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Viskosimeter zur Prüfung insbesondere einer geringen Flüssigkeitsmenge
Die
Erfindung betrifft ein Viskosimeter zur Bestimmung des Zähigkeitsgrades von Flüssigkeiten.
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Die Erfindung geht von dem bekannten Newtonschen Prinzip aus, wonach
sich eine Meßflüssigkeit zwischen zwei konzentrischen Zylindern befindet, von denen
der eine mit konstanter Drehgeschwindigkeit um eine senkrechte Achse rotiert und
der andere durch die innere Reibung der Meßflüssigkeit aus seiner Ruhelage, in der
er durch eine Federkraft gehalten wird, abgelenkt wird.
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Nach diesem Meßprinzip sind von C o u e t t e, H a t 5 c h e c k,
S ea rle und anderen Geräte vorgeschlagen worden, die für den Markt jedoch keine
Bedeutung gewannen. Sie sind zu umfangreich, schwer bedienbar und erforderten vor
allem zu große Mengen von Meßflüssigkeit. Dabei war ihr Meßbereich zu klein und
die Berechnung der Viskosität an Hand der ermittelten Meßwerte zur Berücksichtigung
der erforderlichen Korrekturen mittels Umrechnungen, die von schädlichen Einflüssen
an der Boden- und Stirnseite herrührten, zu umständlich und zeitraubend.
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Die Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, die Viskosität
einer Meßflüssigkeit an Hand nur sehr geringer Fllüssigkeitsmengen, möglichst von
nur einigen Tropfen, direkt ablesbar zu machen. Dieses Ziel wird erreicht, wenn
an Stelle der zylindrischen Drehkörper solche kegelförmiger bzw. kegelstumpfförmiger
Ausbildung treten. Dabei wird einer der beiden Drehkörper, vornehmlich der innere,
in axialer Richtung gegenüber dem äußeren verstellbar ausgeWldet, um die Spaltbreite
zwischen den beiden Kegelkörpern zu verändern. Es ist zweckmäßig, den äußeren Drehkörper
auf dem Bunde einer Lagerbuchse des Gestellkörpers drehbar zu lagern und
ihn
mit einer Außenverzahnung zu versehen, so daß er über eine entsprechende Übertragung
von einem Synchronmotor angetrieben werden kann.
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Der innere Drehkörper wird von einer innerhalb der Lagerbuchse höhenmäßig
verstellbaren, aber an der Drehung nicht teilnehmenden Hülse umschlossen, die ein
Lager für die Drehkörperachse aufnimmt und zugleich eine Rückholfeder mittels eines
Steges trägt. Die Höhenverstellbarkeit dieser Baueinheit wird durch einen Hubtrieb
ermöglicht.
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Die Lagerung der Achse des inneren Drehkörpers erfolgt in Spitzen.
Zu diesem Zwecke ist die Welle selbst zweiteilig ausgebildet, und beide Teile werden
durch ein U-förmiges Joch miteinander verbunden. Die an den einander zugekehrten
Wellenenden vorgesehenen Spitzen lagern in den Steinen eines Lagerkörpers, der im
Innern der Hülse gehalten wird und für dessen Aufnahme durch das Verbindungsjoch
Platz geschaffen wird.
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Im übrigen reicht die Hülse bis an die obere Grundfläche des Kegelkörpers
heran, um die Messung fälschende Einflüsse des überstehenden Meßflüssigkeitsspiegels
auf den Kegdkörper auszuschließen. Das obere Ende tder Achse dieses Kegelkörpers
ist als Kupplungszapfen ausgebildet, der in der oberen Lage der Achse in die Kupplung
einer zusätzlichen Rückholfeder eindringt.
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Die Achse trägt am oberen Ende eine Trommel mit verschiedenen übereinanderliegenden
Skalen, vor denen eine ortsfeste Marke, z.B. einMeßzeiger, angeordnet ist. Diese
Trommel besitzt zweckmäßig waagerechte Schlitze und nimmt in diesen durchsichtige
Skalenträger auf, so daß diese im Wege einer Durchleuchtung mittels einer Lampe
oder auch eines Reflexionsspiegels für einfallendes Licht besser ablesbar werden.
Man kann auch noch vor der Ablesestelle eine Lupe anordnen.
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Die untere Stirnfläche eines beispielsweise kegelstumpfförmigen Drehkörpers
wird vorzugsweise derart ausgebildet, daß an dieser Stelle beim Einfüllen der Meßflüssigkeit
in den äußeren Drehkörper eine Luftblase als reibungsminderndes Mittel eingeschlossen
wird, um diese Fläche vor der Einwirkung messungsschädigender Drehmomente zu schützen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Fig. I zeigt einen aufrechten Schnitt, Fig. 2 bis 5 Einzelheiten.
