Rotasyonel Viskozimetrelerde Spindle, Hız ve Tork Aralığı Seçimi

Tork Penceresi: Ölçümün Geçerlilik Koşulu

Rotasyonel viskozimetre, spindle'ın dönmesine karşı oluşan torku ölçer ve bunu yay torkunun yüzdesi olarak gösterir. Bu yüzde çok düşükse sinyal gürültüye yaklaşır; çok yüksekse cihaz ölçüm sınırına dayanır.

Katalogda bu pencere açıkça belirtilir. ATAGO VISCO 895 tablosunda tork aralığı %0,0–100,0 iken önerilen tork aralığı %10,0–100,0 olarak ayrı bir satırda verilir. Yani cihaz %5 torkta da bir değer gösterir, ancak o değer önerilen çalışma penceresinin dışındadır.

Pencereye Nasıl Girilir?

İki ayar bu yüzdeyi değiştirir: spindle ve hız. Daha büyük yüzeyli bir spindle daha fazla direnç gördüğü için torku yükseltir; hızın artırılması da aynı etkiyi yapar. Tork çok düşük okunuyorsa daha büyük spindle'a geçilir ya da hız artırılır; tork sınıra dayanıyorsa tersi yapılır.

Yay Torku: Serileri Ayıran Değer

Brookfield modellerinde seri adının başındaki LV, RV, HA ve HB harfleri farklı yay torklarını gösterir. Yay ne kadar güçlüyse cihaz o kadar yüksek viskoziteleri ölçebilir; buna karşılık düşük viskozitelerde duyarlılığı azalır.

Aynı Hız, Farklı Aralık

Katalogdaki E serisi modellerin tamamı 0,3–100 rpm hız aralığında ve ±%0,2 doğrulukla çalışır, ancak viskozite aralıkları belirgin biçimde farklıdır: LVDV-E 1–2.000.000 cP, RVDV-E 100–13.000.000 cP, HADV-E 200–26.000.000 cP ve HBDV-E 800–104.000.000 cP.

Aradaki farkın tamamı yay torkundan gelir. Dikkat edilmesi gereken nokta alt sınırdır: HB serisi 800 cP'nin altına inemez. Numuneleriniz hem 5 cP hem 1.000.000 cP düzeyinde değerler içeriyorsa, tek bir seri her ikisini de kapsamayabilir.

Hız Aralığı Serinin İçinde de Değişir

Aynı yay torkuna sahip modeller farklı hız aralıkları sunabilir. Brookfield LVDV-II+P Extra 0,01–200 rpm aralığında çalışır ve viskozite aralığı 1–6.000.000 cP'ye çıkar; aynı yay torkundaki LVDV-E ise 0,3–100 rpm ve 1–2.000.000 cP ile listelenir. Hız aralığının genişlemesi, kapsanabilen viskozite aralığını da genişletir. HBDV-II+P Extra modelinde bu değer 800–320.000.000 cP'ye ulaşır.

Spindle Setleri

Spindle, numuneye daldırılan ve dönen parçadır. Geometrisi ve yüzey alanı, aynı numunede okunan torku doğrudan belirler. Bu nedenle cihazlar tek bir spindle ile değil, set hâlinde sunulur.

Katalogdaki Setler

Lamy Rheology modellerinde iki temel set bulunur. LAMY FIRST PLUS LR modeli L1–L4 spindle setiyle 15–6.000.000 mPa·s aralığını, LAMY FIRST PLUS modeli ise R2–R7 setiyle 200–240.000.000 mPa·s aralığını kapsar.

Lamy B-One Plus modeli de R2–R7 spindle setiyle sunulur. ATAGO VISCO 895 tablosunda ise her spindle'ın aralığı ayrı ayrı verilir: A1 spindle 50–200.000 mPa·s, A2 spindle 100–600.000 mPa·s ve A3 spindle 500–2.000.000 mPa·s.

Özel Ölçüm Sistemleri

Standart silindirik spindle'ların yanında, belirli numune tipleri ve standartlar için tasarlanmış ölçüm sistemleri bulunur. Bunlar cihazın kapsadığı uygulama alanını genişletir.

