DE3442486A1 - Method and instrument for determining the viscosity of gases or liquids - Google Patents
Method and instrument for determining the viscosity of gases or liquidsInfo
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Abstract
Description
DR. FRIEDRICH Ξ. ΜΑΥ31 344248SDR. FRIEDRICH Ξ. ΜΑΥ31 344248S
DIPU-PHYS. 3. f-RANK , ΐ-DIPU-PHYS. 3. f-RANK, ΐ-
•WESTIXUE 24
7530 PFORZHEIM• WESTIXUE 24
7530 PFORZHEIM
ECOLE NORMALE SUPERIEÜEE DE SAINT-CLOUD, 92211 Saint-Cloud, FrankreichECOLE NORMALE SUPERIEÜEE DE SAINT-CLOUD, 92211 Saint-Cloud, France
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Viskosität von Gasen oder Flüssigkeiten.Method and device for determining the viscosity of gases or liquids.
Die Erfindung betrifft die Bestimmung der Viskosität von Gasen oder Flüssigkeiten, insbesondere von Flüssigkeiten, insbesondere solchen, die dickflüssig sind.The invention relates to the determination of the viscosity of gases or Liquids, especially liquids, especially those that are viscous.
Die zur Zeit verfügbare Technik zur Viskositätsmessung erlaubt es nicht, mit einer nur geringen Flüssigkeitsmenge in der Größenordnung eines Kubikzentimers oder weniger, in zufriedenstellender Weise umzugehen. Außerdem ist es oft notwendig, unter kontrollierter äußerer Atmosphäre zu arbeiten, insbesondere,wenn die auszumessende Flüssigkeit aggressiv oder flüchtig ist. Das Problem besteht außerdem darin, eine Meßapparatur zur Viskositätsbestimmung zu finden, die sich auch für geringe Flüssigkeitsmengen eignet und die auch mit einem geschlossenen Behälter eingesetzt werden kann.The technology currently available for viscosity measurement does not allow with only a small amount of liquid on the order of one Cubic centimeter or less, to deal with it in a satisfactory manner. In addition, it is often necessary to work under a controlled external atmosphere, especially if the liquid to be measured is aggressive or is volatile. The problem is also to find a measuring apparatus for determining viscosity, which is also suitable for small amounts of liquid and which can also be used with a closed container.
Die vorliegende Erfindung zeigt eine Lösung für diese Probleme auf.The present invention provides a solution to these problems.
Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung zur Viskositätsbestimmung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums vor, die aus folgenden Bestandteilen gebildet wird:The invention proposes a device for determining the viscosity of a liquid or gaseous medium, which is formed from the following components:
Einen Behälter mit einem bezüglich seiner Innenfläche konkaven Boden zur Aufnahme einer Kugel, die vom flüssigen Medium umgeben ist.A container with a bottom that is concave with respect to its inner surface for holding a ball that is surrounded by the liquid medium.
Einrichtungen zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes, dessen Zentrum die Kugel bildet, derart, daß die um die Kugel herum entstehende Flüssigkeitsströmung laminar bleibt, undDevices for generating a rotating magnetic field, the center of which forms the sphere in such a way that the liquid flow around the sphere remains laminar, and
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Figur 2: - einen Längsschriitt durch den Behälter, der die zuFigure 2: - a longitudinal step through the container, the to
messende Flüssigkeit oder das zu messende Gas sowie die Kugel aufnimmt,liquid to be measured or the gas to be measured as well as picks up the ball,
Figur 3: eine schematische Aufsicht zur Darstellung der Anwendung eines magnetischen Drehfeldes auf diesen _ Behälter und die Kugel,FIG. 3: a schematic plan view to illustrate the application of a rotating magnetic field to the latter _ Container and the ball,
- Figur 4: das Blockschaltbild der Erzeugung des magnetischen- Figure 4: the block diagram of the generation of the magnetic
Drehfeldes mit Hilfe von zwei Spulenpaaren,Rotating field with the help of two pairs of coils,
Figur 5: eine Seitenansicht zur Darstellung der BeobachtungFIG. 5: a side view to illustrate the observation
der Rotation der Kugel mittels eines Lasers,the rotation of the ball by means of a laser,
Figur 6: eine schematische Darstellung der Brechungsmuster,Figure 6: a schematic representation of the refraction pattern,
die vom Laser auf der Kugel hervorgerufen werden, undcaused by the laser on the ball, and
Figur 7: eine schemaiäsche Darstellung einer Variante derFIG. 7: a schematic representation of a variant of
erfindungsgemäßen Auswertung.evaluation according to the invention.
