DISPOSITIVO DE MEDIDA DE CONDUCTIVIDAD PARA LA DETERMINACION DE CANTIDADES DE FLUJO DE LIQUIDOS ELECTROCONDUCTIVOS, ELEMENTO DE MEDIDA Y PROCEDIMIENTO.

Dispositivo de medida (10) para la determinación de cantidades de flujo dV(z) de líquidos electroconductivos con la conductividad LF a través de un depósito (5) con alturas de nivel variables en sentido vertical (sentido z) con

- un depósito (5) que presenta una pared de fondo (6b) y alimentación y descarga (7a,

b), y con

- un dispositivo de medida de conductividad (10a), que comprende los siguientes componentes:

• una fuente de tensión,

• una instalación de valoración (12), y

• al menos un elemento de medida (20),

- que está dispuesto en el depósito (5), y está conectado a la instalación de valoración (12), y

- que presenta al menos dos electrodos que se extienden en sentido z (30a, b), que están dispuestos verticalmente al sentido z a cierta distancia entre sí, designando zmax la distancia del primer extremo de electrodo inferior (31) (z = 0) al segundo extremo de electrodo superior (32), caracterizado

porque el dispositivo de medida de conductividad (10a) proporciona a intervalos temporales ti - ti-1 con i = 1 ... n valores de medida Mt1 (V) = M(V(z)) ~ LF . fM (V(z)),

porque al menos el depósito (5) y/o el dispositivo de medida de conductividad (10a) está/n diseñado/s de tal manera que es/son caracterizable/s por al menos una función paramétrica fPi (V(z)) con I = 1 ... m dependiente de V(z), de modo que es válido

Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W06007306EP.

Solicitante: BRITA GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HEINRICH-HERTZ-STRASSE 4,65232 TAUNUSSTEIN.

Inventor/es: THOBE,BERNHARD.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 28 de Octubre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01F13/00 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01F MEDIDA DEL VOLUMEN, FLUJO VOLUMETRICO, FLUJO MASICO O NIVEL DE LIQUIDOS; DOSIFICACION VOLUMETRICA.Aparatos para la medida volumétrica y el suministro de fluidos o materiales sólidos fluyentes no previstos en los grupos precedentes.
  • G01F13/00C
  • G01F23/24A2
  • G01F23/24A4

Clasificación PCT:

  • B01D35/143 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 35/00 Elementos filtrantes que poseen características que no están especificamente cubiertas por los grupos B01D 24/00 - B01D 33/00, o para aplicaciones no especificamente cubiertas por las clases B01D 24/00 - B01D 33/00; Dispositivos auxiliares para la filtración; Estructura de la carcasa del filtro. › Indicadores del estado del filtro.
  • G01F13/00 G01F […] › Aparatos para la medida volumétrica y el suministro de fluidos o materiales sólidos fluyentes no previstos en los grupos precedentes.
  • G01F23/24 G01F […] › G01F 23/00 Indicación o medida del nivel de líquidos o materiales sólidos fluyentes, p. ej. indicación en términos de volumen, indicación por medio de una señal de alarma. › mediante la medida de variaciones de la resistencia de resistores debidas al contacto con un fluido conductor.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo de medida de conductividad para la determinación de cantidades de flujo de líquidos electroconductivos, elemento de medida y procedimiento.

La invención se refiere a un dispositivo de medida para la determinación de cantidades de flujo dV(z) de líquidos electroconductivos con la conductividad LF a través de un depósito con alturas de nivel variables en sentido vertical (sentido z) con

    - un depósito que presenta una pared de fondo y alimentación y descarga, y con
    - un dispositivo de medida de conductividad que comprende los siguientes componentes:

• una fuente de tensión,

• una instalación de valoración, y

• al menos un elemento de medida,

- vtcortaunaque está dispuesto en el depósito, y está conectado a la instalación de valoración, y

- vtcortaunaque presenta al menos dos electrodos que se extienden en sentido z, que están dispuestos verticalmente al sentido z a cierta distancia entre sí, designando zmax la distancia del primer extremo de electrodo inferior (z = 0) al segundo extremo de electrodo superior.

