DE1078351B - Rotationsviskosimeter - Google Patents

Rotationsviskosimeter

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DE1078351B
DE1078351B DEP11057A DEP0011057A DE1078351B DE 1078351 B DE1078351 B DE 1078351B DE P11057 A DEP11057 A DE P11057A DE P0011057 A DEP0011057 A DE P0011057A DE 1078351 B DE1078351 B DE 1078351B
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DE
Germany
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measuring
cylinder
vessel
hollow
cylindrical
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Pending
Application number
DEP11057A
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English (en)
Inventor
Dipl-Chem Dr Siegfried Peter
Dipl-Chem Wolfgang Sliwka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SIEGFRIED PETER DIPL CHEM DR
Original Assignee
SIEGFRIED PETER DIPL CHEM DR
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • G01N11/14Investigating 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

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  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Description

  • Rotationsviskosimeter Die Erfindung betrifft Rotationsviskosimeter zur Durchführung von Absolutmessungen.
  • Eines der charakteristischsten Merkmale von Flüssigkeiten ist ihre Zähigkeit, d. h. der Widerstand, den sie einer bleibenden Formänderung entgegensetzen. Als quantatives Maß für den Widerstand gegen eine bleibende Formänderung wird nach Newton der Quotient aus Schubspannung z und Geschwindigkeitsdv gefälle dn verwendet. Mit g als Zähigkeit kann man den Sachverhalt demnach durch folgende Gleichung wiedergeben: In obiger Formel ist v die Geschwindigkeit der Flüssigkeit und n der Abstand der Schichten normal zur Strömungsrichtung.
  • Die Zähigkeit der leichtflüssigen Stoffe kleinen Molekulargewichtes ist in der Regel unabhängig von der Schubspannung bzw. dem Geschwindigkeitsgefälle.
  • Dagegen ist die Zähigkeit bei komplizierten Systemen, wie z. B. Suspensionen, makromolekularen Lösungen, Emulsionen usw., von der Schubspannung bzw. dem Geschwindigkeitsgefälle abhängig. Allgemein bezeichnet man letztere Systeme als strukturviskos.
  • Die Untersuchung des Fließverhaltens solcher Systeme kann sich daher nicht auf eine Messung der Zähigkeit bei einer bestimmten Schubspannung beschränken, sondern man muß die Zähigkeit iiber den interessierenden Bereich als Funktion von Schubdv spannung z bzw. Schergeschwindigkeit dn bestimmen.
  • Eine besondere Komplikation entsteht nun dabei durch den Umstand, daß sich der jeweilige zu einer bestimmten Schubspannung bzw. Schergeschwindigkeit gehörende Zustand stationären Fließens nicht sofort einstellt, sondern eine mehr oder weniger lange Anlaufzeit erforderlich macht. Aus diesem Grund ist die Bewältigung der Messung der Fließkurve eines strukturviskosen Systems mit einem der sonst recht handlichen Kapillarviskosimeter nicht möglich. In der überwiegenden Zahl der Fälle ist nämlich die Aufenthaltsdauer eines Raumelementes der Flüssigkeit in der Kapillare kürzer als die für die Einstellung des stationären Fließzustandes erforderliche Zeit. Bei dem zunehmenden Interesse, das Forschung und Praxis den Systemen, die Strukturviskosität zeigen, entgegenbringen, ist die befriedigende meßtechnische Lösung dieses Problems von großer Bedeutung. Da nun normalerweise von dem funktionellen Zusammenhang zwischen Schubspannung und Schergeschwindigkeit nichts bekannt ist, ist es erforderlich, die mechani- schen Grundgrößen Schubspannung und Geschwindigkeitsgefälle unmittelbar der Messung zugänglich zu machen. Diese Bedingungen lassen sich am einfachsten mit einem Rotationsviskosimeter realisieren.
  • Bei der bisherigen Ausführungsart der Rotationsviskosimeter mit zwei koaxialen offenen Zylindern waren die Meßflächen, also die Zylinder, fest mit dem Probegefäß so verbunden, daß eine Herausnahme der Meßzylinder aus dem Probegefäß nur unter großen Schwierigkeiten vorgenommen werden konnte. Abgesehen davon sind hierbei die in unmittelbarer Nähe der Flüssigkeitsoberfläche befindlichen Lager sehr stark durch Korrosion gefährdet. Außerdem dienen hierbei die Lager nicht nur zur Führung der Welle, sondern müssen auch das Gewicht des inneren Meßzylinders tragen, wodurch erhebliche Reibungskräfte verursacht werden.