Gemäß Figur 1 sind auf einem Fuß 10 zwei Ringe 3 und 5 montiert, auf die ein erstes Paar von identischen parallel laufenden Spulen 11 und aufgewickelt ist. Befestigungsstangen 15 erlauben die Positionierung eines Gestells 20 innerhalb der Ringe 3 und 5, auf dem ein zweites Spulenpaar mit ebenfalls identischen, parallel verlaufenden Windungen 21 und 22 angebracht ist, wobei das zweite Spulenpaar senkrecht zum ersten Spulenpaar 11 und 12 verläuft. Im Zentrum dieser Anordnung ist ein Behälter 30 gehalten, der die zu messende Flüssigkeit und eine Kugel 35 (in Figur 1 nicht sichtbar) aufnimmt. Das Gestell 20 ist auf drei Seiten offen, insbesondere oben, um eine gute visuelle Beobachtung des Behälters 30 zu ermöglichen, zu dem man durch diese Öffnung Zugriff hat.According to FIG. 1, two rings 3 and 5 are mounted on a foot 10 the a first pair of identical parallel running coils 11 and is wound up. Fastening rods 15 allow the positioning a frame 20 within the rings 3 and 5, on which a second pair of coils with also identical, parallel turns 21 and 22 is attached, the second pair of coils running perpendicular to the first pair of coils 11 and 12. At the center of this arrangement is a container 30 is held, which receives the liquid to be measured and a ball 35 (not visible in Figure 1). The frame 20 is up open on three sides, in particular at the top, in order to permit good visual observation of the container 30 to which one can access through this opening Has.
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Meßeinrichtungen zur Bestimmung einer Größe, die von dem auf die Kugel infolge der Viskosität des Gases oder der Flüssigkeit ausgeübten Drehmoment abhängt.Measuring devices for determining a size, which of the on the ball torque exerted as a result of the viscosity of the gas or liquid.
Vorzugsweise besteht die Kugel aus leitfähigem Metall, beispielsweise aus Stahl. Zur Messung von korrosionsverursachenden Gasen oder Flüssigkeiten kann die Kugel mit einem Mantel aus korrosionsbeständigem Material überzogen sein.Preferably the ball is made of conductive metal, for example from steel. For measuring corrosive gases or liquids the ball can be covered with a jacket made of corrosion-resistant material.
Vorzugsweise ist die Frequenz des magnetischen Drehfeldes im Bereich von einigen Kilohertz gewählt.The frequency of the rotating magnetic field is preferably in the range chosen from a few kilohertz.
Die Messung beruht auf der Rotationsperiode oder der Rotationsgeschwindigkeit der Kugel, beispielsweise dadurch, daß ein Bündel von parallelem Licht in der Rotationsachse der Kugel ausgesandt wird und daß man die Rotation von Brechungsflecken oder Brechungsmustern auswertet, die von der Kugel erzeugt werden.The measurement is based on the period of rotation or the speed of rotation of the sphere, for example in that a bundle of parallel light is emitted in the axis of rotation of the sphere and that one is the rotation of refraction spots or refraction patterns evaluates that are generated by the sphere.
Außerdem kann man das von der Kugel auf das gasförmige oder flüssige Medium oder den Behälter, ausgeübte Drehmoment bei gleichbleibender Drehzahl messen.In addition, one can switch from the sphere to the gaseous or liquid Medium or the container, torque exerted at constant Measure speed.
Schließlich kann eine Eichung derart durchgeführt werden, daß man mit der gleichen Kugel und dem gleichen magnetischen Drehfeld die Messung mit einem Medium bekannter Viskosität durchführt.Finally, a calibration can be carried out in such a way that one with the same ball and the same rotating magnetic field carries out the measurement with a medium of known viscosity.
