D I E A R B E I T S W E I S E D E S P E R M A N E N T - V I S K O S I M E T E R S U N D S E I N E A N W E N D U N G
H . K U H L E W E I N Bad Wiessee, Deutschland
P R I N Z I P
Nach dem Poiseuille'schen Gesetz ist die DurchfluBmenge pro Zeiteinheit umgekehrt proportional der Viskositat. Der Proportionalitatsfaktor andert sich mit Lange und Querschnitt der Kapillaren. Im Permanent-Viskosimeter wird die Verschiedenheit des Proportionalitatsfaktors zur Viskositats- messung ausgeniitzt. Zwei MeBgefaBe mit kapillarem Auslauf sind hinter- einandergeschaltet, wobei die beiden Kapillaren verschiedene Lange und Querschnitt haben. Das MeBgut durchlauft zuerst das erste GefaB, dessen Fiillhohe durch Uberlauf konstant gehalten wird. Durch die Kapillare flieBt das MeBgut in das zweite MeBgefaB, aus dem es durch die andere Kapillare wieder austritt.
Bei zunachst gleichbleibender Viskositat stellt sich nun im zweiten, den eigentlichen MeBgefaB eine Fiillhohe als Gleichgewichtszustand ein, derart, daB der durch die Fiillhohe gegebene Druck die gleiche Fliissigkeitsmenge aus der zweiten Kapillare ausflieBen laBt, die durch die erste Kapillare in das MeBgefaB einflieBt.
Andert sich nun die Viskositat, so muB sich der Druck, also die Fiillhohe im MeBgefaB, entsprechend der Verschiedenheit der Proportionalitats- faktoren, andern.
Die Kapillaren sind so ausgewahlt, daB sich die Fiillhohe im MeBgefaB mit steigender Viskositat erhoht bezw. mit fallender Viskositat erniedrigt.
Die Fiillhohe im MeBgefaB ist damit ein sehr genaues MaB fiir die Visko- sitat.
Die beiden Kapillaren konnen entsprechend dem gewiinschten Viskosi- tats-MeBbereich ausgewahlt werden.
Wesentlich ist, daB der DurchfluB der Fliissigkeit durch die beiden Ka- pillaren laminar erfolgt. Durch ausfiihrliche Versuchsreihen wurden zweck- entsprechende Formen bzw. MeBgefaBeinsatze entwickelt, die die laminare
Stromung gewahrleisten.
A U S F U H R U N G
A m genauesten wird die Viskositat an einem Standglas, das in Viskositats- einheiten geeicht ist, abgelesen.
Fiir die Viskositats-Fernmessung oder zur Ubertragung des Viskositats-
154 Automatic process control · H . KUHLEWEIN
,1.1,1,1,1, JllllLilil c F •c L
Bild 1. Bild 2.
Bild 1.—Prinzip des Permanent-Viskosimeters.
Bild 2.—Beispiel eines Schaltschemas einer Viskositats-MeB- und Registrieranlage fiir zwei Viskositats-MeBbereiche.
1, Tank-Wahler; 2, Fein-Einstellventil; 3, MeBbereich-Wahler; 4, Temperaturfuhler;
5, Permanent-Viskosimeter; 6, AbfluB-Wahler; 7, PreBluft-Absperrventil; 8, Perlluft-Ein- stellventile; 9, Perlluft-Kontroller; 10, MeBbereich-Wahler; 11, Durchlauf-Kontroller;
12, Doppelschreiber.
wertes auf Anzeige- oder Sehreibgerate, wird mittels durchperlender PreB- luft die Hohe des Flussigkeitsspiegels im MeBgefaB auf Druck ubertragen.
Die Viskositats-Anzeige-, Schreib- oder Regelgerate sind demnach normale DruckmeBgerate, die in Viskositatseinheiten geeicht sind. Hier geht natiir- lich der handelsiibhche Fehler der DruckmeBgerate ein. AuBerdem ist hierbei das spezifische Gewicht des MeBgutes zu beriicksichtigen.
Bei einer einfachen Ausfiihrungsart wurde die Ubertragung der Fiillhohe im MeBgefaB durch eine Zwischenflussigkeit auf das Viskositats-Anzeige- gerat direkt vorgenommen.
A N W E N D U N G
Das Permanent-Viskosimeter wird angewendet zur kontinuierlichen Mes- sung der Viskositat beliebiger Fliissigkeiten bei der Betriebs- oder Produk- tionsiiberwachung. Besonders hervorzuheben ist, daB es mit dem Perma
nent-Viskosimeter auch moglich ist die Polymerisation ζ. B. bei der Ver- kochung von Kunstharzen zu beobachten.
Bei der betrieblichen Anwendung des Gerates wird dem Permanent- Viskosimeter entweder direkt aus einer Leitung oder durch eine Pumpe
Die Arbeitsweise des Permanent-Viskosimeters 155
Bilder 3. u. 4.- gutes.
Bild 3. Bild 4.
-Viskositats-MeB- und Registrieranlage mit Thermostatisierung des MeB-
8 15 30 45 9
Bild 5. Bild 6.
Bild 5.—Temperatur-Zeitverlauf der Temperatur des MeBgutes vor und nach der Thermo- statisierung.
Bild 6.—Beispiel einer Viskositats-Registrier- und Regelanlage.
156 Automatic process control · H . KUHLEWEIN
laufend MeBgut zugefuhrt. Die durch das Permanent-Viskosimeter laufende MeBgutmenge ist gering, sie betragt normalerweise nicht mehr als 50-801/h.
Wichtig ist, daB das MeBgut in das Permanent-Viskosimeter drucklos ein- flieBt und nach dem Durchlaufen durch das Gerat ungestort auslaufen kann.
Das ausgeflossene MeBgut kann dem Produktionsvorgang wieder zugefuhrt werden, so daB kein Materialverlust entsteht.
T H E R M O S T A T I S I E R U N G
Fiir viele Zwecke (ζ. B. bei der Oldestillation oder in Olmischanlagen) muB die Viskositat bei einer konstanten Bezugstemperatur uberwacht werden.
Hierzu wird dem Permanent-Viskosimeter ein Metall-Durchlaufthermostat vorgeschaltet, der durch einen Kontaktthermometer, dessen Fiihler am EinfluB des MeBgutes in die MeBgefaBe liegt, iiber ein Relais gesteuert wird. AuBerdem ist dafiir Sorge getragen, daB durch Gegenstrom des MeB
gutes im Mantelraum des Viskosimeters das ganze Permanent-Viskosimeter auf dieser Bezugstemperatur gehalten wird.
