DE2301083A1

DE2301083A1 - DEVICE FOR DETERMINING VISCOSITY OR THE SAME, IN PARTICULAR OF SUGAR SOLUTIONS

Info

Publication number: DE2301083A1
Application number: DE19732301083
Authority: DE
Inventors: Kurt Wellenhofer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-01-14
Filing date: 1973-01-10
Publication date: 1973-07-19
Also published as: AT321617B

Description

Gerät zur Ermittlung der Viskosität oder dergleichen, insbesondere von Zuckerlosungen Gegenstand der Erfindung ist ein Gerät zur Ermittlung der Viskosität oder dergleichen, insbesondere von Zuckerlösungen durch Messung des an einem in dieFlüssigkeit eintauchenden rotierenden Rührkörper auftretenden Drehnonentes.Device for determining the viscosity or the like, in particular of sugar solutions The invention relates to a device for determining the viscosity or the like, especially of sugar solutions by measuring the in the rotating agitator is immersed in the liquid.

Es ist bekannt, zur Viskosttätsnessung einen in die zu untersuchende Flüssigkeit einsetzbaren, rotierenden Körper zu verwenden und das von Antriebsotor übertragene Drehionen als Maß für die Viskosität heranzuziehen. Ein solches Gerät kann aber auch als Hilfsgerät zur Ernittlung der Konsistenz dickflüssiger Suspensionen oder der Konzentration von Lösungen benutzt werden.It is known to use one in the viscosity measurement to be examined To use a liquid insertable rotating body and that of the drive motor to use transferred rotational ions as a measure of the viscosity. Such a device but can also be used as an auxiliary device for determining the consistency of viscous suspensions or the concentration of solutions.

Eine nach diese Prinzip arbeitende Einrichtung setzt das auitretende Drehronent zwischen den Antriebsiotor und den rotierenden Körper in eine axiale Verschiebung un, die nittels einer Meßfeder in ein pneunatisches Signal ungeforst wird. Diese Einrichtung hat einen relativ aufwendigen Auibau und ist leicht störungsanfällig.A facility that works according to this principle sets the pace Drehronent between the drive motor and the rotating body in an axial direction Displacement unforested into a pneumatic signal by means of a measuring spring will. This facility has a relatively complex construction and is easily prone to failure.

Das erfindungsgenäße Gerät zeichnet sich durch einiachen Auibau aus und gewährleistet einen störungssicheren Betrieb dadurch, daß zwischen den vorzugsweise zylindrischen RUhrkörper und dessen Antrieb ein Torsionsiederelenent angeordnet ist, an dessen Enden sich zwei in Zuge des Umlauies einen Lichtstrahl unterbrechende Blenden beiinden, die einander in einen von übertragenen Drehnonent abhängigen Ausnaß überdecken und daß der Lichtstrahl einen integrierenden Lichtverstärker zugeführt ist, der ein von der Dauer der Lichtstrahlunterbrechung je Umdrehung abhängiges Ausgangssignal lieiert.The device according to the invention is distinguished by its simple construction and ensures fail-safe operation in that between the preferably cylindrical stirrer body and its drive a torsion element arranged is, at the ends of which two interrupting a ray of light in the course of the Umlauies Binding diaphragms, which are dependent on each other in a degree of rotation transmitted cover and that the light beam is fed to an integrating light amplifier is the one of the duration of the Light beam interruption per revolution dependent output signal lies.

Wenn die Antriebswelle des Rührkörpers durch die Wand des Gefäßes, in der sich die zu untersuchende Flüssigkeit befindet, hindurchgeführt ist, dann ist an der Durchiührungsstelle ein Dichtungsilansch vorzusehen, dessen Reibungsverluste das Antriebsmoment erhöhen. U zu vermeiden, daß das Reibungsnoment das Torsionsfederelement belastet und dadurch das Meßergebnis verfälscht, erweist es sich als vorteilhaft, die den Rührkörper tragende Welle in einer die Antriebsbewegung erhaltenden Hohlwelle anzuordnen und die beiden Wellen mittels einer als Torsionsfederelenent dienenden Schrauben- oder Spiralfeder miteinander zu verbinden, wobei die beiden Wellen an ihren Enden je eine kreisiörmige, mit mindestens einer Ausnehnung versehene als Blende dienende Scheibe tragen. Bei dieser Anordnung ist der Dichtungsflansch an der Hohlwelle anzuordnen, die dessen Reibungsroment auSnimet, so daß mittels des Torsionsfederelenentes ausschließlich das Drehmoment des Rührkörpers gemessen wird.When the drive shaft of the agitator through the wall of the vessel, in which the liquid to be examined is located, is passed through, then a sealing flange is to be provided at the penetration point, its friction losses increase the drive torque. U to avoid that the frictional moment the torsion spring element burdened and thereby falsify the measurement result, it is advantageous to the shaft carrying the agitator body in a hollow shaft that maintains the drive movement to be arranged and the two shafts by means of a torsion spring element Coil or spiral spring to connect with each other, with the two shafts at their ends each a circular, provided with at least one extension as Carry panel serving disc. With this arrangement the sealing flange is on to arrange the hollow shaft, which ausSnimet its frictional torque, so that by means of the Torsionsfederelenentes only the torque of the agitator is measured.

