Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen von rheolo¬ gischen Eigenschaften eines Mediums, bei dem sich ein geeignet ge¬ formter Rotor im Messgut befindet und durch eine Antriebs orrichtung um einen gewissen Betrag gedreht oder in kontinuierliche Drehung ver- setzt wird. Bei der Drehung des Rotors wird das Medium verformt (ge¬ schert) und die resultierende Scherspannung wird gemessen. Aus der Scherspannung werden die entsprechenden rheologischen Grossen des Mediums, wie Viskosität oder elastische oder plastische Grossen, berechnet. Eine Form der Anwendung des erfundenen Gerätes ist die Verwendung als Rotationsviskosimeter zum Messen von Viskositäten.

Rotationsviskosimeter haben gegenüber vielen anderen Arten von Visko- simetern den Vorteil, dass bei Anwendung geeigneter Rotoren und Mess- gefässe (z.B. Kegel-Platte-Anordnung) die Schergeschwindigkeit im Mess- gut einheitlich ist. Rotationsviskosimeter eignen sich daher sehr zur aussagekräftigen rheologischen Untersuchung auch von sogenannten nicht- Newton'schen Flüssigkeiten, bei denen die Viskosität von der Scherge¬ schwindigkeit abhängig ist. Durch Anwendung verschiedener Rotoren und Messgefässe und durch die Möglichkeit der Veränderung der Rotor- Drehgeschwindigkeit lassen sich mit vielen herkömmlichen Rotations- viskosimetern Medien mit sehr verschiedenen Viskositäten untersuchen. In vielen Fällen lassen sich Rotationsviskosimeter auch leichter reinigen als beipielsweise Kapillarviskosimeter. Rotationsviskosi¬ meter werden daher auch häufig zur Untersuchung von Newton'sehen Flüssigkeiten verwendet.

Bei den bisher üblichen Rotationsviskosimetern wird der Rotor über ein schaltbares Getriebe von einem Synchronmotor angetrieben. Das durch' die Viskosität des Mediums auf die Rotorachse und auf das Messgef ss

ausgeübtes Drehmoment wird meist durch die Verdrehung einer Torsions¬ feder gemessen. Aus dem Drehmoment ergibt sich zusammen mit der Um¬ drehungsgeschwindigkeit des Rotors die gesuchte Grosse der Viskosität.

Die üblichen Rotationsviskosimeter weisen also viele bewegliche Teile in einem komplizierten mechanischen System auf und sind daher empfind¬ lich und teuer. Besonders die direkte Verbindung des Rotors mit dem Messwerk und dem Antriebssystem kann in vielen Fällen sehr nachteilig sein, wie anschliessend-gezeigt wird.

Das Messgefäss mit dem Rotor und dem Messgut kann bei den üblichen Ge¬ räten nicht dicht abgeschlossen werden, da Dichtringe auf der Rotor¬ achse reiben und somit das Messresultat verfälschen würden. Es besteht daher besonders bei der Untersuchung von korrosiven Medien und bei höheren Temepraturen immer die Gefahr, dass aggressive Dämpfe in das Messsystem bzw. in das Getriebe bzw. in den Motor eindringen und durch Korrosion die Genauigkeit des Gerätes herabsetzen. Di.e Viskosität ^• vieler Flüssigkeiten ist stark von der Temperatur abhängig, das Mess¬ gut muss dann genau thermostatiert werden können. Durch direkte mechanische Kupplung des Rotors mit dem Getriebe bzw. dem Motor oder dem Messsystem besteht bei Messtemperaturen, die von der Umgebungs¬ temperatur abweichen, die Gefahr der Verfälschung der Messresultate, da über den Rotor Umgebungswärme dem Messgut zugeführt oder Wärme aus dem Messgut abgeführt wird. Die feste mechanische Verbindung des Rotors mit dem Messsystem und der Antriebsvorrichtung ist zudem für die Rei¬ nigung hinderlich. Bei der sogenannten Kegel^Platte-Anordnung, die wegen der ausgeprägten Einheitlichkeit der Scherbedingungen im Messgut oft angewendet wird, ist der Abstand zwischen dem rotierenden Kegel und der feststehenden Platte sehr genau einzuhalten. Bei vielen her¬ kömmlichen Rotationsviskosi etern ist dieser kleine Abstand als Differenz ^" zweier langer Bauteile (Rotorachse und Plattehalterung) definiert, as sich auf die Reproduzierbarkeit der Resultate nach¬ teilig auswirken kann. Da bei den bisher üblichen Rotationsviskosi¬ metern das Messgefäss nicht dicht abgeschlossen werden kann, sind Messungen unter Druck nicht möglich und Messungen an Substanzgemischen mit einer flüchtigen Komponente sind nur ungenau möglich.

