DE3333920C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Scher­ kraft in einer viskosen oder viskoelastischen Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit an einem Plattenteil vorbeifließt und die dadurch auf das Plattenteil ausgeübte Kraft gemes­ sen wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Messen der Scherkraft in einer viskosen oder viskoela­ stischen Flüssigkeit mit einem Plattenteil, an dem die Flüssigkeit vorbeifließt, und einer Einrichtung zur Mes­ sung der auf das Plattenteil durch das Fließen der Flüs­ sigkeit ausgeübten Kraft.

Es ist oftmals erwünscht, die viskoelastischen Eigenschaf­ ten von Polymerlösungen und -schmelzen zu bestimmen. Diese Eigenschaften sind für Polymer-Chemiker und -Physiker wegen ihrer Beziehung zur Molekularstruktur von Interesse. Außer­ dem sind die Fließeigenschaften von geschmolzenen Polyme­ ren von vitaler Wichtigkeit in der Kunststoffindustrie, wo sie als Basis für den Vergleich und die Beurteilung von verschiedenen Kunststoffmaterialien wie auch für die Quali­ tätskontrolle und das Gestalten bzw. modellmäßige Erstellen von industriellen Schmelzprozeßvorgängen, wie beispiels­ weise die Herstellung von Kunststoffflaschen und -filmen benutzt werden.

Generell gibt es zwei umfangreiche Klassen von Fließeigen­ schaften, nämlich erstens solche, die Scherung in einem stationären Zustand betreffen und zweitens solche, die Scherwirkungen betreffen, welche eine kompliziertere Funk­ tion der Zeit sind. Diese zwei Arten von Deformationen kön­ nen allgemein als "stationäre Scherung" und "vorübergehende Scherung" bezeichnet werden, wobei letztere auch als "nicht­ stationäre Scherung" bezeichnet werden kann. Stationäre Scherung ist dazu geeignet, die Viskosität eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit, zu bestimmen, während Tests auf der Grundlage der vorübergehenden Scherung bzw. nicht­ stationäre Scherungstests dazu geeignet sind, die elasti­ schen Eigenschaften eines Fluids, insbesondere einer Flüs­ sigkeit zu bestimmen. Weiter kann man die Tests der vor­ übergehenden bzw. nichtstationären Scherung in "kleine" und "große" vorübergehende bzw. nichtstationäre Tests einteilen. Kleine nichtstationäre Scherungstests, wie beispielsweise Schwingungsscherung kleiner Amplituden, liefern Informa­ tionen über die Viskoelastizität des Fluids in dessen "Gleichgewichts"-Zustand oder in dessen unbeanspruchten Zu­ stand und sind von Interesse für Polymer-Chemiker und -Physiker.

Sie sind jedoch nur von beschränktem Wert für diejenigen, die an kommerziellen Kunststoffverfahren bzw. -verarbeitun­ gen interessiert sind, da diese große vorübergehende Defor­ mationen beinhalten.

Obwohl der Stand der Technik überreich Techniken zum Messen von Fließeigenschaften von geschmolzenen Polymeren umfaßt, sind nur wenige dieser Techniken für das Studium von großen vorübergehenden Deformationen geeignet. Diese wenigen In­ strumente, die zur Verwendung in Verbindung mit dieser wich­ tigen Kategorie von Deformationen entwickelt worden sind, sind sehr kompliziert, und es ist schwierig, sie zu bauen und sie zu benutzen. Grundsätzliche Schranke für die Ent­ wicklung einer einfacheren und bequemeren sowie leichter zu handhabenden Technik ist die Nichtverfügbarkeit eines ein­ fachen Verfahrens oder einer einfachen Einrichtung zum Mes­ sen der lokalen Scherkraft, die von einer fließenden Flüs­ sigkeit auf die Oberfläche einer die Strömung begrenzenden Wand ausgeübt wird.

