Sistema para la fragmentación electrodinámica de muestras (38) con un recipiente de procesado (22;

41), un recipiente para muestras (2; 32) con un cuerpo aislante (10; 50) y un primer (3; 33) y un segundo (4; 34) electrodo, extendiéndose el primer (3; 33) y el segundo (4; 34) electrodo en el interior del recipiente para muestras (2; 32) y estando unidos entre sí el primer (3; 33) y el segundo (4; 34) electrodo a través del cuerpo aislante (10; 50), estando cargado el recipiente para muestras (2; 32) de un líquido dieléctrico (5; 35) y teniendo asociado el primer electrodo (3; 33) una cámara colectora de gas (6; 36), y con medios (24, 27; 39, 39.1, 39.2, 40, 43) para conectar el primer (3; 33) y el segundo (4; 34) electrodo del recipiente para muestras (2; 32) a una fuente de alta tensión (42), caracterizado porque el recipiente de procesado (22; 41) está lleno de un líquido dieléctrico (46) y el recipiente para muestras (2; 32) está dispuesto en el seno del líquido dieléctrico (46) dentro del recipiente de procesado (22; 41) .

Sistema para la fragmentación electrodinámica de muestras Campo Técnico La invención se refiere a un sistema para la fragmentación electrodinámica de muestras según el preámbulo de la reivindicación 1. Por el concepto "fragmentación" se entiende la división o partición de una muestra en trozos más pequeños. Un sistema de este tipo para la fragmentación electrodinámica de muestras y los recipientes para muestras de este tipo se pueden utilizar por ejemplo para el análisis de muestras minerales.

Estado actual de la técnica

Con frecuencia, para el examen y el análisis de muestras en forma de materiales es necesario fragmentar estas muestras y, durante la fragmentación, no sólo triturarlas, sino también descomponerlas en sus componentes del modo más selectivo y con la mayor eficacia de separación posible. En la actualidad, para fragmentar muestras de material se utilizan habitualmente molinos o trituradoras o dispositivos similares que llevan a cabo tal fragmentación mediante procedimientos mecánicos.

La fragmentación de muestras de material mediante pulsos de descarga de alta tensión se caracteriza por una selectividad o eficacia de separación comparativamente mayor. Los componentes de la muestra se separan mejor por procesos de fragmentación o trituración que por procedimientos de fragmentación mecánica. Se logra una fragmentación especialmente selectiva cuando la descarga disruptiva de alta tensión a través de los sólidos que constituyen la muestra se produce a lo largo de los límites intergranulares e inhomogeneidades del material de la muestra. Este tipo de fragmentación se denomina fragmentación electrodinámica, en ella se utilizan intensidades de campo o tensiones correspondientemente altas. En la denominada fragmentación electrohidráulica, la fragmentación o trituración de las muestras se lleva a cabo mediante ondas de choque que se generan con una descarga disruptiva de alta tensión en un líquido dieléctrico que rodea la muestra, el cual generalmente es agua. En principio, la fragmentación electrodinámica requiere intensidades de campo eléctrico mayores que las de la fragmentación electrohidráulica, aunque en general demuestra una mejor selectividad.

Normalmente la exactitud requerida para el análisis de muestras es de ppm (partes por millón) o ppt (partes por trillón) . Por ello, incluso una mínima impureza puede adulterar los resultados del análisis. Una de las fuentes potenciales de impurezas es el sistema utilizado para la fragmentación de las muestras. Por tanto, la impurificación o contaminación de las muestras puede ser atribuible por un lado al desgaste de los medios o herramientas utilizados para la fragmentación (denominada contaminación inherente) y, por otro lado, a trazas de muestras previamente tratadas en el sistema (denominada contaminación cruzada) y que no se han eliminado por completo. En principio, con los métodos de fragmentación conocidos se puede esperar una combinación de contaminación inherente y contaminación cruzada. Por ejemplo, cuando se utilizan molinos o trituradoras para fragmentar muestras mediante un procedimiento de fragmentación mecánica, y debido a las fuerzas de rozamiento y cizallamiento que se producen, es inevitable una contaminación inherente de la muestra por las herramientas utilizadas para su fragmentación. Si bien la contaminación cruzada de las muestras se puede reducir básicamente con la limpieza del sistema de fragmentación, en los sistemas conocidos no se puede evitar por completo. Además, en general este tipo de limpieza es aparatoso y costoso.

