DE202004006069U1

DE202004006069U1 - Stirrer for tensiometer and contact angle measuring apparatus comprises electric motor with shaft, on whose end rare earth magnet is mounted which rotates magnetic stirrer rod in vessel containing test liquid

Info

Publication number: DE202004006069U1
Application number: DE202004006069U
Authority: DE
Original assignee: Kruess GmbH Wissenschaftliche Laborgeraete
Current assignee: Kruess GmbH Wissenschaftliche Laborgeraete
Priority date: 2004-04-17
Filing date: 2004-04-17
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2014-04-18

Abstract

A stirrer for a tensiometer and contact angle measuring apparatus comprises an electric motor (5) with a shaft (8), on whose end a rare earth magnet (7) is mounted. This rotates a magnetic stirrer rod (3) in a vessel (1) containing the test liquid (2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rühreinrichtung für Tensiometer und Kontaktwinkelmeßgeräte entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zur Homogenisierung der zu untersuchenden Flüssigkeitsproben.The Invention relates to a stirring device for tensiometers and contact angle measuring devices accordingly the preamble of claim 1, for the homogenization of the to be examined Fluid samples.

Der Übergang zweier sich nicht vermischender Phasen bezeichnet man allgemein als Grenzfläche. Eine Sonderform stellt der Übergang zwischen einer flüssigen oder festen und einer gasförmigen Phase dar, welcher als Oberfläche bezeichnet wird. Aufgrund der ungleichmäßig wirkenden Kohäsions- und Adhäsionskräfte im Bereich des Phasenübergangs kommt es zu einer in der Grenzfläche tangential wirkenden Kraft, die Form und Größe der Grenzfläche beeinflußt und verantwortlich für die Grenzflächenspannung ist. Die Grenzflächenspannung ist definiert als das Verhältnis von Arbeit, die aufgewendet werden muß, um die Grenzfläche isotherm zu vergrößern:The transition two phases that do not mix are generally called as an interface. The transition is a special form between a liquid or solid and a gaseous phase represents which as surface referred to as. Because of the uneven cohesive and Adhesive forces in the area of the phase transition one occurs in the interface tangential force, which influences and is responsible for the shape and size of the interface for the Interfacial tension is. The interfacial tension is defined as the ratio of work that needs to be done to make the interface isothermal to enlarge:

Zur Messung der Grenzflächenspannung wird seit langem die Wilhelmy-Platten- oder die Du Noüy-Ring-Methode angewandt. Hierbei wird ein Meßkörper, üblicherweise in Form eines Ringes oder einer Platte, der mit einem Kraftaufnehmer verbunden ist, in die Grenzfläche bewegt. Die von der Flüssigkeitslamelle der Länge 1 herrührende am Meßkörper angreifende Kraft F ist ein Maß für die Ober- bzw. Grenzflächenspannung.to Measurement of the interfacial tension have long used the Wilhelmy plate or Du Noüy ring method. in this connection becomes a measuring body, usually in the form of a ring or a plate with a force transducer is connected to the interface emotional. The from the liquid lamella the length 1 originating on the measuring body Force F is a measure of the upper or interfacial tension.

Üblicherweise wird bei dieser Art von Messungen von vollständiger Benetzung des Meßkörpers ausgegangen, so daß der Kontaktwinkel θ null ist. Bei der Wilhelmy-Platten-Methode wird dies durch eine spezielle Oberflächenbeschaffenheit erreicht. Bei der Du Noüy-Ring-Methode wird der Ring aus der Flüssigkeit herausgezogen, bis ein Kraftmaximum entsteht, welches ein Maß für die Grenz- bzw. Oberflächenspannung ist. In diesem Fall kann ebenfalls von einem Kontaktwinkel von null ausgegangen werden, weil die Tangente der Flüssigkeitslamelle am Angriffspunkt des Ringes lotrecht nach unten gerichtet ist.Usually this type of measurement assumes complete wetting of the measuring body, so that the Contact angle θ is zero. With the Wilhelmy plate method this is achieved through a special surface texture. With the Du Noüy ring method the ring from the liquid pulled out until a maximum force is created, which is a measure of the limit or surface tension is. In this case, the contact angle can also be zero be assumed because the tangent of the liquid lamella at the point of application the ring is directed vertically downwards.

