DE3336230A1 - Apparatus for examining fluids - Google Patents

Abstract

An apparatus for examining fluids has a wedge-type flow channel in which the fluid moves at least relative to one channel wall and a pressure measuring device with which the variation in the pressure of the liquid in the wedge can be determined. Known apparatuses of this type do not permit a satisfactory and meaningful examination of fluids. According to the invention, a correct and meaningful examination is made possible by providing a drive apparatus for the fluid and/or the channel walls of the wedge with which the same relative velocity can be established the outer boundary layers of the fluid flow and at the channel walls.

Description

Beschreibungdescription

Vorrichtung zum Untersuchen von Fluiden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbeeriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.Apparatus for examining fluids The invention relates to a Device of the type specified in the Oberbeeriff of claim 1.

Speziell in der Kunststoffverarbeitungstechnik und in der Sohmierungstechnik ist es erforderlich, für die Fließeigenschaften eines Fluids wesentliche Materialkenngrößen zu messen, vor allem die Viskosität und den sog. Wand- oder Gleitfaktor, und auch festzustellen,wie diese Materialkenngrößen bei verschiedenen Fluiden Funktionen des Drucks, der Schergeschwindigkeit, der Gleitgeschwindigkeit oder der Temperatur sind. In Kenntnis dieser Materialkenngrößen, die sich vor allem in Abhängigkeit vom jeweiligen Fluid und bestimmten Randbedingungen verändern, läßt sich das Fließverhalten der Fluide vorherbestimmten , was wiederum mitentscheidend für die Auslegung kunststoffverarbeitender Maschinen oder Gleitlager ist.Especially in plastics processing technology and in insulation technology It is necessary to have material parameters that are essential for the flow properties of a fluid to measure, especially the viscosity and the so-called wall or sliding factor, and also determine how these material parameters function in different fluids the pressure, the shear rate, the sliding speed or the temperature are. Knowing these material parameters, which are mainly dependent on The flow behavior can be changed by the respective fluid and certain boundary conditions of the fluids are predetermined, which in turn is decisive for the design of plastics processing Machines or plain bearings.

Aus der Zeitschrift Konstruktion 1966, Heft 7, Seite 2681 ist ein Keilspaltviskosimeter bekannt,bei dem in einer zylindrischen Gehäusekammer ein walzenförmiger Rotor mit zur Zylinderachse exzentrischer Drehachse zur Drehung antreibbar ist und mit der Innenwand des Gehäuses einen in Bezug auf das Gehäuse feststehenden Keilspalt definiert. Das zu überprüfende Fluid wird durch den Keilspalt gezwungen. Im Bereich des Keilspaltes ist im Gehäuse eine Druckmeßeirrichtung angebracht, mit der der Druck im Fluid gemessen wird. Unter der Annahme, daß der Druck im Keilspalt dem Mittelwert der Viskosität des Fluids proportional ist, läßt sich aus dem gemessenen Druck auf die Viskosität des Fluids schließen, die die zu suchende Materialkenngröße ist. Gleichzeitig wird von der Annahme ausgegangen, daß der Gleitwert des Fluids unendlich groß ist, daß also kein Gleiten is Fluide an einer Kanalwand erfolgt, sondern daß die Grenzschicht der Fluidströmung an der Kanalwand haftet. Mit dieser Annahme kann der Wert der Viskosität des Fluids richtig ermittelt werden. Wenn jedoch, z.B. Öl in einem Gleitlager tatsächlich an der Oberfläche haften würde, müßte das bedeuten, daß die Grenzschicht der Ölströmung unendlich lange Zeit im Lager verbleiben müßte.From the magazine construction 1966, issue 7, page 2681 is a Wedge gap viscometer known, in which a cylindrical housing chamber is a cylindrical Rotor can be driven to rotate with an axis of rotation eccentric to the cylinder axis and with the inner wall of the housing a wedge gap which is fixed with respect to the housing Are defined. The fluid to be checked is forced through the wedge gap. In the area of the wedge gap a Druckmeßeirrichtung is mounted in the housing with which the Pressure in the fluid is measured. Assuming that the Pressure in Wedge gap is proportional to the mean value of the viscosity of the fluid, can be derived from the measured pressure will infer the viscosity of the fluid that is being sought Material parameter is. At the same time it is assumed that the sliding value of the fluid is infinitely large, so that there is no sliding. Fluids on a channel wall takes place, but that the boundary layer of the fluid flow adheres to the channel wall. With this assumption, the value of the viscosity of the fluid can be correctly determined. However, if, for example, oil in a plain bearing would actually adhere to the surface, this would have to mean that the boundary layer of the oil flow in the infinitely long time Stock would have to remain.

Da Ole aber nur eine begrenzte Standzeit haben, müßte sich das Öl dann zersetzen, In der Praxis zeigt sich aber, daß Gleitlager durchaus mit Ölen begrenzter Standzeit betrieben werden können, ohne daß das Öl sich zersetzt. Dies bedeutet, daß das Öl nicht an der Oberfläche haften kann. Andererseits gleitet Öl nicht reibungsfrei an der Oberfläche, denn es würde dann nicht in den Lagerspalt hineingefördert werden. Ähnliches zeigt sich auch bei kunststoffverarbeitenden Maschinen, in denen Kunststoffe in flüssigem oder teigigem Zustand bei erhöhten Temperaturen verarbeitet werden, bei denen sie nur über eine bestimmte Standzeit keinen Schaden nähmen. Es gibt allerdings Kunststoffe, die sich gar nicht oder nur schwer verarbeiten lassen.Since oils only have a limited service life, the oil would have to be then decompose, In practice, however, it has been shown that plain bearings are entirely made with oils can be operated for a limited period of time without the oil decomposing. this means that the oil cannot adhere to the surface. On the other hand, oil slides not friction-free on the surface, because then it would not get into the bearing gap be promoted. The same can be seen in plastics processing machines, in which plastics are in a liquid or pasty state at elevated temperatures processed, in which they only over a certain period of time no damage take. However, there are plastics that are difficult or impossible to process permit.

Dies kann daran liegen, daß diese Kunststoffe tatsächlich an den Oberflächen haften und nicht gefördert oder gemischt werden und schließlich nach Überschreiten der Standzeit verderben. Die Annahme, daß also die Grenzschicht einer Fluidströmung an der Kanalwand haftet, wird in der Praxis in nicht allen Fällen widerlegt. Wenn nun ein Fluid unter- sucht wird, das an der Kanalwand nicht anhaftet, wird unter der Annahme des Haftens ein Viskositätswert ermittelt, der stark von der wirklichen Viskosität des Fluids abweicht. Die Messung gibt keinen brauchbaren Aufschluß über das Fließverhalten des Fluids Wenn jedoch ein Gleiten is Fluide an der Kanalwand auftritt, was in der überwiegenden Zahl der Fälle der Fall ist, so läßt sich der Gleitwert des Fluids an der jeweiligen Kanalwand mit den bekannten Viskosimetern nicht ermitteln. Für die Auslegung eines Gleitlagers oder einer kunststoffverarbeitenden Maschine ist jedoch die genaue Kenntnis der Viskosität und auch ggf. des Gleitwertes eine unbedingte Voraussetzung.This may be because these plastics are actually on the surfaces adhere and not be promoted or mixed and finally after exceeding spoil the service life. The assumption that the boundary layer of a fluid flow adheres to the sewer wall is not disproved in practice in all cases. if now a fluid under- is sought that does not adhere to the canal wall, Assuming adhesion, a viscosity value is determined which is strongly from deviates from the real viscosity of the fluid. The measurement is not a useful one Information about the flow behavior of the fluid, however, when sliding is fluid the canal wall occurs, which is the case in the majority of cases, so the sliding value of the fluid on the respective duct wall can be compared with the known Viscometers do not determine. For the design of a plain bearing or a plastic processing However, the machine requires precise knowledge of the viscosity and, if necessary, of the sliding value an absolute requirement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genanten Art zu schaffen, mit der die Viskosität und ggf. auch der Gleitwert für Kombinationen aus bestimmten Fluiden und bestimmten Kanalwänden, die hinsichtlich des Materials und ihrer Oberflächeneigenschaften differieren, exakt feststellbar sind.The invention is based on the object of providing a device of the initially described called kind to create with which the viscosity and possibly also the sliding value for Combinations of certain fluids and certain channel walls that with regard to of the material and its surface properties differ, exactly detectable are.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object set is according to the invention by the characterizing Part of claim 1 specified features solved.

