DE1673091A1 - Geraet zur fortlaufenden Anzeige und selbsttaetigen Regelung der Viskositaet einer Fluessigkeit - Google Patents

Description

Patentanwälte
Dlpl.-Ing. F. Thleleke

Dr.-lng. R. DörirKi

Dipl.-Phya. Dr. J. Fricke 1 R 7 ^ Π Q 1

33 Braunschweig I U / O U CJ I

Jaepcralleo 1 a

Henri Geoffroy STUMM, in Strasbourg (Bas-Hhin,Prankreich)

Gerat zur fortlaufenden^Anzeige und selbsttätigen Regelung der Viskosität einer Flüssigkeit.

Priorität : Prankreich, vom 13· September 1965

Die Erfindung betrifft die automatischen Vorrichtungen zur Anzeige und Regelung der Viskosität einer Flüssigkeit. Zur fortlaufenden Kontrolle der Viskosität einer

Flüssigkeit und zur Aufrechterhaltung eines konstanten Werts derselben bei gewissen Herstellungsverfahren benutzt man Apparate zur Anzeige und Regelung der Viskosität.

Wenn die Apparate gleichzeitig Anzeigegeräte und Htgelgeräte sind, erfordern sie im allgemeinen für ihren Betrieb eine äussere Energiequelle, z.B. elektrische Energie oder Druckluft usw., welche zu der für den Umlauf der Flüssigkeit durch den Viskositätsmesser erforderlichen Energie hinzutreten·

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Diese Lösungen benutzen häufig elektronische Apparaturen, was zu teuren Apparaten führt, deren Instandhaltung und Entstörung Fachpersonal erfordert.

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteilen durch Schaffung eines Geräts zur Anzeige und Regelung der Viskosität einer Flüssigkeit abzuhelfen, dessen Arbeitsweise auf einem neuen Grundsatz beruht·

Dieser Grundsatz besteht im wesentlichen in der Benutzung der Eigenschaften des Ausflusses der Flüssigkeit, de-

^ ren Viskosität kontrolliert werden soll, durch ihr Eigengewicht durch die beiden öffnungen besonderer Form, welche in den Boden von zwei hintereinander liegenden und untereinander angeordneten Kessbehältern ausgebildet sind· Der erste obere, oben offene und mit der zu kontrollierenden Flüssigkeit gespeiste Behälter weist einen kreisförmigen überlauf und eine Auffangwanne zum Auffangen der übergelaufenen Flüssigkeitsmenge auf, so dass seine Spjqgelhöhe durch ein leichtes ständiges überlaufen konstant gehalten wird· Der Boden des Behälters enthält eine Blende mit einer dünnwandigen öffnung.

w Die übliche Verwendung von Blenden zur Messung von

Durchflussmengen erfolgt bei genügend hohen Reynoldsschen Zahlen , welche einen konstanten Durchflussmengenkoeffizienten gewährleisten. Dies erfordert ziemlich hohe Durchflußsgeschwindigkeiten und genügend grosse Öffnungsdurchmesser, insbesondere wenn es sich um das Ausflies sen einer Flüssigkeit in ein Gras handelt, im vorliegenden Fall in atmosphärische ^uft.

Die für die den Gegenstand der Erfindung bildenden Geräte vorgesehenen Verwendungsbedingungen bringen βinsohrän-

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kende Bedingungen für die Abmessungen und für das Arbeiten mit sich. Das Gerät muss insbesondere ziemlich, kleine Abmessungen haben, um seinen Einbau zu erleichtern. Ferner muss die zur Speisung des Apparats e rforderliche Menge der zu kontrollierenden Flüssigkeit klein bleiben.

Systematische Versuche haben gezeigt, dass dünnwandige Öffnungen mit geringem Durchmesser in der Grössenordnung von einigen Millimetern, welche unter einer geringen konstanten Druckhöhe in der Grössenordnung von einigen Zentimetern gespeist werden, sehr bemerkenswerte Eigenschaften auf (| dem Gebiet kleiner und sehr kleiner Reynoldsscher Zahlen haben.