Die bisher üblichen Rotationsviskosimeter ermöglichen nur Messungen von Viskositäten und liefern daher keine Angaben über elastische oder plastische Eigenschaften eines ^' Mediums. Daher ist z.B. die technisch oft wichtige exakte Unterscheidung zwischen plastischen und pseudo- plastischen Medien mit diesen Instrumenten nicht möglich.

Die bisherigen Geräte zur Untersuchung von elastischen oder plastischen Eigenschaften weisen teilweise die gleichen grundsätzlichen Nachteile auf, wie die üblichen Rotationsviskosimeter (komplizierte Mechanik, offene Messgefässe, Korrosions- und Wärmeleitprobleme). Es sind Vorschläge bekannt geworden (z.B. Deutsche Patentschrift

Nr. 1 648858), um einige der Mängel- der bisherigen Rotationsviskosi¬ meter dadurch zu verhindern, dass der Rotor über eine magnetische Mit¬ nehmerkupplung angetrieben wird. Diese Kupplung wirkt durch eine Trenn¬ wand hindurch, welche den FVüssigkeitsraum mit dem Messgut vom übrigen Teil des Gerätes abschliesst.

Diese Konstruktion kann aber nicht voll befriedigen, da zu den bis¬ herigen komplizierten Bauteilen eines Rotationsviskosimeters die Magnetkupplung als weiteres rotierendes Bauteil zugefügt wurde. Durch die Magnetkupplung wird zudem das Trägheitsmoment des Systems erhöht und es können verstärkte axiale Lagerkräfte auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese bisherigen Nachteile zu überwinden und ein Gerät zum Messen von rheologischen Grossen hoher Genauigkeit zu schaffen, das mit möglichst nur einem mechanisch bewegten Teil auskommt, und bei dem gleichzeitig das Mess- gefäss dicht geschlossen,wie auch thermostatisiert werden kann und das in der Form eines Rotationsviskosimeters oder in der Form eines Gerätes zum. Messen von elastischen und plastischen Grossen oder in der Form eines universell einsetzbaren kombinierten Gerätes zum Messen von Viskositäten und von elastischen und plastischen Grossen ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsmässig dadurch gelöst, dass beim erfundenen Gerät zum Messen von rheologischen Eigenschaften eines Mediums ein in das Messgut eingetauchter Rotor ein permanentes magnetisches Moment hat und durch ein drehbares oder rotierendes äusseres, mittels fest-

stehender Magnetspulen elektromagnetisch erzeugten Magnetfeldes ange¬ trieben wird, wobei der Verdrehungswinkel des Rotors gegenüber dem äusseren, antreibenden Magnetfeld berührungslos gemessen wird und aus der Grosse dieses Verdrehungswinkels die Scherspannung und daraus die dem Messvorgang entsprechenden rheologischen Grossen bestimmt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielsweise erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in Kegel-Platte- Anordnung mit Helmholtzspulen, in Teilschnittdarstellung von der Seite,

Figur 2 die Aufsicht derselben Ausführungsform, in kleinerem Massstab als bei Figur 1,

Figur 3 den Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfin¬ dung mit zylindrischem Rotor und bewickeltem ringförmigem Kern, Figur 4 schematisch die Art der Bewicklung und Ansteuerung des Kerns der Ausführungsform von Figur 3.