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor, das anhand von Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:Other features and advantages of the invention will appear from the description of an exemplary embodiment, which is explained in more detail with reference to drawings. Show it:
Figur 1: Eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Mikro-Viskosimeters mit rotierender Kugel,Figure 1: A perspective view of the invention Micro-viscometer with rotating ball,
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Ki.Ki.
Figur 2 zeigt eine Ausgestaltimg des Behälters 30: Es handelt sich um einen'geschlossenen Behälter mit im wesentlichen zylindrischer , Form, dessen Boden 34 vom Innenraum her gesehen schwach konkav ausgebildet ist, um einerseits seinen Sitz sicherzustellen und gleichzeitig um eine stabile Lage für die Kugel 3B zu ermöglichen, die auf dem Boden 34 sitzt. Die Kugel 35 ist in die Flüssigkeit 36 eingetaucht, deren Viskosität gemessen werdenFigure 2 shows a Ausgestaltimg of the container 30: It is around a closed container with an essentially cylindrical, Shape, the bottom 34 of which is slightly concave, seen from the interior, in order to ensure its seat on the one hand and at the same time to allow a stable position for the ball 3B, the seated on the floor 34. The ball 35 is immersed in the liquid 36, whose viscosity can be measured
'; ■ '1% Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Behälter aus einem in der Chemie üblichen Gefäß gebildet, das so zersägt oder zerschnitten ist, daß nur noch ein Drittel verbleibt. Die zwei verbleibenden Teile 31 und 32 dieses Gefäßes können nun so ineinandergeschoben werden, daß sie sich gegenseitig auf» eine sehr einfache Art und Weise abdichten. Man baut das Gefäß derart zusammen, daß seine Wandung 31 einen gekrümmten Boden aufweist und die Abdeckung 32 eine zumindest weitgehend ebene Oberfläche 33 besitzt. Wie weiter unten ausgeführt,kann der Strahl eines Impulslasers LE die Oberseite 33 des Behälters durchqueren und so auf die Kugel 35 treffen.'; ■ '1% In the illustrated embodiment in Figure 2 is formed of a usual in the chemical vessel of the container, so the sawn or cut that only one third remains. The two remaining parts 31 and 32 of this vessel can now be pushed into one another in such a way that they seal one another in a very simple way. The vessel is assembled in such a way that its wall 31 has a curved bottom and the cover 32 has an at least largely flat surface 33. As explained further below, the beam of a pulsed laser LE can traverse the upper side 33 of the container and thus strike the sphere 35.
Die Figur 3 zeigt schematisch die beiden Spulenpaare 11,12 einerseits und 21,22 andererseits. Diese werden derart gespeist, daß sie ein magnetisches Drehfeld erzeugen, welches auf die Stahlkugel 35 einwirkt und folglich einen Drehmoment erzeugt, das die Kugel 35 in Rotation versetzt.FIG. 3 shows schematically the two coil pairs 11, 12 on the one hand and 21.22 on the other hand. These are fed in such a way that they generate a rotating magnetic field which acts on the steel ball 35 and thus generates a torque which sets the ball 35 in rotation.
Das Experiment zeigt, daß nach einer kurzen Anlaufzeit die Kugel eine im wesentlichen vertikal verlaufende, ortsfeste Rotationsachse beibehält.The experiment shows that after a short run-up time the ball has a stationary axis of rotation that runs essentially vertically maintains.
Abgesehen von den verschiedenen Möglichkeiten dg?; magnetische Drehfeld zu erzeugen, wird es für vorteilhaft gehalten, dieses ohne Verwendung von Eisenkernen zu erzeugen.Apart from the various possibilities dg ?; To generate a rotating magnetic field, it is considered advantageous to generate this without the use of iron cores.
