DE2632076A1

DE2632076A1 - Betriebsviskosimeter mit taumelnder bewegung

Info

Publication number: DE2632076A1
Application number: DE19762632076
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Phys Heinz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-16
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE2632076C3; DE2632076B2

Description

Betriebsviskosimeter mit taumelnder Bewegung
5 sind Betriebsviskosimeter bekannt, bei denen ein geeignet geformter Meßkörper in einem mit Meßsubstanz gefüllten Meßraum, zum Beispiel einer Rohrleitung oder einem Kessel, eine Taumelbewegung (Drehbewegung um eine körperfremde Achse) vollführt und das dabei auftretende Drehmoment als Maß für die Viskosität gemessen wird. Die Antriebswelle ist bei derartigen Viskosimetern von einer rohrförmigen Membran (Balg) umgeben, welche die Durchführung der Welle von der drucklosen Umgebung in den zumeist unter Druck stehenden Meßraum abdichtet, und zwar ohne nennenswerte Reibungsverluste. Die Membran kann auch im wesentlichen plattenförmige Gestalt haben. Die rohrförmige oder plattenförmige Membran vollführt angular- und Axialbewegungen während der Taumelbewegung des Meßkörpers. Die Membran besteht aus dünnwandigem Metall oder aus einem nicht-metallischen Werkstoff mit elastischen Eigenschaften. Bei einigen Ausführungen derartiger Viskosimeter ist die Antriebswelle innerhalb des Meßraumes gekrümmt und sie vollführt relativ zur rohrförmigen Membran eine Drehbewegung. In anderen Fällen verläuft die Antriebswelle im Meßraum geradlinig und vollführt keine Drehbewegung relativ zur Membran.
Derartigen bekanntgewordenen Betriebsviskosimetern haften mehrere Mängel an, die ihre Einsatzbreite wesentlich einschränken. Zunächst ist die Metallmembran, die bei geringer T.fandstärke ständigen Bewegungen unterworfen ist, grundsätzlich bruchgefährdet. Die Bruchgefahr steigt bei korrosiven Meßsubstanzen. Membranen aus Kunststoff sind gefährdet bei höheren Temperaturen und bei chemischem Angriff durch die Meßsubstanz. Bei einem Membranbruch dringt die Meßsubstanz in den Teil des Viskosimeters, der den elektromotorischen Antrieb und die elektrische Meßeinrichtung für das Drehmoment enthält. Bei explosiven Meßsubstanzen entsteht dadurch er- Blatt - 2 - : Betriebsviskosimeter mit taumelnder Bewegung höhte Explosionsgefahr, so daß der Einsatz derartiger Betriebsviskosimeter dann fragwürdig ist.
Weiterhin sucht erhöhter Druck in der Meßsubstanz die flexible Membran nach außen zu drücken. Das wird bei bekanntgewordenen Konstruktionen zunächst dadurch verhindert, daß die Membran an der -Antriebswelle befestigt ist und die Druckkräfte von der Wellenlagerung aufgenommen werden. Es folgt daraus aber eine vergrößerte Lagerreibung und somit ein Anstieg des Drehmomentes. Es entstehen also durch Druck und Druckschwankungen Meßfehler.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die vom Antriebsmotor gelieferte Drehbewegung über eine Magnetkupplung der Antriebswelle für den Meßkörper vermittelt wird. Durch die Magnetkupplung ist es nämlich möglich, zwischen beiden Kupplungshälften eine Trennwand vorzusehen und so, auf der Innenseite der Membran, die nicht von Meßsubstanz benetzt wird, einen druckfest gekapselten Trennraum zu schaffen, in den zwar im Falle eines Membranbruches die Meßsubstanz dringt, der aber ein noch weiteres Vordringen der Substanz bis zu den elektrischen Teilen des Gerätes verhindert. Die an sich bekannte Magnetkupplung zur Übertragung einer Drehbewegung besteht im wesentlichen aus zwei Permanentmagneten. Die Trennwand zwischen beiden Magneten kann druckfest und korrosionssicher ausgeführt werden. Sie nimmt im Fall eines Membranbruches den Substanzdruck auf. Ein Betriebsviskosimeter gemäß der Erfindung kann also auch an explosionsgefährdeten Substanzen eingesetzt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der druckfeste Trennraum weitgehend mit Flüssigkeit gefüllt. Bei einem Anstieg des Druckes in der Meßsubstanz überträgt sich dieser über die flexible Membran auf den Flüssigkeitsinhalt-des Blatt - 3 - : Betriebsviskosimeter mit taumelnder Bewegung Trennraumes. Da Flüssigkeiten sehr wenig kompressibel sind, braucht die Membran nur eine sehr kleine. Bewegung in axialer Richtung zu machen, um Druckgleichheit zwischen Meßraum und-Trennraum zu schaffen. Es werden dann also praktisch keine aus dem Druck resultierenden Kräfte auf die Wellenlagerung mehr erzeugt, so daß die Druckabhängigkeit der Messung eliminiert ist.
Die Flüssigkeit im Trennraum erzeugt natürlich ein viskoses Drehmoment. Aber dieses ist konstant, es hängt also nicht von den Betriebsparametern ab und kann so mit eingeeicht werden.
eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den druckfesten Trennraum mit einer Druckluftquelle oder Gasdruckquelle zu verbinden. über einen separat an dem Meßraum angeordneten an sich bekannten Druckregler wird der Luftdruck oder Gasdruck stets auf der Höhe des Druckes der Meßsubstanz gehalten. Dadurch herrscht auch im Trennraum der Druck der Meßsubstanz. Die resultierenden Druckkräfte auf die Membran heben sich also auf, so daß die Druckabhängigkeit der Messung eliminiert ist. Bei dieser Lösung entfällt das aus der Viskosität einer Füllflüssigkeit resultierende Drehnlorlent .
Durch den Angleich des Druckes im Trennraum an den des lTeßraumes ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Betriebsviskosimeter bis zu hohen Drucken der Meßsubstanz einzusetzen, ohne Membranbruch befürchten zu müssen.
Die Abb. I zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Betriebsviskosimeters mit taumelnder Bewegung gemäß der Erfindung.
Blatt - 4 - : Betriebsviskosimeter mit taumelnder Bewegung (1) ist ein Getriebe-Synchronmotor, der mit der Netzfrequenz eine konstante Drehzahl liefert. Er ist, zusammen mit anderen Elementen, unter der abnehmbaren Haube (2) angeordnet. Der Drehmomentmesser (3) mißt das viskositätsabhängige Drehmoment, das vom Motor erzeugt werden muß. (4) und (5) sind Außen-und innenteil einer Magnet-Drehkupplung, die zweckmäßigerweise aus Permanentmagneten besteht. Der Außenteil umschließt hier glockenartig den Innenteil.Dabei entstehen vorteilhafterweise durch die Magnetkräfte nicht zusätzlich auch Axialkräfte. Bei anderen Ausführungsformen solcher Drehkupplungen stehen sich die ebenen Magnetflächen gegeniiber, was auch Axialkräfte entstehen läßt, die von den Lagern aufgenommen werden müssen.
Die Magnetkupplung überträgt die Drehbewegung schlupffrei auf die Antriebswelle (6). Die Trennwand (7) aus nicht-magnetischem Material, zum Beispiel aus austenitischem Stahl, trennt den Raum unter der Haube (2), der die elektrischen Elemente enthält, flüssigkeits- und gasdicht von dem wei-ter unten gelegenen Teil des Wiskosimeters. Dieser untere Teil des Viskosinieters, zwischen der nicht von leßsubstanz benetzten Innenseite des Ketallbalges (12) und der l'retmwand (7), stellt im wesentlichen den Trennraum (13) dar. DleTrennwand kann 1-3 mm stark sein ohne Beeinträchtigung der Funkt ion der Magnetkupplung. Dadurch kann sie auch hohen Drucken bis zur Größenordnung von 100 bar standhalten.
Die Antriebswelle (6) weist innerhalb des mit bießsubstanz gefüllten Meßraumes, der sich unterhalb des Flansches (8) befindet, eine Krümmung (9) auf. Das Wellenende (10) vollfahrt dadurch eine Taumelbewegung. Es Ilirnmt den Meßkörper (11), der in die Neßsubstanz eintaucht, mit und veranlaßt ihn ebenfalls zu einer Taumelbewegung. Der rohrförmige Netallbalg (12) dichtet die Welle ab. Er vollführt im wesentlichen lediglich Angularb ewe gungen.
Blatt - 5 - : Betriebsviskosimeter mit taumelnder Bewegung Das von -(3) gemessene Drehmoment hängt im wesentlichen von der Viskosität der Meßsubstanz ab.
Im Fall eines Balgbruches dringt die Meßsubstanz in den Trennraum (13). Da die Lager weder gas- noch flüssigkeitsdicht sind, dringt die Meßsubstanz bis zur Trennwand (7) vor.
Diese verhindert jedoch ein weiteres Vordringen, so daß die stromführenden Teile keinesfalls erreicht werden.
Der Stutzen (14) ermöglicht die Verbindung des Trennraumes (13) mit einer Luftdruck- oder Gasdruckquelle. Durch geeignet an sich bekannte Mittel, zum Beispiel durch einen Differenzdruckschalter, der am Meßraum angeordnet ist, kann dieser Luftdruck auf der gleichen Höhe gehalten werden, wie der Druck in der Neßsubstanz. Die resultierenden, auf den Balg und die Lager wirkenden Kräfte sind dann nahezu Null, so daß die Gefahr eines Balgbruches wesentlich reduziert ist und Meßfehler durch Druckeinfluß eliminiert werden.

Claims

Patentansprüche 1))Betriebsviskosimeter mit mit taumelnder Bewegung des Meßkörpers und Messung des viskositätsabhängigen Drehmomentes, bei dem die Abdichtung der Antriebswelle des Meßkörpers durch eine Membran erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung von dem Antriebsaggregat auf die Antriebswelle durch wenigstens eine Magnetkupplung übertragen wird und daß zwischen den gegenpoligen Kupplungsteilen wenigstens eine druckfeste Trennwand vorgesehen ist, die zwischen der Membran und den stromftüirenden Teilen wenigstens einen Trennraum schafft.

2) Betriebsviskosimeter nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daI3 der Trennraum weitgehend mit Flüssigkeit gefüllt ist.

5) Betriebsviskosimeter nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß der Trennraum mit einer Druckluft- oder Gasdruckquelie verbunden ist, deren Druck etwa auf der Höhe des I4eßsubstanzdruckes geregelt wird.