Das in Figur 1 in einem seitlichen Teilschnitt schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel 1 ist ein kombiniertes Gerät zum Messen von Visko¬ sitäten oder von elastischen oder plastischen Eigenschaften eines Mediums. Es besteht im wesentlichen aus dem Messteil 1, der berüh¬ rungslosen Messvorrichtung, der elektromagnetischen Antriebsvorrich¬ tung 2 und dem Speise-/Auswertegerät 3. Der Messteil i ruht, gegen Verdrehung gesichert, in einer thermisch isolierten, 20, Messteil- halterung 19. Dieser Messteil, der zum Reinigen und Füllen unter Zu- hilfenahme ei ^' jies Griffs 27 aus der Messteilhalterung 19 entfernt werden kann, besteht aus den folgenden drei Teilen, die sich zum Zwecke des Füllens oder Reinigens voneinander trennen lassen: einem unteren Messteilstück 4, einem oberen Messteilstück 5 und einem Rotor 6.

Der Rotor 6 ist unten als kegelförmiger Messkörper 33 ausgebildet und wird mit einem einstellbaren Spitzenlager 24, 32 über der Platte 21 des unteren MessteilStücks 4 gelagert. Das Spitzenlager besteht z.B. aus ei¬ ner Saphir-Lagerkalotte 32 und einer Wolframkarbidspitze 24, welche mit Hilfe einer Halterungsschraube ^' 22 und einer Mutter 23 in der Höhe justiert werden kann. Das obere Ende des Rotorschafts 34 trägt die

Achse 36 eines oberen Lagers, welche von einem Lochstein 31 ge¬ führt wird. Ein Permanentmagnet 35 ist fest mit dem Rotorschaft 34 verbunden und verleiht dem Rotor ein magnetisches Moment. Im Zwischen¬ raum zwischen der Platte 21 und dem Kegel 33 des leicht drehbar ge- lagerten Rotors 6 befindet sich das Messgut 7. Das untere Messteil- stück 4 und damit das Messgut 7 und der Rotor 6 werden mit Hilfe einer thermostatisierten Flüssigkeit, welche durch die Zuleitungs- und Wegleitungsschl uche 28, 28' und durch einen Wärmetauscher 26 fliesst, auf einer einstellbaren , gewünschten Temperatur gehalten. Zur Erleichterung des Zusammensetzen der einzelnen Teile 4, 5, 6 des Messteils 1 ist sowohl die Kalotte 32 des unteren Lagers, wie auch der Lochstein 31 des oberen Lagers mit einem relativ grossen Konus zur Selbsteinführung der unteren Lagerspitze 24 bzw. der Achse 36 des oberen Lagers versehen. Der Messteil 1 trägt die berührungslose Messvorrichtung, hier in der Form eines elektrooptisehen Durchgangsdetektors, bestehend aus einem Autokollimator 9 mit einem Spiegel 10, welcher das Bild eines mit einer Lampe 37 beleuchteten Spaltes 38 im Unendlichen abbildet. Be¬ findet sich der Rotor 6 in einer bestimmten Orientierung, so geht der Lichtstrahl nach Reflexion an dem mit dem Rotorschaft 34 verbundenen Spiegel 10 zum zweiten Mal durch ein Objektiv 40 hindurch, und nach Reflexion an einem halbdurchlässigen Spiegel 39 wird der helle Spalt auf eine Photodiode 41 abgebildet.