Zur Messung des Kontaktwinkels θ an einem Festkörper mit bekannten Abmessungen wird dieser in eine Flüssigkeit mit bekannter Oberflächenspannung getaucht. Hierbei wird ebenfalls die angreifende Kraft gemessen und nach obiger Gleichung der Kontaktwinkel berechnet.to Measurement of the contact angle θ a solid with known dimensions, it is converted into a liquid with a known surface tension dipped. The attacking force is also measured here and calculated the contact angle according to the above equation.

Ein Meßgerät zur Messung von Ober- bzw. Grenzflächenspannungen ist beispielsweise aus DE 42 35 415 C2 bekannt. Ähnliche Geräte werden auch zur Messung von Kontaktwinkeln verwendet. Zur Messung der Grenzflächenspannung bzw. des Kontaktwinkels wird die Probenflüssigkeit gewöhnlich in laborübliche Glas- oder Kunststoffgefäßen gefüllt und so im Meßgerät vermessen. Vor der Messung ist es vielfach erforderlich, die Probe zuvor zu homogenisieren. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn in Abhängigkeit der Konzentration eines in der Probenflüssigkeit gelösten Stoffes gemessen werden soll. Hierzu werden in der Regel Magnetrührstäbe verwendet, die direkt in das Probengefäß gegeben werden. Der im Probengefäß befindliche Rührstab wird dann aufgrund der magnetischen Kopplung mit einem unterhalb des Gefäßes angeordneten Dauermagnet, der z. B. auf der Achse eines Elektromotors montiert ist, in Rotation versetzt. Durch die Rotationsbewegung des Rührstabes gelingt es schließlich die Flüssigkeitsprobe zu homogenisieren.A measuring device for measuring surface or interfacial tensions is, for example, out of DE 42 35 415 C2 known. Similar devices are also used to measure contact angles. To measure the interfacial tension or the contact angle, the sample liquid is usually filled into standard glass or plastic containers and thus measured in the measuring device. Before the measurement, it is often necessary to homogenize the sample beforehand. This can be the case, for example, if measurements are to be carried out as a function of the concentration of a substance dissolved in the sample liquid. Magnetic stirring bars are generally used for this purpose, which are placed directly into the sample vessel. The stirring rod located in the sample vessel is then due to the magnetic coupling with a permanent magnet arranged below the vessel, the z. B. is mounted on the axis of an electric motor, set in rotation. The liquid sample is finally homogenized by the rotation of the stirring rod.

Andere Rühreinrichtungen verzichten auf den Einsatz von Elektromotoren und Dauermagneten. So können auch elektronisch gesteuerte Drehfelder mit Hilfe von Elektromagneten erzeugt werden, die durch eine Steuereinheit zyklisch umgepolt werden, so daß sich unterhalb des Probengefäßes ein rotierendes Magnetfeld entsteht, welches den Rührstab ebenso in Bewegung setzt.Other stirrers dispense with the use of electric motors and permanent magnets. So can also electronically controlled rotating fields with the help of electromagnets are generated, which are cyclically reversed by a control unit, so that a rotating one below the sample container Magnetic field is created, which also sets the stir bar in motion.

Bei besonders zähen oder thixotropen Probenflüssigkeiten reicht die magnetische Kopplung zwischen rotierendem Dauermagneten und dem Rührstab im Probengefäß häufig nicht aus, so daß dieser der Rotationsbewegung nicht folgen kann. Dies ist beispielsweise besonders bei sedimentierenden Probenflüssigkeiten und bei konzentrationsabhängigen Messungen, bei denen eine kontinuierliche Zugabe von Substanzen erforderlich ist, problematisch, weil die Homogenisierung der Probenflüssigkeit nicht mehr sichergestellt werden kann.at especially tough or thixotropic sample liquids the magnetic coupling between rotating permanent magnets is sufficient and the stir bar often not in the sample vessel out so this cannot follow the rotational movement. For example, this is especially with sedimenting sample liquids and with concentration-dependent measurements, where a continuous addition of substances is required is problematic because of the homogenization of the sample liquid can no longer be guaranteed.

