DE917098C - Viskosimeter, insbesondere Plastometer - Google Patents

Viskosimeter, insbesondere Plastometer

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DE917098C
DE917098C DEH6742A DEH0006742A DE917098C DE 917098 C DE917098 C DE 917098C DE H6742 A DEH6742 A DE H6742A DE H0006742 A DEH0006742 A DE H0006742A DE 917098 C DE917098 C DE 917098C
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DE
Germany
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shaft
drive
drum
weight
spring
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Expired
Application number
DEH6742A
Other languages
English (en)
Inventor
Fritz Hoeppler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FRITZ HOEPPLER
Original Assignee
FRITZ HOEPPLER
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Publication date
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • G01N11/14Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by using rotary bodies, e.g. vane
    • G01N11/142Sample held between two members substantially perpendicular to axis of rotation, e.g. parallel plate viscometer

Description

  • Viskosimeter, insbesondere Plastometer Zusatz zum Patent 896570 Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung eines Vi skosimeters, insbesondere Plastometers, nach Patent 896 570, bei dem eine über einen Kegeltrieb durch einen gewichtsbelasteten WQalgeba,lken antreibbare senkrechte Welle mit einem kegelförmigen Körper gegen den in einem hohllkegeligen Behälter haftenden hochviskosen oder plastischen Meßstoff drängt und ihre Verdrehung bei Erreichong des rheologischen Fließpunktes durch eine sich gegenüber einer Meßmarke bewegende Skalentrommel angezeigt wird. Die Vergrößerung des auf die Welle zur Einwirkung gebrachten Dreh momentes erfolgt bei dem Hauptpa,tent durch Auflegen von Gewichten auf die Waagschale des Waagebalkens. Die Vergrößerung der Drehkraft dieses Gewichtsantriebes erfolgt also in gewissen Stufen, nicht kontinuierlich. Auch wenn der Fließpunkt bei Durchführung des Versuches ungefähr bekannt ist, so kann es daher leicht vorkommen, daß das zuletzt aufgelegte Gewicht ein Übergewicht ist. Selbst wenn man die letzte Gewichtserhöhung mittels eines die Waagschale belastenden Federdynamometers bewirkt und auf diese Weise eine kontinuierliche Belastungssteigerung hervorruft, wird die Untersuchung doch dadurch erschwert, daß der Beobachter naturgemäß ständig im Wechsel die Einstellvorrichtung des Dynamometers und dann wieder die Skalentrommel betrachten muß.
  • Der genaue Beginn des Fließens, der für die Messung wichtig ist, wtrd dalher leicht nicht genau festgestellt.
  • Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil dadurch, daß auf der Welle ein zusätzlicher Drehantrieb in Form einer eine Skala aufweisenden, durch einen Spanutrieb kontinuierlich beeiinfluRblaren Trommel angeordnet ist, an der das äußere Ende einer Spiralfeder befestigt ist, während ihr inneres Ende an einer sich lose auf der Welle liegenden, aber nach Abschaltung des Waagebalkenantriebes mit ihr kuppelbaren Buchse angreift. Dabei sind die beiden Skalentrommeln zweckmäßig auf der Welle so dicht beieinander angeordnet, daß die beiden Skalen in den untereinanderliegenden Fenstern zugleich betrachtet werden können.
  • Für Fließpunktbestimmungen bei plastischen Proben, wie Teigen, Fetten, Wachsen, Kitt, Modellierton, Kunststoff u. dgl., ist der Federantrieb vorzuziehen, der wesentlich schneller und sicherer zum Ergebnis führt, weil die Federspannung ganz allmählich und kontinuierlich gesteigert werden kann. Auch für die Messung plastischer Verformung sowie der thermoel a sti schen Rückfederung, wie sie bei Kunststoffen, Bitumen und Harzen zu beobachten sind, ist dieser Antriebl vorzuziehen.
