DE2754077A1 - Messvorrichtung fuer die viskositaet oder konsistenz von fliessfaehigen medien - Google Patents

Description

--π,._ίΑ 27 5 A 07 7

Aktieselskabet De Danske Sukkerfabrikker, Langebrogade 5, DK-1001 Kopenhagen, Dänemark.

Messvorrichtung für die Viskosität oder Konsistenz von fliessfähigen

Medien.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung für die Viskosität oder Konsistenz von fliessfähigen Medien, wie Flüssigkeiten, Emulsionen, Suspensionen oder Aufschlämmungen.

In offenen Behältern bietet die Messung der Viskosität oder Konsistenz im allgemeinen keine Schwierigkeiten. Bei einem bekannten Verfahren werden ein umlaufendes oder schwingendes erstes Probeglied und ein zweites Probeglied, das aus einer Nulllage gegen eitie Vorspannung verdrehbar ist, im Medium so angebracht, dass zwischen ihnen eine viskose Kupplung oder Mitschleppwirkung entsteht, wobei das auf diese Weise auf das zweite Probeglied übertragene Drehmoment gemessen wird. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist aus der britischen Patentschrift Nr. 970 293 bekannt.

Versucht man, in einem geschlossenen Behälter ein ähnliches Messverfahren durchzuführen, stösst man auf die Schwierigkeit, dass entweder die Drehmomentmessung die Reibung in einer Packdose mit einschliessen wird, oder für die Herausführung der Drehmomentmessung aus dem Behälter ein Membranen- oder Balgsystem benutzt werden muss, das jedoch druck- und temperaturempfindlich ist. Für die Durchführung einer solchen Messung ist ferner häufig ein ziemlich komplizierter Aufbau erforderlich.

Erfindungsgemäss besteht eine Messvorrichtung für die Viskosität oder Konsistenz von fliessfähigen Medien, wie Flüssigkeiten, Emulsionen, Suspensionen oder Aufschlämmungen aus der Kombination eines Druckfühlers, dessen Messstelle in der Flüssigkeit liegt,und eines ebenfalls, in der Flüssigkeit liegenden Treibgliedes, das so ausgebildet und solchen Bewegungen unterworfen ist, dass es eine gegen die Messstelle des Druckfühlers gerichtete, periodisch variierende Mediumsströmung erzeugt und dem Druck— fühler dadurch periodischen hydraulischen Druckvariationen aussetzt, die auf bekannte Weise ermittelt werden können.

Hierdurch wird erreicht, dass die Messung praktisch auaschliesslich auf periodischen Variationen eines hydraulischen Druckes, die auf kontrollierte Weise erzeugt werden, beruht, während etwaige andere Ein-

809823/0909

flüsse, z.B. von Druck und Temperatur, so zu sagen abfiltriert werden. Solche hydraulischen Druckvariationen, wie sie vom Druckfuhler aufgenommen werden, lassen sich ohne Schwierigkeiten ausserhalb des Behälters unmittelbar messen.

Da der zu messende Wert die Variationen des hydraulischen Druckes an der Messstelle des Druckfühlers ist, muss ein Messverfahren benutzt werden, das schnell genug ist, um diese Variationen zu erfassen. Als Ausdruck der Viskosität oder Konsistenz kann man z.B. der Höchstwert der von der Bewegung des Treibgliedes erzeugten Druckänderung oder das Integral der Druckänderung benutzen.

Vorteilhaft kann das Treibglied aus einem umlaufenden Körper bestehen. Diese Ausführung ist baulich die einfachste, prinzipiell könnte man aber auch eine schwingende oder geradlinig hin** und zurückgehende Bewegung benutzen.

Bei einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes besteht das Treibglied aus einer Scheibe, die in schräger Lage an einer umlaufenden Welle befestigt ist. Diese Ausführungsform ist baulich sehr einfach. Wenn die Welle umläuft, führt die Scheibe eine Wankelbewegung aus und erzeugt dadurch Druckvariationen, die am besten dadurch ausgenützt werden können, dass die Messstelle in einer Lage etwas innerhalb des Umfanges der Scheibe in kurzem Abstand von der nächstliegenden Stellung der Scheibe angeordnet wird.

Bei einer anderen Ausführungsform besteht das Treibglied aus einem oder mehreren an einer umlaufenden Welle befestigten Propellerarmen. Diese Propellerarme können U-förnigen Querschnitt haben, wobei der Boden des U's auf der der Messstelle des Druckfühlers zugekehrten Seite der Propellerarme liegt.Ob die eine oder die andere Ausführungsform bevorzugt werden soll, hängt hauptsächlich vom Viskositätsbereich oder (für Suspensionen) vom Partikelgrössenbereich ab, innerhalb dessen die Messung stattfinden soll.

Die Ermittlung des Druckes kann grundsätzlich durch jedes. Verfahren stattfinden, das schnell genug ist. Bei einer besonders bevorzug-ten Aueführungsform besteht der hydraulische Druckfuhler au» einem elektrischen Drucktraneducer. Dieser kann ganz im Inneren dea Behälters, wo die Messung vorgenommen werden soll, oder in der Behälterwand, oder er kann ausserhalb des Behälters angebracht und mit dem Behälterinneren durch eine Röhre verbunden sein, deren Mundung dann die Meesstelle des. Druckr transducers darstellt.