In dem Buch "Rheometry: Industrial Applications", Hrsg. K. Walters, 1980 sind mehrere experimentelle Verfahren zum Messen der mittels einer Flüssigkeit auf eine Platte aus­ geübten Scherkraft beschrieben, die jedoch die vorstehen­ de Forderung nach einer einfachen und leicht zu handhaben­ den Technik nicht befriedigend erfüllen:

• 1) Zunächst ist in diesem Buch das Konus- und Platten- Rheometer beschrieben, bei dem die mittlere Scherkraft, die auf die Oberfläche einer Platte wirkt, aus dem Ge­ samtdrehmoment berechnet wird, das durch die Flüssig­ keit auf die Platte ausgeübt wird. Die auf diese Weise berechnete Größe ist jedoch nur die mittlere Scher­ kraft, welche von der Flüssigkeit auf die gesamte Plat­ te ausgeübt wird. Es ist nicht möglich, auf diese Weise die lokale Scherkraft an irgendeiner Stelle der Platte zu bestimmen, sofern die Scherkraft nicht über die ge­ samte Oberfläche hinweg die gleiche Größe hat. Wie an anderer Stelle dieses Buches dargelegt ist, wird die Strömung zwischen dem Konus und der Platte bereits bei ziemlich niedrigen Scherraten unregelmäßig, so daß die Scherkraft nicht mehr gleichbleibende Werte über die gesamte Oberfläche der Platte hinweg hat, und die Scherkraft kann dann nicht mehr aus dem Gesamtdrehmo­ ment berechnet werden.
• 2) Das gleiche, wie vorstehend zu dem Konus-und-Platten- Rheometer ausgeführt, gilt im Prinzip für das weiter beschriebene Parallelscheibenrheometer. Insbesondere wird die Gleichung zum Berechnen der Scherkraft am Rand der Scheibe aus dem Gesamtdrehmoment durch Strö­ mungsinstabilität, die bereits bei ziemlich niedrigen Scherraten aufzutreten beginnt, ungültig gemacht.
• 3) Außerdem wird die Messung der Scherkraft mittels eines Schlitzrheometers beschrieben, bei dem die Scherkraft aus dem Druckgradienten längs einer Wand des Schlitzes dieses Schlitzrheometers berechnet wird. Hier werden wenigstens zwei Drucksensoren benötigt, damit man den Druckgradienten und dadurch die Scherkraft gemäß der gegebenen Gleichung berechnen kann, wozu noch die hal­ be Dicke des Schlitzes bestimmt werden muß, da auch die­ se in die Berechnung eingeht.
• 4) Schließlich wird das Kapillarviskometer beschrieben, das eine besondere Ausführungsform des Schlitzrheome­ ters ist und das es erfordert, Meßwerte bei verschie­ denen L/D-Verhältnissen aufzunehmen oder Druckwandler entlang der Länge der Kapillare anzuordnen.

In der DE-OS 27 06 855 ist ein Rheometer von relativ kompli­ ziertem Aufbau beschrieben, das relativ zueinander beweg­ bare benachbarte Arbeitsflächen besitzt, insbesondere zwei Walzen, zwischen denen das zu testende Material hindurch­ geführt wird, wobei das Gesamtdrehmoment durch eine Dreh­ momentanzeigeeinrichtung gemessen wird. Weiter wird die Gesamtkraft gemessen, welche die Tendenz hat, die beiden Arbeitsflächen, das heißt also die beiden Walzen, ausein­ anderzudrücken. Dieses Rheometer gibt zwar eine Anzeige der Fließfähigkeit der getesteten Probe, es ist damit jedoch nicht möglich, die wahre Scherkraft zu messen, die mittels einer Probe auf die Arbeitsflächen, vorliegend auf die Wal­ zen, ausgeübt wird, und infolgedessen kann es nicht dazu verwendet werden, genau definierte rheologische Eigenschaf­ ten zu messen, auch wenn die gemessenen Größen in einer komplexen Weise deswegen mit der Scherkraft in Beziehung stehen, weil die Scherkraft von einer Stelle der Walzen zur anderen variiert.

