BR102015029697B1 - Disposição de frasco de turbidímetro nefelométrico; e tampa de frasco de turbidímetro nefelométrico para um frasco de turbidímetro nefelométrico - Google Patents
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Abstract
disposição de frasco de turbidímetro nefelométrico; e tampa de frasco de turbidímetro nefelométrico para um frasco de turbidímetro nefelométrico a invenção se refere a uma disposição de frasco de turbidímetro nefelométrico (8) incluindo um frasco (10) e uma tampa de frasco separada (60), em que o frasco (10) compreende um corpo de frasco cilíndrico transparente (14) encerrando um interior de frasco (26), uma janela de entrada inferior (16) e uma abertura de frasco superior circular (13), e a tampa de frasco (60; 61) fecha a abertura de frasco superior (13) e compreende uma cavidade de armadilha luminosa (70; 71) que está aberta para o interior de frasco (26), em que a superfície interna (81, 82; 81', 82') da cavidade de armadilha luminosa (70; 71) é uma superfície de absorção de luz.
Description
[001] A presente invenção se refere a uma disposição de frasco de turbidímetro nefelométrico para uso em um turbidímetro nefelométrico.
[002] Um turbidímetro nefelométrico determina a concentração de partículas sólidas ou outras partículas suspensas em um fluido, o qual geralmente pode ser um líquido, um gás ou uma mistura entre líquido e gás. O documento US 8 724 107 B2 divulga um turbidímetro nefelométrico com um frasco de turbidímetro cilíndrico compreendendo uma janela de entrada inferior plana e opticamente transparente por meio da qual um feixe de luz de medição entra axialmente no interior do frasco. Uma seção cilíndrica do corpo cilíndrico de frasco define uma janela de saída transparente através da qual a luz espalhada pelas partículas sólidas em suspensão sai radialmente do interior do frasco e é recebida por um meio de detecção de luz. O sinal de luz primário recebido que é causado apenas pela luz espalhada dentro do volume de fluido relevante é de intensidade relativamente baixa. Como consequência, qualquer luz não causada pela luz espalhada no interior do volume de líquido relevante, mas que causa um sinal secundário deve ser evitada, se possível.
[003] A abertura superior de frasco é fechada temporariamente no caso de um frasco de turbidímetro de laboratório ou está permanentemente fechado no caso de um frasco de turbidímetro de processo por uma tampa de frasco simples. Se o frasco de turbidímetro for usado para medir a turbidez da água potável, a intensidade do feixe de luz de medição axial é apenas minimamente reduzida pela turbidez do fluido de modo que a reflexão do feixe de luz de medição no interior da superfície das tampas dos tubos de amostra pode causar um sinal secundário de luz de alta intensidade que pode ser diretamente detectado pelos meios de detecção de luz. Um sinal secundário de intensidade elevada pode fazer com que seja difícil, se não impossível, determinar a intensidade do sinal de luz primário.
[004] É um objeto da invenção proporcionar uma disposição de frasco de turbidímetro nefelométrico que evita um forte sinal secundário.
[005] Este objetivo é resolvido com uma disposição de frasco de turbidímetro nefelométrico com as características da reivindicação 1 e com uma tampa de frasco de turbidímetro nefelométrico com as características da reivindicação 12.
[006] De acordo com a reivindicação 1, a disposição de frasco de turbidímetro nefelométrico é definida por um frasco e uma tampa de frasco separada que fecha a abertura superior de frasco circular.
[007] O turbidímetro nefelométrico é proporcionado com uma fonte de luz de medição que gera um feixe de luz de medição. A fonte de luz gera radiação eletromagnética apropriada que pode ser de qualquer comprimento de onda adequado. Durante a medição da turbidez o frasco está localizado em uma câmara de frasco do turbidímetro. O feixe de luz de medição é dirigido axialmente para o interior do frasco através de uma janela de entrada inferior plana e chata do frasco. O turbidímetro está também provido de uma disposição de detecção de espalhamento de luz para receber e detectar a luz espalhada por partículas suspensas na amostra de fluido em um ângulo substancialmente reto em relação ao sentido axial do feixe de luz de medição.
