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Die Erfindung betrifft ein Viskosimeter,
das mit einem Wandler zur Umwandlung eines Viskositätsparameters
eines Fluids in ein elektrisches Signal versehen ist und einen Behälter aufweist,
der mit einem Hohlraum für
das zu messende Fluid versehen ist, ferner mit einem mit dem Behälter fest
verbundenen Tragelement, einem Schwingelement, das an einem Ende
fest mit dem Tragelement verbunden ist und am anderen Ende einen
Schwingkörper
sowie eine wechselstromgespeiste Schwingantriebsspule hat, um den
Schwingkörper
in Schwingung zu versetzen und zu halten, wobei ein Magnetfelderreger
zur Erzeugung eines konstanten Magnetfeldes und ein Detektor zum
Feststellen der Schwingung des Schwingkörpers vorgesehen sind. Ein
Viskosimeter dieses Typs ist in dem US-Patent 4 005 599 beschrieben.
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Der bekannte Wandler ist ein Torsionswandler
mit einem Gehäuse,
mit dem ein Trägerelement quer
zu seiner Seitenwand fest verbunden ist. Im Gehäuse ist ein Torsionselement
angeordnet, das aus einem Schwingkörper und Torsionsstreifen besteht, wobei
der Schwingkörper
an einem Ende über
die Torsionsstreifen mit dem Trägerelement
verbunden ist. Das andere Ende des Schwingkörpers kann sich frei bewegen.
In dem Schwingkörper
befindet sich ein Permanentmagnet, dessen Feldlinien quer zur Seitenwand
des Messgehäuses
verlaufen. Mindestens an der Stelle des Permanentmagneten besteht
das Gehäuse
aus einem nichtmagnetischen Material, so dass die Feldlinien des
Permanentmagneten aus dem Gehäuse
heraustreten. Außerhalb
des Messgehäuses
befindet sich auf der Höhe
des Permanentmagneten unter einem kleinen Winkel bezüglich der Nord-Süd-Richtung
des Per manentmagneten eine Schwingantriebsspule. Wird diese an Wechselstrom angeschlossen,
dann wird der Schwingkörper
durch das Zusammenwirken der Schwingantriebsspule mit dem Permanentmagnet
in Torsionsschwingung gebracht.
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Das bekannte Viskosimeter hat ferner
einen Detektor zum Feststellen der Schwingungen des Schwingkörpers, und
aus dem Ergebnis dieser Feststellung wird unter anderem der Viskositätsparameter
bestimmt.
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Es ist allgemein bekannt, dass viele
Flüssigkeiten
Eisenteilchen enthalten. In diesem Zusammenhang hat das bekannte
Gerät den
Nachteil, dass die Eisenteilchen aus der zu messenden Flüssigkeit an
dem Schwingungskörper
anhaften und sich dort ansammeln, und dies führt zu einer zusätzlichen Dämpfung.
Es hat sich gezeigt, dass bereits eine kleine Menge anhaftender
Eisenpartikel einen wesentlichen Effekt auf das Messergebnis hat.
Infolgedessen muss das Viskosimeter häufig gereinigt werden, und wegen
der Anziehung des Permanentmagneten ist das Reinigen des Schwingkörpers nicht
einfach.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
in der Schaffung eines Viskosimeters der im Oberbegriff erwähnten Art,
bei welchem die vorstehenden Probleme vermieden werden und welches
sich insbesondere leicht warten lässt.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
dass der Erreger für
das konstante Magnetfeld so angeordnet ist, dass er nicht in Kontakt
mit dem zu messenden Fluid kommt und dass die Feldlinien des von
diesem Erreger erzeugten konstanten Magnetfeldes direkt auf den
Schwingkörper
zu gerichtet sind, und dass schließlich die Schwingantriebsspule
in den Schwing körper
eingepasst ist, wobei ihre Mittellinie einen kleinen Winkel mit
den Feldlinien des konstanten Magnetfeldes bildet.