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Außerdem verwendet die Erfindung im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Paare von Heliriholtz-Spulen, wobei der Abstand zweier Spulen eines Paares im wesentlichen.dem Spulenradius entspricht. Diese Spulen sind im wesentlichen symmetrisch um das Zentrum des Behälters 30 herum angeordnet, der die Kugel 35 aufninmt. Die Speisung der beiden Spulenpaare kann so vorgenorrmen werden, wie es in der Figur 4 dargestellt ist:In addition, the invention is used in the illustrated embodiment two pairs of Heliriholtz coils, the distance between two coils being one Pair essentially corresponds to the coil radius. These coils are arranged substantially symmetrically about the center of the container 30 which receives the ball 35. The feeding of the two Coil pairs can be preregistered as shown in FIG is:
Ein Oszillator 40 erzeugt eine Sinusschwingung mit der Frequenz von 3 kHz. Diese Schwingung wird an einen Phasenteiler 41 angelegt, dessen beiden Ausgänge null und H fz. - . '■ ebenfalls Signale von 3kHz erzeugen, die jedoch gegeneinander phasenverschoben sind. Das eine dieser Signale liegt an einem Leistungsverstärker 42 an, dessen erster Ausgang über einen Kondensator 43 mit einem Anschluß der Spule 11 verbunden ist. Der andere Anschluß der gleichen Spule ist mit der zweiten Spule 12 des Spulenpaares verbunden, deren zweiter Anschluß •seinerseits schließlich wieder mit dem zweiten Ausgang des Leistungsverstärkers 42 verbunden ist. Dieselbe Schaltungsanordnung ist ausgehend von einem Leistungsverstärker 44 realisiert, der vom anderen Ausgang des Phasenteilers 41 angesteuert wird, zur Speisung der beiden Spulen 21 und 22, die ebenfalls seriell geschaltet sind, über einen Kondensator 45. Die Kondensatoren 43 dienen zusammen mit ihren zugeordneten Spulenpaaren zur Erzeugung eines Resonanzkreises, dessen Resonanzfrequenz der 3 kHz-Frequenz des Oszillators 40 entspricht.An oscillator 40 generates a sinusoidal oscillation at the frequency of 3 kHz. This oscillation is applied to a phase splitter 41, the two outputs of which are zero and H fz. -. '■ also generate signals of 3kHz, which, however, are phase-shifted with respect to one another. One of these signals is applied to a power amplifier 42, the first output of which is connected to a terminal of the coil 11 via a capacitor 43. The other connection of the same coil is connected to the second coil 12 of the coil pair, the second connection of which is in turn connected to the second output of the power amplifier 42. The same circuit arrangement is implemented on the basis of a power amplifier 44, which is controlled by the other output of the phase splitter 41, to supply the two coils 21 and 22, which are also connected in series, via a capacitor 45. The capacitors 43 are used together with their associated coil pairs for Generation of a resonance circuit, the resonance frequency of which corresponds to the 3 kHz frequency of the oscillator 40.
In Figur 5 ist in schematischer Form die aus den beiden Spulenpaaren 11,12 bzw. 21, und 22 gebildete Anordnung dargestellt, im Zentrum befindet sich der Behälter 30, dieser wiederum bestehend aus seinen beiden Teilen 31 und 32, der die Kugel 35, die in der Flüssigkeit 36 eingetaucht ist, umschließt. Da die Viskositätsmessungen meistens unter konstanter Temperatur durchgeführt werden sollten, befindet sich der Behälter 30 in einer thermostatisch gesteuerten Glaswanne 51..In Figure 5 is in schematic form that from the two pairs of coils 11, 12 or 21, and 22 formed arrangement shown in the center is the container 30, this in turn consisting of his two parts 31 and 32, of the ball 35, which is in the liquid 36 is immersed, encloses. Since the viscosity measurements should mostly be carried out under constant temperature, is located the container 30 in a thermostatically controlled glass pan 51 ..
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Die aus Wanne und"Behälter bestehende Anordnung kann durch die seitlichen Öffnungen des Gestells 20 in das Zentrum eingeführt werden (Figur 1). Die Wanne 51 ist doppelwandig ausgebildet, in ihrem Innenraum zirkuliert über Leitungen 53 und 54 Wasser, das aus einem Thermostatbehälter 55 stammt. Die Leitungen -53 und 54 sind an einer Seitenwand (in Figur 1 nicht dargestellt) des Gestells 20 befestigt. Auf der oberen öffnung der doppelwandigen Wanne 51 liegt ein Glasplättchen 50 auf, beispielsweise ein zur Mikroskopie verwandtes Glasplättchen.The arrangement consisting of tub and "container" can be achieved through the lateral Openings of the frame 20 are introduced into the center (Figure 1). The tub 51 is double-walled in its interior circulates through lines 53 and 54 water that comes from a thermostat tank 55. The lines -53 and 54 are on a side wall (not shown in Figure 1) of the frame 20 attached. A small glass plate lies on the upper opening of the double-walled tub 51 50, for example a glass plate related to microscopy.