Endlich sind ein Verfahren und eine Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art aus der DE-OS 25 02 915 bekannt, die es gestatten, die Veränderung der Viskosität einer in Be­ wegung gehaltenen Masse zu ermitteln. Im einzelnen sind die­ ses Verfahren und diese Vorrichtung dazu bestimmt, das Fort­ schreiten einer chemischen Reaktion zu überwachen, die in einem Reaktionsbehälter stattfindet. Was tatsächlich gemes­ sen wird, ist das Gesamtdrehmoment, welches mittels eines Motors auf eine Rührerwelle übertragen wird, oder die Ge­ samtkraft, die durch die gerührte Reaktionsmasse auf eine in die Reaktionsmasse eingetauchte Platte ausgeübt wird. Im letzteren Falle wird die Gesamtkraft mittels Dehnungs­ meßstreifen gemessen, die auf einem Stab angebracht sind, der dazu dient, die eingetauchte Platte zu halten. Es ist jedoch aus der Strömungsmechanik bekannt, daß die Gesamt­ kraft, die auf ein Teil ausgeübt wird, welches in eine sich bewegende Flüssigkeit eingetaucht ist, in einer komplexen Weise, das heißt also in einer relativ unübersichtlichen Weise, die eine ganze Reihe verschiedenster Größen ein­ schließt, zu der Scherkraft in Beziehung steht, welche durch die Flüssigkeit auf das in Frage stehende Teil aus­ geübt wird. Das ist deswegen der Fall, weil die Scherkraft nicht gleichförmig bzw. konstant über die Oberfläche des Teils verteilt ist, sondern sich vielmehr in einer kompli­ zierten Weise ändert. Dieses Phänomen ist in dem Buch "Grenzschicht-Theorie" von Dr. Hermann Schlichting, Uni­ veristät Braunschweig, erschienen im Verlag G. Braun, Karlsruhe, 5. Auflage, 1965 beschrieben. Infolgedessen ist es nicht möglich, die lokale Scherkraft zu bestimmen, die auf ein solches eingetauchtes Teil ausgeübt wird, indem man nur die Gesamtkraft gemäß der Vorrichtung und dem Ver­ fahren nach der DE-OS 25 02 915 mißt, und daher sind die Vorrichtung und das Verfahren nach dieser Druckschrift nicht dazu geeignet, eine lokale und genaue Messung der Scherkraft und der wahren Viskosität der Flüssigkeit durch­ zuführen, vielmehr ist es hierdurch nur möglich, relative Änderungen der Viskosität zu überwachen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur lokalen und genauen Messung der Scherkräfte in einer viskosen oder viskoelastischen Flüssigkeit zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit an einer parallel zur Fließrichtung ausgerich­ teten ebenen Fläche vorbeigeleitet wird, wobei das Platten­ teil eine separate Teilfläche dieser ebenen Fläche bildet, und daß die Kraft gemessen wird, welche in einer parallel zur Oberfläche des Plattenteils verlaufenden Richtung auf das Plattenteil ausgeübt wird.

Weiterhin wird diese Aufgabe ausgehend von einer Vorrich­ tung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß das Plattenteil in einer Wand sowie mit seiner Oberfläche koplanar zu derselben gehaltert ist, daß das Plattenteil an seinen Rändern jeweils durch einen Spalt von den das Plattenteil umgebenden Wandbezirken getrennt ist und daß die Kraftmeßeinrichtung diejenige Kraft mißt, die in einer zu der Oberfläche parallelen Richtung auf das Plat­ tenteil einwirkt.

