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"Vorrichtung zum Messen der Viskosität" Die Erfindung betrifft Vorrichtungen
mit geringer Reibung und insbesondere solche Vorrichtungen enthaltende Viskosimeter.
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Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann der Reibung auf die eine
oder andere Art und Weise wirksam begegnet werden, während die angestrebte Smpfindlichkeit
und Genauigkeit mit den bisher üblichen Einrichtungen im allgemeinen nicht erreichbar
ist. Ein Beispiel für Vorrichtungen, in denen die Reibung solche unerwünschten Beschränkungen
auferlegt, sind Viskosimeter, in denen ein beispielsweise in einer Wellendichtung
laufendes Bauteil mit Hilfe eines Torsionsantriebes in der Flüssigkeit in Umdrehung
versetzt wird, die mit wachsender Viskosität nachläßt und bei abnehmender Viskosität
ansteigt q «sAeZ ese Relativbewegungen
gemessen werden, um Aufschluß
über die Viskosität zu erhalten.
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Je geringer die Viskosität ist, umso mehr beeinträchtigt Reibung die
Empfindlichkeit von Viskositätsmessungen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, in Viskosimetern und anderen Einrichtungen
auftretende Reibungsprobleme zu lösen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit
Hilfe einer reibungsverringernden Einrichtung gelöst, die ein erstes Element und
ein mit diesem ersten Element in Verbindung stehendes, aber demgegenüber unter Reibung
bewegbares zweites Element aufweist, sowie Mittel, um mit einer größeren Kraft auf
eines dieser Elemente einzuwirken und dieses in einer Bahn relativ zu dem anderen
Element zu verschieben und ferner mit Einrichtungen, um auf das andere Element mit
einer vergleichsweise vernachlässigbaren Kraft die im Winkel zu der Bewegungsbahn
gerichtet ist, einzuwirken, und dadurch eine Bahnverschiebung in Richtung der vernachlässigbaren
Kraft zu erzeugen, die eine Resultierende der beiden Kräfte ist.
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Beispielsweise ist eine reibungsvermindernde Einrichtung mit einer
Welle vorgesehen, die in einer eine Reibung erzeugenden Weise mit einem anderen
Elementen Verbindung steht, wobei das letztgenannte Element ein Lager oder eine
Wellendichtung ist und die Einrichtung Mittel aufweist, um wenigstens eines dieser
Elemente in Drehung zu versetzen und gleichzeitig ein Element axial gegenüber dem
anderen hin und her zu bewegen.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung,
die aus zwei reibungserzeugenden, mit der Welle verbundenen Elementen besteht, um
die beiden Elemente aufeinander zu und voneinander weg hin und her zu bewegen und
dadurch Axialbewegungen der Welle zu verhindern.
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Die Erfindung ist ferner auf ein Viskosimeter gerichtet, bei dem der
Antrieb ein rohrförmiges Teil aufweist, das durch den Motor zwangsläufig angetrieben
wird, wobei das rohrförmige Teil einen mit ihm verbundenen, ihm gegenüber axial
bewegbaren Abschnitt aufweist, der in die Flüssigkeitskammer hineinragt. Ein durch
Torsion angetriebenes Element erstreckt sich durch das rohrförmige Teil hindurch,
dessen axial beweglicher Abschnitt eine Wellendichtung aufweist, die von dem durch
Torsion angetriebenen Element durchsetzt wird. Ferner sind durch den Viskosimetermotor
angetriebene Einrichtungen zum Hin- und Herbewegen des axial verschieblichen Abschnittes
vorgesehen.
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Schließlich ist die Erfindung noch auf ein Viskosimeter gerichtet,
bei dem ein zweites rohrförmiges Element vorgesehen ist, das mit dem ersten rohrförmigen
Element des Antriebes fluchtet, in die Flüssigkeitskammer hineinragt und axial beweglich
gelagert ist.
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Das zweite rohrförmige Element weist ebenfalls eine Wellendichtung
auf, die von dem durch Torsion angetriebenen Element durchsetzt wird, sowie Einrichtungen
zum axialen Hin- und Herbewegen des zweiten rohrförmigen Elementes, wobei sich die
rohrförmigen
Elemente zunächst gegeneinander und dann voneinander
weg bewegen und dadurch das durch Torsion angetriebene Element vom Axialdruck zu
entlasten.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
sowie anhand der Zeichnung.
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Hierbei zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene fragmentarische
Seitenansicht eines Viskosimeters gemäß der Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt längs
Linie 2--2 von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und Fig. 3 eine fragmentarische und
teilweise geschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Viskosimeters
gemäß der Erfindung.