  • Für gewisse Fälle aber ist auch unter Abschaltung des Federantriebes die Benutzung des Gewichtsanfriebes vorzuziehen, z. B. wenn nach Feststellung der elastischen Rückfederung eines plastisch-elastischen Stoffes der plastische Anteil ermittelt werden soll. Das Gerät ist daher in dieser Form. auch für die Untersuchnng stabWförmiger Versuchskörper besonders geeignet, deren beide Enden in einem Spannfutter befestigt werden. In diesem Falle werden die beiden Kegel gegen eine Spannfuttereinrichtung ausgetauscht, die für die Benutzung in einem Temperierbad ausgebildet ist. Die untere Fassung, deren Spannbacken durch eine eingesch raubte Sp a numutter beeinflußt werden, ist nach Herstellung dieser Verbindung in die untere Öffnung eines becherartigen, in das Temperiergefäß einsetzbaren, bis in den Bereich der oberen von der Welle getragenen Fassung hinaufreichenden Mantels eingeschraubt. Diese obere Fassung kann nach dem Einsetzen dieses Bechers in den Temperierbehälter angezogen werden.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darges tel lt.
  • Fig. I zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung, Fig. 2 eine Einzelheit des Wellenantriebes und Fig. 3 eine Einspannvorrichtung für stabförmige Versuchskörper aus elastischem oder plastischem Werkstoff.
  • Die Grundplatte I mit Ständer 2 trägt zwei waagerechte Tische 3, 5. Der Tisch 3 nimmt innerhalb eines Temperierbaldbehälters 4 den Versuchskörper auf. Der Tisch 5 dient der senkrechten Welle 6 als Lagerung und trägt zugleich auf seiner Unterseite ein zylindrisches Gehäuse 7 mit zwei Fensterausschnitten 8, g, h.inter denen zwei Skalentrommeln I0, 11 liegen, die hinter einer Nullmarke o der Fenster sichtbar werden. Die Trommel 10 ist mit der Welle 6 starr verbunden und weist eine Winkelgradeinteilung auf, die Trommel II dagegen eine Skaileneinteilung in Drehmomenteinheiten (cm. g).
  • Als Antrieb besitzt der sie tragende Scheibenkörper I5 am Umfang eine Verzahnung I2, mit der die Schnecke 13 einer von Hand bedienbaren Triebwelle 14 im Eingriff steht. Das äußere Ende einer die Weile 6 umgebenden Spiralfeder I6 ist an einem Zapfen I7 festgelegt, ihr inneres Ende dagegen greift an einer Büchse IS an, die lose um die Welle 6 drehbar ist, aber im Falle der Benutzung dieses Federantriebes durch eine nicht dargestellte Kupplung mit der Welle lauf Drehung verbunden werden kann.
  • Die Welle 6 wird durch ein Kegelradpaar I9, 20 angetrieben. Auf der Welle 2I ist ein Sperrad 22 befestigt. Lose drehbar auf dieser Welle 21 ist der Waagebalken 23 gelagert, an dessen Arm 24 eine Sperrklinke 2:5 angeordnet ist, die bei einer Belastung der am freien Ende des Waagebalkens 23 angreifenden Waagschale 26 mit Gewichten 27 das Sperrad 22 mitnimmt und auf diese Weise eine Drehung der Welle 6 veranlaßt. Die Benutzung dieses Gewichtsantriebes ist möglich, sobald. ein am Tisch 5 am Lagerbock 5a gelagerter Stützhebel 5b den Waagebalken 23 freigibt und der Federantrieb I6 durch Entkupplung der Büchse I8 abgeschaltet ist.
  • Die Welle 6 ist zweckmäßig in zwei Teile geteilt, die durch eine Kupplung 6a verbunden sind, so daß der untere Teil bequem herausgenommen werden kann. Dieser trägt einen Kegel 28, der in einen Hohlkegel 29 eindringt. Der zu prüfende Stoff wird in den Raum 29 des becherförmigen Gehäuses 30 eingehracht, bevor die Welle 6 mit dem Kegel 28 eingesetzt wird. Der Becher 30 wird durch Einetellen in das Temperierbadgefäß 4 auf einem bestimmten Wärmegrad gehalten un.d. an einer Verdrehung in Richtung der Weliendrebung 6 gehindert.
