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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.
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Es ist ferner bekannt, die Viskosität aus der Drehzahländerung des
Prüfmotors abzuleiten, wobei man die Drehzahländerung eines Kurzschluß Ankermotores
mittels Geberdynamo fernübertrug.
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Auch bei dieser Viskositätsmessung werden die großen Eisen-, Kupfer-
und Reibungsverluste als Nachteil empfunden, da sie die Meßgenauigkeit beeinträchtigen.
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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.
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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.
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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.
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Man muß also den Motor in einem solchen Arbeitsbereich benutzen, daß
er eine lineare Kennlinie hat.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Meßmotor nur mit
einem sehr geringen Anteil seiner Nennleistung belastet ist.
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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.
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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.
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Ein Ausführungsbeispiel des Geräts ist in den Zeichnungen dargestellt.
In dieser zeigt Abb. I das Schaltschema und Abb. 2 schematisch den Aufbau des Gerätes.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Meßmotor 116 kann in Leitungen beliebiger Art in stationärer
Ausführung eingebaut werden.
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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.
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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.