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Das in den Zeichnungen dargestellte Viskosimeter weist eine mit 10
bezeichnete, eine Bodenfläche 12 und eine Deckfläche il enthaltende Grundplatte
auf, die eine Kammer 13 beidseits abschließt, welche mit einem Einlaß 14 und einem
Auslaß 15 für die Flüssigkeit ausgestattet ist, deren Viskosität gemessen werden
sollT
An der Grundplatte 10 ist ein mit 16 bezeichnetes Gestell
befestigt, dashoizontal gerichtete, im Abstand voneinander angeordnete Querstreben
17 und 18 enthält. Ein Elektromotor 19 ist mit Hilfe eines Gestells 20 auf der Querstrebe
17 derart befestigt, daß seine Welle 21 nach unten gerichtet ist. Ein Anschlußteil
22 weist vertikal beabstandete, parallel zueinander angeordnete Schenkel 23, 24
und 25 auf. Das Ende des Schenkels 23 ist an der Welle 21 und das Ende des Schenkels
25 am oberen Ende des oberen Abschnittes 26 einer Hohlwelle befestigt, die mit der
Motorwelle 21 fluchtend angeordnet ist und in einem auf der Querstrebe 18 befestigten
Lager 27 läuft.
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Der Hohlwellenabschnitt 26 weist eine Scheibe 28 auf, die an seinem
unteren Ende befestigt ist und einen nach unten ragenden Zapfen 29 trägt, der gleitend
in eine vertikal gerichtete Bohrung eines Flanschringes 30 eingreift, der am unteren
Abschnitt 31 der Hohlwelle starr befestigt ist und das untere Ende des Wellenabschnittes
26 aufnimmt. Der Wellenabschnitt 31 erstreckt sich durch eine Bohrung 32 in der
Deckfläche 11 der Grundplatte 10 hindurch und durch einen Dichtungsring 33, der
von einem zur Befestigung dienenden Bauteil 34 gehalten wird, in die Kammer 13 hinein.
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Ein Anschlußteil 35 weist zwei parallel zueinander angeordnete Schenkel
und zwar einen oberen Schenkel 36 und einen unteren Schenkel 37 auf, wobei der Schenkel
36 über und der Schenkel 37 unter dem Schenkel 24 des Anschlußteiles 22 angeordnet
ist. Der
Schenkel 24 weist ein Lager 38 auf, das einen Wellenabschnitt
39 unterstützt, der am Schenkel 36 befestigt und mit der Motorwelle 21 fluchtend
vertikal angeordnet ist. Die Mitte einer Spiralfeder 40 ist am Wellenabschnitt 39
und ihr äußeres Ende am Anschlußteil 22 befestigt. Ein Wellenabschnitt 41 wird durch
den Schenkel 37 des Anschlußteiles 35 getragen, wobei sein oberes Ende in Eingriff
mit dem Lager 38 steht, das den Wellenabschnitt 41 und das Anschlußteil 35 stützt.
Der Wellenabschnitt 41 erstreckt sich nach unten durch die Abschnitte 26 und 31
der Hohlwelle hindurch und in die Kammer 13 hinein und ist dort mit einem Strömungswiderstandselement
42 ausgestattet. Eine Kappe 43 auf dem unteren Ende des Hohlwellenabschnittes 31
trägt einen Dichtungsring 44 für den Wellenabschnitt 41. Dieser Dichtungsring 44
wird mit Hilfe eines auf die Kappe 43 aufgeschraubten Arretierungselementes 45 in
seiner Lage gehalten.
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Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß die Feder 40 eine
Drehverbindung zwischen dem motorgetriebenen Anschlußteil 22 und dem Anschlußteil
35 bildet. Unter der Voraussetzung, daß die Reibung von Lager und Dichtung vernachlässigbar
sind, beeinflußt die Viskosität der in der Kammer 13 befindlichen Flüssigkeit die
Drehung des Strömungswiderstandselements 42 mit der Feder 40, und zwar nachlassend
mit wachsender Viskosität und anwachsend mit abnehmender Viskosität. Das Verhältnis
zwischen den Antriebselementen und den auf die Viskosität der Flüssigkeit ansprechenden
Elementen kann auf verschiedene Weise gemessen werden. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel
erfolgt die Messung mit Hilfe -eines Kondensators mit von dem Anschlußteil 22 getragenen
horizontalen Platten 46 und einer dazwischen angeordneten und am oberen Ende des
Wellenabschnittes 39 befestigten Platte 47.
