DE3045425A1

DE3045425A1 - Koaxiale speichenviskositaetspruefeinrichtung

Info

Publication number: DE3045425A1
Application number: DE19803045425
Authority: DE
Inventors: Leslie Charles North Mimms Hertfordshire Ives
Original assignee: Crosfield Electronics Ltd
Current assignee: Crosfield Electronics Ltd
Priority date: 1979-12-04
Filing date: 1980-12-02
Publication date: 1981-08-27
Also published as: IT1133097B; JPS5690241A; IT8068843A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine konstant umlaufende
Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen der Viskosität einer Flüssigkeit. Sie ist Insbesondere anwendbar auf die automatische Steuerung des Lösungsmittelgehalts oder der Druckfarbe, wo eine ständige Uberwachung der Viskosität von Nutzen ist.
Es ist in der Technik bekannt, die Viskosität unter Verwendung eines in die Flüssigkeit eingetauchten Schleppkörpers zu messen, der durch einen Elektromotor in Umdrehung versetzt wird.
Veränderungen in der Viskosität und damit der Hemmung des umlaufenden Körpers z-lgen sich in Veränderungen in dem von dem Motor abgenommenen Strom.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zum Messen der Hemirung eines eingetauchten Schleppkörpers zu schaffen, welches leichter und billiger verwirklicht werden kann.
Gemäß der Erfindung besteht eine Vorrichtung zum Messen der Viskosität einer Flüssigkeit in einem Behälter für die Flüssigkeit, deren Viskosität gemessen werden soll, und einer Lagerung für den Behälter, einer Antriebsspindel, die an einem Ende an einem Motor mit konstanter Drehzahl und an dem anderen Ende an einem zum Eintauchen in die Flüssigkeit in den Behälter angeordneten Schleppkörper befestigt ist, soWie MeBeinrichtungen, die auf das AusmaB der auf die Antriebsspindel wirksamen Torsion ansprechen zur Bildung einer Anzeige der Viskosität der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen torsionssteifen Körper enthält, der die Spindel koaxial umgibt und an dem Schleppkörper befestigt ist, und daß die Meßeinrichtungen ansprechen auf die relative Winkelverschiebung der Spindel und des starren Körpers entfernt von dem Schleppkörper, um ein Ausgangssignal zu bilden, welches sich mit der Winkelverschiebung ändert, die eine Funktion der Viskosität der Flüssigkeit darstellt.
Es werden nunmehr zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Skizze einer Viskositätsmeßvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung und Fig. 2 ein Schema einer Viskositätsmeßeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist eine aus Stahl gefertigte Antriebs spindel 1 an einem Ende an einem Schleppkörper 2 und an dem anderen Ende an einer ersten Nabe 7 befestigt, die durch einen Synchronmoto 3 angetrieben wird. An der ersten Nabe ist eine erste optische Meßscheibe 4 befestigt.
Eine zweite optische Meßscheibe 5 ist mittels einer zweiten Nabe 8 an einem torsionssteifen Rohr 6 befestigt, welches die Spindel umgibt und an seinem anderen Ende an dem Schleppkörper befestigt ist. Die Achsen der Motorantriebswelle, der ersten und zweiten Naben, der ersten und zweiten optischen Meßscheib, der Spindel, des starren Rohres und des Schleppkörpers sind alle zusammenfallend. Der Motor wird bei einer konstanten Drehzahl angetrieben und überträgt ein ausreichendes Drehmoment auf die Nabe 7, um das Widerstandsdrehmoment auszuyleichen, welches vornehmlich auf die auf den Körper 2 ausgeübte viskose Hemmung ode die in dem Einschluß 12 enthaltene Flüssigkeit 9 zurückzuführen ist. Dieses übertragene Drehmoment veranlaßt die Spindel 1, sich zu verdrehen, ws eine Winkelverschiebung der ersten Meßscheibe 4 relativ zu der zweiten Meßscheibe 5 verursacht. Diese relative Winkçlverschiebung kann ununterbrochen gemessen werden durch elektronische Einrichtungen (nicht gezeigt), und zwar unter Verwendung stationärer optischer Detektoren 10 und 11, die mit den optischen Meßscheiben 4 und 5 zusammenarbeiten.
