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Viskositätsprüfgerät
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Viskositätsprufgerät für Öl, mit
einem Prüfrohrzur Aufnahme des zu prüfenden Öls, einem im Rohrinneren beweglichen
Sinkkörper, einem ersten Vergleichsrohr, das parallel zu dem Prüfrohr angebracht
ist und ein Vergleichsöl mit bekannter Viskotitäts-Temperatur-Kennlinie sowie einen
Sinkkörper enthält.
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Ein solches Viskositätsprüfgerät ist bereits bekannt (US-PS 2 609
682). Bei diesem Prüfgerät wird die Tatsache ausgenutzt, daß ein Sinkkörper in einem
Öl mit bekannter Viskosität und bekannter Temperatur mit einer definierten Geschwindigkeit
absinkt. Wenn ein ebensolcher Sinkkörper in einem unbekannten Öl bei der gleichen
Temperatur mit der gleichen Geschwindigkeit absinkt, hat das unbekannte Öl die gleiche
Viskosität wie das bekannte Öl.
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Bei dem bekannten Gerät wird das zu prüfende Öl -in das Prüfrohr eingefüllt,
worauf der Sinkkörper im Prüfrohr und der Sinkkörper im Vergleichsrohr in eine definierte
Ausgangsstellung
gebracht werden. Durch Schräghalten des Geräts können die beiden Sinkkörper dann
aufgrund ihres Eigengewichts in den beiden Rohren absinken. Sobald der Sinkkörper
im Vergleichsrohr eine vorgegebene Endposition erreicht hat, kann an einer Skala
an der Position des Sinkkörpers im Prüfrohr ein Viskositätswert für das Öl im Prüfrolrabgelesen
werden.
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0 Das bekannte Gerät ist auf eine Bezugstemperatur von 37,8 C (10o0F)
geeicht, was bedeutet, daß genaue Meßwerte nur bei dieser Temperatur erhalten werden
können. Da das Gerät jedoch dazu bestimmt ist, die Viskositätswerte von Motorölen
unmittelbar am Einsatzort des Jeweiligen Motors zu prüfen, wird die Temperaturbedingung
nur in den seltensten Fällen eingehalten werden können. Die Viskositätsbestimmung
wird daher üblicherweise bei anderen Temperaturwerten durchgeführt, was starke Abweichungen
der Meßergebnisse zur Folge hat, aus denen dann völlig falsche Schlüsse über die
Beschaffenheit des im Motor befindlichen Öls gezogen werden. Besonders ungünstige
Ergebnisse werden erhalten, wenn das zu prüfende Öl und das Vergleichsöl Öle aus
verschiedenen Lagerstätten sind; solche Öle haben unterschiedliche Viskositätspolhöhen,
also unterschiedliche Schnittpunkte der Viskositäts-Temperatur-Kennlinien. Durch
das unterschiedliche Temperaturverhalten solcher Öle werden die mit dem bekannten
Gerät erhaltenen Meßergebnisse noch ungünstiger,wenn die Messungen unterhalb oder
oberhalb von 37,80C durchgeführt werden.
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Ein weiterer Nachteil des bekannten Geräts ergibt sich aus einer im
Vergleichsrohr befindlichen Luftblase, die zur Volumenkompensation bei Temperaturänderungen
erforderlich
ist. Wenn bei dem bekannten Gerät die Sinkkörper in die definierte Ausgangsposition
gebracht werden, muß das Gerät so gehalten werden, daß die Sinkkörper in die Anfangsposition
absinken. Dabei bewegt sich die Luftblase im Vergleichsrohr automatisch zu dem in
dieser Stellung des Geräts höher liegenden Punkt am anderen Ende des Vergleichsrohrs.
