Aparato para la toma de muestras de líquido y el procedimiento para su control.

Aparato para la toma de muestras de líquido, compuesto por un cuerpo que está formado por una parte superior (4), una parte inferior (5) y un elemento de transmisión cinemático (3) que conecta dichas partes (4, 5), un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemática (3), y primeros contenedores (1) de muestras (1) de líquido situados en la parte superior (4) del cuerpo.

El procedimiento para su control se caracteriza porque se coloca el aparato en el líquido y se espera hasta el momento en el que se produzca el contacto de la parte inferior (5) del cuerpo con el fondo y luego se regula la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) hasta el momento en el que se alcanza la longitud correspondiente a la profundidad deseada para la toma de muestras.

Aparato para la toma de muestras de líquido y el procedimiento para su control.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención pertenece al campo de la robótica, y se puede utilizar particularmente para la automatización del proceso de toma de muestras de líquido a profundidades programadas. El objeto de la invención consiste en un aparato para la toma de muestras de líquido y el procedimiento para su control, que permite la toma de muestras de forma automática, con gran precisión en la determinación de la profundidad a la que se toman las muestras, así como permite la toma de varias muestras de forma simultánea.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el documento de patente SU1613914 se utiliza un contenedor hermético para la recolección de muestras de agua, que se abre y se cierra manualmente con la ayuda de un cable. En esta solución, sólo se puede tomar una muestra por cada inmersión. Además, el proceso de toma de muestras no se realiza de forma automática, ni tampoco se conoce con exactitud la profundidad a la cual se lleva a cabo la recolección de la muestra.

En la patente RU 2119652 se utilizan dos contenedores cilíndricos y herméticos para la toma de muestras de agua, y dos cables, uno de los cuales se encarga de abrir o cerrar simultáneamente las tapas de los dos contenedores, y el otro cable se utiliza para bajar y subir los contendores. En esta solución se pueden tomar dos muestras de agua, pero ambas a la misma profundidad. Además, al igual que en la patente anterior, el proceso de toma de muestras no se realiza de forma automática, ni tampoco se conoce con exactitud la profundidad a la cual se lleva a cabo la recolección de las muestras.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

1. Breve descripción de la invención.

Aparato para la toma de muestras de líquido, compuesto de un cuerpo que contiene al menos un primer contenedor (1) hermético para las muestras de líquido con una válvula controlada (2) y un elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible, y que se caracteriza porque el cuerpo está formado por una parte superior (4) , una parte inferior (5) y el elemento de transmisión cinemático (3) que conecta dichas partes (4, 5) , y el aparato contiene un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) que consta de un primer actuador (7) y un sensor de longitud (8) para la medición de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) , y el primer actuador (7) , el sensor de longitud (8) y la válvula controlada (2) se encuentran conectados a un sistema de control (9) con fuente de alimentación (10) , y los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido están situados en la parte superior (4) del cuerpo, y el volumen de la parte superior (4) del cuerpo es escogido de modo que se cumpla la condición F1 = F2 + F3 + F4, donde F1 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de la parte superior (4) del cuerpo, F2 es el peso de esta parte superior (4) del cuerpo, con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido llenos, F3 es el peso del elemento de transmisión cinemático (3) y F4 es una cantidad establecida de antemano, y el volumen y el peso de la parte inferior (5) del cuerpo son escogidos de tal forma que se cumpla la condición F5 = F6-F7, donde F5 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de todo el cuerpo del aparato, F6 es el peso de todo el aparato con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido vacíos, y F7 es una cantidad establecida de antemano.

2. Descripción detallada de la invención La presente invención hace referencia a un aparato para realizar la toma de muestras de líquido, por ejemplo, muestras oceanográficas, y al procedimiento para su control. Su diseño permite automatizar el proceso de recolección de muestras de líquido e incrementar notablemente la precisión con la cual puede llevarse a cabo dicha tarea a diversas profundidades programadas.