Ein grundsätzlicher und wesentlicher Unterschied zwischen dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung und den in sämtlichen obengenannten Druckschriften beschriebenen Ver­ fahren und Vorrichtungen besteht darin, daß bei der Erfin­ dung ein kleines Plattenteil verwendet wird, dessen Fläche im Vergleich mit der ebenen Fläche bzw. Wand, in welcher es gehalten wird, klein ist. Auf diese Weise wird mit der vorliegenden Erfindung eine lokale und genaue Messung der Scherkraft ermöglicht. Im Gegensatz zu diesem erfindungs­ gemäßen Verfahren des echtlokalen Messens der Scherkraft beinhalten die Verfahren und Vorrichtungen, die in allen obengenannten Druckschriften beschrieben sind, die Messung eines Gesamtdrehmoments, welche verhältnismäßig kompli­ ziert und aufwendig sowie dazu geeignet ist, erhebliche Meßfehler hervorzurufen, während dagegen das erfindungsge­ mäße Verfahren zum Messen der Scherkraft in einer viskosen oder viskoelastischen Flüssigkeit durch Messen der auf einem verhältnismäßig kleinen Wandteil ausgeübten Scher­ kraft einfacher, kostengünstiger und zuverlässiger ist.

Das Verfahren nach der Erfindung kann sowohl für die Aus­ führung von rheologischen Messungen bzw. Fließeigenschafts­ messungen verwendet werden, z.B. durch seine Verwendung in Verbindung mit einem Gleitplatten- oder Schlitzrheometer, als auch für die kontinuierliche Überwachung von industriel­ len Prozessen, wie beispielsweise für die Überwachung von Extrusionen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß das Plattenteil in einer zu seiner Oberfläche paralle­ len Richtung bewegbar gehaltert ist. Hierbei kann die Kraft­ messung so erfolgen, daß die Kraftmeßeinrichtung die Kraft mißt, welche erforderlich ist, das Plattenteil an einer fe­ sten Position zu halten. Es ist jedoch auch möglich, die Kraftmessung so vorzusehen, daß die Kraftmeßeinrichtung die auf das Plattenteil einwirkende Kraft durch dessen Auslen­ kung gegen eine elastische Gegenkraft bestimmt.

Der Spalt kann jeweils von einem elastomeren Material aus­ gefüllt sein.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich da­ durch aus, daß das Plattenteil aus piezoelektrischem Mate­ rial besteht, welches für Scherkräfte empfindlich ist.

Das Loch oder der ausgenommene vertiefte Bereich in der Wand, in welchem das Plattenteil gehaltert ist, kann kreis­ förmig, quadratisch, rechteckig oder von irgendeiner anderen geeigneten Form sein. Ein bewegbar gehaltertes Plattenteil kann sich ein wenig frei bewegen, und zwar generell paral­ lel zu der Wand. Durch Messen der Kraft, die erforderlich ist, die Bewegung des Plattenteils anzuhalten, wird die dieser Kraft gleiche und entgegengesetzte Kraft bestimmt, welche durch die Flüssigkeit auf die Fläche des Platten­ teils ausgeübt wird. Diese Kraft, geteilt durch die Fläche des Plattenteils, ergibt die Scherkraft in der Flüssigkeit.

Es kann eine Anzahl von Techniken dazu benutzt werden, die auf das Plattenteil ausgeübte Kraft zu messen, z.B. kann ein piezoelektrisches Material, das für Scherkräfte em­ pfindlich ist, verwendet werden.

