WO1990010213A1 - Vorrichtung zum bestimmen bzw. messen einer substanz - Google Patents

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WO1990010213A1
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Inventor
Lothar Gehm
Original Assignee
Contraves Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • G01N11/14—Investigating 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

Definitions

  • the invention relates to a device for determining or measuring a substance or its change over a longer period of time by means of a measuring body, the substance being in a receptacle.
  • This device relates primarily to the field of rheometry or viscometry. This is the measurement technique on viscous, high and low molecular weight substances, the flow behavior and the viscosity being determined, i. H. can be measured. This is usually done by the measuring body mentioned, which is rotated in the corresponding substance to be examined. The investigation is carried out using commercially available rheometers.
  • the inventor set himself the goal of developing a simple device of the type mentioned above, by means of which continuous measurements on one and the same measurement sample with or without protective gas, with or without temperature control and / or temperature detection is made possible.
  • the receptacle is sealed airtight by a lid and the measuring body is connected to a magnet to which a magnetic drive is assigned from the outside.
  • the lid preferably has a latching lug with which it engages under an annular collar of the receptacle. In this way, the lid is simply clipped onto the receptacle. For the purpose of airtight sealing, it may still be necessary to insert a sealing ring between the lid and the receptacle.
  • this measuring body is a hollow body which rotates in the substance to be examined.
  • the hollow body serves to minimize the mass to be moved. The less measuring body mass is moved, the more precise the measurement can be.
  • an annular disk is also placed on the shaft, which carries the above-mentioned magnet as a ring magnet.
  • a ring magnet is assigned to this ring magnet, which transmits corresponding results to the rheometer.
  • Ring magnet and drive magnet form a magnetic coupling. It must be dimensioned in such a way that the coupling is not torn off. There must always be a “fixed” connection between the external magnet and the "ring magnet.
  • a speed is now specified (example: 10 revolutions / second), but the viscosity of the substance allows only a reduced speed (braking effect, for example, only 9 revolutions / second) From this and from the mass in the measuring gap, the size of the measuring body, the mass of the body, the distance between the outer edge of the body and the inner edge of the measuring cup, among other things, the viscosity of the substance is now determined.
  • the lid and bottom of the receptacle have a ring or bearing ring in which the shaft rotates.
  • This simple device allows, for example, a sample to be taken from a substance which is produced in many tons and this sample can also be examined after a long period of time.
  • a cylindrical receptacle 1 for receiving a substance, which is not to be determined by measurement, is sealed airtight by a cover 2.
  • the receptacle 1 has an annular collar 3, which in the closed position is underpinned by a catch 4 of the cover 2. If necessary.
  • a sealing ring can be arranged between the receptacle 1 and the lid 2.
  • a ring 5 is formed on the cover 2 towards the interior I of the receptacle 1 and serves to hold a shaft 6 which engages in a bearing ring 7 on the bottom 8 of the receptacle 1. This shaft 6 rotates in ring 5 or bearing ring 7.
  • a measuring body 9 is placed on the shaft 6, this measuring body 9 being connected to the shaft 6. In the position of use, this measuring body 9 rotates in the substance to be determined.
  • the measuring body 9 itself is a hollow body in the present exemplary embodiment, with different wall parts 10 and 11 enclosing a cavity H.
  • An annular disc 12, in which an annular magnet 13 is inserted, is pushed onto the shaft 2 towards the cover 2.
  • the annular disc 12 is also firmly connected to the shaft 6 and reacts to a magnetic drive, not shown, outside the receptacle 1. This has resulted in a smooth magnetic coupling, so that no frictional resistances distorting the entire measuring system occur.
  • a substance to be determined or measured is poured into the receptacle 1 and then the measuring system consisting of shaft, measuring body and ring disk with ring magnet is used. The receptacle 1 is then closed with the lid 2.
  • the substance to be measured remains within the receptacle and can be determined or measured at any time, so that, for example, changes in the viscosity of the substance can be determined over a longer period of time without external influences.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Bestimmen bzw. Messen einer Substanz bzw. ihrer Veränderung über einen längeren Zeitraum mittels eines Meßkörpers befindet sich die Substanz in einem Aufnahmebehälter. Dieser Aufnahmebehälter (1) ist luftdicht durch einen Deckel (2) verschlossen. Der Meßkörper (9) steht mit einem Magnet (13) in Verbindung, dem ein Magnetantrieb von außen zugeordnet ist.

