旋轉(zhuǎn)高溫粘度計(jì): RSV系列
用于熔融玻璃/熔融煤灰/熔巖
測定在 105~0.1P(104~0.01Pa.s)之間熔融玻璃/熔融煤灰/熔巖的粘度
Orton的RSV-1600旋轉(zhuǎn)高溫粘度計(jì)（熔融玻璃/熔融煤灰/熔巖粘度計(jì)）是按照ASTM C-965 程序A標(biāo)準(zhǔn)方法設(shè)計(jì)的，測定不同溫度下熔融玻璃/熔融煤灰/熔巖的粘度，RSV-1600是一種旋轉(zhuǎn)高溫粘度計(jì)，采用恒定旋轉(zhuǎn)速度方法來測定熔融玻璃/熔融煤灰/熔巖在特定溫度下的粘度，得到熔融玻璃/熔融煤灰/熔巖的粘度/溫度相關(guān)關(guān)系曲線，本系統(tǒng)也可以按照ASTM C-1276以及ISO 7884/2標(biāo)準(zhǔn)方法用于測定。
Orton設(shè)計(jì)的爐子系統(tǒng)，可以放置用戶提供的鉑金坩鍋/剛玉坩堝/石墨坩堝，左邊的圖即為溫度為1600℃、實(shí)驗(yàn)室使用的旋轉(zhuǎn)高溫粘度計(jì)，可放置的坩鍋大為60mm（2.36"）高、上面的外徑為73mm（2.87"）、下面的外徑為57mm（2.24"），可以放置大約300g左右的熔融玻璃。
上圖則是該系統(tǒng)的剖面圖，展示了高溫旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的基本部件，放置玻璃樣品的坩堝放置在底座上，爐子采用垂直硅鉬棒為加熱單元、S型控制熱電偶控制爐子加熱速度和樣品溫度。樣品有一根專門監(jiān)控?zé)犭娕紒頊y量樣品的溫度。通用型溫控儀包含一個(gè)多段可編程的PID控制器Honeywell UDC3200、限制電流的可控硅功率控制模塊、電流表，溫控儀用于在不同的升溫/降溫速率以及保持時(shí)間下控制爐子的加熱循環(huán)。
爐子是固定在支撐結(jié)構(gòu)上，坩堝的底座是電動(dòng)升降，自由進(jìn)出爐子，便于裝有熔融樣品的坩堝的操作，既安全、操作也簡單。轉(zhuǎn)子以及粘度計(jì)測試頭可以手動(dòng)下降和提升，整個(gè)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的設(shè)計(jì)可以*按照用戶的坩堝尺寸、粘度范圍、部件活動(dòng)的方法、以及預(yù)算來設(shè)計(jì)。
由于爐子結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)，用戶可以熱操作坩堝的放置和取出，這樣的設(shè)計(jì)可以減少用戶的后處理時(shí)間，例如對(duì)于玻璃來說，可以在高溫下將坩堝取出，將熔融玻璃直接倒出，在熱的情況下降坩堝扔進(jìn)水中，這樣便于坩堝的處理，而不需要使用來處理坩堝。在實(shí)驗(yàn)緊張的情況下，可以連續(xù)進(jìn)行玻璃粘度的測試。
爐子的升溫/降溫/保溫、以及粘度計(jì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速控制和扭矩?cái)?shù)值的讀取由專有軟件VISCO控制和實(shí)時(shí)顯示。
等溫測試
熔融玻璃/熔融煤灰/熔巖保持在預(yù)先設(shè)定的溫度下平衡，通過坩鍋下面的樣品熱電偶監(jiān)控熔融樣品的溫度，并將溫度值傳輸?shù)接?jì)算機(jī)軟件或溫控儀面板上、實(shí)時(shí)顯示。并通過軟件啟動(dòng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，軟件會(huì)自動(dòng)控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，Brookfield粘度計(jì)以軟件VISCO設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，VISCO軟件界面上實(shí)時(shí)顯示扭矩讀數(shù)以及粘度值，VISCO軟件實(shí)時(shí)顯示和記錄對(duì)應(yīng)的粘度值。
NIST SRM717A標(biāo)準(zhǔn)玻璃RSV 1600等溫實(shí)際測試數(shù)據(jù)
| 樣品溫度(℃) | 粘度(cP) | Log[粘度,Pa.s] | NIST證書數(shù)據(jù)注1 |
| 1560 | 10240 | 1.01 | 0.99±0.06 |
| 1475 | 19040 | 1.28 | 1.22±0.06 |
| 1400 | 32640 | 1.51 | 1.46±0.07 |
| 1332 | 57760 | 1.76 | 1.70±0.08 |
1272 | 93920 | 1.97 | 1.93±0.10 |
| 1218 | 163000 | 2.21 | 2.17±0.11 |
| 1168 | 266000 | 2.42 | 2.41±0.12 |
| 1124 | 451000 | 2.65 | 2.65±0.13 |
| 1083 | 765000 | 2.88 | 2.89±0.14 |
| 1027 | 1680000 | 3.23 | 3.25±0.14 |
| 991 | 2820000 | 3.45 | 3.52±0.15 |
| 961 | 4750000 | 3.68 | 3.75±0.15 |
| 931 | 8130000 | 3.91 | 4.00±0.16 |
注1：該NIST證書數(shù)據(jù)是按照NIST SRM 717A標(biāo)準(zhǔn)玻璃證書公式計(jì)算得到的：
動(dòng)態(tài)測試