[008] O frasco é em forma de lata e está provido de um corpo de frasco transparente cilíndrico que encerra o interior do frasco e que define a abertura superior de frasco circular. A disposição de frasco compreende ainda uma tampa de frasco separada que fecha a abertura de frasco na parte superior do frasco. A área proximal da tampa de frasco é formada como uma cavidade de armadilha luminosa que está orientada para o interior do frasco. A superfície interna da cavidade de armadilha luminosa é proporcionada como uma superfície de absorção de luz, e de preferência, é de cor preta. A cavidade de armadilha luminosa é proporcionada com uma parede lateral de modo que a cavidade de armadilha luminosa tem uma profundidade de cavidade axial de pelo menos alguns milímetros.
[009] O feixe de luz proveniente da fonte de luz de medição incide na estrutura superior interna da cavidade de armadilha luminosa e, assim, é absorvido de forma significativa pela superfície de absorção de luz. A fração de luz que é refletida pela estrutura superior da cavidade de armadilha luminosa incide pelo menos parcialmente na parede lateral de cavidade interior lateral onde a energia de luz remanescente é significativamente absorvida de modo a que apenas uma pequena fração da intensidade do feixe de luz de medição que entra na cavidade de armadilha luminosa está finalmente deixando a cavidade de armadilha luminosa. Como resultado, a intensidade de um sinal secundário de luz que poderia finalmente ser recebido pelo dispositivo de detecção de luz é significativamente reduzida.
[010] De preferência, a tampa de frasco é proporcionada com uma porção de gargalo axial que se estende para o interior do frasco e que define pelo menos uma parte da cavidade de armadilha luminosa. A porção de gargalo de frasco tem duas funções: a porção de gargalo de frasco alonga o comprimento axial da cavidade de armadilha luminosa de modo que o comprimento axial da cavidade de armadilha luminosa pode ser maior do que o comprimento axial da porção estendida da tampa de frasco que se estende axialmente a partir da abertura de frasco superior. Além disso, a porção de gargalo axial alonga o comprimento da vedação entre a superfície limite entre a tampa de frasco e o corpo de frasco.
[011] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, o lado de fora radial da porção de gargalo axial é proporcionada com um meio de vedação circunferencial. Os meios de vedação podem ser proporcionados como um ou mais lábios de vedação circulares que se estendem axialmente a partir de uma porção cilíndrica da porção de gargalo axial. Alternativamente, o meio de vedação é proporcionado como uma única protuberância circular de vedação que define um ângulo agudo inferior a 45° com a superfície interna do corpo do frasco na zona de contato, como visto em seção transversal longitudinal. A protuberância circular de vedação tem uma vedação de alta qualidade e evita à possibilidade de que as partículas sólidas dissolvidas na amostra de fluido possam ser acumuladas e, assim, extraídas a partir da amostra de fluido, que, finalmente, poderia resultar em resultados de medição de turbidez falsos.
[012] De preferência, a cavidade de armadilha luminosa é proporcionada com um cone convexo na extremidade axial da cavidade de armadilha luminosa. Quando o feixe de luz de medição axial incide no cone convexo, o feixe de luz de medição é parcialmente absorvido e é parcialmente refletido lateralmente, mas não axialmente. A fração refletida lateralmente em relação ao feixe de medição de luz colide então completamente na parede lateral da cavidade de armadilha luminosa. Como resultado, o feixe de luz de medição incide, pelo menos, duas vezes em uma superfície de absorção de luz da cavidade de armadilha luminosa. Isto garante que apenas uma pequena fração do feixe de luz de medição possa ser finalmente refletida de forma atrasada para o interior do frasco. Como resultado, a intensidade de um sinal secundário de luz finalmente recebido pelo dispositivo de detecção de luz pode ser significativamente reduzido.
[013] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a tampa de frasco é proporcionada com uma cavidade de chip em que um chip de RFID está alojado. O chip de RFID pode memorizar informações sobre o próprio frasco e/ou sobre a amostra de fluido no interior do frasco. Geralmente, a disposição de frasco é realizada manualmente por um usuário em um frasco de orientação vertical de modo que a tampa de frasco fica na parte superior. Isto permite ao usuário posicionar facilmente a tampa de frasco perto de um dispositivo de leitura de RFID do aparelho turbidímetro para iniciar e conduzir uma transferência de dados entre o chip de RFID e o dispositivo de leitura de RFID.
