DE2317811A1 - Vorrichtung zur messung von druecken und kraeften, die von stroemenden medien verursacht werden - Google Patents

Description

• VORRICHTUNG ZUR MESSUNG VON DRÜCKEN tTND KRXFTEN, DIE VON STRÖMENDEN MEDIEN VERURSACHT WERDEN.
• Das Interesse an Kunststoffen sowie ihr technischer Einsatz wächst stndig.Dies ist eine Erfahrung, die der beoPachtende Mensch leicht machen kann. Bei der Verarbeitung der Kunststoffe muß man ihre physikalischen Eigenschaften kennen, um die Vorcränge und die Verarbeitungsmaschinen berechnen und ontimieren zu können. Bei sehr vielen Herstellprozessen treten Kunststoffschmel2en auf, bei denen die Viskosität eine charakteristische und grundlegende Größe ist.
• Die Bestimmung der Viskosität von Kunststoffschmelzen erfolgt in zwei verschiedenen Apparaten, dem Rohr und dem Rotationsviskosimeter.
• Beim Rotationsviskosimeter werden zwei Flächen bewegt.Durch die Viskosität der Meßflüssigkeit entsteht bei der Bewegung ein Widerstand (Drehmoment). Beim Rohrviskosimeter wird die Meßflüssigkeit durch ein Rohr gedrückt. Aus dem Drehmoment und der Relativgeschwindigkeit (Rotationsviskosimeter) sowie dem Druckgradienten px im Rohr (px=#p/1,#p Druckdifferenz am Rohr, 1 Rohrlänge) und der Durchflußmenqe (wohrviskosimeter) kann man die Viskosität berechnen.
• Die Druckdifferenz im Meßrohr wird bei den handelsüblichen Geräten auf verschiedene Arten ermittelt: 1 In der Flüssigkeit vor dem Rohr wird der Druck gemessen.
• 2 Es wird die Stempelkraft, mit der die Flüssigkeit in das Rohr gedrückt wird, gemessen und aus der Stempelfläche der wirkende Druck berechnet.
• In beiden Fellen wird als Druck am Rohrende der Atmosphärendruck angenommen.
• Zur Druckmessung wird an der betreffenden Stelle eine kleine Bohrung angebracht, hinter der der Druckaufnehmer sitzt.
• Die beschriebenen Meßverfahren für den Druck geben nur -eine r.esamtaussage über die Druckdifferenz #p am Rohr, aus der sich ein ungenauer Wert für den für die Viskosität maßgeblichen Druckgradienten im Rohr berechnet: px = #p/l = (#pRohr + #pe + #pa)/l (#p gemessene Druckdifferenz, #pRohr Druckabfall im Rohr, #pe Druckverlust in der Einlaufzone des Rohrs, APa Druck sprung am Rohrende).Der zur Bestimmung der Viskosität genauere Wert des Druckgradienten ist Wx =#pRohr/l. Es ist nicht möglich, ape und #pa im trersuch zu bestimmen.Durch Variation des Verhältnisses Röhrlänge zu Rohrdurchmesser kann man bei den verschiedenen Flüssigkeiten die störenden Einflüsse von #pe und #pa herausseichen. Zur genaueren Bestimmung der Viskosität sind jedoch mehrere Meßreihen notwendig, die in der sogenannten BAGLEY-Darstellung aufcretragen werden müssen.
• Diese Methode ist vom Versuchs aufwand und von der Auswertung her sehr aufwendig und eignet sich insbesondere nicht bei verfahrenstechnischen anlagen zur automatischen Viskositätmessung und -regelung.
• Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Druckdifferenzmessung besteht darin, daß sich in Richtung der Rohrachsevdie vlüssigkeitstemperatur infolge der Wärmedissipation ändert, folglich auch die Viskosität der Flüssigkeit.Der in Wirklichkeit vorhandene nichtlineare Druckabfall wird bei den beschriebenen Meßmethoden nicht erfaßt.
