DE1256922B

DE1256922B - Device for measuring the viscosity of a fluid

Info

Publication number: DE1256922B
Application number: DE1962C0026017
Authority: DE
Inventors: Raymond Jules Mouly; Javier Alberto Pabalan
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1962-01-17
Filing date: 1962-01-17
Publication date: 1967-12-21

Description

Vorrichtung zur Viskositätsmessung eines Fluids Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Viskositätsmessung eines Fluids, bei welcher mittels dieses Fluids eine in das Fluid eingetauchte Fühlsonde mit einer ebenfalls in dieses Fluid eingetauchten Sonde (Motorsonde) gekoppelt ist, die eine periodische Bewegung darin ausführt.Apparatus for measuring the viscosity of a fluid The invention relates to a device for measuring the viscosity of a fluid, in which by means of this Fluids a probe immersed in the fluid with a probe also in this fluid submerged probe (motor probe) is coupled, which has a periodic movement in it executes.

Aus der Zeitschrift technik«, 7. Jahrgang, Heft 3, März 1952, insbesondere Bild 1, sind bereits Vorrichtungen der erwähnten Art bekannt, bei denen die Fühlsonde aus einem Hohlzylinder besteht, der in einen um seine Achse in periodische Schwingbewegungen versetzbaren, mit Meßflüssigkeit gefüllten ringförmigen Hohlraum eintaucht. Derartige Vorrichtungen können indessen nur für Versuche in Laboratorien verwendet werden, wobei jeweils eine Probe der zu messenden Flüssigkeit in den ringförmigen Hohlraum eingetaucht wird. Häufig ist es indessen erforderlich, die Viskosität eines Fluids, insbesondere eines strömenden Fluids, laufend zu überwachen, ohne daß durch eine Strömungskomponente des Fluids Meßfehler verursacht werden. Für derartige Aufgaben ist die bekannte Vorrichtung nicht einsetzbar. From the magazine technik, 7th year, issue 3, March 1952, in particular Fig. 1, devices of the type mentioned are already known in which the sensing probe consists of a hollow cylinder, which in a periodic oscillating movements around its axis displaceable, filled with measuring liquid annular cavity immersed. Such Devices can only be used for experiments in laboratories, a sample of the liquid to be measured in each case in the annular cavity is immersed. However, it is often necessary to determine the viscosity of a fluid in particular a flowing fluid, to be monitored continuously without being caused by a Flow component of the fluid measurement errors are caused. For such tasks the known device cannot be used.

Gemäß der deutschen Patentschrift 677 616 sind auch Vorrichtungen zur Viskositätsmessung bekannt, bei denen einem mit Meßflüssigkeit gefüllten Behälter eine vertikale auf und ab gehende Schwingbewegung mitgeteilt wird, wobei in dem Behälter selbst eine Tonabnehmersonde vorgesehen ist, die ein der relativen Auslenkamplitude gegenüber dem Behälter proportionales Ausgangssignal abgibt. Auch derartige Vorrichtungen sind zur laufenden Viskositätsmessung bei einem mit einer Strömungskomponente beaufschlagten Fluid nicht einsetzbar. According to German patent specification 677 616, there are also devices known for viscosity measurement in which a container filled with measuring liquid a vertical up and down swinging movement is communicated, in which Container itself a pickup probe is provided, which is one of the relative deflection amplitude emits a proportional output signal in relation to the container. Such devices too are used for the ongoing viscosity measurement when a flow component is applied Fluid cannot be used.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer demgegenüber verbesserten Viskositätsmeßvorrichtung, die auch bei einem strömenden Fluid ohne das Entstehen wesentlicher Fehler eine laufende Viskositätsmessung ermöglicht. Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß die Motorsonde mit horizontalem Abstand starr an einer vertikal stehenden, in oszillierende oder drehende Bewegung um ihre Achse versetzbaren Welle befestigt ist und daß die Fühlsonde mit horizontalem Abstand starr an einer ebenfalls vertikal stehenden, um ihre Achse bewegbaren Welle angebracht ist, die mit einer eine elastische Gegenkraft ausübenden Einrichtung kraftschlüssig verbunden ist, und daß schließlich die Bewegungsebene der Motorsonde so gelegt ist, daß zwischen den einander gegenüberliegenden wirksamen Flächen der Fühlsonde und der Motorsonde ein vertikaler Abstand verbleibt. The purpose of the present invention is to provide one to counter this improved viscosity measuring device that works even with a flowing fluid without the occurrence of significant errors enables continuous viscosity measurement. Achieved this is according to the invention in that the motor probe is rigid with a horizontal distance on a vertically standing, oscillating or rotating movement around its axis displaceable shaft is attached and that the sensing probe is horizontally spaced rigidly attached to a shaft that is also vertical and movable about its axis is that frictionally engages with a device that exerts an elastic counterforce is connected, and that finally the plane of movement of the motor probe is placed in such a way that that between the opposing effective surfaces of the sensing probe and the motor probe remains a vertical distance.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung wird erreicht, daß sich bei einem eine Strö- mungskomponente aufweisenden Fluid zwar ein der Strömungsgeschwindigkeit proportionaler Ausschlag auf die Fühlsonde überträgt, andererseits jedoch deren Schwingungsamplitude praktisch ausschließlich eine Funktion der Viskosität des Fluids ist.This inventive design of the device is achieved that there is a tion component having fluid admittedly one of the flow velocity transfers proportional deflection to the sensor probe, but on the other hand theirs Vibration amplitude is practically exclusively a function of the viscosity of the fluid is.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer und teilweise geschnittener Darstellung zeigt. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, the one embodiment of a device according to the invention in schematic and shows partially in section.

