BR102015029698A2 - turbidímetro nefelométrico com um frasco de turbidímetro cilíndrico; e frasco de turbidímetro cilíndrico para um turbidímetro nefelométrico - Google Patents

Abstract

resumo turbidímetro nefelométrico com um frasco de turbidímetro cilíndrico; e frasco de turbidímetro cilíndrico para um turbidímetro nefelométrico a invenção se refere a um turbidímetro nefelométrico (100) com um frasco cilíndrico (10) para a medição da turbidez em uma amostra de fluido, de preferência, em uma amostra de líquido. o frasco (10) compreende um corpo de frasco transparente (12) compreendendo uma janela de entrada inferior plana transparente (16) e um corpo cilíndrico transparente (14) com uma janela de saída circular (20). o frasco (10) é proporcionado com uma proteção óptica cilíndrica (30) a ser fornecida para o corpo cilíndrico (14) ao longo de uma parte do comprimento axial do corpo cilíndrico (14). a proteção (30) é disposta adjacente axialmente a uma parte não protegida do cilindro que serve como a janela de saída (20), a proteção (30) protege opticamente o interior a partir do exterior do frasco (10). a proteção óptica (30) é fornecida axialmente acima da janela de saída (20) do corpo cilíndrico (14). a proteção óptica evita que um feixe de luz de medição que é refletido pela camada limite da amostra de líquido e/ou pela tampa de frasco e não irradia diretamente a disposição de detecção de espalhamento de luz. 1/1

Description

TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO COM UM FRASCO DE TURBIDÍMETRO CILÍNDRICO; E FRASCO DE TURBIDÍMETRO CILÍNDRICO PARA UM TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO

[001] A presente invenção se refere a um turbidimetro de processo ou laboratório nefelométrico para a medição da turbidez de uma amostra de fluido, por exemplo, água potável, em um frasco de amostra transparente.

[002] Um turbidimetro 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 de líquido e gás. O documento US 8 724 107 B2 divulga um turbidimetro nefelométrico com um frasco de turbidimetro cilíndrico compreendendo uma janela de entrada inferior plana transparente por meio da qual um feixe de luz de medição entra axialmente no interior do frasco. Uma seção média axial 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. A janela de saída cilíndrica é radialmente rodeada por um meio de coleta de luz anelar que opticamente coopera com um sensor de luz que detecta a luz espalhada e coletada. 0 sinal primário de luz, que é causado apenas pela luz espalhada no interior do volume de fluido relevante é relativamente pequeno, de modo que qualquer luz perturbadora causando um sinal secundário deve ser evitada, se possível.

[003] 0 corpo de frasco é provido de uma proteção óptica cilíndrica no corpo cilíndrico, sendo a proteção localizada axialmente entre a janela de entrada inferior e a janela de saída circular. Esta proteção garante que a luz espalhada dispersa por uma camada de partículas na janela de entrada inferior do frasco não possa irradiar diretamente o meio de coleta de luz. Na porção superior de frasco, axialmente fora da janela de sarda circular, nenhuma proteção é proporcionada porque a luz dispersa vinda da janela de entrada inferior é totalmente refletida pelo e no limite entre o corpo de frasco e a atmosfera circundante.

[004] 0 corpo de frasco tem uma abertura superior que é fechada por uma tampa de frasco, que pode ser uma parte do turbidímetro que fornece um frasco interior à prova de fluidos. O feixe de luz refletida pode ser medido no sentido descendente a uma parede interna da tampa de frasco e, portanto, pode ser dirigido diretamente ou indiretamente, para os meios de coleta de luz e/ou o sensor de turbidez óptica e pode, assim, gerar um sinal secundário. Em um turbidímetro de laboratório, o frasco normalmente não é completamente cheio com uma amostra de liquido, de modo que o feixe de luz de medição também pode ser refletido para baixo na camada limite entre o liquido e o ar.

[005] Em aplicações de água potável, a intensidade do feixe de luz de medição é apenas minimamente reduzida pelo espalhamento na amostra de fluido de modo que o feixe de medição refletido faz com que os sinais secundários sejam muito mais intensivamente decaídos do que o sinal primário.