Bei dieser Ausbildung ergeben sich zwischen den Kanalwänden und dem Fluid bzw. der Fluidströmung symmetrische Randbedingungen. Aufgrund dieser symmetrischen Randbedingungen läßt sich in der Fluidströmung bzw. in deren Grenzschicht abhängig von den Meßpunkten in der Längserstreckung des Keilspalts oder der Spaltweite des Strömungskanals entweder der Druck-Gradient oder der Druck oder die Schub- spannung an der Kanalwand ermitteln, wodurch sich jeweils ein funktioneller Zusammenhang ergibt, der als Kurve grafisch darstellbar und grafisch oder mathematisch interpretierbar und auswertbar ist, um für das zu untersuchende Fluid diejenigen Materialkenngrökben zu ermitteln, die für seine Fließeigenschaften maßgebend sind. Diese Materialkenngrößen sind - wi gesagt - die Viskosität und der Gleitfaktor oder Wandfaktor. Die Viskosität ist maßgeblich für das Fließverhalten verantwortlich, während der Gleitfaktor das Verhalten des Fluids an der Kanalwand repräsentiert. Bei der Ermittlung der Materialkenngrößen geht das Verhalten der Strömungsgrenzschichten an den Kanalwänden mit ein, so daß stets die richtige Viskosität und auch der jeweils richtige Gleitfaktor feststellbar ist.In this training result between the channel walls and the Fluid or the fluid flow symmetrical boundary conditions. Because of this symmetrical Boundary conditions can be dependent on the fluid flow or its boundary layer from the measuring points in the longitudinal extension of the wedge gap or the gap width of the Flow channel either the pressure gradient or the pressure or the thrust tension determine on the duct wall, which creates a functional relationship in each case which can be represented graphically as a curve and interpreted graphically or mathematically and can be evaluated in order to determine those material parameters for the fluid to be examined to determine which are decisive for its flow properties. These material parameters are - wi said - the viscosity and the sliding factor or wall factor. The viscosity is largely responsible for the flow behavior, while the sliding factor is Representing the behavior of the fluid on the duct wall. When determining the material parameters the behavior of the flow boundary layers on the channel walls is included, so that the correct viscosity and the correct slip factor can always be determined is.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung geht aus Anspruch 2 hervor. Mit der Schubspannungs-Meßeinrichtung wird die Schubspannung an der Kanalwand festgestellt. Da die Schubspannung einen direkten Einfluß auf die Schergeschwindigkeit hat und direkt mit der Gleitgeschwindigkeit des Fluids an der Kanalwand zusammenhängt, läßt sich anhand der Schubspannung die Gleitgeschwindigkeit bzw. die Schergeschwindigkeit direkt ermitteln. Es ist zwar bekannt, beim sog. Couette-Viskosimeter vom aufzubringenden Drehmoment auf die Schubspannung im Fluid zu schließen. Dieses Viskosimeter liefert jedoch keine Angabe, auf welche Schergeschwindigkeit oder Gleitgeschwindigkeit sich die ermittelte Schubspannung bezieht. Bei der erlndungemäßen Ausbildung läßt sich jedoch die Schubspannung direkt messen und jeweils einer bestimmten,gleichzeitig und am Meßpunkt auftretenden Gleitgeschwindigkeit bzw. Schergeschwindigkeit zu-ordnen. Mit der er- mittelten Wandschubspannung kann auch der ermittelte Druck bzw. Druck-Gradient der Fluidströmung kontrolliert werden, da zwischen diesen beiden ein direkter Zusammenhang besteht.An expedient embodiment of the invention is based on claim 2 emerged. The shear stress on the duct wall is measured with the shear stress measuring device established. Because the shear stress has a direct influence on the shear rate and is directly related to the sliding speed of the fluid on the canal wall, the sliding speed or the shear speed can be determined on the basis of the shear stress determine directly. It is known that in the so-called Couette viscometer from the to be applied Torque to infer the shear stress in the fluid. This viscometer delivers however, no indication of the shear rate or sliding rate refers to the determined shear stress. In the course of training inappropriately however, measure the shear stress directly and each time a certain one, at the same time and to assign the sliding speed or shear speed occurring at the measuring point. With the The determined wall shear stress can also be used Pressure or pressure gradient of the fluid flow are controlled, since between them there is a direct connection between the two.

Eine einfache Ausführungsform der Erfindung geht auch aus Anspruch 3 hervor. Die Meßfühler werden hier auf übliche Weise der Fluidströmung direkt ausgesetzt.A simple embodiment of the invention is also based on the claim 3 emerges. The sensors are here exposed directly to the fluid flow in the usual way.

Exaktere Ergebnisse werden jedoch mit einer Ausführungsform erreicht, die aus Anspruch 4 hervorgeht. Die Meßeinrichtungen beeinflussen hierbei die Fluidströmung im Strömungskanal nicht und liefern trotzdem genaue Aussagen, die zur Ermittlung der Materialkenngrößen herangezogen werden können.However, more exact results are achieved with an embodiment which emerges from claim 4. The measuring devices influence the fluid flow not in the flow channel and still provide precise information for the determination the material parameters can be used.

Besonders zweckmäßig ist dabei eine Ausführungsform, wie sie in Anspruch 5 erläutert ist. Dehnungsmeßstreifen zeichnen die von der Fluidströmung an die Kanalwand übertragenen Kräfte und Spannungen sehr exakt auf und registrieren feinste Änderungen.An embodiment as claimed is particularly useful 5 is explained. Strain gauges trace the flow of fluid to the duct wall transmitted forces and tensions very precisely and register the finest changes.

Insbesondere die Druck-Gradienten über den Keilspalt lassen sich bei einer Ausführungsform gut ermitteln, wie sie aus Anspruch 6 hervorgeht.In particular, the pressure gradients across the wedge gap can be Determine an embodiment well, as it emerges from claim 6.

Alternativ dazu läßt sich die Schubspanung mit einer Ausführungsform besonders genau ermitteln, wie sie aus Anspruch 7 hervorgeht.As an alternative to this, the shear stress can be implemented with one embodiment determine particularly precisely how it emerges from claim 7.

Da das Fluid zu einer aussagekräftigen Messung unter sich verändernden Bedingungen untersucht werden muß, sind die in Anspruch 8 enthaltenen Merkmale wichtig. Durch die Veränderung der Anstellung zwischen den Kanalwänden und auch der Veränderung der Spalt- weite kann einfach herausgefunden werden, wie sich das Fließverhalten des untersuchten Fluids dabei verändert bzw. nach welchen Gesetzmäßigkeiten solche Änderungen erfolgen.Because the fluid becomes a meaningful measurement under changing Conditions must be examined, the features contained in claim 8 are important. By changing the position between the canal walls and also the change the gap- expanse can easily be found out how the The flow behavior of the examined fluid changed or according to which laws such changes are made.

Eine baulich besondern einfache Ausführungsform der Erfindung geht weiterhin aus Anspruch 9 hervor.A structurally particularly simple embodiment of the invention is possible further emerges from claim 9.

Der Trichter wird zweckmäßigerweise, da im Fluid eine konstante Temperatur erforderlich ist, von außen gekühlt oder beheizt.The funnel is expedient because there is a constant temperature in the fluid is required, cooled or heated from the outside.

Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung geht aus Anspruch 10 hervor. Bei dieser Ausbildung lassen sich besonders die Geschwindigkeiten der Kanalwände, deren gegenseitige Anstellung und auch die Keilspaltweite in einem großen Bereich einfach verstellen.Another, expedient embodiment of the invention is based on the claim 10 emerges. In this training, the speeds of the Canal walls, their mutual employment and also the wedge gap width in a large one Simply adjust the area.

Eine alternative Ausführungsform geht auch aus Anspruch 11 hervor. Bei dieser Vorrichtung wird nur eine kleine Menge des Fluids fw die Untersuchung benötigt. Die Meßstrecke ist sehr kurz.An alternative embodiment is also evident from claim 11. With this device, only a small amount of the fluid is used for testing needed. The measuring distance is very short.

Die gemessenen Werte, die von Meßfühlern in der Oberfläche der Walzen oder von den Meßstreifen gebildet werden, lassen sich über Schleifringe oder drahtlos an ein ruhendes Auswertungsgerät übertragen.The measured values obtained by sensors in the surface of the rolls or formed by the measuring strips, can be via slip rings or wirelessly transferred to a stationary evaluation device.

Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung geht aus Anspruch 12 hervor. Das zu untersuchende Fluid wird mittels einer Pumpe durch den Strömungskanal gepreßt. Durch die Anstellung der Platten zueinander oder deren Abstand lasse sich die Winkel im Strömungskanal und die Spaltweite beliebig verändern. Die Plattenoberflächen können einfach, z.B. durch auswechselbare Auflagen, in ihrer Oberflächenqualität variiert werden. Auch die Temperatur des Fluids kann wahlweise verändert werden. Die Kanalwände stehen in der Regel im Vergleich zur Strömung still.Another, expedient embodiment of the invention is based on the claim 12 emerges. The fluid to be examined is pumped through the flow channel pressed. By adjusting the plates to each other or their distance, can be Change the angle in the flow channel and the gap width as desired. The plate surfaces can easily, e.g. through interchangeable pads, in their Surface quality can be varied. The temperature of the fluid can also be changed as required. The canal walls usually stand still compared to the flow.

Eine itere, besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung, bei der der Keilspalt von einer zylindrisehen Innenwand eines Gehäuses und dem Mantel einer im Gehäuse zu Drehung antreibbar gelagerten, im Außendurchmesser kleineren Walze gebildet wird, deren Drehachse parallel zur Zylinderachse des Gehauses und exzentrisch zur dieser liegt, geht aus Anspruch 13 hervor. Hier wird auf einfache Weise durch Drehbewegungen erreicht, daß für die Fluidströmung im Keilspalt symmetrische Randbedingungen vorliegen, die für das Erzielen korrekter Meßergebnisse ursächlich verantwortlich sind.An iter, particularly expedient embodiment of the invention at that of the wedge gap between a cylindrical inner wall of a housing and the jacket one in the housing so that it can be driven to rotate and has a smaller outer diameter Roller is formed whose axis of rotation is parallel to the cylinder axis of the housing and eccentric to this is evident from claim 13. Here is a simple one Way achieved by rotary movements that symmetrical for the fluid flow in the wedge gap There are boundary conditions that are responsible for achieving correct measurement results are responsible.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Merkmale von Anspruch 14 realisiert sind, da sich auf diese Weise die Gegendrehung der Drehachse der Walze zur Drehbewegung der Walze einfach einstellen läßt.It is useful if the features of claim 14 are implemented are, because in this way the counter-rotation of the axis of rotation of the roller to the rotational movement the roller can be easily adjusted.

Da ja die Walze gleichzeitig mit der Drehbewegung ihrer Drehachse in eine Drehung versetzt werden muß, sind auch die Merkmale von Anspruch 15 zweckmäßig, da sich dabei keine negativen Beeinflussungen der beiden Drehbewegungen ergeben können. Ein weiterer Vorteil dieser Ausbildung ist es, daß die beiden Antriebe , nämlich der Hauptdrehantrieb und der Hilfsdrehantrieb, mit unterschiedlichen Leistungen und unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden können.Since the roller is at the same time as the rotary movement of its axis of rotation must be set in a rotation, the features of claim 15 are appropriate, since there are no negative influences on the two rotary movements can. Another advantage of this training is that the two drives, namely the main rotary drive and the auxiliary rotary drive, with different powers and different speeds can be operated.

Zweckmäßig ist dabei auch das Merkmal von Anspruch 16, da es unter bestimmten Umständen erforderlich ist, die Walze anzuhalten.The feature of claim 16 is also expedient here, there it is necessary in certain circumstances to stop the roller.

Da das Fluid auf sein Fließverhalten auch bei unterschiedlichen Temperaturen untersucht werden muß und aa die jeweilige Untersuchungstemperatur über den Untersuchungszeitraum konstant gehalten werden muß, sind auch die Ausführungsformen der Ansprüche 17 und 18 wichtig. Das Fluid kann auf diese Weise entweder abgekühlt oder aufgeheizt und auf der jeweiligen Untersuchungstemperatur gehalten werden.Because the fluid affects its flow behavior even at different temperatures must be examined and aa the respective examination temperature over the examination period must be kept constant, are also the embodiments of claims 17 and 18 important. The fluid can either be cooled down or heated up in this way be kept at the respective examination temperature.

Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 19 hervor. An dieser Innenwand können die Meßwerte mit Dehnungsmeßstreifen besonders exakt und feinfühlig abgegriffen werden, da das Rohr im Gehäuse stationär untergebracht ist. Die Elastizität des Rohres wird dabei nur so gewählt, daß die Dehnungsmeßstreifen einwandfreie Werte liefern, und ohne daß die Form des Keilspaltes durch die Verformung des Rohres verändert wird.A further, expedient embodiment emerges from claim 19. The measured values with strain gauges can be measured particularly precisely on this inner wall and can be picked up sensitively, as the tube is housed stationary in the housing is. The elasticity of the pipe is only chosen so that the strain gauges deliver perfect values, and without the shape of the wedge gap being affected by the deformation of the pipe is changed.

Ein weiterer, wichtiger Gesichtspunkt ist in Anspruch 20 enthalten. Bei herkömmlichen Viskosimetern ist das Reinigen nach durchgeführter Untersuchung außerordentlich mühsam und zeitaufwendig. Durch die Anordnung des Austrageschlitzes wird erfindungsgemäß jedoch die Möglichkeit geschaffen, das untersuchte Fluid durch die Arbeitsbewegung selbst auszutragen und ggf. mit einem Reinigungsfluid die Vorrichtung nachher zu säubern. Wem der Austrage- schlitz verschließbar ist, stört er während der Untersuchung nicht.Another important aspect is contained in claim 20. In the case of conventional viscometers, cleaning is carried out after the examination has been carried out extremely laborious and time-consuming. Due to the arrangement of the discharge slot according to the invention, however, the possibility is created to carry out the examined fluid carry out the work movement itself and, if necessary, the device with a cleaning fluid to clean afterwards. To whom the slit can be closed, he doesn't bother during the examination.

SchlieDlnch ist auch in Anspruch 21 noch eine wichte Ausführungsform angegeben. Durch eine entsprechende Einfärbung des Fluids läßt sich optisch die Aubildung der Strömung und der Strömungsverlauf kontrollieren,was ebenfalls einen Rückschluß auf das Fließverhalten des untersuchten Fluids gibt.Finally, claim 21 is another important embodiment specified. By appropriately coloring the fluid, the Control the formation of the flow and the course of the flow, which is also a Conclusions about the flow behavior of the examined fluid.

Es ist auch möglich, in einem bestimmten Stadium der Untersuchung die Vorrichtung stillzusetzen und die Strömung sozusagen einzufrieren und das Strömungsbild dann in Ruhe auszuwerten.It is also possible at a certain stage of the investigation shut down the device and freeze the flow, so to speak, and the flow pattern then evaluate in peace.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.Embodiments of the invention are described below with reference to the drawings explained.

Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Untersuchen von Fluiden, Fig. 2 ein Diagramm, Fig. 3 eine praxisgerechte Ausführungsform der Vorrichtung von Fig. 1, Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung in schematischer Darstellung, Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung in schematischer Darstellung, Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung in einem Längmchnitt, und Fig. 8 einen Querschnitt in der Ebene VIII-VIII von Fig. 7.They show: FIG. 1 schematically a first embodiment of a device for examining fluids, FIG. 2 a diagram, FIG. 3 a practical embodiment the device of Fig. 1, Fig. 4 a further embodiment of the device, 5 shows a further embodiment of the device in a schematic representation, Fig. 6 a further embodiment of the device in a schematic representation, FIG. 7 shows a further embodiment of the device in a longitudinal section, and FIG. 8 a cross section in the plane VIII-VIII of FIG. 7.

Gemäß Fig. 1 enthält eine Vorrichtung 1 zum Untersuchen von Fluiden einen sich in Strömungsrichtung (Pfeil 6) eines zu untersuchenden Fluides 5venmg<den Keilspalt 4 als Strömungskanal, der von Kanalwänden 2 und 3 begrenzt wird. Das Fluid wird beispielsweise mittels einer Pumpe 12 durch den Strömungskanal gefördert. Die Kanalwände 2 und 3 stehen bezüglich der Strömung still, bzw. werden durch eine nichtdargestellte Antriebsvorrichtung mit gleicher Geschwindigkeit relativ zur Strömung bewegt. Die Strömung hat demzufolge an beiden Kanalwänden 2,3 die gleichen Geschwindigkeiten UO und Uü Die Länge des Keilspaltes ist mit X angedeutet. Die Spaltweite beträgt h. Sie ändert sich vom Anfang des Keilspaltes bis zum Ende des Keilspaltes. Im Bereich der Kanalwand 3 ist eine Meßeinrichtung 7 zur Druckmessung vorgesehen. An der selben Kanalwand 3 kann auch eine Meßeinrichtung 8 zum Ermitteln der Schubspannung vorgesehen sein In Fig. 2 ist in einem Diagramm das Verhältnis zwischen dem Druck-Gradienten p' = dp/dx zur Spaltweite h (oder auch über die Länge x) des Keilspaltes 4 angegeben. Diese Beziehung folgt einer Kurve, dem sog. Druckberg. Für den Druck-Gradienten p' ist zweckmäßigerweise ein logarittischer Maßstab gewählt. hm ist die Gröde des Spaltes auf der horizontalen Achse des Diagramms, bei der der Druck-Gradient p' = 0 entspricht. Die Größe von h ist m praktisch eine Vorrichtungskonstante, die sowohl theoretIsch als auch empirisch ermittelbar ist.According to Fig. 1 contains a device 1 for examining fluids one in the flow direction (arrow 6) of a fluid to be examined 5venmg <the Wedge gap 4 as a flow channel which is delimited by channel walls 2 and 3. The fluid is conveyed through the flow channel by means of a pump 12, for example. the Channel walls 2 and 3 stand still with respect to the flow, or are replaced by a not shown Drive device moved at the same speed relative to the flow. the The flow therefore has the same speeds on both channel walls 2, 3 UO and Uü The length of the wedge gap is indicated by X. The gap width is H. It changes from the beginning of the wedge gap to the end of the wedge gap. In the area the duct wall 3 is provided with a measuring device 7 for measuring pressure. At the same Channel wall 3 can also be provided with a measuring device 8 for determining the shear stress In Fig. 2 is a diagram of the relationship between the pressure gradient p '= dp / dx for the gap width h (or also over the length x) of the wedge gap 4. This relationship follows a curve, the so-called pressure mountain. For the A logaritic scale is expediently chosen for the pressure gradient p '. Hm is the size of the gap on the horizontal axis of the diagram at which the Pressure gradient corresponds to p '= 0. The size of h is practically a device constant, m which can be determined both theoretically and empirically.

Aus d0r gefundenen Kurve bzw. bei mehreren Untersuchungsschritten aus einer Schar von solchen Kurven läßt sich die Viskosität des untersuchten Fluids exakt ermitteln. Dies wird später anhand von Beispieien erläutert.From the curve found or with several examination steps The viscosity of the examined fluid can be determined from a family of such curves determine exactly. This will be explained later on the basis of examples.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß bei ihr die Spaltweite des Keilspaltes variabel ist, daß für die Strömung symmetrische Randbedingungen gegeben sind und daß der Querschnitt des Strömungskanals oder der Durchsatz des Fluids leicht veränderbar sind Aus Fig. 3 ist eine praktische Ausführungsform nämlich ein sog. Konus-Rheometer, erkennbar, bei dem das Fluid aus einem Rohr 9 kommend durch einen schlanken Trichter 57 in ein Rohr 10 gefördert wird. Die Rohre 9 und 10 sind mit dem Trichter 57 durch Flansche 11 verbunden. Der Trichter 57 wird, da im Fluid eine konstante Temperatur gehalten werden soll, außen von einem thermostatisierten Kühlmittel, z.B. Öl, umspült. Auf der Außenfläche des Trichters 57 sind Dehnmeßstreifen 55, 56 angebracht, wobei der in Strömungsrichtung ausgerichtete Dehnmeßstreifen der Druckmeßeinrichtung 7 angehört, während der quer zur Strömungsrichtung angeordnete Dehnmeßstreifen (56) der Schubspannungs-Meßeinrichtung 8 angehört.The device according to FIG. 1 is characterized above all by that with her the gap width of the wedge gap is variable, that symmetrical for the flow Boundary conditions are given and that the cross section of the flow channel or the Throughput of the fluid can be easily changed. From Fig. 3 is a practical embodiment namely a so-called cone rheometer, recognizable, in which the fluid from a tube 9 coming is conveyed through a slender funnel 57 into a pipe 10. The pipes 9 and 10 are connected to the hopper 57 by flanges 11. The funnel 57 is since a constant temperature is to be kept in the fluid, outside of a thermostat Coolant, e.g. oil, washes around. On the outer surface of the funnel 57 are strain gauges 55, 56 attached, with the strain gauge aligned in the direction of flow belonging to the pressure measuring device 7, while the one arranged transversely to the direction of flow Strain gauges (56) belonging to the shear stress measuring device 8.

Denkbar wäre auch wie bei 8' angedeutet, für die Schubspannungsmessung mehrere zu einem Quadrat geschlossene Dehnmeßstreifen so anzuordnen, daß eine Diagonale des Quadrates quer zur Strömungsrichtung liegt. Der Trichter 1 kann besonders einfach in den Verlauf einer Rohrleitung eingesetzt werden, um das darin strömende Fluid zu untersuchen.It would also be conceivable, as indicated at 8 ', for the shear stress measurement to arrange several strain gauges closed to form a square so that a diagonal of the square is perpendicular to the direction of flow. The funnel 1 can be particularly simple be used in the course of a pipeline to the fluid flowing in it to investigate.

Aus rig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 1' erkennbar, bei dem zwei Förderbänder 13 und 14 mit den Oberflächen ihrer Bänder die Kanalwände 2 und 3 und den Keilspalt definieren.From rig. 4 another embodiment of a device 1 'can be seen, in which two conveyor belts 13 and 14 with the surfaces of their belts the channel walls 2 and 3 and define the wedge gap.

