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Gerät zum Messen der Zähigkeit .(Viscosität) von Flüssigkeiten Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Messen der Zähigkeit (Viscosität)
von Fhissigkeiten mit einer in die zu untersuchende Flüssfgkeit eintauchenden bewegten
Meßplatte o. dgl. Das Wesen der Erfindung ist Idarin eu erblicken, daß durch Einwirkung
eines Fallgewichtes, Schlaghammers o. dgl. die Meßplatte in die zu messende Flüssigkeit
geschlagen bzw. gestoßen wird, während der durch die Flüssigkeit dieser Schlageinwir3tung
entgegengesetzte Widerstand von einer Meßfeder aufgenommen und durch einen Zeiger,
der über einer entsprechend geeichten Skala aus schlägt, sichtbar wird.
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Bisher wird die Messung der Zähigkeit von Flüssigkeiten, insbesondere
von technischen Ölen, hauptsächlich in einem Laboratoriumsgerät (Engler-Viscosimeter)
vorgenommen.
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Die Zeit, die die Flüssiglreit zum Auslaufen aus dem Meßapparat durch
ein Meßröhrchen gegenüber der Auslaufzeit einer gleichen Menge Wasser bei 200 C
unter sonst gleichen Bedingungen benütigt, stellt den Vergleichswert dar. Dieses
Meßgerät macht aber die Messung der Zähigkeit von Flüssigkeiten umständlich und
erfordert mannigfache Vorkehrungen; so muß z. B. eine sehr genaue Mengenabmessung
der zu messenden Flüssigkeit, mit der das Gerät beschickt werden soll, vorgenommen
werden. Weiterhin ist bei dem Gerät eine Heizung zur Erwärmung der Prüfflüssigkeit
erforderlich. Im großen und ganzen muß gesagt werden, daß ein derartiges Viscosimeter
nur für reinen Laboratoriumsbetrieb gedacht ist.
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Ein anderes Gerät zum Messen der Zähigkeit von Flüssigkeiten ist
das sog. Turboviscosimeter. Auch dieses Gerät ist ein Laboratoriumsgerät, bei dem
ein Gewicht, das an einer Schnur befestigt ist, über Rollen in die Flüssigkeit eintaucht
und bei dem die Zeitunterschiede der Geschwindigkeit, mit der das Gewicht in die
verschiedenen Flüssigkeiten
eintaucht, den Zähigkeitsgrad derselben
ermitteln lassen. Diese Zeitmessung muß außerordentlich genau vorgenommen werden,
um brauchbare Werte zu erzielen. Dieses Gerät ist daher, auch wegen seiner Unhandlichkeit,
ebenfalls nur im Laboratorium verwendbar.
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Bei einer weiteren Vorrichtung zum Messen der Zähigkeit von Flüssigkeiten
gelangt ein schwingungsfähiger fester Reilbungskörper zur Anwendung, dessen Schwingungsweite
bei einmaligem Durchgang des Systems durch die Gleichgewichtslage als Maß für die
zu messende Zähigkeit dient. Bei einer weiteren ähnlichen Anordnung ist ein in einem
mit der zu messenden Flüssigkeit gefüllten Gefäß frei schwingender Taucher derart
angeordnet, daß er bei seiner Bewegung durch den Widerstand der Flüssigkeit eine
Bremswirkung erfährt, deren Stärke ein Maß der Zähigkeit ist. In beiden Fällen gelangen
besondere schwingungsfähige Systeme zur Anwendung, welche auf Grund ihrer entsprechenden
Eigenart mit den diesen Systemen eigenen Mängeln behaftet sind. So ist z. B. die
Ausbildung eines derartigen Meßgerätes an eine Reihe von gesondert zu bestimmenden
Kennwerten, wie Schwingungsweite, Federkonstante, Dämpfungsdekrement u. dgl., mehr
gebunden, die das geschilderte Meßverfahren umständlich und fehlerhaft gestalten.