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Infolgedessen haften die Eisenpartikel
nicht mehr am Schwingkörper,
so dass er wesentlich weniger häufig
gereinigt werden muss.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht
der Erzeuger des konstanten Magnetfeldes aus mindestens einem Permanentmagnet,
der neben dem Schwingkörper
außerhalb
des für
das zu messende Fluid vorgesehenen Hohlraums angeordnet ist. Durch
Entfernen des Permanentmagneten lässt sich das Viskosimeter leichter
reinigen.
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Bei einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, welche bevorzugt angewandt wird, besteht der Erreger
für das
konstante Magnetfeld aus mindestens einer gleichstromgespeisten
Spule, die neben dem Schwingkörper
außerhalb
des für
das zu messende Fluid bestimmten Hohlraums angeordnet ist und mit
seiner Mittellinie auf den Schwingkörper zu weist. Bei dieser Anordnung
ist es zum Reinigen nur notwendig, die Gleichstromquelle abzuschalten oder
eine Wechselstromquelle an die Spule für das konstante Feld anzuschließen.
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Bei einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist der Detektor ein Beschleunigungsdetektor, und
der Viskositätsparameter
lässt sich
bestimmen aus der Amplitude des vom Detektor abgegebenen Signals
und des der Schwingantriebsspule zugeführten Signals.
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Bei dem im US-Patent 4 005 599 beschriebenen
Viskosimeter dient eine Rückkopplung
zur Aufrechterhaltung der Torsionsschwingungen des Schwingkörpers, und
der einen piezo elektrischen Kristall aufweisende Detektor für die Schwingungen des
Schwingkörpers
ist an einem Ende und die Schwingantriebsspule am anderen Ende der
Rückkopplungsschleife
angeordnet.
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Im Falle dieses bekannten Messgerätes werden
zwei Frequenzen gemessen, die durch Rückkopplung des gleichphasigen
und des phasenverschobenen Signals entstehen. Deshalb muss beim Umschalten
ein neuer Gleichgewichtszustand erreicht werden, welcher die Reaktionsgeschwindigkeit der
Messung verlangsamt; daher muss die Messung bei einer der Frequenzen
genügend
lange dauern, um das Umschaltphänomen
niedrig zu halten. Weiterhin ist die Rückkopplungsschleife komplex,
und bei der bekannten Anwendung und Position des Permanentmagneten
ist es von Nachteil, dass ferromagnetische Kontaminationen aus der
zu messenden Flüssigkeit
am Zylinder des Viskosimeters anhaften und die Messung unmittelbar
beeinflussen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht ferner in der Vereinfachung des Viskosimeters. Diese Vereinfachung
wird bei einer Ausführungsform
der Erfindung dadurch erreicht, dass der Beschleunigungsdetektor über einen
Phasenschieber an die Schwingantriebsspule angeschlossen ist. Dadurch wird
die Schwingung automatisch mit einer sehr viel einfacheren Schaltung
aufrechterhalten. Im Falle des erfindungsgemäßen Viskosimeters erfolgt eine
Amplitudenmessung anstatt einer Frequenzmessung, und daher ist nicht
nur eine einfachere Schaltung möglich,
sondern man kann auch mit besserer Auflösung messen.
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Der Beschleunigungsdetektor besteht
aus zwei piezoelektrischen Streifen, die parallel zueinander und
in einer Ebene parallel zur Schwingungsrichtung des Schwingkörpers verlaufen,
und ein Ende jedes Streifens ist fest mit dem Schwingkörper verbunden, wobei
die Verbindungspunkte einander diametral gegenüberliegen, während ihre
anderen Enden sich frei in Schwingrichtung des Schwingkörpers bewegen
können
und in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Die Ausgänge der
piezoelektrischen Streifen sind jeweils mit Eingängen eines Messverstärkers verbunden,
an dessen Ausgang der Phasenschieber angeschlossen ist. Auf diese
Weise wird der Einfluss der Translationsschwingungen des Schwingkörpers eliminiert.
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Bei den Viskosimetern gemäß der EP-A-0 297
032 und der US-A-4,905,499
wird ein piezoelektrischer Detektor benutzt.
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Im Gegensatz zur Erfindung erwähnt die EP-A-0
297 032 eine Phasendifferenzmessung zur Bestimmung der Dämpfung.
