DE4242591A1 - Gerät und Verfahren zum Messen von Viskositäten von Flüssigkeiten - Google Patents
Gerät und Verfahren zum Messen von Viskositäten von FlüssigkeitenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft generell Geräte und
Verfahren zum Messen der viskosen Eigenschaft oder Viskosi
täten von Flüssigkeiten und betrifft insbesondere ein flüs
sigkeitsviskosimetrisches Gerät und Verfahren, wobei die
unbekannten Viskositäten von Flüssigkeiten (nachstehend als
Testflüssigkeiten bezeichnet) gemessen werden, indem man
diese Testflüssigkeiten durch dünne oder enge Rohre fließen
läßt.
Bislang sind in der Viskosimetrie von Flüssigkeiten die
Werte der Flüssigkeitsviskositäten aus der Flüssig
keitsströmungs- bzw. Fließgeschwindigkeit und aus dem Flüs
sigkeitsflußwiderstand bzw. dem Widerstand der Flüssigkeit
zu fließen bestimmt worden. Die Hauptverfahren zum Bestim
men von Flüssigkeitsviskositätswerten aus der Flüssigkeits
strömungsgeschwindigkeit sind (1) das Verfahren mit enger
Röhre und (2) das Stahlkugelfall-Verfahren. Die Verfahren
zum Bestimmen der Viskositätswerte aus dem Widerstand sind
(3) das ebene bzw. planare Laminarströmungsverfahren, (4)
das koaxiale Zylinderrotationsverfahren und (5) das "cone
flat"- bzw. Kugelflächen-Plattenrotationsverfahren.
Diese Verfahren sind aus den folgenden Gründen nicht voll
ständig zufriedenstellend. Im Falle des Verfahrens (1)
erfordert der Meßvorgang viel Zeit, da die Fallgeschwindig
keit bzw. die Strömungsgeschwindigkeit gemessen wird. Im
Falle des Verfahrens (2) ist das Messen einer geringen
Probenmenge schwierig. In den Fällen der Verfahren (3) und
(4) erfahren die Eigenschaften der gemessenen Flüssigkeit
eine Veränderung, und zwar aufgrund der Kraft, die von
außen an die Flüssigkeit angelegt wird. Darüber hinaus ist
durch das Verfahren mit enger Röhre (1), und zwar, weil die
Viskosität aus dem Widerstand der Flüssigkeit bestimmt
wird, das Messen von Flüssigkeiten von geringen Viskositä
ten schwierig.
Als eine Einrichtung bzw. als Mittel zum Überwinden der
oben beschriebenen Schwierigkeiten, die mit dem Stand der
Technik einhergehen, ist ein flüssigkeitsviskosimetrisches
Gerät zuvor vorgeschlagen worden, wie es in der offengeleg
ten japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 03-127 248
(1991) offenbart ist. Bei diesem viskosimetrischen
Gerät wird ein enges oder dünnes Rohr bzw. eine Röhre wie
eine Kapillarröhre in einem Kreis verwendet, durch den man
die Meßflüssigkeit (die Flüssigkeit, die gemessen wird)
fließen bzw. strömen läßt. Beim Betrieb dieses Gerätes wird
der Widerstand gegen die Strömung der Testflüssigkeit, die
derart durch die enge Röhre strömt, nicht verwendet. Statt
dessen wird die Zeit gemessen, die die Testflüssigkeit, die
durch die Kapillarröhre strömt, benötigt, um sich von einem
ersten Punkt bei einer stromaufgelegenen Position zu einem
zweiten Punkt bei einer stromabgelegenen Position zu bewe
gen, und die Viskosität wird aus dieser gemessenen Zeit
berechnet. Durch Verändern des Innendurchmessers der Kapil
larröhre wird darüber hinaus das Messen von niedrigen bis
hohen Viskositäten möglich gemacht. Um die Meßzeit zu ver
kürzen, wird darüber hinaus ein Differentialdruck aus posi
tivem Druck oder negativem Druck an die strömende Flüssig
keit angelegt.
Bei diesem oben beschriebenen, zuvor vorgeschlagenen flüs
sigkeitsviskosimetrischen Gerät variiert die Zeit, die die
Testflüssigkeit benötigt, um von dem oben erwähnten strom
aufgelegenen ersten Punkt zu dem stromabgelegenen zweiten
Punkt zu wandern, in Abhängigkeit von einem eingestellten
Saugdruck und anderen Faktoren. Aus diesem Grund werden die
Messung und Berechnung der Viskosität in jedem Fall unter
der Voraussetzung ausgeführt, daß der Differentialdruck
zwischen der stromaufgelegenen und der stromabgelegenen
Seite der gerade gemessenen Flüssigkeit über die Zeitperi
ode konstant ist, die die Flüssigkeit benötigt, um sich von
dem oben erwähnten ersten Punkt zu dem zweiten Punkt zu
bewegen.
Es ist jedoch nicht leicht, diesen Differentialdruck auf
einen eingestellten Saugdruck oder dergleichen festzulegen.
Selbst wenn dieser Differentialdruck auf einem eingestell
ten Saugdruck oder dergleichen gehalten werden könnte, kann
er darüber hinaus nicht leicht genau und positiv wiedergege
ben werden.
Aufgrund der Natur bzw. Eigenschaft des Verfahrens und
Geräts zum Messen der Viskositäten von Flüssigkeiten, wie
sie oben beschrieben sind, verursacht selbst eine geringe
Veränderung des Differentialdruckes der Flüssigkeit zwi
schen der stromaufgelegenen und der stromabgelegenen Seite
eine Veränderung in der Meßzeit, die die Flüssigkeit zur
Bewegung von dem ersten zu dem zweiten Punkt benötigt.
Somit besteht ein Problem in einem Fehler in dem gemessenen
Zeitwert.
Demgemäß liegt das der Erfindung zugrundeliegende Problem
darin, ein flüssigkeitsviskosimetrisches Gerät anzugeben,
bei dem die oben beschriebenen Probleme gelöst sind und das
eine hohe Meßgenauigkeit und Zuverlässigkeit hat.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung in einem ande
ren Aspekt von dieser, ein Verfahren zum Messen der Visko
sitäten von Flüssigkeiten anzugeben.
Erfindungsgemäß wird gemäß einem Aspekt ein Gerät zum Mes
sen von Viskositäten von Flüssigkeiten geschaffen, welches
aufweist: eine Leitungseinrichtung, die einen Strömungspfad
für eine Testflüssigkeit ausbildet, deren Viskosität zu
messen ist; ein enges bzw. schmales Rohr zum Messen, wel
ches einen mittleren Teil bzw. Abschnitt der Leitungsein
richtung bildet und eine stromaufgelegene und eine strom
abgelegene Seite bezüglich des Strömungspfades hat; eine
erste und eine zweite Erfassungseinrichtung zum Erfassen
des Durchgangs eines bestimmten Teils der Testflüssigkeit
vorbei an einer ersten bzw. einer zweiten Position in dem
engen Rohr zur Messung, und zwar jeweils in der Nähe von
dessen stromaufgelegenem und dessen stromabgelegenem Ende,
und zum Erzeugen von Erfassungssignalen, die dem Durchgang
entsprechen; eine Differentialdruckeinrichtung zum Erzeugen
eines Differentialdruckes der Testflüssigkeit zwischen der
Stromauf- und der Stromabseite; eine Druckmeßeinrichtung
zum Messen des Differentialdruckes und zum Erzeugen eines
Signals, welches dem Differentialdruck bei jeder Instanz
der Messung bzw. bei jedem Moment der Messung entspricht;
eine Strömungsraten-Berechnungseinrichtung zum Berechnen
einer integrierten Quantität bzw. eines Gesamtwertes bzw.
