DE895538C - Kugeldruckviskosimeter - Google Patents

Description

• Kugeldruckviskosimeter Es sind Viskosimeter bekannt, bei Idenen eine Kugel als Verdrängungskörper in einem mit der zu untersuchen, den Flüssigkeit gefüllten senkrechten Zylinder koaxial fällt oder in einem geneigten Zylinder auf dessen Wandung abrollt, so daß die verdrängte Flüssigkeit um die Kugel herum einen Ringspalt bzw. Sichelspalt durchströmt. Je höher der Viskositätsgrad ist, um so länger dauert die Messung, weil man auf die Abwärtsbewegung der Kugel keinen beschleungienden Einfluß auszuüben vermag, der bei den erwähnten Bauarten eine ge wisse Unsicherheit und Meßfehler zur Folge haben würde, da die Kugel Schlinger- und Pendelbewegiingen auszuführen strebt.
• Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber ein solche Mängel beseitigendes Viskosimeter, welches, wie praktische Versuche gezeigt haben, die Arbeitsschnelligkeit und-genauigkeit auch bei hochviskosen Flüssigkeiten gewährleistet. Dies wird dadurch erreicht, daß innerhalb eines oben offenen zylindrischen Meßbechers ein im Durchmesser etwas geringer bemessener Verdrängungskörper von kugelförmiger, kegeliger, ellipsoilder und ähnlicher Form am Ende einer Druckstange angeordnet ist, welche ihrerseits am freien Ende einer Balkenwaage anr gelenkt ist und durch veränderlich bemeßbare Druckbelastung Ides Waagebalkens durch die Meßflüssigkeit gedrängt wird. Am Waagebalken wird zurVeränderung der Druckbelastung eine Gewichtsschale bzw. ein Laufgewicht angeordnet. Eine weitere zusätzliche Gewichtsbelastung des; Waagebalkens ist zum Ausgleich des Auftriebes der Kugel in der Meßflüssigkeit vorgesehen, vorzugsweise wieder ein Laufgeweicht, dessen Skala zwecks unmittelbarer Bestimmung des spezifischen Gewichtes in Dichteeinheiten unterteilt ist. Die Schwing- bewegung des Waagebalkens treibt durch einen Übersetzungsantrieb, wie eine Verzahnung, einen Längenmesser, z. B. in Gestalt eines über einer Skala kreisenden Zeigers,-an, Der Waagebalken wird in seiner Anfangslage durch ein entfembares einstellbares Lager, z. B. eine Exzenterscheibe, unterstützt, einerseits um die Abwärtsbewegung des Verdrängungskörpers zu begrenzen, andererseits um den Balken schnell in seine Ausgangslage zurückzubringen. Der Verdrängungskörper soll auf seinem Meß wege zur wirksamen Aufrechterhaltung eines Sicheispaltes gegen die Wandung des Meßbechers andrängen. Wird, dies in gewissem Maße schon durch die die Trägheit vergrößernde Führungsetange erreicht, eo erweist es sich zum gleichen Zweck außerdem vorteilhaft, diese Druckstange durch eine einseitig gegenüberliegende Gewichtsbelastung oder/und eine leichte Schrägstellung des Meßbechers gegen die Senkrechte zu einem solchen Andruck zu bringen.
• D'ie Meßbecher erweitern sich vorteilhaft konisch am oberen Ende und werden auf diese Weise in einem konischen Fassungskörper, einer Hülse od. dgl. abgestützt. In einem Tempericrbehälter werden mehrere auswechselbaire Meßbecher verschiedener Durchmesser untergebracht und der den Verdrängungskörper tragende Stangenteil mit der übrigen Stange auswechselbar, z. B. durch die als exzentrische Gewichtsbelastung verwendete Schraube einer Kupplung, verbunden. Um Ungenauigkeiten des Durchmessers der Meßbecher berücksichtigen zu können, empfiehlt es sich, eine Endmarke gegenüber der Skala des Mengenmessers verstellbar anzuordenen, z. B. mittels eines an dessen Gehäuse verndrehbar geführten Ringes, eines-in Ider Mitte des Abdeckglases drehbaren Einstellzeigers od. dgl.
• Der Temperierbehälter kann um seine senkrechte Achse drehbar gestaltet sein. Die Meßbecher werden dann kreisförmig um dies Achse angeordnet.
• Man kann aber auch nur die die Meßbecher unmittelbar tragende Tragplatte um eine mittlere Achese drehbar im Temperierbehälter anordnen. Weitere Einzelheiten ergeben sich aus des Beschreibung Idies Ausfürhungsbeispieles.