Wenn das Plattenteil so angebracht ist, daß ein elastisches Element ihrer Bewegung in der Richtung der Scherung Wider­ stand leistet, steht die Auslenkung des Plattenteils in dieser Richtung direkt in Beziehung zu der Kraft. Zum Bei­ spiel kann das Plattenteil auf dem Ende eines Freiträgers bzw. Freiträgerstabs angebracht sein, der an seinem entge­ gengesetzten Ende starr befestigt ist. Die Auslenkung des Freiträgers bzw. Freiträgerstabs kann durch Dehnungsmesser, insbesondere Dehnungsmeßstreifen, oder durch in geringem Abstand befindliche Detektoren, die auf Kapazitätsmessun­ gen oder reflektiertem Licht basieren, ermittelt werden. Oder das Plattenteil kann auf einer Anordnung angebracht sein, die sich in einem Satz von Linearlagern bewegt, wo­ bei eine Feder der Bewegung Widerstand entgegensetzt. Die Bewegung der Plattenteilbefestigung bzw. der Anordnung, auf der das Plattenteil angebracht ist, und auf diese Weise die Durchbiegung der Feder (Dehnung oder Zusammendrückung) kann mittels eines Linearbewegungswandlers überwacht bzw. er­ mittelt werden, z.B. mittels eines linear veränderlichen Differentialtransformators. Und schließlich kann die Feder in dieser letzteren Anordnung durch einen kleinen linearen Servomotor ersetzt werden, der eine Kraft hervorbringt, die genau dazu ausreicht, die Auslenkung bzw. Verschiebung des Plattenteils auf Null zu halten. Ein Vorteil dieser Anord­ nung besteht darin, daß die Nettoauslenkung bzw. -verschie­ bung des Plattenteils virtuell Null ist, so daß der Spalt extrem klein gemacht werden kann, wodurch dessen Wirkung auf das Strömungsmuster der zu untersuchenden Flüssigkeit minimalisiert wird. Nach dem Stande der Technik sind auch andere Einrichtungen zum Messen der auf das Plattenteil wirkenden Kraft verfügbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren, wie es vorstehend erörtert wurde, bildet ein einfaches und sehr kostengünstiges Mittel zum Messen der lokalen Wandscherkraft in viskosen oder viskoelastischen Flüssigkeiten, wie z.B. Polymerlösung, geschmolzenen Kunststoffen, insbesondere geschmolzenem Polymer, und Rohelastomeren, die eine Viskosität zwischen 10² und 10¹¹ Centipoise haben, insbesondere in solchen, die eine Viskosität zwischen 10⁶ und 10¹⁰ Centipoise besitzen.

Die Erfindung sei nachstehend anhand einiger in den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsformen derselben näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Wand, über welche Flüssigkeit fließt, zusammen mit einer Querschnittsansicht, wo­ bei beide Ansichten ein bewegbares Plattenteil veranschaulichen, das zur Messung der Scherkraft durch das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird;

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausfüh­ rungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, in der ein piezoelektrisches Element verwendet wird;

Fig. 3 eine Querschnittansicht einer anderen Ausführungs­ form der Vorrichtung nach der Erfindung, in der ein Freiträger bzw. Freiträgerstab verwendet wird; und

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, welche das Anbringen des Plattenteils auf Linearlagern zusammen mit der Verwendung eines linearen Verschiebungswandlers beinhaltet.

Es sei nun in näheren Einzelheiten auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, und zwar zunächst auf Fig. 1, in welcher das Verfahren dargestellt ist. Wie man daraus er­ sieht, ist in einer Wand W ein mit 10 bezeichnetes Platten­ teil vorgesehen, und dieses Plattenteil ist bewegbar und hat eine Oberfläche 12, die eine Flächengröße A besitzt.

Flüssigkeit wird über die Oberfläche 12 fließen gelassen, wie durch den Pfeil 14 angedeutet ist, wodurch eine auf das Plattenteil 10 wirkendeKraft verursacht wird, die mit F ₁ bezeichnet ist. Die Scherkraft ist demgemäß equivalent der Reaktionskraft F _2, geteilt durch die Flächengröße A der Oberfläche 12.

Wie man ohne weiteres sieht, ist das Plattenteil 10 so an­ geordnet, daß die Oberfläche 12 von planarer Art, insbeson­ dere eben, ist und daß diese Oberfläche im wesentlichen koplanar mit der Wand W ist. Wie man aus Fig. 1A ersieht, liegt die Ebene der Oberfläche 12 des Plattenteils 10 in der Ebene derjenigen Fläche der Wand W, welche an die vor­ beiströmende Flüssigkeit angrenzt. Das Plattenteil 10 kann so angebracht sein, daß es nur in einer Richtung parallel zu der Wand W bewegbar ist.

