DE3714708A1

DE3714708A1 - Rotation viscometer

Info

Publication number: DE3714708A1
Application number: DE19873714708
Authority: DE
Inventors: Dieter Hemmecke
Original assignee: Medizin und Labortechnik Leipzig VEB
Current assignee: Pruefgeraete-Werk Medingen O-8210 Freital D GmbH
Priority date: 1986-08-08
Filing date: 1987-05-02
Publication date: 1988-02-11
Also published as: DD252438A1; CH672372A5

Abstract

The invention relates to a rotation viscometer, as used for the continuous determination of the viscosity of flowable materials (media) in pipes and containers within production processes and in pilot plants. By means of the invention, erroneous measurement results are to be avoided and the loading parameters of the viscometer to be improved. The bearing friction moments and the slippage are to be kept small, a sufficient exchange of the material to be measured guaranteed, and operating disturbances following from excessively small inner ring gaps excluded. This is realised in that two first diametrically magnetised permanent magnets are arranged on the outer circumference of a rotor borne concentrically and rotatably in a measuring container, and in that a further magnet which is connected to a drive shaft and is also diametrically magnetised projects into a non-magnetic inner cylinder which is arranged coaxially with the rotor, dips between the first permanent magnets and forms a dividing wall between these first permanent magnets and the further permanent magnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotationsviskosimeter, wie es zur kontinuierlichen Bestimmung der Viskosität fließfähiger Medien in Rohrleitungen und Behältern innerhalb von Produktionspro zessen und in Pilotanlagen Anwendung findet.The invention relates to a rotational viscometer, as for continuous determination of the viscosity of flowable media in pipes and vessels within production pro processes and in pilot plants.

Im "Fachlexikon für Meßtechnik" Autorenkollektiv, VEB Fach buchverlag Leipzig, 1984, S. 526/527 ist ein Rotationsviskosi meter beschrieben, das als Meßfühler einen rotierenden Zylin der besitzt, der von einem dazu koaxialen ortsfesten Außen zylinder (Searle-Typ) umgeben ist. Das zu prüfende Medium be findet sich im Ringspalt zwischen den beiden Zylindern. Bei einer weiteren Ausführung (Couette-Typ) rotiert der Außen zylinder, wobei der Innenzylinder ortsfest ist. Es ist auch eine Ausführung (Searle-Couette) mit zwei ortsfesten Zylindern bekannt, so daß ein Doppelringspalt entsteht. Die Übertragung des Drehmomentes und der Drehbewegung aus dem drucklosen Raum in den Druckraum erfolgt durch eine Dauermagnet-Stirndreh kupplung bei rotierendem Innenzylinder und Dauermagnet-Zentral dreh-Kupplungen bei Hohlzylindern. Dieses Viskosimeter hat den Nachteil, daß die Lagerung des rotierenden Meßzylinders und des Dauermagneten (-systems) bedingt durch axial wirkende Kupp lungskraft große Axialkräfte aufnehmen müssen. Die unerwünscht hohen Lagerreibungsmomente gehen als Fehler in das Meßergeb nis ein.In the "Fachlexikon für Meßtechnik" author collective, VEB subject buchverlag Leipzig, 1984, pp. 526/527 is a rotational viscosi meter described that as a sensor a rotating cylinder he owns that from a coaxial stationary exterior cylinder (Searle type) is surrounded. The medium to be checked can be found in the annular gap between the two cylinders. In another version (Couette type), the outside rotates cylinder, the inner cylinder being stationary. It is also a version (Searle-Couette) with two fixed cylinders known, so that a double ring gap is formed. The transfer the torque and the rotational movement from the unpressurized space into the pressure chamber by means of a permanent magnet forehead rotation coupling with rotating inner cylinder and permanent magnet central rotary couplings for hollow cylinders. This viscometer has that Disadvantage that the bearing of the rotating measuring cylinder and of the permanent magnet (system) due to the axially acting coupling force must absorb large axial forces. The unwanted high bearing friction moments go as errors in the measurement result nis one.

Es sind Viskosimeter bekannt (DE-AS 16 73 190, G 01 N, 11/14), die mit einem rotierenden Außenzylinder und einem drehmoment messenden Innenzylinder ausgestattet sind. Diese erfordern zwei Permanentmagnetkupplungen.Viscometers are known (DE-AS 16 73 190, G 01 N, 11/14), the one with a rotating outer cylinder and a torque measuring inner cylinder are equipped. These require two permanent magnet clutches.