Die Phasenverschiebung wird benutzt zur Bestimmung der mit ihr zusammenhängenden
Frequenzverschiebung. Bei der vorliegenden Erfindung wird dagegen
eine Phasenverschiebung von 90° zur
Steuerung der Resonanzfrequenz benutzt.
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Weiterhin sind bei der bekannten
Konstruktion Steuerung und Detektor mit einem nicht von der Flüssigkeit
bedämpften
Stab gekoppelt, um den herum ein Rohr angeordnet ist, welches der
Dämpfung der
Flüssigkeit
ausgesetzt ist. Durch den Unterschied zwischen der Starrheit des
Rohres und des Stabes ergibt sich eine Kopplung zweier Schwingungssysteme,
und dies steht im Gegensatz zur Erfindung, wo nur ein Schwingungssystem
aktiv ist. Es ist praktisch unmöglich,
die Steifheit des Stabes ausreichend höher als die Steifheit des Rohres
zu machen.
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Das Viskosimeter nach der US-A-4,905,499 kann
nicht als Durchflusssensor benutzt werden, weil eine separate Masse
zur Bildung des Vibrationssystems benutzt wird. Gemäß der hier
beschriebenen Erfindung erhält
man jedoch einen Sensor, bei wel chem die Masse, der Antrieb und
der Detektor sich in einem Messkopf befinden, um ein einziges Masse-Feder-System
zu bilden.
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Die Erfindung sei nun in weiteren
Einzelheiten mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Ausführung des Viskosimeterwandlers
gemäß der Erfindung;
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2 einen
Querschnitt durch eine praktische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Viskosimeterwandlers;
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3 einen
Querschnitt längs
der Linie III-III in 2;
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4 einen
Querschnitt längs
der Linie IV-IV in 2;
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5 ein
Schaltbild des elektrischen Teils des erfindungsgemäßen Viskosimeters;
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6 eine
teilweise geschnittene Frontansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Viskosimeters,
das in einer Rohrleitung angeordnet ist; und
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7 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführung des erfindungsgemäßen Viskosimeters
in einer Rohrleitung.
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Die Erfindung beruht auf der Einsicht,
dass ein Fluid auf ein in sie eingetauchtes vibrierendes Schwingelement
eine Wirkung, speziell eine Dämpfungswirkung,
hat. Man kann ein Rückkopplungssystem
benutzen, um das Schwingelement in mechanischer Vibration zu halten,
indem man dem System Energie zur Kompensierung von viskosebedingten oder
anderen inhärenten
mechanischen und elektrischen Verlusten zuführt. Dies erreicht man mit
Hilfe von Verstärkern
im Rückkopplungssystem.
Beispielsweise lässt
sich eine komplexe Scherviskosität
durch Messung der Resonanzfrequenz des Schwingelementes und seiner
Dämpfung
bestimmen.
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Durch Anwendung des oben erläuterten Grundkonzepts
wird das erfindungsgemäße Viskosimeter
beispielsweise mit einem Wandler zur Umwandlung eines Viskositätsparameters
eines Fluids in ein elektrisches Signal versehen. Der Wandler umfasst
ein Wandlergehäuse 1 und
ein Tragelement oder eine Bodenplatte 2, die fest mit dem
Gehäuse verbunden
ist. Die Bodenplatte 2 trägt ein Schwingelement, das
aus einem fest mit der Bodenplatte 2 verbundenen und senkrecht
dazu verlaufenden Torsionsstab 3 und einem Schwingkörper 4 besteht,
der durch eine zylindrische Masse 4 gebildet wird, die
ihrerseits an einem Ende mit dem freien Ende des Torsionsstabes 3 fest
verbunden ist. Die Kombination von Torsionsstab 3 und zylindrischer
Masse 4 wird in einem Torsionsmodus in Schwingung gebracht
und gehalten. Zu diesem Zweck wird ein Erregersystem benutzt, das
einen Magnet 5 und eine Antriebsspule 6 umfasst.
Wie man in 1 sieht,
ist die Antriebsspule 6 in die zylindrische Masse 4 eingepasst,
während.
der Magnet außerhalb
des Gehäuses 1 sitzt. Der
Permanentmagnet 5 und die Antriebsspule 6 sind
gegenseitig so ausgerichtet, dass die Mittellinie der Antriebsspule
einen kleinen Winkel zu den Magnetfeldlinien des Permanentmagneten
bildet. Vorzugsweise wird ein zweiter Magnet 7 benutzt.