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Das Gerät besteht aus einem im Raum feststehenden Gestellkörper I,
dessen oberer Abschluß in der Mitte kreisförmig ausgenommen ist und dort eine Lagerbüchse
1a aufweist, an der der äußere Drehkörper 2 drehbar gelagert ist. Sein oberer Rand
ist als Zahnrad2a ausgebildet, welches mit dem Antriebszahnrad 3 der Welle 4 eines
Synchronmotors 5 im Eingriff steht und durch diesen während der Durchführung der
Messung in langsame Drehung versetzt wird. Der untere Teil 20 dieses Drehkörpers
2b ist kegelförmig ausgebildet und nimmt die Meßflüssigkeit auf. Innerhalb dieses
Drehkörpers 2, 24 2e befindet sich ein axial verstellbares, aber nicht drehbares
Rohr 6, welches durch einen in dem Gestellarm 11 gelagerten Exzentertrieb 7 gehoben
und gesenkt werden kann.
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Im Innern dieses Rohrkörpers 6 ist eine Welle 8 drehbar angeordnet,
die an ihrem unteren Ende den zweiten kegelförmigen Drehkörper g trägt. Die Welle
8 ist zweiteilig ausgebildet. Ihre beiden Teile sind durch ein Joch bzw. Bügel 8a
miteinander verbunden. Die beiden einander zugekehrten Enden der Wellenteile 8 enden
in Form von Lagerspitzen 8b, die in Lagersteinen eines Lagerkörpers 6a gelagert
sind, der seinerseits durch einen Stützarm 60 an dem Rohrkörper 6 befestigt ist.
Das freie Ende dieses Stützarmes 6b ragt als Steg 6e aufwärts, an ihm ist das freie
Ende einer Spiralfeder 10 befestigt, deren inneres Ende an der Welle 8 angreift.
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Diese Welle 8 trägt am oberen Ende eine Trommel II mit drei übereinander
angeordneten Skalen IIa, IIb, IIC, die vorteilhaft auf lichtdurchlässigen Trägern
angebracht sind, so daß sie von innen her beleuchtet werden können. Vor der Skala
steht ein feststehender Zeiger 12. Ein weiterer Steg 13, der an der oberen Abschlußplatte
des Gestells I angebracht ist, unterstützt eine mit ihrem freien Ende an ihm festgelegte
Spiralfeder I4, deren mittlere Buchse 15 Löcher zum Eindringen eines Kupplungsfortsatzes
8c der hebbaren Welle 8 aufweist.
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Eine Lichtquelle oder ein Refiexionsspiegel I6 für durch ein Gehäusefenster
I7 einfallendes Licht erlaubt die Projektion der Skala oder ihre Betrachtung durch
eine Lupe I8. Diese Anordnung ist gestrichelt an um I800 versetzter Stelle angedeutet,
um die Darstellung nicht zu verwirren. Da die Stabilisierung der für die Messung
der Viskosität einflußreichen Meßtemperatur von wesentlicher Bedeutung ist, ist
mit einem den Drehkörper 2 bis 20 umgebenden, flüssigkeitsgefüllten Mantel 20 und
einem geeigneten Thermómeter 2I eine beispielsweise Ausführungsform hierfür dargestellt.
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Soll eine Messung durchgeführt werden, so wird der Drehkörper 2 bis
2c mit einer geringen Menge der Meßflüssigkeit gefüllt, was durch eine seitliche
Oeffnung ohne weiteres möglich ist, und in Umdrehung versetzt. Hierbei wird durch
Flüssigkeitsreibung der kegelförmige, innere Drehkörper g mit der Welle 8 in Pfeilrichtung
unter Spannung der Feder 10 verdreht. Die sich ergebende Skalenstellung gibt im
Verhältnis zum feststehenden Zeiger 12 den Meßwert an, und zwar unmittelbar in Centipoises.
Reicht die Skala IIa hierfür nicht aus, so wird durch Drehung des Hubexzenters 7
der gesamte drehbare Einbau in die mittlere oder obere Lage verstellt, so daß nunmehr
die Skala 11 bzw. IIC den Meßwert anzeigt. Hierbei ändert sich die Einstellung des
Drehkörpers g zum Drehkörper 2c, wie dies in Fig. 2 bis 4 dargestellt ist.
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Bei Benutzung der obersten Skala 110 gemäß Fig. 4 dringt der Kupplungsfortsatz
8c in die zusätzliche Rückholfeder I4, 15 ein. Beim Heben und Senken des Einbaues
bewegt sich auch das Rohr 6 mit, welches bis an die obere Grundfläche des Kegelkörpers
g heranreicht und die für die Meßgenauigkeit bedeutsame Aufgabe hat, den Einfluß
der Meßflüssigkeit auf die Messung auszuschließen, welche
oberhalb
dieser Grundfläche des Kegelkörpers liegt und bei Nichtvorhandensein des Rohres
eine hemmende Wirkung ausüben würde.
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In Fig. I und 5 ist der innere Drehkörper beispielsweise kegelstumpfförmig
ausgebildet, und zwar ist an seiner unteren, stumpfen Fläche eine Ausnehmung vorgesehen,
die zur Folge hat, daß sich bei Einfüllen der Meßflüssigkeit dort stets eine Luftblase
I9 bildet, die reibungs- und fehlervermindernd wirkt.
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Die untere Skala IIa umfaßt z. B. ein Meßbereich von o bis 30, die
mittlere, IIb, von o bis 200 und die obere, IIC, von o bis 1200 cP.