ES2388846A1 - Device for measuring rheological properties and monitoring processes under pressure - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositivo para la medida de propiedades reológicas y seguimiento de procesos a presión. Device for measuring rheological properties and monitoring of pressurized processes.
El objeto principal de la presente invención es un dispositivo para la medida de propiedades reológicas de toda clase de fluidos, a diferentes valores de presión y temperatura. El dispositivo, puede ser adaptable a cualquier viscosímetro o reómetro rotacional comercial. The main object of the present invention is a device for measuring rheological properties of all kinds of fluids, at different pressure and temperature values. The device can be adaptable to any commercial rotational viscometer or rheometer.
La medida de propiedades reológicas a presiones diferentes de la atmósfera se consigue mediante el uso de diversos dispositivos y aparatos. Así, los viscosímetros de caída de cuerpos permiten la medida de propiedades a presión, midiendo la velocidad terminal de un objeto en el seno de un fluido presurizado. Los viscosímetros capilares obligan al paso de un fluido por un conducto al someterlo a presiones diferentes en ambos extremos. The measurement of rheological properties at pressures different from the atmosphere is achieved through the use of various devices and devices. Thus, body drop viscometers allow the measurement of pressurized properties, measuring the terminal velocity of an object within a pressurized fluid. Capillary viscometers force the passage of a fluid through a conduit by subjecting it to different pressures at both ends.
Otros dispositivos se basan en el estudio del flujo de un fluido presurizado entre dos superficies. Éstos últimos, utilizan diversos tipos de geometrías bien conocidas en el campo de la determinación de propiedades reológicas tales como un plato fijo y uno móvil, un plato fijo y un cono, dos cilindros concéntricos uno fijo y otro móvil, o un agitador de cualquier tipo dentro de un tanque. Other devices are based on the study of the flow of a pressurized fluid between two surfaces. The latter use various types of geometries well known in the field of the determination of rheological properties such as a fixed plate and a mobile plate, a fixed plate and a cone, two concentric cylinders one fixed and one mobile, or an agitator of any type Inside a tank
El principio de medida de propiedades reológicas se basa en aplicar un momento de fuerza o par (torque en inglés) The principle of measurement of rheological properties is based on applying a moment of force or torque (torque in English)
o una velocidad a la parte móvil del sistema y cuantificar la amortiguación del movimiento como consecuencia de la presencia del fluido en la parte fija del sistema, midiendo la deformación o el par de reacción de ésta. Par o velocidad, son aplicados de manera controlada por motores de muy bajo rozamiento, lo cual se consigue mediante cojinetes de aire o cojinetes magnéticos. or a speed to the mobile part of the system and to quantify the damping of the movement as a consequence of the presence of the fluid in the fixed part of the system, measuring the deformation or the reaction torque thereof. Torque or speed, are applied in a controlled manner by very low friction motors, which is achieved by air bearings or magnetic bearings.
Cuando se desea realizar medidas a presión, utilizando las geometrías tipo plato-plato, cono-plato, cilindro coaxial o agitador antes descritas, es necesario encerrar el sistema de medida en un vaso presurizado, normalmente llamado cámara de presión y, en consecuencia, transmitir el movimiento dentro del vaso, lo cual se puede conseguir mediante ejes de paso o mediante cojinetes o acoplamientos magnéticos. When it is desired to perform pressure measurements, using the plate-plate, cone-plate, coaxial cylinder or agitator type geometries described above, it is necessary to enclose the measurement system in a pressurized vessel, normally called a pressure chamber and, consequently, transmit the movement inside the vessel, which can be achieved by passing shafts or by magnetic bearings or couplings.
Uno de los problemas principales de estos sistemas, es la presencia de rozamientos ajenos al fluido de medida, los cuales limitan el rango de determinación de las propiedades reológicas que se puede conseguir con estos dispositivos, si se comparan con sus homólogos que trabajan a presión atmosférica. One of the main problems of these systems is the presence of friction outside the measurement fluid, which limits the range of determination of the rheological properties that can be achieved with these devices, if compared with their counterparts working at atmospheric pressure .
Ejemplo de esto, es la patente US5874665, que describe un dispositivo para la medida de propiedades reológicas bajo presión, acoplable a reómetros rotacionales, que usa diferentes geometrías, y que transmite el par al vaso de presurizado mediante un eje, controlando el rozamiento del eje mediante un cojinete de aire presurizado y un líquido lubricante. También la patente US4524611 describe un dispositivo de medida de propiedades reológicas y seguimiento de procesos a presión consistente en un vaso a presión dotado con una geometría de agitación y donde se transmite el par mediante un acoplamiento magnético axial, este dispositivo no presenta ningún procedimiento de corrección de fricción del elemento rotor. An example of this is US5874665, which describes a device for measuring rheological properties under pressure, attachable to rotational rheometers, which uses different geometries, and which transmits the torque to the pressurized vessel by means of an axis, controlling the friction of the shaft. by means of a pressurized air bearing and a lubricating liquid. Also US4524611 patent describes a device for measuring rheological properties and monitoring of pressure processes consisting of a pressure vessel equipped with a stirring geometry and where the torque is transmitted by an axial magnetic coupling, this device does not have any correction procedure of friction of the rotor element.