Wenn das Gerät so geneigt wird, daß die Sinkkörper beginnen, sich von der Ausgangsposition
aus nach unten zu bewegen, bewegt sich die Luftblase im Vergleichsrohr entgegengesetzt
zur Bewegung des Sinkkörpers im Vergleichsrohr.Dadurch wird beim Aufeinandertreffen
der Luftblase und des Sinkkörpers die kontinuierliche Sinkbewegung gestört, was
eine Verfälschung der Meßergebnisse zur Folge hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Viskositätsprüfgerät
der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß es innerhalb eines interessierenden
Temperaturbereichs an beliebigen Einsatzorten bei einfacher Handhabung eine zuverlässige
Aussage über die Viskosität eines zu prüfenden Öls ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß parallel zu
den beiden Rohren ein weiteres Vergleichsrohr angebracht ist, das ebenfalls ein
Vergleichsöl mit bekannter Viskositäts-Temperatur-Kennlinie sowie einen Sinkkörper
enthält, und daß die Vergleichsöle in den beiden Vergleichsrohren so ausgewählt
sind, daß im gesamten interessierenden Temperaturbereich die Viskosität des einen
Vergleichsöls gleich der höchstzulässigen Viskosität und die Viskosität des anderen
Vergleichsöls gleich der niedrigstzulässigen Viskosität des zu messenden Öls ist.
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Mit dem erfindungsgemäßen Viskositätsprüfgerät kann mit einem Blick
unmittelbar aus der Lage der drei Sinkkörper festgestellt werden, ob das zu prüfende
Öl eine Viskosität innerhalb eines für den Jeweiligen Anwendungsfall als brauchbar
angesehenen Bereichs hat. Dieser Bereich liegt zwischen der höchstzulässigen Viskosität
und der niedrigstzulässigen Viskosität des zu prüfenden Öls. Diese Eeststellung
gilt in dem ganzen interessierenden Temperaturbereich.
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Damit Öle mit verschiedenen höchstzulässigen und niedrigstzulässigen
Viskositätswerten geprüft werden können, ist gemäß der Erfindung in vorteilhafter
Weise vorgesehen, daß die Vergleichsrohre auswechselbar sind. Es können also jeweils
Vergleichsrohre mit Ölen eingesetzt werden, die speziell einem bestimmten zu prüfenden
01 zugeordnet sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
daß die Sinkkörper aus magnetischem Material bestehen und daß zum Bewegen der Sinkkörper
in eine definierte Ausgangsposition ein Magnet vorgesehen ist.
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Mit diesem Magnet können die Sinkkörper zu Beginn des Meßvorgangs
zu den gleichen Enden der Vergleichsrohre gebracht werden, bei denen sich auch die
zur Kompensation temperaturabhängiger Volumenänderungen in den Vergleichsrohren
eingeschlossenen Luftblasen befinden.
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Die Sinkbewegung der Sinkkörper kann daher nicht durch aufsteigende
Luftblasen gestört werden.
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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert.
Es zeigen: Fig.1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Viskositätsprüfgeräts und
Fig.2 ein Viskositäts-Temperatur-Diagramm
zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Geräts.
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Das in Fig.1 dargestellte Viskositätsprüfgerät weist einen Träger
1 auf, der zwei Vergleichsrohre 2 und 3 und ein Prüfrohr 4 trägt. Diese Rohre bestehen
üblicherweise aus Glas. Das Prüfrohr 4 ist an einem Ende mit einem Ansaugstutzen
5 versehen, und in seinem Inneren ist ein Kolben 6 mittels einer am anderen Rohrende
nach außen ragenden Kolbenstange 7 verschiebbar, so daß durch den Ansaugstutzen
5 in das Prüfrohr 4 zu prüfendes Öl eingesaugt werden kann. In den Rohren sind Sinkkörper
8, 9 und 10 angebracht, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kugeln aus
magnetischem Material ausgebildet sind. Auf dem Träger 1 sind eine Skala 11 und
ein Thermometer 12 angebracht, und unter dem Prüfrohr 4 befindet sich auf dem Träger
1 ein Spiegel 13. Zum Verschieben der Sinkkörper 8, 9 und 10 dient ein auf die Rohre
aufsetzbarer Magnet 14. Dieser Magnet ist mit drei Einschnitten versehen, damit
er gut auf die drei Rohre aufgesetzt werden kann.
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Die beiden Vergleichsrohre 2 und 3 enthalten Jeweils ein Vergleichsöl.
Sie können an ihren Enden fest verschlossen sein oder auch einen lösbaren Verschluß
aufweisen, der das Auswechseln der Vergleichsöle ermöglicht.