Ein Laser 60 mit geringer Leistung erzeugt ein Laserbündel, das von einem Spiegel 61 derart reflektiert wird, daß es die Kugel 35 in Richtung deren Rotationsachse beaufschlagt. Diese Bedingung kann wie folgt erfüllt werden: Die Winkelposition des Spiegels 61 ist justierbar um eine Achse senkrecht zur Zeichenebene der Figur 5; außerdem ist die gesamte Meßzelle mit ihrem Sockel 10 in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene der Figur 5 verschiebbar, da die Leitungen 53 und 54 flexibel sind.A low power laser 60 generates a laser beam which is directed by a mirror 61 is reflected so that it the ball 35 in Direction applied to the axis of rotation. This condition can be met as follows: The angular position of the mirror 61 is adjustable about an axis perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 5; In addition, the entire measuring cell with its base 10 is perpendicular in a plane displaceable to the plane of the drawing in FIG. 5, since the lines 53 and 54 are flexible.
Ein mattgeschliffener Bildschirm 62 ist oberhalb der Meßanordnung horizontal angeordnet, wobei der Spiegel 61 klein genug ist, um nur einem kleinen Teil des von der Kugel reflektierten Lichtes abzudecken. Infolge des Laserstrahls zeigt der Bildschirm 62 eine Zufallskonfiguration von Brechungsflecken 63 (Figur 6). Dieses aus den Flecken bestehende Brechungsmuster ist auf Unregelmäßigkeiten im mikroskopischen Bereich auf der Kugeloberfläche zurückzuführen, und gestattet somit eine sichtbare Wahrnehmung der Rotationsperiode der Kugel. .Insoweit kann die Messung also mit bekannten Observationstechniken durch visuelle Beobachtung und Zeitmessung durchgeführt werden.A matt-finished screen 62 is above the measuring arrangement arranged horizontally, the mirror 61 being small enough to cover only a small part of the light reflected from the sphere. As a result of the laser beam, the screen 62 shows a random configuration of refraction spots 63 (FIG. 6). This out Refraction patterns existing in the spots are due to irregularities in the microscopic range on the spherical surface, and thus allows a visible perception of the rotation period the ball. In this respect, the measurement can be carried out using known observation techniques be done by visual observation and timing.
Man kann auch auf der Kugel Streifen oder Rillen anbringen, die ein leicht identifizierbares Brechungsmuster erzeugen, was die Möglichkeit der automatischen Messung der Rotationsgeschwindigkeit der Kugel bringt. Außerdem kann anstelle des Lasers auch eine Lichtquelle mitYou can also make strips or grooves on the ball, which have a generate easily identifiable refraction patterns, giving the possibility of automatic measurement of the speed of rotation of the sphere brings. In addition, a light source can also be used instead of the laser
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parallelem, aber nicht kohärentem Licht eingesetzt werden.parallel but not coherent light can be used.
Natürlich können auch andere Möglichkeiten zur Messung der Rotation der Kugel 35 eingesetzt werden.Of course, there are other ways to measure the rotation the ball 35 are used.
Es ist wesentlich, daß man das magnetische Drehfeld, insbesondere dessen Amplitude, derart wählt, daß die Strömung der die Kugel umgebenden Flüssigkeit laminar bleibt. Unter diesen Bedingungen übt die Flüssigkeit nämlich ein Bremsmoment auf die Kugel aus, das proportional zur Viskosität ist.It is essential that the rotating magnetic field, in particular whose amplitude is chosen in such a way that the flow of the surrounding sphere Liquid remains laminar. Under these conditions, the liquid exerts a braking torque on the ball that is proportional to viscosity is.
Die Frequenz des magnetischen.Drehfeldes kann im Bereich von 100 Hz bis 10 kHz gewählt werden.The frequency of the rotating magnetic field can be in the range of 100 Hz up to 10 kHz can be selected.