Diese bemerkenswerten Eigenschaften bestehen insbesondere darin, dass bei konstanter Druckhohe die Durchflussmenge der Öffnung praktisch konstant bleibt oder wenigstens nur geringe Schwankungen in positivem oder negativem Sinn aufweist, wenn die Reynoldssche Zahl, d.h. die Viskosität der Flüssigkeit, in ziemlich weiten Grenzen schwankt*

Unter Ausnutzung dieser bemerkenswerten Ausflusseigenschaften kleiner Öffnungen ist das Gerät noch so ausgebildet, dass die Flüssigkeit durch ihr Eigengewicht aus dem oberen Behälter in einen stromungsabwärts davon angeordneten zweiten Behalter fliesst, welcher oben offen ist und an seinem Fuss mit einer Düse versehen ist, welche im wesentlichen einen glatten Ausflusskanal oder auch mehrere parallel geschaltete glatte Ausflusskanäle mit Kreisquerschnitt enthalt, deren Durchmesser und Langen so bemessen sind, dass das Ausfliessen der Flüssigkeit durch sie in Form einer Laminarströmung erfolgt. Die Spiegelhöhe der Flüssigkeit in dem unteren Behälter ist

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dann im wesentlichen eine Funktion des laminaren Druckabfalls in der Düse, da der zur Erzielung der Ausflussgeschwindigkeit erforderliche dynamische Druck ein praktisch konstanter Ausdruck ist und der Druckverlust am Eingang der Düsenkanäle durch eine entsprechende Abrundung so klein wie möglich gemacht wird. Die erste von dem Gerät zu erfüllende Funktion, d.h. die Anzeige der Viskosität, kann z.B. mittels einer Vorrichtung zum Wägen des zweiten Behälters mit der in ihm enthaltenen Flüssigkeitsmasse erzielt werden, oder auch durch die Messung der Spiegelhöhe oder des durch die Flüssigkeit auf den Boden

fe ausgeübten Drucks. Diese veränderlichen Grossen, welche eine Funktion der Viskosität sind, können durch einen Zeiger übertragen werden, welcher vor einem Zifferblatt spielt, dessen Teilung durch Eichung hergestellt wird und unmittelbar in Viskositätseinheiten ausgedrückt sein kann.

Die zweite Funktion des Geräts, d.h. die eines automatischen Reglers der Viskosität, kann zweckmässig durch eine Vorrichtung mit einem Hocken erzielt werden, dessen Bewegung7d~ie die Bewegung des Zeigers erzeugende gebunden ist, wobei der Nocken unmittelbar ein Berichtigungssystem steuert,

" z.B. durch Betätigung, der Nadel eines Nadelventils, welches das sich mit der Flüssigkeit mischende Verdünnungsmittel durchlässt. Falls die Verdünnungsmittelmenge sehr gross ist, oder wenn die Einwirkung auf die Berichtigungsgrösse grössere Kräfte oder eine Fernwirkung erfordert, kann die Steuerung durch Einwirkung des Nockens auf elektrische oder pneumatische Relais erfolgen.

Das Gerät kann unter Beibehaltung einer guten Genau-

igkeit fur einen sehr weiten Anderungsbereich der Viskosität benutzt werden. Die verschiedenen Messbereiche werden einfach durch Auswechslung des an dem unteren Behälter angebrachten Seils mit den Düsenkanälen erhalten, welche entsprechend den verschiedenen Viskositätsbereichen bemessen sind.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Pig. 1 ist ein Längsschnitt des erfindungsgemässen Geräts zur Anzeige und Regelung der Viskosität mit einem System zur Messung mittels Wägung mit Hilfe eines Gegengewichts.

Pig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie II-II der Pig. I.

Pig. 3 ist eine von der linken Seite der Schnittlinie III-III der Pig. 2 gesehene Teilansieht.

Pig. 4 ist ein Längsschnitt eines Geräts zur Anzeige und Regelung der Viskosität mit einem einen Schwimmer enthaltenden Meßsystem.