eines Integralwertes, der erhalten wird durch Berechnen der
gesamten Durchgangsperiode bzw. -zeitspanne, die der be
stimmte Teil der Testflüssigkeit benötigt, um zwischen der
ersten und der zweiten Position zu strömen, und zwar in
Antwort auf die Erfassungssignale, die von der ersten und
der zweiten Erfassungseinrichtung erzeugt werden, wobei man
die gesamte Durchgangszeitspanne in eine Vielzahl von Teil
zeitspannen unterteilt, wobei man das Produkt von jeder
Teilzeitspanne und des Differentialdrucks bestimmt, der so
in jener Teilzeitspanne gemessen ist, und zwar in Antwort
auf das Signal, welches durch die Druckmeßeinrichtung
erzeugt wird, und wobei man die so bestimmten Produkte über
die gesamte Durchgangszeitspanne integriert; und eine Vis
kositätsberechnungseinrichtung zum Berechnen der Viskosität
der Testflüssigkeit durch Vergleichen des Integralwertes
mit einem entsprechenden Integralwert, der zuvor bestimmt
wird durch die Strömungsraten-Berechnungseinrichtung, und
zwar unter denselben Bedingungen bezüglich einer Referenz
probenflüssigkeit bekannter Viskosität.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das
oben beschriebene Gerät vorzugsweise die folgenden Merkma
le.
- 1. Ein rohrförmiger Strömungspfad zur Retention bzw. ein rohrförmiger Retentionsströmungspfad von Spulen- bzw. Wicklungsform zum Halten der Testflüssigkeit auf einer gleichförmigen Temperatur bildet den Strömungspfad stromauf von dem engen Meßrohr zur Messung. Dieser rohrförmige Strömungspfad ist in eine thermostatische Einrichtung eingebettet.
- 2. Der oben beschriebene rohrförmige Retentionsströmungs pfad ist aus einem flexiblen Material hergestellt.
- 3. Der rohrförmige Retentionsströmungspfad ist aus einem Material von geringer Reaktivität hergestellt.
- 4. Der Innendurchmesser des Strömungspfades, durch den die Testflüssigkeit wandert bzw. verläuft, wächst in der Stromaufrichtung von dem rohrförmigen Retentions strömungspfad an.
Weiterhin erhöht sich der Innendurchmesser des Strömungs
pfades vorzugsweise auch in der Stromab-Richtung von dem
rohrförmigen Retentionsströmungspfad.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfah
ren geschaffen zur Messung der Viskositäten von Flüssigkei
ten, welches aufweist:
Bringen einer Testflüssigkeit, deren Viskosität zu messen ist, in einen Strömungspfad, der gebildet ist durch eine Leitungseinrichtung, die bei einem mittleren Abschnitt ein enges Rohr zur Messung aufweist, welches eine stromaufgele gene und eine stromabgelegene Seite bezüglich des Strömungspfades hat; Anlegen eines Differentialdruckes an die Testflüssigkeit zwischen der Stromauf- und der Strom abseite des engen Rohrs zur Messung, um dadurch die Test flüssigkeit durch das enge Rohr von dessen Stromauf-Seite zu dessen Stromab-Seite strömen bzw. fließen zu lassen;
Messen der Gesamtdurchgangszeitspanne, die die Testflüssig keit benötigt, bis sie an einer zweiten Position auf der Stromabseite vorbeiläuft, nachdem sie eine erste Position auf der Stromaufseite passiert hat; Teilen der Gesamt durchgangszeitspanne in eine Vielzahl von Teilzeitspannen;
Messen des Differentialdruckes während jeder der Teil zeit spannen; Bestimmen des Produktes von jeder Teilzeitspanne und des Differentialdruckes, der zu jener Teilzeitspanne gemessen ist; Integrieren der so bestimmten Produkte über die Gesamtdurchgangszeitspanne, um dadurch einen Integral wert bzw. eine integrierte Quantität zu erhalten; und Be rechnen der Viskosität der Testflüssigkeit durch Verglei chen des Integralwertes, der so erhalten wird, mit einem entsprechenden Integralwert, der zuvor unter denselben Bedingungen bezüglich bzw. für eine Referenzprobenflüssig keit bekannter Viskosität bestimmt ist.
Bringen einer Testflüssigkeit, deren Viskosität zu messen ist, in einen Strömungspfad, der gebildet ist durch eine Leitungseinrichtung, die bei einem mittleren Abschnitt ein enges Rohr zur Messung aufweist, welches eine stromaufgele gene und eine stromabgelegene Seite bezüglich des Strömungspfades hat; Anlegen eines Differentialdruckes an die Testflüssigkeit zwischen der Stromauf- und der Strom abseite des engen Rohrs zur Messung, um dadurch die Test flüssigkeit durch das enge Rohr von dessen Stromauf-Seite zu dessen Stromab-Seite strömen bzw. fließen zu lassen;
Messen der Gesamtdurchgangszeitspanne, die die Testflüssig keit benötigt, bis sie an einer zweiten Position auf der Stromabseite vorbeiläuft, nachdem sie eine erste Position auf der Stromaufseite passiert hat; Teilen der Gesamt durchgangszeitspanne in eine Vielzahl von Teilzeitspannen;
Messen des Differentialdruckes während jeder der Teil zeit spannen; Bestimmen des Produktes von jeder Teilzeitspanne und des Differentialdruckes, der zu jener Teilzeitspanne gemessen ist; Integrieren der so bestimmten Produkte über die Gesamtdurchgangszeitspanne, um dadurch einen Integral wert bzw. eine integrierte Quantität zu erhalten; und Be rechnen der Viskosität der Testflüssigkeit durch Verglei chen des Integralwertes, der so erhalten wird, mit einem entsprechenden Integralwert, der zuvor unter denselben Bedingungen bezüglich bzw. für eine Referenzprobenflüssig keit bekannter Viskosität bestimmt ist.
Ein bevorzugtes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es,
daß der oben beschriebene Differentialdruck mit einem Erhö
hen des geschätzten Wertes der Viskosität der Testflüssig
keit zunimmt.
Erfindungsgemäß wird ein Differentialdruck in der Testflüs
sigkeit zwischen der Stromauf- und der Stromabseite des
engen Rohrs zur Messung durch die Differentialdruckeinrich
tung erzeugt. Wenn dann die Testflüssigkeit durch das enge
Rohr zur Messung fließt, wird der Differentialdruck durch
eine Druckmeßeinrichtung gemessen, und zwar während jeder
von inkremental bzw. inkrementmäßig unterteilten Zeitperi
oden bzw. Teilzeitspannen der Gesamtzeit, die von einem
führenden Teil oder einem nachfolgenden Teil der Testflüs
sigkeit benötigt wird, bis er eine zweite Position an dem
Stromab-Ende des engen Rohrs zur Messung passiert, nachdem
er eine erste Position an dem Stromauf-Ende des engen Rohrs
passiert hat. Durch eine Strömungsraten-Berechnungseinrich
tung wird das Produkt von jeder Teilzeitspanne und dem
Differentialdruck, der während jener Teilzeitspanne gemes
sen wird, bestimmt und die so bestimmten Produkte werden
über die Gesamtdurchgangszeit integriert, um eine inte
grierte Quantität bzw. einen Integralwert zu erhalten.
