In vielen Bereichen wie der industriellen Produktion, der wissenschaftlichen Forschung und der Qualitätskontrolle ist die Viskosität von Flüssigkeiten eine entscheidende physikalische Eigenschaft. Sie beeinflusst nicht nur die Flüssigkeitseigenschaften, die Übertragungseffizienz, sondern ist auch eng mit der Produktleistung, der Stabilität und dem Bearbeitungsprozess verbunden. Ob es sich um die Schmierwirkung des Schmieröls, die Glattheit der Beschichtung oder die geschmackvolle Textur von Lebensmitteln handelt, es ist unmöglich, die Viskosität genau zu kontrollieren. Das Rotationsviskositometer als Instrument zur Messung der Flüssigkeitsviskosität ist aufgrund seiner hohen Genauigkeit, Zuverlässigkeit und breiten Anwendungsbereichs zu einem Werkzeug für viele Reihen geworden.

　　Arbeitsprinzip des Rotationsviskosimeters

Das grundlegende Arbeitsprinzip des Rotationsviskosimeters basiert auf Newtons Gesetz der inneren Reibung, das heißt, dass beim relativen Gleiten zwischen zwei benachbarten Flüssigkeitsschichten im Inneren der Flüssigkeit die erzeugte innere Reibungskraft (Klebstoffwiderstand) positiv proportional zur Geschwindigkeitsunterschiedenheit zwischen den beiden Flüssigkeitsschichten ist, positiv proportional zur Kontaktfläche der Flüssigkeitsschicht, abhängig von der Eigenschaft der Flüssigkeit selbst und unabhängig vom Druck der Kontaktfläche.

Ein typisches Rotationsviskosimeter besteht aus zwei Teilen, einem Rotor und einem Messsystem. Bei der Messung wird der Rotor in die gemessene Flüssigkeit eingetaucht und der Rotor dreht sich mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit. Aufgrund des klebrigen Widerstands der Flüssigkeit wird die Rotation des Rotors behindert, so dass die tatsächliche Drehzahl des Rotors niedriger ist als die eingestellte Drehzahl. Das Messsystem berechnet den Viskositätswert der gemessenen Flüssigkeit anhand von vorgegebenen mathematischen Modellen und Kalibrierungsparametern, indem es die Drehzahländerungen des Rotors oder die Größe des Rotors erkennt.

Nehmen Sie zum Beispiel das übliche Koaxialzylinder-Rotationsviskositometer, das aus einem Innenzylinder (Rotor) und einem Außenzylinder (Stator) besteht. Der Innenzylinder dreht sich, der Außenzylinder ist festgelegt. Wenn sich der Innenzylinder in einer Flüssigkeit dreht, erzeugt die Flüssigkeit einen Viskositätswiderstand gegenüber dem Innenzylinder. Durch die Messung des für die Rotation des Innenzylinders erforderlichen Drehmoments und die Kombination von Parametern wie der geometrischen Größe des Innenzylinders und des Außenzylinders sowie der Drehwinkelgeschwindigkeit kann die Viskosität der Flüssigkeit genau berechnet werden.

　　Typ und Merkmale von Rotationsviskosimetern

1. Koaxialzylinder Rotationsviskosimeter

Eigenschaften: hohe Messgenauigkeit, geeignet für die Messung von Flüssigkeiten mit niedriger bis mittlerer Viskosität. Sein breiter Messbereich ermöglicht die genaue Messung der Viskosität von Newtonischen und Nicht-Newtonischen Flüssigkeiten. Aufgrund der Konstruktion des Koaxialzylinders ist die Schnittgeschwindigkeit der Flüssigkeit während des Messprozesses relativ gleichmäßig und das Messergebnis wird weniger vom Fluidströmungszustand beeinflusst.

Anwendungsszenario: häufig in der Öl-, Chemie- und Pharmaindustrie verwendet, um die Viskosität von Schmierstoffen, Lösungsmitteln und pharmazeutischen Lösungen mit niedriger bis mittlerer Viskosität zu messen.

2. Kegelplatte Rotationsviskosimeter

Eigenschaften: Der Rotor des Rotationsviskosimeters ist ein Kegel und der Stator ist eine Flachplatte. Diese Struktur ermöglicht eine sehr gleichmäßige Schnittgeschwindigkeit der Flüssigkeit zwischen den Kegelplatten und ermöglicht eine genaue Messung bei sehr kleinen Probenvolumen. Es hat den einzigartigen Vorteil der Messung von nicht-newtonischen Flüssigkeiten, indem es die Viskositätsänderungen von Flüssigkeiten bei unterschiedlichen Schnittgeschwindigkeiten genau widerspiegelt.