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Mit Hilfe dieses Viskositätsprüfgeräts sollen beispielsweise Schmieröle
daraufhin überprüft werden können, ob sie noch ihre gewünschte Schmierfunktion ausüben
können,oder ob sie bereits eine zu hohe oder eine zu niedrige Viskosität aufweisen.
Auch bei IIydraulikölen oder anderen Funktionsflüssigkeiten soll geprüft werden
können, ob sie noch innerhalb des brauchbaren Viskositätsbereichs liegen.
Bevor
die Anwendung des beschriebenen Viskositätsprüfgeräts näher erläutert wird, sei
zunächst das in Fig.2 dargestellte Diagramm betrachtet, in der mehrere Viskositäts-Temperatur-Kennlinien
K1, K2 und Kp dargestellt sind. In diesem Diagramm ist auf der Abszisse die Temperatur
logarithmisch aufgetragen; die Ordinate gibt die Viskosität an. Wie die Kennlinien
zeigen, nimmt die Viskosität mit steigender Temperatur ab. Wenn angenommen wird,
daß der interessierende Temperaturbereich zwischen der unteren Temperaturgrenze
Tu und der oberen Temperaturgrenze T0 liegt, dann kann für ein bestimmtes Öl angegeben
werden, daß es seine Aufgabe nur dann erfüllt, wenn seine Viskosität innerhalb des
von den beider Temperaturgrenzen und den Kennlinien K1 und K2 eingegrenzten Bereichs
liegt. Um nachprüfen zu können, ob das Öl im Prüfrohr diese Bedingung erfüllt, werden
in das eine Vergleichsrohr ein Öl mit der Viskositäts-Temperatur-Kennlinie K1 zur
Festlegung der unteren Viskositätsgrenze und in das andere Vergleichsrohr ein Öl
mit der Viskositäts-Temperatur-Kennlinie K2 zur Festlegung der oberen Viskositätsgrenze
eingefüllt.
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Ein Meßvorgang unter Anwendung des beschriebenen Viskositätsprüfgeräts
läuft folgendermaßen ab: Wie bereits geschildert wurde, werden zunächst die Vergleichsrohre
2 und 3 mit den dem zu prüfenden Öl zugeordneten Vergleichsölen in das Gerät eingesetzt.
Dann wird über den Ansaugstutzen 5 mittels des Kolbens 6 und der Kolbenstange 7
das zu prüfende Öl in das Prüfrohr 4 eingesaugt. Dabei muß darauf geachtet werden,
daß das zu prüfende Öl die gleiche Temperatur wie die Öle in den Vergleichsrohren
hat, damit ein zuverlässiges Ergebnis
erhalten wird. Beispielsweise
sei angenommen, daß die Prüftemperatur die im Diagramm angegebene Temperatur Tp
ist. Bei dieser Temperatur soll das zu prüfende Ol einen Viskositätswert np haben,
der wie in dem Diagramm zwischen dem oberen Viskositätsgrenzwert q0 und dem unteren
Viskositätsgrenzwert nu liegt.
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Nun werden die Sinkkörper 8, 9 und 10 mittels des Magnets 13 in die
in der Darstellung von Fig.1 an den rechten Enden der Rohre liegenden Ausgangspositionen
gebracht. Der Träger 1 wird dann schräg gehalten, so daß die Sinkkörper 8, 9 und
10 beginnen, sich aufgrund ihres Eigengewichts in den Rohren nach unten zu bewegen,
sobald der Magnet 13 entfernt wird.
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Sobald der erste Sinkkörper das untere Ende seines Rohres erreicht,
wird der Träger 1 horizontal gestellt, so daß sich die Lage der Sinkkörper nicht
mehr ändert.
