REOMETRO CON MEDICION DE FUERZA AXIAL RESISTENTE.

Un reómetro que comprende un recipiente para una sustancia que va a ser medida reométricamente;

un miembro de aspa; 5 medios de accionamiento para mover de forma giratoria y axial el miembro de aspa a través de la sustancia del recipiente; medios para medir un parámetro indicativo de la fuerza axial a lo largo de la sustancia que resiste al paso del miembro a través de la sustancia; y medios para deducir una característica reométrica de la sustancia 10 únicamente de los parámetros monitorizados en la dirección axial del miembro de aspa

La invención presente trata de reometría y de reómetros para averiguar las características reométricas de una sustancia.

Se conocen varias formas de reómetros que dependen de la determinación del par requerido para girar un miembro a través del cuerpo del material, del que se están investigando las características reométricas. 5

En efecto, el par es una medida de la resistencia al movimiento del miembro presentada por la sustancia. Se pueden encontrar ejemplos de reómetros conocidos en el Capítulo III “Algunos Viscosímetros Rotativos Comerciales” del libro “Un Manual de Reología Para Laboratorio” de Van Wacer et al, Interciencia 1966. Tales dispositivos se utilizan para medir características como por ejemplo, la 10 viscosidad, la fluidez, la homogeneidad, etc. El par requerido para girar el miembro a través de la sustancia está relacionado con la resistencia al movimiento presentada por la sustancia en sí misma. Aunque este libro tiene una antigüedad considerable, todavía es cierto que sus aportaciones son ampliamente representativas de la técnica anterior con respecto al estado actual del campo de la 15 reometría. Algo común entre las técnicas de los dispositivos conocidos es qel uso de un miembro rotativo. Sin embargo, debido a que el movimiento característico del miembro es giratorio, este es cíclico. En ciertas circunstancias la naturaleza cíclica del movimiento del miembro implica que pasa a través de una zona turbulenta de la sustancia después de la primera pasada del miembro. Así, a menos que la 20 sustancia sea una tal que permita recuperase completamente antes de la siguiente perturbación por el miembro a la velocidad a la que está girando, el par requerido para mover el miembro será diferente de un ciclo a otro.

El libro citado anteriormente describe una modificación del viscosímetro Brookfield en la página 144, en la que el instrumento de Brookfield básico para 25 manejar a mano se monta sobre un “Helipath” que se sostiene por encima de un recipiente que contiene la sustancia bajo investigación. El montaje para el dispositivo en el soporte está movido por un motor de manera que se puede hacer descender el viscosímetro al mismo tiempo que está girando. El miembro describe una traza helicoidal a medida que avanza. En virtud de esta progresión helicoidal, el 30 miembro encuentra únicamente material no removido a medida que gira. Tal como se establece en el libro, Viscosímetro Brookfield Helipath se utiliza para materiales con valores de resiliencia altos o con efectos extremos ticsotrópicos o reopépticos. En breve, los materiales incapaces de recuperarse tras el paso de un aspa pueden ser medidos con más precisión para encontrar sus características reométricas 35

mediante un miembro que describe una traza helicoidal a través del material. En línea con el resto de la práctica reométrica convencional, las características reométricas se miden vigilando el par requerido para girar el miembro a una velocidad de giro determinada.

Un último ejemplo de un reómetro se describe en el documento EP-A-5 07985499. En el dispositivo descrito el miembro es de nuevo girado y movido linealmente en la sustancia. Aunque controlar la fuerza axial producida se presenta como una opción, se hace para controlar la compresión de la sustancia o como confirmación del control del dispositivo. Aunque se mencionan los polvos, no logra distinguir entre éstos, y líquidos y sólidos viscosos. La medida reométrica de una 10 característica de la sustancia implica únicamente medir el par de acuerdo con la práctica convencional. De esta manera, el par se mantiene como la cuantificación reconocida mediante la cual se realiza la investigación reométrica.