[006] Em um turbidímetro de laboratório, o frasco é trocado para todas as medições de modo que o frasco é levado manualmente para fora de uma câmara de frasco do turbidímetro. Se o frasco for colocado sobre uma superfície dura, o lado de fora da janela de entrada inferior pode ser riscado pela superfície dura. Um arranhão pode causar fortes frações ópticas no feixe de luz de medição que passa pelo arranhão na janela de entrada inferior causando assim a intensificação dos sinais secundários.

[007] Uma vez que o frasco seja trocado manualmente em um turbidimetro de laboratório, impressões digitais que causam fração óptica e espalhamento não podem ser evitadas. As impressões digitais podem, assim, causar sinais secundários e falsificar o resultado da medição de turbidez.

[008] É um objeto da invenção proporcionar um turbidimetro nefelométrico e, em particular, fornecer um frasco de turbidimetro que evita sinais secundários.

[009] Este objetivo é resolvido com um turbidimetro nefelométrico com as características da reivindicação 1 e com um frasco de turbidimetro cilindrico fornecido com as características de acordo com a reivindicação 11.

[010] De acordo com a reivindicação 1, o turbidimetro nefelométrico é proporcionado com um frasco de turbidimetro cilindrico e com uma fonte de luz de medição que gera um feixe de luz de medição. 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 corpo de frasco. A fonte de luz gera radiação eletromagnética apropriada que pode ser de qualquer comprimento de onda adequado. 0 turbidimetro está também provido de uma disposição de detecção de espalhamento de luz para receber e detectar a luz espalhada pelas partículas suspensas na amostra de fluido e sendo espalhada em um ângulo mais ou menos direto em relação à orientação longitudinal do feixe de luz de medição.

[011] O frasco compreende um corpo cilíndrico transparente com uma janela de saida circular, que está axialmente alinhada com a disposição de detecção de luz. O frasco é proporcionado com uma proteção óptica cilíndrica no corpo cilíndrico axialmente acima da janela de saida do corpo cilíndrico. A proteção pode ser fornecida axialmente adjacente à porção não blindada do corpo de frasco, que serve como a janela de saída. A proteção pode se estender axialmente a partir da borda superior da janela de saída circular, para a extremidade superior do corpo de frasco, de modo que a porção superior completa acima da janela de saída circular é blindada.

[012] Se o feixe de luz de medição for refletido para baixo por uma superfície líquida ou por uma superfície da tampa de frasco para baixo para o interior do frasco, o feixe de luz refletido não pode deixar o frasco dentro da porção superior blindada do frasco de modo que isto pode ser excluído que o feixe de luz refletido pode irradiar diretamente qualquer parte da disposição detecção de luz. Na parte inferior do corpo de frasco, o feixe de luz refletido é, devido a um ângulo agudo de reflexão, totalmente refletido e, assim, dirigido para baixo para a janela de entrada através da qual o feixe de luz refletido sai do frasco. A disposição da proteção óptica na porção superior do corpo de frasco acima da janela de saída circular é particularmente útil em aplicações de água potável porque o enfraquecimento do feixe de luz de medição causado pela turbidez pode ser muito baixo de modo que o feixe de luz de medição refletido pode ainda ter intensidade alta.

[013] De preferência, a proteção é proporcionada com uma estrutura de absorção de luz no lado proximal da proteção. A estrutura absorvente de luz absorve a maior parte da energia do feixe de luz de medição que incide de modo que o feixe de luz de medição refletido enfraquecido tem uma intensidade significativamente reduzida quando adicionalmente viaja para baixo através do frasco.

[014] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a proteção é proporcionada por uma folha de proteção, que está fixada à face externa do corpo de frasco transparente. A folha de proteção pode ser colada à superfície externa do corpo de frasco transparente. A folha de proteção motiva o usuário a tocar o corpo de frasco na área protegida de forma que as impressões digitais na janela de sarda circular e na janela de entrada inferior são evitadas. A folha de proteção pode ser impressa com informações por escrito ou com um pictograma para deixar claro para o usuário que o frasco deve somente ser tocado na porção de proteção.

