DE3423579C1 - Rotationsviskosimeter - Google Patents
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Rotationsviskosimeter zur Ermittlung der Fließeigenschaften von fließfähigen
Gemischen mit grobkörnigen Komponenten, insbesondere von Betonmischungen, bestehend aus einem
Antrieb mit Drehmoment-Meßeinrichtung, aus einem Topf und einem darin zentrisch gelagerten drehbaren
Innenzylinder.
Die Förderung von feinkörnigen Suspensionen mit grobkörnigem Anteil, z. B. die Förderung von Fließbeton
durch Rohre, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dabei ist die Kontrolle der Eigenschaften derartiger
fließfähiger Gemische erforderlich. Kapillarviskosimeter sind aus Gründen der Kapillargeometrie sowie des
Meßaufwandes bei kurz nacheinander erfolgenden Messungen über einen längeren Zeitraum nicht geeignet.
Auch bekannte Rotationsviskosimeter, bestehend aus einem Topf und einem darin zentrisch gelagerten
Innenzylinder, sind nicht geeignet, die Fließeigenschaften von Gemischen mit grobkörnigen Anteilen quantitativ
zu bestimmen, da das zu prüfende Gemisch im Spalt unterhalb des Innenzylinders einen unerwünschten
Beitrag zum gemessenen Drehmoment liefert, der das Ergebnis der definierbaren Scherströmung im Meßspalt
beeinträchtigt.
Aus der US-PS 38 03 903 ist ein Rotationsviskosimeter für nichtnewtonsche Flüssigkeiten bekannt, bestehend
aus einem Antrieb mit Drehmoment-Meßeinrichtungen, aus einem Topf und einem darin zentrisch gelagerten
drehbaren Innenzylinder, dessen Bodenfläche konkav geformt und als Luftpolster zur reibungsarmen
Rotorlagerung ausgebildet ist
Zur Messung von fließfähigen Gemischen mit grobkörnigen Komponenten ist dieses Viskosimeter allerdings
nicht geeignet, da die grobkörnigen Komponenten sich auf dem Topf boden absetzen würden.
Ein ähnliches Rotationsviskosimeter für Schmiermittel wird in der AT-PS 1 22 893 beschrieben, bei dem die
Oberfläche des Innenzylinders und/oder die Innenfläche
ίο des Topfes mit Riefen, Zähnen oder Ölnuten versehen
sein können. Auch dieses Viskosimeter ist nicht für fließfähige Gemische mit grobkörnigen Komponenten verwendbar.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, ein Rotationsviskosimeter zur Ermittlung der Fließeigenschaften von fließfähigen Gemischen mit grobkörnigen Komponenten, insbesondere von Betonmischungen, zu schaffen, bestehend aus einem Antrieb mit Drehmoment-Meßeinrichtung, aus einem Topf und einem darin zentrisch gelagerten drehbaren Innenzylinder, das eine einwandfreie Messung auch hoher Viskositäten gestaltet, robust ausgelegt ist und eine Vielzahl von Messungen über einen längeren Zeitraum auf einfache Art gestattet.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, ein Rotationsviskosimeter zur Ermittlung der Fließeigenschaften von fließfähigen Gemischen mit grobkörnigen Komponenten, insbesondere von Betonmischungen, zu schaffen, bestehend aus einem Antrieb mit Drehmoment-Meßeinrichtung, aus einem Topf und einem darin zentrisch gelagerten drehbaren Innenzylinder, das eine einwandfreie Messung auch hoher Viskositäten gestaltet, robust ausgelegt ist und eine Vielzahl von Messungen über einen längeren Zeitraum auf einfache Art gestattet.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der Ringspalt zwischen dem Innenzylinder und dem Topf mindestens fünfmal größer ist als der größte Korndurchmesser
der Feststoffe des in dem Ringspalt sich befindlichen Gemisches, daß der Innenzylinder mindestens
bis zum unteren Rand sich in einer Sperrflüssigkeit befindet, die eine gegenüber der schwersten Komponente
des Gemisches mindestens 1,5mal so hohe Dichte
aufweist, mit dem Gemisch nicht mischbar ist und mit diesem nicht reagiert, und daß die Oberfläche des Innen-Zylinders
und/oder die Innenfläche des Topfes oberhalb des Sperrflüssigkeitsspiegels aufgerauht oder mit vertikalen Nuten versehen ist.
Es ist vorteilhaft, wenn die Sperrflüssigkeit aus Quecksilber besteht. Quecksilber ist wegen seiner hohen
Dichte, seiner physikalischen Eigenschaften und seines chemischen Verhaltens gegenüber den meisten in
Frage kommenden Meßsubstanzen als Sperrflüssigkeit besonders geeignet. Günstig ist es hinsichtlich des notwendigen
Schlupfes der Feststoff-Flüssigkeitssuspensionen an der Wand, insbesondere an der Oberfläche
des Innenzylinders, wo die maximale Schubspannung herrscht, wenn die Tiefe der Nuten die Hälfte der Breite
der Nuten beträgt. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Nuten achsensymmetrisch, also quer zur Strömungsrichtung,
in verschiedenen Breiten angeordnet sind und die maximale Breite der Nuten dem maximalen Korndurchmesser
der Feststoffkörner — je nach Probenzusammensetzung — entspricht.
Die Oberfläche des Innenzylinders und/oder die Innenfläche des Topfes dürfen im Bereich der Sperrflüssigkeit keine Nuten enthalten, damit Oberflächenwellen vermieden werden und das Kalibriermoment klein gehalten wird.
In der schematischen Abbildung ist das erfindungsgemäße Viskosimeter beispielhaft dargestellt.