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Ein weiteres Ausffihrungsbeispiel eines Zähiglieitmeßgerätes zeigt
eine Vorrichtung zur Bestimmung der Zähigkeit von bituminösen Straßenbaustoffen,
wie Teer, Asphalt o. dgl., bei welcher eine in ihren Abmessungen bekannte Meßplatte
unter dem Einfluß eines ebenfalls bekannten Gewichts innerhalb des zu messenden
Baustoffes bewegt wird, wobei der von der Platte innerhalb eines bestimmten Zeitraumes
zurückgelegte Weg als Maß für die zu messende Zähigkeit des betreffenden Bau stoffes
dient. Abgesehen von der umständlichten und zeitraubenden Betätigungsweise einer
derartigen Vorrichtung ist das betreffende Meßverfahren mit einer Reihe von Fehlerquellen
behaftet, die es für die Verwendung zur Zähigkeitsmessung von Flüssigkeiten als
ungeeignet erscheinen lassen. So ist z. B. eine derartige Messung an eine doppelte
Größenbestimmung, nämlich an eine Zeit- und Wegbestimmung, gebunden,woraus sich
naturgemäß, abgesehen von der hieraus folgenden Umständlichkeit des Meßverfahrens,
weitere zusätzliche Fehlerquellen ergeben.
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Zur Bestimmung der Konsistenz von halbfesten Stoffen hat man endlich
schon die sog.
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Penetrometer, d. h. Senkkörper, benutzt; deren Eindringen in den
zu untersuchenden Stoff verfolgt wird. Insbesondere hat man derartige Penetrometer
auch schon aus einer bestimmten Höhe in den zu untersuchenden Stoff fallen gelassen
und die Eindringtiefe gemessen.
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Das Gerät zum Messen der Zähigkeit von Flüssigkeiten nach der Erfindung
macht die Messung von allen Sondereinrichtungen unabhängig, so daß -diese an jedem
Ort ohne weitere Vorbereitungen in jedem Augenblick mit dem Gerät vorgenommen werden
kann.
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So kann z. B. der die Messung Vornehmende an. dem Ort der Lagerung
der Flüssigkeit selbst die Messung in kürzester Zeit vornehmen. Es ist daher nicht
mehr erforderlich, Proben der Flüssigkeit zu entnehmen und diese Proben dann im
Laboratorium im Viscosimeter zu messen. Das Messen selbst erfolgt mit dem Gerät
in einfacher Weise und in kürzester Zeit. Nach vorausgehen dein Messen wider Flüssigkeitstemperatur
und entsprechender Verstellung einer Justierschraube am Gerät zur Temperaturkompensation
wird das Meßgerät in Arbeitsstellung gebracht d. h. zuerst wird der Schlaghammer
oder, bei anderer Ausführung des Gerätes, der Fallhammer in gespannte Lage gebracht,
dann wird die ilIeßplatte des Gerätes in die Flüssigkeit eingetaucht, worauf zur
Durchführung der Messung der Schlaghammer oder das Fallgewicht ausgelöst werden.
Dieses hat zur Folge, daß die von dem Schlnghammer oder Fallgewicht auf eine entsprechende
Unterlage abgegebene Wucht unter Zwischenschaltung der Meßplatte auf die Meßflüssigkeit
übertragen wird. Der Widerstand der Flüssigkeit wird durch die Meßfeder aufgenommen,
und ein Schleppzeiger zeigt das mehr oder minder große Einfedern der Meßfeder über
einer entsprechend geeichten Skala an. Die Skala wird derart geeicht, .daß sofort
die Zähigkeitszah der gemessenen Flüssigkeit abgelesen werden kann.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen:
Abb. 1 das Gerät im Schnitt mit Fallgewicht, Abb. 2 das Gerät im Schnitt in Ausführung
mit Schlaghammer, Abb. 3 das Gerät nach Abb. 2 in Gebrauchs stellung in perspektivischer
Ansicht.
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Zuerst sei dås Gerät nach Abb. I in Ausführung und Wirkung beschrieben.