我們更*用戶采用動(dòng)態(tài)測試：先把爐子升溫到設(shè)定的溫度，然后以設(shè)定的降溫速率降溫，軟件VISCO實(shí)時(shí)記錄控制溫度/樣品溫度/扭矩/轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，并實(shí)時(shí)計(jì)算粘度,如下圖所示。
圖中紅色曲線是軟件記錄的玻璃粘度隨溫度的變化；黑色曲線是擬合得到的，由此我們可以計(jì)算任何溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的粘度值，也可以外推到更高溫度或更低溫度下的粘度值，可以在更寬的溫度范圍內(nèi)了解材料的粘度性能。
NIST SRM717A標(biāo)準(zhǔn)玻璃RSV 1600動(dòng)態(tài)實(shí)際測試數(shù)據(jù)
| 樣品溫度(℃) | 粘度(cP) | Log[粘度,Pa.s] | NIST證書數(shù)據(jù)注2 |
| 1555 | 9840 | 0.99 | 1.00±0.06 |
| 1466 | 17840 | 1.25 | 1.25±0.06 |
| 1388 | 31240 | 1.50 | 1.50±0.07 |
| 1318 | 55760 | 1.75 | 1.75±0.08 |
1256 | 105000 | 2.02 | 2.00±0.10 |
| 1201 | 181000 | 2.26 | 2.25±0.11 |
| 1151 | 321000 | 2.51 | 2.50±0.12 |
| 1106 | 574000 | 2.76 | 2.75±0.13 |
| 1065 | 1020000 | 3.01 | 3.00±0.14 |
| 1028 | 1780000 | 3.25 | 3.25±0.14 |
| 993 | 3110000 | 3.49 | 3.50±0.15 |
| 961 | 5490000 | 3.74 | 3.75±0.15 |
注2：該NIST證書數(shù)據(jù)是NIST SRM 717A標(biāo)準(zhǔn)玻璃證書數(shù)據(jù)。
軟件
麟文儀器與Orton公司聯(lián)合開發(fā)了高溫粘度計(jì)的專業(yè)軟件VISCO，包括下面功能：
1. 設(shè)置：包括升溫程序的設(shè)置，可以升溫速率、降溫速率、也可以實(shí)現(xiàn)保溫；軟件自動(dòng)讀出Brookfield粘度計(jì)的型號(hào)，選擇轉(zhuǎn)子的型號(hào)和參數(shù)，軟件查找高溫液體的液面，轉(zhuǎn)子的校正；數(shù)據(jù)文件的選擇、數(shù)據(jù)記錄的間隔設(shè)置；氣氛的控制開關(guān)；
2. 運(yùn)行界面：實(shí)時(shí)顯示控制熱電偶溫度、坩堝底部樣品熱電偶溫度、以及平均溫度；實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前運(yùn)行溫度段的狀態(tài)；實(shí)時(shí)顯示粘度數(shù)據(jù)，包括厘泊(cP)、泊(P)、帕.秒(Pa.s)、以及上述單位的對(duì)數(shù)值。
3. 分析界面：可以對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，可以顯示三坐標(biāo)【時(shí)間、溫度、粘度相關(guān)關(guān)系】，也可以直接顯示雙坐標(biāo)【溫度、粘度的相關(guān)關(guān)系】，可以直接打印出測試報(bào)告。
坩鍋和轉(zhuǎn)子
1. 用于熔融玻璃的坩鍋和轉(zhuǎn)子：一般來說是鉑/銠合金制成的，雖然由于鉑金的成本很高，但Orton/麟文儀器還是鼓勵(lì)用戶使用鉑/銠合金的坩鍋以及轉(zhuǎn)子。許多玻璃公司可以比較容易得到價(jià)格比較低鉑金，我們可以為用戶提供有關(guān)鉑/銠合金的坩鍋和轉(zhuǎn)子的加工圖紙，這樣用戶能節(jié)省較多的費(fèi)用。
2. 用于熔融煤灰的坩堝和轉(zhuǎn)子：我們采用剛玉材料作為熔融煤灰的坩堝和轉(zhuǎn)子，采用*的雙坩堝設(shè)計(jì)，可以確保熔融煤灰粘度測定的平穩(wěn)運(yùn)行，可以簡化煤灰樣品的處理過程，提高測試效率。從下圖，我們很容易判斷熔融煤灰隨著溫度的下降而出現(xiàn)的拐點(diǎn)，結(jié)晶的開始。
3. 用于熔巖的坩堝和轉(zhuǎn)子：由于熔巖的溫度相對(duì)較低、粘度也較小，我們設(shè)計(jì)了適合于低粘度的不銹鋼轉(zhuǎn)子和不銹鋼坩堝，以確保低粘度測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
RSV-1600熔融玻璃粘度測定儀的指標(biāo)
儀器型號(hào) | RSV-1600 |
| 溫度 | 1600℃，可以為用戶提供1700℃的高溫粘度計(jì) |
| 熱電偶 | S型，有兩根，一根熱電偶為控制熱電偶，一根為樣品熱電偶 |
| 溫度控制系統(tǒng) | PID，Honeywell 自動(dòng)控制器，軟件控制程序升溫/降溫/保溫 |
| 樣品坩鍋和轉(zhuǎn)子 | 鉑/銠合金坩堝和轉(zhuǎn)子、剛玉坩堝和轉(zhuǎn)子、不銹鋼坩堝和轉(zhuǎn)子。 |
| 粘度計(jì) | Brookfield系列粘度計(jì)，按照下列范圍選擇： HB DV2T: 1×102~3×105P，10~3×104Pa.s，104~3×107cP HA DV2T: 25~8×104P，2.5~8×103Pa.s，2.5×103~8×106cP RV DV2T: 10~4×104P，1~4×103Pa.s，1×103~4×106cP LV DV2T: 0.1~4×102P，0.01~4×101Pa.s，10~4×104cP |
| 功率消耗 | 220伏，25安 |
