DE2330964B2 - Rotationsviskosimeter - Google Patents
RotationsviskosimeterInfo
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- G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
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Description
Die Erfindung betrifft ein Rotationsviskosimeter, bestehend aus einem angetriebenen Zylinder, einem koaxial
dazu unter Belassung eines Spaltes zur Aufnahme der Meßsubstanz angeordneten und mit einer Drehmomentmeßeinrichtung
verbundenen weiteren Drehkörper und einem Temperierbad.
Bei einem solchen Rotationsviskosimeter vom Typ Couette wird die Meßsubstanz oder Probe in den Ring-Spalt
zwischen zwei zueinander konzentrischen Zylindern eingegeben. Der äußere angetriebene Zylinder
nimmt die Probe bei seiner Drehbewegung mehr oder weniger mit. In Abhängigkeit von ihrer Viskosität
nimmt die Probe ihrerseits den inneren Zylinder mit. Das an diesem meßbare Drehmoment ist ein Maß für
die Viskosität.
Die Viskosität hängt sehr stark von der Temperatur ab. Für genaue Messungen müssen daher definierte
Temperaturbedingungen eingehalten werden.
Bei Viskosimetern vom Typ Couette ist es von Nachteil, daß die Außenwand des äußeren Zylinders durch
die Flüssigkeit des Temperierbades benetzt wird. Dies bedingt umständliche Reinigungsarbeiten. Außerdem
muß der rotierende Außenzylinder gegen das Tempefierbad
abgedichtet werden. Bei möglicherweise sehr hohen Meßtemperaturen stößt dies auf Schwierigkeilen.
Bei einem bekannten Rotationsviskosimeter der eingangs
genannten Gattung ragt der äußere angetriebene Zylinder von oben glockenförmig über den inneren
Zylinder, während gleichzeitig beide Zylinder in ein mit der Probe gefülltes Gefäß eintauchen, das ringförmige
Gestalt hat. Diesem Viskosimeter haftet der Nachteil an, daß insgesamt drei zylinderförmige Körper mit der
Probe in Berührung kommen und somit gereinigt werden müssen. Außerdem ist die Temperierung der Pro-
964 .
benschiehl zwischen dem angetriebenen äußeren und
dem inneren Meßzylinder ungünstig, da die Wärme von dem ringförmigen Aufnahmegefäß, das von Temperierflüssigkeit
umspült wird, auch durch nicht an der Messung teilnehmende Probeschichten zum eigentlichen
Meßspalt vordringen muß. Viele zu messende Proben sind jedoch sehr schlechte Wärmeleiter. Bei diesem bekannten
Rotationsviskosimeter ist die Temperierungsfrage daher nur unvollkommen gelöst (DT-AS
10 78 351).
Bekannt sind auch Rotationsviskosimeter vom Platte-Kegel-Typ mit zwei mit Abstand voneinander angeordneten
und zwischen sich einen Spalt zur Aufnahme der Probe belassenden Platten, von denen die obere
eine kegelförmig ausgebildete Unterseite aufweisi und mit einer Drehmomentmeßeinrichtung verbunden ist,
während die untere antreibbar ist und beide Platten temperiert sind. Zur Temperierung befinden sich beide
Platten in einer Luftkammer, deren Wände thermostatisiert werden. Diese Art der Temperierung befriedigt
nicht. Luft führt als schlechter Wärmeleiter zu sehr langen Auiheizzeiten für die Meßanordnung und zu nur
geringer Wärmeabfuhr der während der Messung in der Probe entstehenden Wärme (CHEMICAL PROCESSING,
Juni 1962, S. 3).
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Rotationsviskosimeter
eine konstante Temperierung der Probe bei einem Minimum ·\η von dieser berührten Flächen zu erreichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung für ein Rotationsviskosimeter der eingangs genannten
Gattung vorgeschlagen, daß der angetriebene Zylinder in einer im Temperierbad angeordneten Trokkengleitlagerbuchse
aus einem Werkstoff großer Wärmeleitfähigkeit gelagert ist.