El documento US 3.604.641 da a conocer un recipiente para muestras y un sistema para la fragmentación electrohidráulica de las mismas. El recipiente para muestras dispone de dos electrodos situados uno frente al otro y se carga con un líquido adecuado, en general agua, y se dispone en el sistema de fragmentación electrohidráulica. Los electrodos del recipiente para muestras están conectados en serie a otros dos electrodos entre los cuales existe una zona intersticial gaseosa. El recipiente para muestras se somete a impulsos de tensión a través de un circuito de descarga de un condensador monoetapa y del intersticio gaseoso. Después de fragmentar las muestras que se encuentran dentro del recipiente, éste se puede extraer del sistema para retirar las muestras fragmentadas y luego desecharse.

Descripción de la invención

El objeto de la presente invención es proporcionar un recipiente para muestras resistente y un sistema para la fragmentación electrodinámica de muestras también resistente gracias a los cuales se pueda evitar, esencialmente por completo, la contaminación cruzada de las muestras fragmentadas.

Este objeto se resuelve mediante un sistema para la fragmentación electrodinámica de muestras con las características indicadas en la reivindicación 1.

El recipiente para muestras incluye un cuerpo aislante y un primer y un segundo electrodo. Los electrodos primero y segundo se extienden en cada caso dentro del recipiente de muestras y están unidos entre sí a través del cuerpo aislante. El recipiente para muestras está cargado de un líquido dieléctrico, estando el primer electrodo asociado a una cámara colectora de gas, que también se puede denominar cámara de sobrepresión de gas. Preferentemente, el primer electrodo está dispuesto en la parte superior del recipiente de muestras, mientras que el segundo electrodo está dispuesto preferentemente en su parte inferior y frente al primer electrodo.

Durante la fragmentación de muestras mediante pulsos de descarga de alta tensión, en el interior del recipiente para muestras típicamente se genera un gas en forma de burbujas, las cuales normalmente se acumulan junto a la cara interior superior del recipiente. Debido a los campos eléctricos que se producen durante la fragmentación con los pulsos de descarga de alta tensión, también aparecen junto a la cara interior superior del recipiente de muestras, y a causa de las burbujas de gas que se acumulan en ese lugar se pueden producir descargas residuales no deseadas a lo largo de los lados o paredes interiores del recipiente y/o descargas disruptivas de alta tensión o chispas de alta tensión a lo largo de los lados o paredes interiores y/o exteriores del recipiente para muestras. Esto puede acortar la vida útil del recipiente y conducir a un deterioro o a un defecto estructural del mismo. El recipiente para muestras presenta una cámara colectora de gas en la que se puede acumular el gas producido durante la fragmentación por pulsos de descarga de alta tensión. Esta cámara colectora de gas está dispuesta preferentemente en una zona afectada por el campo de la descarga, la cual durante el servicio está esencialmente libre de campos, de modo que el gas o las burbujas de gas no pueden provocar ninguna descarga residual ni ninguna descarga disruptiva o chispas de alta tensión. El gas eventualmente presente o liberado durante la fragmentación y acumulado en la cámara colectora de gas se puede extraer del recipiente para su análisis, al igual que las muestras fragmentadas.

El recipiente para muestras constituye preferentemente un elemento independiente, de modo que, para la fragmentación de cada muestra o de cada material de muestra, se puede utilizar un recipiente de muestras propio. Esto permite evitar las contaminaciones cruzadas que se pueden producir al utilizar el mismo recipiente para la fragmentación de muestras diferentes. Después de extraer las muestras fragmentadas y/o el gas acumulado en la cámara colectora de gas, el recipiente para muestras se puede desechar.

El sistema según la invención para la fragmentación electrodinámica de muestras incluye un recipiente de procesado, un recipiente de muestras y medios para conectar los electrodos primero y segundo del recipiente para muestras con una fuente de alta tensión, en particular un generador de pulsos de alta tensión. El recipiente de procesado está lleno de un líquido dieléctrico y el recipiente para muestras está dispuesto en seno del líquido dieléctrico dentro del recipiente de procesado. Por consiguiente, en el sistema según la invención, tanto en la parte interior del recipiente para muestras como en la parte exterior del mismo existe un líquido dieléctrico, que consiste principalmente en agua.