La medida de alturas de nivel se lleva a cabo siempre que se deban determinar volúmenes de líquido, o bien modificaciones de los volúmenes de líquido. La medida de alturas de nivel se efectúa habitualmente por medio de electrodos, que se sumergen parcialmente en el líquido. A través de una disposición de medida apropiada se mide la resistencia, o bien la conductividad eléctrica del líquido, que es, entre otras cosas, proporcional a la altura de nivel, o bien al volumen de líquido.

En este caso se utiliza la relación física LF = d0.ZK.V, designando LF la conductividad eléctrica, d0 la conductividad específica del líquido, V el volumen de líquido, y ZK la denominada constante celular, que se calcula a partir de la relación de la distancia entre electrodos y la superficie de electrodo humectada.

Ya que la conductividad específica d0 influye sobre la pendiente de la curva de medida (valores de medida en dependencia de volumen de carga), antes de la medida de nivel se debe llevar a cabo en primer lugar una medida de calibrado para la determinación de esta conductividad específica respectiva. Este proceso requiere un gasto adicional, que se debe evitar en lo posible.

Por la DE 197 26 044 A1 es conocido un indicador de nivel de líquido, en especial para recipientes para plantas, que comprende una vara extendida con al menos dos electrodos aislados entre sí, y una conexión electrónica, que está unida a los electrodos a través del conductor que pasa por la vara, y es alimentada por una fuente de tensión continua. Una instalación indicadora informa sobre el nivel de líquido. Este indicador de nivel requiere varios electrodos, que están dispuestos a diferentes alturas. Cada electrodo está unido al propio conductor con la conexión electrónica. Esto requiere un gasto de instalación correspondientemente elevado.

En la DE 40 42 257 se describe un procedimiento y un dispositivo para la determinación del nivel y alturas de nivel de líquidos electroconductivos. A tal efecto se emplea, a modo de ejemplo, una cadena resistiva, que se sumerge verticalmente en el líquido. De la medida de resistencia de la disposición total se puede determinar cuantas resistencias se sitúan por encima del nivel de líquido, o lo que es lo mismo, a qué profundidad se sitúa el nivel de líquido, ya que las superficies metálicas están aplicadas a lo largo del nivel a una distancia estrecha y constante. También esta disposición es costosa, y determina únicamente valores discretos de nivel.

Por la DE 30 18 718 es conocido un dispositivo de electrodos de nivel, que presenta igualmente electrodos de nivel aislados, que presentan disposición desplazable continua en un soporte en sentido longitudinal del soporte.

Por la JP 08050047 A es conocida una disposición de electrodos con varios electrodos, con la que se mide la resistencia eléctrica del líquido para la determinación de la altura de nivel.

Por la JP 2004077439 A es conocido un electrodo de medida para la determinación del nivel de líquido, que presenta una configuración cónica o semiesférica. El diámetro reducido de electrodos se encuentra en la sección inferior, y el diámetro grande de electrodos se encuentra en el extremo superior.

También se llevan a cabo medidas de nivel en especial en instalaciones de filtración de agua, recurriéndose a las medidas de nivel para la determinación del consumo del medio filtrante de los cartuchos de filtración. Tal indicador de consumo es conocido, a modo de ejemplo, por la EP 1 484 097 A1. Este indicador de consumo se basa en medidas de resistencia de líquido con dos electrodos, que están superpuestos en el depósito de agua, o se encuentran en el canal de alimentación. Este dispositivo tiene el inconveniente de que, con calidad de agua variable, son necesarias medidas de calibrado.