[014] De preferência, a cavidade de chip longitudinal plana é disposta em um plano substancialmente axial, de modo que o chip de RFID da tampa de frasco, incluindo a antena de RFID esteja também disposta em um plano substancialmente axial. Um plano axial é um plano que é substancialmente paralelo ao eixo longitudinal do corpo de frasco cilíndrico. Com o chip de RFID sendo disposto em um plano axial, a direção predominante de envio e recebimento da antena de RFID é substancialmente radial em relação ao eixo longitudinal do frasco. Se o dispositivo de leitura de RFID do turbidímetro estiver disposto com uma orientação predominante horizontal, a qualidade de acoplamento eletromagnética do dispositivo de leitura de RFID e do chip de RFID é alta.
[015] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a tampa de frasco é proporcionada com um recesso de aperto lateral. O recesso de aperto motiva o usuário a agarrar a disposição de frasco na tampa de frasco, mas não no corpo de frasco de modo que as impressões digitais do lado de fora do corpo de frasco transparente são evitadas.
[016] De preferência, a tampa de frasco é proporcionada com dois recessos de aperto os quais estão opostamente dispostos um em relação ao outro. Os recessos de aperto estão substancialmente em um plano axial e opostos um ao outro de modo que o usuário é motivado a agarrar manualmente a tampa de frasco com dois dedos, por exemplo, com o polegar e o dedo indicador. Mais de preferência, a orientação do plano do chip do chip de RFID é simétrica no meio com respeito às orientações dos planos dos dois de recessos de aperto. Se os recessos de aperto estiverem dispostos exatamente opostos um ao outro, o plano da base do chip de RFID está disposto perpendicularmente em relação aos dois planos de recesso de aperto. Quando o usuário agarra manualmente a tampa de frasco com os dedos nos dois recessos de aperto, a orientação eletromagnética predominante do chip de RFID e da antena de RFID é substancialmente horizontal e paralela aos dedos que agarram a tampa de frasco. Como consequência, o usuário move intuitivamente a tampa de frasco na direção da orientação eletromagnética predominante do chip de RFID para o dispositivo de leitura de RFID do turbidímetro. Esta disposição é fácil de usar e leva a uma alta confiabilidade ao usar o dispositivo de leitura de RFID do turbidímetro.
[017] De acordo com a reivindicação independente 12, uma tampa de frasco de turbidímetro nefelométrico é proporcionada com as características relacionadas com a tampa da reivindicação 1.
[018] Duas modalidades da invenção são descritas com referência aos desenhos anexos, nos quais
[019] a figura 1 mostra uma primeira seção transversal longitudinal de uma primeira modalidade de uma disposição de frasco de turbidímetro nefelométrico de acordo com a invenção,
[020] a figura 2 mostra uma primeira segunda seção transversal longitudinal da tampa de frasco da disposição de frasco da figura 1,
[021] a figura 3 mostra uma vista superior da tampa de frasco da disposição de frasco da figura 1,
[022] a figura 4 mostra uma vista em perspectiva da tampa de frasco da disposição de frasco da figura 1,
[023] a figura 5 mostra uma primeira seção transversal longitudinal de uma segunda modalidade de uma disposição de frasco de turbidímetro nefelométrico de acordo com a invenção,
[024] a figura 6 mostra uma segunda seção longitudinal da tampa de frasco da disposição de frasco da figura 5,
[025] a figura 7 mostra uma vista superior da tampa de frasco da disposição de frasco da figura 5, e
[026] a figura 8 mostra uma vista em perspectiva da tampa de frasco da disposição de frasco da figura 5.
[027] Nas figuras 1 a 8 duas modalidades da disposição do frasco 8; 8' são mostradas. A disposição de frasco 8 da primeira modalidade apresentada nas figuras 1 a 4 é proporcionada com uma armadilha luminosa mais sofisticada do que a disposição frasco 8' da segunda modalidade mostrada nas figuras 5 a 8. Ambas as disposições de frasco 8; 8’ são fornecidas com um frasco semelhante a lata e basicamente cilíndrico 10 com uma abertura de frasco superior 13, que é fechada por uma tampa de frasco separada 60; 61. O corpo de frasco 14 é feito de vidro transparente à luz. As tampas de frasco separadas 60; 61 são feitas de plástico opaco à luz e de cor preta.
