Dispositivo para la recolección de muestras de líquido y el procedimiento para su control.

Dispositivo para la recolección 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 cinemático (3), y primeros contenedores (1) para las muestras de líquido situados en la parte inferior (5) del cuerpo.

El procedimiento para su control se caracteriza porque se reduce al máximo la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3), y a continuación se coloca el dispositivo en el líquido y 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 recolección de muestras.

Dispositivo para la recolección 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 recolección de muestras de líquido a profundidades programadas. La invención se refiere a un dispositivo para la recolección de muestras de líquido y el procedimiento para su control, que permite la recolección de varias muestras simultáneamente, con gran precisión en la determinación de la profundidad a la que se recoge la muestra, que adicionalmente permite la recolección de muestras de forma automática.

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 contenedores. 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

Dispositivo para la recolección 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 dispositivo contiene un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (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 cinemático (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 inferior (5) del cuerpo, y el volumen exterior de la parte inferior (5) del cuerpo es escogido de modo que se cumpla la condición F1 = F2 - F3, donde F1 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de la parte inferior (5) del cuerpo, F2 es el peso de esta parte inferior (5) del cuerpo y F3 es una cantidad establecida de antemano, y el volumen y el peso de la parte superior (4) del cuerpo son escogidos de tal forma que se cumpla la condición F4 = F5 + F6, donde F4 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de todo el cuerpo del dispositivo, F5 es el peso de todo el dispositivo con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido llenos, y F6 es una cantidad establecida de antemano.

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

El dispositivo 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 dispositivo contiene también un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3) que permite la variación de la posición relativa de la parte inferior (5) del cuerpo con respecto a la parte superior (4) 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 superior (4) del cuerpo permanecerá inmóvil en el eje vertical y la parte inferior (5) del cuerpo será la que varíe su posición, los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido se sitúan en la parte inferior (5) del cuerpo, de modo que la recolección pueda realizarse a profundidades programadas. El volumen exterior de la parte inferior (5) del cuerpo es escogido de modo que se cumpla la condición F1 = F2 - F3, donde F1 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de la parte inferior (5) del cuerpo, F2 es el peso de la parte inferior (5) del cuerpo (con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido vacíos o llenos, dependiendo de la configuración de los elementos de la parte inferior (5) del cuerpo) y F3 es una cantidad establecida de antemano. De esta forma, se garantiza la flotabilidad negativa de la parte inferior (5) del cuerpo si F3 > 0. El valor de F3 influirá en la velocidad de descenso de la parte inferior (5) del cuerpo. El volumen y el peso de la parte superior (4) del cuerpo son escogidos de tal forma que se cumpla la condición F4 = F5 + F6, donde F4 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de todo el cuerpo del dispositivo, F5 es el peso de todo el dispositivo con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido llenos, y F6 es una cantidad establecida de antemano. De esta forma se garantiza la flotabilidad positiva del dispositivo si F6 > 0. El valor de F6 influirá en la velocidad de ascenso de la parte inferior (5) del cuerpo. 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 dispositivo para la toma de muestras de líquido puede tener en la parte superior (4) del cuerpo un sensor de la profundidad (11) que mide la profundidad de inmersión de un punto predefinido sobre la parte superior (4) del cuerpo conectado al sistema de control (9). La utilización de este sensor de profundidad (11) es de gran importancia, porque conociendo la profundidad a la que se encuentra el punto predefinido sobre la parte superior (4) del cuerpo, se puede realizar el posicionamiento vertical preciso de la parte inferior (5) del cuerpo a la profundidad deseada. Como sensor de profundidad (11) se puede utilizar un sensor de presión o un sensor de ultrasonidos.

El dispositivo para la recolección de muestras de líquido puede tener en la zona superior de la parte inferior (5) del cuerpo un sensor de tensión (12) que mida la tensión del elemento de transmisión cinemático (3) y que se encuentre conectado al sistema de control (9). La utilización de este sensor de tensión (12) contribuye a disminuir los errores de posicionamiento de la parte inferior (5) del cuerpo en el eje vertical. Este sensor de tensión (12) también puede ser muy útil para ajustar la velocidad de cambio de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (3). Así pues, si la velocidad de cambio establecida al aumentar...

1. Dispositivo para la recolección 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 dispositivo contiene un mecanismo de regulación (6) de la longitud eficaz del elemento de transmisión cinemático (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 cinemático (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 inferior (5) del cuerpo, y el volumen exterior de la parte inferior (5) del cuerpo es escogido de modo que se cumpla la condición F1 = F2 - F3, donde F1 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de la parte inferior (5) del cuerpo, F2 es el peso de la parte inferior (5) del cuerpo y F3 es una cantidad establecida de antemano, y el volumen y el peso de la parte superior (4) del cuerpo son escogidos de tal forma que se cumpla la condición F4 = F5 + F6, donde F4 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen exterior de todo el cuerpo del dispositivo, F5 es el peso de todo el dispositivo con los primeros contenedores (1) para las muestras de líquido llenos, y F6 es una cantidad establecida de antemano.

2. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según la reivindicación 1, que se caracteriza porque la parte superior (4) del cuerpo contiene por lo menos un sensor de la profundidad (11) de inmersión de un punto predefinido sobre la parte superior (4) del cuerpo, y ese sensor de profundidad (11) se encuentra conectado al sistema de control (9).

3. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-2, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene en la parte superior un sensor de tensión (12) del elemento de transmisión cinemático (3), y ese sensor de tensión (12) se encuentra conectado al sistema de control (9).

4. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-3, 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. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-4, que se caracteriza porque el cuerpo contiene al menos un segundo contenedor variable (14), con capacidad para variar su volumen por medio de un segundo actuador (15) que se encuentra conectado al sistema de control (9).

6. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-5, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene un sensor de presión externa (16) que se encuentra conectado al sistema de control (9).

7. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-6, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene un sensor de temperatura externa (17) que se encuentra conectado al sistema de control (9).

8. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-7, 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 (3) es realizado en forma de un primer cilindro (19) con ranuras en espiral conectado cinemáticamente al motor (20), con un sensor de posición angular (21) y un sistema de frenado (22) del cable (18).

9. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-7, 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 (3) 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).

10. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-7, 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 (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).

11. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-10, que se caracteriza porque la parte inferior (5) del cuerpo contiene un segundo cilindro (29) auxiliar bilateral con un primer émbolo (30) en su interior que está conectado a un tercer actuador (31) que a su vez se encuentra conectado al sistema de control (9), y el segundo cilindro (29) auxiliar bilateral contiene dos primeras salidas (32, 33), una primera salida superior (32) que está abierta y en contacto con el líquido que rodea el dispositivo, y una primera salida inferior (33) que se encuentra conectada a los primeros contenedores (1) herméticos para la recolección de muestras de líquido, y en el mismo lado donde se encuentra la primera salida inferior (33), hay una conexión hidráulica (34) adicional con el líquido externo y que contiene al menos una válvula pasiva (35).

12. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-11, que se caracteriza porque cada uno de los primeros contenedores (1) herméticos para la recolección de muestras de líquido se realiza en forma de cilindro bilateral con segundo émbolo (36) pasivo, y con dos segundas salidas (37, 38), una segunda salida inferior (37) que está dotada de una válvula controlada (2) y conectada de forma paralela con las segundas salidas inferiores (37) de los otros primeros contenedores (1) herméticos, y una segunda salida superior (38) que está abierta y en contacto con el líquido que rodea el dispositivo.

13. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-12, que se caracteriza porque la válvula controlada (2) de todos los primeros contenedores (1) herméticos para la recolección de muestras de líquido está realizada en forma de disco (39) con un orificio (40), y conectado a un cuarto actuador (41), y situado entre los puntos de ruptura de los tubos de los primeros contenedores (1) herméticos para la recolección de muestras de líquido, estando los tubos dispuestos de forma simétrica con respecto al eje de rotación del disco (39).

14. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-4, 6-13, que se caracteriza porque todos los primeros contenedores (1) herméticos contienen un elemento compensador (42) para compensar la diferencia de presión que existe entre el interior de los primeros contenedores (1) herméticos y el líquido externo que rodea el dispositivo, y este elemento compensador (42) es realizado en forma de elemento flexible.

15. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-14, que se caracteriza porque la superficie de la zona superior e inferior de la parte superior (4) del cuerpo contiene al menos una concavidad (43).

16. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-15, que se caracteriza porque la parte superior (4) del cuerpo contiene al menos un elemento vertical (44) adicional, y la superficie promedio de la sección transversal horizontal de este elemento vertical (44) adicional es K veces menor que la superficie promedio de la sección transversal horizontal de la parte superior (4) del cuerpo, donde K es un número predefinido de antemano, y el volumen del elemento vertical (44) adicional es escogido de modo que se cumpla la condición F4 - F7 < F5, donde F7 es el peso del líquido en el volumen igual al volumen del elemento vertical (44) adicional.

17. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-16, caracterizado porque contiene un sistema de posicionamiento global (GPS) (45) conectado al sistema de control (9), y cuya antena de recepción (46) está fijada en la parte superior del elemento vertical (44) adicional.

18. Dispositivo para la recolección de muestras de líquido según las reivindicaciones 1-17, caracterizado porque contiene al menos una hélice (47) y al menos un timón de dirección (48) en la parte superior (4) del cuerpo, y tanto la hélice (47), como el timón de dirección (48) se encuentran conectados al sistema de control (9).

19. Procedimiento para el control del dispositivo según las reivindicaciones 1-18, que se caracteriza porque