DE3526522A1 - Verfahren und einrichtung zur viskositaetsmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrich­ tung zur Viskositätsmessung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 17.

Die Aufgabe der Erindung besteht darin, ein genaues und einfaches Verfahren zur Viskositätsmessung und eine Einrichtung zur Durch­ führung dieses Verfahrens anzugeben, die einfach aufgebaut ist und durch die die Viskosität relativ genau bestimmbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 17 und durch eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gelöst, die durch die im Patentanspruch 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet ist.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden erfindungsge­ mäßen Einrichtung besteht darin, daß sie äußerste einfach aufgebaut ist und daß die vorzunehmenden Visko­ sitätsmessungen in einem großen Bereich sehr genau durchführbar sind.

Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Einrich­ tung so ausgebildet sein, daß ausgehend von einer vorgegebenen Viskosität Änderungen der Viskosität in beiden Richtungen, d. h. also zu einer kleineren und auch zu einer größeren Viskosität hin meßbar bzw. anzeigbar sind.

Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Einrich­ tung zur Viskositätsmessung in einer äußerst einfachen Weise an den Bereich der zu messenden Viskosität ange­ paßt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Signalgeber und Schalter vorgesehen, durch die das Überschreiten einer vorgegebenen Viskositätsgrenze angezeigt wird und bei Überschreiten dieser Grenze Maßnahmen zur Wiederherstellung eines innerhalb der Grenzen liegenden, gewünschten Viskositätswertes, bei­ spielsweise dadurch ergriffen werden, daß die Menge einer dem Meßmedium zugeführten Flüssigkeit bei Errei­ chen eines Grenzwertes vergrößert oder verkleinert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Endanschläge vorgesehen sind, durch die die Einrichtung aus Sicherheitsgründen bei einer Überlastung abschalt­ bar ist, um eine Beschädigung des Antriebes zu vermei­ den.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestal­ tungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Einrichtung der Fig. 1; und

Fig. 3-5 vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

In der Fig. 1 ist ein das Medium 7, dessen Viskosität gemessen bzw. bestimmt werden soll, enthaltender Behäl­ ter mit 8′ bezeichnet. In das Medium 7 taucht ein Drehflügel 6 bis zu einem vorgegebenen Pegel 6′ ein. Der Drehflügel 6 kann beliebig geformt sein. Der in der Fig. 1 dargestellte Drehflügel ist rechteckig ausge­ bildet. Der Drehflügel 6 ist über eine Welle 3 mit einem Antrieb 4, der vorzugsweise einen Motor 1 und ein zwischen dem Motor 1 und der Welle 3 angeordnetes Getriebe 2 aufweist, verbunden. Die Welle 3 ist mit der Hilfe von Lagern 4′ in an sich bekannter Weise in einer ortsfesten Trägerplatte 5 drehbar gelagert. Vorzugs­ weise ist diese Trägerplatte 5 Teil des Gehäuses der Einrichtung.

Von der Trägerplatte 5 erstreckt sich ein Bolzen bzw. ein Haltestab 20 in Richtung auf den Antrieb 4. Es ist ein Kraftspeicher 8 vorgesehen, der vorzugsweise die Form einer Spiralzugfeder oder einer Schraubenfeder aufweist, deren eines Ende an dem Haltestab 20 und deren anderes Ende am Antrieb 4, vorzugsweise an einer mit dessen Gehäuse verbundenen Platte 10, die sich senkrecht zur Achse des Antriebes 4 erstreckt, festge­ legt sind. Durch die Kraft der vorgespannten Feder 8, und einen nicht dargestellten Anschlag wird der An­ trieb 4 in einer stabilen Ausgangslage gehalten, die beispielsweise durch einen an der Platte 10 befestigten Zeiger 10′ (Fig. 2) oder dergl. angezeigt wird, der mit einer Skala 11 zusammenwirkt.