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In einem stabförmig oder ähnlich ausgebildeten Gehäuse a ist ein
Fallgewicht b beweglich gelagert. An seinem unteren Ende ist das Gehäuse a mit demteleslsopartigindemselben
gelagerten Rohrstück c versehen, auf das die Arbeitsplatte d aufgesetzt ist. Das
Rohrstückc mit der Arbeitsplatted wird durch eine Feder e in Arbeitsstellung gehalten.
In dem Rohrstück c ist die Meßfeder j angeordnet,
die gegen einen
in dem Rohrstück c verschiebbar gelagerten Stempel g zu liegen kommt. Der Stempel
wird durch Stiften, die in Schlitzen i des Rohrstückes c gleiten, geführt und im
Hub begrenzt. Der Stempel g trägt an seinem unteren Ende die Meßplatte k und ist
mit der Skala I an seiner Oberfläche versehen und trägt außerdem noch den in Form
einer Gleitbüchse ausgebildeten Schleppzeiger X. In dem Gehäuse a ist ein Schlitz
xl angeordnet, den ein im Fallgewicht b angeordneter Führungsstift durchragt. Das
Fallgewicht b ist mit einer Aussparung 0. dgl. versehen, in die eine Halteraste
o o. dgl. einrasten kann.
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Die Wirkungsweise dieses Geräts wird nachstehend beschrieben.
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Vor dem Messen der Zähigkeit einer Flüssigkeit wird das Meßgerät
in Arbeitsstellung gebracht, d. h. es wird das Fallgewicht b durch Hochstreifen
an dem den Schlitz n des Gehäuses a durchgreifenden Stift des Gewichtes b bis zum
Einrasten der Halteraste o in die Aussparung im Gewicht b gebracht.
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Nunmehr wird das Gerät senkrecht mit der Meßplatte k in die zu messende
Flüssigkeit gehalten, und zwar so, daß die Meßplatte k eben von der Flüssigkeit
iiberspült wird. Nunmehr wird durch Druck auf die Halteraste o das Fallgewicht b
ausgelöst, und es fällt auf die Arbeitsplatte d. Die Arbeitsplatte d leitet die
Wucht ,des Fallgewichtes b entgegen der Feder e durch die Meßfeder f auf den Stempel
g und durch die Meßplatte k in die zu messende Flüssigkeit. Der mehr oder weniger
große Widerstand der Flüssigkeit verursacht ein Verschieben des Stempels g in dem
Rohrstück c bei gleichzeitigem entsprechendem Zusammendrücken der Meßfeder f bis
zum aus gleich der Kräfte. Hierbei wird gleichzeitig die Gleitbüchse st durch das
Rohrstück c auf dem Stempel g entsprechend verschoben. An der Stelle, an der der
Gegendruck der Flüssigkeit und der Widerstand der Meßfeder f sich die Waage halten,
wird dann, nachdem der Stempel g in die Ausgangsstellung durch die Meßfeder f zurückgeführt
worden ist, die Gleitbüchse ii'i stehenbleiben. Nunmehr kann hier von der Skala
1 auf dem Stempel die Zähigkeit der Flüssigkeit ohne weiteres abgelesen werden.
Selbstverständlich ist diese oben beschriebene Ausführung des Meßgerätes auch mit
Temperaturausgleich ausrüstbar.