Nach eine weiteren Merkmal der Erfindung sind die Scheiben mit mehreren Öffnungen versehen, die in gleichen Abstand von der Rotationsachse und voneinander angeordnet sind, wobei der Lichtstrahl in gleichem Abstand von der Rotationsachse parallel zu dieser geführt ist. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Frequenz der Lichtstrahlunterbrechungen und als Folge davon ein sehr gleichmäßiges Ausgangssignal.According to a further feature of the invention, the discs are with multiple Provided openings equidistant from the axis of rotation and from each other are arranged, the light beam at the same distance from the axis of rotation is performed parallel to this. This results in an increased frequency of the light beam interruptions and as a result a very uniform output signal.

Zur Erweiterung des Meßbereichs ist es günstig, daß zwischen dem Rührkörper und dessen Antrieb ein zusätzliches Torsionsfederelement angeordnet ist, dessen Wirkung bei einer Überschreitung eines vorgegebenen, mit den ersten Torsionsfederelement zu übertragenden Drehmoments einsetzt. Durch diese Maßnahme ergibt sich im Anfangsbereich der Ausgangsgröße ein größerer Ausschlag pro Meßeinheit als in Endbereich.To expand the measuring range, it is advantageous that between the stirring body and the drive of which an additional torsion spring element is arranged, the Effect when a predetermined value is exceeded with the first torsion spring element torque to be transmitted begins. This measure results in the initial area the output variable has a larger deflection per unit of measurement than in the end range.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Das Gerät ist in einen Querschnitt entlang seiner längsachse gezeigt. Der Antrieb des Gerätes, der beispielsweise ein Asynchronnotor sein kann, ist hier nicht gezeichnet.Nit 1 ist ein Schneckengetriebe bezeichnet, das von Asynchronnotor angetrieben wird. Eine Hohlwelle 2 wird nittels des Schneckengetriebes 1 in Rotation versetzt.An embodiment of the invention is shown in the drawing. The device is shown in cross section along its longitudinal axis. The drive of the device, which can be an asynchronous motor, for example, is not shown here 1 denotes a worm gear, which is driven by an asynchronous motor. A hollow shaft 2 is set in rotation by means of the worm gear 1.

An ihren einen Ende ist die Hohlwelle 2 nit einer als Blende ausgebildeten Scheibe 3 verbunden. Mit 4 ist ein Torsionsfederelenent, beispielsweise eine Spiralfeder, bezeichnet, das mit seinen äußeren Ende durch einen Stift 4' nit der Scheibe 3 verbunden ist. Mit seine inneren Ende ist das Torsionsfederelenent, 4 nit einer eine Scheibe 5 tragenden Welle 6 verbunden. Der Stift 4' ragt durch einen kreisbogenförnigen Schlitz der Scheibe 5. Au anderen Ende der Welle 6, die in Inneren der Hohlwelle 2 angeordnet ist, befindet sich ein nit ihr fest verbundener Rührkörper 7, der in die Flüssigkeit eingetaucht ist.At one end, the hollow shaft 2 is designed as a diaphragm Disc 3 connected. With 4 is a torsion spring element, for example a spiral spring, denotes, which is connected with its outer end by a pin 4 'nit the disc 3 is. With its inner end, the torsion spring element is 4 nit a disc 5 supporting shaft 6 connected. The pin 4 'protrudes through a circular arc Slot of the disc 5. Au other end of the shaft 6, which is inside the hollow shaft 2 is arranged, there is a nit her firmly connected stirring body 7, which in the liquid is submerged.

Während der Rührkörper 7 in der Flüssigkeit rotiert, wird ein resultierendes Drehnonent an ihn ausgeübt, das brensend wirkt. Dieses Brensnonent ist von der Rotationsgeschwindig keit sowie von der Viskosität der Flüssigkeit abhängig. Da die Rotationsgeschwindigkeit normalerweise gleich bleibt, ist das jeweilige Bremsmoment nur von der Viskosität des Mediums abhEngig. Dieses Brensnonent führt zu einer relativen Verdrehung der Innenwelle 6 zur Hohlwelle 2 und zwar solange, bis das von der Torsionselenent 4 aufgebrachte Drehronent gleich den entgegengesetzt wirkenden Brensnonen ist. Venn dieser Zustand erreicht ist, dann rotiert die Iflemrelle 6 synchron nit der Hohlwelle 2, Jedoch um einen bestimmten Verdrehwinkel nacheilend0 Das von den Torsionsiederelerent 9 aufgebrachte Drehmoment entspricht somit den Verdrehwinkel zwischen Welle 6 und gohl*elle 2.While the stirring body 7 rotates in the liquid, a resultant Turning ton exercised on him, which has a burning effect. This nonsense is of the rotational speed speed as well as the viscosity of the liquid. As the rotation speed normally remains the same, the respective braking torque depends only on the viscosity depends on the medium. This nonsense leads to a relative twisting of the Inner shaft 6 to hollow shaft 2 until the torsion element 4 incited rotating throne is equal to the opposing Brensnonen. Venn this state is reached, then the Iflemrelle 6 rotates synchronously with the hollow shaft 2, but lagging by a certain angle of rotation 9 applied torque thus corresponds to the angle of rotation between shaft 6 and gohl * elle 2.