La patente CA1223458, describe un dispositivo llamado consistenciómetro consistente en un vaso a presión, donde se hace girar una geometría de agitación a una velocidad constante registrándose el par. Este aparato, transmite la rotación y registra el par mediante un eje acoplado a un motor de corriente continua. Patent CA1223458, describes a device called a consistency meter consisting of a pressure vessel, where a stirring geometry is rotated at a constant speed with the torque being recorded. This device transmits the rotation and records the torque through an axis coupled to a DC motor.
La patente US4559812, describe un dispositivo para la realización de medidas reológicas de sustancias sólidas o gomosas a presión. En dicho dispositivo la muestra es sometida a una deformación por torsión registrándose el esfuerzo necesario para deformarla. US4559812, discloses a device for performing rheological measurements of solid or rubbery substances under pressure. In said device, the sample is subjected to torsional deformation, recording the effort required to deform it.
La patente WO86/00408, describe un dispositivo para medida de propiedades reológicas a presión, consistente en un vaso a presión estático, y una geometría de cilindro coaxial, la cual es accionada mediante un acoplamiento magnético entre electroimanes e imanes permanentes. El cilindro coaxial está apoyado axialmente. WO86 / 00408, discloses a device for measuring rheological properties under pressure, consisting of a static pressure vessel, and a coaxial cylinder geometry, which is actuated by a magnetic coupling between electromagnets and permanent magnets. The coaxial cylinder is axially supported.
Por último, la patente US7412877, describe un dispositivo para medida de propiedades reológicas en condiciones de alta presión y alta temperatura, donde la velocidad de rotación se transmite al interior del vaso a presión, mediante un acoplamiento magnético radial, registrándose el par mediante un dispositivo, otro dispositivo magnético. Finally, US7412877, discloses a device for measuring rheological properties under conditions of high pressure and high temperature, where the rotation speed is transmitted to the interior of the pressure vessel, by means of a radial magnetic coupling, the torque being recorded by means of a device , another magnetic device.
El problema técnico que resuelve la presente invención es el de la optimización del rango de determinación de las propiedades reológicas. The technical problem that the present invention solves is that of the optimization of the rheological properties determination range.
Así pues, la presente invención, en aras de resolver dicho problema técnico, describe un dispositivo para la medida de propiedades reológicas y seguimiento de procesos a presión, caracterizado por lograr la determinación de propiedades reológicas en un rango amplio de temperatura y presiones, con la particularidad, entre otras, de ser Thus, the present invention, in order to solve said technical problem, describes a device for the measurement of rheological properties and monitoring of pressure processes, characterized by achieving the determination of rheological properties in a wide range of temperature and pressures, with the particularity, among others, of being
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acoplable a reómetros rotacionales convencionales o a diversos tipos de motores. La invención se acopla al motor o reómetro controlador mediante un dispositivo magnético axial, que presenta la novedad de transmitir par sin que exista reacción axial sobre el eje motor o reómetro. Las fuerzas axiales quedan anuladas mediante repulsión magnética. attachable to conventional rotational rheometers or to various types of motors. The invention is coupled to the motor or controller rheometer by means of an axial magnetic device, which presents the novelty of transmitting torque without any axial reaction on the motor axis or rheometer. Axial forces are canceled by magnetic repulsion.
Este mismo principio se aplica en el interior del dispositivo objeto de esta invención, para anular el peso de la geometría móvil de medida mediante repulsión magnética regulable. De este modo, el peso del agitador queda cancelado por el efecto de la densidad del fluido a medir en conjunción con las fuerzas magnéticas axiales regulables. This same principle is applied inside the device object of this invention, to cancel the weight of the mobile geometry of measurement by means of adjustable magnetic repulsion. In this way, the weight of the agitator is canceled by the effect of the density of the fluid to be measured in conjunction with the adjustable axial magnetic forces.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas. Throughout the description and the claims the word "comprises" and its variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of the invention. The following examples and drawings are provided by way of illustration, and are not intended to be limiting of the present invention. In addition, the present invention covers all possible combinations of particular and preferred embodiments indicated herein.
Breve descripción de las figuras Brief description of the figures
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta. A series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention which is presented as a non-limiting example thereof is described very briefly below.
FIG. 1 muestra un doble corte vertical de un ejemplo de realización del dispositivo, meramente ilustrativo, de una de las posibles construcciones. FIG. 1 shows a double vertical section of an embodiment of the device, merely illustrative, of one of the possible constructions.
Tal y como se muestra en la figura adjunta, el dispositivo queda conectado al motor mediante un eje (1) diseñado para minimizar su transmisión de calor al motor, donde este eje (1) queda ajustado en una primera tapa (2) de los imanes exteriores, en donde dicha primera tapa (2) comprende dos tornillos regulación (3) para ajustar la distancia de separación de los dos imanes centrales (5,6) de repulsión. As shown in the attached figure, the device is connected to the motor by means of an axis (1) designed to minimize its transmission of heat to the motor, where this axis (1) is fitted in a first cover (2) of the magnets exterior, wherein said first cover (2) comprises two adjustment screws (3) to adjust the separation distance of the two central magnets (5,6) of repulsion.