Die Oberfläche des Innenzylinders und/oder die Innenfläche des Topfes dürfen im Bereich der Sperrflüssigkeit keine Nuten enthalten, damit Oberflächenwellen vermieden werden und das Kalibriermoment klein gehalten wird.
In der schematischen Abbildung ist das erfindungsgemäße Viskosimeter beispielhaft dargestellt.
Das Rotationsviskosimeter besteht aus einem Topf (1) und einem Innenzylinder (2). Der Innenzylinder (2) ist
am Boden des Topfes (1), beispielsweise mit einer Zcntrierkugel (12), gelagert, um die Radialschwingungen,
b5 die durch die grobdisperse Struktur der Meßsubstan/.
(6) hervorgerufen werden, zu vermeiden. Die Meßsubstanz (6) befindet sich ausschließlich im Ringspalt (3),
wobei die Breite des Ringspaltes (3) mindestens fünfmal
größer ist als der größte Korndurchmesser der Feststoffe in der Meßsubstanz (6). Zwischen dem Innenzylinder
(2) und dem Boden des Topfes (1) befindet sich eine Sperrflüssigkeit (5), die eine gegenüber der schwersten
Komponente des Gemisches (6) mindestens l,5mal so hohe Dichte aufweist, mit dem Gemisch (6) nicht mischbar
ist und mit diesem nicht reagiert. Die Auswahl der Sperrflüssigkeit (5) ist abhängig von den Eigenschaften
des Gemisches, d. h. der Meßsubstanz (6).λ Neben
Quecksilber kann beispielsweise auch Tetrabromäthan als Sperrflüssigkeit (5) dienen.
Eine geringe Eintauchtiefe des Innenzylinders (2) in die Sperrflüssigkeit (5) reicht schon zur Kompensation
des Gewichts des Innenzylinders (2) durch den Archimedischen Auftrieb aus. Dadurch wird erreicht, daß die
Lagerreibung praktisch verschwindet. Außerdem wird durch die Sperrflüssigkeit (5) ausgeschlossen, daß die
Meßsubstanz (6) unter den Innenzylinder (2) gelangt und die Lagerreibung verändert.
Die Wand des Innenzylinders (2) ist mit Nuten (7) versehen, die die Bodenkante (4) des Innenzylinders (2)
nicht ganz erreichen und deren Enden in etwa bündig mit dem Sperrflüssigkeitsspiegel abschließen.
Die Handhabung des erfindungsgemäßen Rotationsviskosimeters erfolgt auf nachstehende Weise:
Der Innenzylinder (2), der mit einem Drehmomenten-Mcßgerät
und einem Antriebsmotor (11) gekoppelt ist, wird mittels einer Kurbel (9) am Stativ (8) abgelassen,
bis er auf der Lagerkugel (12) am Topfboden sitzt. Nach Kontrolle der leichten Drehbarkeit wird die Kurbel (9)
am Stativ (8) fixiert. Ein Justierring (10) dient der Justierung. Über den Ringspalt (3) wird Quecksilber als Sperrflüssigkeit
(5) bis zur Unterkante der Nuten (7) eingefüllt. Die Füllhöhe beträgt minimal etwa das 2 bis 3fache
des größten Korndurchmessers.
Bei einer niedrigen Drehzahl wird die Meßsubstanz (6) in den Ringspalt (3) eingegeben. Die eingefüllte Masse
der Meßsubstanz (6) wird festgehalten. Das Einfüllen bei drehendem Zylinder (2) sorgt für spontane Gleichverteilung
der Meßsubstanz (6) im Spalt (3). Nach Beendigung des Einfüllens wird der Innenzylinder (2) gestoppt
und die Messung wird programmgesteuert von /j==0 bis zur maximalen Drehzahl und wieder zurück
auf η = 0 gefahren.
Nach Beendigung der Messung wird der Innenzylinder (2) durch Lösen der Kurbel (9) aus dem Meßtopf
herausgefahren. Durch eine geeignete Formung des Topfbodens läßt sich die Trennung von Quecksilber und
Meßsubstanz dadurch erreichen, daß das Quecksilber über einen Ablaßstutzen (13) abgelassen wird und nach
Entfernen der Meßsubstanz aus dem Topf (1) wieder eingefüllt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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- Leerseite -
Claims (4)
1. Rotationsviskosimeter zur Ermittlung der Fließeigenschaften von fließfähigen Gemischen mit grobkörnigen
Komponenten, insbesondere von Betonmischungen, bestehend aus einem Antrieb mit Drehmoment-Meßeinrichtung,
aus einem Topf und einem darin zentrisch gelagerten, drehbaren Innenzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt
(3) zwischen dem Innenzylinder (2) und dem Topf (1) mindestens fünfmal größer ist als der größte
Korndurchmesser der Feststoffe des in dem Ringspalt (3) sich befindlichen Gemisches (6), daß der
Innenzylinder (2) mindestens bis zum unteren Rand (4) sich in einer Sperrflüssigkeit (5) befindet, die eine
gegenüber der schwersten Komponente des Gemisches (6) mindestens l,5mal so hohe Dichte aufweist,
mit dem Gemisch (6) nicht mischbar ist und mit diesem nicht reagiert, und daß die Oberfläche des Innenzylinders
(2) und/oder die Innenfläche des Topfes (1) oberhalb des Sperrflüssigkeitsspiegels (5) aufgerauht
oder mit vertikalen Nuten (7) versehen ist.
2. Rotationsviskosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrflüssigkeit (5)
aus Quecksilber besteht.
3. Rotationsviskosimeter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nuten (7)
die Hälfte der Breite der Nuten (7) beträgt
4. Rotationsviskosimeter nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (7) achsensymmetrisch
in verschiedenen Breiten angeordnet sind und die maximale Breite der Nuten (7) dem
maximalen Korndurchmesser der Feststoffkörner entspricht.
Priority Applications (4)
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