Die in Pig. 1, 2 und 3 dargestellte Vorrichtung besitzt eine Hülle 1, welche durch ein geschlossenes Rohr mit einem oberen Deckel 2 gebildet wird, welcher die Vorrichtung zur Speisung mit der bei 3 ankommenden, zu kontrollierenden Flüssigkeit trägt, deren Strömungsmenge von Hand durch, ein Ventil 4 eingestellt und über ein Sieb 5 dem oberen festen Behälter 6 zugeführt wird, welcher oben mit einem kreisförmigen überlauf 7 und einer Auffangwanne 8 für die übergelaufene PlüsBigkeit mit einer in den Abflusekanal 10 führenden Abfuhr 9 versehen ist. Der Boden des oberen Behälters 6 ist mit einer dünnwandigen Öffnung 11 versehen, durch welohe die Flüssigkeit

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in den unteren beweglichen Behalter 12 fliesst, welcher durch eine Achse 13 an einer Wägevorrichtung aufgehängt ist, welche einen Winkelhebel 14 mit einer Gabel 15 aufweist, welche die Achse 13 mit dem Behälter 12 trägt, während der andere Arm ein Gegengewicht 16 trägt, wobei das gesamte System um die in den beiden Kugellagern 18 gelagerte Drehachse 17 beweglich ist.

Der Boden des unteren Behalters 12 weist einen auswechselbaren !Teil mit Susenkanal en 19 auf, welche die Spiegelhohe und somit die KLüssigkeitsmaese in dem unteren Behälter P bestimmen.

Die grossten Ausschläge des Wägesystems sind durch die der kleinsten bzw. gross ten Viskosität entsprechenden Punkte - 20 und 21 gegeben. Jedem Zwischenwert der Viskosität entspricht eine Gleichgewichtsschwenkstellung des Systems.

Der kreisbogenfSrmig gebogene, an dem Ende 23 des Winkelhebels 14 befestigte Zeiger 22 bewegt sich zwischen den !Teilungen von zwei kreisförmigen Zifferblättern 24» welche beide in einem mit einem Ablesefenster 26 versehenen Gehäuse angeordnet sind und je einem bestimmten Meßbereich entsprechen. Der übergang von einem Heßbereich zum anderen erfolgt durch Auswechslung des Düsenteils 19.

Die Begelung erfolgt durch eine Torrichtung mit einem ausgesparten Nocken 27» welcher mittels einer feder 28 mit Reibungsschluss an der auf der Drehaohse 17 befestigten Nabe 29 befestigt ist. Der Hand der Aussparung 30 der Nockenscheibe 27» weloher auf den Winkelwert eingestellt wird, wel cher der gewunsohten Viskosität entspricht, welche an dem Anzeigezifferblatt 31 aittele des Anzeigezeigere 32 und der

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Marke 33 der Nockenscheibe 27 ablesbar ist, verschwenkt den kleinen Hebel 34 um die feste Achse 35 und hebt die Ventilnadel 36 des Nadelventils 37 an, welches das bei 38 über den Ventilhalter ankommende Verdünnungsmittel durchlässt. Das Verdünnungsmittel und die Flüssigkeit fliessen am Puss des Geräts durch die öffnung 39 aus. Ein am Eingang des unteren Behalters angeordneter Strahlablenker 40 verhindert die Bildung von Luftblasen in der Flüssigkeit. Die Wirkung des Gegengewichts 16 kann auch durch die Wirkung einer Feder ersetzt werden.

Der Strahlablenker 40 kann auch an dem oberen Behälter 6 befestigt werden und in den unteren Behälter 12 eintauchen, so dass er gleichzeitig die Aufgabe einer Zunge zur Führung des Strahls und eines Dampfers erfüllt.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsabwandlung des erfindungsgemässen Geräts zur Anzeige und Regelung der Viskosität, wenn die veränderliche Spiegelhohe des unteren Behälters 41 ausgenutzt werden soll, welcher dann fest auf den Konsolen 42 der Hülle 43 ruht und in seinem Boden einen entfernbaren Teil mit Düsenkanälen 44 aufweist.

Der Schwimmer 45 mit seiner in den Führungen 47 und 48 verschieblichen Stange 46 überträgt seine Bewegung auf einen vor einem geteilten Zifferblatt 50 spielenden Zeiger

Der auf der Stange 46 verschiebliche Nocken 51 wird an dieser durch die Blockierungsschraube 52 in der einem gewünschten Viskositätswert entsprechenden Stellung befestigt und steuert den Winkelhebel 53, welcher das Nadelventil 54 anhebt und das bei 55 ankommende Verdünnungsmittel ausfliessen lässt.