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Wenn angenommen wird, daß das Öl im Vergleichsrohr 2 im gesamten interessierenden
Temperaturbereich eine sich gemäß der Kennlinie K1 ändernde Viskosität hat, und
das Öl im Vergleichsrohr 3 eine im gesamten Temperaturbereich stets höhere, sich
gemäß der Kennlinie K2 ändernde Viskosität hat, dann wird der Sinkkörper 8 stets
früher das untere Ende des Rohres erreichen als der Sinkkörper 10. Wenn nun bei
der Prüftemperatur Tp der Sinkkörper 9 im Prüfrohr bei der Ankunft des Sinkkörpers
8 am unteren Ende des Vergleichsrohres 2 eine Position zwischen der Position des
Sinkkörpers 8 und der Position des Sinkkörpers 10 einnimmt, sagt dies aus, daß der
Viskositätswert des zu prüfenden Öls zwischen den Viskositätsgrenzwerten 9u und
rio liegt. Das geprüfte Öl ist also für den ihm zugedachten Zweck geeignet. Wurde
das Öl beispielsweise zur Prüfung einem
Motor entnommen, dann sagt
das Prüfergebnis aus, daß noch kein Ölwechsel durchgeführt werden muß. Kommt dagegen
der Sinkkörper 9 als erster am unteren Rohrende an, dann hat das zu prüfende Öl
eine außerhalb des zulässigen Bereichs liegende, zu niedrige Viskosität, so daß
das Öl gewechselt werden muß. Liegt der Sinkkörper 9 hinter den beiden Sinkkörpern
8 und 10, wenn einer dieser beiden ein Rohrende erreicht hat, dann hat das zu prüfende
Öl eine über dem höchstzulässigen Wert liegende Viskosität, was ebenfalls einen
Ölwechsel erforderlich macht.
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Das beschriebene Viskositätsprüfgerät gestattet es also, in einfacher
und zuverlässiger Weise festzustellen, ob ein bestimmtes Öl noch eine innerhalb
eines zulässigen Bereichs liegende Viskosität hat. Die Bedienung des Geräts und
die Durchführung der Prüfung ist äußerst einfach, und es kann an jedem beliebigen
Einsatzort angewendet werden.
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Wie bereits erwähnt wurde, können die Sinkkörper 8, 9 und 10 mit Hilfe
des Magnets 13 in ihre Anfangsposition gebracht werden. Es ist also nicht erforderlich,
die Sinkkörper durch Schräghalten des Geräts durch ihr Eigengewicht in die Anfangsposition
zu bewegen. Das Gerät kann vielmehr stets so gehalten werden, daß das mit dem i?nsaugstutzen
5 versehene Ende tiefer als das entgegengesetzte Ende liegt. Dies hat zur Folge,
daß die in den Vergleichsrohren zur Kompensation temperaturbedingter Volumenänderungen
enthaltenen Luftblasen bei den oberen Enden der Vergleichsrohre liegen und diese
Lage während des Verschiebens der Sinkkörper in die Anfangsposition auch nicht ändern.
Dadurch stören die Luftblasen die Absenkbewegung der Sinkkörper nicht, wenn diese
durch
Entfernen des Magnets 13 losgelassen werden. Wiirden die
Sinkkörper durch Schräghalten des Trägers 1 in ihre Anfangposition gebracht, wurden
sich die Luftblasen zunächst zu den entgegengesetzten Rohrenden bewegen und dann
während des Prüfvorgangs den absinkenden Sinkkörpern 8 und 10 entgegenwandern, so
daß sie deren Bewegung stören werden. Die Skala 11 und das Thermometer 12 am Träger
1 ermöglichen es, auch abso].ute Viskositätswerte des zu prüfenden Öls zu bestimmen.
Diese Bestimmung absoluter Viskositätswerte erfolgt in der gleichen Weise wie bei
einem iiblichen Kugelfallviskosimeter, so daß hier nicht näher darauf eingegangen
werden muß.
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Der unter dem Prüfrohr 4 angebrachte Spiegel 13 erlaubt auch bei der
Prüfung dunkler Motoröle, bei denen der Sinkkörper 9 nur schwer erkennbar ist, die
Feststellung der Sinkkörperposition, da der Sinkkörper in dem Spiegel zu sehen ist,
wenn er an der Rückseite des Meßrohrs 4 anliegt.
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Das Viskositätsprüfgerät kann vorteilhaft auf Schiffen angewendet
werden, auf denen verschiedene Arten von Motor- und Hydraulikölen benutzt werden,
deren Zustand von Zeit zu Zeit zur Vermeidung von Schäden an den mit diesen Ölen
arbeitenden Anlagen überprüft werden muß