Es wurde beobachtet, daß die Umlaufdauer der Kugel proportional zur Viskosität des sie umgebenden gasförmigen oder flüssigen Mediums ist, und daß entsprechend die Rotationsgeschwindigkeit der Kugel umgekehrt proportional zur Viskosität ist. Das von dem Medium auf die Kugel ausgeübte Bremsmoment Tst folglich proportional zur Viskosität des Mediums wie auch zur Itotationsgeschwindigkeit der Kugel.It has been observed that the period of revolution of the ball is proportional to Viscosity of the surrounding gaseous or liquid medium is, and that the speed of rotation of the ball is reversed accordingly is proportional to the viscosity. The braking torque Tst exerted by the medium on the ball is consequently proportional to the viscosity of the medium as well as the rotation speed of the ball.
Dies ist auch der Fall, wenn die Flüssigkeit 36 nur- einen Teil des Behälters 30 einnimmt, vorausgesetzt, daß die Kugel 35 vollständig eingetaucht ist.This is also the case when the liquid 36 is only part of the Container 30 occupies, provided that the ball 35 completely is immersed.
Diese Vorrichtung gestattet die Absolutmessungen der Viskosität, insbesondere wenn der Behälter vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, und einen geometrisch einfach gestalteten Innenraum aufweist, insbesondere einen rotationssymmetrischen Innenraum wie beispielsweisezylindrisch oder sphärisch. Die Messung der Rotationsgeschwindigkeit der Kugel und die Kenntrrisles Drehmomentes, das auf diese ausgeübt wird, gestattet es, unmittelbar die Viskosität zu bestimmen, wenn man die geometrischen Parameter der gesamten Anordnung und der Kugel in Betracht zieht.This device allows the absolute measurements of viscosity, in particular when the container is completely filled with liquid and has a geometrically simple interior, in particular a rotationally symmetrical interior such as cylindrical or spherical. The measurement of the speed of rotation of the ball and the knowledge of the torque exerted on it allows the viscosity to be determined directly by considering the geometrical parameters of the entire arrangement and of the sphere is considering.
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Man kann aber auch eine Eichung der gesamten Vorrichtung vornehmen mit Hilfe einer Flüssigkeitsmischung mit bekannter Viskosität, wie dies im folgenden Beispiel beschrieben ist:However, the entire device can also be calibrated using a liquid mixture of known viscosity, as described in the following example:
Das erfindungsgemäße Mikro-Viskosimeter verwendet eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 4 mm. Der Behälter wird wie oben beschrieben hergestellt, ausgehend von in der Labortechnik bekannten Behältern, so daß er schließlich eine Höhe von 8 mm und einen Durchmesser von etwa 10 mm aufweist. Die Helmholtz-Spulen werden mit einem Draht von 0,5 mm Durchmesser hergestellt, der auf die Leucoflex-Kerne aufgewickelt ist. Der Spulendurchmesser beträgt etwa 10 cm. Die großen Spulen weisen 170 Windungen auf, die in einer Induktivität von 12,5 mH resultieren, die kleinen Spulen haben 135 Windungen, die eine Induktivität von 5,6 mH ergeben. Die Kondensatoren sind so ausgewählt, daß der Schaltkreis die Resonanzbedingung erfüllt.The micro-viscometer according to the invention uses a steel ball with a diameter of 4 mm. The container is manufactured as described above, starting from containers known in laboratory technology, so that it finally has a height of 8 mm and a diameter of has about 10 mm. The Helmholtz coils are made with a wire from 0.5 mm in diameter, which is wound onto the Leucoflex cores is. The coil diameter is about 10 cm. The big ones Coils have 170 turns, resulting in an inductance of 12.5 mH result, the small coils have 135 turns, the one Inductance of 5.6 mH result. The capacitors are selected so that the circuit meets the resonance condition.
Der elektronische Teil besteht aus einem Niederfrequenzgenerator und üblichen Phasenteilern, sowie zwei Audio-Verstärkern mit einer Leistung von 100 Watt. Der verwendete Laser ist ein Helium-Neonlaser mit einer Leistung von 0,3 mW.The electronic part consists of a low frequency generator and usual phase splitters, as well as two audio amplifiers with one 100 watts of power. The laser used is a helium-neon laser with a power of 0.3 mW.