Das Plattenteil 10 ist in geringem Abstand von der Wand W vorgesehen, so daß um das Plattenteil 10 herum nur ein kleiner Spalt 16 bleibt. Der Spalt 16 kann in der Größen­ ordnung zwischen 0,1 mm und 1,0 mm sein. Die Weite des Spalts 16 sollte minimalisiert sein, damit die Menge an Flüssigkeit, die in den Spalt 16 eintreten und die Bewe­ gung des Plattenteils 10 beeinflussen kann, minimalisiert wird. Natürlich ist bei einer viskosen bzw. zähflüssigen Flüssigkeit das Eindringen durch den Spalt 16 extrem lang­ sam und die anfänglichen Messungen werden nicht nachteilig beeinflußt. Weiter wird, wenn die Scherkraft stationär ist oder sich nur noch langsam verändert, durch das Eindringen nur ein geringes Problem bewirkt, da ein Gleichgewicht er­ reicht wird. Wenn jedoch ein Wandler für vorübergehende bzw. instationäre Schermessungen verwendet wird, in denen sich die Beanspruchung bzw. Scherkraft sehr schnell ändert, bildet die vorhandene Flüssigkeit bzw. deren Eindringen in den Spalt 16 bis zu einem gewissen Grade ein Problem.

Um die obigen Schwierigkeiten zu überwinden, kann man den Spalt 16 mit einem elastomeren Material ausfüllen, so daß das Hineinfließen von Flüssigkeit verhindert wird. Jedoch wird dadurch ein weiterer Faktor in die Messung der Scher­ kraft eingeführt, und dieser Faktor muß in Rechnung ge­ stellt werden.

Es sei nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wonach in der dort dargestellten Ausführungsform ein Plattenteil 70 aus piezo­ elektrischem Quarzkristall in der Wand W angebracht und ko­ planar mit der Oberfläche der Wand W ist. Das Plattenteil 70, dessen der Strömung zugewandte ebene Oberfläche in der gleichen Ebene wie die der Strömung zugewandte ebene Flä­ che der Wand W liegt, ist eine Scheibe, die von einem Quarz in einer solchen Weise abgeschnitten worden ist, daß, wenn sie einer Scherkraft ausgesetzt ist, eine elektrische La­ dung an gewissen Stellen erscheint. Diese Ladung kann dann unter Verwendung von konventioneller Technologie gemessen werden.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform veranschaulicht, in der ein Plattenteil 110, das eine Oberfläche 112 hat, vorgesehen und von der umgebenden Wand W durch einen Spalt 116 getrennt ist. Ein Stab 120 ist auf bzw. in der Basis des Gehäuses 125 der Vorrichtung angebracht. Zum Messen der Biegung des Stabs 120 und demgemäß der Scherkraft kann eine Vielzahl von Kraftmeßeinrichtungen verwendet werden, und zwar einschließlich Dehnungsmessern, insbesondere Deh­ nungsmeßstreifen, Kapazitätsbrücken und Kraftmeßeinrich­ tungen, mit denen die Intensität von Licht, das von dem Stab 120 in eine optische Faser reflektiert worden ist, ermittelt wird. Diese Art der Kraftmeßeinrichtung ist ro­ bust und läßt sich leicht aufbauen.