El aparato está compuesto de un cuerpo que contiene uno o varios primeros contenedores (1) herméticos para las muestras de líquido y un elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible. Cada uno de los primeros contenedores (1) herméticos contiene además, una válvula controlada

(2) que permite la recolección de las muestras de líquido. El cuerpo está formado por una parte superior (4) , una parte inferior (5) y el elemento de transmisión cinemático (3) que conecta dichas partes (4, 5) . El aparato contiene también un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión

(3) que permite la variación de la posición relativa de la parte superior (4) del cuerpo con respecto a la parte inferior (5) del cuerpo. Para tal fin, el mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) consta de un primer actuador (7) (por ejemplo, un motor eléctrico o un cilindro hidráulico) y un sensor de longitud (8) para la medición de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) (un codificador óptico incremental o un sensor de ultrasonidos, por ejemplo) . Tanto el primer actuador (7) y el sensor de longitud (8) , como la válvula controlada (2) del primer contenedor (1) hermético, se encuentran conectados a un sistema de control (9) con fuente de alimentación (10) . El sistema de control (9) puede encontrarse situado en la parte superior (4) del cuerpo, en la parte inferior (5) del cuerpo, o distribuido en ambas partes (4, 5) . Dado que durante el proceso de obtención de muestras la parte inferior (5) del cuerpo permanecerá inmóvil en el fondo y la parte superior (4) del cuerpo será la que varíe su posición, los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido se sitúan en la parte superior (4) del cuerpo, de modo que la recolección pueda realizarse a profundidades programadas. El volumen de la parte superior (4) del cuerpo es escogido de modo que se cumpla la condición F1 = F2 + F3 + F4, donde F1 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de la

parte superior (4) del cuerpo, F2 es el peso de esta parte superior (4) del cuerpo, con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido llenos, F3 es el peso del elemento de transmisión cinemático (3) y F4 es una cantidad establecida de antemano. De esta forma, se garantiza la flotabilidad positiva de la parte superior (4) del cuerpo junto con el elemento de transmisión cinemático

(3) si F4 > 0. El valor de F4 influirá en la velocidad de ascenso de la parte superior (4) del cuerpo. El volumen y el peso de la parte inferior (5) del cuerpo son escogidos de tal forma que se cumpla la condición F5 = F6-F7, donde F5 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de todo el cuerpo del aparato, F6 es el peso de todo el aparato con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido vacíos, y F7 es una cantidad establecida de antemano. De esta forma se garantiza que el dispositivo tenga flotabilidad negativa, permitiendo que el mismo se sumerja hasta el fondo, siempre y cuando F7 > 0. Inicialmente, el valor de F7 influirá en la velocidad de descenso del aparato. No obstante, también puede utilizarse para proporcionar a la parte superior (4) del cuerpo la aceleración suficiente durante su descenso, para prevenir el movimiento ascendente de la parte inferior (5) del cuerpo. Además, el elemento de transmisión cinemático (3) tiene la longitud suficiente como para que la parte superior (4) del cuerpo pueda salir a la superficie, una vez posicionada la parte inferior (5) del cuerpo en el fondo. Así pues, la solución técnica descrita permite automatizar el proceso de recolección de muestras de líquido e incrementar considerablemente la precisión con la cual puede realizarse dicha tarea a profundidades programadas.

El aparato para la toma de muestras de líquido puede tener en la zona más baja de la parte inferior (5) del cuerpo un sensor de contacto (11) conectado al sistema de control (9) para detectar el fondo. La utilización de este sensor de contacto (11) es de gran importancia, porque sólo cuando la parte inferior (5) del cuerpo está en contacto con el fondo, se puede realizar el posicionamiento vertical preciso de la parte superior (4) del cuerpo a la profundidad deseada. Este sensor de contacto (11) puede implementarse mediante una bola (36) de material no deformable conectada a una corredera (32) , cuyo otro extremo se encuentra conectado a un resorte (33) y a un imán (34) . El resorte (33) se encarga tanto de sujetar la corredera (32) , como de proporcionar la fuerza suficiente para detectar tan sólo el contacto con el suelo, y filtrar cualquier otro movimiento...