Die Messungen wurden an verschiedenen Substanzen durchgeführt. Zur Eichmessung wurden Wasser-Glycerolgemische bei einer konstanten Temperatur von 20 ° Celsius verwendet. Der Anteil des Glycerols wurde zwischen 80% und 100% variiert, was einem Viskositätsbereich von etwa 100 bis 1.500 cP entspricht. Für jedes Gemisch wurde die Rotationsgeschwindigkeit der Kugel zehnmal gemessen ausgehend von 5 oder 10 Umläufen. Die Umlaufperiode ist proportional zur. Viskosität mit einem Fehler in der Größenordnung von etwa 2%.The measurements were carried out on various substances. To the Calibration measurements were made of water-glycerol mixtures at a constant temperature of 20 ° Celsius is used. The proportion of glycerol was varied between 80% and 100%, which corresponds to a viscosity range of about 100 to 1,500 cP. For each mixture, the speed of rotation of the ball was measured ten times, starting from 5 or 10 Rounds. The period of revolution is proportional to. Viscosity with a Errors on the order of about 2%.
Außerdem kann man ebenfalls Messungen an Lyotropen Flüssigkristallen vornehmen (beispielsweise ein Gemisch Wasser-Dekanol-Natrium-Decylsulfat), wobei hier die Meßergebnisse mit denen übereinstimmen, die mit einem klassischen Kapillar-Viskosimeter erhalten werden.In addition, measurements can also be made on lyotropic liquid crystals make (for example a mixture of water, decanol, sodium decyl sulfate), the measurement results here agree with those obtained with a classic capillary viscometer.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann man auf die Messung der Rotationsgeschwindigkeit der Kugel verzichten. Dieses ist in der Figur 7 dargestellt, in der die Vorrichtungen zur Erzeugung des magnetischen Drehfeldes und der Thermostat nicht dargestellt sind.In one embodiment of the invention, one can rely on the measurement waive the rotation speed of the ball. This is in the FIG. 7, in which the devices for generating the rotating magnetic field and the thermostat are not shown.
Der Behälter 30, der die auszumessende Flüssigkeit 36 und die Kugel 35 enthält, kann beispielsweise an einem Faden 80 aufgehängt sein. Die Kugel 35 übt infolge ihrer Bewegung ein Drehmoment auf die " Flüssigkeit 36 aus, die durch deren Viskosität gegeben ist. Ihrerseits übt die Flüssigkeit 36 infolge ihrer Viskosität ein Drehmoment auf die Behälterwände 31,32 des Behälters 30 aus. Dies resultiert schließlich in einer Torsion des Fadens 80, den man entweder messen oder durch geeignete Maßnahmen kompensieren kann. Die Kenntnis von dieser Torsion oder des zu ihrer Kompensation erforderlichen Drehmomentes ermöglicht den Rückschluß auf die Viskosität der Flüssigkeit.The container 30, the liquid 36 to be measured and the ball 35 may be suspended from a thread 80, for example. As a result of its movement, the ball 35 exerts a torque on the " Liquid 36 from, which is given by its viscosity. In turn, the liquid 36 exerts a torque due to its viscosity onto the container walls 31, 32 of the container 30. This ultimately results in twisting of the thread 80, which one either measures or can compensate by taking suitable measures. Knowledge of this torsion or the torque required to compensate for it enables conclusions to be drawn about the viscosity of the liquid.
Beim dargestellten Ausfünrungsbeispiel ist auf dem Draht 80 ein Spiegel 81 befestigt, der den Strahl 82 einer Lichtquelle proportional zur Torsion des Drahtes 80 ablenkt. Natürlich können auch andere Arten der Torsionsmessung eingesetzt werden.In the exemplary embodiment shown, there is a 80 on the wire Mirror 81 is attached, which deflects the beam 82 of a light source in proportion to the torsion of the wire 80. Of course, others can too Types of torsion measurement are used.
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1984
- 1984-11-15 CH CH545784A patent/CH660919A5/en not_active IP Right Cessation
- 1984-11-22 DE DE19843442486 patent/DE3442486A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19542225B4 (en) * | 1995-11-01 | 2011-05-26 | L.U.M. Gmbh | Method and device for determining rheological and mechanical substance characteristics |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH660919A5 (en) | 1987-05-29 |
| FR2555316A1 (en) | 1985-05-24 |
| FR2555316B1 (en) | 1986-06-20 |
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