ES2329657T3 - Dispositivo para la determinacion del volumen de un gas a presion atmosferica. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la determinación del volumen de un gas a presión ambiental, con un depósito (1) de un volumen predeterminado, que se puede llenar a través de un conducto de alimentación (2) y se puede vaciar a través de un conducto de salida (3), en el que en el conducto de alimentación (2) está dispuesta una primera válvula (2a) y en el conducto de salida (3) está dispuesta una segunda válvula (3a), así como está previsto un primer medidor de la presión (4), para la detección de la presión en el interior del depósito (1), caracterizado porque está previsto un segundo medidor de la presión (5), para la detección de la presión ambiente, y el primer medidor de la presión (4) es un medidor de la presión diferencial, una de cuyas conexiones está conectada con el interior del depósito (1) y cuya otra conexión está conectada con el medio ambiente.

Description

Dispositivo para la determinación del volumen de un gas a presión atmosférica.

La invención se refiere a un dispositivo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, para la determinación del volumen de un gas a presión ambiente, con un depósito de un volumen predeterminado, que se puede llenar a través de un conducto de alimentación y se puede vaciar a través de un conducto de salida.

Para la medición de un volumen de gas o de un caudal de flujo de gas se conocen contadores de gas, que presentan dos fuelles de cuero que se llenan y se vacían de forma alterna y transmiten cada vaciado a un contador. Tales contadores de gas se utilizan, por ejemplo, como contadores de gas domésticos.

En efecto, por medio de estos contadores se puede determinar con suficiente exactitud la cantidad de un gas consumido en una vivienda, pero tales contadores no son adecuados para la determinación de una cantidad de gas muy reducida. Para la determinación de cantidades de gas pequeñas, como se producen por ejemplo en procesos de fermentación, se conocen dispositivos de medición, en los que en un depósito lleno de líquido está dispuesta una célula de medición en forma de copa giratoria alrededor de un eje.

El gas a medir se introduce por debajo de la célula de medición en forma de copa en el depósito lleno de líquido, de manera que el gas se acumula durante la circulación ascendente en la célula de medición. La fuerza ascensional que se produce a través del gas acumulado en la célula de medición provoca una rotación de la célula de medición alrededor de su eje de giro. A partir de una cierta rotación, el gas ya no se mantiene en la célula de medición y circula hacia arriba desde la célula de medición, de manera que se vacía totalmente la célula de medición. A continuación, la célula de medición gira de nuevo a su posición de partida, de manera que se acumula en ella de nuevo
gas.

El número de los ciclos de vaciado es detectado por un contador. A través de la multiplicación del estado del contador por el volumen de la célula de medición se puede determinar la cantidad del gas.

En el dispositivo conocido es un inconveniente, por una parte, la estructura complicada. Por otra parte, a través del gas ascendente se favorece la evaporación del líquido, con lo que debe rellenarse con frecuencia líquido. Además, el procedimiento de medición es relativamente lento.

Se conoce a partir del documento FR-A-2 767 206 un dispositivo para la generación de cantidades pequeñas de gas, con un depósito de un volumen predeterminado, que se puede llenar a través de un conducto de alimentación y se puede vaciar a través de un conducto de salida. El dispositivo presenta, por otro lado, un primer sensor de presión para la detección de la presión en el interior del depósito y un segundo sensor de presión para la detección de la presión en el conducto de alimentación.

Por otro lado, se conoce a partir del documento US-A-5 742 523 un dispositivo, por medio del cual se puede suministrar a través de un conducto de alimentación una masa predeterminada de un gas a un sistema, a una presión de trabajo predeterminada, que es esencialmente mayor de 100 bares. El dispositivo tiene un depósito de un volumen conocido, que tiene una válvula de entrada y una válvula de salida. La válvula de entrada está conectada a través de un conducto de control con el conducto de alimentación. Un volumen de un gas es conducido al depósito hasta que la presión del gas en el depósito ha alcanzado un primer valor predeterminado, que es mayor que la presión de trabajo. La temperatura del gas en el depósito se mide y se utiliza para el cálculo de una segunda presión. La temperatura medida y la segunda presión calculada son registradas en una memoria. A continuación se abre la válvula de salida, hasta que la presión del gas en el depósito ha alcanzado la presión calcula. Si la presión del gas en el depósito corresponde a la segunda presión calculada, se cierra la válvula de salida.

Además, se conoce a partir del documento US-A-5 460 030 una disposición para la determinación del volumen de una cantidad de aire incluida en un sistema de refrigeración de un motor, en la que en el sistema de refrigeración es comprimida una cantidad predeterminada de aire. En virtud de la modificación de la presión en el sistema de refrigeración, provocada a través de la introducción a presión de la cantidad de aire en el sistema de refrigeración se puede determinar, utilizando la Ley de Boyle, el volumen de la cantidad de aire incluida.

El problema de la invención es configurar un dispositivo del tipo mencionado al principio de tal forma que sea adecuado para la detección rápida y exacta de una cantidad pequeña de gas.

La solución de este problema resulta a partir de las características de la parte de caracterización de la reivindicación 1. Los desarrollos ventajosos de la invención se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la invención, está previsto un dispositivo para la determinación del volumen de un gas a presión ambiente, especialmente a presión atmosférica, de acuerdo con la reivindicación 1.