Katalogdaki Sistem Çeşitliliği

Lamy FIRST PRO tablosunda uyumlu ölçüm sistemleri MS DIN, MS ASTM, MS BV, MS VANE, MS KREBS, MS SV, MS ULV ve MS CP olarak listelenir. Her biri farklı bir geometri ve standarda karşılık gelir: DIN ve ASTM sistemleri ilgili standartların öngördüğü silindir ölçülerini, VANE kanatlı geometriyi, ULV ise ultra düşük viskozite adaptörünü ifade eder.

Krebs sistemi boya endüstrisinde kullanılan ayrı bir birimle çalışır. Lamy B-One Plus Krebs modeli MK-KU 1-10 Krebs spindle ile 40–140 KU ölçüm aralığında listelenir. Sonuç mPa·s yerine KU biriminde raporlanır; iki birim doğrudan birbirine çevrilmez.

Düşük Viskozite ve Adaptörler

Rotasyonel sistemlerin alt sınırında standart spindle'lar yeterli tork üretemez. Bu durumda özel adaptörler devreye girer.

Ultra Düşük Viskozite Adaptörü

ATAGO VISCO 895 Package B modeli ULA adaptörü (ultra düşük viskozite adaptörü) ile sunulur. Bu adaptörler, numuneyi dar bir halka boşluğunda tuttuğu için düşük viskozitelerde bile ölçülebilir tork üretir.

Tek kullanımlık kap adaptörleri de bulunur; ATAGO VISCO 895 Package A ve ATAGO 6810 VISCO Package A modelleri tek kullanımlık kap adaptörüyle listelenir. Bu düzen, numuneler arası temizlik yükünü ortadan kaldırır ve çapraz bulaşmayı engeller.

Alternatif: Titreşimli Sistemler

Çok düşük viskoziteli sıvılarla düzenli çalışılıyorsa, adaptör yerine farklı bir prensibe geçmek daha pratik olabilir. Katalogdaki AND SV-1A 0,3–1.000 mPa·s aralığında ve 2 mL numuneyle ölçüm yapar; AND SV-10 ise 0,3–10.000 mPa·s aralığını kapsar.

Ölçüm Kurarken İzlenecek Üç Adım

Yeni bir numune için spindle ve hız kombinasyonu şu sırayla belirlenir:

• Tahmini viskoziteye göre spindle seçin: Düşük viskozitede büyük yüzeyli, yüksek viskozitede küçük yüzeyli spindle kullanılır. ATAGO VISCO 895 tablosunda A1 spindle 50–200.000, A3 spindle 500–2.000.000 mPa·s aralığı için verilir.
• Torku pencereye getirin: Okunan tork %10'un altındaysa hızı artırın ya da daha büyük spindle'a geçin. Sınıra dayanıyorsa tersini yapın. ATAGO için önerilen aralık %10,0–100,0'dır.
• Okumanın kararlı hâle gelmesini bekleyin: Değer sabitlenene kadar beklenmelidir. Lamy modellerinde ekranda viskozite, hız, tork, shear stress, süre, sıcaklık ve shear rate birlikte izlenebilir.

Ölçüm Koşulu Sonucun Parçasıdır

Newtonyen olmayan sıvılarda viskozite, uygulanan kayma hızına göre değişir. Bu nedenle aynı numune farklı spindle-hız kombinasyonlarıyla farklı değerler verebilir ve bu bir hata değildir. Sonuç raporlanırken kullanılan spindle, hız ve sıcaklık birlikte belirtilmelidir; aksi hâlde iki ölçüm karşılaştırılabilir olmaz.

Hız Aralığı ve Kayma Hızı

Dönme hızı yalnızca torku değil, numuneye uygulanan kayma hızını da belirler. Kayma hızına bağlı davranış gösteren malzemelerde bu, ölçümün en önemli parametresidir.