809823/0909

Die Erfindung soll im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben werden. Auf dieser zeigt

Fig. 1 schematisch einen Achsialschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung, die in einer Behälterwand montiert ist, Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt durch eine andere Aus-

führungsform, Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung gesehen vom Inneren

des Behälters, und

Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 2. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist ein elektrischer Drucktransducer 1 derart in der Wand 5 eines Behälters montiert, dass seine Membrane, die seine Messstelle darstellt, etwas in das Behälterinnere hineinragt. Die Membrane könnte aber auch in der Ebene der Innenseite der Behälterwand 5 liegen. Als Treibglied wird ein umlaufender Körper in der Form einer Scheibe 2, die in schräger Lage an einer umlaufenden Welle 3 befestigt ist, verwendet. Wenn die Welle 3 umläuft, führt die Scheibe 2 deshalb eine Wankelbewegung aus, so dass der jeweils . am Druckfühler vorbeibewegte Randteil der Scheibe vor der Messstelle des Fühlers hin- und zurückbewegt wird und dadurch eine periodisch variierende MediumsStrömung in Richtung der Messstelle erzeugt.

Die Scheibe kann zwischen der Welle und dem am Druckfühler 1 vorbeibewegten Randbereich mit Löchern versehen sein. Hierdurch wird die Gefahr von Kavitation im Bereich des Fühlers vermindert, und falls im Behälter ein Unterdruck herrscht,hat Luft, die gegebenenfalls durch die Packdose der Welle hineingesaugt wird, die Möglichkeit, durch diese Löcher zu passieren, wodurch ihr Einfluss auf die Messung vermindert wird.

In der Ausführungsform von Fig. 2, 3 und 4 sind zwei Propellerarme 4 an der Welle befestigt. Die Propellerarme 4 sind im Querschnitt U-förmig mit dem Boden des U's auf der der Membrane des Drucktransducera 1 zugekehrten Seite der Propellerarme. Die Anzahl der Propellerarme kann auch kleiner oder grosser als zwei sein. Wenn die Welle umläuft, wird der Abstand zwischen dem Drucktransducer und jedem Propellerarm allmählich vermindert, geht durch ein Minimum und wird dann wieder allmählich vergrössert, wodurch eine periodisch variierende Mediumsströmung in Richtung nach der Membrane des Transducers 1 erzeugt wird. Die Ausführungsform von Fig. 2, 3 und 4 wurde für das Messen der Konsistenz des bein Kristallisieren von Zucker in Vakuumvorrichtungen vorhandenen Krietallbreis beson»· ders geeignet gefunden. Geeignete Werte der Parameter der Vorrichtung fur

809823/0909

diese Anwendung wurden wie unten angegeben gefunden: Drehzahl der Welle: 200-600 pro Minute.

Abstand zwischen dem Transducer und dem nächst-1legenden Bereich des Treibgliedes: 1,5 - 4 mn.

Aussendurchmesser des Treibgliedes: 150 - 250 mm.

Um eine genaue Messung zu erzielen, soll die Drehzahl so konstant wie möglich gehalten werden.

Viskositatsmessvorrichtungen dieser Art werden je nach ihrer baulichen Gestaltung bis zu einer gewissen Mindestviskosität verwendbar sein, weil unterhalb einer gewissen Viskosität die Strömung turbulent wird. Eine gemäss den obigen Daten ausgebildete Vorrichtung wurde für Viskositäten von etwa 10 cp bis 100.000 cp verwendbar gefunden.

809823/0909

β β rs e i t e

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Messvorrichtung fur die Viskosität oder Konsistenz von

fliessfähigen Medien, wie Flüssigkeiten, Emulsionen, Suspensionen oder Aufschlämmungen, gekennzeichnet durch die Kombination eines Druckfühlers, dessen Messstelle in der Flüssigkeit liegt, und eines ebenfalls in der Flüssigkeit liegenden Treibgliedes, das so ausgebildet und solchen Bewegungen unterworfen ist, dass es eine gegen die Messstelle des Druckfühlers gerichtete, periodisch variierende Mediumsströmung erzeugt und dem Druckfühler dadurch periodischen hydraulischen Druckvariationen aussetzt, die auf bekannte Weise ermittelt werden können.

2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibglied aus einem umlaufenden Korper besteht.

3. Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibglied aus einer Scheibe besteht, die in schräger Lage an einer umlaufenden Welle befestigt ist.

4. Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibglied aus einem oder mehreren an einer umlaufenden Welle befestigten Propellerarmen besteht.

5. Messvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerarme U-förmigen Querschnitt haben, wobei der Boden des

ü's auf der der Messstelle des Druckfühlers zugekehrten Seite der Propellerarme liegt.

6. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfuhler ein elektrischer Drucktransducer ist.

809823/0909

, OWOINAL INSPECTED