Rotationsviskosimeter mit Permanentmagnet-Zentralkupplungen, die bekannterweise den Magnetfluß des axialgerichteten Dauer magneten über Weicheiseneinbettungen des Rotors zurückführen, besitzen den Nachteil, daß der Innenringspalt nur relativ ge ringe Abmessungen aufweisen kann, damit ausreichende Kupp lungsmomente bei großen Massenträgheitsmomenten des rotieren den Zylinders möglich sind. Ein zu geringer Innenringspalt kann zum Verklemmen durch die in der Meßsubstanz vorkommenden Partikel führen und erlauben nur kleine Meßbereiche. Nachteilig ist ferner der ungenügende Meßsubstanzaustausch, der dann auf tritt, wenn infolge eines zu großen Innenringspaltes der Schlupf zwischen Außenzylinder und Innenzylinder die vertretbare Größe überschreitet.Rotary viscometer with permanent magnet central couplings, which is known to be the magnetic flux of the axially directed duration return magnets over soft iron embeddings of the rotor, have the disadvantage that the inner ring gap is only relatively ge rings can have dimensions so that sufficient coupling moments of rotation with large moments of inertia the cylinders are possible. A too small inner ring gap can become jammed due to the presence in the measuring substance Particles lead and only allow small measuring ranges. Disadvantageous is also the insufficient exchange of measuring substance, which then occurs when the slip due to an excessive inner ring gap the reasonable size between the outer cylinder and inner cylinder exceeds.

Die Erfindung hat das Ziel, ein Rotationsviskosimeter so zu ge stalten, daß fehlerhafte Meßergebnisse ausgeschlossen und die Leistungsparameter verbessert werden.The invention has the aim to ge a rotational viscometer arrange that erroneous measurement results are excluded and the Performance parameters are improved.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Rotationsviskosi meter zu entwickeln, bei dem die Lagerreibungsmomente relativ gering sind, das einen ausreichenden Meßsubstanzaustausch ge währleistet, bei dem Betriebsstörungen durch Verklemmen von Partikeln vermieden und der Schlupf gering gehalten werden.The invention was based on the object, a Rotationsviskosi to develop meters in which the bearing friction moments are relative are low, the ge sufficient measurement substance exchange ensures that malfunctions occur due to jamming of Particles are avoided and slip is kept low.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe gelöst worden, indem zwei erste diametral magnetisierte Permanentmagnete am äußeren Umfang eines zentrisch und drehbar in einem Meßbehälter gelagerten Rotors angeordnet sind und daß ein weiterer, mit einer Antriebswelle verbundener, diametral magnetisierter Permanentmagnet in einem ortsfesten, koaxial zum Rotor angeordneten, zwischen die Per manentmagnete eintauchenden und zwischen den Permanentmagneten und dem weiteren einzelnen Permanentmagneten eine Trennwand bildenden nichtmagnetischen Innenzylinder hineinragt, wobei der Rotor entweder als Hohlzylinder oder als Flügelrotor ausgebil det ist.According to the invention the object has been achieved by two first diametrically magnetized permanent magnets on the outer circumference of a centrically and rotatably mounted in a measuring container rotor are arranged and that another, with a drive shaft connected, diametrically magnetized permanent magnet in one stationary, coaxial to the rotor, between the per immersion magnets and between the permanent magnets and the further individual permanent magnet a partition protruding non-magnetic inner cylinder, wherein the Rotor either designed as a hollow cylinder or as a vane rotor det.

Mit dieser Lösung werden unverfälschte Meßergebnisse, große Über tragungsmomente und geringe Massenträgheitsmomente, Unempfind lichkeit gegen Verschmutzung und die Senkung des Wartungsauf wandes gewährleistet. Außerdem ist es möglich, die erfindungs gemäße Meßzelle in einer vergleichsweise geringen Baugröße zu gestalten und meßtechnisch toten Raum zu vermeiden.With this solution, unadulterated measurement results are great moments of inertia and low moments of inertia, insensitivity against pollution and the reduction of maintenance wall guaranteed. It is also possible to use the fiction appropriate measuring cell in a comparatively small size design and avoid measuring dead space.

Mit einem Ausführungsbeispiel soll anhand einer Zeichnung die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtWith one embodiment, based on a drawing Invention will be explained in more detail. It shows

Fig. 1 die Meßzelle des Rotationsviskosimeters im Schnitt, Fig. 1, the measuring cell of the rotational viscometer in section,

Fig. 2 Schnitt A-A zu Fig. 1, mit Hohlzylinderrotor, Fig. 2 shows a section AA of FIG. 1, with a hollow cylinder rotor,

