DE929451C - Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Ruehrwirkungen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Rührwirkungen Zur Unterscheidung der verschiedensten Rührwirkungen sind z. B. die Bezeichnungen »sehr schwach« bis »außerordentilich stark« gebränchlich.
• Es fehlte zu keiner Zeit an Versuchen. diese Wirkungen einer systematischen Untersuchung z. B. durch Auflösung von Kristallen oder Mischung von zwei zum Teil angefärbten Flüssigkeiteii mit parallel gehendea Konzentrations- oder ähnlichen Analysen oder durch Aufwirbelung von Festkörpern. wie Sand usw, mit Gewichtsbestiminungeil in herausgenommenen Proben oder durch Messung des Kraftaufwandes mittels besonders geeigneter Dynamometer zu unterziehen.
• In der Thomson-Einheit ist nur eine Meßgröße der Rührwirkung definiert worden (vgl. auch Chem.-Ing.-Technik 21.335.1949), und zwar ist durch sie die Rührwirdung definiert, welche die I;iillung eines Mischgefäßes in 1 Sekunde einmal umwälzt. Zur Älessung dieser Größe ist nun eine Anordnung gemäß folgender Beschreihung neu entwickelt worden.
• Erfindungsgemäß erfolgt die Messung der Rührwirkung dadurch. daß die Bestimmung von Impulsaustausch und Wärmetönung mit der Ermittlung des synamometrischen Draftaufwandes kombiniert wird daß der Impuls von einem Kaloriengeber ausgeht und der Austausch üher ein Differential thermoelementpaar verfolgt wird, dessen eines Element sich in der Nähe des Kaloriengebers befindet. während das andere Element, thermisch isoliert oder nicht isoliert, beweglich angebracht wird. und daß der Impuls auch durch Ansänerm oder Alkalischmachen erfolgt.
• Das Meßprinzip geht aus Abb. I hervor. Im Flüssigkeitsbehälter a mit dem zu prüfenden Rührer b befindet sich z. B. im polieren Teil der Flüssigkeit der Kaloriengeber c, der kurzzeitig ein Vielfaches desjenigen Ialorienbetrages zuführt, der durch die Bewegung des Rührers in der Flüssigkeit entsteht. Zwischen den dem Kaloriengeber c benachbarten Flüssigkeitsteilchen und den übrigen entsteht ein zeitlich bedingtes Temperaturgefälle, das je nach der innerhalb des Mittels stattfindenden Ltmwälzuug beeinflußbar ist. Die Messung des Temperaturgefälles bzw. des Ausgleiches dieses Gefälles erfolgt an zwei Stellen durch ein Thermoelementpaar d, und d in Difterentialschaltung evtl. in mehrfacher Kombination nach Abb. 1 a unter direkter Messung e der EMK (auch Kompensationsanordnung). Das Element dz ist unmittelbar bei und möglichst in der Strömungsrichtung hinter dem Kaloriengeber c angebracht, während das Element d an der für den Austausch ungünstigsten Stelle sitzen soll bzw. die Messung an verschiedenen Stellen gestatten kann. Die Thermoelemente vereinigen sich im Schaltkasten f, der innen eine gleichmäßige Temperatur gewährleistet und außen gut wärmeisoliert ist. Es ist daher eine Verlötung der Drahtenden möglich, ohne daß zusätzliche Störpotentiale auftreten. Außerdem ist es von Vorteil. wenn die einzelnen Drahtenden im Widerstand und vor allem in der Wärmeleitung dadurch annähernd aufeinander abgestimmt sind. daß z. B. bei einer Iiupfer-Ronstantan-Iombination der Durchmesser des Kupferdrahtes kleiner ist als derjenige des Konstantandrahtes. Der gesamte vom Durchmesser und von der Länge abhängige Widerstand ist dem Äfeßinstrument durch die entsprechende Wahl von Durchmesser und Länge angeglichen.
• Den Gang der Älessung im Prinzip zeigt die Abb. II. In Punkt A wird der Kaloriengeber z. B. folgendermaßen kurz eingeschaltet. Ein Widerstandsdraht liegt in der Lösung und hat die gleiche Temperatur wie diese. Nun wird Strom eingeschaltet, so daß vom Kaloriengeher ein starker Wärmestoß ausgeht. Nach kurzer Zeit wird entweder abgeschaltet oder der Geber wird aus der Lösung entfernt. Der letzte Fall ist insofern günstig, als dann der Korrektionswert der Wärmekapazität des Gebers wenig ins Gewicht fällt. Eine andere Älöglichkeit besteht darin, eine bestimmte, kleine. heiße Menge derselben Füllung plötzlich einlaufen zu lassen. Auf diese Weise fallen Stauungen in der Übertragung durch die Wärmekapazität fester Körper überhaupt fort. Die Kurve steigt je nach der bei c und d1 vorhandenen Flüssigkeitsbewegung bis zum Punkt B an und erreicht bei Punkt C die Basislinie, sobald der vollständige Ausgleich des Wärmeimpulses stattgefunden hat.
• Die Zeit t zwischen den Punkten A und C ist maßgebend für den Wert, der sich entsprechend der Definition für den bereits erwähnten Faktor: Thomson-Einheit mal Wirkungsfaktor ergibt. Die Wärmestauung des Kaloriengebers und die Ansprechempfindlichlieit des Thermokreises machen für die absolute Größe dieses Wertes die Berücksichtigung von entsprechenden Korrektionsgliedern nötig. die jedoch bei einem relativen Vergleich wegfallen können, weil dann gleiche, wenn auch verzerrte Kurven auf gleichartige Vorgänge schließen lassen. Der Faktor: Thomson-Einheit mal hydrodynamischer Wirkungsfalitor läßt sich also erfassen durch den Ausdruck ilt, wobei t die Zeit bedeutet. die zwischen den Punkten A und C gemessen wurde.
• Ein Ausgleichswert von 10 Sdnden würde also einem Wert von o,I, ein solcher von I Sektitide einem Wert von I und 0,I Sekunde einem solchen von 10 qualitativen Thomson-Einheiten entsprechen im Gegensatz zu den quantitativen Thomsen-Einheiten, die den Wirkungsfaktor noch nicht berücksichtigen. Es ergibt sich: Die quantitativen Thomson-Einheiten Th (quant.) ergeben multipliziert mit dem Wirkungsfaktor q die qualitativen Thomson-Einheiten Th (qual.).
• Sind z. B. wäßrige Lösungen zu untersuchen. dann läßt sich ein Impuls sinngemäß auch dadurch erzielen, daß je nach Art der Lösungen unter Kontrolle der pH-Werte kleine Mengen konzentrierter Säure bzw. Lauge zugefügt werden. Beim Zusatz einer konzentrierten Salzlösung wird die Zeit bis zur Einstellung der höchstmöglichen Leitfähigkeit gemessen.
• In Verbindung mit diesen Slessungen erfolgt die Bestimmung des äußeren Leistungsaufwandes durch dynamometrische Älessungen unter Entlastung des Meßsystems durch ein entsprechendes Gegengewicht p oder durch eine feste Aufhängung o bei p, wodurch die Äleßgenauigkeit bedeutend erhöht wird. Das auftretende Drehmoment kann selbst bei einem mehrere Kilogramm wiegenden Rotor auf I bis 10 cmg genau ermittelt werden. Die Ermittlung der beim Rührvorgang auftretenden Wärmetönung kann auch durch die Temperaturmeßvorrichtung s (Abb. III) erfolgen. Bei letzterer Äfessung befindet sich das Gefäß a in einem Kalorimeter g, dessen äußerer Mantel durch Einhängen in einen Thermostaten oder mit Hilfe eines Umlaufthermostaten auf höchster Thermokonstanz gehalten wird. Das Dynamometer ist so gebaut, daß die Kraft, die von der Flüssigkeit gegen den Rührer b ausgeübt wird, dadurch gemessen wird, daß auf der Achsenverlängerung des Rührers der Rotor h des Antriebsmotors befestigt wird und auf einer zwischen Rührer und Antriebsmotor liegenden durchbohrten Tragplattei z. B. der äußere Kranz eines Kugellagers ruht. Der innere Kranz 1 des Kugellagers trägt den Stator ;ii des Alotors. Auf das Kugellager kann verzichtet werden, wenn z. B. bei fester Aufhängung im Punlit P statt I und k (Kugellager) eine senl;rechte Führung für den Stator ni durch Gleitlager, Direktionsfedern od. dgl. vorhanden ist. Die Antriebswelle für den Rührer b geht zentral durch das Kugellager. ohne dessen inneren Kranz zu berühren. Durch eine am Stator m angebrachte Vorrichtung n kann die Torsionskraft begenüber dem Rotor gemessen werden. einmal. ohne daß der Rührer in die Flüssigkeit eintaucht. und ferner dann, wenn er die Flüssigkeit bewegt.
• Die Ablesegenauigkeit wird herabgesetzt, sobald das gesamte Gewicht des Antriebsmotors auf dem Kugellager ruht. Durch Gegenzug an einem langen, gut torquierbaren Draht, wie auch durch den oben-