La Solicitud de Patente Europea EP1102053A2 describe un reómetro que incorpora un aspa montada para girar alrededor de un eje. Durante el uso, el aspa 15 se sitúa dentro de un recipiente. El recipiente está situado sobre una mesa de medida de fuerza y par, y una unidad transductora de fuerza y par mide la fuerza axial ejercida sobre el material que está en el interior del recipiente a medida que es desplazado por el aspa, y de esta manera se mide el par impuesto sobre el material. 20

De acuerdo con la invención presente, se provee un reómetro que comprende: un recipiente para una sustancia que va a ser investigada reométricamente; un miembro de aspa; medios de accionamiento para girar y mover de manera axial el miembro de aspa a través de la sustancia en el recipiente; medios para medir un parámetro indicativo de la fuerza resistente axial de la 25 sustancia al paso del miembro a través de la sustancia; y pedidos para deducir las características reométricas de la sustancia únicamente a partir de los parámetros medidos en la dirección axial del miembro de aspa.

Los inventores de la invención presente han averiguado que es posible deducir lecturas reométricas válidas de la medida de la fuerza axial generada a 30 partir del progresión del miembro a través de la sustancia, en particular un polvo, e ignorar las fuerza rotativas. Esto contradice décadas del pensamiento previo que se ha basado en la deducción de tales lecturas de las fuerzas rotativas. Más aún, la medición de la fuerza axial es particularmente sencilla, versátil y fiable en comparación con el par. Los dispositivos para medir el par son más caros que los 35

transductores para fuerza lineal. Los dispositivos sensores de par son más difíciles de instalar, poner a punto y calibrar. Más aún, los dispositivos sensores de par son menos fiables durante su uso y son propensos a la entrada de contaminantes. Al igual a que en los reómetros convencionales, el miembro en la invención presente también es giratorio. Sin embargo, la investigación reométrica no está basada en 5 medir los aspectos giratorios del movimiento en la invención presente.

Midiendo la fuerza axial, o un parámetro indicativo de la misma, la distancia recorrida, el trabajo realizado puede ser medido. Tal medición axial puede ser llevada a cabo en una dirección o en ambas. La distancia puede ser establecida dentro de la sustancia o puede ser una distancia entre la superficie superior de la 10 sustancia y una posición inferior elegida.

El miembro está montado preferiblemente sobre un eje o pivote y puede ser movido por uno o más motores eléctricos adecuados, como por ejemplo un motor paso a paso, para proporcionar el grado de control y resolución sobre su movimiento axial y, cuando es de aplicación, su movimiento rotativo. 15

El miembro es preferiblemente un dispositivo multiaspas, pero podría ser un dispositivo con una única aspa, que tiene un aspa o aspas que se extienden hacia el exterior desde el miembro de eje. Se ha descubierto que un miembro particularmente adecuado tiene un aspa o aspas que tiene superficies que definen una relación de aspecto, y que están dispuestas de manera que los bordes anterior 20 y posterior, en relación al movimiento del miembro, están definidos a lo largo de un recorrido sustancialmente axial. Por ejemplo, se podría utilizar una forma de hélice para el aspa. Esta es una construcción particularmente apropiada. La velocidad de progresión y rotación del miembro puede ser establecida de manera que el aspa progrese a través del material sin prácticamente deslizamiento, minimizando de 25 esta manera la turbulencia en la sustancia contenida en el recipiente.

Los medios para monitorizar pueden ser una célula de carga, como por ejemplo un indicador de tensión, fijado al reómetro al objeto de medir la fuerza axial con secuencia de la progresión del miembro a través de la sustancia. La célula de carga puede estar dispuesta en un soporte para el recipiente, midiendo de esta 30 manera la fuerza transmitida a través de la sustancia al recipiente. Alternativamente, la célula de carga puede estar dispuesta en relación a los medios conductores para medir la fuerza de reacción transmitida de la sustancia a través del miembro.

Otros medios para monitorizar un parámetro indicativo de la fuerza axial 35

pueden ser deducidos de una indicación de los medios conductores sobre el trabajo realizado para mover el miembro. Por ejemplo, cuando los medios de accionamiento son un motor eléctrico el trabajo realizado puede ser deducido de la corriente por medio de un dispositivo sensor de la corriente de suministro eléctrico al motor. El movimiento (por ejemplo las revoluciones o revoluciones parciales) de 5 los medios de accionamiento pueden ser monitorizados para proporcionar datos adicionales...