[015] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a proteção é proporcionada ao longo de pelo menos 270° da circunferência do corpo de frasco, mas não é fornecido ao longo da circunferência completa do corpo de frasco, de modo que uma janela de controle é definida pela área não blindada. No caso de uma folha de proteção na parte externa do corpo de frasco transparente a circunferência da folha de proteção é alguns milímetros menor que o perímetro externo do corpo cilíndrico de frasco, de maneira que é garantido que as bordas circunferenciais da folha de proteção não podem se sobrepor e, assim não é possível criar uma elevação radial local, que possa causar um alinhamento não paralelo ao frasco com o feixe de luz de medição.

[016] A janela de controle permite, em particular, em uma aplicação laboratorial, controlar visualmente o nivel de liquido no interior do frasco. O nível correto do liquido da amostra no interior do frasco é importante para ter certeza de que o nivel do liquido da amostra é verticalmente não muito baixo e não muito perto da janela de saida circular, para evitar reflexões do feixe de luz de medição na camada limite que pode irradiar diretamente do dispositivo de medição da detecção de luz.

[017] De preferência, a proteção é proporcionada, pelo menos, no terço superior da extensão vertical do corpo de frasco.

[018] De acordo com outro aspecto da invenção, a janela de entrada de luz está rodeada por um ou mais meios de espaçamento axial. Os meios de espaçamento axial podem, por exemplo, ser definidos por três ou mais botões pequenos de pés verticais que mantém a janela de entrada espaçada verticalmente a partir de uma superfície na qual o frasco está em pé. Os meios de espaçamento axial evitam arranhões na janela de entrada quando o corpo de frasco é definido verticalmente para baixo em uma superfície da base que pode ser dura ou recoberta de partículas duras. Em geral, este aspecto da invenção não se limita a um corpo de frasco com uma proteção óptica, mas também pode ser fornecida a um corpo de frasco sem uma proteção óptica.

[019] De preferência, os meios de espaçamento axial são fornecidos por uma protuberância circular que circunda a janela de entrada, de modo que o espaço fechado pela janela de entrada, a protuberância circular e a superfície de base é substancialmente fechada. Quando o frasco orientado verticalmente está em pé sobre uma superfície horizontal, a janela de entrada é assim protegida contra poeira, pó etc. do meio ambiente.

[020] O frasco está dotado de uma abertura na parte superior do corpo de frasco. De acordo com outro aspecto da invenção, a abertura do frasco está rodeada por um flange circular que define um anel de flange que se projeta radialmente para fora a partir do corpo cilíndrico de frasco de amostra. O flange circular serve como uma estrutura de fixação para a fixação de uma tampa de frasco ou para fechar e fixar o frasco dentro de uma câmara de frasco do turbidimetro.

[021] De um modo preferido, a espessura axial do flange do frasco é maior do que a espessura radial do corpo cilíndrico de frasco. Geralmente, o corpo de frasco é feito de vidro e é formado a partir de um material de tubo. O flange de um frasco do estado da técnica, por conseguinte, não é normalmente mais espesso axialmente do que a espessura radial do corpo cilíndrico de frasco. Em um turbidimetro de laboratório, o corpo de frasco é fixado a um suporte lateral do frasco de turbidimetro por um anel de aperto que fixa axialmente o flange de fixação circular contra uma porção correspondente do turbidimetro.

[022] A espessura do flange de fixação circular pode ser aumentada pela dobra dupla do material do corpo de frasco na zona do flange de modo que a espessura axial do flange pode ser aumentada de forma significativa e pode ser quase duplicada. A força de aperto pode ser aumentada, de tal modo que uma fixação à prova de líquidos do corpo de frasco no turbidimetro pode ser realizada sem o risco de quebrar a fixação do flange circular.

[023] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, o material da janela de entrada é diferente do material do corpo cilíndrico de frasco de amostra. Ambos os materiais podem ser escolhidos para corresponder perfeitamente com a exigência fisica e mecânica para a respectiva porção de frasco. O corpo de janela da janela de entrada e o corpo cilíndrico transparente podem ser derretidos em conjunto nas suas respectivas porções de borda.