Durch Experimente ist verifiziert worden, daß dieser Inte
gralwert im wesentlichen proportional zu der Viskosität der
Flüssigkeit ist. Demgemäß wird dieser Integralwert durch
eine Viskositätsberechnungseinrichtung mit einem entspre
chenden Integralwert verglichen, der zuvor unter denselben
Bedingungen für eine Referenzprobenflüssigkeit bekannter
Viskosität erhalten wurde, um dadurch die Viskosität der
Testflüssigkeit zu berechnen.
Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 ist eine Kombination aus einer schematischen Dar
stellung und einem Blockdiagramm und zeigt die wesentlichen
Komponenten und ihre Organisation bei einem Beispiel eines
flüssigkeitsviskosimetrischen Gerätes, welches eine bevor
zugte Ausführungsform dieser Erfindung bildet;
Fig. 2 ist ein Diagramm, welches die Integration vom Dif
ferentialdruck P über eine Zeitspanne zeigt, die sich von
dem Zeitpunkt (TS), bei dem eine Testflüssigkeit an einer
stromaufgelegenen ersten Position vorbeigeht, bis zu einem
Zeitpunkt (TP) erstreckt, bei dem die Flüssigkeit eine
stromabgelegene zweite Position passiert;
Fig. 3 ist ein Diagramm, welches zeigt, daß integrierte
Werte S1 und S2 derselben Testflüssigkeit bei (1) und (2)
gleich sind, und zwar in dem Fall, bei dem sich die Art der
Fluktuation des Differentialdruckes P unterscheidet;
Fig. 4 ist ein Diagramm, welches zeigt, daß die Größen
bzw. Amplituden der integrierten Werte S1 und S2 der Test
flüssigkeit proportional zur Viskosität sind;
Fig. 5 ist eine vereinfachte Seitenschnittansicht, die ein
Verfahren zum Erfassen des Durchgangs eines führenden Teils
oder eines nachfolgenden Teils einer Testflüssigkeit an
einer ersten Position und einer zweiten Position eines
engen Rohrs zur Messung zeigt;
Fig. 6 ist eine vereinfachte Seitenschnittansicht, die
Trennungen der Testflüssigkeit an einem führenden Teil oder
einem nachfolgenden Teil einer Testflüssigkeit in dem Fall
zeigt, bei dein der Strömungspfad der Testflüssigkeit keine
Rohre von unterschiedlichem Innendurchmesser aufweist;
Fig. 7 ist eine vereinfachte Seitenansicht, die ein Bei
spiel eines Strömungspfades mit Röhren von unterschiedli
chem Innendurchmesser aufweist, wobei die Bezugsziffern A,
B . . . E, F den Bezugsziffern A, B . . . E, F in Fig. 1 entspre
chen;
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, wobei ein Teil
ausgeschnitten ist, und zeigt einen rohrförmigen Reten
tionsströmungspfad, eingebettet in eine elektronische ther
mostatische Platte; und
Fig. 9 zeigt dreidimensionale grafische Darstellungen, die
zeigen, daß die Viskosität einer Flüssigkeit als ein Volu
men ausgedrückt werden kann, welches das Produkt eines
integrierten Wertes und einer proportionalen Konstante ist.
In der Ausführungsform eines flüssigkeitsviskosimetrischen
Gerätes gemäß dieser Erfindung, welches in Fig. 1 gezeigt
ist, umfaßt ein enges Rohr 1 zur Messung bzw. ein enges
Meßrohr 1 ein Kapillarrohr oder dergleichen und ist an
seinem stromaufseitigen Ende mit dem stromabseitigen Ende
eines Testflüssigkeit-Beschickungsströmungspfades 2 ver
bunden. Dieser Strömungspfad 2 dient zum Zuführen einer
Testflüssigkeit, deren Viskosität zu messen ist, wie Blut.
Enge Meßrohre 1 von unterschiedlichem Innendurchmesser
werden verwendet, und zwar in Abhängigkeit von der ge
schätzten Viskosität der Testflüssigkeit.
Ein rohrförmiger Strömungspfad 3 zur Retention bzw. ein
rohrförmiger Retentionsströmungspfad 3 mit Spulen- bzw.
Wicklungsform zum Zwecke des Vereinheitlichens der Tempera
tur der Testflüssigkeit ist in dem Strömungspfad 2 stromauf
des engen Meßrohres 1 ausgebildet. Dieser rohrförmige Re
tentionsströmungspfad 3 ist in eine elektronische thermo
statische Platte 4 eingebettet, die eine thermostatische
Einrichtung zeigt, wie es im Detail in Fig. 8 gezeigt ist.
Diese elektronische thermostatische Platte 4 hat eine Heiz
einrichtung und eine Kühleinrichtung (nicht gezeigt), und
zwar zum elektrischen Steuern der Temperatur des eingebet
teten rohrförmigen Retentionspfades 3 auf einen eingestell
ten Wert.
Der rohrförmige Retentionsströmungpfad 3 ist aus einem
flexiblen Material wie Teflon hergestellt. Dieser rohrför
mige Strömungspfad 3 ist in die elektronische thermostati
sche Platte 4 eingebettet und da festgelegt. Durch diesen
Aufbau werden Ausdehnungen oder Zusammenziehungen des rohr
förmigen Retentionsströmungspfades 3 das enge Meßrohr 1
nicht beeinflussen, selbst wenn eine Temperaturveränderung
auftritt.
In dem Fall, bei dem eine Testflüssigkeit 6 eine hohe che
mische Reaktivität hat, ist es wünschenswert, daß der rohr
förmige Retentionsströmungspfad 3 aus einem Material von
geringer chemischer Reaktivität hergestellt ist, wie rost
freier Stahl.
Auf der stromaufliegenden Seite des rohrförmigen Pfades 3
ist ein Testflüssigkeitsvorratsbehälter 5 zum Speichern der
Testflüssigkeit bzw. des Testfluides 6 vorgesehen. Die
Testflüssigkeit 6 in diesem Behälter 5 steht unter at
mosphärischem Druck. Ein Ende (das stromaufseitige Ende)
des zuvor genannten Testflüssigkeitsbeschickungsströmungs
pfades oder der Beschickungsleitung 2 wird bzw. ist in den
Testflüssigkeitsbehälter 5 eingeführt. Diese Leitung 2 von
dem Testflüssigkeitsbehälter 5 zu dem rohrförmigen Strö
mungspfad 3 ist darin mit einem Testflüssigkeitszuführven
til 7 zum Öffnen und Schließen des Strömungspfades der
Flüssigkeit 6 und einem Zuführventil 8 für destilliertes
Wasser zum Öffnen und Schließen des Einlaßpfades für de
stilliertes Wasser zum Reinigen der gesamten Leitung 2
versehen. Eine Einlaßeinrichtung 9 ist kommunizierend an
ihrer stromaufliegenden Seite mit dem Abschnitt der Leitung
2 zwischen dem Testflüssigkeitzuführventil 7 und dem Zu
führventil 8 für das destillierte Wasser verbunden. Die
stromabliegende Seite dieser Einlaßeinrichtung 9 ist mit
dem stromaufliegenden Ende des rohrförmigen Retentionsströ
mungspfades 3 verbunden. Die Einlaßeinrichtung 9 ist mit
einem fotoelektrischen Element zum Erfassen der Strömung
bzw. des Flusses der von dem Behälter 5 zu dem Strömungs
pfad 3 zugeführten Flüssigkeit 6 versehen.