Anwendungsszenarien: weit verbreitet in der Industrie von Polymerenmaterialien, Lebensmitteln, Kosmetika und anderen Industrien zur Messung der Viskositätseigenschaften von Polymerlösungen, Lebensmittelsoßen, Kosmetikalusionen und anderen nicht-newtonischen Flüssigkeiten.

3. Parallel Plate Rotationsviskositometer

Eigenschaften: besteht aus zwei parallel platzierten Platten, von denen eine Platte dreht und die andere feststeht. Die Struktur des parallelen Plattenrotationsviskositätsmessers ist relativ einfach, die Probe ist einfach zu laden und eignet sich für die Messung von Flüssigkeiten mit hoher Viskosität. Es kann in größeren Schnittgeschwindigkeitsbereichen gemessen werden und erfüllt die Viskositätsprüfanforderungen einiger spezieller Flüssigkeiten.

Anwendungsszenarien: Es gibt eine breite Anwendung in der Industrie Gummi, Kunststoffe und Farben, um die Viskosität von hochviskozen Flüssigkeiten wie Gummi, Kunststoffschmelzen und Farben zu messen.

　　Betrieb und Verwendung von Rotationsviskosimetern

1. Vorbereitung

Instrumentkalibrierung: Vor der Verwendung eines Rotationsviskosimeters ist eine Kalibrierung erforderlich, um die Genauigkeit der Messergebnisse sicherzustellen. Die Kalibrierung wird in der Regel mit einer Standard-Viskositätsflüssigkeit durchgeführt, um die Anforderungen der Geräteanleitung zu erfüllen, die Messergebnisse mit den Standardwerten zu vergleichen und die Kalibrierungsparameter des Instruments anzupassen.

Probenvorbereitung: Vorbereiten Sie eine angemessene Probenmenge entsprechend den Eigenschaften und Messanforderungen der gemessenen Flüssigkeit. Die Probe sollte gleichmäßig, blasenfrei und bei der Messtemperatur stabil sein. Bei einigen temperaturempfindlichen Flüssigkeiten muss die Temperatur der Probe streng kontrolliert werden.

Rotorwahl: Wählen Sie den passenden Rotor entsprechend dem erwarteten Viskositätsbereich der gemessenen Flüssigkeit aus. Die Auswahl des Rotors sollte den in der Geräteanleitung empfohlenen Bereich entsprechen, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messergebnisse zu gewährleisten.

2. Messprozess

Montage des Rotors: Installieren Sie den ausgewählten Rotor vorsichtig an der Antriebswelle des Rotationsviskometers, um sicherzustellen, dass der Rotor fest und ohne Lösen installiert ist.

Einstellen von Parametern: Setzen Sie die Messparameter des Rotationsviskosimeters wie die Drehwinkelgeschwindigkeit, die Messzeit usw. entsprechend den Messanforderungen ein. Verschiedene Flüssigkeiten und Messzwecke können unterschiedliche Parametereinstellungen erfordern.

Eintauchen der Probe: Eintauchen Sie ein Rotorviskositätsmesser langsam in die gemessene Probe, um sicherzustellen, dass der Rotor in die Probe eingetaucht ist und der Abstand des Rotors von der Behälterwand und dem Boden erfüllt, um die Auswirkungen von Grenzeffekten auf das Messergebnis zu vermeiden.

Start der Messung: Start des Rotationsviskosimeters und der Rotor beginnt zu drehen. Das Instrument misst automatisch die Drehzahl oder das Drehmoment des Rotors und berechnet den Viskositätswert der Flüssigkeit nach einem vorgegebenen Algorithmus. Während der Messung sollte die Temperatur der Probe stabil gehalten werden, um Störungen durch äußere Faktoren zu vermeiden.

Lesergebnis: Nach Abschluss der Messung zeigt das Instrument den Viskositätswert der gemessenen Flüssigkeit an. Erfassen Sie die Messergebnisse und führen Sie bei Bedarf Datenverarbeitung und -analyse durch.

