DK157155B - Fremgangsmaade til maaling af fortrinsvis hoejviskose vaeskers flydeegenskaber samt apparat til udfoerelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

DK 157155 B

Den foreliggende opfindelse angàr en fremgangsmàde til màling af fortrinsvis hejviskose væskers fTydeegenskaber, ved hvilken fremgangsmàde en væske anbringes i en spalte mellem en stang og en ring og udsættes for en forskydningskraft ved indbyrdes 5 forskydning af ring og stang. Opfindelsen angàr endvidere et apparat til udferelse af fremgangsmâden.

Ved hojviskose væsker forstâs i denne sammenhæng væsker med en viskositet pâ over ca. 1 Pa*s.

10

De fleste industrielt anvendte viskosimétré er rotationsvisko- simetre og er konstrueret pâ en sâdan mâde, at viskositeten af tyktflydende (hejviskose) væsker, herunder f.eks. trykfarver til offset, kun kan mâles ved lave forskydningshastigheder, dels pà grund af væskernes ofte udprægede viskoelastiske egen-15 skaber, dels pà grund af utiIstrækkelig motoreffekt og dels fordi den under mâlingen udviklede varme umuligger opnâelse af en konstant temperatur i den væske, hvis viskositet skal mâ-1 es.

20 Som eksempler pâ rotationsviskosimetre til fastlæggelse af flydekurver kan nævnes de i DE offentliggerelsesskrift nr. 2.310.461 og DE fremlæggelsesskrift nr. 2.314.671 beskrevne viskosimetre.

25 Det er ligeledes kendt at anvende viskositetsmâleapparater, hvori en metalstang bevæges ned gennem en fastsiddende ring, som indvendigt er forsynet med den væske, hvis viskositet skal mâles, og hvor stangen udsættes for forskellige belastninger til fastlæggelse af sammenhorende værdier for forskydningsha-stighed og forskydningsspænding, se f.eks. DE fremlæggelses-skrift nr. 2.754.075. Ulempen ved sâdanne stangviskosimetre er imidlertid, at det i praksis er umuligt at undgâ, at stangen i visse tilfælde falder skævt med fejlmâling til felge, og des-uden giver et sâdant apparat kun mulighed for fastlæggelse af 3g et eller nogle fâ mâlepunkter pâ en flydekurve ved hvert for-seg. Endnu en ulempe er, at temperaturreguleringen er umulig eller meget vanskelig at gennemfore, og at apparatet nedven-digvis mâ hâve en hejde, der mindst er den dobbelte af stan- nane lannHo

DK 157155 B

2

Fra GB 2.120.793A kendes et viskosimeter til mâling af de reo-logiske egenskaber ved Newtonske væsker og Binghamvæsker, hvor et styret stempel bevæges gennem en hul cylinder indeholdende den væske, hvis viskositet skal bestemmes. Væskens forskyd-5 ningshastighed i spalten mellem stempel og cylinder varierer imidlertid voldsomt fra nul i midten af spalten til et maksi-mum ved grænsefladerne, og der kan derfor ikke med dette viskosimeter, som i virkeligheden er et særligt udformet kapil-larviskosimeter, bestemmes en flydekurve, hvor hvert enkelt 10 punkt kan henfores til en veldefineret, konstant forskydnings-hastighed.

Formâlet med den foreliggende opfindelse er at tiIvejebringe en fremgangsmâde og et apparat til mâling af fortrinsvis hoj- viskose væskers flydeegenskaber, hvilket apparat har en ogsà 15 til 1aboratorieformàl bekvem storrelse og ved hjælp af hvilket det bliver muligt at opnà en bedre temperaturregulering og at fastlægge en fuldstændig flydekurve i et enkelt forsog.

Dette opnàs ved hjælp af fremgangsmâden ifolge opfindelsen, 20 hvilken fremgangsmâde er ejendommelig ved, at enten stangen eller ringen bibringes en styret bevægelse i forhold til rin-gen, henholdsvis stangen. Det er herved muligt i en enkelt màleprocedure at underkaste materialet onskede variationer af forskydni ngshastigheder i f.eks. intervallet 0-4000 sek-!·, 25 samtidig med at forskydningsspændingen lobende mâles (op til f.eks. 250 kPa), hvorved det ud fra et enkelt forsog er muligt at fastlægge en hel flydekurve.