[024] Uma modalidade da invenção é descrita com referência aos desenhos anexos, em que: [025] a Figura 1 mostra esquematicamente um turbidimetro nefelométrico com um frasco sendo fixado em uma câmara de frasco do turbidimetro, [026] a Figura 2 mostra uma vista lateral do frasco do turbidimetro da figura 1, [027] a Figura 3 mostra uma seção transversal longitudinal do frasco da figura 2, [028] a Figura 4 mostra uma vista aumentada da janela de entrada do frasco da figura 3, [029] a Figura 5 mostra uma vista ampliada do flange circular do frasco da figura 3, e [030] a Figura 6 mostra uma vista em perspectiva do frasco da figura 2.

[031] A Figura 1 mostra esquematicamente um turbidimetro nefelométrico 100 para determinação da turbidez em uma amostra de fluido 27, de preferência, em uma amostra de liquido 27. O presente turbidimetro 100 é um turbidimetro de laboratório de modo que o frasco 10 é alterado para cada medição de turbidez. O turbidimetro 100 é proporcionado com um frasco de turbidimetro cilíndrico 10, uma fonte de luz de medição 40 e uma disposição de detecção de espalhamento de luz 42. O frasco de turbidimetro 10 está orientado com verticalidade, mas pode também ser orientado, em geral, com outra orientação. Todos os termos espaciais ser referem a uma orientação vertical, como mostrado na figura 1.

[032] A fonte de luz de medição 40 gera um feixe de luz de medição 41 que pode ser um feixe de luz de qualquer tipo apropriado de radiação eletromagnética. O feixe de luz de medição 41 entra axialmente no interior do frasco de medição através de uma janela de entrada 16 do frasco de medição 10. O feixe de luz de medição 41 está espalhado por partículas sólidas dispersas na amostra 27, e a luz espalhada é detectada pelas disposições de detecção de espalhamento anular de luz 42. A disposição de detecção de espalhamento anular de luz 42 de um dispositivo de reflexão óptica anelar e um sensor de luz para ser sensível à radiação eletromagnética gerada pela fonte de luz de medição 40.

[033] 0 frasco 10 é definido pelo corpo de frasco 12 com um corpo cilíndrico transparente 14 feito de vidro, um corpo de janela de entrada 15 que define a parede inferior do frasco 10 e um flange circular 18 em torno da abertura de frasco superior 13. 0 corpo de janela de entrada 15 define a janela de entrada 16 e pode ser feita de vidro diferente do vidro do corpo cilíndrico de frasco 14. O frasco cilíndrico 10 tem um eixo de frasco longitudinal 11, o qual é coaxial em linha com o feixe de luz de medição 41.

[034] O frasco 10 é, visto na direção vertical, separados em três porções verticais 23, 20, 21, ou seja, a porção inferior 23, a janela de salda 20 e a porção superior 21, como mostrado na figura 2. A porção superior de frasco 21 é proporcionada com uma proteção óptica cilíndrica 30. A janela de sarda circular 20 é transparente para o espalhamento de luz e está alinhada axialmente com a disposição de detecção de espalhamento de luz 42. A porção inferior 23 não está protegida, mas geralmente também pode ser protegida.

[035] A proteção 30 na porção superior de frasco 21 é fornecida por uma folha de proteção 32 a qual está ligada por meio de colagem à superfície externa do corpo de frasco transparente 12 . A superfície interna da folha de proteção 32 é proporcionada com uma estrutura de cor preta e absorvente a luz 34 que absorve a maior parte da luz incidente resultante a partir das reflexões do feixe de luz de medição 41. Como pode ser mais bem observado na figura 2, a folha de proteção 32 não é fornecida ao longo da circunferência completa do corpo de frasco 12, mas ao longo de cerca de 350°, de modo que as bordas circunferenciais da folha de proteção 32 deixam uma janela de controle 38 aberta entre elas. A janela de controle 38 permite o monitoramento visual do nível de enchimento da amostra de líquido 27 no frasco 10 lateralmente a partir do lado de fora do frasco. A folha de proteção 32 pode ser fornecida com informações impressas 36.