Trockengleitlagerwerkstoffe mit großer Wärmeleitfähigkeit sind bekannt. Beispiele sind Trockengleitlagerwerkstoffe
auf Bronzebasis, wie Sinterbronze, die mit Polytetrafluorethylen oder Molybdändisulfid gefüllt
Wegen der guten Wärmeleitfähigkeit solcher Lagerbuchsen
nimmt der Außenzylinder die Temperatur des Temperierbades schnell und praktisch völlig an. Dichtungen
am Außenzylinder, die das Temperierbad abdichten, sind überflüssig und damit nicht vorhanden
Eine Benetzung des Außenzylinders mit Temperierflüssigkeit tritt nicht ein.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung, die vom Couette-Typ ist, ist vorgesehen, daß der weitere Drehkörper
den Innenzylinder bildet und der angetriebene äußere Zylinder unten geschlossen ist. Dieser Abschluß
des äußeren Zylinders an seinem unteren Ende verhindert, daß die Meßsubstanz von seiner Innen- zu seiner
Außenseite gelangt und diese verschmutzt.
Eine Trockengleitlagerbuchse gestattet auch axiale Bewegungen des Außenzylinders, ohne daß nennenswerte
Reibung dabei auftritt. Es ist mithin auch möglich, auftretende Axialkräfte auf den Boden des Zylinders
zu messen, wie sie bei einigen Substanzen auftreten (Weißenberg-Effekt).
Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung ist vom Platte-Kegel-Typ und zeichnet sich dadurch aus, daß
die Stirnfläche des angetriebenen Zylinders die Platte und der weitere Drehkörper den Kegel bildet.
Auch bei dieser Ausführungsform wird die ebene und die eine Meßfläche bildende Stirnfläche des Zylinders
sehr schnell temperiert, da der Zylinder selbst auch aus gut wärmeleitendem Material, z. B. aus korrosionsfe
$tem Stahl, herstellbar ist. Audi die insgesamt von der
Meßsubstanz berührte Fläche ist gering.
Trockengleitlagerbuchsen sind in ihrem lichten Durchmesser mit Toleranzen behaftet. Zum Gewähriei-
$ten eines engen Spiels zwischen Trockengleitlagerbuchse und angetriebenem Zylinder muß daher dessen
Außendurchmesser an die Troci.engleitlagerbuchse angepaßt werden. Diese Forderung steht dem Wunsch
nach bequemer Auswechselbarkeit entgegen. Um trotzdem das Spiel zwischen Trockengleitlagerbuchse
und angetriebenem Zylinder gering zu halten, ist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen, daß
»wischen Trockengleitlagerbuchse und angetriebenen
Zylinder ein weiterer Zylinder vorgesehen ist. der den »ngetriebenen Zylinder aufnimmt und auf der Trokfcengleitlagerbuchse
gleitet. Dieser zusätzliche Zylinder Bnd der angetriebene Zylinder sind lösbar miteinander
verbunden. Der zusätzliche Zylinder wird angetrieben.
Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausfühfungsform
eines Rotationsviskosimeter vom Typ Couette wird die Erfindung nun veiter erläutert. In der
Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung, teilweise im Längsschnitt, eines solchen Rotationsviskosimeters und
F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Drehmomentmeßeinrichtung,
gesehen in Richtung des Pfeiles 11 in F i g. 1.
F i g. 1 zeigt ein Viskosimeter mit einem inneren Zylinder 12 und einem diesen konzentrisch umschließenden
äußeren Zylinder 5. Dieser wird von einem Motor 1 angetrieben. Zwischen dem Motor 1 und dem Zylinder
5 liegen ein Getriebe 2, stirnverzahme Kegelräder 21 und 22, eine Hohlwelle 3 und ein Mitnehmer 4. Ein
Freilauf 6 gestattet der Hohlwelle 3 nur eine Drehrichtung. Der Mitnehmer 4 enthält eine Platte 4a und paral-IeI
zur Drehachse verlaufende Stifte 4b. Diese greifen in Nuten 17a und 176 an der oberen Stirnfläche des
f ußeren Zylinders 5 ein.
Der äußere Zylinder 5 liegt innerhalb eines Temperierbades 8 in einem Gehäuse 8a. Temperiermedium
wird über einen Einlaß 18a zugeleitet und ^ber einen
Auslaß 186 abgeführt, oder umgekehrt. An der Außenwand des Außenzylinders 5 liegt eine Trockengleitiagerbuchse
9 an. Diese führt und lagert den Außenzylinder. Mit einer Schraubkapsel 10 wird der Außenzylinder
in seiner axialen Lage gehalten. Im Ringspalt zwischen dem Außenzylinder 5 und dem Innenzyiinder
12 befindet sich die Probe. Der Innenzylinder 12 ist mil
der hohlen Me3welle 13 verbunden. Die Achse 19 dei. Innenzylinders 12 ist ebenfalls hohl. Durch diese hohle
Welle bzw. Achse wird der Thermofühler 16 bis zur Mitte des Innenzylinders 12 eingeschoben. Er Hegt in
einer Bohrung eines Metallstückes 20. Dieses besteht aus einem Wärme gut leitenden Metall und ist an die
Innenwand des Innenzylinders angelötet oder angeschweißt.