Die Förderbänder 13 und 14 werden von Rollen 15 mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben. Durch Veränderung der Förderbandgeschwindigkeit kann die Fördeiee des Fluids durch den Keilspalt variiert werden. Die Walzen 15 des Förderbandes 13 sind in Richtung der Doppelpfeile 16 verstellbar, so daß die Spaltweite und der Spaltwinkel des Keilspaltes verstellbar sind.The conveyor belts 13 and 14 are driven by rollers 15 at the same speed driven. By changing the conveyor belt speed, the Fördeiee des Fluids can be varied through the wedge gap. The rollers 15 of the conveyor belt 13 are adjustable in the direction of the double arrows 16, so that the gap width and the gap angle of the wedge gap are adjustable.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 1'' dargestellt, nämlich ein sog. "Abwälzrheometeru. Das zu untersuchende Fluid wird zwischen zwei Walzen 17 hindurch gefördert, die mit entgegengesetzter Drehrichtung und mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit rotieren. Die beiden Walzen 17 bilden mit ihren Mänteln die Kanalwände 2,3.In Fig. 5 a further embodiment of a device 1 ″ is shown, namely a so-called "rolling rheometer". The fluid to be examined is between two Rollers 17 promoted through, with opposite direction of rotation and with the same Rotate peripheral speed. The two rollers 17 with their jackets form the Channel walls 2,3.

Die Messung von Druck und Schubspannung erfolgt entweder mittels Dehnmeßstreifen oder mit Meßwert--aufnehmern, die die Meßeinrichtungen 7,8 darstellen.The measurement of pressure and shear stress is carried out either by means of strain gauges or with measured value sensors that represent the measuring devices 7, 8.

Durch eine Verstellung der Achse der eine Walze 17 in Richtung eines Doppelpfeiles 19 läßt sich die Spaltweite variieren. Es wird nur eine kleine Menge des zu untersuchenden Fluides benötigt. Die Meßstrecke ist kurz. Die Meßwerte werden über Schleifringe oder drahtlos an ein ruhendes Auswertungsgerät übertragen.By adjusting the axis of a roller 17 in the direction of a Double arrow 19 can vary the gap width. It will only be a small amount of the fluid to be examined is required. the Measuring distance is short. The measured values are sent to a stationary evaluation device via slip rings or wirelessly transfer.

Aus Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 1"', nämlich ein sog. "Plattenrheometer", erkennbar. Der Strömungskanal wird von zwei Platten 20,22 begrenzt, die die Kanalwände 2,3 bilden.From Fig. 6 is a further embodiment of a device 1 '' ', namely a so-called "plate rheometer", recognizable. The flow channel is made up of two Plates 20,22 limited, which form the channel walls 2,3.

Die Platte 20 ist stationär gelagert und enthält Meßwertaufnehmer 21, die mit der Meßeinrichtung 7 verbunden sind. Die andere Platte 22 ist um eine parallel zur Platte 20 liegende Achse 23 in Richtung eines Doppelpfeiles 24 schwenkbar, so daß sich die Spaltweite und der Spaltwinkel variieren lassen.The plate 20 is mounted stationary and contains transducers 21, which are connected to the measuring device 7. The other plate 22 is around one Axis 23 lying parallel to plate 20 can be pivoted in the direction of a double arrow 24, so that the gap width and the gap angle can be varied.

Das Fluid wird mit einer Pumpe durch den Strömungskanal gepreßt. Denkbar wäre auch eine Antriebsvorrichtung für die beiden Platten 20, 22, um sie mit gleicher Geschwindigkeit in Bezug auf die Strömung zu verschieben. Die Platten 20,22 lassen sich leicht mit bestimmter Oberflächenqualität und definierter Geometrie herstellen. Ggf. sind auswechselbare Auflagen mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften an den Platten 20,22 anbringbar. Die Anstellung der verschwenkbaren Platte 22 ist exakt reproduzierbar, so aaß unterschiedliche Fluide unter gleichen Untersuchungsbedingungen betrachtet werden können.The fluid is forced through the flow channel with a pump. Conceivable would also be a drive device for the two plates 20, 22 to keep them with the same To shift speed in relation to the flow. Leave the plates 20,22 can be easily produced with a certain surface quality and defined geometry. If necessary, there are interchangeable pads with different surface properties attachable to the plates 20,22. The employment of the pivotable plate 22 is exactly reproducible, so ate different fluids under the same test conditions can be viewed.

Aus den Fig. 7 und 8 geht schließlich eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 11V hervor, nämlich ein sog. "Trochoiden-Rheometer". Auf einer Basisplatte 25 sind Lagerkonsolen 26 befestigt, in denen eine Kurbelwelle 27 mit ihrer Kurbelachse 28 drehbar gelagert ist. Die Kurbelwelle besitzt einen Kurbelzapfen 29, dessen Drehachse 3C gegenüber der Kurbelachse 28 eine Exzentrizität aufweist. Der Kurbelzapfen 29 hat einen verdickten Mittelbereich 31, auf dem über Lager 32 eine Walze 34 derart drehbar gelagert ist, daß eine Ringkammer 33 für ein Kühl- oder Heizmedium ausgespart bleibt. Die Kurbelwelle 27 steht mit einem Hauptdrehantrieb 35 in Verbindung.Finally, another embodiment is shown in FIGS. 7 and 8 a device 11V, namely a so-called "trochoid rheometer". On a Base plate 25 are bearing brackets 26 attached, in which a crankshaft 27 with its crank axis 28 is rotatably mounted. The crankshaft has a crank pin 29, the axis of rotation 3C compared to the Crank axle 28 an eccentricity having. The crank pin 29 has a thickened central area 31 on which about Bearing 32 a roller 34 is rotatably mounted so that an annular chamber 33 for a Cooling or heating medium is left out. The crankshaft 27 has a main rotary drive 35 in connection.

In einer Lagerkonsole 26 ist ferner eine Antriebswelle 36 drehbar gelagert, die an einen Hilfsdrehantrieb 37 angeschlossen ist und fliegend ein Ritzel 38 trägt.A drive shaft 36 is also rotatable in a bearing bracket 26 stored, which is connected to an auxiliary rotary drive 37 and overhung a pinion 38 carries.

Auf der Basisplatte 25 ist ferner mit Konsolen 39 ein Gehäuse 40 stationär gelagert, das einen Kühl-oder HeSkanal 41 aufweist, der an eine zylindrische Innenwand 42 des Gehäuses 40 angrenzt. In Fig. 8 ist erkennbar, daß die Achse 52 der Innenwand 42 gegenüber der Achse 30 des Kurbelzapfens 29 eine bestimmte Exzentrizität einhält. Das Gehäuse 40 ist zwei Hälften 40a und 40b teilbar und wird über Flansche 50 und Verbindungselmente 51 geschlossen.A housing 40 with brackets 39 is also stationary on the base plate 25 stored, which has a cooling or HeSkanal 41, which is attached to a cylindrical inner wall 42 of the housing 40 is adjacent. In Fig. 8 it can be seen that the axis 52 of the inner wall 42 with respect to the axis 30 of the crank pin 29 maintains a certain eccentricity. The housing 40 is divided into two halves 40a and 40b and is via flanges 50 and Connecting elements 51 closed.

Zwischen der zylindrischen Innenwand 42 und dem Mantel der Walze 34 wird eine Ringkammer 43 gebildet, da der Außendurchmesser der Walze 34 kleiner ist, als der Innendurchmesser der Innenwand 42. Der Ringspalt hat in Umfangsrichtung eine Weite, die sich bis zu einer engsten Stelle ständig reduziert und dann stetig wieder bis auf einen Maximalwert anwächst.Between the cylindrical inner wall 42 and the jacket of the roller 34 an annular chamber 43 is formed, since the outer diameter of the roller 34 is smaller, than the inner diameter of the inner wall 42. The annular gap has in the circumferential direction a width that is constantly reduced to the narrowest point and then steadily increases again to a maximum value.