Description

Vorrichtung zum Bestimmen bzw. Messen einer Substanz
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen bzw. Messen einer Substan≥ bzw. ihrer Veränderung über einen längeren Zeitraum mittels eines Meßkcrpers, wobei sich die Substanz in einem Aufnahmebehälter befindet.
Der Einsatz dieser Vorrichtung bezieht sich vor allem auf das Gebiet der Rheometrie bzw. Viskosimetrie. Dies ist die Meßtechnik an viskosen, hoch- und nieder-mole¬ kularen Stoffen, wobei das Fließverhalten und die Viskosität ermittelt, d. h. gemessen werden können. Üblicherweise geschieht dies durch den genannten Meßkörper, welcher in der entsprechenden zu unter¬ suchenden Substanz gedreht wird. Die Untersuchung erfolσt über handelsübliche Rheometer.
ERSATZßLATT Bislang wird eine Probe der zu untersuchenden Substanz genommen und in ein Labor gebracht. Dort wird der entsprechende Aufnahmebehälter gefüllt. Danach wird der Meßkörper in die Probe eingetaucht und die Messung vorgenommen. Die Meßdaten müssen nun ggfs. korrigiert werden, da zwischen Probenahme und Probenmessung Veränderungen der Probe, z. B. Verdunstung von Lösemittel, Änderung des Feuchtigkeitsgehaltes, Aushärtung des Materials (Klebstoffe mit Luftsauer¬ stoff) stattgefunden haben können. Weiterhin muß das System muß gereinigt werden, was zu einem Verlust dieser Probe führt. Soll die Untersuchung nach einigen Stunden, Tagen oder Wochen wiederholt werden, so wiederholt sich der gesamte Vorgang und die Meßfehler nehmen ggfs. unkontrolliert zu, da immer eine neue Probe genommen werden muß.
Der Erfinder hat sich" zum Ziel gesetzt, eine einfache Vorrichtung der oben genannten Art zu entwickeln, mittels welcher kontinuierliche Messungen an ein und derselben Meßprobe mit oder ohne Schutzgas, mit oder ohne Temperierung und/oder Temperaturerfassung möglich gemacht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Aufnahme¬ behälter luftdicht durch einen Deckel verschlossen ist und der Meßkörper mit einem Magnet in Verbindung steht, dem ein Magnetantrieb von außen zugeordnet ist.
Durch diese Anordnung ist es möglich, eine einmal gezogene Probe in dem Aufnahmebehälter zu belassen und dieselbe Probe nach Stunden, Tagen oder Wochen erneut zu untersuchen. Die Proben können, da sie unter Schutzgas oder Vakuum gehalten werden, fast uneingeschränkt gelagert und dabei zu jedem beliebigen Zeitpunkt wieder untersucht werden. Die Messung erfolgt über eine Magnetkraft¬ übertragung von außen, so daß in das Innere des Aufnahmebehälters nicht eingegriffen wird. Insofern gelangen in das Innere auch keine die Untersuchung beeinträchtigenden Nebenprodukte. Vor allem können jetzt auch Langzeituntersuchungen beispielsweise im Bereich der Sedimentation, Aushärtung o.a. erstmals unter Luftabschluß erfolgen.
Bevorzugt besitzt der Deckel eine Rastnase, mit welcher er einen Ringkragen des Aufnahmebehälters untergreift. Auf diese Weise wird der Deckel einfach auf den Aufnahmebehälter aufgeclipst. Zum Zwecke des luft¬ dichten Abschlusses kann es noch notwendig werden, daß zwischen Deckel und Aufnahmebehälter ein Dichtring eingesetzt wird.
Im Inneren des Aufnahmebehälters befindet sich bevor¬ zugt eine Welle, an welcher der Meßkörper festliegt. In vielen Fällen handelt es sich bei diesem Meßkörper um einen Hohlkörper, welcher in der zu untersuchenden Substanz dreht. Der Hohlkörper dient der Minimierung der zu bewegenden Masse. Je weniger Meßkörpermasse bewegt wird, um so genauer kann die Messung sein.
Bevorzugt ist der Welle auch eine Ringscheibe aufge¬ setzt, welche den oben genannten Magneten als Ring¬ magneten trägt. Diesem Ringmagnet ist von außen her ein Antriebsmagnet zugeordnet, der entsprechende Ergebnisse an den Rheometer weiterliefert. Ringmagnet und Antriebsmagnet bilden eine Magnetkupp¬ lung. Sie muß so dimensioniert sein, daß ein Abreißen der Kupplung vermieden wird. Es muß immer eine "feste" Verbindung zwischen Außenmagnet und " Ringmagnet bestehen. Vorgegeben wird nun eine Drehzahl (Beispiel: 10 Umdrehungen/Sekunde) , die Viskosität des Stoffes läßt aber nur eine verminderte Drehzahl zu (Bremswir¬ kung beispielsweise nur 9 Umdrehungen/Sekunde) . Hieraus und aus der Masse im Meßspalt, der Größe des Meßkör¬ pers, der Masse des Körpers, dem Abstand zwischen Außenkante Körper und Innenkante Meßbecher u.a. wird nun die Viskosität des Stoffes bestimmt.