  • Das Gerät läßt sich aber auch zur Untersuchung eines stabförmigen Probeörpers auseinerplastischelastischen Masse hinsichtlich seines Verhaltens gegenüber einer Drehung verwenden. In diesem Falle ist es noltwenldig, die beiden Stabenden drehungssicher einzuspannen. Hierzu dient eine Einrichtung (Fig. 3), bei der die Welle 6 in einem geschlitzten Futter 3I endet, welches durch eine tiberwurfmutter 32 gespannt wird, deren konische Innenfläche gegen die konischen Spannklauen für das obere Stabende wirksam wird. In gleicher Weise ist das untere Ende des Stabes 33 eingespannt. Von dem einhängbaren, becherförmigen Gehäuse 30 ist in diesem Falle ein Bodenstück 34 abgetrennt, dessen mittlerer Teil wiederum als geschlitztes Spannfutter 35 ausgebildet ist. Das Bodenstück 34 besitzt Außengewinde und das untere Ende des Bechers 30 ein gleiches Innengewinde. Zunächst wird das untere Ende des Stabes 33 durch eine bequeme zugängliche Mutter 36 festgespannt, deren konische Innenfläche wiederum gegen die konische Außenfläche der Spannbacken 35 wirkt. Nachdem das untere und obere Ende des Stabes 33 verspannt sind, wird die Hülse 30 auf das Bodenstück 34 aufgeschraubt, in den Temperierbehälter 4 eingesetzt und nun beide Wellenteile miteinander gekuppelt.
  • Benutzungsweise Will man (Fig. I) den Fließpunkt einer plastischen Probe bestimmen, so wird die Welle 6 mit der Trommel 10 sO eingestellt, daß der Anfang der Ska,la unter dem Nullstrich o des Fensters 8 liegt und nach Ankupplung der Büchse I8 an die Welle 6 die Feder I6 durch den Trieb, I3, 14 gespannt, bis sich die Skala auf der Trommel 10 gegenüber der Nullmarke des Fensters 8 gerade zu bewegen beginnt. Die Größe der Federkraft I6 wird daher unmittelbare an der Skala der Trommel II in Drehmomenteiniheiten abgelesen und in Schlubspannungseinheiten umgerechnet, sofern man nicht a.ußerdem noch auf dieser Trommel 11 eine Teilung in Schubspannungseinheiten g/cm2 anordnet. Die Benutzung dieses Federantriebes erlaubt, die Drehkraft bis zur Erreichung des rheologischen Fließpunktes allmählich und kontinuierlich anwachsen zu lassen, was dadurch erleichtert wird, daß beide Skalen in derselben Blockrichtung liegen.
  • Man kann den. Fließpunkt auch unter Benutzung des Gewichtsantriebes bestimmen, indem man nach Abschaltung des Federantriebes und Entfernung der Stütze 5b die Gewichtsschale 26 nacheinander mit Gewichten 27 belastet. In diesem Falle aber wird das letzte Gewicht etwas zu groß sein. Man muß daher meist nach Abnehmen des letzten zu schweren Gewichtes die Waagschale mit kleineren Gewichten belasten, was z. B. durch Einfüllen von Bleischrot oder Wasser in einen kleinen Becher der Gewichtsschale geschehen kann, bis die Drehung der Trommel 10 eintritt. Die Errechnung des Schubspannungswertes erfolgt alsdann unter Berücksichtigung des Gesaintgewichtes der Belastung der Gewichtsschale einschließlich Becher und Schrot bzw. Wasser, jedoch ist diese Art der Benutzung mühevoll.
  • Erlaubt ein zu untersuchender plastischelastischer Stoff nur die Herstellung eines stabförmigen Probekörpers, so wird die Einrichtung nach Fig. 3 benutzt. Der Feder antrieb wird mit der Welle 6 gekuppelt und ein bestimmtes Drehmoment, z.B.