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Bei der Ausführung des Meßgerätes nach Abb. 2 findet ein Hammer b
an Stelle des Gewichtes b des Gerätes nach Abb. I Verwendung. Das Gerät besteht
aus einem Gehäuse a, das mit einem Handgriff p versehen ist. In das Gehäuse a ragt
der Stempel g beweglich gelagert ein, der an seinem unteren Ende die Meßplatte k
trägt. Im unteren Teil des Gehäuses a ist ein Lenker q angeordnet, der durch einen
Lenker r mit dem Stempel g verbunde ist. Der Hammer b schwingt um den gleichen Drehpunkt,
der dem Lenker q als Lager dient. Eine Feder s unterstützt die Wucht des Fallhammers
b. Der Lenker q trägt an seinem freien Ende das Widerlager £1 zur Aufnahme des Fallhammers
b. Im oberen Teil des Gehäuses a ist ein weiterer Lenker t gelenkig angeordnet,
dessen freies Ende durch einen Lenker u mit dem oberen Ende des Stempels g verbunden
ist, während ein hierüber hinausragender Teil des Lenkers als Widerlager für die
Meßfeder f dient, deren anderes Ende an dem Lenker b eingehängt sein kann. An dem
Hebel t kann die Skalenplatte der Skala I angeordnet sein, auf der der Schleppzeiger
m und dessen Antrieb gelagert sind. Der Antrieb des Schleppzeigers ni wird durch
ein Getriebe v ,bewirkt, das aus einem an dem Hebels angeordneten Zahnsegment und
einem Ritzel besteht. In dem Gehäuse a ist ein nach außen führender Schlitz n vorgesehen,
der durch einen am Fallhammer b angeordneten Stift o. dgl. nach außen durchragt
wird. Der Hammer b wird durch eine auslösbare Feststellraste o o. dgl. in Arbeitsstellung
gehalten. Die einerseits am Gehäuse a, andererseits am Lenker q angreifende Federw
dient zur Herstellung des tGleichgewichtessdes gesamten Systems. Zum Ausgleich von
Temperaturunterschieden kann eine Justierschraube vorgesehen sein, die entweder
auf die Federspannung des Hammers b oder auf die Meßfeder f Einfluß nimmt. Eine,Rückstellschraube
für den Schleppzeiger m ist vorzusehen (s. Abb. 3).
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Die Arbeitsweise der Ausführung des Gerätes nach Abb. 2 ist im Prinzip
die gleiche wie diejenige nach Abb. I. Um das Gerät inArbeitsstellung zu bringen,
wird mittels des an dem Hammer b angeordneten Stiftes, der den in dem Gehäuse a
angeordneten Schlitz zl durchragt, dieser entgegen der Feder s gespannt. Durch die
Raste o wird derselbe dann in gespannter Stellung gehalten. Das Gerät wird an dem
Handgriff p ergriffen und über ein Gefäß mit der Prüfflüssigkeit gehalten, derart,
daß die Meßplatte k leicht in die Fliissigkeit eintaucht (Abb. 3). Nunmehr wird
durch Druck auf den Auslöseknopf o die Sperrraste angehoben und damit der Fallhammer
b freigegeben. Auf Grund der hinterlegten Feder s schwingt derselbe um seinen Drehpunkt
und schlägt in das Widerlager d ein. Die hierdurch dem Lenker q mitgeteilte Wucht
wird über den Lenker r dem Stempel mitgeteilt, der nach unten bewegt wird und die
Meßplatte k in die Flüssigkeit stößt. Diese Bewegung löst eine Gegenkraft der Meßflüssigkeit
aus,
die über den Stempel g auf den Lenker übertragen wird und dazu führt, daß sich der
\Rtinkel, der durch den Lenlser und den Lenker t gebildet wird, entsprechend der
I(raftaufnahme der Meßfeder f ändert.
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Hierdurch wird der Schleppzeigerantrieb v in Tätigkeit gesetzt und
der S;chleppzeigerin entsprechend weit iiber der Skala 1 ausgeschlagen. Der Schleppzeiger
ni bleibt, nachdem das gesamte System des Gerätes infolge der Rückhol- und Gleichgewichts
feder s wieder zur Ruhe gekommen ist, an der Stelle der Skala 1 stehen, die dem
Zähigkeitsgrad der gemessenen Flüssigkeit entspricht. Dieser wird von der Skala,
da dieselbe direkt in den Zähigkeitsgraden geeicht sein kann, ab gelesen.
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Die gezeigten Ausführungen sind selbstverständlich nur Beispiele,
und es ist selbstverständlich möglich, im Rahmen der Erfindung mannigfache andere
Ausführungen zu machen.