Darüber hinaus hat das zuvor genannte enge Meßrohr 1 in der
Nähe seines stromaufseitigen und seines stromabseitigen
Endes eine erste Position 10 bzw. eine zweite Position 11.
Ein erster Sensor 12 zum Erfassen des Zeitpunktes, bei dem
ein bestimmter Teil der Testflüssigkeit 6 an der ersten
Position 10 vorbeiströmt, ist bei der ersten Position 10
vorgesehen. Ein zweiter Sensor 13 zum Erfassen des Zeit
punktes, zu dem jener Teil der Testflüssigkeit 6 an der
zweiten Position 11 vorbeiströmt, ist an der zweiten Posi
tion 11 vorgesehen. Der erste und der zweite Sensor 12 und
13 sind jeweils mit fotoelektrischen Elementen versehen.
Somit erfassen der erste und der zweite Sensor 12 und 13
das Passieren bzw. den Durchgang von dem führenden Teil
oder dem nachfolgenden Teil eines gewissen Volumens bzw.
Körpers der Testflüssigkeit 6, wie es in Fig. 5 darge
stellt ist. Das Volumen der Testflüssigkeit 6, die bzw. das
durch den Strömungspfad 2 strömt, ist z. B. etwa 0,5 cc bzw.
ccm. Nimmt man an, daß das enge Rohr 1 generell einen Stan
dard-Innendurchmesser hat, ist die Länge der Testflüssig
keit 6, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, in der Größenordnung
von 30 cm.
In dem Strömungspfad 2 an der stromabliegenden Seite des
engen Meßrohrs 1 sind eine Abführflüssigkeitsflasche bzw.
ein Abführflüssigkeitsbehälter 14 zum Aufnehmen der Test
flüssigkeit 6 und ein Konstantdruckbehälter 15 mit einer
Pufferfunktion zum Aufrechterhalten eines konstanten Druc
kes seriell verbunden. Der sensierende bzw. erfassende Teil
eines Vakuummeters 16 ist innerhalb des Konstantdruckbehäl
ters 15 als eine Druckmeßeinrichtung zum Messen des Vakuum
grades im Inneren des Behälters 15 installiert.
Mittels dieses Vakuummeters 16 wird der Differenz- bzw.
Differentialdruck zwischen dem Druck in dem Testflüssig
keitsbehälter 5 unter atmosphärischem Druck, d. h. dem Druck
auf der stromaufliegenden Seite des engen Meßrohrs 1, und
dem Druck innerhalb des Konstantdruckbehälters 15, d. h. dem
Druck auf der stromabliegenden Seite des engen Meßrohrs 1
gemessen.
Das Beginnen und Beenden der Messung des Differentialdruc
kes durch das Vakuummeter werden wie folgt ausgeführt. Das
Beginnen bzw. Starten wird dadurch eingeleitet bzw. getrig
gert, daß der erste Sensor 12 den Durchgang von dem führen
den Teil oder dem nachfolgenden Teil der Testflüssigkeit 6
in dem engen Rohr 1 erfaßt und die Messung wird zu bzw. bei
bestimmten unterteilten Zeitintervallen bzw. Teilzeitspan
nen ausgeführt. Das Beenden wird eingeleitet dadurch, daß
oder zweite Sensor 13 den Durchgang des führenden Teils oder
des nachfolgenden Teils der Testflüssigkeit erfaßt.
Diese Zeitintervalle bzw. Zeitspannen entsprechen inkremen
talen Zeitspannen, die sich aus der Teilung der Flüssig
keitsdurchgangszeitspanne für die Testflüssigkeit 6 zum
Durchgang durch die zweite Position 11 auf der stromablie
genden Seite nach dem Durchgang durch die erste Position 10
auf der stromaufliegenden Seite in dem engen Meßrohr 1
ergeben. Tatsächlich wird die Größe bzw. Länge von jeder
dieser Teilzeitspannen derart eingestellt, daß sie reich
lich bzw. vollauf genügend kürzer ist als die Zeitspanne,
die der Zeitspanne der Fluktuation des erlaubten bzw. zu
lässigen Differentialdruckes entspricht und ist nicht di
rekt von der Länge (kurz oder lang) der Flüssigkeitsdurch
gangszeitspanne abhängig.
Darüber hinaus ist auf der stromabliegenden Seite des Kon
stantdruckbehälters 15 mittels eines Regelventils 17 eine
Vakuumpumpe 18 als eine Differentialdruckerzeugungseinrich
tung zum Erzeugen des Differentialdruckes zwischen der
stromaufliegenden und der stromabliegenden Seite des engen
Meßrohrs 1 angeschlossen.
Der Differentialdruck zwischen der stromaufliegenden und
der stromabliegenden Seite des engen Meßrohrs 1 wird durch
die Einstellung des Öffnungsgrades des Regelventils 17
geregelt bzw. gesteuert. Dieser Differentialdruck bezieht
sich auf bzw. steht in Beziehung mit der Durchgangszeit,
die die Testflüssigkeit 6 benötigt, um den rohrförmigen
Retentionsströmungspfad 3 zu passieren, der in der elek
tronischen thermostatischen Platte 4 eingebettet ist.
Diese Durchgangszeit unterscheidet sich gemäß der Viskosi
tät der Testflüssigkeit 6, selbst wenn das Ansaugen bzw.
die Saugkraft aufgrund der Vakuumpumpe 18 dieselbe ist,
d. h. selbst wenn der Differentialdruck P derselbe ist. Je
geringer die Viskosität ist, desto kürzer wird die Durch
gangszeit.
Diese Durchgangszeit muß auf eine reichlich gemessene Länge
derart eingestellt werden, daß, wenn die Testflüssigkeit 6
durch den rohrförmigen Retentionströmungspfad 3 strömt, sie
eine reichlich bzw. genügend gleichförmige Temperatur von
z. B. 20 Grad Celsius annimmt bzw. einnimmt. Wenn anderer
seits diese Durchgangszeit unnötig lang ist, wird die Zeit
spanne, die die Testflüssigkeit benötigt, um durch das enge
Rohr 1 zu laufen, lang und eine effiziente Messung kann
nicht ausgeführt werden.
Um daher eine effiziente Messung auszuführen, wird diese
Durchgangszeit auf eine minimale Länge eingestellt, bei der
die Temperatur der Testflüssigkeit 6 genügend gleichförmig
wird, während die Testflüssigkeit durch den rohrförmigen
Retentionsströmungpfad 3 verläuft. Der Grad der Öffnung des
Regelventils 17 muß für jede Testflüssigkeit 6 gemäß der
Größe von deren Viskosität eingestellt werden.