[028] Ambas as disposições de frasco 8; 8’ estão adaptadas para uso em um turbidímetro nefelométrico, que é proporcionado com um gerador de fonte de luz de medição que gera um feixe de luz de medição que é dirigido axialmente para o interior do frasco através de uma janela de entrada inferior transparente à luz 16 do frasco 10. A fonte de luz gera uma luz de medição de um comprimento de onda adequado e a janela de entrada de luz 16 é transparente para a luz de medição. Na extremidade superior do corpo de frasco 14 uma abertura de frasco circular 13 é fornecida a qual é rodeada por um flange de frasco radial 18. O corpo de frasco 14 inclui um interior de frasco 26. O frasco 10 de ambas as modalidades é idêntico, mas as tampas de frasco 60; 61 são diferentes umas das outras.
[029] A tampa de frasco 60 da primeira modalidade da disposição de frasco 8 é feita de um corpo de tampa de plástico 60' de um material plástico de cor preta. O corpo de tampa de frasco 60’ é oco e define uma cavidade de armadilha luminosa axial longitudinal 70 no seu interior. A cavidade de armadilha luminosa 70 é proporcionada com uma superfície lateral ligeiramente cônica 82 com um ângulo de cone de menos de 4°. A extremidade superior da cavidade de armadilha luminosa 70 é proporcionada com um cone convexo 80 com uma superfície de cone 81. O ângulo de cone da superfície de cone 81 é de 90° e pode, alternativamente, ser inferior a 90°.
[030] O exterior do corpo de tampa de frasco 60’ é proporcionado com dois recessos de aperto lateral 76 que estão dispostos opostos um ao outro. Como pode ser visto nas figuras 2 a 4, a tampa de frasco 60 é proporcionada com uma cavidade de chip plana 72, que está orientada axialmente e que abriga um chip de RFID 90, que está, assim, também disposto em um plano axial. Uma vez que o chip de RFID 90 está disposto em um plano axial e vertical, também a antena do chip de RFID está disposta em um plano vertical, de modo que a orientação eletromagnética predominante da antena de RFID é perpendicular ao plano do chip de RFID e tem uma direção radial em relação ao eixo de frasco longitudinal. A orientação do plano de chip do chip de RFID 90 é simetricamente no meio em relação às orientações dos planos de aperto dos dois recessos de aperto 76.
[031] Como mostrado na figura 2, a porção de tampa de frasco que se projeta verticalmente partir do frasco 10 é definida por uma parede periférica externa 64 e uma parede circunferencial interna coaxial 66 que são radialmente ligadas umas às outras por várias nervuras radiais 68. O corpo de tampa de frasco 60’ está provido de um flange circunferencial 65, que é axialmente suportado pelo flange de frasco 18 do corpo de frasco 14. A porção de corpo de tampa de frasco abaixo do flange de tampa de frasco 65 define uma porção de gargalo axial substancialmente cilíndrica 93 que se projeta para o interior de frasco 26. A porção de gargalo axial 93 é proporcionada com meios de vedação 91 que são definidos pelos três lábios de vedação 92 que se projetam radialmente para fora a partir da porção de gargalo cilíndrico 93. Alternativamente, anéis em O também podem ser usados.
[032] Como mostrado na fig. 5, a tampa de frasco 61 de acordo com a segunda modalidade é proporcionada com um corpo de tampa de frasco 61' que define uma cavidade de armadilha luminosa diferente 71 e uma disposição de vedação diferente no lado de fora da porção de gargalo axial 95. A porção de gargalo axial 95 é proporcionada com um meio de vedação 97 sendo uma protuberância de vedação circular 94 que define, na linha limite circular entre a protuberância de teto 94 e a superfície interior 15 do corpo de frasco 14, um ângulo agudo A de aproximadamente 20°, visto em seção transversal longitudinal, conforme mostrado na figura 6.