Ved en særlig foretrukken udforelsesforra for fremgangsmâden 30 ifolge opfindelsen anbringes væsken som et overtræk pà stangen for udforelsen af den styrede bevægelse. Herved opnàs sikker-hed for, at stangen er befugtet over hele sin overflade, sâ-ledes at dârlig befugtning af dele af overfladen og heraf fol-gende luft i màleomràdet undgâs.

Opfindelsen angâr endvîdere et apparat til mâling af fortrinsvis hojviskose væskers f1ydeegenskaber, hvilket apparat om-fatter en stang og en omkring denne stang forskyde1igt lejret 35 3

DK 157155 B

ring, hvor der mellem stang og ring findes en spalte til opta-gelse af den pâgældende væske, og hvilket apparat har en far-ste mâleindretning til at mâle den forskydningskraft, hvormed væsken pâvirkes ved indbyrdes forskydning af ring og stang, og 5 en anden mâleindretning til at mâle den relative forskydnings-hastighed, hvilket apparat er ejendotnmel igt ved, at det har bevægeorganer til at bibringe enten stangen eller ringen en styret bevægelse i forhold til ringen, henholdsvis stangen. Herved opnâs, at der i labet af meget kort tid, dvs. nogle fâ 10 sekunder, kan mâles en stor mængde sammenharende værdier af forskydningshastighed (op til f.eks. 4000 sek-1) og forskyd-ningsspænding (op til f.eks. 250 kPa), sàledes at en fuldstæn-dig flydekurve eller andre karakteristika kan udskrives auto-matisk i labet af meget kort tid i starrelsesordenen ca. 15 15 sek. eller mindre.

I en foretrukken udfarelsesform for apparatet ifalge opfindel-sen er dette ejendommeligt ved, at stangen fastholdes statio-nært, og at bevægeorganerne omfatter en motordrevet gevind-2Q stang, som strækker sig parallelt med stangen, og som samvir-ker med et herpâ pâskruet matriklignende organ, som er for-bundet med ringen. Den sti1lestâende stang muliggar opnàelse af en styret bevægelse i et apparat, som har en ogsà til labo-ratorieformàl bekvem starrelse under samtidig kontinuerlig 25 mâling af forskydningskraften (forskydningsspændingen). Dette skal ses i forhold til det f.eks. fra DE f remlæggelsesskr if t nr. 2.754.075 kendte apparat med bevæget stang, og hvori der anvendes en kraft, der opnâs ved anvendelse af lodder, der kan fjernes enkeltvis eller gruppevis under stangens bevægelse.

3 0 I en særlig foretrukken udfarelsesform for apparatet ifalge opfindelsen er det matriklignende organ forbundet med ringen via et kardanled. Herved opnâs, at ringen kan centrere sig selv og hermed sikre ensartet forskydningshastighed i mâlezo- nen samt lavt slid og bedre mulighed for opnàelse af en kon-35 stant temperatur.

I en anden foretrukken udfarelsesform for apparatet ifalge opfindelsen danner stangen og ringens inderflade en omdrejnings- 4

DK 16 71S 5 B

I en yderligere foretrukken udforelsesforra for apparatet ifol-ge opfindelsen er dette ejendommeligt ved, at den spaltedan-nende passage igennem ringen har et cylindrisk omràde, som ved hver sin ende steder op til koaksiale omrâder med stigende 5 tværsnitsarea1 i retning væk fra det cylindriske omràde. Her- ved opnàs en særlig hensigtsmæssig udforelsesform for opfindelsen, som fremmer den selvcentrerende virkning.

