Kombiniert den Komfort der Smart Swap™- und Peltier-Heiztechnologie mit einer Vielzahl von Behälter- und Rotorgeometrien.
Peltier-Temperiersystem mit konzentrischem Zylinder
Das Peltier-Temperiersystem mit konzentrischem Zylinder kombiniert den Komfort der Smart Swap™- und Peltier-Heiztechnologie mit einer Vielzahl von Behälter- und Rotorgeometrien. Konzentrische Zylinder werden meist zur Messung niedrigviskoser Fluide, Dispersionen oder für jegliche Flüssigkeiten eingesetzt, die sich in einen Becher gießen lassen. Zu den für konzentrische Zylinder geeigneten Materialien zählen Polymerlösungen mit niedriger Konzentration, Lösemittel, Öle, Bohrschlamm, Farben, Lacke, Tintenstrahldruckertinte, Keramikschlämme, Arzneisuspensionen, Hustensaft, Muttermilchersatz, Schäume sowie Lebensmittelprodukte wie z. B. Säfte, Dickmittel, Milchprodukte einschließlich Milch und saurer Sahne, Salatdressings und Nudelsoße.
Technologie
Das konzentrische Peltier-Zylindersystem ist für einen Temperaturbereich von -20 bis 150 °C ausgelegt und weist eine maximale Heizrate von bis zu 13 °C/min auf. Die vier Peltier-Heizelemente werden in engem Kontakt mit der unteren Behältergeometrie und mit einer isolierten Ummantelung angebracht. Die einzigartige, patentierte Konstruktion(1) der unteren Geometrie ermöglicht eine schnelle und wirksame Wärmeübertragung von den Behälterwänden. Ein Platin-Widerstandsthermometer (Platinum Resistance Thermometer, PRT) wird in der Nähe der Behälteroberseite positioniert, um eine exakte Temperaturmessung und -regelung zu gewährleisten. Die maximal regelbare Heizrate ist abhängig von der Temperatur und Viskosität des Fluids in der Wärmesenke, der Zirkulationsflussrate und der Kühl-/Heizkapazität. (1) US-Patentnr. 6,588,254
Behälter- und Rotorgeometerien
Die konzentrischen Peltier-Standardzylindergeometrien verfügen über einen Behälterradius von 15 mm und werden entweder mit einem Rotor mit vertieftem Ende oder einem DIN-Rotor ausgestattet. Beide Rotoren verfügen über einen Radius von 14 mm und eine Höhe von 42 mm. Der konzentrische Zylinder mit Doppelspalt weist gegenüber dem Zylinder mit Einzelspalt eine zusätzliche Scherfläche auf, die bei Lösungen mit äußerst geringer Viskosität für weniger Spannung und höhere Empfindlichkeit sorgt.
Spezialbehälter und -rotoren
Zu den Spezialgeometrien zählen verschiedene Flügel-, Schnecken- und Stärke-Flügelradrotoren sowie große Durchmesser und gerillte Behälter. Diese Spezialgeometrien für konzentrische Zylinder sind zur Charakterisierung von Dispersionen mit begrenzter Stabilität hilfreich, da Fehler durch den Schlupf auf der Material-/Geometriegrenzfläche vermieden werden. Außerdem eignen sie sich für Schüttgüter mit größeren Partikeln. Flügelgeometrien sind mit Radien von 14 und 7,5 mm erhältlich. Der Behälter mit großem Durchmesser hat einen Radius von 22 mm. Die Schnecken- und Flügelradrotoren sowie der Behälter eignen sich für das durchgängige Mischen einer Probe sowie für die beim Scheren freigesetzten Partikel.