Im folgenden wird nun die Funktion der beschriebenen Einrichtung näher erläutert. Der Drehflügel 6 wird so in den Behälter 8′ eingebracht, daß er bis zu seinem Pegel 6′ in das Medium 7 eintaucht. Durch die Vorspan­ nung der Feder 8 wird bei ausgeschaltetem Motor 1 die stabile Ausgangslage erreicht, die auf der Skala 11 durch den Zeiger 10′ als Nullstellung angezeigt wird. Es wird nun der Drehflügel 6 nach dem Einschalten des Motors 1 mit einer vorgegebenen konstanten Drehzahl gedreht, die durch das Getriebe 2 bestimmt wird. In Abhängigkeit von der Viskosität des im Behälter 8′ befindlichen Mediums 7 erfolgt eine Relativbewegung zwischen dem Gehäuse des Antriebs 4 bzw. der Platte 10 und der Trägerplatte 5 gegen die Kraft der Feder 8. Diese Relativbewegung, die ein direktes Maß für die Viskosität des Mediums 7 ist, wird an der an der Trägerplatte 5 festgelegten Skala 11 durch den Zeiger 10′angezeigt. Nach dem Abschalten des Motors 1 kehrt der Zeiger 10′ infolge der durch die Feder 8 entfalte­ ten Kraftwirkungen wieder in die Nullage zurück. Die Skala 11 kann zur direkten Anzeige der Viskosität in Abhängigkeit von dem verwendetem Medium, der Eintauch­ tiefe des Drehflügels 6 und der Drehzahl der Welle 3 geeicht sein.

Aus den Fig. 3 und 4 geht eine weitere Ausbildung der Erfindung hervor. Einzelheiten dieser Figuren, die bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 erläu­ tert wurden, sind mit denselben Bezugszeichen bezeich­ net. Zusätzlich zum Haltestab 20 und der Feder 8 sind ein weiterer Haltestab 21 und eine weitere Feder 9 derart vorgesehen, daß auch eine Relativbewegung in der anderen Richtung erfaßt werden kann. Der Haltestab 21 und die Feder 9 sind vorzugsweise so angeordnet, daß sie in Bezug auf die Welle 3 symmetrisch zum Haltestab 20 bzw. zur Feder 8 angeordnet sind. Bei der Feder 9 handelt es sich zweckmäßigerweise ebenfalls um eine Schraubenfeder oder eine Spiralzugfeder.

Die Vorspannungen der Federn 8, 9,werden so gewählt, daß bei einer vorgegebenen Drehzahl des Drehflügels 6, der bis zu dem Pegel 6′ in das Medium 7 eintaucht, und bei einem vorgegebenen Viskositätswert des Mediums 7 der Zeiger an der Skala 11 eine vorgegebene Ausgangsstellung bzw. Nullstellung anzeigt. Wenn sich dann die Viskosität des Mediums 7 ändert, wird diese Viskositätsänderung an der Skala 11 angezeigt. Dabei erfolgt diese Anzeige an der Skala 11 in der einen oder anderen Richtung, je nach dem, ob die Viskosität des Mediums 7 größer oder kleiner als die gewünschte Viskosität wird.

Zur Anpassung der erfindungsgemäßen Einrichtung an vorbestimmte, gewünschte Viskositätswerte verschiedener Medien 7, kann beispielsweise im Drehflügel 6 eine Öffnung 12 vorgesehen sein, deren Öffnungsfläche durch eine Blende 13 veränderbar ist (Fig. 5). Bei einer vorgegebenen Drehzahl der Welle 3 und einer definierten Eintauchtiefe des Drehflügels 6 kann dann bewirkt werden, daß der Zeiger 10′ durch Verschieben der Blende 13 bei verschiedenen Medien 7 jeweils in die Ausgangs- bzw. Nullage gebracht wird. Dies kann bei der Verwen­ dung desselben Drehflügels auch dadurch erfolgen, daß die Vorspannungen der Feder 8, 9 verändert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Abstand der Befestigungseinrichtungen, mit denen die einen Enden der Federn 8, 9 an der Platte 10 bzw. am Antrieb 4 befestigt sind, verändert wird. Es ist auch denkbar, die Vorspannung der Federn 8, 9 dadurch zu variieren, daß die Haltestäbe 6, an denen die anderen Enden der Federn 8, 9 befestigt sind, in einer gezielten Weise verdreht oder verschoben werden.