  • Bei einem anderen Rotationsviskosimeter ist die äußere rotierende Meßfläche an einer Hohlwelle befestigt, die außen gelagert ist. Die Welle der inneren Meßfläche wird durch diese Hohlwelle hindurchgeführt und unmittelbar in dieser mit Hilfe von Kugellagern gelagert. Bei Rotation der äußeren Welle wird daher infolge der Lagerreibung ein Moment auf die innere Welle ausgeübt, das im gleichen Sinne wie das von der Meßflüssigkeit ausgeübte Moment wirkt. Dadurch wird die erzielbare Meßgenauigkeit vermindert.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Viskosimeter mit zwei in Relativdrehung zueinander befindlichen ko axialen zylindrischen Meßflächen, deren Koppelmoment als Maß für die Zähigkeit der Meßflüssigkeit dient, von denen die äußere zylindrische Meßfläche die Innenfläche eines beiderseitig offenen Hohlzylinders ist und beide zylindrische Meßflächen in ein beliebiges, die Versuchssubstanz enthaltenes Gefäß frei eingetaucht werden können. Das Viskosimeter ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden koaxialen Hohlzylinder an einer rohrförmigen Halterung derart befestigt sind, daß der größere Zylinder eine Hohlwelle trägt, die über die rohrförmige Halterung geschoben und daran gelagert ist, während der innere Zylinder mit seiner Achse im Inneren der rohrförmigen Halterung gelagert ist.
  • Der Behälter für die Meßfiüssigkeit kann erfindungsgemäß als zylindrisches Gefäß ausgebildet werden, dessen Boden nach innen in Form eines kleineren, umgestülpten zylindrischen Gefäßes hochgewölbt ist, wobei die Meßflüssigkeit in dem Raum zwischen den Zylindern eingefüllt wird.
  • Durch diese erfindungsgemäße Ausführung des Viskosimeters werden die oben angeführten Nachteile ausgeschaltet. Da weder die Antriebselemente noch die Zylinder in irgendeiner Form mit dem Probegefäß verbunden sind, können die Zylinder jederzeit in das Probegefäß eingetaucht oder aus diesem entfernt werden. Somit ist es möglich, Absolutmessungen mit einem hohen Genauigkeitsgrad durchzuführen. Hierbei werden die zylindrischen Meßflächen bei gleicher Rotationsgeschwindigkeit des angetriebenen Zylinders verschieden tief in die Meßflüssigkeit getaucht, und aus der Differenz der gemessenen Effekte wird die Zähigkeit bestimmt. Dadurch können die Randeffekte eliminiert werden, so daß physikalisch definierte Fließzustände zur Messung gelangen. Der innere Zylinder des erfindungsgemäßen Viskosimeters ist so angeordnet, daß er leicht aus dem Apparat herausgenommen werden kann, wodurch eine schnelle und gute Reinigung des Gefäßes gewährleistet ist.
  • Hervorzuheben ist noch, daß es durch das Eintauchen der beiden zylindrischen Meßflächen, von denen wenigstens die äußere als ein nach unten offener Hohlzylinder ausgeführt ist, in die Meßflüssigkeit auch möglich ist, sehr enge Meßspalte frei von Luftblasen zu bekommen. Dies ist mit den bekannten Viskosimetern nicht zu erreichen. Enge Meßspalte sind aber die Voraussetzung für die Realisierung eines homogenen Schubspannungsfeldes, das zur direkten Bestimmung der Parameter des Fließprozesses, nämlich Schubspannung und Schergeschwindigkeit, erforderlich ist.
  • Der Nachteil, daß ein Moment durch Lagerreibung vom äußeren zum inneren Zylinder übertragen wird und daß die Lager durch Korrosion gefährdet sind, ist durch die erfindungsgemäßeLagerung der Zylinderwellen vollständig beseitigt. Durch die Form des die Versuchsflüssigkeit enthaltenen Gefäßes kann eine genauere Temperierung erreicht werden, da der innere hochgewölbte Teil des Probegefäßes auch von der Thermostatenfiüssigkeit durchspült wird, so daß der Wärmeaustausch über erheblich größere Flächen und kürzere Wege erfolgt, als dies bei den bekannten Viskosimetern der Fall ist.