Por la WO 01/74719 es conocido igualmente un indicador de consumo, en el que se emplean varios electrodos que se sumergen en el líquido. En la instalación de filtración de agua está dispuesta una unidad de valoración para la determinación de los volúmenes de carga registrados durante un determinado intervalo de tiempo, que está unida a su vez a un dispositivo indicador, el denominado indicador de consumo. En tales instalaciones de filtración de agua se carga agua sin depurar en el embudo de alimentación, que desciende a través del cartucho filtrante, y se recoge en una cámara inferior como agua filtrada. Mediante la alimentación y descarga alternante de agua sin depurar se modifica el nivel durante el período de vida de un cartucho filtrante reiteradamente, de modo que a partir de estas modificaciones de nivel se puede concluir sobre la cantidad de líquido que circula a través del cartucho filtrante. Por medio de la cantidad de líquido se informa sobre el consumo del medio filtrante a través del indicador de consumo.

La EP 1 125 748 A1 describe un cartucho de impresora que está provisto de un dispositivo de medida de nivel. En el cartucho de impresora se encuentran dos electrodos, por medio de los cuales se mide la altura de nivel, evaluándose los valores de medida por medio de una tabla de correlación y coeficiente.

La GB 1 288 177 describe una instalación de medida de nivel que presenta tres electrodos. De éstos, el tercer electrodo colector medio está dispuesto oblicuamente, de modo que la distancia entre el electrodo colector y el electrodo de referencia se modifica en sentido vertical. El colector puede estar configurado en forma de placa, y presentar una función de medida logarítmica.

Por lo tanto, es tarea de la invención poner a disposición un dispositivo de medida que presente estructura sencilla, y haga innecesarias medidas de calibrado respecto a la conductividad específica del líquido. También es tarea indicar un elemento de medida de estructura sencilla y manejable, y un procedimiento de medida.

Este problema se soluciona con un dispositivo de medida, que está caracterizado porque el dispositivo de medida de conductividad proporciona a intervalos temporales


porque al menos el depósito (5) y/o el dispositivo de medida de conductividad está/n diseñado/s de tal manera que es/son caracterizable/s por al menos una función paramétrica fPi (V(z)) con I = 1 ... m dependiente de V(z), de modo que es válido


siendo bM un número ?q 0 y ?q 1,

y porque el dispositivo de valoración está configurado al menos para el desarrollo de cociente de valores de medida, y para el cálculo logarítmico de cocientes.

El sentido z se selecciona perpendicular al nivel de líquido en el depósito de líquido. El exponente puede poseer un signo positivo o negativo.

La invención parte del conocimiento de que, para la determinación de cantidades de líquido de líquidos electroconductivos a través de un depósito, ni el valor de conductividad de líquido debe ser conocido, ni se debe determinar el valor absoluto de altura del nivel de líquido, si mediante la configuración constructiva del dispositivo de medida se obtiene una relación exponencial entre el valor medido Mt1 (V(z)) y el volumen V(z) de líquido en el depósito.

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de medida (10) para la determinación de cantidades de flujo dV(z) de líquidos electroconductivos con la conductividad LF a través de un depósito (5) con alturas de nivel variables en sentido vertical (sentido z) con

    - un depósito (5) que presenta una pared de fondo (6b) y alimentación y descarga (7a, b), y con
    - un dispositivo de medida de conductividad (10a), que comprende los siguientes componentes:

• una fuente de tensión,

• una instalación de valoración (12), y

• al menos un elemento de medida (20),

- que está dispuesto en el depósito (5), y está conectado a la instalación de valoración (12), y

