DE950507C - Fernviskosimeter hoher Genauigkeit - Google Patents

Description

• Fernviskosimeter hoher Genauigkeit Man kennt Viskosimeter, bei denen ein elektromotorisch angetriebener Drehkörper in die zu prüfende Flüssigkeit eingetaucht und das Meß ergebnis an eine von der Meßstelle entfernt liegende Beobachtungsstelle übertragen wird. Man hat dazu vorgeschlagen, die Größe der Viskosität aus einer Strommessung abzuleiten, indem man mit einem drehzahlkonstanten (Synchron-) Motor ein der Viskosität proportionales Drehmoment erzeugt und dieses durch Photozellen-Kompensation durch einen Widerstandsgeber fernüberträgt. Die Nachteile dieser relativ komplizierten Geräte bestehen darin, daß man von den veränderlichen Daten der Röhren und der Schleifwiderstände abhängig ist.
• Es ist ferner bekannt, die Viskosität aus der Drehzahländerung des Prüfmotors abzuleiten, wobei man die Drehzahländerung eines Kurzschluß Ankermotores mittels Geberdynamo fernübertrug.
• Auch bei dieser Viskositätsmessung werden die großen Eisen-, Kupfer- und Reibungsverluste als Nachteil empfunden, da sie die Meßgenauigkeit beeinträchtigen.
• Die Erfindung schlägt vor, zur Bestimmung der Viskosität die Anderung des Widerstandes des Motors zu messen. Es ist zwar bekannt, daß der Widerstand eines Motors sich bei Änderung der Belastung ändert, es ist aber bisher nicht der Vorschlag gemacht worden, diese Widerstandsänderung zur Messung von Viskositäten auszunutzen.
• Um hierbei genaue Meßergebnisse zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zum Antrieb des Drehkörpers einen Gleichstrommotor mit Per- manentmagnet, eisenfreiem Anker und Edelsteinlagern zu benutzen, der eine lineare Kennlinie und einen sicheren Nullpunkt hat, und dessen jeweiligen Widerstände in einer an sich bekannten Brückenschaltung zu messen, die durch eine stabilisierte Gleichspannung gespeist wird.
• Dieser Motor wird in einem solchen Meßbereich verwendet, daß er eine lineare Kennlinie hat. Man muß beachten, daß die üblichen Motoren im Leerlauf im allgemeinen eine so große Stromaufnahme haben, daß der Spannungsabfall am Anker des Motors zu einer Nichtlinearität der Kennlinie führt.
• Man muß also den Motor in einem solchen Arbeitsbereich benutzen, daß er eine lineare Kennlinie hat.
• Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Meßmotor nur mit einem sehr geringen Anteil seiner Nennleistung belastet ist.
• Man muß weiter darauf achten, daß der Motor einen sicheren Nullpunkt hat. Geht man zu kleinen Stromstärken über, dann bereitet die Nullpunktkorrektur Schwierigkeiten, weil die Hysteresisverluste im Anker spannungsabhängig werden. Deshalb schlägt die Anmeldung einen Meßmotor mit eisenfreiem Anker vor. Dieser so ausgestaltete Motor wird nun in einer an sich bekannten Brücke schaltung verwendet. Hierbei ist von besonderer Bedeutung, daß die Brücke durch eine außerordentlich genau stabilisierte Gleichspannung gespeist wird, bei der die an sich schon sehr geringen Eisen-, Kupfer- und Reibungsverluste durch Abgleich der Brückenwiderstände so weit abgeglichen werden, daß stets der ganze Meßbereich des Brückengalvanometers ausgenutzt werden kann, selbst wenn dieser von der gleichen Größenordnung wie die Verluste sein sollte. Auf diese Weise wird es erst möglich, bis in den Bereich kleinster Viskositäten zu messen, da, wie sich herausgestellt hat, die Verluste bei konstanter Temperatur kompensierbare Festwerte darstellen.
• Diese Ausgestaltung bietet besondere Vorteile, die die bekannte Technik nicht ermöglichte, denn man kann die Wechselstrom instrumente durch Gleichstrominstrumente ersetzen und vermeidet dadurch die bekannten Nachteile der Wechselstrominstrumente, die in einer nicht linearen Skala und in der Unmöglichkeit bestehen, auf verschiedene Meßbereiche umzuschalten. Mit dem Gerät nach der Erfindung kann man diese Umschaltung auf verschiedene Meßbereiche in einfacher Weise durch Paralleiwiderstände in dekadischen Stufen herbeiführen. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, an Stelle eines einzigen Gerätes auch Registriergeräte der gleichen Empfindlichkeit anzuschließen, mit denen Viskositätskurven aufgenotnmen und damit das thyxotrope Verhalten der Flüssigkeiten untersucht werden kann.
