DE29707609U1

DE29707609U1 - Kugelmeßsystem zur Messung von rheologischen Größen von fließfähigen Baustoffsystemen oder Suspensionen

Info

Publication number: DE29707609U1
Application number: DE29707609U
Authority: DE
Original assignee: BRUNN PETER PROF
Current assignee: BRUNN PETER PROF
Priority date: 1997-04-26
Filing date: 1997-04-26
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2007-04-27

Description

1. Beschreibung

Geometrisches Meßsystem für die Ermittlung Theologischer Größen von fließfähigen Baustoffen, Dispersionen und/oder Suspensionen auf Basis einer oder mehrerer um eine Achse rotierender Körper.

2. Stand der Technik

Die industrielle Erfassung der Viskosität oder des Fließverhalten von fließfähigen Baustoffen, Dispersionen und/oder Suspensionen spielt im immer härter werdenden Konkurrenzkampf und den immer höheren Anforderungen der Qualitätskontrolle eine wichtige Rolle. Bei vielen Baustoffen oder Suspensionen bestimmt die Rheologie entscheidend die Eigenschaften und damit die Verarbeitung von Baustoffen oder Suspensionen.

Heutige Messungen von Viskositäten beschränken sich im wesentlichen auf herkömmliche Meßsysteme. Hierzu werden Meßsysteme mit den Geometrien Zylinder oder Platte, bzw Kegel-Platte verwendet. Zudem können diese Systeme bearbeitete Oberflächen (z. B. Profilierung) aufweisen. Weitere gängige Meßsysteme sind diverse Rührorgane. Bei all diesen Systemen können nur eingeschränkt oder gar keine Viskositätsmessungen von fließfähigen Baustoffen, Dispersionen und Suspensionen durchgeführt werden.

Die Meßsysteme Zylinder oder Platte, bzw. Kegel-Platte sind zentrisch rotierende Systeme. Wendet man diese Meßsystem auf fließfähige Baustoffe, Dispersionen und/oder Suspensionen an ist zum einen der Kraftschluß in der Probe nicht repräsentativ, zum anderen sind oft Grobzuschläge im Bereich der Spaltbreite der Meßsysteme oder größer zugegen. Für eine sinnvolle Messung mit diesen Systemen sollte man aber Spaltbreiten von ungefähr zehnfacher Größe des größten Partikels der Probe einhalten. Wii! man trotzdem Viskositäten bzw. Schubspannungen messen, ist man auf sehr große Abmessungen der Meßsysteme angewiesen. Dies hat zur Folge, daß übliche Laborrheometer auf Grund ihres Drehmomentenbereiches und ihrer Abmessungen nicht verwendet werden können. Außerdem fallen beim Anwender große Probemengen an, was unerwünscht ist.

Bei kleinen Meßsystemen muß wegen des Bindemittels und/oder der Grobzuschläge eine größere Spaltweite bzw. ein größeres Radienverhältnis gewählt werden. Unter diesen Bedingungen können keine Theologischen Größen mehr ermittelt werden, weil die für die Berechnung der Theologischen Größen angewendeten Beziehungen der Strömungsmechanik nicht mehr gelten. Des weiteren erzeugen die Meßsysteme Zylinder oder Platte, bzw. Kegel-Platte eine Schichtenströmung. Aufgrund dieser Strömungsform kommt es zur Bildung von Gleitschichten bzw. Entmischungszonen, die zu nicht repräsentativen Scherkräften innerhalb der Meßprobe führen.

Rührorgane haben den Nachteil der Durchmischung und der ungeeigneten Rührgeometrien. Die Durchmischung führt zur Veränderung der Theologischen Eigenschaften und eine Aussage für die Verarbeitung der Baustoffe, Dispersion und/oder Suspensionen ist nicht mehr gegeben. Die Rührgeometrien führen in der

Regel zu sehr hohen Kräften, die im Laborrheometer nicht erzeugt werden können und es kommt zu turbulenten Strömungen an den Rührerspitzen. Des weiteren kann es bei einigen Rührgeometrien zum Freidrehen des Rührorgans kommen.

3. Problemstellung

Die in Anspruch 1 der Schutzansprüche angegebene Erfindung zielt auf die Lösung der Aufgabenstellung, die Fließeigenschaft bzw. die Theologischen Größen von fließfähigen Baustoffen, Dispersionen und Suspensionen meßtechnisch zugänglich zu machen.