Die elektromagnetische Antriebsvorrichtung 2 besteht aus zwei Paaren von Helmholtzspulen 13/13', 13"/13"' , deren Achsen in einer horizon¬ talen Ebene liegen und sich rechtwinklig kreuzen. Ein Helmholtzspulen- paar ist die koaxiale Anordnung von zwei gleichartigen, kreisförmigen Spulen mit kleinem Wicklungsquerschnitt, die vom gleichen Strom durch¬ flössen werden . Die Messteil alterung 19 ist auf einer mit Hilfe von Fussschrauben und einer Libelle horizontierbaren Grundplatte befestigt, auf der auch die Helmholtzspulenpaare mittels spezieller Halterungsteile fixiert sind.

Das Speise-/Auswertegerät 3 liefert bei Verwendung des universellen Gerätes als Rotationsviskosimeter zwei um 90° phasenverschobene sinusförmige Wechselströme, welche über Zuleitungen.17 die Helmholtz- spulenpaare 13/13' ,.13"/13"' speisen. Das Speise-/Auswertegerät 3 5 empfängt auch die Signale des berührungslosen elektrooptisehen Durch¬ gangsdetektors 9, 10 über die Leitungen 18 und wertet sie aus.

Durch die Speisung der Helmholtzspulenpaare 13/13' , 13"/13"' mit den um 90° phasenverschobenen sinusförmigen Wechselströmen kann in der Nähe der Kreuzungspunkte der Spulenachsen, wo sich auch der Magnet 35 befindet, ein sehr homogenes rotierendes Magnetfeld erzeugt werden, welches den Rotor 6 in gleichmässige Drehung versetzt. Im Speise-/Aus- wertegerät 3 wird jeweils bei einer bestimmten Orientierung des an¬ treibenden Magnetfeldes, z.B. wenn der Wechselstrom im Helmholtz- spulenpaair 13/13' von der positiven Seite durch Null hindurchgeht, über einen elektronischen Detektor ein Signal gegeben und damit eine Zeitmessung in einer ZeitmessVorrichtung ausgelöst. Das Signal der ^• Photodiode 41 des elektrooptisehen Durchgangsdetektors 9, 10 beendet diese Zeitmessung (t-,) und startet eine- zweite Zeitmessung. Vor der Wiederholung der Periode wird auch diese Zeitmessung (t ) beendet. Die beiden gemessenen Zeiten t-, und t ₂ werden gespeichert und angezeigt und die beiden Uhren (Zähler) der Zeitmessvorrichtung auf Null ge¬ stellt. Die Summe der beiden Zeiten ist im stationären Fall gleich der Periodendauer für eine Umdrehung des Rotors und das Verhältnis einer der beiden Zeiten zur Periodendauer ist ein Mass für die Phasenver- Schiebung des Rotors gegenüber dem antreibenden Magnetfeld. Zur Be¬ rechnung der Scherspannung τ , der angewendeten Schergeschwindigkeit γ und der Viskosität η des Mediums können mit guter Näherung die folgenden Formeln verwendet werden:

2) t _]+ t ₂

dabei ist

M _ß das magnetische Moment des Rotors

B die magnetische Induktion des antreibenden Feldes a, b je eine Instrumentenkonstante, die durch die geo¬ metrischen Abmessungen des Rotors bestimmt sind

Ψo eine weitere Instrumentenkonstante

Falls das antreibende Magnetfeld sehr stark ist, so müssen die Formeln 1 und 3 gegebenenfalls abgeändert werden, um weitere magnetische Eigenschaften des Rotors zu berücksichtigen, damit die gewünschte Messgenauigkeit erreicht wird. Die Instrumentenkonstante ψ ₀ ist durch die Konstruktion des Instruments festgelegt und lässt sich auch experimentell ermitteln, indem eine Newton'sehe Flüssigkeit, von der man die Viskosität nicht zu kennen braucht, bei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Rotors untersucht wird.