I en foretrukken udforelsesform for apparatet ifolge opfindel-sen er spaltebredden under 200 μ, fortrinsvis under 100 μ. Ved anvendelse af sâdanne smâ spaltebredder er det muligt at an-vende forholdsvis lave relative hastigheder mellem stang og ring og alligevel opnâ langt hojere forskydningshastigheder end med kendte apparater, og samtidig opnà, at temperaturfor-ogelsen i materialet bliver mindre. Dette medforer, at den nodvendige stanglængde ogsà bliver mindre, og at éventuelle accelerationsfænomener bliver mindre udprægede. Pâ den anden side skal spalten være bred nok til, at eventuel inhomogenitet i væsken, f.eks. i forbindelse med mâling af pigmenterede ma- 20 terialers viskositet, ikke virker generende. Endelig er pà grund af den lille spaltebredde den nedvendige prevemængde Tille og ligger i storrelsesordenen 1 g.

I en yderligere foretrukken udforelsesform for apparatet ifol- ge opfindelsen er stangen hul og indeholder tempereringsvæske.

25

Herved opnàs en i det væsentlige konstant temperatur i den væske, der underseges, og desuden opnàs, at denne temperatur er kendt, hvilket f.eks. ikke er tilfældet i forbindelse med vi-skosimetre med bevægelig stang.

30 Apparatet ifolge opfindelsen er endvidere i en sar1ig udforel-sesform ejendommelig ved, at den forste mâleindretning omfat-ter en vejecelle til fastlæggelse af den forskydningskraft (og hermed forskydningsspænding), som væsken udsættes for.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til

v O

tegningen, hvor fig. 1 er en skematisk fremstilling af apparatet ifolge opfindelsen og 5

DK 157155 B

fig. 2 viser eksempler pâ flydekurver.

Det i fig. 1 viste apparat omfatter en stang 1 samt en omkring denne stang forskydeligt lejret ring 2, hvor der mellem ring og stang findes en spalte 3, som pà tegningen er vist overdre-5 vet stor. Stangen 1 er hul og forbundet med en ti1forse1 s 1ed-ning 12 og en bortledningsledning (ikke vist) for en passende tempereringsvæske 10, som fortrinsvis er vand. Stangen 1 er forneden forbundet med en vejecelle 5, som afgiver signal til en beregningsenhed 11.

Indersiden af ringen 2 afgrænses af en cylindrisk flade, som ved hver sin ende gâr over i to koniske flader med tiltagende konicitet.

15 Ringen 2 er forbundet med et motriklignende organ 7 via et kardanled (ikke vist), som sikrer, at ringen til stadighed au-tomatisk centreres omkring stangen 1, nâr apparatet er i brug.

Det motriklignende organ 7 bevæges langs en gevindstang 6, langs hvilken den kan bevæges ved drejning af gevindstangen 6 20 ved hjælp af en motor 8 og en styreenhed 9, som muligger, at det metriklignende organ kan bibringes en styret bevægelse. Styreenheden 9 er indrettet til dels at serge for, at motoren kerer ved en bestemt ensket hastighed og med enskede accelera-tioner og decelerationer og dels til at mâle, ved hvilke ha-25 stigheder motoren rent faktisk bibringer det metriklignende organ 7 og dermed ringen, den styrede bevægelse.

Ved brug af apparatet anbringes den væske, der enskes under-segt, som et lag 4 pâ overfladen af stangen 1, hvilket i prak-3Q sis foregàr ved, at væsken pâferes stangen i et niveau under ringen, mens denne befinder sig i en 0vre stilling, hvorefter ringen bevæges langsomt en enkelt gang ned til stangens nedre ende og tilbage igen. Væskelaget 4 og spalten 3 er sâledes af-stemte, at væskelaget kommer i berering med ringen hele vejen 35 rundt om stangen ved bâde ringens indvendige cylindriske over-flade og en de! af den eller de koniske flader, imod hvilke væskelaget pâvirkes ved forskydning af ringen 2. Pâ tegningen er væskelaget 4 for tydeligheds skyld vist for tyndt. Ringen 2

DK 157155 B

6 bibringes ved hjælp af det metriklignende organ 7, gevindstan-gen 6 og motoren 8 en forskydningshastighed, som varieres ved hjælp af styreenheden 9. Den styrede forskydningshastighed gives som et hastighedssignal til beregningsenheden 11, hvor-5 til som nævnt ovenfor ogsâ de ved hjælp af vejecellens 5 màlte forskydningsspændinger gives, sâledes at afhængigheden mellem forskydningsspænding og forskydningshastighed kan udskrives, f.eks. som en flydekurve.