Reivindicaciones

1. Un reómetro que comprende

un recipiente para una sustancia que va a ser medida reométricamente;

un miembro de aspa; 5

medios de accionamiento para mover de forma giratoria y axial el miembro de aspa a través de la sustancia del recipiente;

medios para medir un parámetro indicativo de la fuerza axial a lo largo de la sustancia que resiste al paso del miembro a través de la sustancia; y

medios para deducir una característica reométrica de la sustancia 10 únicamente de los parámetros monitorizados en la dirección axial del miembro de aspa.

2. Un reómetro como el reivindicado en la reivindicación 1 en el que el parámetro se mide en direcciones opuestas del paso del miembro a través de la 15 sustancia.

3. Un reómetro como el reivindicado en las reivindicaciones 1 ó 2 en el que los medios para medir incluyen medios para calcular el trabajo realizado por el miembro que se mueve axialmente, incluyendo medios para medir la distancia axial 20 desplazada por el miembro mientras dicho parámetro se mide.

4. Un reómetro como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 3 en el que los medios para medir incluyen medios para detectar la fuerza ejercida resultante de la resistencia de la sustancia al movimiento del miembro, en 25 los que los medios para detectar la fuerza incluyen una célula de carga dispuesta para medir la fuerza axial transmitida a través del recipiente.

5. Un reómetro como el reivindicado en la reivindicación 4, que incluye una base en la que está montado el recipiente, y en relación a la cual está montada la 30 célula de carga para medir la fuerza axial transmitida a través del recipiente.

6. Un reómetro como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, incluyendo un soporte que sujeta el miembro de aspa, los medios para medir la fuerza, estando dispuestos en relación con el soporte, para medir la fuerza axial 35

transmitida a través del miembro.

7. Un reómetro como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los medios de accionamiento incluyen un motor eléctrico dispuesto para accionar el miembro de aspa o el recipiente para conseguir un movimiento 5 relativo entre ellos, incluyendo los medios para medir medios que miden la corriente dispuestos para medir la corriente consumida por el motor.

8. Un reómetro como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en el que el miembro de aspa comprende un eje que tiene al menos un aspa 10 que se extiende radialmente dispuesta hacia un extremo, tiene un perfil de hélice con un ángulo de paso que se incrementa con respecto a la dirección axial con el incremento de la distancia radial desde el eje, y en el que los medios de accionamiento se pueden operar para accionar el aspa con un deslizamiento prácticamente cero, y para accionar el aspa en la dirección opuesta a aquella 15 dictada por el paso del aspa.

9. Un método de análisis reométrico de una sustancia que comprende:

preparar la sustancia en un recipiente para su análisis; 20

mover un miembro de aspa en sentido axial y de giro a través de la sustancia para separarla;

medir un parámetro indicativo únicamente de la fuerza de resistencia axial de la sustancia al movimiento del miembro a través de la sustancia; y

deducir las característica reométricas de la sustancia únicamente de los 25 parámetros medidos en la diercción axial del miembro de aspa.

10. Un método como el reivindicado en la reivindicación 9 en el que el parámetro se mide en la dirección de paso opuesta del miembro a través de la sustancia. 30

11. Un método como el reivindicado en las reivindicaciones 9 ó 10 incluyendo calcular el trabajo realizado al mover el miembro en la dirección axial, y medir la distancia axial de desplazamiento del miembro mientras se mide dicho parámetro. 35

12. Un método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 en el que las medidas incluyen detectar la fuerza axial ejercida por la resistencia de la sustancia al paso del miembro, y un motor eléctrico está dispuesto para mover el miembro en relación al recipiente, incluyendo las medidas detectar la 5 corriente consumida por el motor a medida que el miembro pasa a través de la sustancia, en el que el miembro tiene al menos un aspa que se extiende desde un eje y que tiene un perfil con un ángulo de paso que se incrementa con respecto a la dirección axial al incrementar la distancia radial desde el eje.

10

13. Un método como el reivindicado en la reivindicación 12 incluyendo mover el aspa en la dirección opuesta a la dictada por el paso del aspa, y mediante el cual el aspa está adaptada para pasar a través de la sustancia con un deslizamiento prácticamente cero a una velocidad axial y de rotación dada.

15

14. Un método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13 en el que las características reológicas se deducen del parámetro medido una vez que se ha alcanzado una fuerza predeterminada.