Die Hohlwelle 3 wird mit Lagern 25 im Gehäuse 23 gehalten. Die Wand 7 dieses Gehäuses 23 wird von
einem Temperiermantel 11 umschlossen. Über Stutzen 27 und 28 ist dieser an ein Kühlsystem angeschlossen.
Damit werden die Lager 25 und der Freilauf 6 gekühlt.
Die Meßwelle 13 liegt innerhalb einer Hülse 26.
Eine Buchse 29 ist auf das obere Ende der Meßweile
13 aufgesetzt. Von ihr gehen die beiden Hebelarme 31 jnd 32 des Drehmomentmeßgerätes 30 aus. Zu diesem
gehört die sich an einem festen Widerlager 34 abstützende Feder 14 und ein induktiver Geber 15.
Zum Messen ihrer Viskosität wird die Probe in den Ringspalt zwischen den beiden Zylindern 5 und 12 gegeben.
Das Temperierbad 8 und auch der zur Kühlung dienende Temperiermantel 11 werden angeschlossen.
Der äußere Zylinder 5 wird über den Motor 1 in Drehung versetzt. Nach Maßgabe der Viskosität der Probe
wird der innere Zylinder 12 mitgenommen. Das mit dem induktiven Geber 15 meßbare Drehmoment ist ein
Maß für diese Viskosität.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1.. Rotationsviskosimeter, bestehend aus einem angetrieoenen Zylinder, einem koaxial dazu unter
Belassung eines Spaltes zur Aufnahme der Meßsubstanz
angeordneten und mit einer Drehmomentmeßeinrichtung verbundenen weiteren Drehkörper
und einem Temperierbad, dadurch gekennzeichnet,
daß der angetriebene Zylinder (5) in einer im Temperierbad (8) angeordneten Trockengleitiagerbuchse
(9) aus einem Werkstoff großer Wärmeleitfähigkeit gelagert ist.
2. Rotationsviskosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es vom Couette-Typ ist. «5
wobei der weitere Drehkörper den Innenzylinder (12) bildet und der angetriebenen Zylinder (5) unten
geschlossen ist.
3. Rotationsviskosimeter nach Anspruch '., dadurch gekennzeichnet, daß es vom Platte-Kegel-Typ
ist, wobei die Stirnfläche des angetriebenen Zylinders (5) die Platte und der weitere Drehkörper
den Kegel bildet.
4. Rotationsviskosimeter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Trockengleitlagerbuchse
(9) und angetriebenen Zylinder (5) ein weiterer Zylinder vorgesehen ist. der den angetriebenen
Zylinder (5) aufnimmt und auf der Trokkengleitlagerbuchse (9) gleitet.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732330964 DE2330964C3 (de) | 1973-06-18 | Rotationsviskosimeter | |
US05/480,313 US3935726A (en) | 1973-06-18 | 1974-06-17 | Apparatus for measuring viscosity of liquids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732330964 DE2330964C3 (de) | 1973-06-18 | Rotationsviskosimeter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2330964A1 DE2330964A1 (de) | 1975-01-16 |
DE2330964B2 true DE2330964B2 (de) | 1975-06-05 |
DE2330964C3 DE2330964C3 (de) | 1976-01-15 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3802405A1 (de) * | 1987-03-27 | 1988-10-13 | Werner Heinz | Oszillierendes searle-prozessviskosimeter |
AT409422B (de) * | 1999-11-29 | 2002-08-26 | Anton Paar Gmbh | Rotationsrheometer |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3802405A1 (de) * | 1987-03-27 | 1988-10-13 | Werner Heinz | Oszillierendes searle-prozessviskosimeter |
AT409422B (de) * | 1999-11-29 | 2002-08-26 | Anton Paar Gmbh | Rotationsrheometer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2330964A1 (de) | 1975-01-16 |
US3935726A (en) | 1976-02-03 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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