Katalogdaki Hız Aralıkları

Brookfield E ve IP serilerinde hız aralığı 0,3–100 rpm, II+P serilerinde 0,01–200 rpm olarak verilir. Lamy modellerinde dönme hızı "0,3–250 rpm aralığında limitsiz seçim" olarak belirtilir; ATAGO VISCO 895 tablosunda dönüş hızı 0,5–250 rpm, IKA Rotavisc lo-vi tablosunda ise 0,01–200 rpm'dir.

Alt sınırın düşük olması, yavaş kayma koşullarında ölçüm yapabilmeyi sağlar; bu, jel ve macun kıvamındaki malzemelerde önemlidir. Lamy modellerinde ekranda shear rate (kayma hızı) ve shear stress (kayma gerilmesi) değerlerinin de gösterilmesi, malzemenin kayma hızına bağlı davranışının incelenmesini kolaylaştırır.

Tork Ölçüm Sistemi ve Yaysız Tasarımlar

Klasik rotasyonel viskozimetrelerde tork bir kalibre yay üzerinden ölçülür. Bazı modern modeller ise yaysız bir ölçüm sistemi kullanır.

İki Yaklaşım

IKA Rotavisc lo-vi tablosunda yay torku 0,0673 mNm olarak verilir ve motor gücü çıkışı 4,8 W'tır; aşırı yükleme koruması bulunur. Lamy modellerinde ise cihaz tipi "7 inç renkli dokunmatik ekranlı yaysız rotasyonel" olarak tanımlanır ve tork aralığı standart versiyonda 0,05–13 mNm, LR versiyonunda 0,005–0,8 mNm olarak belirtilir.

LR versiyonunun tork aralığı standart versiyondan yaklaşık on kat daha aşağıya iner; bu, düşük viskoziteli numunelerde daha duyarlı ölçüm anlamına gelir. Lamy FIRST PLUS LR modelinin L1–L4 setiyle 15 mPa·s'den başlaması bu duyarlılıkla ilişkilidir. Model adındaki LR ibaresi bu nedenle yalnızca bir varyant kodu değil, ölçüm penceresini tanımlayan bir bilgidir.

Brookfield Serilerinin Karşılaştırması

Sık Karşılaşılan Durumlar

Spindle ve hız seçimiyle ilgili en yaygın sorunlar ve çözümleri:

• Tork çok düşük okunuyor: Daha büyük yüzeyli bir spindle'a geçin ya da hızı artırın. %10'un altındaki tork değerlerinde okuma önerilen pencerenin dışındadır.
• Tork sınıra dayanıyor: Daha küçük spindle kullanın ya da hızı düşürün. Sorun devam ediyorsa daha yüksek yay torkuna sahip bir seri (RV, HA veya HB) gerekebilir.
• Okuma sürekli değişiyor: Numune kayma hızına bağlı davranıyor ya da henüz kararlı hâle gelmemiş olabilir. Değerin sabitlenmesi beklenmeli, ölçüm koşulu kaydedilmelidir.
• İki ölçüm birbirini tutmuyor: Spindle, hız veya sıcaklık farklı olabilir. Newtonyen olmayan sıvılarda bu farklar sonucu değiştirir; ölçüm koşulları birebir aynı tutulmalıdır.

Bu ayarlar bir kez belirlendiğinde numune tipiyle birlikte kaydedilmeli; böylece sonraki ölçümler aynı koşullarda tekrarlanabilir.

Sıkça Sorulan Sorular

Rotasyonel viskozimetrede geçerli bir ölçüm, torkun önerilen pencere içinde kalmasına bağlıdır ve bu pencereye spindle ile hızın birlikte ayarlanmasıyla girilir. Serileri birbirinden ayıran yay torku, kapsanan viskozite aralığını belirler; Brookfield LV serisi 1 cP'den başlarken HB serisi 800 cP'nin altına inemez. Newtonyen olmayan numunelerde sonuç ölçüm koşuluna bağlı olduğundan, spindle, hız ve sıcaklık her zaman sonuçla birlikte kaydedilmelidir. Spindle setleri, tork aralıkları ve hız seçeneklerini karşılaştırmak için viskozimetre kategorisindeki modellerin teknik tablolarını inceleyebilirsiniz.