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Ausflußviskosimeter Die Zähigkeit von Flüssigkeiten, insbesondere
von Mineralölen, wird mit Hilfe von engen Röhren auf zwei voneinander grundsätzlich
verschiedene Arten bestimmt.
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Vertreter der ersten Art ist z. B. das Englersche Viskosimeter; bei
diesem tritt die Flüssigkeit aus einem Gefäß durch ein am Boden befindliches Rohr
in Luft aus. Bei diesen Apparaten ist hinderlich, daß beim Auslaufen am Ende des
Ausflußröhrchens die Oberflächenspannung der Flüssigkeit stark zur Wirkung kommt.
Entweder fließt nämlich die Flüssigkeit in zusammenhängendem Strahl aus, oder sie
fließt so langsam aus, daß sie tropft. In beiden Fällen wirkt die Oberflächenspannung,
der Stärke des Strahles oder der jeweiligen Größe des sich bildenden Tropfens entsprechend,
je nach Art der Flüssigkeit mit wechselndem Betrage dem hydrostatischen Druck entgegen.
In beiden Fällen beeinflußt sie die AusflÜßgeschwindigkeit, also das Ergebnis der
Zähigkeitsmessung. Nicht anders wirkt auch ein Viskosimeter, dessen Kapillare unten
in ein weiteres Auslaufrohr endigt, wie es gelegentlich zur Untersuchung geringer
Flüssigkeitsmengen' vorgeschlagen wurde, da sich die Oberflächenspannung'hierbei
am Ende des Auslaufrohres in ähnlich ungünstiger Weise auswirkt.
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Vertreter der zweiten Art ist z. B. das Vogel-Ossag-Viskosimeter.
Bei diesen Apparaten tritt die Flüssigkeit nicht in die freie Luft aus, so daß die
Oberflächenspannung nicht wirkt. Die Flüssigkeit tritt vielmehr aus einem Gefäß
durch ein Verbindungsrohr in ein zweites Gefäß über. Hierbei: muß man aber entweder
die Niveaudifferenz messen oder ein Niveau konstant halten wie z. B. beim Vogel-Ossag-Viskosimeter.
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Für Viskosimeter der ersten Art ist es auch schon vorgeschlagen worden,
zur Aufhebung des Einflusses der Oberflächenspannung innerhalb des an die Kapillare
sich anschließenden erweiterten Rohrstücks ein zugespitztes Glasstäbchen anzuordnen,
dessen Spitze sich dem Ende der Kapillare gegenüber befindet; die aus der Kapillare
austretende Flüssigkeit soll auf das Stäbchen und von diesem auf die Innenwandung
des erweiterten Rohrstückes übergehen. Dieser Stift hat jedoch wieder andere Nachteile
zur Folge, da durch die in das erweiterte Rohr hineinragende Spitze ein ringförmiger
Meniskus nach unten gebildet wird, welcher wiederum die Genauigkeit der Messung
beeinflußt.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Viskosimeter, bei welchem der
Einfluß der Oberflächenspannung am Ende der Kapillare ausgeschaltet werden soll.
Zu diesem Zweck läuft die Kapillare, welche sich an ein z. B. so bis 5o ccm fassendes,
mit zwei Marken versehenes Gefäß anschließt, in bekannter Weise in ein etwa r cm
weites Rohr aus, das so ausgebildet ist, daß die aus der Kapillare fließende Flüssigkeit
das weite Rohr nicht ausfüllt, sondern nur an der Wandung entlang fließt und sich
am Ende der Kapillare eine konkave Oberfläche der Flüssigkeit bildet. Um dies zu
gewährleisten, ist nach der Erfindung
das weite Rohr nicht waagerecht
abgeschnitten, sondern weist an seinem Ende eine Abschrägung auf, wobei aber kein
Stift bzw. keine Spitze in das erweiterte Rohr hineinragt.
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Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sich in dem neuen Viskosimeter
die konkave Oberfläche der Flüssigkeit am Übergang der Kapillare in das untere weite
Rohr stets in derselben Höhe einstellt. Damit ist stets die gleiche Niveaudifferenz
zwischen dem oberen und unteren Flüssigkeitsspiegel und damit eine gleiche Druckhöhe
gegeben.
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Bei den Viskosimetern bekannter Art konnte eine gleichbleibende Druckhöhe
nur in umständlicher oder ungenauer Weise erzielt werden.
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Die untere Oberfläche übt infolge ihres großen Krümmungsradius keinen
in Betracht kommenden Einfluß auf die Druckhöhe aus. Die untere Oberfläche der Flüssigkeit
ist durch die Abmessungen des - Apparates festgelegt und die Auslaufzeit der Flüssigkeit
zwischen den beiden Marken der kinematischen Zähigkeit proportional. Ein Überlaufgefäß
wie beim Vogel-Ossag-Viskosimeter erübrigt sich also _ vollständig.
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Der Apparat kann in der für Viskosimeter üblichen Weise in ein Erhitzungsbad
mit Gas-oder elektrischer Heizung so eingebaut werden, daß das untere weite Rohr
aus dem Boden des Erhitzungsbades und das obere Rohrende aus dem Deckel herausragt.
Das Bad kann so ausgebildet werden, daß die Seitenwände durch ein weites Glasrohr
gebildet werden. In dem Erhitzungsbad werden Thermometer angebracht, unter dem Erhitzungsbade
Klammern oder Vorrichtungen zum Heben und Senken des Gefäßes, aus dem das zu prüfende
Öl eingesaugt wird. Auch in dem mit den Marken versehenen Gefäß kann ein Thermometergefäß
angebracht werden.
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Man kann auch am oberen Ende des V iskosimeters außerhalb des Erhitzungsbades
einen Hahn zum Verschließen des Rohres anordnen. Ferner kann man auch das weite
Rohr so biegen, daß es nicht aus dem Boden des Erhitzungsbades, sondern seitlich
aus dem Erhitzungsbad heiausgeführt wird, wenn dies, z. B. bei Beheizung mit Gas,
erforderlich ist. Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert,
und zwar zeigt Fig. i das Viskosimeter im Augenblick des Füllens, Fig. -, einen
Teil des . Viskosimeters vor Messungsbeginn.
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Das Gefäß a ist mit einer oberen :Marke b
und einer unteren
Marke c versehen; unten schließt sich eine Kapillare d an, welche in einen erweiterten,
unten abgeschrägten Teil e ausmündet.
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Das Ende des Viskosimeters wird in das mit der zu prüfenden Flüssigkeit
gefüllte Gefäß f eingetaucht und durch Saugen mit der zweckmäßig auf die Versuchstemperatur
vorgewärmten Flüssigkeit bis über die Marke b gefüllt (s. Fig. i). Danach wird das
Gefäß f gesenkt, bis der Flüssigkeitsspiegel im Gefäß f unterhalb des Endes des
Viskosimeters steht. Die Flüssigkeit fließt dann aus dem Rohr e heraus, und das
untere konkave Niveau g stellt sich von selbst ein. Form und Höhenlage von g ist
abhängig von der Oberflächenspannung, von der Zähigkeit und der Austrittsgeschwindigkeit
der aus der Kapillare ausfließenden Flüssigkeit. Überraschenderweise heben sich
aber diese Wirkungen bei allen öligen Flüssigkeiten, die hier in Betracht kommen,
trotz verschiedener Oberflächenspannung, sehr verschiedenerZähigkeit und Geschwindigkeit
so vollkommen auf, daß die Fläche g bei allen diesen Flüssigkeiten an derselben
Stelle steht.