• Ein Ausführungsbeispiel des Geräts ist in den Zeichnungen dargestellt. In dieser zeigt Abb. I das Schaltschema und Abb. 2 schematisch den Aufbau des Gerätes.
• Das Gerät besteht im wesentlichen aus einem spannungsstabilisierten Gleichrichter, der eine geglättete Gleichspannung herstellt, die einer Wheatstoneschen Brücke mit den Brückenwiderständen WI, W2 und W3 zugeführt wird. In einem Zweig dieser Brücke liegt der Meßmotor M, der, wie Abb. 2 zeigt, mit einem Drehkörper D direkt gekuppelt ist und in die zu untersuchende Flüssigkeit eintaucht.
• Die Brücke wird mit einem PotentiometerP so abgeglichen, daß das Brückengalvanometer G stromlos ist, wenn der Drehkörper in Luft rotiert. Taucht man den Drehkörper D in die zu untersuchende Flüssigkeit F (Abb. 2) ein, dann sinkt die gegenelektromotorische Kraft des MeßmotorsM, die Meßbrücke kommt in ein Ungleichgewicht und das Galvanometer zeigt einen Ausschlag an, der in Viskositätseinheiten geeicht werden kann. Das Galvano meter kann mit Widerständen parallel geschaltet werden, so daß mehrere Meßbereiche, die sich zweckmäßig jeweils um eine Dekade unterscheiden, eingestellt werden können.
• Wie Abb. 2 zeigt, ist der Meßteil des Gerätes in einem gut belüfteten Blechgehäuse B eingebaut, das ein Klemmenpaar K 1 zum Anschluß an den Meßmotor M und ein Klemmenpaar K2 zum Anschluß eines Registriergerätes R zeigt.
• Wie aus der Abbildung hervorgeht, ist der Meßmotor M mit einem Temperiermantel T umgeben; der über den Anschluß A an eine Wasserleitung angeschlossen werden kann. Dadurch wird der Motor auf konstanter Temperatur gehalten, so daß das Gerät auch bei erhöhten Temperaturen benutzt werden kann.
• Der Meßmotor 116 kann in Leitungen beliebiger Art in stationärer Ausführung eingebaut werden.
• Er kann aber auch in einer Ausführungsform, wie sie die Abb. 2 zeigt, mit einem Schwimmträger S versehen sein, der auf der zu untersuchenden Flüssigkeit schwimmt, so daß das Gerät in Behältern verwendet werden kann, in denen der Flüssigkeitsspiegel sich verändert. Wenn bei solchen Messungen mit einer kräftiger bewegten Oberfläche zu rechnen ist, wird man den Drehkörper D hinter einem Wel lenbrecher W anordnen, so daß er vor den Wellen. vor Spritzern oder Blasen geschützt ist.
• Man kann das Gerät auch so ausführen, daß der Meßmotor tragbar ist und so an beliebigen Meßstellen verwendet werden kann. Man kann dabei das Anzeigegerät ebenfalls tragbar machen oder fest montieren. Es ist auch ohne weiteres möglich, mehrere Meßmotoren auf ein Anzeigegerät zu schalten und so mit demselben Anzeigegerät Viskositätsbestimmungen an mehreren örtlich voneinander getrennten Meßstellen durchzuführen und in einem zentralen Meßstand zu beobachten.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Fernviskosimeter hoher Genauigkeit mit einem in die zu prüfende Flüssigkeit eintauchenden, elektromotorisch angetriebenen Drehkörper, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Drehkörpers ein Gleichstrommotor mit Permanentmagnet, eisenfreiem Anker und Edelsteinlagern, der eine lineare Kennlinie und einen sicheren Nullpunkt hat, in einer an sich bekann- ten Brückenschaltung, die durch eine stabilisierte Gleichspannung gespeist wird, vorgesehen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwimmhalterung des mit einem Temperiermantel (T) versehenen Meßmotors (M) auf in der Höhe veränderlichen Flüssigkeitsoberflächen ein auf die Dichte der Flüssigkeit abstimmbarer Schwimmkörper (S) den Meßmotor (M) und damit den Drehkörper (D) auf einer konstanten Eintauchtiefe hält.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein besonderer Wellenbrecher (W) zur Abschirmung des rotierenden Drehkörpers (D) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenwiderstand (W3) und entsprechend die Umlaufzahl des Motors (M) für die Messung thyxotroper Erscheinungen bei variablem Geschwindigkeitsgefälle veränderlich ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 237 743, 2 266 733, 448533; österreichische Patentschrift Nr. I70 007.