Es wurde ein Gerät entsprechend dieser ersten Ausführu-ngsform gebaut, welches durch die folgenden Angaben charakterisiert ist: magnetisches Moment des Rotors M _ß = 0,1 A«m ² ; magnetische Induktion des antreiben¬ den Magnetfeldes B = 550 μT ; Radius des Kegels r = 24 mm ; Winkel zwischen Kegel und Platte α = 1 ,2° ; Radius der Lagerkalotte: 0,12 mm < r' < 0,15 mm; Radius der Wolframkarbidspitze r" = 0,04 mm ; Fehler im sinusförmigen Verlauf der Ströme zur Speisung der Helmholtz- spulen: < 0,7 % von I ; Fehler in der Phasenverschiebung: < 0,5 ; Frequenz : 0,02 Hz < f < 20 Hz. Mit diesem praktisch ausgeführten Instrument waren die Fehler der mit Hilfe von Formel 1 aus t-, und t ₂ bestimmten Scherspannungen kleiner als V/o des maximalen Messwertes.

Figur 2 zeigt die gleiche Ausführung wie Figur 1, aber hier in Auf- sichtdarstellung und in kleinerem ^' Massstab. Die Schrauben 8 und 8' dienen zur Verbindung des oberen MessteilStücks 5 mit dem unteren Messteilstück 4.

Gewisse flüssigkeitsähnliche Medien zeigen ^' elastische und plastische Eigenschaften, welche, neben der normalen Viskositätsmessung, eben¬ falls mit der ersten Ausführungsform der Erfindung untersucht werden können. Dazu kann das Speise-/Auswertegerät 3 in eine andere Betriebs- art umgeschaltet werden, in der das durch die Helmholtzspulen erzeugte äussere Magnetfeld nicht mehr mit einstellbarer, aber konstanter, Ge¬ schwindigkeit dreht, sondern die Richtung dieses Magnetfeldes durch Be¬ tätigung eines mit einer Skala versehenen Drehknopfs am Speise-/Aus- wertge ät in einem gewissen Bereich in eine willkürliche, an der Skala des Drehknopfs ablesbare Orientierungvgebracht werden kann. Der Rotor verfügt zudem über eine zusätzliche WinkelSkala 11 und eine auf dem feststehenden Teil des Messteils angebrachte Ablesevorrichtung 12 zur Bestimmung der Orientierung p des Rotors. Zur Untersuchung der statischen elastischen und plastischen Eigenschaften des Mediums kann nun beispielsweise auf folgende Art vorgegangen werden: Die Richtung x des äusseren Magnetfeldes wird am erwähnten Drehknopf so einge¬ stellt, dass in ein- und ausgeschaltetem Zustand des Magnetfeldes der Rotor am gleichen Ort ist. Wird nun die Richtung des äusseren Magnetfeldes um einen kleinen Winkel Δx verstellt, so folgt der Rotor im Falle von statisch elastischem Verhalten des. Mediums nur um einen - Bruchteil von Δx nach, was an der Skala 11 eine Aenderung der Rotor¬ orientierung von Δp ergibt, während bei rein viskosen, nicht ela¬ stischen Medien der Rotor um den ganzen Winkel Δ nachfolgen muss. Aus den beiden Winkeldifferenzen Δx und Δp und der Geometrie des Rotors, sowie den übrigen physikalischen Daten des Instruments, lässt sich die Elastizität berechnen. Ueberschreitet der Wert von Δx - Δp , d.h. die Verdrehung des Rotors gegenüber dem Magnetfeld, ein gewisses Mass, so ergibt sich nach Abschalten des Magnetfeldes eine dauernde Aenderung der Lage des Rotors. In diesem Fall wurde die für das plastische Verhalten charakteristische Grosse τ ₀ , die Fliessgrenze, überschritten. Je nach dem rheologischen Verhalten des Mediums können auch andere Verfahren mit derselben Einrichtung angewendet werden, wie z-.B. die Beobachtung der Grosse der Relaxation nach kontinuierlicher Scherverformung. Die Richtung p des Rotors kann auch dadurch gemessen werden, dass ein heller Spalt mit einem Projektor, nach Reflexion an einem am Rotorschaft befestigten Spiegel,auf eine feststehende Skala

abgebildet wird. Die Skala kann auch aus einer Serie von Photodioden bestehen, wodurch eine schnelle elektrische Messung von Δp und daher auch die Durchführung von dynamischen Messungen, wie z.B. Bestimmungen von Relaxationszeiten, möglich wird. Zur Messung von NormalSpannungen, wie sie bei der Verformung von viskoelastischen Flüssigkeiten auf¬ treten, können Druckmesseinrichtungen in die Platte 21 eingebaut werden.