  • 100 g cm, auf der Trommel 11 eingestellt. Infolgedessen hat sich nun auch der eingespannte Stab 33 zwischen den beiden Fassungen verwunden. An der Trommel 10 der entsprechend verdrehten Welle 6 wird festgestellt, daß die Welle sich um z. B. 440 verdreht hat. Darauf wird der Federantrieb von der Welle entkuppelt und an der Skala der Trommel 10 beobachtet, um wieviel Winkelgrade diese wieder zurückgeht. Angenommen, sie zeigt den Wert 300, so beträgt die elastische Rückfederung des Stoffes 30 # IOO = 68°. Der verbleibende pla-44 stische Anteil von 320/c wird nun unter Abschaltung des Federantriebes allein durch Benutzung des Gewic.htsantriebes 23, 26 ermittelt. In diesem Falle muß man die Verdrehung der Trommel 10 mit ihrer Skala gegenüber der Nullmarke durch Feststellung ihrer Winkelgeschwindigkeit und unter Zuhilfenahme eines Zeitmeßgerätes (Stoppuhr) beobachten. Der Gewichtsan:trieb erlaubt eine plötzliche Belastung der Welle 6 und des Probekörpers 33 mit einem bestimmten Gewicht und daher auch eine genaue Beobachtung der Winkel geschwindigkeit. Man schaltet nach Ausschwenken des Stützhebels 5b z. B. bei dem Wert IO der Trommel IO die Stoppuhr ein, beim Wert 30 wieder aus und erhält so die Zeit, innerhalb deren die Welle 6 eine Drehung von 20 Winkelgraden durch-]aRlfen hat. Bei Belastung der Gewichtsschale 26 mit einem größeren Gewicht und erneutem Ausschwenken des Stützhebels gb wird man beim Wert 50 wieder die Stoppuhr ein- und bei 70 ausschalten. Aus mehreren Versuchen dieser An kann man also auf die Viskosität des Versuchskörpers 33 Rückschlüsse ziehen bzw. diese nach einer besonderen Formel errechnen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Viskosimeter, insbesondere Plastometer, nach Patent 896 570, bei dem eine über einen Kegeltrieb durch einen gewichtsbelasteten Waa.geblalken antreibbare senkrechte Welle mit einem kegelförmigen Körper gegen den in einem hohlkegeligen Behälter haftenden Meß stoff drängt und ihre Verdrehung durch eine sich gegenüber einer Meßmarke bewegende Skalentrommel angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (6) ein zusätzlicher Drehantrieb in Form einer eine Skala (11) aufweisenden, durch einen Spanntrieb (I2 blis I4) beeinflußbaren Trommel (I5) angeordnet i:st, an der das äußere Ende (I7) einer Spiralfeder (I6) befestigt ist, während das innere Ende der Feder (I6) an einer an sich lose auf der Welle (6) liegenden, aber nach Ab.schaRtung des Waagehalkenantriebes mit ihr kuppelbaren Buchse (I8) angreift.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßtrommeln auf der Welle (6) dicht beieinander so angeordnet sind, daß die beiden Skalen (IO, II) in den un tereinanderliegenden Fenstern (8, 9) zugleich betrachtet werden können.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, zur Untersuchung sta,bNförmiger Versuchskörper aus plasti schelastischen Stoffen im Temperierbad, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fassung (35), deren Spannbacken durch eine innen konische Antriebsmutter (36) beeinflußt werden, in die untere Öffnung eines becherartigen, in da.s Temperiergefäß (4) einsetzbaren und bis in den Bereich der oberen von der Welle (6) getragenen Fassung (3I, 32) hinaufreichenden Mantels (30) eingeschraubt ist.
DEH6742A 1950-11-23 1950-11-23 Viskosimeter, insbesondere Plastometer Expired DE917098C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3693412A (en) * 1971-03-18 1972-09-26 George L Kalousek Method for measuring thixotropy
US3693411A (en) * 1971-03-18 1972-09-26 George L Kalousek Apparatus for measuring thixotropy

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3693412A (en) * 1971-03-18 1972-09-26 George L Kalousek Method for measuring thixotropy
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