Haake rotovisco RT10 123

Le principali parti costituenti lo strumento, presentate in figura 4.18, sono: - il criostato per il raffreddamento HAAKE CH;

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- l’unità ROTOVISCO RT10 con centralina elettronica di comando e centralina elettronica per il controllo della temperatura.

Figura 4.18 – Strumentazione HAAKE RT10

Ogni movimento dello strumento, come la salita e la discesa del piatto, l’imposizione della coppia all’albero motore e la regolazione del gap vengono gestiti elettronicamente dalla centralina ROTOVISCO RT10. All’interno della testa dello strumento si trova sia il motore che il trasduttore di deformazione. Il motore elettrico è posto nella parte più alta della machina ed ha il compito di imporre e controllare la coppia sull’albero motore. La precisione, definita risoluzione, con cui tale coppia è applicata è di 8·10-8Nm mentre il valore massimo raggiungibile è pari a 8·104 μNm. Il motore elettrico è sicuramente la parte più sicura dello strumento in quanto non sono presenti parti meccaniche o ingranaggi soggetti ad usura o deformazione; inoltre i più piccoli valori di coppia che generalmente vengono utilizzati durante l’esecuzione della prova sono superiori alla risoluzione di due ordini di grandezza. Esattamente sotto il motore elettrico si trova il trasduttore di deformazione di tipo RVDT. Esso fornisce il valore della deformazione in funzione dell’arco descritto dalla circonferenza esterna del disco amplificatore che è calettato sull’albero motore. Di fatto lo strumento legge un valore di rotazione che lega all’arco di circonferenza attraverso la relazione:

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La risoluzione della lettura dell’angolo di rotazione è pari a 6·10-5 rad. Il trasduttore di deformazione è costituito oltre che dal disco su cui sono segnate 2500 tacche equidistanti anche da un interpolatore elettronico che riesce a suddividere in 400 ulteriori punti l’arco compreso fra le due tacche. La posizione del trasduttore di deformazione è fonte di incertezze; infatti in determinate condizioni registra anche le torsioni dell’albero motore. L’ultima delle parti interne alla macchina che influenzano la misura è il cuscinettoguida dell’albero motore, che è posto immediatamente al di sotto del trasduttore. Esso è del tipo a sfere di zaffiro ed essendo un sistema di tipo meccanico è soggetto ad attrito volvente. Occorre precisare che ogni parte meccanica possiede una propria inerzia, della quale si deve tener conto nelle prove di tipo dinamico (regime oscillatorio). Ciò vale sia per l’albero motore, sia per tutte le sferette che compongono il cuscinetto. Le parti in vista della macchina sono l’albero motore e la vite conica per l’aggancio del sistema di misura. La parte superiore del sistema di misura, cioè il piatto o il cono, resta racchiusa all’interno di una cella per il controllo della temperatura mentre la parte inferiore, cioè il piatto, è situato sulla parte mobile del reometro [4].

Il controllo della temperatura è completamente elettronico, in particolare due resistenze al platino, dette PT100 (100 Ω a 0°C), rilevano la temperatura sia sotto il piatto inferiore sia sopra il piatto o il cono superiore. Esse sono sensibili al calore con una risoluzione pari a ±0,02°C mentre il controllo massimo ottenibile è del decimo di grado stabile. Tale prestazione è elevatissima e notevolmente dispendiosa, ma indispensabile per lo studio del bitume che è sensibile appunto a qualche decimo di grado. Entrambe le parti costituenti il sistema di misura vengono riscaldate elettricamente: il piatto inferiore tramite resistenze poste direttamente a contatto con esso mentre il cono è portato in temperatura indirettamente attraverso una calotta di materiale conduttore che provvede al condizionamento termico. Il riscaldamento avviene per over boost, ovvero portando piatto e cono ad una temperatura superiore a quella richiesta al fine di vincere più velocemente l’inerzia termica, quindi raffreddandoli lentamente fino al raggiungimento della temperatura imposta. Inoltre il sistema di misura ed il provino sono circondati da una calotta termo-isolante che impedisce le forti dispersioni termiche eliminando il rischio di differenze di temperatura all’interno del campione stesso. Il calore del provino

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inoltre non fluisce assolutamente lungo l’albero motore grazie al gambo in ceramica del cono che è praticamente insensibile al calore se si opera alle temperature ordinarie. Il raffreddamento avviene invece mediante la circolazione di un bagno di acqua e glicoletilenico a bassissima temperatura grazie al criostato. Questa fase è molto più lenta di quella del riscaldamento sia perché lo scambio termico è più difficile, sia perché esso è praticato solamente sotto il piatto inferiore. Dove non vi è la circolazione delbagno viene insufflata aria fredda proveniente dal criostato. L’aria per il raffreddamento del campione viene immessa nella camera che circonda il provino tramite dei fori per l’adduzione del gas inerte, mentre dell’aria a temperatura ambiente, proveniente dal compressore, viene costantemente pompata in parte sulle alette di raffreddamento del controllo di temperatura ed in parte in un condotto che porta direttamente al motore. Per ottimizzare la funzione di scambiatore di calore ed evitare tempi di attesa troppo lunghi la temperatura del criostato deve essere inferiore di 10°C rispetto alla temperatura della prova [4].

Una volta accese tutte le unità e montato il sistema di misura scelto, si lancia il software che permette l’impostazione del nuovo delle modalità di prova. Quindi attraverso il comando Manual Control si imposta la temperatura del piatto a cui è opportuno versare il bitume e si effettua lo “zero point” e il “Thermo Gap” al fine di definire il sistema di riferimento. Queste operazioni sono particolarmente importanti e vanno effettuate ogni qual volta si imposta una prova poiché le variazioni termiche a cui è sottoposto lo strumento e gli interventi dell’operatore nel montare o smontare il piatto ed il cono possono alterare il gap [4].