Esta regulación es la responsable de la cancelación de la fuerza axial de tracción ejercida entre los imanes laterales (4,12). This regulation is responsible for canceling the axial tensile force exerted between the side magnets (4,12).
Los imanes laterales (4,12), al estar distribuidos a una distancia determinada del eje de rotación del agitador (15) transmiten, de forma efectiva el par, mientras que las fuerzas de atracción son canceladas por los imanes centrales (5,6) evitando igualmente que el eje (1) del motor sufra esfuerzos axiales. The lateral magnets (4.12), being distributed at a certain distance from the axis of rotation of the agitator (15) effectively transmit the torque, while the attractive forces are canceled by the central magnets (5,6) also preventing the shaft (1) of the motor from suffering axial forces.
En el caso del agitador (15) este efecto permite cancelar el peso del mismo, de modo que se minimice la interferencia del rozamiento mecánico del mismo en la medida de las propiedades reológicas. In the case of the agitator (15) this effect allows canceling the weight thereof, so as to minimize the interference of the mechanical friction thereof in the measure of the rheological properties.
El primer imán lateral (4) externo y el primer imán central (5) de regulación central están alojados en un cuerpo central (7). Por otro lado, el segundo imán central (6) que repele al primer imán central (5), está alojado en una segunda tapa (8) quedando ajustada por medio de una pluralidad de tornillos situados en el cuerpo de medición (11). The first external side magnet (4) and the first central magnet (5) of central regulation are housed in a central body (7). On the other hand, the second central magnet (6) that repels the first central magnet (5), is housed in a second cover (8) being adjusted by means of a plurality of screws located in the measuring body (11).
En la parte interna de esta segunda tapa (8) se dispone un segundo imán lateral (12) que repele a un imán de regulación interno (14) que es regulado en su posición gracias a los tornillos de regulación (16) alojados en un cuerpo (9) configurado para el alojamiento de los segundos imanes laterales (12) interiores y al imán de regulación interno (14). In the internal part of this second cover (8) there is a second lateral magnet (12) that repels an internal regulation magnet (14) that is adjusted in position thanks to the regulation screws (16) housed in a body (9) configured to accommodate the second inner side magnets (12) and the internal regulation magnet (14).
El agitador (15) puede ser de distintos tipos: cilíndrico, cinta helicoidal, palas, ancla, etc. Para cada agitador y fluido usado, habrá que actuar sobre el imán interno de regulación (14) mediante los tornillos de regulación (16) para reducir a mínimos el peso efectivo del agitador. The stirrer (15) can be of different types: cylindrical, helical belt, blades, anchor, etc. For each agitator and fluid used, the internal regulating magnet (14) must be operated by means of the regulating screws (16) to minimize the effective weight of the agitator.
En la parte inferior del dispositivo, para evitar movimientos radiales, se dispone en este ejemplo de un contacto de rótula (17), aunque es posible lograr el mismo efecto mediante otro acoplamiento magnético basado en el mismo principio que el descrito en la cabeza pero no limitado a ellos. In the lower part of the device, in order to avoid radial movements, a ball joint contact (17) is available in this example, although it is possible to achieve the same effect by another magnetic coupling based on the same principle as described in the head but not limited to them.
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Claims (4)
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- 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas 56 Documents cited Claims Affected
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- US 2006100493 A1 (ECOLE POLYTECH) 11.05.2006, párrafos [29-37]; figura 5. 1-3 US 2006100493 A1 (ECOLE POLYTECH) 11.05.2006, paragraphs [29-37]; figure 5. 1-3
- A TO
- WO 9854475 A1 (GLOBAL HEMOSTASIS INST MGR et al.) 03.12.1998, descripción; figuras. 1-3 WO 9854475 A1 (GLOBAL HEMOSTASIS INST MGR et al.) 03.12.1998, description; figures. 1-3
- A TO
- DE 3714708 A1 (MEDIZIN LABORTECHNIK VEB K) 11.02.1988, Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE [recuperado el 03.07.2012]; figuras. 1-3 DE 3714708 A1 (MEDIZIN LABORTECHNIK VEB K) 11.02.1988, Summary of the WPI database. Recovered from EPOQUE [recovered on 03.07.2012]; figures. 1-3
- A TO
- DE 3437937 A1 (MEDIZIN LABORTECHNIK VEB K) 08.08.1985, Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE [recuperado el 03.07.2012]; figuras. 1-3 DE 3437937 A1 (MEDIZIN LABORTECHNIK VEB K) 08.08.1985, Summary of the WPI database. Recovered from EPOQUE [recovered on 03.07.2012]; figures. 1-3
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- Examinador E. P. Pina Martínez Página 1/4 Examiner E. P. Pina Martínez Page 1/4
- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO Claims Claims 1-3 IF NOT
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2388846 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20130604 |