Im einzelnen wird der Grad der Öffnung des Regelventils 17
auf die folgende Weise eingestellt. Wenn das Gerät in einem
Zustand ist, bei dem das Testflüssigkeitszuführventil 7
geöffnet ist und das Zuführventil 8 für destilliertes Was
ser geschlossen ist, wird zunächst das Regelventil 17 ge
eignet geöffnet und die Testflüssigkeit 6 wird aus dem
Testflüssigkeitsbehälter 5 mittels der Vakuumpumpe 18 abge
zogen. Dann wird die Ankunft des führenden Teils der Strö
mung der Testflüssigkeit 6 bei der Einlaßeinrichtung 9
durch das zuvor erwähnte fotoelektrische Element erfaßt,
welches bei der Einlaßeinrichtung 9 vorgesehen ist, und die
Zeit, die die Testflüssigkeit 6 benötigt, um sich von dem
Testflüssigkeitsbehälter 5 zu der Einlaßeinrichtung 9 zu
bewegen, wird gemessen. Der Grad der Öffnung des Regelven
tils 17 wird derart für jede Testflüssigkeit 6 eingestellt,
daß diese gemessene Bewegungszeit eine spezifische vorbe
stimmte Zeit wird. Auf diese Weise wird, um so höher die
Viskosität der Testflüssigkeit 6 ist, der eingeprägte Dif
ferentialdruck höher.
In dem Fall, bei dem die Viskosität einer Testflüssigkeit
6 von einer anderen Art zu messen ist, wird zunächst das
Testflüssigkeitszuführventil 7 geschlossen und das Zuführ
ventil 8 für destilliertes Wasser wird geöffnet. Somit wird
destilliertes Wasser in den Strömungspfad 2 eingeführt, um
diesen zu reinigen. Dann wird das Testflüssigkeitszuführ
ventil geöffnet und das Zuführventil 8 für destilliertes
Wasser wird geschlossen. Dann ist veranlaßt, daß die neue
Testflüssigkeit 6 durch den Strömungspfad 2 fließt.
Weiterhin ist das flüssigkeitsviskosimetrische Gerät mit
einer Strömungsratenberechnungseinrichtung 19 versehen, in
die Signale von dem ersten und dem zweiten Sensor 12 und 13
und von dem Vakuummeter 16 eingegeben werden. Diese Strö
mungsratenberechnungseinrichtung 19 arbeitet somit, um das
Produkt des Differentialdruckes, gemessen für jede der
zuvor erwähnten Teilzeitspannen durch das Vakuummeter 16,
und den Teilzeitspannen zu bestimmen und dieses Produkt
über die Flüssigkeitsdurchgangszeit bzw. Flüssigkeitsdurch
gangszeitspanne zu integrieren, um dadurch auf dem Wege der
Berechnung eine integrierte Quantität bzw. einen Integral
wert zu erhalten.
Zusätzlich ist eine Viskositätsberechnungseinrichtung 20
vorgesehen, um die Viskosität der Testflüssigkeit 6 zu
berechnen, und zwar durch Vergleichen eines Integralwertes,
der zuvor bezüglich einer Referenzprobenflüssigkeit unter
denselben Bedingungen durch die Strömungsratenberechnungs
einrichtung 19 bestimmt ist, und des Integralwertes, der
bezüglich der Testflüssigkeit 6 durch die Strömungsratenbe
rechnungseinrichtung 19 bestimmt ist, wodurch die Viskosi
tät der Testflüssigkeit 6 berechnet wird.
Der Testflüssigkeitsströmungspfad 2 umfaßt ein Rohr bzw. ein
Rohrsystem mit den folgenden relativen Innendurchmessern.
Der Strömungspfad 2 umfaßt an seinem Abschnitt von einer
Position A in der Nähe des Testflüssigkeitsbehälters 5 zu
einer Position B in der Nähe der Einlaßeinrichtung 9, wie
es in den Fig. 1 und 7 gezeigt ist, ein Rohr von großem
Innendurchmesser. Der Strömungspfad 2 ist von der Position
B zu einer Position C in der Nähe des Einlasses des rohr
förmigen Retentionströmungspfades 3 durch ein Rohr von
mittlerem Innendurchmesser gebildet. Von der Position C zu
einer Position D in der Nähe des Auslasses des rohrförmigen
Retentionsströmungspfades 3 ist der Strömungspfad 2 durch
ein Rohr von kleinem Innendurchmesser gebildet. Von der
Position D zu einer Position E in der Nähe des Auslasses
des engen Meßrohres 1 umfaßt der Strömungspfad 2 ein Rohr
von mittlerem Innendurchmesser. Von der Position E zu einer
Position F in der Nähe der Vakuumpumpe 18 ist der Strömungs
pfad 2 durch ein Rohr von großem Innendurchmesser gebildet.
Die Durchmesser dieser Röhren und Rohre, die den Strömungs
pfad 2 bilden, unterscheiden sich mit der Höhe bzw. Größe
der Viskosität der Testflüssigkeit. Für den Fall einer
Testflüssigkeit von geringer Viskosität wie Wasser gilt
z. B.: Der Innendurchmesser des Rohrs von großem Durchmesser
ist etwa 3 mm; der Innendurchmesser des Rohrs von mittlerer
Größe ist etwa 1 mm; und der Innendurchmesser des Rohrs von
enger Größe ist etwa 0,5 mm. Zur Messung eines Fluids hoher
Viskosität wie Fett gilt: Der Innendurchmesser des großen
Rohrs ist etwa 10 mm; jener des Rohrs mittlerer Größe ist
etwa 3 mm; und jener des engen Rohrs ist etwa 1,5 mm.
Somit nimmt der Innendurchmesser des Strömungspfades 2 in
der stromaufseitigen Richtung von dem rohrförmigen Reten
tionsströmungspfad 3 zu. Er nimmt auch in der Stromab-Rich
tung von dem Retentionsströmungpfad 3 zu. Darüber hinaus ist
der Innendurchmesser des engen Meßrohrs 1 von mittlerer
Größe. Der Grund für die Wahl dieser Innendurchmesserver
teilung ist wie folgt.
Wenn Experimente mit einem Strömungspfad 2 von gleichförmi
gem oder konstanten Innendurchmesser ausgeführt werden
würden, würden die folgenden Ergebnisse erhalten werden. In
dem Fall, bei dem der Differentialdruck nicht sehr hoch
ist, ist bzw. bildet die Testflüssigkeit 6, die durch das
enge Meßrohr 1 fließt bzw. strömt, eine kontinuierlichen
Flüssigkeitskörper aus, wie es in Fig. 6(a) gezeigt ist.
Wenn der Differentialdruck jedoch größer wird, treten Dis
kontinuitäten oder Unterbrechungen an dem führenden Ab
schnitt dieser Testflüssigkeit 6 auf, wie es in Fig. 6(b)
gezeigt ist, oder an deren nachfolgenden Teil, wie es in
Fig. 6(c) gezeigt ist. Diese unerwünschten Ergebnisse
wären besonders bemerkenswert für den Fall von Testflüssig
keiten 6 hoher Viskosität.
Weitere Experimente mit einem Strömungspfad 2 von der zuvor
beschriebenen Innendurchmesserverteilung, d. h. mit einem
ansteigenden Durchmesser in der Stromaufrichtung von dem
rohrförmigen Strömungspfad 3 und auch in der Stromabrich
tung hiervon, und darüber hinaus mit einem mittleren Innen
durchmesser für das enge Meßrohr 1 zeigten jedoch, daß
Diskontinuitäten in dem führenden oder nachfolgenden Teil
der Testflüssigkeit 6 wirksam vermieden werden.