Diese erste Ausführungsform der Erfindung ist zudem mit einer Vor¬ richtung zur Kompensation störender Gleichmagnetfelder, wie z.B. das Erdmagnetfeld, durch Ueberlagerung eines kompensierenden ^' Gegenstromes auf die Helmholtzspulen ausgerüstet. Im Uebrigen kann der Einfluss von Fremdfeldern auch durch ein Gehäuse aus Material mit abschirmenden Eigenschaften, wie z.B. Mu-Metall, eliminiert werden.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung, mit einem dicht verschliess- baren Gefäss 25, 5' und ohne Achsdurchführung, wird als Rotations- • viskosimeter verwendet und ist in Figur 3 im Querschnitt dargestellt. Der Messteil besteht aus einem zylindrischen Gefäss 25, in welchem ein zylindrischer Rotor 6' gelagert ist; das Gefäss wird mit dem Deckel 5' verschlossen. Wie in Ausführungsbeispiel 1 ist auch hier die Lager- kalotte 32 und der Lochstein 31 mit je einem grossen Konus zur Selbst¬ einführung der Spitze 24 bzw. der Achse 36 versehen. Vor dem Aufsetzen des Deckels 5' wird eine Vorrichtung 30 zum Vorzentrieren des Rotors 6' auf eine entsprechende Halterung im Gefäss 25 gelegt. Das Gefäss ent¬ hält einen Anschlussstutzen für eine Druckausgleichsleitung oder für den Anschluss eines Druckmessgerätes.

Die berührungslose MessVorrichtung 9, 10 ist gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel in Figur 1 ausgeführt; die Messung erfolgt hier durch ein druckfest im Gefäss 25 eingesetztes Fenster 29 hindurch.

Die elektromagnetische AntriebsVorrichtung 2' besteht hier aus einem horizontal angeordneten ringförmigen Kern 15 aus weichmagnetischem

Material, der mit vier in möglichst tetragonaler Symmetrie angeordneten Magnetspulen 14, 14', 14", 14"' in der Art eines Ringkerns bewickelt ist. Die ^' Spulen sind paarweise züsammengeschaltet und werden mit zwei um 90 phasenverschobenen sinusförmigen Wechselströmen

gespeist. Die Art der Bewicklung und Beschaltung dieser ringförmigen An¬ triebsvorrichtung ist in Figur 4 schematisch dargestellt. 16 und 16' sind die Quellen der zwei um 90° phasenverschobenen Wechselströme. Ein wesentliches Merkmal dieser elektro agentisehen AntriebsVorrichtung ist die rotationssymmetrische Anordnung des weichmagnetischen Kerns um die Achse des Rotors 6' herum. Da der Permanentmagnet 35 des Rotors somit nicht an diskreten ferromagnetisehen Polen hängenbleiben kann, ergibt sich eine sehr gleichmässige Drehung des Rotors.

Diesezweite Ausführungsform gestattet Messungen unter Druck und bei höheren Temperaturen und ist zur Untersuchung von Substanzen mit leicht flüchtigen Komponenten geeignet.

Das Speise-/Auswertegerät 3' enthält einen elektronischen Rechner, der sowohl die ^' Aufarbeitung der Messresultate ausführt, wie auch den Mess¬ ablauf steuert, indem er beispielsweise eine programmierte Veränderung der Rotationsfrequenz bewirken kann, um das möglicherweise nicht¬ Newton'sehe Messgut bei verschiedenen Schergeschwindigkeiten zu unter¬ suchen. Der Rechner kann auch zu Regelungszwecken, wie etwa der Regelung der Temperatur des Messgutes, angewendet werden.