Vorzugsweise sind Senoren 14, 15 vorgesehen, die vorge­ gebene Winkel der Relativdrehung zwischen dem Gehäuse des Antriebs 4 bzw. der Platte 10 und der Trägerplatte 5 anzeigen und bei Erreichen dieser vorgegebenen Winkel entsprechende Signal erzeugen. Zweckmäßigerweise werden als Sensoren optische Sensoren, induktiv oder kapazitiv wirkende Sensoren, sogenannte Reed-Schalter oder Mikro­ schalter verwendet. In Abhängigkeit von den erzeugten Signalen sind Betätigungseinrichtungen für Ventile (nicht dargestellt) erregbar, die die Zuführung eines Verdünnungsfluids zum Medium 7 steuern. Dies bedeutet, daß dann, wenn der Sensor 14 anspricht, von einer Relativverdrehung in einer Richtung, die einem vorbe­ stimmten Winkel,beispielsweise einem vorgegebenen unteren Wert eines erlaubten Viskositätsbereiches entspricht, ein dem Sensor 14 zugeordnetes Ventil betätigt wird, durch das der Zulauf des Verdünnungsme­ diums zu einem Mischbehälter, in dem das Medium 7 hergestellt wird, verkleinert wird, so daß sich die Viskosität des Mediums erhöht. Im umgekehrten Fall wird, wenn der Sensor 15 anzeigt, daß in der anderen Richtung eine vorgegebene Relativverdrehung erreicht worden ist, die einem oberen Wert des erlaubten Visko­ sitätsbereiches entspricht, das Ventil (nicht darge­ stellt) derart betätigt, daß mehr Verdünnungsmittel beim Mischen des Mediums 7 zugeführt wird, so daß die Viskosität kleiner wird.

Schließlich sind vorzugsweise Endanschläge 18, 19 vorgesehen, die jeweils bei einer relativ großen Ver­ drehung zwischen dem Antrieb 4 und der Trägerplatte 5 erreicht werden, wobei bei Erreichen eines derartigen Anschlages der Motor 1 automatisch abgeschaltet wird, um eine Überhitzung bzw. Beschädigung des Motors 1 zu verhindern. Vorzugsweise handelt es sich bei den Endan­ schlägen 18, 19 um elektrische Endanschläge.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 können die Elemente 14 und 18 entfallen.

Es ist auch denkbar, die Drehzahl des Motors 1 elek­ trisch und/oder mechanisch veränderbar zu machen, um die Anzeige auf einen gewünschten Ausgangswert einzu­ stellen.

Claims (19)