4. Erfindung

Das Meßsystem nach den näher bezeichneten Ansprüchen erfüllt die genannte Problemstellung.

5. Vorteilhafte Wirkung der Erfindung

Mit dieser Erfindung wird erreicht, daß die Theologischen Größen von fließfähigen Baustoffen, Dispersion und Suspensionen ermittelt werden können. Mit diesem Meßsystem können sowohl newtonsche ais auch nicht newtonsche Flüssigkeiten gemessen werden.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Systemen wird hier keine Schichtenströmung oder Durchmischungströmung erzeugt, sondern eine Verdrängungsströmung, wobei der Meßkörper im Meßsystem nicht zentrisch um die eigene Achse rotiert, wie bei herkömmlichen Meßsystemen, sondern nicht zentrisch rotiert d.h. auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse geführt wird. Durch die Verdrängung wird erreicht, daß die Flüssigkeit über einen größeren Bereich geschert wird. Durch die Einhaltung einer schleichenden Strömung (langsame Bewegung) können dann mit dieser Verdrängungsströmung Theologische Daten gewonnen werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, daß es bei der nicht zentrischen Rotation des Meßkörpers im Meßsystem zu keinem Freidrehen des Meßkörpers kommt und somit die Probleme der Schichtenströmung in Form von unreproduzierbaren Kräften in der Meßprobe nicht auftreten. Im Gegensatz zum Rührer kommt es zu keiner Durchmischung und die Theologischen Eigenschaften werden kaum verändert. Deshalb können im Verhältnis größere Abmessungen verwendet werden, die ein Freihdrehen des Meßkörpers verhindern. Außerdem ist das Meßsystem einfach im Aufbau und preiswert in der Anschaffung.

6. Darstellung der Erfindung

Eine Übersichtszeichung des Meßsystems ist in Abbildung 1 dargestellt. Kern der Erfindung ist, daß ein oder mehrere beliebig geformte Körper an einer beliebig geformten Halterung in einem gewissen Abstand und einer gewissen Eintauchtiefe

sich nicht zentrisch um eine Rotationsachse auf einer Kreisbahn bewegen. Auf diese Weise kommt es zu einer Scherung der Probe. Eingeschlossen sind in jeden Fall kugelförmige, ellipsoidförmige, kegel- oder pyramidförmige, stabförmige und quaderförmige Meßkörper.

Der Meßkörper (1) wird an einem Antrieb (2) über eine Halterung (3) befestigt. Über den Antrieb wird der Meßkörper angetrieben. Der Meßkörper bewegt sich auf einer Kreisbahn um die Mittelachse des Meßsystems (4). Das Meßmedium und der oder die Meßkörper befinden sich in einem Meßbecher (5), der die oben genannte Rotation erlaubt. Die Eintauchtiefe des Meßkörpers ist abhängig vom Meßmedium, ebenso der Abstand und die Größe des Meßkörpers. Aus dem Moment und der Drehgeschwindigkeit läßt sich unter der Annahme der schieichenden Strömung die Viskosität und die Scherrate und damit die Schubspannung bestimmen. Des weiteren können Theologische Größen über eine oszillierende Bewegung des Meßsystems ermittelt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß die Zeichnung ein Beispiel für eine mögliche Ausführung des Meßsystems darstellt

Claims

• t «ff! · 7. Schutzansprüche

1. Meßsystem zur Ermittlung der Theologischer Größen von Baustoffen, Dispersionen und Suspensionen,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein oder mehrere beliebig geformte Körper über eine beliebig geformte Halterung nicht zentrisch um eine Achse rotiert bzw. rotieren und/oder oszilliert bzw. oszillieren und dabei die Meßprobe verdrängt bzw. verdrängen. Auf jeden Fall eingeschlossen sind Rotation bzw. Oszillation um die Mittelachse des Antriebs.

2. Meßsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine beliebige Halterung den Körper in einem gewissen Abstand von der Rotationsachse und einer gewissen Eintauchtiefe in die zu messende Substanz einbringt.

3. Das Meßsystem nach Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Meßkörper eine beliebige Form hat, auf jeden Fall eingeschlossen sind Meßkörper von kugel-, ellipsoid-, stab-, kegel,- pyramid oder quaderförmig Gestalt.