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Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Magnet
oder Elektromagnet 5 außerhalb des Gehäuses 1,
er kann aber auch ganz oder teilweise im Gehäuse angeordnet werden. Bei
dieser sogenannten Eintauchposition des Magneten muss vorzugsweise sichergestellt
werden, dass das Fluid nicht in Kontakt mit dem Magneten kommt,
mit anderen Worten muss der Magnet sich außerhalb des Hohlraums befinden, der
zur Aufnahme der zu messenden Flüssigkeit
vorgesehen ist, und der Magnet muss daher von diesem Hohlraum getrennt
sein. Eine getrennte Anordnung des Magneten zeigen die 6 und 7.
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Zumindest die zylindrische Masse 4 des Schwingelementes
ist völlig
in ein Fluid oder eine Flüssigkeit
eingetaucht, die sich in dem Hohlraum befindet, der von der Trägerplatte 2 und
einer beispielsweise zylindrischen Wand des Gehäuses 1 umgrenzt wird.
Dieses Viskosimeter eignet sich als Durchflussmessgerät, und die
zu messende Flüssigkeit
kann beispielsweise durch Öffnungen 9 in
der Grundplatte 2 einströmen, entlang des Torsionsstabes 3 und
der zylindrischen Masse 4 fließen und an der Oberseite des
Gehäuses 1 austreten
oder umgelenkt werden. Das Gehäuse 1 mit
dem darin befindlichen Schwingkörper 4 kann
in ein Rohr eines Rohrsystems integriert werden, um einen Viskositätsparameter
des durch das Rohrsystem fließenden
Fluids oder der Flüssigkeit
zu messen, und zwar kontinuierlich oder an irgendeinem gewünschten
Zeitpunkt. Für
eine statische Messung kann die Oberseitenöffnung des Gehäuses geschlossen
werden.
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Über
die durch den Torsionsstab 3 geführte Zuleitung 12 zur
Antriebsspule 6 wird dieser ein Erregersignal in Form eines
Wechselstroms zugeführt. Dieses
Erregersignal kann beispielsweise von einem Frequenzgenerator erzeugt
werden. Frequenz und Amplitude des Erregersignals lassen sich mit
Hilfe eines Mikroprozessors steuern. Durch Zuführung des Erregersignals zur
Antriebsspule 6 wird infolge des Zusammenwirkens der Antriebsspule 6 mit
den Permanentmagneten 5 und 7 die zylindrische
Masse 4 in Torsionsschwingung versetzt. In diesem Falle
müssen
die Feldlinien der Permanentmagnete einerseits und der Antriebsspule 6 andererseits
einen kleinen Winkel miteinander bilden.
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Die Amplitude der Torsionsschwingung
wird mit Hilfe eines Detektors 11 gemessen, dessen Ausgangssignal über die
durch den Torsionsstab 5 geführte Ausgangsleitung 12 nach
außen
geführt wird. Für ein festes
Erregersignal stellt das Detektorsignal ein Maß für die Viskosität der Flüssigkeit
dar, in welcher die zylindrische Masse untergetaucht ist, und es kann
in hier nicht dargestellter Weise verstärkt, mit Hilfe eines Bandpass-Filters gefiltert
und einem Voltmeter zugeführt
werden, welches vom Mikroprozessor abgelesen wird.
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Bei der Ausführung nach 1 sind die Permanentmagneten 5 und 7 als
Elektromagnete dargestellt, deren Spulen ein Gleichstromsignal zugeführt worden
ist.
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Es versteht sich, dass es bei Benutzung
eines Permanentmagneten ebenfalls möglich ist, dass der Effekt
einer Ansammlung von Eisenpartikeln auftritt. Einflüsse auf
die Messung werden jedoch nur durch Störung des Magnetfeldes verursacht.