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Zuordnungen von konzentrischen Zylinderbehältern zum Rotor |
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Rotor/Behälter |
DIN |
Vertieftes Ende |
Stärke-Flügelrad |
Flügel |
Flügel mit breitem Spalt |
Doppelspalt |
Schneckenrotor |
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| Standard (rad = 15 mm) |
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| Großer Durchmesser (rad = 22 mm) |
● |
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| Stärke (rad = 18,5 mm) |
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● |
● |
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| Mit Nut |
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| Doppelspalt |
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Schneckenform (rad = 17 mm) |
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Merkmale und Vorteile
- Smart Swap™-Technologie
- Weiter Temperaturbereich: -20 bis 150 °C
- Peltier-Temperaturregelung für schnelles Erwärmen und Kühlen
- Verbreiteter DIN-Standard, Optionen mit vertieftem Ende und Doppelspalt
- Geometrien aus Edelstahl und harteloxiertem Aluminium erhältlich
- Große Bandbreite an Behälterdurchmessern
- Flügelrad- und Flügelgeometrien zur Vermeidung von Sedimentieren und Schlupf sowie zur Handhabung großer Partikel
- Torsionstauchen
- Spezialgeometrien auf Anfrage erhältlich
Generic Container Holder
Standardbehälterhalterung
Bei der Standardbehälterhalterung handelt es sich um eine Smart Swap™-Option, die beliebige Behälter mit einem Außendurchmesser von 80 mm zur Charakterisierung von Materialien mithilfe eines Rotors aufnehmen kann. Dies ermöglicht schnelle Standarduntersuchungen von Materialien wie z. B. Farben, Lacken, Cremes, Nudelsoßen und mehr, ohne bei der Probenbestückung eine große Scherung zu verursachen. Zudem handelt es sich um eine hervorragende Plattform für gewöhnliche oder ummantelte Becher.
Flow Curve on Xanthan Gum
Fließkurve für Xanthan
Die konzentrischen Zylindergeometrien eignen sich zum Erfassen der Viskositäts-Fließkurvendaten für eine große Bandbreite an Scherraten. In der folgenden Abbildung finden Sie ein Beispiel für eine Xanthanlösung. Fünf Viskositätsdekaden lassen sich mühelos über sechs Scherratendekaden erzielen. Dieses System stellt für Materialien mit begrenzter Stabilität sowie für Proben, bei denen Kantenfehler oder schnelles Verdampfen eine Rolle spielen, eine leistungsstarke Alternative zu Platte-Platte- bzw. Platte-Kegel-Geometrien dar.
Concentric Cylinder Solvent Trap Cover
Lösemittelfallenabdeckung für konzentrische Zylinder
Für den konzentrischen Peltier-Zylinder ist eine Lösemittelfalle erhältlich. Sie umfasst den eigentlichen Behälter sowie eine zweiteilige Abdeckung, die an der Rotorwelle angebracht wird. Die Lösemittelfalle bildet eine Dampfsperre, durch die die Umgebung im Behälterinneren abgedichtet und ein Verdampfen des Lösemittels verhindert wird.
Characterization of Foam with Vane Rotor
Charakterisierung von Schaum mit dem Flügelrotor
Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für die zeit- und frequenzabhängige Reaktion eines Rasierschaums, der mit einem Standardbehälter und einer Flügelgeometrie charakterisiert wurde. Die Struktur des Rasierschaums verfügt über eine begrenzte Lebensdauer bzw. Stabilität. Die Flügelgeometrie minimiert die Scherspannung bei der Belastung des Spalts mit dem Standardrotor, sodass die empfindliche Schaumstruktur während des Versuchs intakt bleibt. Mithilfe der Mehrwellencharakterisierung des DHR lässt sich eine große Bandbreite von Strukturdaten sehr schnell erfassen. In der Abbildung links wird ein Abfall im Speichermodul G’ deutlich, da sich die Schaumstruktur im Verlauf der Zeit auflöst. Mithilfe der Mehrwellenfunktion werden die Daten über einen weiten Frequenzbereich simultan erfasst. Die Daten können anhand der mit der Zeit steigenden Frequenz aufgezeichnet werden (siehe rechts). Die Ergebnisse entsprechen der zeitabhängigen viskoelastischen Reaktion des Rasierschaums.
Torsion Immersion Cell
Torsionstauchzelle
Mit der Torsionstauchzelle lassen sich rechteckige, stangenförmige Proben einklemmen und in ein temperaturgeregeltes Fluid getaucht charakterisieren. Die sich durch Anschwellen oder Plastifizieren ergebende Veränderung der mechanischen Eigenschaften kann mithilfe oszillierender Experimente analysiert werden. Mithilfe dieser Option können Materialien besser unter realitätsnahen Bedingungen untersucht werden, z. B. Implantate in Salzlösung oder Kautschukdichtungen in Kontakt mit Ölen oder Lösemitteln.