Tempereringsvæsken 10 sikrer, at den til enhver tid i spalten 3 værende væske 4 har en bestemt temperatur.

Fig. 2 giver i skematisk form eksempler pâ flydekurver, udteg- net pâ grundlag af de med apparatet ifelge opfindelsen mâlte sammenherende værdier af forskydningsspænding og forskyd-15 ningshastighed. De enkelte kurver 13-17 viser hver for sig eksempler pâ flydekurver, opnâet i en enkelt mâleprocedure, mens der med kendte apparater skal udfares adskillige forseg til opnâelse af en flydekurve.

20 Opfindelsen er blevet beskrevet under henvisning til særlige udforelsesformer for apparatet ifolge opfindelsen, men det mâ forstâs, at der kan foretages modifikationer og variationer deri uden at afvige fra opfindelsens omfang. Som metriklignen-de organ og den hermed samvirkende gevindstang kan der anven-25 des en i handelen almindeligt forekommende sâkaldt kuglemetrik med tilhorende gevindspindel.

30 35

Claims (10)

1. Fremgangsmâde til màling af fortrinsvis h0jviskose væskers 5 flydeegenskaber, ved hvilken fremgangsmâde en væske (4) an- bringes i en spalte (3) mellem en stang (1) og en ring (2) og udsættes for en forskydningskraft ved indbyrdes forskydning af ring (2) og stang (1), kendetegnet ved, at enten stangen (1) eller ringen (2) bibringes en styret bevægelse i forhold til ringen (2), henholdsvis stangen (1).

2. Fremgangsmâde ifolge krav 1, kendetegnet ved, at væsken (4) anbringes som et overtræk pà stangen (1) fer ud-forelsen af den styrede bevægelse.

3. Apparat til màling af fortrinsvis h0jviskose væskers f'iy deegenskaber, hvilket apparat omfatter en stang (1) og en om-kring denne stang (1) forskydeligt lejret ring (2), hvor der mellem stang (1) og ring (2) findes en spalte (3) til opta-gelse af den pâgældende væske (4), og hvilket apparat har en 20 ferste mâ1eindretning (5) til at mâle den forskydningskrafc, hvormed væsken (4) pâvirkes ved indbyrdes forskydning af rinc, (2) og stang (1), og en anden mâleindretning (9) til at mâ:c den relative forskydningshastighed, k e n d e t e g n e ved, at apparatet har bevægeorganer (5, 7) til at bibrisHv 25 enten stangen (1) eller ringen (2) en styret bevægelse i for hold til ringen (2), henholdsvis stangen (1).

4. Apparat ifolge krav 3, kendetegnet ved, ; > stangen (1) fastholdes stationært, og at bevægeorganerne (¢, 7. omfatter en motordrevet gevindstang (6), som strakker s ici parallelt med stangen (1), og som samvirker med et herpâ pa = skruet motriklignende organ (7), som er forbundet med ringen (2).

5. Apparat ifolge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, λ r 0 at det mstriklignende organ (7) er forbundet med ringen (2) via et kardanled.

6. Apparat ifolge ethvert af kravene 3-5, k e n d e t e g -net ved. at stanaen il) oa rinaens Î2) inderflad·? danner en DK 157155 B 8 omdrejni ngscylinderflade.

7. Apparat ifolge ethvert af kravene 3-6, kendeteg- net ved, at den spaltedannende passage (3) igennem ringen (2) har et cylindrisk omrâde, som ved hver sin ende stoder op 5 til koaksiale omrâder med stigende tværsnitsareal i retning væk fra det cylindriske omrâde.

7 DK 157155 B Patentkrav.

8. Apparat if0lge ethvert af kravene 3-7, kendeteg-n e t ved, at spaltebredden er under 200 μ, fortrinsvis under 10 100 μ.

9. Apparat ifalge ethvert af kravene 3-8, kendeteg-n e t ved, at stangen (1) er hul og indeholder tempererings-væske. 15

10. Apparat ifelge ethvert af kravene 3-9, kendeteg-n e t ved, at den farste mâleindretning (5) omfatter en veje-celle. 20 25 30 35