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Der Vorteil des Viskosimeters nach 1 besteht darin, dass es
besonders leicht zu warten ist, weil es sehr viel seltener gereinigt
werden muss als im Fall der bekannten Systeme, wo der Permanentmagnet
im Schwingkörper 4 sitzt
und infolgedessen Eisenpartikel oder andere magnetische Verunreinigungen
sich auf dem Schwingkörper
ansammeln. Weiterhin lässt
sich das Viskosimeter einfach reinigen durch Entfernen des Permanentmagneten 5 oder
Abschalten des Gleichstromsignals von der Spule des Permanentmagneten.
Die Eisenpartikel, welche sich angesammelt haben, können dann
leicht mit Hilfe einer Reinigungsflüssigkeit unbehindert von magnetischer
Anziehung entfernt werden. Daher eignet sich das Viskosimeter besonders
gut zum Einbau in Rohrsysteme, weil es nicht vom System abmontiert werden
muss, um den Schwingkörper 4 herauszunehmen
und separat zu reinigen. Vielmehr kann eine Reinigungsflüssigkeit
durch das Gehäuse 1 des
Viskosimeters geführt
werden, ohne dass dieses aus dem System herausgenommen werden müsste. Währen der Reinigung
kann sowohl das über
den Leiter 10 zugeführte
Wechselstromsignal als auch das der Spule des Permanentmagneten
zugeführte Gleichstromsignal
abgeschaltet werden. Es hat sich gezeigt, dass das Reinigen dann
besonders einfach und gründlich
durchführbar
ist.
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Der minimale Abstand zwischen der
seitlichen Oberfläche
der zylindrischen Masse 4 und der Wand des Gehäuses 1 wird
durch die Forderung bestimmt, dass die Scherwelle abgeklungen sein
muss, wenn sie die Wand erreicht. Bei einer Newton-Flüssigkeit
wird die Amplitude der Schwerwelle über eine Distanz von 2 mm bei
einer Viskosität
von 100 mPa und einer Frequenz von 400 Hz um einen Faktor 1000 gedämpft.
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Die 2, 3 und 4 zeigen einen Schwingkörper gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. In den Querschnitt gemäß 2 sind die Versorgungs- und Ausgangsleitungen
von Spule und Detektor nicht gezeigt. Der Schwingkörper 4 ist
aus nichtmagnetischem oder nichtmagnetisierbarem Material hergestellt.
Ein sehr geeignetes Material ist nichtrostender Stahl mit Austenit-Struktur,
wie etwa nichtrostender Stahl Nr. 316. Bei einigen Anwendungsfällen kann Plastik
geeignet sein. Der Schwingkörper 4 ist
an der Oberseite und am Boden geschlossen. Ein Ende des Torsionsstabes 3 ist
fest mit dem Bodenverschluss 15 verbunden, das andere Ende
des Torsionsstabes ist fest mit der Grundplatte 2 verbunden.
Im Gehäuse ist
der Detektor 11 ebenso wie die Antriebsspule 6 über Schrauben 13 und 14 oberhalb
des Bodenverschlusses 15 fest mit dem Gehäuse verbunden (2 und 3).
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Bei dieser Ausführungsform ist der Detektor 11 ein
Beschleunigungsdetektor. Eine Ausführung des Beschleunigungsdetektors,
welcher vorzugsweise zu benutzen ist, ist in 4 genauer gezeigt. Der Beschleunigungsdetektor
hat zwei Halterungen 16, 17, die fest mit dem
Schwingkörper
verbunden sind. Die Halterungen 16 und 17 tragen
auf einer Seite jeweils die piezoelektrischen Streifen 18 und 19,
deren andere Enden frei beweglich sind und jeweils mit Gewichten 20 und 21 versehen
sind.
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Wenn sich der Schwingkörper 4 bei
der Zuführung
eines Wechselstroms zur Antriebsspule 6 während der
Vorwärts-
und Rückwärtsdrehschwingung
verdreht, beispielsweise in Richtung des Pfeiles R, dann werden
infolge der Trägheit
der Streifen 18 bzw. 19 und speziell der an ihren
freien Enden angebrachten Gewichte 20 und 21 Kräfte K1 bzw.
K2 auf die Streifen ausgeübt,
infolgedessen sich die piezoelektrischen Streifen 18 und 19 biegen
und dabei ein Detektorausgangssignal erzeugen, welches abgenommen
werden kann. Der Viskositätsparameter kann
dann aus der Amplitude des Detektorausgangssignals und des der Schwingungsantriebsspule
zugeführten
Signals bestimmt werden.