  • Außerdem wirkt sich die erfindungsgemäße Ausführung des Probegefäßes günstig bei Messungen thixotroper Gele aus. Hierbei befindet sich die thixotrope Substanz nur zwischen den beiden Meßflächen, während das Gefäß in seinem unteren Teil mit Quecksilber und zwischen äußerem Zylinder und Probegefäß sowie zwischen innerem Zylinder und Probegefäß mit einer geeigneten Flüssigkeit, die einen guten Wärmeaustausch gewährleistet, gefüllt ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich zwischen dem in Ruhe befindlichen inneren Zylinder und dem Gefäß- boden das thixotrope Material zum Gel versteift und die Messungen des Momentes am inneren Zylinder fälscht. Bei der Ausführung des Viskosimeters ist es grundsätzlich gleichgültig, ob man den äußeren Zylinder antreibt und das infolge der Zähigkeit übertragene Drehmoment am inneren Zylinder mißt oder ob man umgekehrt verfährt. Bei der Messung wird zunächst der rotierende Zylinder mit Hilfe eines Motors und eines geeigneten Getriebes in konstante Rotation versetzt und abgewartet, bis der dem gegebenen Geschwindigkeitsgefälle entstehende stationäre Fließzustand eingetreten ist. Dies wird durch die Konstanz des übertragenen Drehmomentes angezeigt. Die Anzeige und Messung des übertragenen Drehmomentes erfolgt dabei in bekannter Weise durch das Spannen einer Spiralfeder oder durch die Torsion eines elastischen Metallbandes bzw. -drahtes oder auf magnetischem Wege oder auch auf andere mechanische Weise, z. B. durch eine Drehmomentwaage od. dgl. Die Messung der Umdrehungsgeschwindigkeit des angetriebenen Zylinders erfolgt z.B. mit einem Tachometer oder einem Stroboskop oder einem Spiegel oder einer sonstigen geeigneten bekannten Einrichtung.
  • Am Beispiel einer Gerätekonstruktion soll das Meßprinzip dieser Erfindung erläutert werden (Abbildung) .
  • In einem Temperiergefäß 6, das an einen Umlaufthermostaten angeschlossen werden kann, befindet sich ein auswechselbares Gefäß 5, in dem die zu untersuchende Flüssigkeit sich befindet. Das Temperiergefäß steht auf einer Platte 8, die mit Hilfe eines Triebes 7 in der Höhe verstellbar angeordnet ist. Die beiden koaxialen Zylinder 1 und 2 tauchen in die Meßflüssigkeit ein und sind in einer Halterung 9, die in ihrem wichtigsten Teil als Rohr ausgebildet ist, gelagert. Die als Hohlzylinder ausgeführte Achse des äußeren Zylinders umgibt den längeren unteren Teil des Rohres der Halterung und ist in den beiden Kugellagern3 gelagert. Der äußere Zylinder kann durch einen Motor unter Vorschaltung eines Zahnrad- 10 oder eines Friktionsgetriebes mit konstanter, variabler Rotationsgeschwindigkeit angetrieben werden.
  • Der innere Zylinder wird von einer Achse getragen, die mit Hilfe von zwei Ringlagern 4 durch das Halterungsrohr 9 geführt wird. Soll das übertragene Drehmoment durch Torsion eines elastischen Bandes 11 bestimmt werden, so wird dasselbe an dem nach oben aus der Halterung hervorragenden Ende der Achse befestigt und der Drehkörper 2 daran aufgehängt. Will man das übertragene Drehmoment magnetisch oder mit Hilfe einer Spiralfeder bestimmen, so bildet man das Ringlager am oberen Ende der Achse des inneren Zylinders zweckmäßig als Spitzenlager aus, wobei man den Drehkörper entweder durch einen Magneten oder auch mit Hilfe eines Gasstromes, der gegen eine konzentrisch an der Achse befestigte Scheibe, die in einem Rohrstutzen frei angeordnet ist, geblasen wird, anhebt und gegen das Spitzenlager drückt. Um bei solcher Aufhängung den anzuhebenden Teil möglichst leicht zu halten, wird der innere Zylinder ebenfalls als Hohlzylinder ausgebildet. Das Volumen der benötigten Meßflüssigkeit kann dadurch klein gehalten werden, daß das zur Aufnahme des Prüfgutes dienende Gefäß 5 folgendermaßen ausgeführt wird: Der Boden des Gefäßes wird derart nach innen hochgezogen, daß er die Form eines umgestülpten Becherglases annimmt.
  • In dem rohrartig ausgebildeten Hohlraum zwischen äußerem und innerem Zylinder befindet sich die Meßflüssigkeit, in die die beiden konzentrischen Zylinder des Gerätes getaucht werden.