Die Ringkammer 43 bildet somit einen Keilspalt für ein in der Ringkammer 43 untergebrachtes, zu untersuchendes Fluid 5. An beiden Stirnenden des Gehäuses 40 sind Gehäusestirndeckel 44 in ringscheibenförmiger Gestalt befestigt, wobei ggf. der in Fig. 7 rechte Gehäusestirndeckel 44 durchsichtig ist. Auf dem Gehäuse 40 ist ein ringförmiger Träger 45 axial verschiebbar und durch einen Stift 46 gesichert.The annular chamber 43 thus forms a wedge gap for one in the annular chamber 43 housed fluid to be examined 5. At both ends of the housing 40 are housing end covers 44 in the shape of an annular disk Shape attached, the housing end cover 44 on the right in FIG. 7 possibly being transparent. On the Housing 40 is an annular carrier 45 axially displaceable by a pin 46 secured.

Der Träger 45 enthält innen einen Zahnkranz 47, der mit einem Zahnrad 49 in Antriebsverbindung bringbarist, welches sich auf einer aus dem Gehäuse ragenden Verlängerung 48 der Walze 34 befindet.The carrier 45 contains inside a ring gear 47 with a gear 49 can be brought into drive connection, which is located on a protruding from the housing Extension 48 of the roller 34 is located.

Mit dem Zahnkranz 47, der mit dem Träger 45 verschiebbar ist, kann das Antriebsritzel 38 zum Eingriff gebracht werden. Wenn hingegen der Träger 45 in der in Fig. 7 oben erkennbaren Weise in seiner rechte Endstellung steht, ist die Antriebsverbindung vom Antriebs ritzel 38 über den Zahnkranz 47 zum Zahnrad 49 unterbrochen.With the ring gear 47, which is displaceable with the carrier 45, can the drive pinion 38 can be brought into engagement. On the other hand, if the carrier 45 is in its right end position in the manner shown above in FIG. 7 the drive connection from the drive pinion 38 via the ring gear 47 to the gear 49 interrupted.

In Fig. 8 ist angedeutet, daß von der Innenwand 42 weg ein Austrageschlitz 53 bis nach außen verläuft, der ggf. (nicht dargestellt) verschließbar ist. Durch den Austrageschlitz 53 läßt sich das untersuchte Fluid ohne Zerlegen des Gehäuses austragen.In Fig. 8 it is indicated that a discharge slot away from the inner wall 42 53 extends to the outside, which can be closed if necessary (not shown). By The fluid under investigation can be discharged through the discharge slot 53 without dismantling the housing deliver.

In oder an der Rückseite der Innenwand 42 sind Dehnungsmeßstreifen 55 und 56 angebracht, die die Meßeinrichtungen 7 bzw. 8 bilden. Zweckmäßigerweise sind die Meßeinrichtungen 7,8 durch Abdeckungen 54 geschützt.In or on the back of the inner wall 42 are strain gauges 55 and 56 attached, which form the measuring devices 7 and 8, respectively. Appropriately the measuring devices 7, 8 are protected by covers 54.

Dabei ist denkbar, daß die Innenwand 42 einem dünnen, elastisch verformbaren Rohr angehört, das in das Gehäuse 40 eingebettet ist.It is conceivable that the inner wall 42 is a thin, elastically deformable one Part of the tube embedded in the housing 40.

Die Vorrichtung 1IV gemäß den Fig. 7 und 8 arbeitet wie folgt: In die Ringkammer 43 wird auf nichtdargestellte Weise ein Fluid oder ein Kunststoffgranulat eingebracht, das zu plastifizieren ist. Nicht dargestellte Thermostaten überwachen die Temperatur des Fluides 5 in der Ringkammer 43 durch entsprechende Aufheizung oder Kühlung des Mediums in den Kanälen 41 und 33.The device 1IV according to FIGS. 7 and 8 operates as follows: In the annular chamber 43 is a fluid or a plastic granulate in a manner not shown introduced that is to be plasticized. Monitor thermostats, not shown the temperature of the fluid 5 in the annular chamber 43 by appropriate heating or cooling of the medium in channels 41 and 33.

Mit dem Hauptantrieb 35 wird die Kurbelwelle 27 so in eine Drehbewegung versetzt, daß die Drehachse 30 der Walze 34 eine Drehbewegung um die Zylinderachse 52 ausführt. Zuvor wird die Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsritzel 38, dem Zahnkranz 47 und dem Zahnrad 49 hergestellt. Der Hilfsdrehantrieb 37 wird dann in Gang gesetzt und dreht die Walze 34 in einer Drehrichtung, die der Drehrichtung der Achse 30 entgegengesetzt ist. Die beiden Antriebe 37 und 35 sind dabei derart aufeinander abgestimmt, daß die engste Stelle der Ringkammer 43 jeweils mit derselben Geschwindigkeit umläuft, wie sich der Außenumiang der Walze 34 dreht. Auf diese Weise wird die Grundbedingung eingehalten, daß in Bezug auf das Fluid die angrenzenden Kanalwände die gleiche relative Geschwindigkeit haben. Das Fluid wird zu einer Strömung durch den Keilspalt gezwungen und übt dabei Belastungen aus, die durch Meßeinrichtungen 7,8 festgestellt werden.With the main drive 35, the crankshaft 27 is thus in a rotary motion offset that the axis of rotation 30 of the roller 34 a rotary movement about the cylinder axis 52 executes. Before that, the drive connection between the drive pinion 38, the Ring gear 47 and the gear 49 made. The auxiliary rotary drive 37 is then in Gear is set and rotates the roller 34 in a direction of rotation that corresponds to the direction of rotation the axis 30 is opposite. The two drives 37 and 35 are of this type coordinated that the narrowest point of the annular chamber 43 each with the same Speed revolves as the outer circumference of the roller 34 rotates. To this Way, the basic condition is met that in relation to the fluid the adjacent Channel walls have the same relative speed. The fluid becomes a flow forced through the wedge gap and thereby exerts loads caused by measuring devices 7.8 can be determined.

Aus den ermittelten Meßwerten werden Materialkenngrößen für das untersuchte Fluid und die Kombination zwischen dem Fluid und der Oberfläche der Innenwand 42 abgeleitet.From the measured values determined, material parameters for the examined Fluid and the combination between the fluid and the surface of the inner wall 42 derived.

Die Messungen in der jeweils benutzten Vorrichtung liefern eine Funktion des Druck-Gradienten P' in Abhängigkeit von der Spaltweite h bzw. der Länge x des Keilspaltes, siehe Fig. 2. Wenn die Spaltweite h oder der Querschnitt oder der Durchsatz des Fluids geändert F;erden, ändert sich der gemessene Druck oder die gemessene Schubspannung, so daß sich wiederum die Materialkenngrößen (Viskosität und Schubspannung) verändern. Dabei wird die Abhängige t der Materialkenngrößen von unterschiedlichen Geschwindigkeiten oder unterschiedlichen Drücken erkennbar. Wenn die Temperatur des Fluides geändert wird. lassen sich die Materialkenngrößen in Abahängigkeit von der Temperatur feststellen.The measurements in the particular device used provide a function of the pressure gradient P 'as a function of the gap width h or the length x des Wedge gap, see Fig. 2. If the gap width h or the cross section or if the flow rate of the fluid is changed, the measured pressure changes or the measured shear stress, so that the material parameters (viscosity and shear stress). The dependent t is the material parameters recognizable from different speeds or different pressures. When the temperature of the fluid is changed. the material parameters determine as a function of the temperature.