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Als vorteilhafte Alternative kann
jedoch zwischen die Antriebsspule 6 und den durch die piezoelektrischen
Streifen 18 und 19 gebildeten Detektor eine Rückkopplungsschaltung
eingefügt
werden, durch welche die Schwingung im Torsionsmodus des Schwingelementes
automatisch aufrechterhalten wird, so dass es möglich ist, die Viskosität des Fluids oder
der Flüssigkeit,
welche zu messen sind, aus dem Verhältnis der Amplituden des Detektorsignals und
des der Antriebsspule 6 zugeführten Erregersignals beispielsweise
mit Hilfe eines Mikroprozessors zu bestimmen. Die Rückführungsschaltung
im Messkreis des Viskosimeters gemäß der Erfindung ist in 5 gezeigt.
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In 5 sind
die piezoelektrischen Streifen 18 und 19 schematisch
als Piezoelemente dargestellt und mit P1 und P2 be zeichnet. Die
Piezoelemente P1 und P2 sind mit Parallelwiderständen R1 und R2 an einen Messverstärker IA
angeschlossen. Die Polaritäten
sind hier angegeben. Im Falle der bevorzugt zu benutzenden Schaltung
gemäß 5 besteht der Rückkopplungszweig
aus dem Messverstärker
IA, dem Filter F1, dem Phasenschieber FD, dem automatischen Verstärkungsregler
AGC und dem Verstärker
V1. Die Antriebsspule 6 ist mit dem Ausgang des Verstärkers V1
verbunden. Infolge der Reihenschaltung der Piezoelemente P1 und
P2 mit der Rückkopplungsschaltung
und der Antriebsspule 6 wird der in den 1, 2, 3 und 4 gezeigte Schwingkörper im Torsionsmodus in Vibration
gebracht und gehalten.
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Das am Ausgang des Phasenschiebers
FD erscheinende Signal und das zwischen dem Verstärker V1
und dem automatischen Verstärkungsregler AGC
erscheinende Signal werden den Eingängen I2 bzw. I3 des Mikroprozessors μP zugeführt, der
aufgrund des Amplitudenverhältnisses
dieser Signale ein Viskositätsausgangssignal
ableitet, das zum Ausgang O2 geführt
wird. Zwischen dem Viskositätssignal
am Ausgang O2 des Mikroprozessors μP und den zugeführten Signalen
besteht eine Beziehung, die entweder experimentell bestimmt oder
berechnet werden kann. Dem Verstärker
V2 wird das von einem hier nicht dargestellten, in der Nähe des Schwingkörpers angeordneten
Temperatursensor stammende Signal zugeführt, und das Ausgangssignal
des Verstärkers
gelangt zum Eingang I1 des Mikroprozessors μP. Am Ausgang O1 des Mikroprozessors
erscheint ein Temperatursignal, das vom Mikroprozessor μP zur Durchführung einer
Temperaturkompensation verwendet werden kann.
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Um die mechanische Verbindung zwischen der
Torsionsmasse (Torsionsstab und Schwingkörper) und der Grundplatte 2 so
klein wie möglich
zu halten, wird das Trägheitsmoment
der Grundplat te 2 groß gegenüber dem
Trägheitsmoment
der Torsionsmasse gewählt.
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Alle Konstruktionsmaterialien in
der Nähe der
Magnete 5 und 7 (1)
wie beispielsweise Spulenhalter, Tragteile, die Wand des Gehäuses 1,
die Wand des Schwingkörpers 4 mit
allen Tragelementen werden aus nichtmagnetischem Material, wie etwa nichtrostendem
Austenit-Stahl, beispielsweise nichtrostender Stahl Nr. 316, oder
aus Plastik hergestellt. Weiterhin werden vorzugsweise Materialien
mit möglichst
geringer Leitfähigkeit
ausgewählt,
so dass die Dämpfung
der schwingenden Masse infolge von Wirbelstromeffekten so klein
wie nötig
ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der oben
beschriebenen Konstruktion des Wandlers für das Viskosimeter ist die
sehr geringe Temperaturabhängigkeit
der Resonanzfrequenz des Schwingelementes, so dass der Mikroprozessor
mit Hilfe der gemessenen Temperatur leicht eine Temperaturkompensation
vornehmen kann.