Die Ausführungsform der Erfindung der oben beschriebenen
Organisation arbeitet auf die folgende Weise:
In Fig. 3 ist die Veränderung mit der Zeit des Wertes des
Differentialdruckes P, gemessen durch das Vakuummeter 16,
für einen Fall (1) und einen Fall (2) gezeigt. In diesen
Fällen (1) und (2) gilt: Die Testflüssigkeit 6 ist von
derselben Art; die Temperaturbedingungen sind dieselben;
und die Veränderung des Differentialdruckes P mit der Zeit
ist unterschiedlich. In diesem Diagramm zeigt die Zeitdauer
Tw die Wartezeit, die benötigt wird, damit die Testflüssig
keit innerhalb der elektronischen thermostatischen Platte
M eine hinreichend gleichförmige Temperatur erzielt. Das
Symbol TS bezeichnet den Moment des Startens oder des Ver
lassens, wie gemessen durch den ersten Sensor 12, bei dem
das nachfolgende Ende (oder das führende Ende) der Test
flüssigkeit an der ersten Position 10 vorbeiläuft, wie es
in Fig. 5 gezeigt ist. Die Symbole TP1 und TP2 stellen
jeweils Momente der Ankunft in den Fällen (1) und (2) dar,
und zwar wie gemessen durch den zweiten Sensor 13, bei
denen das nachfolgende Ende (oder das führende Ende) der
Testflüssigkeit 6 in jedem Fall die zweite Position 11
passiert.
Der Differentialdruck P im Falle (2) ist geringer als jener
im Fall (1). Demgemäß passiert das nachfolgende Ende (oder
das führende Ende) der Testflüssigkeit 6 im Fall (2) die
zweite Position 11 später als im Fall (1). Daher tritt TP2
später auf als TP1. D.h., die Zeitspanne, die für den Durch
gang der Testflüssigkeit 6 von der ersten Position 10 zu
der zweiten Position 11 benötigt wird, ist im Falle (2)
länger als im Fall (1).
Es wurden Experimente ausgeführt, um die Beziehung zwischen
dem Integral S1, erhalten durch Integrieren des Differenti
aldruckes von dem Zeitpunkt TS bis zum Zeitpunkt TP1 im Fall
(1), und dem Integral S2, erhalten durch Integrieren des
Differentialdruckes P vom Zeitpunkt TS bis zum Zeitpunkt TP2
im Fall (2) zu bestimmen. Als ein Ergebnis wurde bestätigt,
daß diese Integrale S1 und S2 im wesentlichen gleich sind.
Darüber hinaus wurden, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, die
Integrale S1 und S2 des Differentialdruckes P(t) von dem
Startzeitpunkt TS zu dem Ankunftszeitpunkt TP bezüglich
einer Hochviskositäts-Testflüssigkeit (1) und einer Nied
rigviskositäts-Testflüssigkeit (2) von bekannten Viskositä
ten η bestimmt und verglichen. Als Ergebnis wurde verifi
ziert, daß die Integrale S1 und S2 zu ihren Viskositäten η
jeweils proportional waren. In jedem dieser Fälle ist das
Integral S eine Quantität bzw. Größe, die der Strömungsrate
der Testflüssigkeit 6 entspricht, die die erste Position 10
oder die zweite Position 11 in der Zeitspanne von dem
Startzeitpunkt TS bis zu dem Ankunftszeitpunkt TP passiert.
Daher wurde gezeigt bzw. bewiesen, daß die Viskosität η der
Testflüssigkeit 6 im wesentlichen proportional ist zu dem
Integral S des Differentialdruckes P(t) von dem Startzeit
punkt TS zu dem Ankunftszeitpunkt TP, wie es durch den fol
genden Ausdruck (1) gezeigt ist.
wobei K ein Proportionalitätskoeffizient ist, der von Va
riablen wie der Temperatur abhängt.
Der Inhalt bzw. Sinn dieser Gleichung (1) ist konzeptmäßig
in den Fig. 9(a) und 9(b) gezeigt. Wie es in Fig. 9
(a) gezeigt ist, ist die Viskosität η durch ein Volumen
wiedergegeben, welches ausgedrückt ist durch das Produkt
des Integrals S und des Proportionalitätskoeffizienten K.
Darüber hinaus, wie es in Fig. 9(b) gezeigt ist, kann auch
in dem Fall, bei dem der Differentialdruck P(t) mit der
Zeit fluktuiert, die Viskosität η durch ein Volumen darge
stellt werden, welches ausgedrückt wird durch das Produkt
des Integrals S und des Proportionalitätskoeffizienten K.
Das Integral S wird spezifisch bestimmt, wie es in Fig. 2
und der folgenden Gleichung (2) gezeigt ist.
Der Differentialdruck P (t) wird mittels des Vakuummeters
16 über die Zeitpunkte t1, t2, . . . tk, tk+1, . . . von dem Start
zeitpunkt TS bis zu dem Ankunftszeitpunkt TP gemessen, wie
es in Fig. 2 und Gleichung (2) gezeigt ist. Dann werden
unter Verwendung der Strömungsratenberechnungseinrichtung
19 die Produkte der gemessenen Ergebnisse P (tk) (k = 1,
2, . . . k+1, . . . ) und der unterteilten Zeitspannen bzw. Teil
zeitspannen (tk+1-tk) (k = 1, 2, . . . , k, k+1, . . . ) bestimmt.
Durch Integrieren dieser Produkte wird die integrierte
Größe bzw. Integralwert S bestimmt.
Als nächstes wird der Vorgang des Bestimmens der Viskosität
η einer Testflüssigkeit 6 von unbekannter Viskosität be
schrieben.
Zunächst wird der Integralwert S bezüglich einer Referenz
probenflüssigkeit bekannter Viskosität η bestimmt. Als
nächstes wird unter denselben Bedingungen der Integralwert
S bezüglich der Testflüssigkeit 6, deren unbekannte Visko
sität η gesucht ist, bestimmt. Dann wird durch Verwenden
der Proportionalität zwischen der Viskosität η und dem
Integralwert S mittels der Strömungsratenberechnungsein
richtung 19 die Viskosität η der Testflüssigkeit 6 be
stimmt, und zwar durch Proportionalberechnung aus der be
kannten Viskosität der Referenzprobenflüssigkeit. In diesem
Zusammenhang kann der Integralwert S bezüglich der Refe
renzprobenflüssigkeit bekannter Viskosität η einmal unter
bestimmten Bedingungen bestimmt werden und die sich erge
benden Daten werden in der Strömungsratenberechnungsein
richtung 19 gespeichert. Dann wird es nicht notwendig sein,
den Referenzintegralwert S für jede Messung und Bestimmung
der Viskosität einer unbekannten Testflüssigkeit zu bestim
men.
Darüber hinaus, um eine höhere Genauigkeit bei der Messung
einer unbekannten Viskosität zu erzielen, ist es auch mög
lich, eine Vielzahl von Referenzprobenflüssigkeiten auf die
folgende Weise zu verwenden. Der Integralwert S von jeder
einer Vielzahl von Referenzprobenflüssigkeiten bekannter
Viskosität η wird bestimmt. Die Viskosität η und der Inte
gralwert S von jeder Referenzprobenflüssigkeit werden ge
speichert. Dann werden durch die Verwendung dieser Daten
und durch z. B. das Verfahren der geringsten Quadrate empi
rische Formeln erhalten und in der Strömungsratenberech
nungseinrichtung 19 gespeichert. Diese empirischen Formeln
werden zuvor für jeden Innendurchmesser des engen Meßrohrs
1 oder für jede unterschiedliche zu verwendende Temperatur
erhalten. Dann wird der Integralwert S bezüglich nur der
Testflüssigkeit 6 von unbekannter Viskosität η bestimmt.