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Die Vorrichtung zur Speisung mit Flüssigkeit bei 56 sowie der obere Behälter 57 mit der Abfuhr 58 der uberflleseenden Flüssigkeit sind wie bei dem vorhergehenden Gerat ausgebildet.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   1·) Gerat zur fortlaufenden Inzeige und automatischen Regelung der Viskosität einer !Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass sein Arbeiten auf den bemerkenswerten Eigenschaften des Ausflusses von flüssigkeiten veränderlicher Viskosität durch ihr Eigengewicht durch öffnungen (11) und Kanäle (19 - 44) geringen Querschnitts beruht, mit welchen die Boden von zwei aufeinanderfolgenden, untereinander angeordneten Behaltern 6» 57 - 12, 41) versehen sind·
2. 2.) Gerat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Hantel (l - 43) , welcher oben ein System (4) zur Speisung Bit der zu kontrollierenden Flüssigkeit aufweist, welches einen oberen Behalter (6) beliefert, welcher oben offen ist und einen kreisförmigen überlauf aufweist, wobei sein Boden mit einer dünnwandigen öffnung (11) versehen ist, welche einen unteren Behalter (12) speist, welcher oben offen ist, und deestn Boden xit einer Düse mit einem oder mehreren glatten Kanälen (19) versehen ist, welche so bemessen sind, dais die in diesem Behälter enthaltene flusslgkeitsmasse oder die Spiegelhohe derselben eine Punktion der Viskosität der flüssigkeit sind.
3. 3·) Gerat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisevorrichtung ein handbetätigtes Ventil (4) zur angenäherten Unstellung der Zufuhr der zu kontrollierenden PlSeeigkeit su d»a oberen Behalter (6) aufweist.
4. 4.) Gerat naoh einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekeaaseiehflet, iass der obere, in Besug auf die Hülle (1) festliegende Behälter (f) ösen offen und alt eines ständig uberflleaea krelafSnlgen überlauf und einer Auffangwanne (8)

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   fur die uberfliessende flüssigkeit mit einem Abfuhrstutzen (9) versehen ist» wahrend der Boden des Behalters eine dünnwandige öffnung (11) enthalt.
5. 5.) Gerat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer oben offener Behalter (12) unter dem oberen Behälter (6) angeordnet ist und die aus dem "oberen Behalter aueflieäsende Flüssigkeitsmenge empfangt, wobei der Boden des unteren Behalters mit einem entfernbaren Dusenteil (19) mit einem oder mehreren glatten Kanälen versehen ist, welche so bemessen sind, dass sie eine LaminarstrSmung erzeugen·
6. 6«) Gerat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Behalter (12) an ein bewegliches Wagesystem angehängt ist, welches einen mit einer Gabel (15) versehenen Winkelhebel (14) und ein dem Behalter (12) mit der in ihm enthaltenen veränderlichen Fluseigkeitsmasse das Gleichgewicht haltendes Gegengewicht (16) aufweist, wobei die Wirkung des Gegengewichts. durch die Wirkung einer Feder ersetzt werden kann.
7. 7·) Gerat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Behalter (41) ortsfest ist und ein System zur Messung der Spiegelhohe der Flüssigkeit durch einen Schwimmer (45) aufweist·
8. 8.) Gerat nach einem der Ansprüche 1 bis 7» daduroh gekennzeichnet, dass ein an die Bewegung de« Wagesystem· oder des Schwimmers gebundener Zeiger (22 - 49) ▼or einem in Tiikoeitatseinheiten geeichten iifferblatt (24 - 50) spielt.

   9·) Gerat nach einem der Anspruohe 1 bis 8, g*ktmn- «eiohnet duroh einen an der Bewegung dt» Wageeyetems odtr dt· Sohwimmer· teilnehmenden Ieek&» «27 ~ 51)» weloher fiber eimern Hebel tin das TtrdSnnmng»mittel durchlassende* ladtlventll (3* -54) tdtr tltttrltoat Kontakt* W Itvnbttetigmag tttttigt,

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