3. Hinweise

Temperaturregelung: Die Temperatur wirkt sich stark auf die Viskosität der Flüssigkeit aus, daher muss die Temperatur der Probe während der Messung streng kontrolliert werden. Ein thermostatisches Wasserbad oder eine Temperaturregelung können verwendet werden, um die Temperatur der Probe stabil zu halten.

Gleichmäßigkeit der Probe: Stellen Sie sicher, dass die Probe gleichmäßig und ohne Blasen ist, sonst wird die Genauigkeit der Messergebnisse beeinträchtigt. Vor der Messung kann die Probe angemessen gerührt oder entgasset werden.

Rotorenreinigung: Nach jeder Messung sollte der Rotor rechtzeitig gereinigt werden, um zu vermeiden, dass Probenreste Auswirkungen auf die nächste Messung haben. Bei der Reinigung des Rotors sollte ein geeignetes Lösungsmittel verwendet werden und sichergestellt werden, dass der Rotor getrocknet ist, bevor die nächste Messung durchgeführt wird.

　　Rotationsviskosimeter in verschiedenen Branchen

1. Petrochemische Industrie

In der petrochemischen Produktion werden Rotationsviskosimeter verwendet, um die Viskosität verschiedener Öle wie Rohöl, Schmieröl und Kraftstofföl zu messen. Viskosität ist einer der wichtigsten Indikatoren für die Bewertung der Ölqualität und beeinflusst direkt die Flussleistung, die Schmierwirkung und die Verbrennungseffizienz des Öls. Durch die genaue Messung der Viskosität des Öls können die Prozessparameter im Produktionsprozess gesteuert werden, um sicherzustellen, dass die Produktqualität den Standardanforderungen entspricht.

2. Pharmaindustrie

Im pharmazeutischen Bereich beeinflusst die Viskosität eines Arzneimittels seine Löslichkeit, Stabilität und Bioverfügbarkeit. Rotierende Viskosometer können zur Messung der Viskosität von Arzneimittellösungen, Suspensionen und Kremen verwendet werden und liefern wichtige Daten für die Entwicklung und Herstellung von Arzneimitteln. Beispielsweise ist bei der Herstellung von Injektionen die Viskosität des Arzneimittels zu kontrollieren, um eine reibungslose und sichere Injektion zu gewährleisten.

3. Lebensmittelindustrie

Geschmack und Textur von Lebensmitteln sind eng mit der Viskosität verbunden. Rotierende Viskosometer können zur Messung der Viskosität verschiedener Lebensmittel verwendet werden, wie Soßen, Safte, Milch, Eis usw. Durch die Anpassung der Viskosität von Lebensmitteln kann der Geschmack und die Stabilität von Lebensmitteln verbessert werden, um den Bedürfnissen der Verbraucher gerecht zu werden. Beispielsweise bei der Schokoladenproduktion kann die Kontrolle der Viskosität der Schokolade eine angemessene Flüssigkeit und Auftragsfähigkeit ermöglichen.

4. Lack- und Lackindustrie

Die Viskosität von Lacken und Farben beeinflusst ihre Konstruktionseigenschaften und die Beschichtungsqualität. Rotierende Viskosimeter können zur Messung der Viskosität von Beschichtungen und Farben verwendet werden, um Herstellern zu helfen, Rezepturen und Produktionsprozesse anzupassen, um eine gute Flächigkeit, Haftung und Abdeckung zu gewährleisten. Beispielsweise bei der Herstellung von Automobilbeschichtungen kann die präzise Kontrolle der Viskosität der Beschichtung die Gleichmäßigkeit und Glanz der Beschichtung gewährleisten.

Rotierende Viskosometer als wichtiges Viskositätsmessingsmittel spielen eine unersetzliche Rolle in der industriellen Produktion und der wissenschaftlichen Forschung. Durch die präzise Messung der Viskosität von Flüssigkeiten liefert es Schlüsseldaten für Produktion, Entwicklung und Qualitätskontrolle in verschiedenen Branchen. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Wissenschaft und Technologie verbessern sich auch die Leistung und Funktion des Rotationsviskosimeters, die höhere Messgenauigkeit, einfachere Bedienung und einen breiteren Anwendungsbereich bieten. In Zukunft wird das Rotationsviskosimeter weiterhin in mehr Bereichen weit verbreitet eingesetzt werden und einen größeren Beitrag zur Entwicklung und zum Fortschritt verschiedener Branchen leisten.