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Weiterhin kann der elektrische Teil
des Viskosimeters sehr einfach sein und braucht nur eine geringe
Anzahl von Komponenten zu enthalten.
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Der wichtigste Vorteil des erfindungsgemäßen Viskosimeters
besteht darin, dass es sehr einfach zu warten ist (seltene Reinigung),
und dass es nicht aus einem integrierten System ausgebaut werden
muss, um das Innere des Gehäuses
und den Schwingkörper
zu reinigen.
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Speziell infolge der Verwendung des
Detektors und der Schaltung nach 5 hat
das erfindungsgemäße Viskosimeter
weiterhin den Vorteil, dass der Schwingkörper translationskompensiert
ist. Im Falle der Translationsvibration, die in der Pra xis virtuell
immer als Nebenwirkung auftritt, bewegen sich die piezoelektrischen
Streifen 18 und 19 in entgegengesetzten Richtungen,
so dass die den Messverstärker
IA zugeführten
Spannungen nicht zu einer Änderung
im Ausgangssignal führen.
Im Falle einer Rotationsvibration, die im Falle dieser Ausführungsform
insbesondere erwünscht
ist, addieren sich die erzeugten Spannungen, und eine Wirkung auf
das Ausgangssignal des Verstärkers
IA ist daher feststellbar.
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Die 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher das erfindungsgemäße Viskosimeter in einem Rohrknick
oder Knie 22 integriert ist, welches mit Befestigungsflanschen 23 und 24 zur
Installation des Rohrknies 22 in Rohrleitungssystemen versehen
ist. Aus Veranschaulichungsgründen
ist das Knie 22 an der Stelle des Viskosimeters aufgeschnitten.
Der Schwingkörper 4 ist über den
Torsionsstab 3 mit der Grundplatte 2 verbunden.
Der Torsionsstab 3 und die Grundplatte 2 sind
hohl, damit die Versorgungs- und Rückleitungen für die im
Schwingkörper 4 sitzende
Antriebsspule und die piezoelektrischen Streifen durchgeführt werden
können.
Die Grundplatte 2 ist mit Hilfe eines Zwischenelementes 25 mit
dem Knie 22 verbunden. Das Zwischenelement 25 sitzt
in der Bohrung 26 des Knies 22 und ist mit der
Schraube 27 fest mit den die Öffnungen begrenzenden Flanschen
verschraubt. Die Grundplatte 2 sitzt in der zentralen Bohrung 28 des
Zwischenelementes 25 und wird dort mit einer Haltemutter 29 festgehalten.
Die Versorgungs- und Ausgangsdrähte,
die aus der Grundplatte 2 kommen, verlaufen zur elektronischen
Schaltung des Viskosimeters, die im Gehäuse 31 sitzt. Das
Gehäuse 31 ist mit
einem mit Flanschen versehenen zylindrischen Verbindungsstück 32 über die
Schrauben 33 und 34 mit dem Zwischenelement 25 verschraubt.
Weiterhin ist ein Temperatursensor 35 ebenfalls im Zwischenelement 25 befestigt
und über
den Verbindungsdraht 36 mit der zugehörigen Schaltung verbunden,
die im Gehäuse 31 sitzt
( 7). Einer der Elektromagnete 6, 7,
die beiderseits neben dem Schwingkörper 4 angeordnet
sind, ist in 6 deutlich
zu sehen. Der Kern 37 des magnetisierbaren Materials und
die zugehörige
Spule 38 des Elektromagneten 5 sitzen im Gehäuse 39,
und diese Komponenten sind als Einheit in der Bohrung 40 des
Gehäuses 39 herausnehmbar
befestigt. Die Befestigung erfolgt mit Hilfe der Kappe 41 mit
zugehörigen
Schrauben 42. Die Verbindungsdrähte der Gleichstromspule werden durch
das Schutzrohr 43 zur zugehörigen Stromversorgung im Gehäuse 31 geführt.