Das erfundene Messgerät eignet sich sowieso hervorragend zur direkten Verbindung mit einem Digitalrechner, da der eigentliche Messvorgang das Messen von Zeiten, d.h. also das Zählen von periodischen Vorgängen, be¬ inhaltet. Besonders bei starkwandigen metallischen Gefässen für hohe Drucke ist die Anwendung eines Rechners angezeigt, umVαie unter Um¬ ständen nicht zu vernachlässigenden WirbelStromeffekte und auch die Temperaturabhängigkeit des magnetischen Moments des Rotors rechnerisch zu berücksichtigen. Auch können die phasenverschobenen Wechselströme zur Speisung der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung digital erzeugt und mit. einem DA-Wandler in ein analoges Signal umgewandelt werden.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist ^' ähnlich wie die in den Figuren 1 und 2 gezeigte erste Ausführungsform aufgebaut und wird als Rotationsviskosimeter verwendet. Im Unterschied zur ersten Ausführungs¬ form weist diese dritte Ausführungsform keinen Durchgangsdetektor auf und die Phasenverschiebung des Rotors gegenüber dem _. antreibenden Magnetfeld wird auf einer Skala optisch angezeigt. Dabei- wird die fol- gende Konstruktion angewendet: Ein feststehender Projektor mit einer

t

Ultraviolett-Blitzlampe ist so eingerichtet, dass er das Bild eines Spaltes nach Umlenkung durch einen am Rotor ^' befestigten Spiegel auf eine feststehende Skala mit fluoreszierender und im sichtbaren Bereich nachleuchtender Beschichtung abbildet. Bei jedem Durchgang des an- treibenden Magnetfeldes durch eine bestimmte Orientierung wird, im Gegensatz zu der ersten und zweiten Ausführungsform, nicht die erste Zeitmessung ausgelöst, sondern die UV-Blitzlampe gezündet. Dadurch ergibt sich auf der Skala eine nachleuchtende Marke, welche je nach der Phasenverschiebung bzw. Scherspannung bzw." Viskosität an einer anderen Stelle der Skala erscheint. Die Skala kann beispiels¬ weise direkt in Einheiten der Scherspannung geeicht werden.

Da eine möglichst kleine Lagerreibung angestrebt wird, sind die Spitzeηlager in den Ausführungsformen 1, 2 und 3 spezifisch relativ stark belastet. Um die Lager vor Zerstörung durch Schläge, die bei unsorgfältigem Abstellen des Messteils auf einer harten Unterlage unter Umständen entstehen können, zu schützen, kann die Lagerspitze oder die Lagerkalotte derart gefasst werden, dass beim Ueber- schreiten einer gewissen Belastung eine Feder reversibel verformt wird und dadurch die Ueberlastung des Lagers verhindert wird. Für gewisse Verwendungszwecke kann auch die Anwendung von anderen Lagern, wie z. B. von Wälzlagern oder von magnetisch entlasteten Lagern, angezeigt sein.

Der anspruchsmässige Umfang der Erfindung ist nicht auf die hier be¬ schriebenen Beispiele begrenzt. Praktisch nützliche Ausführungsformen des erfundenen rheologischen Messgerätes können auch mit anderen als den beschriebenen Phasenverschiebungen, Spulenandordnungen, Messkörpern etc. gebaut werden.