- que presenta al menos dos electrodos que se extienden en sentido z (30a, b), que están dispuestos verticalmente al sentido z a cierta distancia entre sí, designando zmax la distancia del primer extremo de electrodo inferior (31) (z = 0) al segundo extremo de electrodo superior (32), caracterizado

porque el dispositivo de medida de conductividad (10a) proporciona a intervalos temporales ti - ti-1 con i = 1 ... n valores de medida Mt1 (V) = M(V(z)) ~ LF . fM (V(z)),

porque al menos el depósito (5) y/o el dispositivo de medida de conductividad (10a) está/n diseñado/s de tal manera que es/son caracterizable/s por al menos una función paramétrica fPi (V(z)) con I = 1 ... m dependiente de V(z), de modo que es válido


siendo bM un número ?q 0 y ?q 1,

y porque el dispositivo de valoración (12) está configurado al menos para el desarrollo de cociente de valores de medida, y para el cálculo logarítmico de cocientes.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque para al menos una función paramétrica es válido:

fP1 (V(z)) ~ bP1V(z) preferentemente con 0 < bP1 = 5 y bP1 ?q 1y z en cm.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque al menos un parámetro PI se selecciona de tal manera que fP1 (V(z)) ~ bP1 V(z), preferentemente con 1 < bP1 = 1,5, y z es en cm.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el parámetro PI es la superficie A de al menos un electrodo (30a, b), y porque para la superficie A es válido: A(V(z)) = fP1 (V(z)) ~ bA1V(z).

5. Dispositivo de medida según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el parámetro PI es la forma de depósito F que determina el volumen de carga, y porque para la forma de depósito es válido: F(V(z)) = fP1 (V(z)) ~ bFV(z).

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el parámetro PI es la distancia D de electrodos (30a, b), y porque para la distancia D es válido:

D(V(z)) = fPI (V(z)) ~ bD-V(z).

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el elemento de medida (20) presenta un elemento soporte (21), y porque ambos electrodos (30a, b) están dispuestos en lados opuestos del elemento soporte (21).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el elemento de medida (20) está dispuesto en el depósito de líquido (5) de modo que el segundo extremo de electrodo ancho (32) se encuentra en la parte superior.

9. Dispositivo de medida según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el elemento de medida (20) está integrado en la pared (6a) del depósito de líquido (5).

10. Dispositivo de medida según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el depósito de líquido (5) es un embudo de alimentación (5a) es una instalación de filtración de agua (1).

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la instalación de valoración (12) está conectada a un dispositivo indicador (13).

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque al menos una fuente de tensión, la instalación de valoración (12) y al menos un elemento de medida (20) están integrados en una unidad constructiva.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque en la unidad constructiva está integrado el dispositivo indicador (13).

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque entre ambos electrodos (30a, 30b) está dispuesto al menos un elemento que modifica la trayectoria de líneas de flujo eléctricas (36) que se forman entre ambos electrodos (30a, 30b).

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque el elemento presenta una configuración, de modo que la trayectoria de líneas de flujo eléctricas (36) desciende exponencialmente con valor z creciente.

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones 14 o 15, caracterizado porque el elemento es una placa (26, 26a-d), cuyo borde delantero libre (27) presenta un trazado curvado.

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque ambos electrodos (30a, 30b) están dispuestos en yuxtaposición sobre un elemento soporte (21), y porque la placa (26, 26a-d) está dispuesta entre ambos electrodos (30a, b).

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque ambos electrodos (30a, b) están dispuestos en lados opuestos sobre un elemento soporte (21), y porque lateralmente, en posición adyacente a cada electrodo (30a, b), está dispuesta una placa (26, 26a-d) en cada caso.

19. Dispositivo según la reivindicación 17 o 18, caracterizado porque la placa (26, 26a-d) está dispuesta perpendicularmente al elemento soporte (21).

20. Empleo del dispositivo (10) según una de las reivindicaciones 1 a 19 como dispositivo de medida de carga volumétrica para cartuchos filtrantes (50).

21. Empleo según la reivindicación 20, caracterizado porque el dispositivo de medida (10) presenta un dispositivo indicador (13), que indica el momento de substitución para el cartucho filtrante (50).

22. Elemento de medida para la determinación de un valor medido dependiente de la altura de nivel de líquidos electroconductivos con al menos un electrodo que se extiende longitudinalmente (30a, b), caracterizado porque la superficie A de electrodos (30a, b) aumenta exponencialmente con distancia z creciente del primer extremo de electrodo (31) al segundo extremo de electrodo (32).

