Описание ротационного вискозиметра HAAKE VT550

Ротационный вискозиметр «Вискотестер VT 550» (фирма HAAKE, Германия) (рис. 1.5) предназначен для исследования реологических характеристик полимеров и сложных пищевых (биологических) сред (гели, эмульсии, суспензии и дисперсии). Прибор позволяет (с выводом данных на компьютер) снимать кривые течения в режиме , изучать эффекты дилатансии и тиксотропии, измерять предел текучести в режиме CD (Controlled Deformation).

Принцип действия. Измеряемое вещество находится в зазоре измерительной системы. Ротор вращается с постоянной заранее определенной скоростью, и измеряемая жидкость вследствие присущей ей вязкости оказывает сопротивление вращению. Измеряется крутящий момент сопротивления вращению ротора. Встроенный микропроцессор на основе регистрируемых значений скорости вращения, крутящего момента и известной геометрии измерительной системы (системный фактор) рассчитывает вязкость в мПа∙ с, скорость сдвига в с^-1 и касательное напряжение в Па. При подключенном термометре сопротивления измеряется также температура в °С. Результаты выводятся на табло VT550 и через последовательный интерфейс RS 232 на компьютер.

Режимы работы. Вискозиметр VT550 может работать в ручном и компьютерном режимах.

При ручном режиме работы все управление осуществляется с помощью клавиатуры: прибор работает под управлением программ, находящихся в перезаписываемой памяти; осуществляется сбор данных и автоматический вывод их на подключенный принтер.

При компьютерном режиме работы вискозиметр работает под управлением программы " RheoWin " с персонального компьютера: измерения и обработка данных производится автоматически. Ручной режим блокируется, за исключением возможности остановки прибора с клавиатуры.

Компьютерный режим позволяет:

- изменять в зависимости от требований пользователя записанные в память микропроцессора прибора значения скоростей и параметры процедур;

- задавать требуемую последовательность и параметры измерительного процесса, форму протокола измерений, выводимого прибором, документировать результаты, и впоследствии сколь угодно часто проводить измерения и выводить данные на печать в автоматическом режиме.

Программа RheoWin включает две автономные программы RheoWin Job Manager (менеджер заданий)и RheoWin Data Manager (менеджер результатов).

Job Manager. Программа RheoWin Job Manager позволяет запрограммировать всю процедуру измерения в одном файле (job -файле). Здесь определяются все шаги измерения, например, «старт/стоп» измерений, а также служебные действия, такие, как сохранение результатов или создание job -шаблонов. Также отсюда можно запустить программы «RheoWizard (мастер), Data Manager и «Snapshot» (пристрелочное измерение).

Редактор заданий открывается в меню " File/New job ". Программирование заданий осуществляется с помощью трех групп элементов: «General (общие)», «Measurement (измерение)», «Evaluation (обработка)». Элементы представлены графически в окне «Elements» в основном окне менеджера заданий. С помощью мышки элементы перетаскиваются в окно редактора заданий точно на своё место и редактируются после двойного клика или контекстного меню (клик правой кнопкой) на соответствующем элементе. После окончания формирования задания оно должно быть сначала сохранено. Затем оно может быть запущено на исполнение кнопкой «Start». Когда задание будет исполнено, т.е. все элементы будут выполнены последовательно один за другим, откроется окно сохранения результатов измерения (формат «*.rwd»).

В менеджере заданий есть две возможности использовать сохраненные задания. Ранее определённое задание, т.е. строго определённый порядок отредактированных элементов, может быть сохранён, и, таким образом, становится доступным в последствие в любой момент. Когда окно редактора заданий активно, заданию может быть дано имя в меню " File/Save ". Сохранённые задания появляются в окне " Jobs " (ecли это окно активировано). Задания могут быть сохранены как шаблоны (формат " *.rwt"). Для этого определяется порядок элементов, но сами элементы не редактируются. С помощью меню " File/New job " можно выбрать " заготовку" нового задания из готовых шаблонов. Шаблон " Blanc job " соответствует пустому окну редактора заданий.

Для редактирования заданий есть три поля, в которых следует выбрать измерительный прибор (Rheometr), измерительную систему (Sensor) и устройство термостатирования (Thermocontroller). Ниже этих трёх полей есть три кнопки, одна из которых открывает окно ввода информации о пробе. Все данные, вводимые с помощью этих кнопок, являются составной частью задания. Они могут быть введены так же, как элементы задания (см. " Общие элементы").

Data Manager. Программа RheoWin Data Manager предназначена отображения и обработки сохранённых данных измерений.

Файл данных измерений загружается с помощью меню " File/Ореп''. Тип отображения выбирается с помощью " Graph ", " Table" или " Graph/Table ". Число отображаемых файлов регулируется с помощью команд " Add file " и " Remove file ". Отображаемые параметры, а также их число выбираются как для графической, так и для табличной формы отображения. В графической форме можно редактировать вид значков, линий, цвета отображения.

Для обработки кривых вязкости (течения) в менеджере данных могут быть задействованы различные математические и реологические модели и инструменты анализа. Например, обработка по модели Оствальда для псевдопластичной среды, модели Кессона для определения границы текучести или численная оценка тиксотропности среды. Результаты регрессионной обработки могут быть представлены как графически, так и таблично.

При отображении и обработке данных могут применяться фильтры, позволяющие задавать число и распределение измерительных точек.

Менеджер данных позволяет вывести результаты измерений и их обработки на принтер. Данные могут быть переделаны, например, через клипборд, для дальнейшего представления в таких программах, как " Word" или " Excel".

Технические характеристики вискозиметра представлены в табл. 1.1, внешний вид – на рис. 1.5

а

б

Рис. 1.5. Установка (а) для исследования реологических характеристик пищевых сред с компьютером, принтером, циркуляционным охлаждающим термостатом SC100-A10 и вискозиметром «Вискотестер VT 550» (б): 1 – основание штатива; 2 – крепежная гайка измерительных систем; 3 – термостатирующая рубашка; 4 – резьбовая муфта соединения ротора измерительной системы c с измерительным валом привода; 5 – фланцевое устройство для крепления термостатирующей рубашки; 6 – привод; 7 –панель ручного управления прибором с клавиатурой; 8 – устройство подъема и опускания привода с измерительной системой; 9 - винт фиксации фланцевого устройства; 10 – вертикальная штанга.

Таблица 1.1. Технические характеристики.

Наименование параметра	Низкая вязкость	Средняя вязкость	Высокая вязкость
1. Измерительные системы	NV DIN 54453	MV DIN53019	SV DIN 53018
2. Значения вязкости: - рекомендуемый диапазон, Па·с - максимальный диапазон, Па·с	(5…300)× 10-3 0, 002…2	0, 015…10 0, 008…18	0, 15…60 0, 05…100
3. Диапазон скоростей ротора (мин-1)	0, 5…1000	0, 5…1000	0, 5…1000
4. Диапазон скоростей сдвига (1/с)	27…2700	6, 5 – 645	6, 5 – 645
5. Поддерживаемая температура (°С)	5…95	5…95	5…95
6. Объем пробы (см3)
7. Измерительный зазор (мм)	0, 35	1, 64	0, 9
8. Глубина погружения ротора (мм)		58, 08	31, 45
9. Внутренний радиус стакана (мм)	20, 5		11, 55
9. Повторяемость, %	1	1	1
10. Воспроизводимость, %	3	3	3