DE3612659C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Viskosität eines Mediums - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Viskosität eines MediumsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Messen der Viskosität eines Mediums,
wobei eine in einer Meßzone für das Medium angeordnete
Meßplatte verwendet ist, die als ein Meßwertaufnehmer
zwischen zwei Endstellungen verschwenkbar ist.
Beim Messen der Viskosität von thixotropen Medien, wie
beispielsweise Beschichtungsmassen, Zuckerlösungen, Koh
leschlämmen, Leim und Farblösungen sowie anderen vergleich
baren Medien einer entsprechenden Viskosität, ergeben sich
dadurch die häufigsten Meßfehler, daß am Ort des maßgebli
chen Meßwertaufnehmers relative Bewegungskomponenten einer
derart großen Schnelligkeit erzeugt werden, daß das zu mes
sende Medium in der unmittelbaren Nähe des Meßwertaufnehmers
eine Veränderung seiner Viskosität erfährt und damit durch
den Meßwertaufnehmer mit geeigneten Korrekturgrößen zu kor
rigierende Meßwerte aufgenommen werden.
Mit der durch die
Patentansprüchen 1 bzw. 6 gekennzeichneten Erfindung wird deshalb
die Aufgabe einer präziseren Meßwerterfassung für die Vis
kosität insbesondere solcher thixotropischer Medien ge
löst.
Aus der US-PS 3 734 119 ist eine Meßvorrichtung zum Messen
der Viskosität eines Fluids mittels eines elektromagnetisch
zwischen zwei Endstellungen verschwenkbaren, in das Fluid
ständig eingetauchten Paddels bekannt, bei welcher die Frequenz
des Paddels als Maß für die Viskosität des Fluids digital oder
analog ausgewertet wird. Das freie Ende des Paddels ist dabei
mit einem Steuermagneten bestückt und innerhalb eines mit dem
Gehäuse der Meßvorrichtung ausgebildeten Meßspaltes angeordnet,
der die beiden Endstellungen mit zwei Steuerspulen ergibt, die
in den Steuerkreis des elektromagnetischen Antriebssystems des
Paddels eingeschaltet sind. Das elektromagnetische Antriebs
system ist mit einer Erregerspule ausgebildet, deren Pole
bezüglich eines Antriebsmagneten wirksam sind, welcher an dem
Paddel nahe seines endseitigen Schwenklagers angeordnet ist.
Aus der US-PS 3 474 663 ist eine vergleichbare Vorrichtung zum
Messen der Viskosität eines Fluids bekannt, die sich lediglich
in der Anordnung der Steuer- und Antriebsmagneten des elektro
magnetischen Antriebssystems in Bezug auf das dabei auch
zwischen den Enden vorgesehene Schwenklager eines vergleich
baren Paddels unterscheidet.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung
ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfol
gend näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht der Meßvorrichtung,
wobei eine die Meßplatte betreffende Einzelheit auch
vergrößert dargestellt ist,
Fig. 2 und 3 Schemadarstellungen einer bei der
Meßvorrichtung gemäß Fig. 1 ver
wendeten Zeitmeßeinrichtung und
Fig. 4 eine Draufsicht der Meßvorrichtung
gemäß Fig. 1.
Die in der Zeichnung gezeigte Meßvorrichtung umfaßt ein
eine Meßzone bildendes Meßrohr 1, in welches eine Meßplatte 2
vorsteht. Die Meßplatte 2 weist eine zwischen zwei Endstel
lungen A und B Verschwenkbare Anordnung bezüglich eines Schwenk
lagers 5 auf, das in einer durch einen O-Dichtungsring 21
statisch abgedichteten Durchtrittsöffnung eines Gehäuses 13
der Meßvorrichtung angeordnet ist. An dem Gehäuse 13 ist
das Meßrohr 1 starr befestigt sowie weiterhin zwei Seiten
wände 3 und 4, die an ihren dem freien Ende 6 der Meßplatte 2
nahen Enden durch ein Querstück 7 miteinander verbunden sind.
Durch die Seitenwände 3 und 4 werden zwei bezüglich der
Meßplatte 2 wirksame Druckräume erhalten, welche dem Verdrän
gen und Ansaugen des in seiner Viskosität zu messenden Medi
ums in Abhängigkeit von der Schwenkrichtung der Meßplatte
dienen.
