Grundlagen der Quarzviskosimetrie

Ausgangsbasis

Das QVis ist ein Messsystem, das auf der Idee von W.P. Mason aufbaut. Ausgangsbasis ist die Anwendung eines piezoelektrischen Kristalls in der Form eines Torsionsschwingers zur Viskositätsbestimmung. Einerseits bewirkt das an den Schwinger angelegte hochfrequente, elektrische Feld eine Bewegung des Sensors, so dass das ihn umgebene Medium geschert wird. Andererseits wird die Bewegung durch die externe Krafteinwirkung (Schubspannung) des Fluides behindert, was die elektrische Antwort des Sensors beeinflusst.

Entstehung des Viskosimeters QVis

Die  physikalisch fundierte Kalibrierung als Voraussetzung für die Viskositätsbestimmung mittels Quarzkristall wurde erstmalig vom späteren Gründer und Geschäftsführer der flucon fluid control GmbH B. Bode mit der ausführlichen Analyse des elektrischen und mechanischen Übertragungsverhaltens des Schwingungssystems ermöglicht. Auf Grundlage dieser Kalibrierung wurde das Quarzviskosimeter QVis entwickelt, das die kontinuierliche Viskositätsbestimmung in ruhenden und strömenden Flüssigkeiten erlaubt.

Das QVis besteht aus zwei Gerätekomponenten, der Elektronikbox mit der Ansteuer- und Auswerteelektronik sowie dem Messkopf. Der Messkopf dient zur Halterung und elektrischen Kontaktierung des Quarzkristall-Sensors in der Form eines Torsionsquarzes. Der im Grundgerät enthaltene Mikroprozessor hat u.a. die Aufgabe, das Dämpfungsverhalten des schwingenden Quarzkristall-Sensors zu ermitteln. Über die Kalibrierfunktion wird daraus die aktuelle Viskosität bestimmt.

Vorteile der Viskositätsmessung mittels Quarzkristall-Sensor

  • Keine molekulare Zerstörung der Messsubstanz
  • Keine Temperaturrückwirkungen auf das Messfluid
  • Geringste Mengen der Messsubstanz ausreichend
  • Großer Messbereich (1 bis 10.000 mPas)
  • Chemische Resistenz des Quarzkristalls
  • Geeignet bei Temperaturen bis 500°C und Drücken bis 10 kbar
  • Unempfindlich gegenüber Verschmutzungen
  • Leichte Reinigung