Deckel und Boden des Aufnahmebehälters besitzen einen Ring bzw. Lagerring, in welchen die Welle dreht.
Durch diese einfache Vorrichtung kann beispielsweise von einer Substanz, die in vielen Tonnen hergestellt wird, eine Probe entnommen werden und auch nach einem längeren Zeitraum eine Untersuchung dieser Probe stattfinden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er¬ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrich¬ tung zum Untersuchen bzw. Messen einer Substanz.
Ein zylindrischer Aufnahmebehälter 1 zur Aufnahme einer durch Messung zu bestimmenden nicht näher gezeigten Substanz ist durch einen Deckel 2 luftdicht ver¬ schlossen. Der Einfachheit halber besitzt der Aufnahme¬ behälter 1 einen Ringkragen 3, der in Schließlage von einer Rastnase 4 des Deckels 2 unterfangen ist. Ggfs. kann zwischen Aufnahmebehälter 1 und Deckel 2 noch ein Dichtring angeordnet sein.
Dem Deckel 2 ist zum Inneren I des Aufnahmebehälters 1 hin ein Ring 5 angeformt, welcher der Halterung einer Welle 6 dient, die in einen Lagerring 7 am Boden 8 des Aufnahmebehälters 1 eingreift. Im Ring 5 bzw. Lagerring 7 dreht diese Welle 6.
Der Welle 6 ist zum einen ein Meßkörper 9 aufgesetzt, wobei dieser Meßkörper 9 mit der Welle 6 verbunden ist. In Gebrauchslage dreht dieser Meßkörper 9 in der zu bestimmenden Substanz. Der Meßkörper 9 selbst ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Hohlkörper, wobei verschiedene Wandteile 10 und 11 einen Hohlraum H um¬ schließen. Zum Deckel 2 hin ist der Welle 6 eine Ringscheibe 12 aufgeschoben, in welche ein Ringmagnet 13 eingesetzt ist. Die Ringscheibe 12 ist ebenfalls mit der Welle 6 fest verbunden und reagiert auf einen nicht näher gezeigten Magnetantrieb außerhalb des Aufnahmebehälters 1. Hierdurch ist eine reibungslose Magnetkupplung ent¬ standen, so daß keine das gesamte Meßsystem verfäl¬ schenden Reibungswiderstände auftreten.
Eine zu bestimmende bzw. zu messende Substanz wird in den Aufnahmebehälter 1 eingefüllt und sodann das Me߬ system aus Welle, Meßkörper und Ringscheibe mit Ring¬ magnet eingesetzt. Sodann wird der Aufnahmebehälter 1 mit dem Deckel 2 verschlossen. Die zu messende Substanz verbleibt innerhalb des Aufnahmebehälters und kann jederzeit bestimmt bzw. gemessen werden, so daß beispielsweise Änderungen der Substanz in ihrer Viskosität über einen längeren Zeitraum hinweg ohne Außeneinflüsse bestimmt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Bestimmen bzw. Messen einer Substanz bzw. ihrer Veränderung über einen längeren Zeitraum mittels eines Meßkörpers, wobei sich die Substanz in einem Aufnahmebehälter befindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufnahmebehälter (1) luftdicht durch einen Deckel (2) verschlossen ist und der Meßkörper (9) mit einem Magnet (13) in Verbindung steht, dem ein Magnetantrieb von außen zugeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) eine Rastnase (4) besitzt, mit der er einen Ringkragen (3) des Aufnahmebehälters (1) untergreift.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß im Inneren (I) des Aufnahmebehälters (1) eine Welle (6) angeordnet ist, welcher der Meß- kcrper (9) aufgesetzt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkörper (9) ein Hohlkörper ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Welle (6) auch eine Ringscheibe (12) aufgesetzt ist, welche einen Ringmagneten (13) trägt.
ERSATZBLATT
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Deckel (2) und ein Boden
(8) des Aufnahmebehälters (1) einen Ring (5) bzw.
Lagerring (7) besitzen, in welchen die Welle (6) dreht.
PCT/DE1990/000126 1989-02-24 1990-02-23 Vorrichtung zum bestimmen bzw. messen einer substanz WO1990010213A1 (de)

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