Die Meßplatte 2 ist an ihrem in das Gehäuse 13 reichenden
Ende mit einem Antriebspleuel 8 verbunden, an dessen an
triebsseitig freiem Ende 10 die Erregerspule 20 eines elek
tromagnetischen Antriebssystems 9 angeordnet ist. Die Erre
gerspule 20 arbeitet mit einem fest angeordneten Magnetkern
14 derart, daß die Meßplatte 2
zwischen den Endstellungen A und B um ihr Schwenklager
5 verschwenkt wird. Bei diesem Verschwenken der Meßplatte 2
beispielsweise in Richtung der Endstellung A wird dann das
in dem Meßrohr 1 befindliche Medium aus dem bezüglich der
Seitenwand 3 wirksamen Druckraum verdrängt, während gleich
zeitig neues Medium in den bezüglich der anderen Seitenwand
4 wirksamen Druckraum angesaugt wird. Aus diesen in den bei
den Druckräumen unterschiedlichen Zuständen ergibt sich
folglich eine Scherkraft, deren Größe von der Viskosität
des Mediums abhängig ist. Um diese Scherkraft für eine
entsprechende Meßgenauigkeit der Viskosität mög
lichst genau zu erfassen, ist das elektromagnetische An
triebssystem 9 für die Übertragung einer konstanten An
triebskraft an die Meßplatte 2 ausgebildet. Außerdem
wird die Meßplatte zwischen den beiden Endstellungen A und B
nur intermittierend mit einer Frequenz zwischen 1 ,0 und 0,2
Hz verschwenkt, um jede Sekunde bzw. alle fünf Sekun
den jeweils nur eine Verschwenkung der Meßplatte 2 resp.
ihres freien Endes 6 zwischen den beiden Endstellungen A
und B zu erhalten.
Diese einmalige Verschwenkung der Meßplatte 2 während jeder
Sekunde bzw. in Zeitabständen von fünf Sekunden wird
mittels einer Zeitmeßeinrichtung gemessen, die mit
einer im Schwenkweg eines Richtstrahlunterbrechers 11 an
geordneten Lesegabel 12 gebildet ist. Der Richtstrahlunter
brecher 11 ist am freien Ende 10 des Antriebspleuels
8 befestigt und für eine Durchquerung des Luftspalts 15
der Lesegabel 12 vorgesehen, an welcher zu beiden Seiten
des Luftspalts 15 eine Infrarot-LED-Diode 16 und eine De
tektor-Diode 17 angeordnet sind. Diese mit dem Richtstrahl
unterbrecher 11, der Lesegabel 12 und den beiden Dioden 16
und 17 gebildete Zeitmeßeinrichtung kann beispielsweise der
art mit einer elektronischen Auswerteschaltung verbunden
sein, daß für die während fünf aufeinanderfolgender Schwenk
bewegungen der Meßplatte 2 ermittelten Meßzeiten eine Mittel
wert gebildet wird, der dann für jede neue Verschwenkung der
Meßplatte durch eine Addition der neuen Meßzeit und eine
gleichzeitige Subtraktion der Meßzeit für die allererste
Verschwenkung fortgebildet wird. Zur Begrenzung der Schwenk
bewegung der Meßplatte 2 zwischen ihren beiden Endstellungen
A und B sind noch zwei Begrenzungsanschläge 18 und
19 vorgesehen, die an der Verbindungsstelle
des Antriebspleuels 8 mit der Meßplatte 2 angeordnet sind.
Die Zeitmessung ergibt noch die mit
einer entsprechenden Ausbildung des Richtstrahlunterbrechers
11 erhaltene Besonderheit, daß nur eine
Teilstrecke etwa 60% des gesamten Schwenkweges der Meßplatte
ausgewertet wird. Diese Teilstrecke betrifft
den zwischen den beiden Endstellungen A und B befindlichen
Bewegungsbereich der Meßplatte 2.
Durch diese Beschränkung des Meßbereichs für die Zeitmessung
wird ein bei der Annäherung an die beiden Endstellungen
A und B verstärkt auftretendes eigenelastisches Verhalten
des freien Endes 6 der Meßplatte 2 korrigiert.
Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn
das freie Ende der Meßplatte 2 beispielsweise
etwa 100 mm von dem Schwenklager 5 beabstandet ist und
die Meßplatte eine Breite von etwa 65 mm aufweist, um
einen Meßwertaufnehmer zu erhalten, der
eine korrekte Meßgröße für die Viskosität des Mediums lie
fert, das durch das Meßrohr 1 der Meßvorrichtung hindurch
geführt wird. Dabei kann die Zeitmeßeinrichtung derart aus
gebildet sein, daß sie Ausgangssignale zwischen 0 und 20
mA oder zwischen 4 und 20 mA liefert, wobei diese Ausgangs
signale dann von der
Viskosität des mit der Meßvorrichtung gemessenen
Mediums abhängig sind.