Bein unbelasteten Zustand, das ist, wenn aui den Rührkörper 7 kein Brensnonent ausgeübt wird, drehen sich die Welle 6 und die Hohlwelle 2 synchron, ohne daß eine relative Verdrehung zueinander auftritt.In the unloaded state, that is, when the agitator 7 is not used Is not exercised, the shaft 6 and the hollow shaft 2 rotate synchronously, without any relative twist occurs to each other.

Die Scheiben 3, 5 sind mit Öffnungen oder Ausnehnungen wie Schlitzen, Zähnen oder dergleichen versehen, die bei entlastetem Torsionsfederelement 4 einander überdecken und in Ausführungsbeispiel mit 3' bzw. 5' bezeichnet sind. Beim Auftreten eines Bremsmomentes as Rührkörper 7 verdrehen sich die Wellen 2 und 6 relativ zueinander und nit diesen auch die Scheiben 3 und 5. Dadurch verändern sich die Breiten der freien Zwischenräume zwischen den Flanken der Zähne 3' und 5' in einem von der Größe des Brensnonentes abhängigen Ausmaß, das seinerseits von der Viskosität des Mediums abhängig ist. Diese Änderung der Breite der Zwischenräume zwischen den Zähnen 31 und 5' wird mit einem fotoelektrischen Abtastsystem erfaßt und zwar wird aus einer Lichtquelle 8 ein paralleler Lichtstrahl 9 so geführt, daß er senkrecht auf die Scheiben 3, 5 trifft; bei Rotation wird der Lichtstrahl 9 durch die Zähne 3', 5' der Scheiben 3, 5 unterbrochen. Die Dauer der so entstehenden Lichtstrahlunterbrechungen ist ein Maß für die zu ermittelnde Viskosität des Mediums. Diese Lichtstrahlunterbrechungen werden einen integrierenden Lichtverstärker zugeführt, der ein entsprechendes Ausgangssignal lieiert.The discs 3, 5 are with openings or recesses such as slots, Provided teeth or the like, which when the torsion spring element 4 is relieved from each other cover and are designated in the embodiment with 3 'or 5'. When occurring a braking torque as agitator 7, the shafts 2 and 6 rotate relative to each other and with these also the disks 3 and 5. This changes the widths of the free spaces between the flanks of teeth 3 'and 5' in one size the extent of the burning content, which in turn depends on the viscosity of the medium is dependent. This change in the width of the spaces between the teeth 31 and 5 'is detected with a photoelectric scanning system Light source 8, a parallel light beam 9 guided so that it is perpendicular to the Targets 3, 5 hits; when rotating, the light beam 9 is passed through the teeth 3 ', 5' the disks 3, 5 interrupted. The duration of the resulting light beam interruptions is a measure of the viscosity of the medium to be determined. This light beam breaks are fed to an integrating light amplifier, which generates a corresponding output signal lies.

Zur Erweiterung des Meßbereiches ist ein zweites Torsionsfederelerent 10 zwischen den Wellen 2, 6 so angeordnet, daß seine Wirkung erst dann einsetzt, wenn die relative Verdrehung der Wellen 2, 6 einen vorgegebenen Winkel überschreitet.A second torsion spring element is available to expand the measuring range 10 between the shafts 2, 6 arranged so that its effect only begins when the relative rotation of the shafts 2, 6 exceeds a predetermined angle.

Ein an der Hohlwelle 2 angesetzter Flansch ii dient zur Abdichtung einer in der Flüssigkeitsbehälterwand 12 für die Antriebsteile vorgesehenen Öiinung 13.A flange ii attached to the hollow shaft 2 is used for sealing an oiling provided in the liquid container wall 12 for the drive parts 13th

Claims

Device Device for determining the viscosity or the like, in particular of sugar solutions by measuring the rotating one immersed in the liquid Stirring body rotating components, characterized in that between the preferably cylindrical stirring body and its drive arranged a torsion boiling event is, at the ends of which two interrupting a ray of light in the course of the unwinding Orifices are located, which are mutually dependent on the transmitted torque outlet cover and that the light beam is fed to an integrating light amplifier which depends on the duration of the light beam interruption per revolution Output signal supplies.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that a stirring body bearing shaft is arranged in a hollow shaft maintaining the drive movement and that the two shafts by means of a helical spring element serving as a torsion spring element or spiral links are connected with each other and at each end a circular, Carrying disc which is provided with at least one recess and serves as a diaphragm.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the discs nit are provided with several openings or recesses, which are at the same distance from the axis of rotation and from each other and that the light beam in the same distance from the axis of rotation is guided parallel to this.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that between the agitator and its drive an additional torsion spring element is ordered, the effect of which if a specified, with the first torsion spring element begins to be transmitted torque.