So kann beiφieisweise das Instrument mehrere Spiegel oder mehrere elektrooptisehe Detektoren aufweisen, um die Phasenverschiebung mehr¬ mals während einer Umdrehung zu messen, was vor allem bei kleinen Schergeschwindigkeiten von Vorteil ist. Durchgangsdetektoren lassen sich auch so konstruieren, dass der Glühfaden einer Lampe an Stelle eines Spaltes abgebildet wird und dass nur ein einfacher Projektor an¬ gewendet wird, der das helle Bild über einen am Rotorschaft befe¬ stigten Spiegel auf eine Photodiode abbildet. Der Einsatz von Infra¬ rot!icht, UV-Licht, Laser-, Röntgen- oder Gammastrahlen für die be-

rührungslose Messvorrichtung kann in gewissen Fällen vorteilhaft sein. Ein Durchgangsdetektor kann auch dadurch realisiert werden, dass die vom Magnet 35 ausgehende vertikale Magnetfeldkomponente mit beispielsweise einem Hall-Detektor festgestellt wird. Die Erfindung ist auch dadurch nicht begrenzt, dass die Intensität des antreibenden Magnetfeldes während des Messvorgangs konstant bleiben müsste. Es gibt Fälle wo es angezeigt ist, dass die Phasenver¬ schiebung zwischen dem Rotor und dem Drehmagnetfeld auch bei ver¬ schiedenen Scherspannungen einen konstanten Wert annimmt oder wenigstens ein Mindestwert erreicht wird, wozu die Intensität des -Drehmagnetfeldes entsprechend variiert wird.

Durch die Verwendung von verschiedenen Rotoren, Messgefässen, Magneten oder Intensitäten des Drehmagnetfeldes kann das erfundene Gerät je¬ weils dem vorgesehenen Verwendungszweck angepasst werden. Eine für spezielle Fälle, wo ein kleines Totvolumen gewünscht wird, interessante Anordnung des Mess ^' körpers und Messgefässes besteht aus einem aus zwei Kegeln mit gemeinsamer Basis gebildeten doppelkegligen Rotor, der in einem doppelkegeligen Gefäss mit etwas grösserem Kegelwinke! rotiert. Bei der zweiten, in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der Er- findung, kann die Empfindlichkeit des Instruments durch Variation des Abstandes des Magneten 35 von der Antriebsvorrichtung 2' verändert werden. Der Ringkern dieser zweiten Ausführungsform besteht z.B. aus einem gewickelten Ring aus 20 Windungen M6X Trafoblechband (23 mm x 0,35 mm), mit einem Innendurchmesser von 110 mm. 70 mm über dem Zentrum ist die Stärke des Drehmagnetfeldes nur noch rund V3 des Wertes im Zentrum; der Messbereich des Gerätes" wird dadurch ent¬ sprechend verändert.

Das antreibende Drehmagnetfeld könnte auch mit beispielsweise vier parallelorientierten Magnetspulen, die je einen ferromagnetisςhen Kern enthalten, erzeugt werden. Obschon bei dieser Anordnung der Spu¬ len diskrete ferro agnetische Pole vorhanden sind, was sich im allge¬ meinen nachteilig auf die Gleichmässigkeit der Drehung des Rotors aus¬ wirkt, schliesst die vorliegende Erfindung die Anwendung dieser oder ähnlicher Spulenanordnungen in einem speziellen Bedarfsfall nicht äiTs.

Eine weitere Variante zur Erzeugung eines Drehmagnetfeldes wäre die Drehung eines zusätzlichen Permanentmagneten durch eine mechanische Antriebsvorrichtung. Diese Version ist aber mechanisch aufwendig und störungsanfällig und wird daher nicht empfohlen. An Stelle des Permanentmagneten 35 am Rotor liesse sich auch ein Stück eines geeigneten weichmagnetischen Materials anwenden, doch wären in diesem Falle die Drehkräfte sehr klein und der quantitative Zusammen¬ hang zwischen der Scherspannung und dem Verdrehungswinkel kompliziert.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen, sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in geeigneten Kombinationen, wie beispielsweise die Verwen¬ dung einer ringförmigen elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 2', zusammen mit einem kegelförmigen Rotor 6, für die Verwendung der Erfindung in ihren verschiedensten Ausführungsformen wesentlich sein.