Rheology of Pasta During Cooking
Rheologie von Nudeln beim Kochen
Die Torsionstauchzelle kann für verschiedene Lebensmittelanwendungen wie z. B. das Kochen von Nudeln eingesetzt werden. In diesem Beispiel wurden Bandnudeln im Rahmen eines Oszillationsversuchs im Zeitverlauf bei einer von Frequenz von 6,28 rad/s und einer Temperatur von 22 °C geprüft. Die Daten wurden über einen Zeitraum von 2,5 min an der trockenen Probe genommen, um das Basislinien-Speichermodul G’ zu ermitteln. Nach 2,5 min wurde Wasser hinzugefügt. Die Feuchtigkeit wirkte sich umgehend als Verminderung von G’ aus. Nach 5 min wurde G’ beobachtet, während die Temperatur auf 95 °C angehoben und isotherm gehalten wurde. Wenn die Nudeln kochen, fällt der Modul um etwa drei Dekaden ab, um sich anschließend nach Abschluss des Kochens zu nivellieren.
DHR Building Materials Cell
DHR-Baustoffzelle
Die Baustoffzelle besteht aus einem speziell entwickelten, abriebfesten und langlebigen konzentrischen Zylinderbehälter sowie einem Rotor und ermöglicht das Untersuchen von Proben mit großen Partikeln wie z. B. Betonschlämmen und Mischungen. Der Schaufelrotor, der Schlitzkäfig und der Behälter mit großem Durchmesser ermöglichen eine passende Probenmischung und verhindern Schlupf sowohl auf den Behälter- als auch den Rotorflächen. Der entnehmbare Schlitzkäfig ermöglicht im Anschluss an den Versuch ein einfaches Reinigen der Probe, während die Peltier-Ummantelung des Zylinders für eine genaue Temperaturregelung sorgt. Gemeinsam mit den bereits erhältlichen Spezialrotoren und -behältern bietet die neue Baustoffzelle umfassende Flexibilität beim Testen einer Vielzahl von Proben mit großen Partikeln wie z. B. Baustoffe und Lebensmittelprodukte.
Die folgenden Daten geben die strukturelle Regeneration einer bei 25 °C in einer Baustoffzelle untersuchten Betonmischung wieder. Die Betonprobe wurde zunächst einer erheblichen Deformation ausgesetzt, um die Verarbeitungsbedingungen beim Pumpen zu simulieren. Im darauf folgenden Versuch mit schneller Oszillation und geringer Dehnung wurde die Modulentwicklung der Probe nach Beendigung der Strömung simuliert. Das Ergebnis offenbart für das Material ein schnelles Anwachsen des Speichermoduls innerhalb von zehn Minuten, bevor letztlich ein Plateauwert erreicht wird.
- Beschreibung
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Peltier-Temperiersystem mit konzentrischem Zylinder
Das Peltier-Temperiersystem mit konzentrischem Zylinder kombiniert den Komfort der Smart Swap™- und Peltier-Heiztechnologie mit einer Vielzahl von Behälter- und Rotorgeometrien. Konzentrische Zylinder werden meist zur Messung niedrigviskoser Fluide, Dispersionen oder für jegliche Flüssigkeiten eingesetzt, die sich in einen Becher gießen lassen. Zu den für konzentrische Zylinder geeigneten Materialien zählen Polymerlösungen mit niedriger Konzentration, Lösemittel, Öle, Bohrschlamm, Farben, Lacke, Tintenstrahldruckertinte, Keramikschlämme, Arzneisuspensionen, Hustensaft, Muttermilchersatz, Schäume sowie Lebensmittelprodukte wie z. B. Säfte, Dickmittel, Milchprodukte einschließlich Milch und saurer Sahne, Salatdressings und Nudelsoße.
- Technologie
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Technologie
Das konzentrische Peltier-Zylindersystem ist für einen Temperaturbereich von -20 bis 150 °C ausgelegt und weist eine maximale Heizrate von bis zu 13 °C/min auf. Die vier Peltier-Heizelemente werden in engem Kontakt mit der unteren Behältergeometrie und mit einer isolierten Ummantelung angebracht. Die einzigartige, patentierte Konstruktion(1) der unteren Geometrie ermöglicht eine schnelle und wirksame Wärmeübertragung von den Behälterwänden. Ein Platin-Widerstandsthermometer (Platinum Resistance Thermometer, PRT) wird in der Nähe der Behälteroberseite positioniert, um eine exakte Temperaturmessung und -regelung zu gewährleisten. Die maximal regelbare Heizrate ist abhängig von der Temperatur und Viskosität des Fluids in der Wärmesenke, der Zirkulationsflussrate und der Kühl-/Heizkapazität. (1) US-Patentnr. 6,588,254
Behälter- und RotorgeometerienDie konzentrischen Peltier-Standardzylindergeometrien verfügen über einen Behälterradius von 15 mm und werden entweder mit einem Rotor mit vertieftem Ende oder einem DIN-Rotor ausgestattet. Beide Rotoren verfügen über einen Radius von 14 mm und eine Höhe von 42 mm. Der konzentrische Zylinder mit Doppelspalt weist gegenüber dem Zylinder mit Einzelspalt eine zusätzliche Scherfläche auf, die bei Lösungen mit äußerst geringer Viskosität für weniger Spannung und höhere Empfindlichkeit sorgt.