Claims (5)

1. erwähnten Ersatz des Kugellager wird dem entgegengewirkt. Die Aufzeichnung der Tourenzahlen erfolgt mit dem Tourenzähler r PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Messung von Rührwirkungen. dadurch gekennzeichnet. da die Bestimmung von Impulsaustausch und Wärmetönung mit der Ermittlung des dynamo metrischen Kraftaufwandes kombiniert wird daß der Impuls von einem Kaloriengeber ausgeht und der Austausch über ein Differentialthermoelementpaar verfolgt wird dessen eines Element sich in der Nähe des Kaloriengebers befindet. nährend das andere Element. thermisch isoliert oder nicht isoliert. beweglich angebracht wird, und daß der Impuls auch durch Ansäuern oder Alkalischmachen erfolgt.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsgeber in einem Gefäß, das sich in einem Kalorimeter befindet. untergebracht ist, daß zur Ermittlung des Kraftaufwandes der Stator des Rührmotors drehbar gelagert ist und daß ein Differentialthermoelementpaar angebracht ist, dessen eines Element sich in der Nähe des Kaloriengebers befindet, während das andere Element. thermisch isoliert oder nicht isoliert. beweglich ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet. daß der Impulsgeber aus einem beheizbaren Element (z. B. Widerstandsdraht) besteht, das entfernbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls durch Ilinzufügen einer Menge des Mittels selbst erfolgt.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Dynamometeranordiiuiig durch ein Gegengewicht entlastbar ist.

   Angezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 170 007: britische Patentschrift Nr. 485 300.