Ein geschlossenes Kapillarviskosimeter mit weitem Meßbereich für aggressive Schmelzen unter hohem Dampfdruck

Abstract

A new apparatus for measuring viscosities by a novel technique at high temperatures and other difficult conditions is discussed in detail. The experiences in the use of the set up are reported. The viscosimeter consists of two vertical tanks connected by an inclined capillary. When the liquid levels in the two tanks are not equal the liquid flows through the capillary according to an exponential function z1(,) = d o exp ( — t/z) until equilibrium is attained. The time constant z is given by z = v/k* where v is the kinematic viscosity and k* is a constant determined completely by the length and the width of the capillary together with the diameter of the cylindrical tanks. Therefore, the viscosity is measured directly without calibration of the Instrument. The torque produced on the support of the viscosimeter, due to the flow of the melt from one tank to the other, is transformed into an electrical signal by a transducer located outside the furnace. The logarithm of the derivative of the signal is a straight line function of time, the slope of this line function gives the kinetic viscosity. An accuracy of + 4 % on the results can be obtained without special corrections on the above simple equations.

On discute de manière approfondie un nouveau procédé de mesure de la viscosité aux températures élevées, applicable dans des conditions difficiles. On décrit une Installation appropriée et l'on communique les résultats obtenus jusqu'ä présent. Le viscosimètre est constitué de deux récipients reliés entre eux par un tube capillaire incliné. Lorsque le liquide n'est pas au même niveau dans les deux récipients, la pesan-teur provoque un écoulement dans le capillaire jusqu'ä ce que 1'équilibre correspondant à la fonction exponentielle simple il(,) = d o exp ( — t/r) se soit rétabli. La constante de temps z = v/k* comprend, outre la viscosité cinématique v, une constante k* propre à l'appareillage et que l'on peut calculer ä partir des dimensions du viscosimètre (longueur et diamètre du capillaire, diamètre des récipients cylindriques). Le procédé est donc «absolu» en ce sens qu'il ne requiert aucune mesure d'étalonnage. L'écoulement de la fonte modifie le couple de torsion sur l'axe auquel est fixe le viscosimètre dans le four. A l'ex-térieur du four, un enregistreur de puissance transforme le couple en un signal électrique analogique. Le logarithme du signal différencié se traduit par une droite, dont la pente permet de déterminer la viscosité cinématique. Il est aisé d'obtenir une précision de ± 4 % lors de la mesure de la viscosité, sans qu'il soit nécessaire d'apporter aucune correc-tion ä la méthode de calcul simple utilisée.

Für Viskositätsmessungen bei hohen Temperaturen unter erschwerten Bedingungen wird ein neues Verfahren ausführlich diskutiert, ein geeigneter Aufbau beschrieben und über bisherige Erfahrungen berichtet. Das Viskosimeter besteht aus zwei, durch eine schrägliegende Kapillare miteinander verbundenen Behältern. Falls die Flüssigkeitsspiegel in den Behältern nicht auf gleicher Höhe stehen, bewirkt die Schwerkraft eine Strömung durch die Kapillare, bis sich das Gleichgewicht gemäß der einfachen Exponentialfunktion Δ(t) = Δ0 exp ( - t/τ) eingestellt hat. Die Zeitkonstante τ = ν/k* enthält neben der kinematischen Viskosität ν lediglich eine apparative Konstante k*, die aus den Abmessungen des Viskosimeters (Länge und Durchmesser der Kapillare, Durchmesser der zylinderförmigen Behälter) berechnet wird. Deshalb ist das Verfahren nicht auf Eichmessungen angewiesen, sondern „absolut". Das Fließen der Schmelze ändert das Drehmoment auf die Achse, an der das Viskosimeter im Ofen befestigt ist. Außerhalb des Ofens verwandelt ein Kraftaufnehmer das Drehmoment in ein analoges elektrisches Signal. Der Logarithmus des differenzierten Signals zeigt den Verlauf einer Geraden, aus deren Steigung sich die kinematische Viskosität bestimmen läßt. Eine Genauigkeit von ± 4 % kann bei der Viskositätsmessung unschwer erzielt werden, ohne daß Korrekturen an dem einfachen Verfahren der Auswertung erforderlich sind.