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Aparato para la toma de muestras de líquido, compuesto de un cuerpo que contiene al menos un primer contenedor (1) hermético para las muestras de líquido con una válvula controlada (2) y un elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible, y que se caracteriza porque el cuerpo está formado por una parte superior (4) , una parte inferior (5) y el elemento de transmisión cinemático (3) que conecta dichas partes (4, 5) , y el aparato contiene un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) que consta de un primer actuador (7) y un sensor de longitud (8) para la medición de la longitud eficaz del elemento de transmisión (3) , y el primer actuador (7) , el sensor de longitud (8) y la válvula controlada (2) se encuentran conectados a un sistema de control (9) con fuente de alimentación (10) , y los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido están situados en la parte superior (4) del cuerpo, y el volumen de la parte superior (4) del cuerpo es escogido de modo que se cumpla la condición F1 = F2 + F3 + F4, donde F1 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de la parte superior (4) del cuerpo, F2 es el peso de esta parte del cuerpo, con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido llenos, F3 es el peso del elemento de transmisión cinemático (3) y F4 es una cantidad establecida de antemano, y el volumen y el peso de la parte inferior (5) del cuerpo son escogidos de tal forma que se cumpla la condición F5 = F6-F7, donde F5 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de todo el cuerpo del aparato, F6 es el peso de todo el aparato con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido vacíos, y F7 es una cantidad establecida de antemano.

2. Aparato para la toma de muestras de líquido según la reivindicación 1, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene en su parte inferior un sensor de contacto (11) para detectar el fondo, y ese

sensor de contacto (11) se encuentra conectado al sistema de control (9) .

3. Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 12, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene en la parte superior un sensor de la tensión (12) del elemento de transmisión cinemática (3) , y ese sensor de tensión (12) se encuentra conectado al sistema de control (9) .

4. Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 13, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene un sensor de ángulo de inclinación (13) , y ese sensor de ángulo de inclinación (13) se encuentra conectado al sistema de control (9) .

5. Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 14, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene un segundo contenedor (14) variable con capacidad para variar su volumen por medio de un segundo actuador (15) que se encuentra conectado al sistema de control (9) .

6. Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 14, que se caracteriza porque la parte superior (4) del cuerpo contiene un segundo contenedor (14) variable con capacidad para variar su volumen por medio de un segundo actuador (15) que se encuentra conectado al sistema de control.

7. Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 16, que se caracteriza porque la parte superior (4) del cuerpo contiene un sensor de presión externa (16) que se encuentra conectado al sistema de control (9) .

8. Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 17, que se caracteriza porque la parte superior (4) del cuerpo contiene un

sensor de temperatura externa (17) que se encuentra conectado al sistema de control (9) .

9. Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 18, que se caracteriza porque el elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible es realizado en forma de cable (18) , y el mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) es realizado en forma de un cilindro con ranuras en espiral (19) conectado cinemáticamente al motor (20) , con un sensor de posición angular (21) y un sistema de frenado (22) del cable (18) .

10. Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 18, que se caracteriza porque el elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible es realizado en forma de cadena (23) , y el mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (6) es realizado en forma de un piñón (24) conectado cinemáticamente al motor (20) , con un sensor de posición angular (21) y un primer sistema limitador (25) de la marcha de la cadena

(23) que se encarga de obstaculizar el salto de la cadena (23) a través de los dientes del piñón (24) .

11. Aparato para la toma de muestras de líquido según las reivindicaciones 18, que se caracteriza porque el elemento de transmisión cinemático (3) unilateral flexible no extensible es realizado en forma de correa dentada (26) , y el mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) es realizado en forma de polea dentada

(27) conectada cinemáticamente al motor (20) , con un sensor de posición angular (21) y un segundo sistema limitador (28) de la marcha de la correa dentada (26) que obstaculiza el salto de la correa dentada (26) a través de los dientes de la polea dentada (27) .