Claims (4)

  1. PATENTANsPROcHE: 1. Viskosimeter mit zwei in Relativdrehung zueinander befindlichen koaxialen, zylindrischen Meßflächen, deren Koppelmoment als Maß für die Zähigkeit der Meßflüssigkeit dient, von denen die äußere zylindrische Meßfläche die Innenfläche eines beiderseitig offenen Hohlzylinders ist und beide zylindrischen Meßflächen in ein beliebiges, die Versuchs substanz enthaltendes Gefäß frei eingetaucht werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden koaxialen Hohlzylinder an einer rohrförmigen Halterung derart befestigt sind, daß der äußere Zylinder eine Hohlwelle trägt, die über die rohrförmige Halterung geschoben und daran gelagert ist, während der innere Zylinder mit seiner Achse im Inneren der rohrförmigen Halterung gelagert ist.
  2. 2. Viskosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßflächen die Innenfläche eines Hohlzylinders und die Außenfläche eines koaxial im ersten Hohlzylinder angeordneten zweiten Hohlzvlinders sind und beide Hohlzylinder nach unten offen sind.
  3. 3. Viskosimeter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß für die Meßflüssigkeit ein zylindrisches Gefäß ist, dessen Boden nach innen in Form eines kleineren umgestülpten zylindrischen Gefäßes hochgewölbt ist, wobei die Meßflüssigkeit in den Raum zwischen den Zylindern eingefüllt wird.
  4. 4. Viskosimeter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des inneren Hohlzylinders eine Anzeigevorrichtung betätigt.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 844362, 820 814, 667 716; britische Patentschrift Nr. 482 950.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1157310B (de) * 1960-04-29 1963-11-14 Gen Electric Co Ltd Einrichtung zum selbsttaetigen Beschirmen der inneren Oberflaeche rohrfoermiger Lampenkolben elektrischer Leuchtstofflampen
US4152927A (en) * 1978-01-03 1979-05-08 Exxon Research & Engineering Co. Viscosity simulator
US4214475A (en) * 1978-06-30 1980-07-29 Texaco Inc. Adapter for a sensitive viscometer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB482950A (en) * 1936-10-06 1938-04-06 Charles Frederick Goodeve Improvements in apparatuses for the measurement of viscosity and thixotropy
DE667716C (de) * 1934-12-01 1938-11-18 Aeg Viskosimeter
DE820814C (de) * 1948-05-18 1951-11-12 Landis & Gyr Ag Dichtefuehler
DE844362C (de) * 1950-08-19 1952-07-21 Richard Dr Rer Techn Vieweg Elektrisches Viskosimeter fuer beliebige Fluessigkeiten

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE667716C (de) * 1934-12-01 1938-11-18 Aeg Viskosimeter
GB482950A (en) * 1936-10-06 1938-04-06 Charles Frederick Goodeve Improvements in apparatuses for the measurement of viscosity and thixotropy
DE820814C (de) * 1948-05-18 1951-11-12 Landis & Gyr Ag Dichtefuehler
DE844362C (de) * 1950-08-19 1952-07-21 Richard Dr Rer Techn Vieweg Elektrisches Viskosimeter fuer beliebige Fluessigkeiten

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1157310B (de) * 1960-04-29 1963-11-14 Gen Electric Co Ltd Einrichtung zum selbsttaetigen Beschirmen der inneren Oberflaeche rohrfoermiger Lampenkolben elektrischer Leuchtstofflampen
US4152927A (en) * 1978-01-03 1979-05-08 Exxon Research & Engineering Co. Viscosity simulator
US4214475A (en) * 1978-06-30 1980-07-29 Texaco Inc. Adapter for a sensitive viscometer

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