Anschluß an oder zur Einschaltung in eine Rohrleitung. Der Zylinderkörper 1 ist daher an beiden Stirnseiten jeweils mit einem Flansch 15 versehen. Zur Feststellung des an der Eingangsseite des Messkanals S herrschenden Druckes erstreckt sich radial durch den Zylinderkörper 1 eine Bohrung -12, die in den Messkanal 3 in der Nähe seiner Eingangsseite mündet und über einen Anschlußstutzen 13 an einen Druckmesser angeschlossen werden kann. Der Zylinderkörper 1 ist weiterhin mit einer Bohrung 14 versehen, die in den Messkanal in der Nähe seiner Ausgangsseite mündet und für die ein Anschlußstutzen 15 vorgesehen ist.
  • Die Vorrichtung nach den Figuren 4 und 5 wird beispielsweise an die Druckseite einer Dosierpumpe, beispielsweise Zahnradpumpe, oder an die Ausgangsleitung eines Behälters angeschlossen, der mit der zu prüfenden Substanz beschickt wird und aus dem die Substanz mittels eines Druckmittels, das entweder unmittelbar oder über einen Kolben oder eine Membran auf die Substanz einwirkt, in den Messkanai 3 gepresst wird. Falls die Substanz nach Durchströmung des Messkanals 3 unter Atmosphärendruck austritt, genügt zur Messung des Druckabfalles im Messkanal 3 ein an den Stutzen 13 angeschlossener Druckmesser. Falls an die Ausgangsseite des Messkanals 3 irgendeine Rückleitung angeschlossen ist, wird zur Feststellung des Druckabfalles im Messkanal 3 ein Differenzdruckmesser verwendet, der. mittels der Stutzen 13 und 15 an die Bohrung gen 12 und 14 angeschlossen wird.

Claims (5)

  1. "Vorrichtung zur Bestimmung
    der Viskosität einer Substanz." PATENTANS PRÜCHE X Vorrichtung zur Bestimmung der Viskosität einer Substanz durch Messung des Druckunterschiedes zwischen den Enden eines Messkanals, durch den die zu prüfende Substanz gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Messkanal als Schlitzd;use ausgebildet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zu prüfende Substanz mittels einer Pumpe durch die Schlitzdüse gedrückt wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu prüfende Substanz mittels einer Druckflüssigkeit oder durch Druckgas, das entweder unmittelbar oder über einen Kolben oder eine Membran auf die Substanz einwirkt, durch die Schlitzdüse gedrückt wird.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Messkanal in einen Körper mit guter Wärmeleitfähigkeit eingearbeitet ist, der mit Kanälen versehen ist, durch die eine Temperierflüssigkeit hindurchführbar ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle parallel zur Breitseite des Messkanals verlaufen.
DE19691916162 1969-03-28 1969-03-28 Vorrichtung zur Bestimmung der Viskositaet einer Substanz Pending DE1916162A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2613212A1 (de) * 1976-03-27 1977-10-06 Siegfried Peter Verfahren fuer medizinische und pharmazeutische zwecke zur bestimmung des fliessverhaltens von fluessigkeiten, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
US5076096A (en) * 1986-12-24 1991-12-31 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Molding of thermoset materials

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2613212A1 (de) * 1976-03-27 1977-10-06 Siegfried Peter Verfahren fuer medizinische und pharmazeutische zwecke zur bestimmung des fliessverhaltens von fluessigkeiten, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
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