Dieses Problem wird mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.This Problem is solved with the feature of claim 1.

Mit der Erfindung wird eine stärkere magnetische Kopplung zwischen rotierendendem Dauermagnet und Rührstab im Probengefäß erreicht, so daß auch zähere oder thixotrope Probenflüssigkeiten homogenisiert werden können. Vorteil der Erfindung ist insbesondere, daß auch bestehende Geräte, die mit herkömmlichen Dauermagneten ausgestattet sind leicht umgerüstet werden können. Andererseits handelt es sich um eine vergleichsweise kostengünstige Lösung.With the invention becomes a stronger one magnetic coupling between rotating permanent magnet and stir bar in the Sample vessel reached, so that too tougher or thixotropic sample liquids can be homogenized. The advantage of the invention is in particular that existing devices that with conventional Permanent magnets are easily converted. on the other hand it is a comparatively inexpensive solution.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ermöglicht das Erreichen höherer Drehzahlen.Advantageous embodiments of the invention result from the subclaims. The embodiment according to claim 2 enables this to be achieved higher speeds.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 erlaubt durch bewußte Verwirbelung eine bessere und schnellere Homogenisierung der Probenflüssigkeit.The Embodiment according to claim 3 allows a better swirling by conscious and faster homogenization of the sample liquid.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der 1 beschrieben. Diese zeigt den schematischen Aufbau der Rühreinrichtung, wie sie in Tensiometern und Kontaktwinkelmeßgeräten zum Einsatz kommt.The invention is based on the following 1 described. This shows the schematic structure of the stirring device, as used in tensiometers and contact angle measuring devices.

Der Elektromotor 5 ist mit einem Getriebe 6 versehen, welches im wesentlichen zur Reduzierung der Drehzahl dient. Der Selten-Erden Magnet 7 (z. B. in Stabform) ist direkt mit der Abtriebswelle 8 des Getriebes 6 verbunden. Die Probenflüssigkeit 2 befindet sich in einem geeigneten Probengefäß 1 welches vom Probenhalter 4 gehalten wird. Der Probenhalter ist ebenfalls Bestandteil des Meßgerätes, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Zur Homogenisierung der Probenflüssigkeit 2 befindet sich ein laborübliches Magnetrührstäbchen 3 innerhalb der Probenflüssigkeit. Aufgrund der magnetischen Kopplung zwischen Magnetrührstäbchen 3 und dem Selten-Erden Magnet 7 wird das Magnetrührstäbchen 3 in Rotation versetzt, sobald der Motor 5 in Betrieb genommen wird. Durch abwechselnde Drehrichtungen des Motors läßt sich die Homogenisierung verbessern.The electric motor 5 is with a gear 6 provided, which essentially serves to reduce the speed. The rare earth magnet 7 (e.g. in rod form) is directly with the output shaft 8th of the transmission 6 connected. The sample liquid 2 is in a suitable sample container 1 which from the sample holder 4 is held. The sample holder is also part of the measuring device, which is not shown for reasons of clarity. For homogenizing the sample liquid 2 there is a standard magnetic stir bar 3 within the sample liquid. Due to the magnetic coupling between magnetic stirrers 3 and the rare earth magnet 7 becomes the magnetic stir bar 3 set in rotation as soon as the motor 5 is put into operation. Homogenization can be improved by alternating directions of rotation of the motor.

Claims

Stirring device for tensiometers and contact angle measuring devices, characterized in that rare earth magnets are used.

agitator according to claim 1, characterized in that the speed uniformly or stepwise elevated becomes.

agitator according to claim 1 and 2, characterized in that the direction of rotation is changed periodically.