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Da die in den Lagern und Wellendichtungen auftretenden Reibungseffekte
die Empfindlichkeit und Genauigkeit des Viskosimeters beeinflussen, ist das Viskosimeter
mit Einrichtungen ausgestattet, welche diese Reibungseffekte im wesentlichen aufheben.
Gemäß der Erfindung ist eine vertikal angeordnete Welle 48 vorgesehen, die im oberen
Teil der Grundplatte 10 und in den Querstreben 17 und 18 drehbar gelagert und an
ihrem unteren Ende mit einer Nockenbahn 49 ausgestattet ist. Obwohl sie auch anders
angetrieben werden kann, ist sie an ihrem oberen Ende mit einem Zahnrad 50 ausgestattet,
das mit einem Zahnrad 51 auf der Motorwelle 21 in Eingriff steht. Das Übersetzungsverhältnis
zwischen der Welle 48 und der Motorwelle 21 kann ein anderes sein als 1 : 1 und
sorgt für die angestrebte, relativ langsame Drehung der Welle 48.
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Ein Ende eines Schenkels 52 ist bei 53 drehbar mit der Oberseite der
Grundplatte 10 und an seinem anderen Ende mit einem Nockenstößel 54 verbunden. Der
Schenkel 52 weist eine zentrische Öffnung 55 auf, die vom unteren Abschnitt 31 der
Hohlwelle durchsetzt wird. Der Wellenabschnitt 31 weist ein Kugellager 56 auf, das
zwischen den Arretierungselementen 57 gehalten ist und mit einem Ring 58 ausgestattet
ist, der in der Öffnung 55 angeordnet
und durch Stifte 59 mit dem
Schenkel 52 verbunden ist.
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Mit einem solchen Viskosimeter wird der untere Abschnitt 31 der Hohlwelle
während ihrer Drehung angehoben und abgesenkt, während die Welle 41 durch das Lager
38 gegen Axialbewegungen in beiden Richtungen gehalten ist. Als Ergebnis der relativen
axialen und Drehbewegungen wird der Reibungseffekt der Dichtung 44 praktsich aufgehoben.
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Wo eine größere Ansprechempfindlichkeit des Viskosimeters auf Viskositätsänderungen
verlangt wird, können Luftlager zur Unterstützung der Welle 41 Verwendung finden
wie bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, die, wie man
sieht, einfacher als die zuvor beschriebene aufgebaut ist.
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Rvltsprechende Teile sind durch Anfügen des Buchstabens A zu den jeweiligen
Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht nochmals beschrieben.
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Das Strömungswiderstandselement 42 A enthält eine Stummelwelle 60,
die mit der Stummelwelle 6 fluchtet, welche sich durch eine Wellendichtung 63 hindurch
in die Welle 61 hinein erstreckt, wobei diese Wellendichtung 63 von einer Kappe
64 auf der Welle 61 getragen und durch ein zur Befestigung dienendes Bauteil 65
in ihrer Lage gehalten wird. Die Wand QA ist mit einer herabhängenden Halterung
66 ausgestgttet, auf der sich das untere Ende der
Welle 61 gleitend
abstützt.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die Welle
48 A durch die Wände 11 A und 12 A hindurch nach unten und ist mit einer zweiten
Nockenbahn 67 ausgestattet, in Ergänzung zur Nockenbahn 49 A und einem Zahnrad 68,
das mit einem auf der Welle 61 befestigten Zahnrad 69 kämmt. Ein Ende eines Schenkels
70 ist bei 71 drehbar an der Platte 12 A und an seinem anderen Ende mit einem Nockenstößel
72 verbunden, der mit der zweiten Nockenbahn 67 in Eingriff steht. Der Schenkel
70 weist eine zentrische Öffnung 73 auf, durch welche sich die Welle 61 hindurch
erstreckt. Ferner ist an diesem Schenkel 70 der Ring 74 des Kugellagers 75 mit Hilfe
der Zapfen 76 befestigt, und das Kugellager 75 ist durch Halteglieder 77 in seiner
Lage gehalten.
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Bei dieser Anordnung werden, wenn das Viskosimeter in Betrieb ist,
die Wellenabschnitte 31 A und 61 hin und her aufeinander zu und voneinander weg
bewegt, während diese und die Wellen 41 A und 60 rotieren, wodurch die Axialbelastung
auf die Welle 41 A in beiden Richtungen auf ein Minimum reduziert wird.
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Aus den vorangegangenen Ausführungen ergibt sich, daß es die Erfindung
möglich macht, Lager und Dichtungsanordnungen bei Anordnungen wie beispielsweise
Viskosimetern zu verwenden, ohne daß deren Empfindlichkeit von der Reibung abhängig
ist.