Was ist ein Viskosimeter?
Ein Viskosimeter ist ein Messgerät, das hauptsächlich zur Bestimmung der Viskosität von Flüssigkeiten verwendet wird.
Viskosimeter werden z. B. in der chemischen Industrie verwendet, um die Viskosität von Klebstoffen und Lacken zu bestimmen. Auch in der Lebensmittelindustrie und in der Getränkeindustrie ist die Viskosität sehr wichtig. Viskosimeter werden häufig in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt, da ein und dasselbe Lebensmittelprodukt möglicherweise nicht lebensfähig ist, wenn es eine unterschiedliche Viskosität aufweist.
Sie lassen sich in zwei Haupttypen unterteilen: solche, bei denen die Flüssigkeit einfach von oben eingefüllt und die Durchlaufzeit gemessen wird und solche, bei denen eine Spindel gedreht wird.
Anwendungen von Viskosimetern
Viskosimeter werden zur Messung der Viskosität von Produkten in der Lebensmittel-, Getränke- und chemischen Industrie verwendet.
Wenn der Geschmack gleich bleibt, aber die Viskosität sich ändert, ist das Gefühl beim Einfüllen des Produkts in ein Gefäß oder die Art und Weise, wie es die Kehle hinunterläuft, wenn man es tatsächlich trinkt, anders und macht es zu einem völlig anderen Lebensmittel. Die Viskosität ist daher ein wichtiger Indikator für Lebensmittel. Auch in der chemischen Industrie ist die Viskosität ein wichtiger Indikator. Ist die Viskosität hoch, tropft zum Beispiel ein Klebstoff, der auf eine Wand aufgetragen wird, nicht herunter und ist leicht zu verarbeiten, andererseits ist das Produkt aber auch schwer zu handhaben und zu verarbeiten.
Funktionsweise des Viskosimeters
Ein Viskosimeter ist ein Gerät zur Messung der Viskosität einer Flüssigkeit und es werden verschiedene Prinzipien verwendet, aber die wichtigsten Prinzipien sind:
1. Dämpfung von Schwingungen
Die Viskosität einer Flüssigkeit wird durch Messung der Dämpfung von Schwingungen durch einen schwingenden Körper gemessen. Wenn ein schwingender Körper in einer Flüssigkeit schwingt, wird die Schwingung durch den in der Flüssigkeit erzeugten viskosen Widerstand gedämpft. Durch Messung des Dämpfungsgrads wird die Viskosität der Flüssigkeit berechnet.
2. Druckverlust
Die Viskosität einer Flüssigkeit wird durch Messung der Fließgeschwindigkeit und des Druckabfalls der Flüssigkeit beim Durchströmen eines Rohrs gemessen. Die Flüssigkeit wird durch ein Rohr geschüttet, das mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit betrieben wird und der Druckabfall wird gemessen. Wenn die Viskosität der Flüssigkeit hoch ist, ist der Druckabfall groß und die Viskosität kann gemessen werden.
3. Fallende Geschwindigkeit (Zeit)
Die Viskosität einer Flüssigkeit wird gemessen, indem man die Geschwindigkeit einer kleinen Kugel, die in die Flüssigkeit fällt, und die Zeit, die die Flüssigkeit zum Abfließen benötigt, misst. Da die Geschwindigkeit der fallenden Kugel und die Zeit, die die Flüssigkeit zum Fließen benötigt, von der Viskosität der Flüssigkeit abhängen, wird die Viskosität der Flüssigkeit durch Messung dieser Geschwindigkeiten berechnet.
Arten von Viskosimetern
Die Methoden zur Messung der Viskosität variieren von Gerät zu Gerät, mit unterschiedlichen Eigenschaften und Messbereichen. Die wichtigsten Viskosimeter werden u. A. in Kapillarviskosimeter, Viskositätsbecher und Kugelfallviskosimeter unterteilt:
1. Kapillarviskosimeter
Kapillarviskosimeter sind eine der einfachsten und unkompliziertesten Methoden zur Messung der Viskosität. Eine Flüssigkeit wird bei konstanter Temperatur in ein Kapillarrohr gegossen und es wird die Zeit gemessen, die die Flüssigkeit benötigt, um das Kapillarrohr zu durchlaufen. Es ist sehr einfach aufgebaut, aber wenn die Viskosität zu hoch ist, braucht die Flüssigkeit sehr lange, um durch das Gefäß zu fließen, oder sie fließt aufgrund von Druckverlusten überhaupt nicht. Je nach Form gibt es verschiedene Typen wie den Cannon-Fenske-, den Uberode- und den Ostwald-Typ.
2. Viskositätsbecher
Viskositätsbecher messen wie Kapillarviskosimeter die Zeit, die die Flüssigkeit benötigt, um aus dem Becher zu fließen. Jeder Becher hat einen bestimmten Viskositätsbereich und kann fast jede Viskosität messen, hat aber den Nachteil, dass die Messabweichung groß ist.
3. Kugelfallviskosimeter
Kugelfallviskosimeter wie das Heplersche Kugelfallviskosimeter füllen einen Behälter mit Flüssigkeit und messen die Fallzeit der Kieselsteine, die zwischen die Linien fallen. Die Viskosität wird mit Hilfe der Stokes’schen Gleichung bestimmt. Der Viskositätsbereich ist groß, aber Farbe und Tinte können nicht gemessen werden, da die Kügelchen nicht sichtbar sind.
4. Viskosimeter Typ B
Das Viskosimeter vom Typ B, ein Rotationsviskosimeter, wird am häufigsten in der Industrie eingesetzt. Es dreht einen rotierenden Körper, die Spindel, in einer Flüssigkeit und wandelt das Drehmoment in einen Viskositätswert um. Es ist sehr einfach zu bedienen, kann aber je nach Dicke der Spindel etwas ungenau sein.
5. Stimmgabel-Vibro-Viskosimeter
Stimmgabel-Vibro-Viskosimeter sind eine weitere Art von Viskosimetern. Es bringt einen Oszillator in einer Flüssigkeit zum Schwingen und bestimmt die Viskosität anhand der Erregungskraft, die erforderlich ist, um den Oszillator mit konstanter Amplitude zu bewegen. Die Geräte sind sehr empfindlich und können eingesetzt werden, wenn präzise Messungen erforderlich sind.
Sie können auch zur Inline-Viskositätsmessung eingesetzt werden, wobei Änderungen der Schwingungen als Viskosität erkannt werden. Inline-Viskosimeter können die Viskosität in fließenden Flüssigkeiten kontinuierlich messen und werden daher in Leitungen und Tanks eingesetzt, wo eine konstante Viskositätsmessung erforderlich ist.