1. Einrichtung zur Viskositätsmessung, dadurch gekennzeichnet, daß ein in das Meßmedium (7) eintau­ chender Drehflügel (6) über eine Welle (3), die in einer ortsfesten Trägerplatte (5) drehbar gelagert ist, mit einem Antrieb (4) verbunden ist, und daß eine Meßeinrichtung (20, 8, 10, 10′, 11) vorgesehen ist, durch die beim Drehen des Drehflügels (6) mit einer vorgegebenen Drehzahl die Relativdrehung zwischen dem Antrieb (4) und der Trägerplatte (5) als Maß für die Viskosität des Meßmediums (7) anzeigbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßeinrichtung einen einerseits an der Trägerplatte (5) und andererseits an dem Antrieb (4) befestigten Kraftspeicher (8) umfaßt, der einer Re­ lavtivdrehung in einer Richtung entgegenwirkt, und den Antrieb (4) in eine durch einen Anschlag bestimmte Aus­ gangslage dreht, wenn der Drehflügel (6) nicht rotiert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßeinrichtung einen einerseits an der Trägerplatte (5) und andererseits an dem Antrieb (4) befestigten Kraftspeicher (8), der einer Relativbe­ wegung in einer Richtung entgegenwirkt, und einen wei­ teren Kraftspeicher (9) umfaßt, der einerseits an der Trägerplatte (5) und andererseits an dem Antrieb (4) befestigt ist und einer Relativbewegung in der anderen Richtung entgegenwirkt, und daß der Antrieb (4) durch die Wirkung des einen und des anderen Kraftspeichers (8, 9) bei einer Drehung des Drehflügels (6) mit einer vorbestimmten Drehzahl in die Ausgangslage gebracht wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftspeicher eine Schrauben­ feder (8) bzw. Schraubenfedern (8, 9) oder eine Spiral­ zugfeder bzw. Spiralzugfedern vorgesehen ist bzw. sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende bzw. die einen Enden der Kraftspeicher (8 bzw. 8, 9) an einem Haltestab (20) bzw. an Haltestäben (20, 21) befestigt sind, daß der Haltestab (20) bzw. die Haltestäbe (20, 21) an der Trägerplatte (5) befestigt sind und sich in Richtung auf den Antrieb (4) erstrecken, und daß das andere Ende des Kraftspeichers (8) bzw. die anderen Enden der Kraftspeicher (8,9) am Antrieb (4) oder einer Platte (10) befestigt sind, die am Antrieb (4) montiert ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Platte (10) senkrecht zur Welle (3) erstreckt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Zeiger (10′), der an dem Antrieb (4) befestigt ist, und eine Skala (11) aufweist, die an der Trägerplate (5) befestigt ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Zeiger (10′), der an der Platte (10) befestigt ist, und eine Skala (11) aufweist, die an der Trägerplatte (5) oder an wenigstens einem Haltestab (20, 21) befestigt ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehflügel (6) eine Öffnung (12) aufweist, deren Querschnittsfläche durch eine verstellbare Blende (13) in einem gewünschten Aus­ maß verdeckbar ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den an dem Antrieb (4) befestigten Enden der Kraftspeicher (8, 9) verstellbar ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den an der Trägerplatte (5) festgelegten Enden der Kraftspei­ cher (8, 9) verstellbar ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den an der Platte (10) befestigten Enden der Schraubenfedern (8, 9) oder Spiralzugfedern veränderbar ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwi­ schen den an den Haltestäben (20, 21) befestigten Enden der Schraubenfedern (8, 9) oder Spiralzugfedern verstell­ bar ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (4) einen Motor (1) und ein nachgeschaltetes Getriebe (5) umfaßt.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (15) bzw. Sensoren (14, 15) vorgesehen sind, die die Grenzen eines vorgegebenen Bereiches der Relativdrehung in einer Richtung bzw. in beiden Richtungen anzeigen.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endanschlag (19) bzw. Endanschläge (18, 19) vorgesehen sind, die Grenzen eines weiteren vorgegebenen Bereiches der Relativdre­ hung, der größer als der vorgegebene Bereich ist, in einer Richtung bzw. in beiden Richtungen anzeigen, und bei Erreichen dieser Grenzen den Antrieb (4) abschalten.

17. Verfahren zur Messung der Viskosität mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehflügel (6) bis zu einem vorgegebenen Pegel (6′) in ein Meßmedium (7) einge­ taucht wird, daß der Antrieb (4) eingeschaltet wird, und daß die Relativdrehung als ein Maß für die Viskosi­ tät an der Skala (11) abgelesen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb (4) derart betätigt wird, daß der die Relativdrehung anzeigende Zeiger (10′) auf der Skala (11) eine vorgegebene Ausgangsposition erreicht und daß die Änderung der Relativdrehung in der einen oder anderen Richtung als Maß für eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Viskosität des Meßmediums (7) an der Skala (11) abgelesen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Menge der Zufuhr einer Verdünnungs­ flüssigkeit beim Mischen des Meßmediums (7) vergrößert oder verkleinert wird, wenn durch die Meßeinrichtung das Erreichen einer vorbestimmten Grenze eines gewünsch­ ten Viskositätsbereiches ermittelt wird.