• In Ider Zeichnung 1st ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
• Am Ende eines im indifferenten Gleichgewicht befindlichen Waagebalkens A ist an einer durch eine Kupplung a3 unterteilten Stange a1, a2 ein Verdrängungskörper in Form einer Kugel b aufgehängt, und zwar so, daß Idas; geringe exzentrische Gewicht der Befestigungsschraube a3 genügt, die Kugel b bei ihrer Abwärtsbewegung gegen den entgegengesetzten Wandungsbereich des Idie Meßflüssigkeit aufnehmenden Meßbechers B zu drängen, wodurch die Kugel exzentrisch geführt wird.
• Hierdurch wird erreicht, daß ein einwandfreier Sichelspalt für die sie aufwärts umströmende Meßflüssigkeit aufrechterhalten wird Auf die Waagschale C wird ein entsprechend bemessenes Gewicht D je nach Bedarf aufgelegt. Hierdurch wird die Kugel b mit einer Schubspannung im Meß bereich, von 10 bis 200. glcm2 belastet. Während der Messungsdurchströmt die Meßflüssigkeit den Scihelspalt laminar. Die Gewichtsanordnung C, D kann auch druch eine Laufgewichtsanordnung ersetzt werden.
• Am anderen Ende des Waagebalkens A ist ein Längenmesser E vorgesehen, der bewegungsschlüssig mit dem Balken A verbunden ist, z. B. durch ein Zahnsegment und ein auf den Zeiger des Messers einwirkendes Ritzel. An der Skala des Meßgerätes E, die z. B. einen Meßweg s von 30 mm anzeigt, wird der Weg der Kugel b im Meßbecher B verfolgt und die hierfür erforderliche Meßzeit t mit einer Stoppuhr bestimmt. Der Quotient sit entspricht der mittleren Fließgeschwindigkeit bei der jeweils durch das Gewicht D vorbestimmten Schusbspannung.
• Der Meßbalken A wird in seinen beiden ndlagen durch ein verstellbares Widerlager unterstützt, vorzugsweise einen Exzenter F. Mit Hilfe des Exzenters wird einerseits die tiefste Stellung der Kugel b im Meßbecher B begrenzt und andererseits der M'eßbalken A in seine obere Lage zurückgeführt, um ihn für den nächsten Arbeitsgang vorzubereiten und zugleich die Ausgangsstellung festzulegen, in Ider der Zeiger des Meßgerätes E über der Marke » Null « steht. Der Meßvorgang kann also. Idurch Verschwenken Indes Exzenters F augenblicklich beginnen, wenn die Stoppuhr ausgelöst wird. Ein Laufgewicht G dient zum Ausgleich des Auftriebes, welchen der jeweils verwendete Verdrängungskörper b abhängig vom splezifischeu Gewicht der zu untersuchenden Meßflüssigkeit in dieser erfährt. Die zugehörige Skala wird vorteilhaft in Dichteeinheiten (spezifisches Gewicht) eingeteilt. Zur Ermittlung der richtigen Stellung des Laufgewichtes G wird dieses zunächst auf die Marke (spezifisches Gewicht I) eingestellt und nun je nach der Neigung des Balkens A Idas Gewicht hin und her verschoben, bis der Zeiger des Messers E stillsteht.
• In einem Temperierbehälter K, dessen Abschlußdeckel k konisch verjüngte Fassungen enthält, sind die Meßibecher B, von. denen der eine jeweils zum Versuch benutzt wird, eingestellt, während die anderen vortemperiert werden. Sie sind durch eine konische Erweiterung ihres oberen Endes aufgehängt. Sie können hierbei leicht gegen die Vertikale geneigt sein, um beim Abwärtsgang eine sichere Anlage der Kugel b an ihrer Wandung zu erzwingen, eine Maßnahme, die unterstützend zu der exzentrischen Geweichtsbelastung durch die Befestigungsschrauben as hinzutreten kann. Es werden z. B. fünf solcher Meßbecher B bereit gehalten, die in ihrem zylindrischen Bereich auf ein genaues Maß eingeschliffen sind. Ihre verschiedenen Durchmesser sind so gegen den Verdrängungskörper b bemessen, Idaß der Meßwertlediglich mit den Dezimalfaktoren 0,01, 0,1, 1, 10, 100 multipliziert zu werden braucht, um die Viskosität der untersuchten Flüssigkeit unmittelbar in Centipoisen (cP) ohne weitere Rechnung feststellen zu können. Diese Konstante ist am Rande des Meßbechers ablesbar. Da sich nun die Konstante bei der Herstellung des Meßbechers nicht immer auf runde Dezimalzahlen bestimmen läßt, so bedarf es der Berucksichtigung bei der Meßstrecke auf der Skala E. Auch diese'Einstellkonstante wird am Rande des Meßbechers ablesbar gemacht. Je nachdem, ob der genaue Dezimalwert oder Konstante über- oder unterschritten wird, muß die Endmarke e Ider Skala des M'eßgerätes E gegenüber der Endzahl 30 für den Versuch entsprechend eingestellt werden, wie dargestellt. Es empfiehlt sich, zu diesem Zweck eine solche Marke e lageveränderlich anzubrinen, z. B. mittels eines am Gehäuse E verdrehbar geführten Ringes, eines im Glasdeckel zentral gelagerten Einstellzeigers od. dgl.