Schließlich wird durch Verwenden dieser empirischen For
meln, die zuvor gespeichert worden sind, die unbekannte
Viskosität η durch Proportionalberechnung oder dergleichen
berechnet.
Gemäß der Organisation bzw. dem Aufbau der vorliegenden
Ausführungsform der Erfindung, wie es oben beschrieben ist,
wird die unbekannte Viskosität bestimmt nicht durch die
Zeitspanne an sich, die die Testflüssigkeit benötigt, um
sich von der ersten Position 10 zu der zweiten Position 11
zu bewegen, sondern durch den Integralwert S des Differen
tialdruckes P (t) über der Zeitspanne von dem Startzeit
punkt TS bis zu dem Ankunftszeitpunkt TP. Aus diesem Grund,
selbst wenn der Differentialdruck zwischen der stromauflie
genden Seite und der stromabliegenden Seite des engen Meß
rohrs 1 fluktuiert, kann die unbekannte Viskosität leicht
und genau bestimmt werden.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfin
dung liegt darin, daß verhindert wird, daß Diskontinuitäten
oder Unterbrechungen in dem führenden Abschnitt oder dem
nachfolgenden Abschnitt der Testflüssigkeit auftreten, die
durch das enge Meßrohr 1 strömt. Dies ist möglich gemacht
worden durch die Zunahme bzw. das Erhöhen des Innendurch
messers der Strömungspfadleitung in der Stromauf- und der
Stromabrichtung von dem röhrenförmigen Retentionsströ
mungspfad 3 und durch Auswählen eines mittleren Innendurch
messers für das enge Meßrohr 1.
Weiterhin wird ein enges Meßrohr 1 von engem Innendurch
messer für die Strömung der Testflüssigkeit 6 hierdurch
verwendet. Daher kann durch Verändern der Größe des Innen
durchmessers dieses Rohrs 1 die Messung von Testflüssigkei
ten von niedriger bis hoher Viskosität ausgeführt werden.
Ein weiteres wünschenswertes Merkmal der vorliegenden Er
findung liegt darin, daß der rohrförmige Retentionspfad 3
durch ein flexibles Material wie Teflon gebildet ist und in
eine elektronische thermostatische Platte 4 eingebettet und
daran festgelegt ist. Selbst wenn die Temperatur sich ver
ändert unter Verursachen, daß sich der rohrförmige Pfad 3
dehnt oder zusammenzieht, wird das enge Meßrohr 1 aus die
sem Grund nicht beeinflußt.
Ein weiteres Merkmal dieser Erfindung liegt darin, daß ein
Kapillarrohr für das enge Meßrohr 1 verwendet werden kann.
Aus diesem Grund, selbst in dem Fall, bei dem nur eine
geringe Menge an Testflüssigkeit 6 verwendet wird, kann
deren Viskosität gemessen werden.
Ein Differentialdruck wird während der Messung an die Test
flüssigkeit 6 angelegt, um deren Strömungsgeschwindigkeit
zu erhöhen. Aus diesem Grund ist die Meßzeit verkürzt.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung
wurde ein Vakuumpumpe 18 auf der stromabliegenden Seite als
eine Einrichtung zum Erzeugen des Differentialdruckes ver
wendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf
begrenzt. Zum Beispiel kann eine Druckerzeugungseinrichtung
wie ein Kompressor auf der stromaufliegenden Seite vorgese
hen werden, um dadurch die Testflüssigkeit 6 zu drücken
bzw. mit Druck zu beaufschlagen, um hervorzurufen, daß
diese für die Messung strömt.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist die vorliegende
Erfindung durch das Vorsehen einer Einrichtung zum Erzeugen
eines Differentialdruckes zwischen der stromaufliegenden
und der stromabliegenden Seite eines engen Meßrohres und
einer Strömungsratenberechnungseinrichtung zum Integrieren
der Produkte von Teilzeitspannen und der jeweiligen Diffe
rentialdrücke während dieser Teilzeitspannungen über die
Zeitspanne von dem Zeitpunkt, bei dem die Testflüssigkeit
die stromaufliegende erste Position in dem engen Meßrohr
passiert, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die Testflüssigkeit
die stromabliegende zweite Position passiert, gekennzeich
net, um dadurch einen Integralwert bzw. eine Gesamtgröße zu
berechnen. Daher kann die Viskosität einer Testflüssigkeit
von unbekannter Viskosität leicht mit hoher Genauigkeit und
ohne Beeinflussung durch jegliche Fluktuation des Differen
tialdruckes zwischen der stromaufliegenden Seite und der
stromabliegenden Seite des engen Meßrohres bestimmt werden.
Claims (7)
1. Gerät zum Messen von Viskositäten von Flüssigkeiten,
welches aufweist:
eine Leitungseinrichtung (2), die einen Strömungspfad für eine Testflüssigkeit (6) ausbildet, deren Viskosi tät zu messen ist;
ein enges Meßrohr (1), welches einen mittleren Teil der Leitungseinrichtung (2) bildet und bezüglich des Strömungspfades eine Stromauf- und eine Stromabseite aufweist;
eine erste und eine zweite Erfassungseinrichtung (12 bzw. 13) zum Erfassen des Durchgangs bzw. Passierens eines speziellen Teils der Testflüssigkeit (6) jeweils vorbei an einer ersten und einer zweiten Position (10 bzw. 11) in dem engen Meßrohr (1), und zwar jeweils in der Nähe von dessen stromaufseitigem Ende und dessen stromabseitigem Ende, und zum Erzeugen von Erfassungs signalen, die dem Durchgang entsprechen; und
eine Differentialdruckeinrichtung (18) zum Erzeugen eines Differentialdruckes der Testflüssigkeit (6) zwi schen der Stromaufseite und der Stromabseite; dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät aufweist:
eine Druckmeßeinrichtung (16) zum Messen des Differen tialdruckes und zum Erzeugen eines Signals, welches dem Differentialdruck bei jedem Meßzeitpunkt ent spricht;
eine Strömungsratenberechnungseinrichtung (19) zum Berechnen einer integrierten Größe, die erhalten wird durch Berechnen der Gesamtdurchgangszeitspanne, die der spezielle Teil der Testflüssigkeit (6) benötigt, um zwischen der ersten und der zweiten Position (10, 11) zu strömen, und zwar in Antwort auf die Erfas sungssignale, die von der ersten und der zweiten Er fassungseinrichtung (12, 13) erzeugt werden, durch Teilen der Gesamtdurchgangszeitspanne in eine Vielzahl von Teilzeitspannen, durch Bestimmen des Produktes aus jeder Teilzeitspanne und dem Differentialdruck, der so in jener Teilzeitspanne gemessen wird, und zwar in Antwort auf das Signal, welches durch die Druckmeß einrichtung (16) erzeugt wird, und durch Integrieren der so bestimmten Produkte über die Gesamtdurchgangs zeitspanne; und
eine Viskositätsberechnungseinrichtung (20) zum Be rechnen der Viskosität der Testflüssigkeit (6) durch Vergleichen der integrierten Größe mit einer entspre chenden integrierten Größe, die zuvor durch die Strö mungsratenberechnungseinrichtung (19) unter denselben Bedingungen bezüglich einer Referenzprobenflüssigkeit bekannter Viskosität bestimmt worden ist.
