Was ist ein Inline-Viskosimeter?
Ein Inline-Viskosimeter ist ein Messgerät, das zur Bestimmung der Viskosität einer Flüssigkeit in einem Tank mit Rohrleitungen oder flüssigem Material verwendet wird. Die Viskosität der Flüssigkeit wird gemessen, indem das Gerät direkt an der Produktionslinie installiert wird; viele digitale Produkte werden zur Berechnung der Viskosität in Echtzeit verwendet. Inline-Viskosimeter werden nicht nur zur Messung der Viskosität verwendet, sondern auch als Schalter zur Aktivierung anderer Sicherheitsvorrichtungen, zur Einstellung von Durchflussmengen, Rührgeschwindigkeiten usw. anhand der gemessenen Werte.
Anwendungen von Inline-Viskosimetern
Inline-Viskosimeter werden in Chemieanlagen, Fabriken und Lebensmittelfabriken eingesetzt. Bei der Auswahl eines Inline-Viskosimeters ist es wichtig, die zu bewältigende Durchflussmenge und Viskosität, die Messgenauigkeit, die Wartungsfreundlichkeit und die einfache Überwachung des Ergebnisses zu berücksichtigen. Die Viskosität schwankt auch mit der Temperatur. Wenn sich also die Temperatur oder andere Umgebungsfaktoren während des Anlagenprozesses ändern, ist ein Produkt geeignet, das gleichzeitig die Temperatur der Messstrecke messen kann.
Nachfolgend einige Anwendungsbeispiele für Inline-Viskosimeter:
- Überwachung des Mischungsgrades bei Rührvorgängen in chemischen Anlagen.
- Kontrolle der Lebensmittelbedingungen in Transportleitungen in Lebensmittelbetrieben
- Kontrolle der Viskosität von Lacken in der Lackherstellung
- Viskositätskontrolle von Beschichtungsmaterialien in Papierfabriken
Funktionsweise von Inline-Viskosimetern
Die meisten Inline-Viskosimeter berechnen die Viskosität einer Flüssigkeit aus der Größe ihres Widerstands gegen eine Rotationsbewegung. Sie messen die Viskosität, indem sie einen Stab in Torsionsschwingungen versetzen.
Beim Inline-Viskosimeter sind an beiden Enden eines langen, dünnen Stabs, des so genannten Torsionsstabs, zwei träge Massen mit der gleichen Trägheitsmasse angebracht, von denen eine als Detektor in der Flüssigkeit platziert ist. Wenn der Torsionsstab einer Drehschwingung mit der Längsrichtung des Torsionsstabs als Drehachse ausgesetzt wird, wird das Messelement in der viskosen Flüssigkeit durch die Trägheitsmasse in der Luft belastet, so dass der Torsionsstab einer externen Torsionskraft ausgesetzt ist. Das Messprinzip des Inline-Viskosimeters besteht darin, dass die Änderung der Schwingungsamplitude zwischen der Trägheitsmasse in der Luft und dem Messelement in der Flüssigkeit als Änderung der Viskosität berechnet wird.
Die Schwingung des Torsionsstabes wird durch einen keramischen Aktuator oder ähnliches erzeugt. Keramische Aktuatoren werden auch als piezoelektrische (piezoelektrische) Aktoren bezeichnet und haben eine Eigenschaft, die als piezoelektrischer Effekt bezeichnet wird, wobei sie sich verformen und eine Spannung erzeugen, wenn eine äußere Kraft aufgebracht wird.
Aufbau eines Inline-Viskosimeters
Ein Inline-Viskosimeter besteht aus zwei Teilen: dem Messteil, der an die Rohrleitung oder den Tank angeschlossen wird und dem Bedien- und Anzeigeteil, der die Viskosität berechnet und ausgibt.
Die Messstrecke hat ein Gehäuse zum Anschluss an die Rohrleitung und im Inneren des Gehäuses befinden sich auf der Ober- und Unterseite gleich große Schwungmassen. Die obere Trägheitsmasse ist in Luft und die untere Trägheitsmasse in Flüssigkeit getaucht und erfährt bei der Viskositätsmessung unterschiedliche Widerstände. Der dünne Stab, der die beiden Trägheitsmassen verbindet, ist ein Torsionsstab. Dieser ist Torsionskräften ausgesetzt, die von der Größe der Viskosität der Flüssigkeit abhängen. Die Trägheitsmassen und der Torsionsstab werden von einem keramischen Aktuator angetrieben, der für die Torsionsschwingung sorgt.
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Definition der Viskosität
Die Viskosität wird anhand einer Flüssigkeit beschrieben, die zwischen zwei Platten eingeklemmt ist. Wenn eine der beiden Platten fixiert ist und die andere mit einer bestimmten Geschwindigkeit horizontal verschoben wird, ist die relative Geschwindigkeit der beiden Platten geteilt durch den Abstand zwischen ihnen die Scherrate. Die Widerstandskraft, die sich aus der Reibungskraft zwischen den beiden Platten ergibt, wird als Scherspannung bezeichnet. Die Viskosität einer Flüssigkeit ist definiert als der Koeffizient μ, wenn eine bestimmte Schergeschwindigkeit V und eine bestimmte Schubspannung τ in die folgende Gleichung eingesetzt werden:
μ = τ/V
Nicht alle Flüssigkeiten haben eine Viskosität, die unabhängig von der Schergeschwindigkeit konstant ist. Flüssigkeiten, deren Viskosität unabhängig von der Schergeschwindigkeit konstant bleibt, werden als „Newtonsche Flüssigkeiten“ bezeichnet, während diejenigen, deren Viskosität nicht konstant ist, als „Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten“ bezeichnet werden. Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten werden je nach ihren Eigenschaften in drei Kategorien unterteilt: plastische, pseudoplastische und dilatante Flüssigkeiten.