• Die Ilaltestange des Verdrängungskörpers b wird leicht lösbar ausgeführt, damit mlan nach Lösung der Schraube a3 a3 das Stangenteil a2 abzutrennen und das Temperiergefäß K, welches um eine vertikale Achse drehbar am Sockel des Gerätes angeordnet sein kann, durch entsprechende Drehung in eine Lage zu bringen vermag, in der ein vortemperierter neuer Meßbecher B unmittelbar zum Einsatz gebracht werden kann, wenn man einen Kontrollversuch mit gleicher Flüssigkeit oder einen Versuch mit anderer Flüssigkeit durchzführen beabsichtigt. Die Temperierflüssigkeit kann druch ein Thermometer H mit Lupe I beobachtet werden.
• Statt das ganze Temperiergefäß K drehbar zu machen, genügt es auch, die Tragplatte k mit den Meßbechern B verdrehbar zu gestalten.

Claims (11)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Viskosimeter zur Bestimmung des Zähigkeitsgrades von Flüssigkeiten, dadruch gekennzeichnet, daß innerhalb eines mit der zu untersuchenden Flüssigkeit gefüllten, oben offenen zylindrischen Meßbechers (B) ein im Durchmesser letwas geringer bemessener Verdrängungskörper (b) von Kugel- oder ähnlicher Gestalt am Ende einer Druckstange (a'., a2) augeordnet ist, welche ihrerseits am freien Ende einer Balkenwaage angelenkt ist und durch veränderlich bemeßbare Druckbelastung des Waagebalkens (A) durch die Meßflüssigkeit gedrängt wird.
2. 2. Visckosimeter nach Anspruch 1, dadruch gekennzeichnet, daß am Waagebalken (A) zur Veränderung der Druckbelastung eine Gewichts.-schale (C) bzw. ein Laufgewicht angeordnet ist.
3. 3. Viskosimeter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Waagebalken (A) noch eine zusätzliche Gewichtsbelastung, vorzugsweise ein Laufgewicht (G), zum Ausgleich des Auftriebs der Kugel in der Meßflüssigkeit vorgesehen ist.
4. 4. Viskosimeter nach Anspruch. 3, dadruch gekennzeichnet, (daß Idie Skala des Laufgewichtes (G) in Dichteeinheiten (spezifisches Gewicht) eingeteilt ist.
5. 5. Viskosimeter nach Anspruch 1, dadruch -gekennzeichnet, daß die Schwingbewegung des Waagebalkens (A) durch einen Übersetzungsantrieb, wie eine Verzahnung, einen Längenmesser (E), z. B. in Gestalt eines über einer Skala kreisenden Zeigers, antreibt.
6. 6. Viskosimeter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Endmarke (e) gegenüber Ider Skala verstellbar ist, z. B. mittels eines am Gehäuse (E) verdrh bar geführten Ringes.
7. 7. Viskosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (A) in seiner Anfangslage durch ein entfernbares einstellbares Lager unterstützt wird, z. B. eine Exzentenscheibe (F).
8. 8. Viskosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derVerdrängungskörper (b) auf seinem Meßweg gegen die Wandung des eßbechers (B) anldrängt, z. B. inforlge einer einseitigen gegenüberliegenden Gewichtsbelastung der Druckstange (al, a2) oder/und einer leichten Schrägstellung des Meßbechers gegen dlie Senkrechte.
9. 9. Viskosimeter nach Anspruch I, dadruch gekennzeichnet, daß der Meßbecher (B) am oberen Ende slich konisch erweitert und in einem konischen Fassungskörper (K), Hülse od. dgl. abgestützt ist.
10. 10. Viskosimeter nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Temperierbehälter (K) mehrere auswechselbare Meßbecher (B) verschiedener Durchmesser untergebracht sind und daß der den Verdrängungskörper (b) tragende Stangenteil (a2) mit Ider übrigen Stange (a1) auswechselbar, z. B. mittels einer Schraube (a3), verbunden ist.
11. 11. Viskosimeter nach Anspruch 1, 9 und 10, dadruch gekennzeichnet, daß der Temperierbehälter (K) um eine senkrechte Achse drehbar gestaltet ist und die Meßbecher (B) kreisförmig um die Achse angeordnet sind.

    I2. Viskosimeter nach Anspruch I, 9 und 10, dadruch gekennzeichnet, daß Idie Tragplatte (k) für die Meßbechier (B) um eine mittlere Achse im Temperierbehälter (K) drehbar angeodnet ist.