Es sei nun auf Fig. 4 Bezug genommen, wonach in der dort gezeigten Vorrichtung ein Plattenteil 210 mit einer Ober­ fläche 212 vorgesehen ist, das auf einer Anordnung 220 an­ gebracht ist, die sich von dem Plattenteil 210 nach abwärts erstreckt. Die Anordnung 220 umfaßt zwei Paare von Stäben 234, 234′, die mittels vier Linearlagern 232 bzw. 232′ ge­ haltert sind. Ein Linearverschiebungswandler 236, der kom­ merziell erhältlich ist, kann zum Messen der Bewegung der Anordnung 220 benutzt werden. Der seitlichen Bewegung der Anordnung 220 kann durch eine Feder 250 derart entgegenge­ wirkt werden, daß der Meßwert des Verschiebungswandlers 236 direkt in Beziehung zu der Kraft steht, die durch die Flüssigkeit auf das Plattenteil 210 ausgeübt wird. Wenn anstelle der Feder 250 in Fig. 4 ein linearer Servomotor benutzt wird, dann bildet diese Anordnung ein Nullmeter, in dem das Signal von dem Linearverschiebungsmotor bzw. von dem linearen Servomotor als das Fehlersignal in einer Regel­ schleife benutzt wird, die dem Servomotor gerade genug Strom zuführt, daß die Verschiebung der Anordnung 220 verhindert wird. Dieser Strom steht infolgedessen in direkter Bezie­ hung zu der Kraft, die durch die Flüssigkeit auf die An­ ordnung 220 ausgeübt wird. Bei Verwendung einer solchen Ausführungsform kann der Betrag des Spalts zwischen dem Plattenteil 210 und der Wand W minimalisiert werden. Es muß zwar noch ein Spalt vorhanden sein, jedoch kann dieser ex­ trem klein sein, da keine endliche Auslenkung bzw. Verschie­ bung im Betrieb stattfindet. Dieses Verfahren zum Messen der Kraft, die auf das Plattenteil 210 ausgeübt wird, mini­ malisiert auch die Wirkung der Flüssigkeit in dem Spalt auf den Frequenzgang bzw. das Frequenzverhalten.

Claims (7)

1. Verfahren zum Messen der Scherkraft in einer viskosen oder viskoelastischen Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit an einem Plattenteil vorbeifließt und die dadurch auf das Plattenteil ausgeübte Kraft gemessen wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Flüssigkeit an einer pa­ rallel zur Fließrichtung (14) ausgerichteten ebenen Fläche vorbeigeleitet wird, wobei das Plattenteil (10; 70; 110; 210) eine separate Teilfläche dieser ebenen Fläche bildet, und daß die Kraft gemessen wird, welche in einer parallel zur Oberfläche (12; 112; 212) des Plattenteils (10; 70; 110; 210) ver­ laufenden Richtung auf das Plattenteil (10; 70; 110; 210) ausge­ übt wird.

2. Vorrichtung zum Messen der Scherkraft in einer visko­ sen oder viskoelastischen Flüssigkeit mit einem Plattenteil, an dem die Flüssigkeit vorbeifließt, und einer Einrichtung zur Messung der auf das Plattenteil durch das Fließen der Flüssigkeit ausgeübten Kraft, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Plattenteil (10; 70; 110; 210) in einer Wand (W) sowie mit seiner Oberfläche (12; 112; 212) koplanar zu derselben gehaltert ist, daß das Plattenteil (10; 70; 110; 210) an seinen Rändern jeweils durch einen Spalt (16; 116) von den das Plattenteil (10; 70; 110; 210) umgebenden Wand­ bezirken getrennt ist und daß die Kraftmeßeinrichtung die­ jenige Kraft mißt, die in einer zu der Oberfläche (12; 112; 212) parallelen Richtung auf das Plattenteil (10; 70; 110; 210) ein­ wirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Plattenteil (10; 70; 110; 210) in ei­ ner zu seiner Oberfläche (12, 112; 212) parallelen Richtung be­ wegbar gehaltert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kraftmeßeinrichtung die Kraft mißt, welche erforderlich ist, das Plattenteil (10; 70; 110; 210) an einer festen Position zu halten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kraftmeßeinrichtung die auf das Plattenteil (10; 110; 210) einwirkende Kraft durch dessen Aus­ lenkung gegen eine elastische Gegenkraft bestimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Plattenteil (70) aus piezoelektri­ schem Material besteht, welches für Scherkräfte empfindlich ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spalt (16; 116) jeweils von einem elastomeren Material ausgefüllt ist.