Die optischen MeBscheiben haben identische Lochmuster, die in einem Ring in der Nähe ihrer Kanten regelmäßig beabstandet sind, und jeder optische Detektor enthält elle Lichtquelle und einen LichtsensQr, die auf gegenüberliegrnden Seiten der entsprechenden Scheibe angeordnet sind, so daß Licht von der Quelle durch irgendeines der Löcher in dieser Scheibe hindurchgehen und von dem Sensor wahrgenommen werden kann. Die Sensoren liefern Signale an die elektronische Einrichtung stets dann, wenn die Löcher in der Scheibe an den Detektoren vorbeigehen, so daß die elektronische Einrichtung mit Information hinsichtlich der Rotationsgeschwindigkeit der Scheiben versorgt wird (die konstant zein sollte) und - was wicht iger ist -hinzichtlien der Verzögerung zwischen d@@ Zeiten, zu denen die Löcher auf der eisten Scheibe und entsprechende Löcher auf der zweiten Scheibe die Detektoren passieren, und somit binsichtlich der relativen Winkelverschiebung dieser scheiben.
Die elektronische Einrichtung kann so kalibriert sein, daß sie diese Information direkt in die Viskosität der Flüssigkeit umwandelt, oder sie kann ein weitere Gerät (nicht gezeigt) anweisen, die Viskosität der Fluzsigkeit zu verändern, sollte dies erforderlich sein. Auf diese Weise kann die Viskosität einer Flussigkeit automatisch und fortlau@end überwachr werden.
Es ist ein Vorteil lieser Erfindung, daß die Torsien in der Stundel mit Bezug auf die Viskosität linear ist.
In der zweiten Ausführungsform dei Erfindung, die in Fig. 2 gezeigt ist, enthält der Schleppkörper. einen Stangenabschnitt 15, der an dem Punkt befestigt ist, an welchem die Antriebsspindel 1 und das torsionsstelfe Rohr 6 zusammengefügt sind. Der gesamte Schleppkörper wird von einer zylindrischen Wand 14 umgeben, die an dem starten Rahmen der Vorrichtung befestigt ist, deren Funktion darin besieht, den Schleppkörper zu schützen und die Folgerichtigkeit der Ergebnisse durch Regelung der Bewegung der Flüssigkeit um den Schleppkörper herum zu verbessern.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform weisen eine zylindrische Becherform 7 und eine Stahinabe 8 jeweils an ihren Rahmen befestigte Stifte 17, 18 allf, anstatt der optischen Meßcheiben 4, 5. Die Stifte 17, 18 gehen durch die optischen Detektoren 10, 11 jeweils einmal in jeder Umdrehung der Spindel hindurch, und der Abstand zwischen dem Durchgang des Stiftes 17 durch den Detektor 10 und des Stiftes 18 durch den Detektor 11 bildet eine Anzeige der Winkelverschiebung der Scheiben und daher der auf den Schleppkörper übertragenen Torsion, die wiederum linear abhängig ist von der Viskosität der Flüssigkeit 9.
Für die Stahlnabe 8 ist eine in Fig. 2 bei 16 gezeigte Dämpfungsvorrichtung vorgesehen, un; die Schwingungen des Schleppkörpers 2 und der Nabe 8 zu dämpfen, die sonst die Genauigkeit des Instruments herabsetzen würden. Die Vorrichtung 16 enthält einen ringförmigen Magneten (kreuzschraffiert), der von zwei Stahlscheiben mit einem Durchmesser rron annähernd der Größe des Innendurchmessers der zylindrischen Becherform 7 eingeschlossen ist. Zwischen dem Magneten, den beiden Scheiben und der Innenwand der Becherform 7 wird durch das MagneLfeld des Magneten ein ferrofluides Dämpfungsöl gehalten und somit eine ferrofluide Dichtung erzielt, während die Nabe 8 frei bleibt, sich axial oder radial zu bewegen.
Der in Fig. 2 gezeigte Motor ist ein Gleichstromdruckschaltungsmotor, bei welchem die Drehzahl durch Elektrosteuerung konstant gehalten wird.
In jeder Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den Scheiben vorzugsweise eine Halteeinrichtung (13, Fig. 2) eingeschaltet, um das Ausmaß der auf die Spindel ausgeübten Torsion auf einen sicheren Wert zu begranzen.
Der Durchmesser der AntriebsspindeL und des Schieppkörpers ist so gewählt, daß eine ausreichende Empfindlichkeit für den erforderlichen Drehmomentenbereich, d.h. die zu messenden Viskositäten vorgesehen ist. Schmälere Spindeln sind gegenüber Veränderungen empfindlicher, sind jedoch nicht in der Lage, höhere Viskositätswerte zu messen. Die Spindel ist vorzugsweise aus Stahl oder einer Kupfer-Berylium-Legierung hergstellt.
Die Viskositätsmeßeinrichtung hat sich als hochgradig genau erwiesen und kann iiber einen weiten i3ereich von Viskositäten verwendet werden.
L e e r s e i t e