De este modo, el recipiente para muestras está aislado contra descargas residuales superficiales tanto en su interior como en la zona exterior que lo rodea. Esto aumenta la vida útil del recipiente para muestras y, en consecuencia, del sistema según la invención para la fragmentación electrodinámica... [Seguir leyendo]

1. Sistema para la fragmentación electrodinámica de muestras (38) con un recipiente de procesado (22; 41) , un recipiente para muestras (2; 32) con un cuerpo aislante (10; 50) y un primer (3; 33) y un segundo (4; 34) electrodo, extendiéndose el primer (3; 33) y el segundo (4; 34) electrodo en el interior del recipiente para muestras (2; 32) y estando unidos entre sí el primer (3; 33) y el segundo (4; 34) electrodo a través del cuerpo aislante (10; 50) , estando cargado el recipiente para muestras (2; 32) de un líquido dieléctrico (5; 35) y teniendo asociado el primer electrodo (3; 33) una cámara colectora de gas (6; 36) , y con medios (24, 27; 39, 39.1, 39.2, 40, 43) para conectar el primer (3; 33) y el segundo (4; 34) electrodo del recipiente para muestras (2; 32) a una fuente de alta tensión (42) , caracterizado porque el recipiente de procesado (22; 41) está lleno de un líquido dieléctrico (46) y el recipiente para muestras (2; 32) está dispuesto en el seno del líquido dieléctrico (46) dentro del recipiente de procesado (22; 41) .

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque en el recipiente de procesado (41) se dispone un cuerpo conformador de campo (47) que rodea el recipiente de muestras (2; 32) a modo de envoltura.

3. Sistema según la reivindicación 2, caracterizado porque el material del cuerpo conformador de campo (47) incluye HDPE.

4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el recipiente de procesado (22; 41) presenta un fondo (24; 56) en el que está dispuesto el segundo electrodo (4; 34) del recipiente para muestras (2; 32) , y porque el fondo (24; 56) presenta medios (25; 57) , en particular una elevación (25) o una cavidad (57) para el alojamiento del segundo electrodo (4; 34) .

5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque está previsto un cuerpo de fijación (28) configurado de modo que mantiene el primer electrodo (3) en su posición adecuada.

6. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la zona final (7; 37) del primer electrodo (3; 33) que se extiende dentro del recipiente para muestras (2; 32) está realizada de modo que se estrecha cónicamente, al menos en parte, y/o porque la zona final (8) del segundo electrodo (4; 34) que se extiende dentro del recipiente para muestras (2; 32) está realizada preferentemente en forma de casquete esférico.

7. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer electrodo (3; 33) se extiende dentro del recipiente para muestras una distancia mayor que el segundo electrodo (4; 34) .

8. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la zona final (7) del primer electrodo (3) que se extiende dentro del recipiente para muestras (2) presenta un resalte central (9) .

9. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el recipiente para muestras (32) presenta una tapa (52) y porque el cuerpo aislante (50) presenta un fondo (51) .

10. Sistema según la reivindicación 9, caracterizado porque el recipiente para muestras (32) está configurado de modo que la zona final del cuerpo aislante (50) correspondiente a la tapa y/o la cara de la tapa (52) correspondiente al cuerpo aislante llevan asociado al menos un anillo de apoyo (54, 55) .

11. Sistema según la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque el recipiente para muestras (32) está configurado de modo que una zona del primer electrodo (33) correspondiente a la tapa y/o una zona del segundo electrodo

(34) correspondiente al fondo presentan estrías de sellado (53) .

12. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo aislante (10; 50) está realizado en forma de cilindro hueco.

13. Sistema según la reivindicación 12, caracterizado porque el recipiente para muestras (2) está configurado de modo que el primer electrodo (3) y el segundo electrodo (4) están unidos en cada caso a través de un anillo de fijación (15) a la zona final (11, 12) respectiva del cuerpo aislante (10) .

14. Sistema según la reivindicación 13, caracterizado porque los anillos de fijación (15) presentan ranuras de sujeción (18) .

15. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque el recipiente para muestras (2) está configurado de modo que el primer (3) y/o el segundo (4) electrodo presentan en cada caso una superficie de sellado (13, 14) que se ensancha cónicamente hacia afuera y que está en contacto con una zona final (11, 12) del cuerpo aislante (10) que también se ensancha cónicamente hacia afuera.

16. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la zona final del segundo electrodo (4) que se extiende fuera del recipiente para muestras (2) presenta una cavidad (26) .

17. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el material del cuerpo aislante (10; 50) incluye polietileno, en particular LDPE.