Fig. 3 horizontaler Schnitt einer Meßzelle mit Flügelrotor. Fig. 3 horizontal section of a measuring cell with vane rotor.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist in dem als Meßbehälter ausge bildeten, vom Flansch 1 verschlossenen ortsfesten Außenzylin der 2 der Rotor 3 zentrisch gelagert. Der Rotor 3 besitzt am äußeren Umfang zwei erste diametral magnetisierte zylinderför mige Permanentmagneten 4. Gelagert ist der Rotor 3 mit seinem unteren Wellenende 5 im Boden 8 des mit dem Flansch 1 ein Teil bildenden, ebenfalls ortsfesten Innenzylinder 9. Der In nenzylinder 9 erstreckt sich koaxial zur Rotorwelle 10 und nimmt einen weiteren, diametral magnetisierten, zylindrisch ausgebildeten Permanentmagneten 11 auf, der über die Antriebs welle 12 von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrie ben wird. Der Rotor 3 ist als Hohlzylinder ausgebildet. Der den weiteren Permanentmagnet 11 aufnehmende Innenzylinder 9 bildet zugleich die Trennwand 13 zwischen dem Permanentmagnet 11 und den beiden ersten Permanentmagneten 4. Der vor der Innenwand 14 des Außenzylinders 2 und der Außenwand 15 des Innenzylinders 9 sowie dem Boden 6 und den Flansch 1 begrenzte Meßraum 16 wird durch den Rotor 3 und die darauf sitzenden ersten Permanent magnete 4 in die beiden Ringspalte 17 a, 17 b geteilt. Die Zufuhr der Meßsubstanz in den Meßbehälter 2 erfolgt durch den Zulauf schlitz 18, der Ablauf durch den Ablaufschlitz 19.As shown in Fig. 1, in the out as a measuring container formed, closed by the flange 1 , the stationary outer cylinder 2 of the rotor 3 is mounted centrally. The rotor 3 has two first diametrically magnetized cylinder-shaped permanent magnets 4 on the outer circumference. The rotor 3 is supported with its lower shaft end 5 in the base 8 of the inner cylinder 9 , which is also stationary and forms a part with the flange 1 . In the inner cylinder 9 extends coaxially to the rotor shaft 10 and receives a further, diametrically magnetized, cylindrical permanent magnet 11 which is driven by a drive shaft 12 by an electric motor, not shown, ben. The rotor 3 is designed as a hollow cylinder. The inner cylinder 9 receiving the further permanent magnet 11 also forms the partition 13 between the permanent magnet 11 and the two first permanent magnets 4 . The limited in front of the inner wall 14 of the outer cylinder 2 and the outer wall 15 of the inner cylinder 9 and the bottom 6 and the flange 1 measuring space 16 is divided by the rotor 3 and the first permanent magnets 4 sitting on it in the two annular gaps 17 a , 17 b . The measurement substance is fed into the measuring container 2 through the inlet slot 18 , and the outlet through the outlet slot 19 .

Das Rotationsviskosimeter arbeitet wie folgt. Nachdem die Meß substanz über den Zulaufschlitz 18 in den Meßbehälter 2 ge langt ist und diesen aufgefüllt hat, wird der nicht dargestell te Elektromotor eingeschaltet und der Permanentmagnet 11 im Innenzylinder 3 über die Antriebswelle 12 in eine konstante Winkelgeschwindigkeit versetzt. Dabei erzeugt der Permanentma gnet 11 ein großes magnetisches Drehfeld, das auf die am Rotor 3 geordneten ersten Permanentmagneten 4 einwirkt und den Rotor 3 dadurch in Drehung versetzt. Der Drehbewegung entgegen wirkt das durch das Medium und die Gerätedimensionierung bedingte Meßmoment. Das Meßmoment wird in einem nicht dargestellten Torsionsdynamometer erfaßt und als ohmsches bzw. kapazitives oder induktives Signal dem Wandler zur Bildung des Einheits signales, z. B. 4 . . . 20 mA zugeführt, welches Rechner bzw. Reglersysteme verarbeiten.The rotary viscometer works as follows. After the measuring substance has reached ge through the inlet slot 18 in the measuring container 2 and has filled it, the electric motor (not shown) is switched on and the permanent magnet 11 in the inner cylinder 3 is set in a constant angular velocity via the drive shaft 12 . Here, the oriented permanent generated gnet 11 a large rotating magnetic field which acts on the child on the rotor 3 first permanent magnet 4 and the rotor 3 thereby rotated. The measuring torque caused by the medium and the device dimensions counteracts the rotary movement. The measuring torque is recorded in a torsional dynamometer, not shown, and as an ohmic or capacitive or inductive signal, the transducer signals to form the unit, e.g. B. 4. . . 20 mA supplied, which process computer or controller systems.

Der kontinuierliche Mediumaustausch erfolgt über die dem Ge rät eigenen Zu- und Ablaufschlitze 18, 19 und der Drehbewegung des Rotors 3. The continuous medium exchange takes place via the device's own inlet and outlet slots 18, 19 and the rotary movement of the rotor 3 .

List of the reference numerals used 1 flange
2 outer cylinders, measuring container
3 rotor
4 first permanent magnet
5 lower shaft end
6 Bottom of the outer cylinder
7 upper shaft end
8 bottom of the inner cylinder 9
9 inner cylinders
10 rotor shaft
11 further permanent magnet
12 drive shaft
13 partition
14 inner wall
15 outer wall
16 measuring room
17 a annular gap
17 b Annular gap
18 inlet slots
19 drain slots

Claims

1. Rotational viscometer, characterized in that two first diametrically magnetized permanent magnets ( 4 ) on the outer circumference of a centrically and rotatably mounted in a measuring container ( 2 ) rotor ( 3 ) are arranged and that another, with a drive shaft ( 12 ) connected diametrically magneti lized further permanent magnet (11) manentmagnete in a fixed, arranged coaxially with the rotor (3), the first between the per (4) dipping and between the permanent magnet (4) and the further permanent magnet (11) a separating wall (13) forming protrudes non-magnetic inner cylinder ( 9 ).

2. Rotational viscometer according to claim 1, characterized in that the rotor ( 3 ) is designed as a hollow cylinder.

3. Rotational viscometer according to claim 1, characterized in that the rotor ( 3 ) is designed as a vane rotor.