[033] Como mostrado nas figuras 5 e 6, a parede de extremidade de cavidade da cavidade de armadilha luminosa 71 é simplesmente uma parede de extremidade plana 86 que assenta em um plano transversal (perpendicular) com referência ao eixo longitudinal da disposição de frasco 8’. A disposição de frasco 8’ de acordo com esta segunda modalidade é usada para fluidos de solução padrão de turbidez que absorvem completamente a intensidade do feixe de luz de medição antes do feixe de luz atingir a parede de extremidade de cavidade 86.
[034] As superfícies internas 81, 82; 81', 82' das tampas de frasco 60, 61 são de cor preta e são fornecidas com uma superfície ou estrutura absorvente de luz.
Claims (12)
1. DISPOSIÇÃO DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (8), incluindo um frasco (10) e uma tampa de frasco separada (60), caracterizada pelo frasco (10) compreender um corpo de frasco cilíndrico transparente (14) encerrando um interior de frasco (26), uma janela de entrada inferior (16) e uma abertura de frasco circular superior (13), a tampa de frasco (60) fecha a abertura de frasco superior (13) e compreende uma cavidade de armadilha luminosa (70) que está aberta para o interior de frasco (26), em que a superfície interna (81, 82) da cavidade de armadilha luminosa (70) cone convexo (80) na extremidade axial da cavidade de armadilha luminosa (70).
2. DISPOSIÇÃO DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (8), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela tampa de frasco (60) ser proporcionada com uma porção de gargalo axial (93) que se estende para o interior de frasco (26) e define pelo menos uma parte da cavidade de armadilha luminosa (70).
3. DISPOSIÇÃO DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (8), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo lado de fora radial da porção de gargalo axial (93) estar provida com um meio de vedação circunferencial (91).
4. DISPOSIÇÃO DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (8), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pela tampa de frasco (60) ser proporcionada com uma cavidade de chip (72), em que um chip de RFID (90) é fornecido.
5. DISPOSIÇÃO DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (8), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela cavidade de chip plana (72) estar disposta em um plano axial, de modo que o chip de RFID plano (90) esteja disposto em um plano que é paralelo ao eixo longitudinal axial do corpo do frasco.
6. DISPOSIÇÃO DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (8), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pela tampa de frasco (60) ser proporcionada com um recesso de aperto lateral (76).
7. DISPOSIÇÃO DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (8), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pela tampa de frasco (60) ser proporcionada com dois recessos de aperto laterais (76) opostos um ao outro.
8. DISPOSIÇÃO DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (8), de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 7, caracterizada pela orientação do plano de chip do chip de RFID (90) estar geometricamente no meio entre as orientações dos planos de aperto dos dois recessos de aperto (76).
9. DISPOSIÇÃO DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (8), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 ou 4 a 8, quando dependente da reivindicação 3, caracterizada pelo meio de vedação (97) ser uma única protuberância de vedação circunferencial (94), que define um ângulo agudo (a) menor que 45° com a superfície interna (15) do corpo de frasco (14) em seção transversal longitudinal.
10. DISPOSIÇÃO DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (8), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pela tampa de frasco (60) ser proporcionada com uma parede externa periférica (64) e uma parede circunferencial interna (66) que estão ligadas uma à outra por nervuras radiais (68).
11. TAMPA DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (60) PARA UM FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (10), conforme definido na reivindicação 1, caracterizada por compreender um corpo de frasco cilíndrico transparente (14) encerrando um interior de frasco (26), uma janela de entrada inferior (16) e uma abertura de frasco circular superior (13), a tampa de frasco (60) sendo adaptada para fechar a abertura de frasco superior (13) e compreendendo uma cavidade de armadilha luminosa (70) que é aberta para o interior de frasco (26), em que a superfície interna (81, 82) da cavidade de armadilha luminosa (70) é proporcionada com um cone convexo (80) na extremidade axial da cavidade de armadilha luminosa (70).
12. TAMPA DE FRASCO DE TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (60), de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pela tampa de frasco (60) ser proporcionada com as características, conforme definidas em qualquer uma das reivindicações 2 a 10.
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