Claims

Koaxiale speichenviskositätsprüf einrichtung 'Anspriche Vorrichtung zum Messen der Viskosität einer Flüssigkeit mit einem Behälter für die Flüssigkeit, deren Viskosität zu messen ist, und einer Lagerung für den Behälter, einer Antriebsspindel, die an einem Ende an einem Motor von konstanter Drehzahl und an dem anderen Ende an einem Schleppkörper befestigt ist, welcher zum Eintauchen in die Flüssigkeit in dem Behälter angeordnet ist, sowi.e mit Meßeinrichtunqen, die auf das Ausmaß der Torsion der Antriebsspindel ansprechen, um eine Anzeige für die Viskosität der Flüssigkeit zu geben, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen die Spindel koaxial umgebenden und an dem Schleppkörper befestigten torsionssteifen Körper enthält und die Meßeinrichtung auf die relative Winkelverschiebung der Spindel und des starren Körpers entfernt von dem Schleppkörper anspricht, um ein Ausgangssignal zu erzeugen welches sich mit der Winkelverschiebung ändert, die eine Funktion der Viskosität der Flüssigkeit darstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein elektronisch gesteuerter Gleichstromdruckschaltungsmotor ist.
3. VorrichtunW nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleppkörper die Form eines Doppelkegels hat.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dao die Antriebsspindel aus Stahl ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der koaxiale starre Körper ein die Spindel umgebendes Stahlrohr ist.
7. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, das die auf die relative Winkelverschiebung der Spindel und des starren Körpers ansprechende Einrichtung eine erste optische Meßscheibe enthält, die an dem Ende der Spindel näher an der Antriebseinrichtung befestigt ist, eine zweite optische Meßscheibe, die nahe der ersten optischen Meßscheibe an dem starren Körper befestigt ist, wobei beide Scneiben koaxial zur Antriebsspindel und dem starren Körper sind, erste und zweite optische Detektoren, die jeweils bei der ersten bzw. zweiten optischen Meßscheibe in Stellunq gebracht sind, welche Ausgangssignale bilden, sowie eine auf das Ausgangssignal ansprechende elektronische Einrichtung, welche ein Ausgangssignal erzeugt, das sich mit der Viskosität der Flüssigkeit ändert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Meßscheibe eine regelmäßige Reihe von Löchern aufweist und jeder optische Detektor eine Lampe und eine Fotozelle enthält, die auf gegenüberliegenden Seiten seiner zugeordneten Scheibe angeordnet sind, so daß von der Lampe kommendes Licht nacheinander durch jedes Loch hindurchgehen und von der Fotozelle aufgespürt werden kann, wobei das Ausgangssignal von jedem Detektor von jeder Fotozelle abgenommen wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Meßscheibe einen an ihrem Rand oder in dessen Nähe befestigten Stift aufweist, der so angeordnet ist, daß er eirnrtal bei jeder Umdrehung der Spindel an einem der optischen Detektoren vorbeigeht, wobei die genannten Ausgangssignale den Durchgana des Stiftes an den optischen Detektoren vorbei anzeigen.
10. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zweiten optischen Meßscheibe eine ferrofluide Dämpfungseinrichtung angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach jedem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Schleppkörper einen Stangenabschnitt enthält und der gesamte SchLeppkörper von einer an dem von dem Stangenabschnitt weiter abgelegenen Ende offenen zylindrischen wand umgeben ist.