Die Ermittlung der Viskosität und des Gleitfaktors erfolgt anhand folgender Formeln: Bei der Geschwindigkeit 0 der Kanalwände ist Bei Geschwindigkeiten der Kanalwände U + O = Der Wert von hm, der eine Vorrichtungskonstante ist, wird sodann festgestellt. Mit dem Wert von hm kann eine Kurvenschar in dem Diagramm von Fig. 2 gezeichnet werden, dieCbei bewegten Kanalwänden) der unteren Gleichung bzw. Formel entspricht. Für den Druck-Gradienten p' wird zweckmäßigerweise ein logarithnischer Maßstab verwendet. Die in der Vorrichtung gemessene Kurve des Druck-Gradienten p' wird nun vertikal verschoben, bis sie mit einer Kurve der Kurvenschar übereinstimmt. Aus dem Betrag, um den die gemessene Kurve vertikal verschoben wurde, erhält man den Wert von 12Uq und daraus, da U konstant und bekannt ist, sofort den Wert der Viskosität Aus dem Kurvenparameter h r der am besten übereinstimmenden Kurve der Kurvenschar erhält man mit hr= 6 . n/ß sofort den Wert des Gleitfaktors ß.The viscosity and the sliding factor are determined using the following formulas: At speed 0 the duct walls are At speeds of the canal walls U + O = The value of hm, which is a device constant, is then determined. With the value of hm, a family of curves can be drawn in the diagram of FIG. 2, which corresponds to the equation or formula below with moving duct walls. A logarithmic scale is expediently used for the pressure gradient p '. The curve of the pressure gradient p 'measured in the device is now shifted vertically until it corresponds to a curve of the family of curves. The value of 12Uq is obtained from the amount by which the measured curve was shifted vertically and from this, since U is constant and known, the value of the viscosity is obtained 6th n / ß immediately the value of the sliding factor ß.

Anstelle er zeichnerischen Ermittlung der Materialkeine lassen sich diese auch auf mathematischem Wege ermitteln. In die untere Gleichung (vorausgesetzt ist eine Bewegung der Kanalwände) wird ein gemessener Wert des Druck-Gradienten p' eingesetzt, sowie der Wert der Spaltweite h, der dem Ort über die Länge x des Keilspaltes entspricht, an dem der Wert pT gemessen wurde. Damit erhält man aus der unteren Gleichung eine Bestimmungsgleichung, in der die Viskosität ff und der Gleitfaktor ß Unbekannte sind.Instead of determining the material by drawing, no determine this also by mathematical means. In the equation below (assuming is a movement of the channel walls) is a measured value of the pressure gradient p ', as well as the value of the gap width h, which corresponds to the location over the length x of the Corresponds to the wedge gap at which the value pT was measured. So you get out the equation below is a determining equation in which the viscosity ff and the Sliding factor ß are unknowns.

Daraufhin wird ein zweites Wertepaar von p' und h ermitteit und eine zweite Bestimmungsgleichung mit den selben Unbekannten errechnet. Aus den beiden Bestimrungsgleichungen sind die beiden Unbekannten Größen g und ß zu ermitteln.Thereupon a second value pair of p 'and h is determined and one second equation is calculated with the same unknowns. From the two Determination equations are used to determine the two unknown quantities g and ß.

Mit diesen Materialkenngrößen lassen sich die Fließeigenschaften der untersuchten Fluide voraussagen.With these material parameters, the flow properties of the predict examined fluids.

Unter der Fließeigenschaft wird der Zusammenhang zwischen dem örtlichen und zeitlichen Verlauf der GeschwindigkeitU , dem Druck p und ggf. der Schubspannung bei bestimmten Randbedingungen verstanden.The flow property is the relationship between the local and the time course of the speed U, the pressure p and possibly the shear stress understood under certain boundary conditions.

Der Druck p und die Geschwindigkeit U hängen über die Schubspannung zusammen. Die Schubspannung entsteht innerhalb des Fluides und auch zwischen dem Fluid und der Kanalwand.The pressure p and the speed U depend on the shear stress together. The shear stress arises within the fluid and also between the Fluid and the channel wall.

Für die Schubspannung innerhalb des Fluides ist die Viskosität rt entscheidend. Für die Schubspannung zwischen dem Fluid und der Kanalwand ist die für die Paarung Fluid-Oberfläche wesentliche Materialkenngröße der Gleitwert oder Gleitfaktor ß.For the shear stress within the fluid, the viscosity is rt decisive. For the shear stress between the fluid and the Channel wall is the essential material parameter for the fluid-surface pairing the sliding value or sliding factor ß.

Mit der vorerwähnten Vorrichtung läßt sich nun für ein bestimmtes Fluid ermitteln, welche Viskosität es unter welchen Bedingungen hat. Darüberhinaus wird ge'^-lärt, ob die Viskosität konstant ist, oder variabel und wenn ja, von welchen Einflußgrößen sie wie abhängt. Dazu kommt, daß auch der Gleitwert für die Kombination aus dem Fluid und der Oberfläche der Kanalwand ermittelbar ist, und auch ob der Gleitwert ß konstant, unendlich groß (haften) oder variabel ist, und wenn ja, vonwelchen Einflußgröße er in welcher Weise abhängt.With the aforementioned device can now be used for a certain Fluid determine which viscosity it has under which conditions. Furthermore it is clarified whether the viscosity is constant or variable, and if so, which one Influencing variables how it depends. In addition, there is also the sliding value for the combination can be determined from the fluid and the surface of the channel wall, and also whether the Sliding value ß is constant, infinitely large (sticking) or variable, and if so, of which Influencing variable it depends in what way.

Wenn schließlich für das untersuchte Fluid die Viskosität und der Gleitwert bei bestimmten Kanalwandbedingungen bekannt sind, läßt sich das Fließverhalten des Fluides genau vorhersagen.Finally, if for the fluid under study the viscosity and the The sliding value for certain duct wall conditions is known, the flow behavior can be determined accurately predict the fluid.

Damit ist es beispielsweise möglich, für die Verarbeitung eines untersuchten Kunststoffes auf verschiedenen kunststoffverarbeitenden Maschinen vorherzusagen, bei welchen Temperaturen und Schergeschwindigkeiten der Kunststoff nicht verarbeitet werden kann, weil er haftet, und bei welchen Randbedingungen er verarbeitet werden kann und welche Randbedingungen für welche kunststoffverarbeitenden Maschinen optimal sind.This makes it possible, for example, to process an examined Predict plastic on various plastic processing machines, at which temperatures and shear rates the plastic is not processed because it adheres, and under what conditions it can be processed can and which boundary conditions are optimal for which plastics processing machines are.

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Claims (21)