Spezialbehälter und -rotoren
Zu den Spezialgeometrien zählen verschiedene Flügel-, Schnecken- und Stärke-Flügelradrotoren sowie große Durchmesser und gerillte Behälter. Diese Spezialgeometrien für konzentrische Zylinder sind zur Charakterisierung von Dispersionen mit begrenzter Stabilität hilfreich, da Fehler durch den Schlupf auf der Material-/Geometriegrenzfläche vermieden werden. Außerdem eignen sie sich für Schüttgüter mit größeren Partikeln. Flügelgeometrien sind mit Radien von 14 und 7,5 mm erhältlich. Der Behälter mit großem Durchmesser hat einen Radius von 22 mm. Die Schnecken- und Flügelradrotoren sowie der Behälter eignen sich für das durchgängige Mischen einer Probe sowie für die beim Scheren freigesetzten Partikel.
- Funktionen
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Zuordnungen von konzentrischen Zylinderbehältern zum Rotor
Rotor/Behälter
DIN
Vertieftes Ende
Stärke-Flügelrad
Flügel
Flügel mit breitem Spalt
Doppelspalt
Schneckenrotor
Standard (rad = 15 mm) ●
●
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Großer Durchmesser
(rad = 22 mm)●
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Stärke (rad = 18,5 mm) ●
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Mit Nut ●
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Doppelspalt ●
Schneckenform (rad = 17 mm)
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Merkmale und Vorteile
- Smart Swap™-Technologie
- Weiter Temperaturbereich: -20 bis 150 °C
- Peltier-Temperaturregelung für schnelles Erwärmen und Kühlen
- Verbreiteter DIN-Standard, Optionen mit vertieftem Ende und Doppelspalt
- Geometrien aus Edelstahl und harteloxiertem Aluminium erhältlich
- Große Bandbreite an Behälterdurchmessern
- Flügelrad- und Flügelgeometrien zur Vermeidung von Sedimentieren und Schlupf sowie zur Handhabung großer Partikel
- Torsionstauchen
- Spezialgeometrien auf Anfrage erhältlich
- Zubehör und Anwendungen
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Generic Container Holder
Standardbehälterhalterung
Bei der Standardbehälterhalterung handelt es sich um eine Smart Swap™-Option, die beliebige Behälter mit einem Außendurchmesser von 80 mm zur Charakterisierung von Materialien mithilfe eines Rotors aufnehmen kann. Dies ermöglicht schnelle Standarduntersuchungen von Materialien wie z. B. Farben, Lacken, Cremes, Nudelsoßen und mehr, ohne bei der Probenbestückung eine große Scherung zu verursachen. Zudem handelt es sich um eine hervorragende Plattform für gewöhnliche oder ummantelte Becher.
Flow Curve on Xanthan Gum
Fließkurve für Xanthan
Die konzentrischen Zylindergeometrien eignen sich zum Erfassen der Viskositäts-Fließkurvendaten für eine große Bandbreite an Scherraten. In der folgenden Abbildung finden Sie ein Beispiel für eine Xanthanlösung. Fünf Viskositätsdekaden lassen sich mühelos über sechs Scherratendekaden erzielen. Dieses System stellt für Materialien mit begrenzter Stabilität sowie für Proben, bei denen Kantenfehler oder schnelles Verdampfen eine Rolle spielen, eine leistungsstarke Alternative zu Platte-Platte- bzw. Platte-Kegel-Geometrien dar.
Concentric Cylinder Solvent Trap Cover
Lösemittelfallenabdeckung für konzentrische Zylinder
Für den konzentrischen Peltier-Zylinder ist eine Lösemittelfalle erhältlich. Sie umfasst den eigentlichen Behälter sowie eine zweiteilige Abdeckung, die an der Rotorwelle angebracht wird. Die Lösemittelfalle bildet eine Dampfsperre, durch die die Umgebung im Behälterinneren abgedichtet und ein Verdampfen des Lösemittels verhindert wird.