Diese Vorrichtung hat eine als Kreisvollzylinder mit senkrecht zur Zylinderachse geschnittener Endfläche ausgebildete, in einen das zu messende Fluid 1 enthaltenden Behälter 2 eintauchende Motorsonde 11, die über einen Arm 13 an einer mit einem Antriebsmotor 15 gekoppelten, in oszillierende oder drehende Bewegungen über die Achse versetzbaren Welle 12 befestigt ist. Eine ebenfalls als Kreiszylinder mit senkrecht zur Zylinderachse geschnittener Endfläche ausgebildete Fühlsonde 10 ist in einem vertikalen Abstand 21 oberhalb der Motorsonde 11 mit horizontalem Abstand über einen Arm 14 an einer ebenfalls vertikal stehenden, um ihre Achse bewegbaren Welle 16 angebracht, die mit einer eine elastische Gegenkraft bzw. ein Direktionsmoment ausübenden Einrichtung 20 kraftschlüssig verbunden ist. Auf der Welle 16 sitzt eine Skalenscheibe 18, der an einer bestimmten Stelle ihres Umfangs ein ortsfester Zeigerl9 gegenübersteht. This device has a full circular cylinder with perpendicular to Cylinder axis cut end surface formed in a fluid to be measured 1 containing container 2 immersing motor probe 11, which via an arm 13 on a with a drive motor 15 coupled in oscillating or rotating movements is attached via the axis displaceable shaft 12. One also as a circular cylinder with an end face cut perpendicular to the cylinder axis is at a vertical distance 21 above the motor probe 11 with a horizontal distance Via an arm 14 on a likewise vertical, movable one about its axis Shaft 16 attached, with an elastic counterforce or a directional moment exercising device 20 is positively connected. One sits on the shaft 16 Dial 18, which at a certain point on its circumference has a stationary Zeigerl9 facing.

Der Durchmesser der Motorsonde 11 ist vorzugsweise kleiner als derjenige der Fühlsonde 10, so daß sich die Endfläche der Motorsonde 11 während der gesamten Auslenkung im wesentlichen gegenüber der Endfläche der Fühlsonde 10 befindet. Die Arme bzw. The diameter of the motor probe 11 is preferably smaller than that the sensing probe 10, so that the end face of the motor probe 11 during the entire Deflection is located essentially opposite the end face of the sensing probe 10. the Arms or

Verbindungselemente 13, 14 weisen einen möglichst geringen, strömungsgünstigen Querschnitt auf.Connecting elements 13, 14 are as small as possible and are favorable in terms of flow Cross-section on.