Vorrichtung zum Untersuchen von Fluiden Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Untersuchen von Fluiden, mit einem Strömungskanal in Form eines von gegenüberliegenden Kanalwänden begrenzten Keilspalts, in dem das zu untersuchende Fluid sich zumindest relativ zu einer Kanalwand bewegt, und mit einer einer Kanalwand zugeordneten Druckmeßeinrichtung, mit der entlang dem Keilspalt der Verlauf des Drucks des Fluids an der Kanalwand feststellbar ist, g e-k e n n z e i c h -n e t durch eine Antriebsvorrichtung (12,15,17,35, 37) für das Fluid (5) oder/und die Kanalwände (2,3) des Keilspalts (4), mit der zwischen den äußeren Grenzschichten der Fluidströmung und beiden Kanalwänden (2,3) die gleiche Relativgeschwindigkeit einstellbar ist. Device for examining fluids Patent claims 1. Device for examining fluids, with a flow channel in the form of one of opposite Channel walls limited wedge gap in which the fluid to be examined is at least moved relative to a duct wall, and with a pressure measuring device assigned to a duct wall, with which along the wedge gap the course of the pressure of the fluid on the channel wall can be determined by a drive device (12,15,17,35, 37) for the fluid (5) and / or the channel walls (2,3) of the wedge gap (4), with the between the outer boundary layers of the fluid flow and both channel walls (2,3) the same relative speed can be set. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß zusätzlich zur Druckmeßeinrichtung (7) für den Druckverlauf entlang des Keilspalts (4) an wenigstens einer Kanalwand (3) eine Schubspannungs-Meßeinrichtung (8) angeordnet ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that in addition to the pressure measuring device (7) for the pressure curve along the wedge gap (4) A shear stress measuring device (8) is arranged on at least one duct wall (3) is. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in die Kanalwand (3,20) der Fluidströmung ausgesetzte Meßfühler (21) eingesetzt sind.3. Device according to claims 1 and 2, characterized g e k e n n z e i c h n e t that in the channel wall (3, 20) exposed to the fluid flow sensor (21) are used. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kanalwand (2,3) elastisch verformbar ausgebildet ist, und daß die Meßeinrichtungen (7,8) an der dem Fluid (5) abgewandten Außenseite der Kanalwand angebracht sind.4. Device according to claims 1 and 2, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the channel wall (2,3) is designed to be elastically deformable, and that the measuring devices (7, 8) on the outside of the channel wall facing away from the fluid (5) are appropriate. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch g e k e n n z ei ch n e t, daß die Maßeinrichtungen (7,8) Dehnungstneßstreifen (55,56) aufweisen.5. Apparatus according to claim 4. characterized g e k e n n z ei ch n e t, that the measuring devices (7, 8) have expansion stress strips (55, 56). 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Dehnungsmeßstreifen (55) zur Druckmessung in Strömungsrichtung des Fluids (5) ausgerichtet sind.6. Device according to claims 4 and 5, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the strain gauges (55) for measuring pressure in the direction of flow of the fluid (5) are aligned. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Dehnungsmeßstreifen (56) zum Messen der Schubspannung ein Viereck bilden, dessen eine Diagonale quer zur Strömungsrichtung des Fluids liegt.7. Device according to claims 4 and 5, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the strain gauges (56) are used to measure the shear stress Form a square, one diagonal of which is perpendicular to the direction of flow of the fluid. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die relative Nei- gung der Kanalwände (2,3) zueinander und/oder der Abstand der Kanalwände quer zur Keilspaltlängserstreckung verstellbar ist (sind).8. Device according to claims 1 to 7, characterized g e k e n n z e i c h e t that the relative inclination movement of the channel walls (2,3) to one another and / or the distance between the channel walls can be adjusted transversely to the longitudinal extent of the wedge gap is (are). 9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Strömungs:<anal als Trichter (57) ausgebildet ist, der relativ zum Fluid (5) in Richtung seiner Längsachse zu einer Verschiebebewegung antreibbar ist oder durch den das Fluid (5) mit einem vorbestimmten Durchsatz hindurchpumpbar ist. 9. Device according to at least one of claims 1 to 8, characterized it is noted that the flow: <anally designed as a funnel (57) is that relative to the fluid (5) in the direction of its longitudinal axis to a displacement movement can be driven or through which the fluid (5) can be pumped at a predetermined throughput is. 10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kanalwände (2,3) von Bandoberflächen zweier endloser Förderbänder (13,14) gebildet sind, die mit gleicher Bandgeschwindigkeit antreibbar sind.10. Device according to at least one of claims 1 to 8, characterized it is noted that the channel walls (2,3) of belt surfaces of two endless conveyor belts (13, 14) are formed which run at the same belt speed are drivable. 11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kanalwände (2,3) von den Mänteln zweier gegensinnig mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit angetriebener Walzen (17) gebildet sind, die mit zueinander parallelen Walzenachsen einen Quetschspalt bilden.11. The device according to at least one of claims 1 to 8, characterized it is noted that the channel walls (2, 3) of the jackets of two are in opposite directions with the same peripheral speed driven rollers (17) are formed, which form a nip with roller axes parallel to each other. 12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kanalwände (2,3) von zwei Platten (20,22) gebildet sind, von denen die eine fest und die andere um eine parallel zur anderen liegende Achse (23) anstellbar gelagert ist.12. The device according to at least one of claims 1 to 8, characterized it is noted that the channel walls (2,3) are formed by two plates (20,22) of which one is fixed and the other one lying parallel to the other Axis (23) is adjustable. 13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Keilspalt von einer zylindrischen Innenwand eines Gehäuses und dem Mantel einer im Gehäuse zur Drehung antreibbar gelagerten, im Außen- durchmesser kleineren Walze gebildet wird, deren Drehachse parallel zur Zylinderachse des Gehäuses und exzentrisch zu dieser liegt, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Drehachse (30) der Walze (34) entgegengesetzt zu deren Drehrichtung zu einer Drehung um die Zylinderachse (28) antreibbar ist, derart daß der Keilspalt mit der gleichen Drehgeschwindigkeit wie der Mantel der Walze, jedoch entgegengesetzt , umläuft und beide Kanalwände die selbe Relativgeschwindigkeit bezüglich des Fluids im Kellspalt haben.13. The device according to at least one of claims 1 to 8, wherein the wedge gap between a cylindrical inner wall of a housing and the shell of a mounted in the housing so that they can be rotated, in the outer diameter smaller roller is formed whose axis of rotation is parallel to the cylinder axis of the housing and is eccentric to this, due to the fact that the axis of rotation (30) of the roller (34) opposite to its direction of rotation to a rotation around the Cylinder axis (28) can be driven so that the wedge gap at the same rotational speed like the jacket of the roller, but in the opposite direction, and both channel walls have the same relative speed with respect to the fluid in the Kell gap. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die zur Drehung antreibbare Walze auf einem Kurbelzapfen (29) einer Kurbelwelle (27) drehbar gelagert ist, deren Kurbelachse koaxial zur Zylinderachse (52) des Gehäuses (40) ist, und daß die Kurbelwelle (27) mit einem Hauptdrehantrieb (35) gekoppelt ist. 14. The device according to claim 13, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the roller that can be driven to rotate is on a crank pin (29) of a crankshaft (27) is rotatably mounted, the crank axis of which is coaxial to the cylinder axis (52) of the Housing (40) is, and that the crankshaft (27) with a main rotary drive (35) is coupled. 15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Walze (34)-mit einer Verlängerung (48) aus dem Gehäuse (40) ragt und auf der Verlängerung ein Antriebszahnrad (49) trägt, das über ein Antriebsritzel (38) bzw.15. Device according to claims 13 and 14, thereby g e k e n n z e i c h n e t that the roller (34) -with an extension (48) from the housing (40) protrudes and carries a drive gear (49) on the extension, which has a Drive pinion (38) or ein Planetengetriebe (38,47) mit einem Hilfsdrehantrieb (37) gekoppelt ist. a planetary gear (38, 47) coupled to an auxiliary rotary drive (37) is. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Antriebsverbindung zwischen dem Hilfsdrehantrieb (37) und der Walze (34) willkürlich trennbar ist.16. The device according to claim 15, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the drive connection between the auxiliary rotary drive (37) and the roller (34) is arbitrarily separable. 17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Walze (34) eine innen-beheizte bzw. gekühlte Hohlwalze ist.17. Device according to claims 13 to 16, thereby g e k e n n z e i c h n e t that the roller (34) a internally heated or cooled Is hollow roll. 18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse(40)Kihl -oder Heizkanale (41) zur Regelung der InnenwandLetpratrent hält.18. Device according to claims 13 to 17, thereby g e k e n n z e i c h n e t that the housing (40) Kihl or heating ducts (41) for regulating the Inner wallLetpratrent holds. 19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n et, daß die Innenwand (42) einem dünnen, elastisch verformbaren Metall- oder Kunststoffrohr angehört, das im Gehäuse abgestützt ist und außenseitig Dehnungsmeßstreifen (7,8,55,56) tråst .19. Device according to claims 13 to 18, thereby g e k e n n z e i c h n et that the inner wall (42) is a thin, elastically deformable metal or plastic pipe, which is supported in the housing and on the outside strain gauges (7,8,55,56) comfort. 20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Innenwand (42) wenigstens ein längsverlaufender, vorzugsweise verschließbarer, Austrageschlitz (53)vorgesehen ist.20. Device according to claims 13 to 19, characterized g e k e n n z e i c h n e t that in the inner wall (42) at least one longitudinally extending, preferably closable, discharge slot (53) is provided. 21. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest ein Bereich des Gehäuses (40) und/oder ein Gehäusestirndeckel (44) aus durchsichtigem Material besteht.21. Device according to at least one of claims 13 to 20, characterized it is noted that at least one area of the housing (40) and / or a housing end cover (44) consists of transparent material.