12. Procedimiento para el control del aparato según las reivindicaciones 1 11, que se caracteriza porque - se coloca el aparato en el líquido y se espera hasta el momento en el que se produzca el contacto de la parte inferior (5) del cuerpo con el fondo - se empieza a aumentar la longitud eficaz del elemento de La

transmisión cinemático (3) hasta que se alcance una longitud definida previamente - se comienza a reducir la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) hasta el momento en el que se alcanza la longitud correspondiente a la profundidad deseada para la toma de muestras - se abre la válvula controlada (2) del primer contenedor (1)

hermético para las muestras de líquido durante un tiempo r;determinado previamente y a continuación se cierra - se repiten los dos puntos anteriores tantas veces como sea necesario realizar la toma de muestras de líquido a las profundidades correspondientes utilizando primeros contenedores (1) diferentes - se aumenta el volumen del segundo contenedor (14) variable por lo menos hasta que desaparezca el contacto entre la parte inferior (5) del cuerpo y el fondo.

13. Procedimiento para el control del aparato según la reivindicación 12, que se caracteriza porque el aumento de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) se realiza a una velocidad menor que la

velocidad ; establecida previamente.

14. Procedimiento para el control del aparato según las reivindicaciones 1213, que se caracteriza porque la reducción de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) se realiza a una velocidad menor

que la velocidad establecida previamente.

15. Procedimiento para el control del aparato según las reivindicaciones 1214, que se caracteriza porque se detiene el proceso de cambio de longitud del elemento de transmisión cinemático (3) si se detecta la pérdida de contacto de la parte inferior (5) del cuerpo con el fondo, y se prosigue con el proceso una vez reestablecido dicho contacto.

FIG. 1

FIG. 2

FIG. 3

FIG. 4

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20 FIG. 6

FIG. 7

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FIG. 9

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 200930092

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 23.04.2009

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : G01N1/10 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 200930092

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G01N Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC

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OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200930092

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 27.04.2012

Declaración

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

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OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200930092

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

De todos los documentos recuperados del estado de la técnica se considera que el documento D01 es el más cercano a la solicitud que se analiza.

Este documento describe un dispositivo para el muestreo de agua y un método para dicho muestreo.

Con relación a la reivindicación 1, el documento divulga un dispositivo que comprende un cuerpo, un cable y una unidad de control. El cuerpo tiene un tubo para muestreo, con un extremo por el que entra agua y el otro extremo que comunica con el pequeño deposito de agua vía una primera válvula. También tiene un tubo de ventilación que por un extremo superior comunica con una abertura h1 y por el extremo inferior, comunica con el depósito de agua vía una segunda válvula. El controlador queda en tierra y provoca que las dos válvulas abran y cierren. El aire es sellado en el pequeño depósito y el cuerpo del dispositivo se cuelga y se baja hasta la posición deseada para recoger agua en el depósito, y el electrodo de chequeo es chequeado. A continuación el depósito es sellado y el cuerpo del dispositivo el elevado. El sistema preconizado por el documento D02 para abrir la botella de muestreo es a la vez simple, fiable y fácil de poner en práctica en el fondo del lecho en agujeros de unos pocos centímetro de diámetro y alcanza un profundidad máxima de 300

m. Utiliza una unidad de control preferiblemente neumática, permitiendo el control de la superficie de un orificio lateral de un cilindro de la cabeza con una abertura de un canal dentro de la unidad estacionaria de pistón, comunicando con la botella, que puede ser abierta y cerrada a la profundidad de recogida del agua colectada como muestra, que permanece prácticamente siempre a la presión hidrostática adecuada.

Ambos documentos son ejemplos dispositivos para la recogida de muestras de agua, pero simplemente forman parte del estado de la técnica.

En consecuencia, ninguno de los documentos citados, tomados solos o en combinación, revelan la invención definida en la reivindicación 1 y la solución al problema planteado en esta reivindicación se considera que implica novedad y actividad inventiva, de acuerdo con los artículos 6 y 8 de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes Informe del Estado de la Técnica Página 4/4