[036] Como melhor pode ser observado na figura 4, o corpo de janela de entrada 15 é protegido contra arranhões por um meio de espaçamento axial 19 definido por uma protuberância circular 17 em torno da janela de entrada 16. A superfície externa 55 do corpo de janela de entrada 15 é deslocada verticalmente a partir de uma superfície de base horizontal 56 com um deslocamento axial, que é idêntico à extensão do meio de espaçamento vertical X16 de 0,4 mm a 1,5 mm.

[037] Como melhor pode ser observado na figura 5, o flange circular 18 tem uma espessura axial X18 que é de cerca de 170 % da espessura radial X14 do corpo de frasco cilíndrico 14.

[038] Como pode ser visto na figura 1, o frasco 10 está fixo em uma câmara de frasco do turbidímetro 100 por um anel de fixação roscado 50, que está fixado a uma porção roscada de fixação 52, definindo desse modo uma tampa de frasco ou capa do frasco. A porção de fixação 52 define uma parede superior horizontal 26 do interior do frasco.

[039] O feixe de luz 41 gerado pela fonte de luz de medição 40 entra axialmente no interior do frasco através da janela de entrada 16. O feixe de luz 41 é espalhado por partículas espalhadas na amostra de líquido 27. Caso a amostra de líquido 27 seja água potável, apenas uma fração muito pequena da intensidade do feixe de luz é espalhada. A luz espalhada que deixa o frasco 10 horizontalmente através da janela de saída 20 é recebida pela disposição de detecção de espalhamento de luz 42. O feixe luz de medição remanescente 41 é refletido na superfície de líquido 24 e para a parede superior 26, de modo que uma fração relativamente elevada da intensidade do feixe de luz é refletida para baixo. A proteção 30 na porção superior 22 do frasco 10 evita que o feixe de luz de medição refletido possa irradiar diretamente a disposição de detecção de espalhamento de luz 42 .

Claims (11)

1. TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (100) COM UM FRASCO DE TURBIDÍMETRO CILÍNDRICO (10), caracterizado pelo frasco (10) compreender: um corpo de frasco transparente (12) compreendendo uma janela de entrada inferior plana transparente (16) e um corpo cilíndrico transparente (14) com uma janela de salda circular (20), uma proteção óptica cilíndrica (30) sendo fornecida para o corpo cilíndrico (14) ao longo de uma parte do comprimento axial do corpo cilíndrico (14) e axialmente adjacente a uma parte cilíndrica não blindada que serve como a janela de saída (20), a proteção (30) bloqueia opticamente a partir do interior para o exterior do frasco (10), em que a proteção óptica (30) é fornecida axialmente acima da janela de saída (20) do corpo cilíndrico (14) .

2. TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela proteção (30) ser proporcionada com uma estrutura absorvente de luz (34) no lado de proteção proximal.

3. TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela proteção (30) ser fornecida por uma placa de proteção (32), que está fixada à face externa do corpo de frasco transparente (12).

4. TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela proteção (30) ser fornecida ao longo de pelo menos 270° da circunferência do corpo de frasco (12) e não ser fornecida ao longo da circunferência completa do corpo de frasco (12) de modo que uma janela de controle (38) é definida pela área não protegida.

5. TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela proteção (30) ser fornecida, pelo menos, no terço superior do corpo de frasco (12) .

6. TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela janela de entrada (16) estar rodeada por um ou vários meios de espaçamento axial (19) .

7. TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelos meios de espaçamento (19) serem fornecidos por uma protuberância circular (17) que circunda a janela de entrada (16) .

8. TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo frasco (10) estar provido de uma abertura (13) na parte superior do corpo de frasco (12) e a abertura (13) ser circundada por um flange circular (18).

9. TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (100), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela espessura axial (X18) do flange (18) ser maior do que a espessura radial (X14) do corpo cilíndrico de frasco (14).

10. TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo material do corpo da janela (15) da janela de entrada (16) ser diferente do material do corpo cilíndrico de frasco (14) .

11. FRASCO DE TURBIDÍMETRO CILÍNDRICO (10) PARA UM TURBIDÍMETRO NEFELOMÉTRICO (100), caracterizado pelo frasco (10) compreender as características, conforme definidas em qualquer uma das reivindicações anteriores.