Claims (10)
1. Verfahren zum Messen der Viskosität eines Mediums mittels
einer Meßplatte, die in einer für das Medium vorgesehenen
Meßzone zwischen zwei
Endstellungen verschwenkbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßplatte
(2) zwischen den zwei Endstellungen (A, B) intermittierend
durch Kräfte verschwenkt wird, die mit einer konstanten
Größe elektromagnetisch
erzeugt werden, wobei die beiden Endstellungen
in bezug auf zwei für die Meßzone vorgesehene Seitenwän
de (3, 4) eingehalten werden, deren Hauptebene sich vor
zugsweise parallel zu und in der gleichen Richtung wie
die Hauptebene der Meßplatte (2) erstreckt, um für das
zu messende Medium zwei im Schwenkweg der Meßplatte (2)
befindliche Druckräume bereit zu stellen, unter deren
Vermittlung eine zu der Viskosität des Mediums proportionale
Scherkraft erzeugt wird, sobald das Medium aus wenigstens
einem der beiden Druckräume verdrängt und gleichzeitig neu
es Medium in den anderen Druckraum angesaugt wird, und wo
bei eine Zeitmessung für die Bewegung des freien Endes (6)
der Meßplatte (2) zwischen den beiden Endstellungen (A-B;
B-A) zur Ermittlung einer zu der Schwerkraft proportionalen Zeit
durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmessung
nur während eines etwa 60% betreffenden Teils der gesamten
Schwenkbewegung der Meßplatte (2) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmessung
nur während eines zwischen den beiden Endstellungen (A,B)
befindlichen Bewegungsbereichs der Meßplatte (2) durchge
führt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßplatte
(2) intermittierend mit einer Frequenz zwischen 1 ,0 und
0,2 Hz verschwenkt wird, wobei die Verschwenkung bezüg
lich eines Schwenklagers (5) vorgenommen wird, das sich
zwischen dem freien Ende (6) der Meßplatte (2) und dem
antriebsseitig freien Ende (10) eines durch das elektro
magnetische System (9) beweglichen Antriebspleuels (8)
befindet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßplatte
(2) in einer zu ihrer Hauptebene rechtwinkligen Ebene ver
schwenkt wird.
6. Vorrichtung zum Messen der Viskosität eines Mediums
mittels des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Meß
platte, die in einer für das Medium vorgesehenen Meßzone
verschwenkbar angeordnet ist, gekennzeichnet
durch ein elektromagnetisches System (9), das für ein
durch ein Antriebspleuel (8) vermitteltes Verschwenken
der Meßplatte (2) intermittierend mit einer Frequenz
zwischen 1,0 und 0,2 Hz und mit einer konstanten Antriebs
kraft während jeder Verschwenkung zwischen den beiden End
stellungen (A,B) eingerichtet ist, die bezüglich zwei
er Seitenwände (3,4) der Meßzone vorgegeben sind, deren
Hauptebene sich parallel und in der glei
chen Richtung wie die Hauptebene der Meßplatte erstreckt,
und eine Zeitmeßeinrichtung, die für eine Messung der
Zeit vorgesehen ist, welche von der Meßplatte (2) für
eine Teilstrecke ihres Schwenkweges (A-B; B-A) benötigt
wird, um mit der ermittelten Meßzeit eine zu der Viskosi
tät des Mediums proportionale Scherkraft zu ermitteln, die
beim Verdrängen des Mediums aus der Meßzone oder seinem
Ansaugen in die Meßzone auftritt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das elektro
magnetische System (9) mit einem an einem Gehäuse (13) der Meß
vorrichtung befestigten Magnetanker (14) und einer
an dem Antriebspleuel (8) befestigen Erreger
spule (20) gebildet ist, wobei das
Antriebspleuel (8) mit der ein mit
telseitiges Schwenklager (5) aufweisenden Meßplatte (2)
verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeß
einrichtung mit einer im Schwenkweg eines Richtstrahl
unterbrechers (11) der Meßplatte (2) ortsfest angeordne
ten Lesegabel (12) gebildet ist, an welcher zu beiden
Seiten ihres Luftspaltes (15) eine den Richtstrahl lie
fernde Infrarot-LED-Diode (16) und eine den Richtstrahl
empfangende Detektor-Diode (17) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Seitenwände (3,4) mit dem Gehäuse (13) der Meßvorrichtung
starr verbunden sind und an ihren dem freien Ende (6) der
Meßplatte (2) nahen Enden eine innerhalb eines Meßrohres
(1) befindliche Verbindung durch ein Querstück (7) auf
weisen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenk
lager (5) der Meßplatte (2) in einer mittels eines O-
Dichtungsringes statisch abgedichteten Durchtrittsöff
nung des Gehäuses (13) angeordnet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BTG KAELLE INVENTING AB, SAEFFLE, SE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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