Characterization of Foam with Vane Rotor
Charakterisierung von Schaum mit dem Flügelrotor
Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für die zeit- und frequenzabhängige Reaktion eines Rasierschaums, der mit einem Standardbehälter und einer Flügelgeometrie charakterisiert wurde. Die Struktur des Rasierschaums verfügt über eine begrenzte Lebensdauer bzw. Stabilität. Die Flügelgeometrie minimiert die Scherspannung bei der Belastung des Spalts mit dem Standardrotor, sodass die empfindliche Schaumstruktur während des Versuchs intakt bleibt. Mithilfe der Mehrwellencharakterisierung des DHR lässt sich eine große Bandbreite von Strukturdaten sehr schnell erfassen. In der Abbildung links wird ein Abfall im Speichermodul G’ deutlich, da sich die Schaumstruktur im Verlauf der Zeit auflöst. Mithilfe der Mehrwellenfunktion werden die Daten über einen weiten Frequenzbereich simultan erfasst. Die Daten können anhand der mit der Zeit steigenden Frequenz aufgezeichnet werden (siehe rechts). Die Ergebnisse entsprechen der zeitabhängigen viskoelastischen Reaktion des Rasierschaums.
Torsion Immersion Cell
Torsionstauchzelle
Mit der Torsionstauchzelle lassen sich rechteckige, stangenförmige Proben einklemmen und in ein temperaturgeregeltes Fluid getaucht charakterisieren. Die sich durch Anschwellen oder Plastifizieren ergebende Veränderung der mechanischen Eigenschaften kann mithilfe oszillierender Experimente analysiert werden. Mithilfe dieser Option können Materialien besser unter realitätsnahen Bedingungen untersucht werden, z. B. Implantate in Salzlösung oder Kautschukdichtungen in Kontakt mit Ölen oder Lösemitteln.
Rheology of Pasta During Cooking
Rheologie von Nudeln beim Kochen
Die Torsionstauchzelle kann für verschiedene Lebensmittelanwendungen wie z. B. das Kochen von Nudeln eingesetzt werden. In diesem Beispiel wurden Bandnudeln im Rahmen eines Oszillationsversuchs im Zeitverlauf bei einer von Frequenz von 6,28 rad/s und einer Temperatur von 22 °C geprüft. Die Daten wurden über einen Zeitraum von 2,5 min an der trockenen Probe genommen, um das Basislinien-Speichermodul G’ zu ermitteln. Nach 2,5 min wurde Wasser hinzugefügt. Die Feuchtigkeit wirkte sich umgehend als Verminderung von G’ aus. Nach 5 min wurde G’ beobachtet, während die Temperatur auf 95 °C angehoben und isotherm gehalten wurde. Wenn die Nudeln kochen, fällt der Modul um etwa drei Dekaden ab, um sich anschließend nach Abschluss des Kochens zu nivellieren.
DHR Building Materials Cell
DHR-Baustoffzelle
Die Baustoffzelle besteht aus einem speziell entwickelten, abriebfesten und langlebigen konzentrischen Zylinderbehälter sowie einem Rotor und ermöglicht das Untersuchen von Proben mit großen Partikeln wie z. B. Betonschlämmen und Mischungen. Der Schaufelrotor, der Schlitzkäfig und der Behälter mit großem Durchmesser ermöglichen eine passende Probenmischung und verhindern Schlupf sowohl auf den Behälter- als auch den Rotorflächen. Der entnehmbare Schlitzkäfig ermöglicht im Anschluss an den Versuch ein einfaches Reinigen der Probe, während die Peltier-Ummantelung des Zylinders für eine genaue Temperaturregelung sorgt. Gemeinsam mit den bereits erhältlichen Spezialrotoren und -behältern bietet die neue Baustoffzelle umfassende Flexibilität beim Testen einer Vielzahl von Proben mit großen Partikeln wie z. B. Baustoffe und Lebensmittelprodukte.
Die folgenden Daten geben die strukturelle Regeneration einer bei 25 °C in einer Baustoffzelle untersuchten Betonmischung wieder. Die Betonprobe wurde zunächst einer erheblichen Deformation ausgesetzt, um die Verarbeitungsbedingungen beim Pumpen zu simulieren. Im darauf folgenden Versuch mit schneller Oszillation und geringer Dehnung wurde die Modulentwicklung der Probe nach Beendigung der Strömung simuliert. Das Ergebnis offenbart für das Material ein schnelles Anwachsen des Speichermoduls innerhalb von zehn Minuten, bevor letztlich ein Plateauwert erreicht wird.