eine Leitungseinrichtung (2), die einen Strömungspfad für eine Testflüssigkeit (6) ausbildet, deren Viskosi tät zu messen ist;
ein enges Meßrohr (1), welches einen mittleren Teil der Leitungseinrichtung (2) bildet und bezüglich des Strömungspfades eine Stromauf- und eine Stromabseite aufweist;
eine erste und eine zweite Erfassungseinrichtung (12 bzw. 13) zum Erfassen des Durchgangs bzw. Passierens eines speziellen Teils der Testflüssigkeit (6) jeweils vorbei an einer ersten und einer zweiten Position (10 bzw. 11) in dem engen Meßrohr (1), und zwar jeweils in der Nähe von dessen stromaufseitigem Ende und dessen stromabseitigem Ende, und zum Erzeugen von Erfassungs signalen, die dem Durchgang entsprechen; und
eine Differentialdruckeinrichtung (18) zum Erzeugen eines Differentialdruckes der Testflüssigkeit (6) zwi schen der Stromaufseite und der Stromabseite; dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät aufweist:
eine Druckmeßeinrichtung (16) zum Messen des Differen tialdruckes und zum Erzeugen eines Signals, welches dem Differentialdruck bei jedem Meßzeitpunkt ent spricht;
eine Strömungsratenberechnungseinrichtung (19) zum Berechnen einer integrierten Größe, die erhalten wird durch Berechnen der Gesamtdurchgangszeitspanne, die der spezielle Teil der Testflüssigkeit (6) benötigt, um zwischen der ersten und der zweiten Position (10, 11) zu strömen, und zwar in Antwort auf die Erfas sungssignale, die von der ersten und der zweiten Er fassungseinrichtung (12, 13) erzeugt werden, durch Teilen der Gesamtdurchgangszeitspanne in eine Vielzahl von Teilzeitspannen, durch Bestimmen des Produktes aus jeder Teilzeitspanne und dem Differentialdruck, der so in jener Teilzeitspanne gemessen wird, und zwar in Antwort auf das Signal, welches durch die Druckmeß einrichtung (16) erzeugt wird, und durch Integrieren der so bestimmten Produkte über die Gesamtdurchgangs zeitspanne; und
eine Viskositätsberechnungseinrichtung (20) zum Be rechnen der Viskosität der Testflüssigkeit (6) durch Vergleichen der integrierten Größe mit einer entspre chenden integrierten Größe, die zuvor durch die Strö mungsratenberechnungseinrichtung (19) unter denselben Bedingungen bezüglich einer Referenzprobenflüssigkeit bekannter Viskosität bestimmt worden ist.
2. Gerät zum Messen von Viskositäten von Flüssigkeiten
nach Anspruch 1, wobei eine rohrförmige Retentions
struktur (3) von Spulenform zum Konstanthalten der
Temperatur der Testflüssigkeit (6) einen Abschnitt der
Leitungseinrichtung (2) stromauf gegenüber dem engen
Meßrohr (1) bildet und eingebettet in einer thermo
statischen Einrichtung (4) eingeschlossen ist.
3. Gerät zum Messen von Viskositäten von Flüssigkeiten
nach Anspruch 2, wobei die rohrförmige Retentions
struktur (3) aus flexiblem Material besteht.
4. Gerät zum Messen von Viskositäten von Flüssigkeiten
nach Anspruch 2, wobei die rohrförmige Retentions
struktur (3) aus einem gering-reaktiven Material be
steht.
5. Gerät zum Messen von Viskositäten von Flüssigkeiten
nach Anspruch 2, wobei die Leitungseinrichtung (2)
derartige Innenabmessungen hat, daß die Querschnitts
fläche des Strömungspfades von der rohrförmigen Reten
tionsstruktur in Stromaufrichtung zunimmt und von der
rohrförmigen Retentionsstruktur in Stromabrichtung
zunimmt.
6. Verfahren zum Messen von Viskositäten von Flüssigkei
ten mit den Schritten:
Bringen einer Testflüssigkeit, deren Viskosität zu messen ist, in einen Strömungspfad, der durch eine Leitungseinrichtung (2) gebildet ist, die an einem mittleren Abschnitt ein enges Meßrohr (1) aufweist, welches eine Stromaufseite und eine Stromabseite be züglich des Strömungspfades hat;
Anlegen eines Differentialdruckes an die Testflüssig keit (6) zwischen der Stromaufseite und der Stromab seite des engen Meßrohres (1), um dadurch zu veranlas sen, daß die Testflüssigkeit (6) durch das enge Rohr (1) von dessen Stromaufseite zu dessen Stromabseite strömt;
Messen der Gesamtdurchgangszeitspanne, die die Test flüssigkeit (6) benötigt, bis sie eine zweite Position (11) auf der Stromabseite passiert, nachdem sie eine erste Position (10) auf der Stromaufseite passiert hat;
gekennzeichnet durch:
Teilen der Gesamtdurchgangszeitspanne in eine Vielzahl von Teilzeitspannen;
Messen des Differentialdruckes während jeder der Teil zeitspannen;
Bestimmen des Produktes aus jeder Teilzeitspanne und des Differentialdruckes, welcher in jener Teilzeit spanne gemessen wird;
Integrieren der so bestimmten Produkte über die Ge samtdurchgangszeitspanne, um dadurch eine integrierte Größe zu erhalten; und
Berechnen der Viskosität der Testflüssigkeit (6) durch Vergleichen der integrierten Größe mit einer entspre chenden integrierten Größe, die zuvor unter denselben Bedingungen für eine Referenzprobenflüssigkeit von bekannter Viskosität bestimmt worden ist.
Bringen einer Testflüssigkeit, deren Viskosität zu messen ist, in einen Strömungspfad, der durch eine Leitungseinrichtung (2) gebildet ist, die an einem mittleren Abschnitt ein enges Meßrohr (1) aufweist, welches eine Stromaufseite und eine Stromabseite be züglich des Strömungspfades hat;
Anlegen eines Differentialdruckes an die Testflüssig keit (6) zwischen der Stromaufseite und der Stromab seite des engen Meßrohres (1), um dadurch zu veranlas sen, daß die Testflüssigkeit (6) durch das enge Rohr (1) von dessen Stromaufseite zu dessen Stromabseite strömt;
Messen der Gesamtdurchgangszeitspanne, die die Test flüssigkeit (6) benötigt, bis sie eine zweite Position (11) auf der Stromabseite passiert, nachdem sie eine erste Position (10) auf der Stromaufseite passiert hat;
gekennzeichnet durch:
Teilen der Gesamtdurchgangszeitspanne in eine Vielzahl von Teilzeitspannen;
Messen des Differentialdruckes während jeder der Teil zeitspannen;
Bestimmen des Produktes aus jeder Teilzeitspanne und des Differentialdruckes, welcher in jener Teilzeit spanne gemessen wird;
Integrieren der so bestimmten Produkte über die Ge samtdurchgangszeitspanne, um dadurch eine integrierte Größe zu erhalten; und
Berechnen der Viskosität der Testflüssigkeit (6) durch Vergleichen der integrierten Größe mit einer entspre chenden integrierten Größe, die zuvor unter denselben Bedingungen für eine Referenzprobenflüssigkeit von bekannter Viskosität bestimmt worden ist.
7. Verfahren zum Messen von Viskositäten von Flüssigkei
ten nach Anspruch 6, wobei der Differentialdruck mit
ansteigenden Werten der Viskosität der Testflüssigkei
ten (6) erhöht wird.
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