23. Elemento de medida según la reivindicación 22, caracterizado porque para la superficie A de electrodos (30a, b) es válido: A(V(z)) ~ bA2z con 0 < bA2 = 5, y bA2 ?q 1 y z en cm.

24. Elemento de medida según la reivindicación 22 o 23, caracterizado porque para la superficie A de electrodos (30a, b) es válido: A(V(z)) ~ bA2z con 1 < bA2 = 1,5 y z en cm.

25. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 22 a 24, caracterizado porque la anchura B de electrodos (30a, b) se modifica en etapas (38).

26. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 22 a 25, caracterizado porque la anchura B1 en el primer extremo de electrodo (31) asciende a 0,1 mm hasta 20 mm.

27. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 22 a 26, caracterizado porque la anchura B2 en el segundo extremo de electrodo (32) asciende a 5 mm hasta 30 mm.

28. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 22 a 27, caracterizado porque en el primer extremo de electrodo (31) está previsto un ensanchamiento en cruz (35) que se extiende perpendicularmente al eje de electrodo.

29. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 22 a 28, caracterizado porque a un extremo de electrodo (31, 32) se conecta un elemento de contacto (33).

30. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 22 a 29, caracterizado porque los electrodos (30a, b) están constituidos por un metal, una aleación metálica, un material sintético electroconductivo, u otro material conductivo.

31. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 22 a 30, caracterizado porque al menos un electrodo (30a, b) está dispuesto sobre un elemento soporte (21).

32. Elemento de medida según la reivindicación 31, caracterizado porque el elemento soporte es la pared (6a) es un depósito de líquido (5).

33. Elemento de medida según la reivindicación 31, caracterizado porque el elemento soporte es una placa soporte (21), sobre cuyos dos lados opuestos está dispuesto respectivamente un electrodo (30a, b).

34. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 31 a 33, caracterizado porque ambos electrodos (30a, b) son idénticos.

35. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 33 o 34, caracterizado porque la placa soporte (21) presenta una sección transversal en doble T.

36. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 31 a 35, caracterizado porque la placa soporte (21) presenta dos pies (22a, b) en posición adyacente al primer extremo de electrodo (31).

37. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 22 a 36, caracterizado porque los electrodos (30a, b) están constituidos por un material sintético electroconductivo, y la placa soporte (21) está constituida por un material sintético no conductivo.

38. Elemento de medida según una de las reivindicaciones 22 a 37, caracterizado porque es una pieza moldeada por inyección de dos componentes.

39. Procedimiento para la determinación de la cantidad de flujo total dV de líquidos electroconductivos de conductividad LF a través de un depósito con alturas de nivel que se modifican en sentido vertical (sentido z) por medio de un depósito y un dispositivo de medida de conductividad, caracterizado por los siguientes pasos:

    - revestimiento al menos del depósito y/o del dispositivo de medida de conductividad, de modo que éste se puede describir a través de al menos una función paramétrica dependiente de V(z) fP1 (V(z)) con I = 1 ... m,
    - determinación de al menos una función paramétrica fP1 (V(z)), de tal manera que para los valores de medida proporcionados por el dispositivo de medida de conductividad es válido

    - puesta en práctica de una medida para la determinación de la base bM,
    - determinación de valores de medida Mti (V(z)) a intervalos temporales ti-ti-1 con i = 1 ... n,
    - desarrollo de cociente Mti+1/Mti y cálculo logarítmico de cocientes para la determinación de dVi, y
    - adición de n-valores dVi para la determinación de la cantidad de flujo total dV.

40. Procedimiento según la reivindicación 39, caracterizado porque los valores de medida Mti se determinan a intervalos temporales de 1 a 100 segundos.

41. Procedimiento según la reivindicación 39 o 40, caracterizado porque los valores de medida Mti se determinan a intervalos temporales de 1 a 20 segundos, preferentemente de 2 a 10 segundos.


 

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