• Diesem folgenden beschriebene Erfindung hat sich zum Ziele gesetzt, die erwähnten Nachteile und Mängel der bekannten Meßverfahren beim Rohrviskosimeter zu beseitigen. Das Grundprinzip der Maßnahmen liegt darin, an den Stellen die Drücke zu messen, die für die Rechnung gehraucht werden: im Rohr nach dem Einlauf und vor dem Auslauf.
• In der Xbb.l ist das Prinzip dargestellt. Aus dem durchgehenden Rohr (1) wird das Rohrstück (2) herausgetrennt.Dieses ist in diesem Beispiel für die konstruktive Ausführung von zwei dünnen Ringmembranen (3) gehalten, die an den Stellen (4) flüssigkeitsdicht mit den Rohren (1,2) verbunden sind.Die Stege (5) geben den Rohren (1) eine feste Positionierung.Bei einer Strömung wirkt auf die Fläche (7) der Druck nl Kraft P1), auf die Fläche (6) der kleinere Druck p2 (Kraft P2) und auf die Innenwand des Rohres (2) die Schubsnannung tW (Kraft P3). Die Summe der Kräfte bewirkt eine Verschiebung des Rohrstücks (2) in axialer Richtung, die ein Maß für den Drudc ist.
• Der Verschiebeweg kann auf verschiedene Weise gemessen werden: mechanisch, induktiv, kapazitiv, ontisch.Andererseits läßt sich die wirkende Gesamtkraft auf das Rohrstück (2) messen, wenn man zwischen das Rohrstück (2) und das Rohr (1) einen Kraftaufnehmer setzt. Dabei ist das Rohrstück (2) in seiner axialen Verschiebung teilazeise hehindert, je nach der Federcharakteristik des Kraftaufnehmers.
• Der von der Innenfläche her gesehene ringförmige Snalt in der Wand hängt von der axialen Verschiebung ab. Er soll klein sein im VerhYltnis zum Bohrungsdurchmesser des Rohrs, damit die Strömung durch diesen Spalt nur geringfügig qestört wird.Die beiden Unterbrechungen der Innenfläche durch die beiden Spalte soll gleich groß sein, damit der vorhandene störende Einfluß auf den Druck gleich groß ist und sich hinsichtlich der Kraft P1 und P2 kompensiert.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Vorrichtung zur Messung von Drücken und Kräften, die von strömenden Medien verursacht werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Medium infolge einer Druckdifferenz am Anfang und Ende eines geschlossenen Kanals strömt, daß aus dem Kanal durch zwei Schnitte ein Stück abgetrennt wird, das sich in wichtung der Kanalachse (St römungs richtung) erstreckt und als Meßkörper dient, daß die Schnittflächen des abgetrennten Meßkörpers und der restlichen Kanalstücke nicht aneinander stoßen, sondern einen Spalt bilden, daß die restlichen KanalstUcke z.B. durch Steqe starr verbunden sind, daß der abgetrennte Meßkörner an den Schnittstellen mit den restlichen Kanalst;5cken elastisch verbunden ist, dergestalt, daß bei einer Strömung und einer Differenzkraft in axialer Richtung auf das herausgetrennte Kanalstück sich dieses relativ zu den restlichen Kanalstücken axial verschieben kann, daß der Spalt zwischen dem abgetrennten Meßkörper und den restlichen Kanalstücken durch die elastischen Glieder nicht ausgefüllt wird, daß das oben heschriebene elastische Glied dicht mit den Kanal stücken verbunden ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h q e k e n n -z e i c h ri e t, daß der Kanal achssymmetrisch und zylindrisch ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h q e k e n n -z e i c h n e t, daß die elastischen Glieder durch Membranen gebildet werden.
4. 4. Vorrichtung nach anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die elastischen Glieder durch Faltenhälqe gebildet werden.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die elastischen Glieder durch dunnwandige Rohre gebildet werden.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h q e k e n n -z e i c h n e t, daß mehrere Mebranen zu einem Membranbalq zusammengesetzt werden0 L e e r s e i t e