Im Betrieb wird die Welle 12 entweder mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit gedreht oder in eine oszillierende Bewegung versetzt. Durch die Viskosität des Fluids 1 erfolgt hierbei eine Ankopplung der Fühlsonde 10 an die Bewegung der Motorsonde 11, so daß sich die Skalenscheibe 18, je nach dem in der Einrichtung 20 eingestellten Direktionsmoment, relativ zu dem Zeigerl9 oszillierend um einen Nullpunkt bewegt, wobei die Amplituden der Drehschwingungen eine Funktion der Viskosität des zu messenden Fluids sind. Weist das Fluid eine in der Zeichenebene liegende Bewegungskomponente auf, so wird das Meßergebnis der Vorrichtung ersichtlich nicht beeinflußt. In operation, the shaft 12 is either at a uniform angular velocity rotated or set in an oscillating motion. Due to the viscosity of the fluid 1, the sensor probe 10 is coupled to the movement of the motor probe 11, so that the dial 18, depending on the set in the device 20 Directional moment, moved in an oscillating manner around a zero point relative to the pointer 19, where the amplitudes of the torsional vibrations are a function of the viscosity of the to be measured Fluids are. If the fluid has a movement component lying in the plane of the drawing on, the measurement result of the device is obviously not affected.

Weist das Fluid 1 eine senkrecht zu der Zeichenebene verlaufende Bewegungskomponente auf, so wird die Skalenscheibe gegenüber ihrem normalen Nullpunkt ausgelenkt, jedoch ist die Amplitude der Drehschwingungen der Skalenscheibe 18 auch ion diesem Fall unabhängig von der Strömungsbewegung des Fluids 1.If the fluid 1 has a movement component running perpendicular to the plane of the drawing on, the dial is deflected from its normal zero point, however is the amplitude of the torsional vibrations of the dial 18 also ion this case independent of the flow movement of the fluid 1.

Bei einem praktisch untersuchten Ausführungsbeispiel wies eine erfindungsgemäßeVdrrichtung folgende Daten auf: Durchmesser der Wellen 12 16 etwa 25 mm Axialabstand zwischen der Welle 16 und der Fühlsonde 10 ............ etwa 50 mm Axialabstand zwischen der Welle 12 und der Motorsonde 11 ........... etwa 57 mm Durchmesser der Motorsonde 11 ..... etwa 25 mm Durchmesser der Fühlsonde 10 ...... etwa 38 mm Abstand 21 ........................ etwa 6,5 mm Schwingungsamplitude der Motorsonde 11............ etwa 2,4 mm Schwingungsfrequenz der Motorsonde 11.................. etwa 0,5 Hz. In a practically examined embodiment, a drive device according to the invention had the following data: diameter of the shafts 12 16 about 25 mm axial distance between the shaft 16 and the sensor probe 10 ............ about 50 mm axial distance between the shaft 12 and the motor probe 11 ........... about 57 mm diameter of the motor probe 11 ..... about 25 mm diameter of the sensor probe 10 ...... about 38 mm distance 21 ........................ about 6.5 mm oscillation amplitude of the motor probe 11 ............ about 2.4 mm oscillation frequency of the motor probe 11 .................. about 0.5 Hz.

An Stelle einer visuellen Beobachtung der Skalenscheibe 8 zur Ermittlung der Schwingungsamplitude der Fühlsonde 10 kann auch ein einen direkten Ausschlag liefernder Wandler verwendet werden. Instead of a visual observation of the dial 8 for determination the vibration amplitude the sensing probe 10 can also have a direct deflection supplying converter can be used.

Claims

Claims: 1. Device for measuring the viscosity of a fluid, in which by means of this fluid a probe immersed in the fluid with a is also coupled into the same immersed probe (motor probe), which has a periodic Movement executes therein, characterized in that the motor probe (11) with horizontal Distance rigidly to a vertically standing, oscillating or rotating movement about its axis displaceable shaft (12) is attached and that the sensing probe (10) with horizontal spacing rigidly on a likewise vertical one around its axis movable shaft (16) is attached, which exert an elastic counterforce with a Device (20) is positively connected, and that finally the plane of movement the motor probe (11) is placed so that between the opposite effective surfaces of the sensor probe (10) and the motor probe (11) a vertical distance remains.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the probes (10, 11) as a circular cylinder with end faces cut perpendicular to the cylinder axis are designed that the diameter of the motor probe (11) is preferably smaller than that of the sensing probe (10) and that as connecting elements between probes (10, 11) and shafts (12, 16) arms (13, 14) of the lowest possible, aerodynamically favorable Cross-section are provided.

Documents considered: German Patent No. 677 616; »Die Technik«, 7, 1952, pp. 126 to 130.