Puesto que está previsto un medidor de la presión configurado como medidor de la presión diferencial para la detección de la presión en el interior del depósito, así como está previsto un segundo medidor de la presión, para la detección de la presión ambiental o bien de la presión atmosférica, se puede determinar de manera sencilla utilizando la Ley de Boyle, el volumen del gas que se encuentra en el interior del depósito. De acuerdo con la Ley de Boyle, se aplica p_{1}V_{1} = p_{2}V_{2}, si la temperatura del gas se mantiene constante.

Para la determinación del volumen del gas, se conduce el gas al depósito y a continuación se mide la presión en el depósito. El producto de la presión que predomina en el interior del depósito y el volumen del depósito corresponde al producto del volumen del gas, por ejemplo a presión atmosférica, y la presión atmosférica. De esta manera, se puede determinar el volumen del gas a presión atmosférica a través de la formación del producto del volumen del depósito y el cociente de la presión en el interior del depósito con el gas introducido y la presión atmosférica. No obstante, condición previa es que la temperatura del gas sea constante.

Es especialmente ventajosa una forma de realización de la invención, en la que en el conducto de alimentación está dispuesta una primera válvula y en el conducto de salida está dispuesta una segunda válvula. A través de las válvulas se puede utilizar el dispositivo de acuerdo con la invención de manera muy sencilla y fiable. Si ambas válvulas están abiertas, el dispositivo de acuerdo con la invención, si se encuentra en una disposición de proceso, no está activo. En el supuesto de que el extremo del conducto de salida alejado del lado del depósito conduzca a la atmósfera, la presión en el interior del depósito corresponde a la presión atmosférica.

Para la medición de la cantidad de gas alimentada al depósito por medio del conducto de alimentación se cierra la segunda válvula dispuesta en el conducto de salida. Debido a la alimentación de gas, se eleva la presión en el depósito. Si se cierra la primera válvula dispuesta en el conducto de alimentación, se puede determinar el volumen de la cantidad de gas que se encuentra en el depósito a través de la aplicación de la Ley de Boyle.

Después de la determinación del volumen de gas, se puede abrir la segunda válvula dispuesta en el conducto de salida, con lo que se expande el gas que se encuentra en el depósito hasta que la presión en el interior del depósito corresponde de nuevo a la presión atmosférica. A continuación se puede cerrar de nuevo la segunda válvula dispuesta en el conducto de salida y se puede abrir de nuevo la primera válvula dispuesta en el conducto de alimentación. De esta manera, circula de nuevo gas al depósito, con lo que se eleva la presión en el interior del depósito y se inicia un nuevo ciclo de medición.

A través de la formación de la suma de los volúmenes de gas calculados en cada ciclo de medición se puede calcular el volumen total del gas alimentado al depósito. El gas residual que permanece a presión atmosférica después de la apertura de la segunda válvula dispuesta en el conducto de salida en el depósito debe tenerse en cuenta, dado el caso, como valor de corrección.

Se ha revelado como especialmente ventajosa una forma de realización de la invención, en la que el primer medidor de la presión es un medidor de la presión diferencial. De esta manera, se puede utilizar el dispositivo de acuerdo con la invención de forma especialmente sencilla. Además, a través de la utilización de un medidor de la presión diferencial se eleva la sensibilidad o bien la exactitud del dispositivo de medición, puesto que los medidores de la presión diferencial pueden estar configurados más sensibles que los medidores de la presión absoluta. En el caso de utilización de un medidor de la presión diferencial, se puede calibrar el medidor de la presión o la señal emitida por el medidor de la presión, cuando la segunda válvula dispuesta en el conducto de salida está abierta. De esta manera es posible efectuar después de cada ciclo de medición una calibración del primer medidor de la presión, lo que repercute de manera muy ventajosa sobre la exactitud del dispositivo de acuerdo con la invención.

Por lo demás, se ha revelado como muy ventajosa una forma de realización de la invención, en la que está previsto un medidor de temperatura, para la detección de la temperatura del gas en el interior del depósito. A través del medidor de la temperatura se puede garantizar que la detección de la presión en el interior del depósito se realiza a una temperatura constante. Si debiera elevarse la temperatura del gas, con la detección de la presión en el interior del depósito se podría esperar hasta que la temperatura ha alcanzado de nuevo su valor inicial.

Pero por medio del medidor de la temperatura es posible también tener en cuenta la temperatura durante el cálculo del volumen de gas. En caso de temperatura no constante se aplica; p_{1}V_{1}/T_{1} = p_{2}V_{2}/T_{2} = constante.

Se ha revelado también como muy ventajosa una forma de realización de la invención, en la que está previsto un comparador, para la comparación de la presión del gas en el interior del depósito con un valor umbral. De esta manera es posible determinar de forma sencilla en un ciclo de medición una cantidad predeterminada de gas. El valor umbral se puede ajustar para que corresponda a la señal de salida del primer medidor de la presión a una presión predeterminada. La presión predeterminada se puede seleccionar en función del proceso, con lo que se puede simplificar mucho la medición del volumen de gas. Por otra parte, la presión predeterminada se puede seleccionar para que el proceso supervisado no se perjudique a través de una elevación de la presión condicionada por la medición.

Puesto que en el dispositivo de acuerdo con la invención se detecta la presión atmosférica, se puede utilizar el dispositivo de manera independiente de las condiciones del medio ambiente. Por lo demás, la determinación del volumen de gas se puede realizar muy rápidamente, puesto que el dispositivo no contiene partes móviles. A través de la medición rápida y el número alto implicado con ello de ciclos de medición por unidad de tiempo se puede utilizar el dispositivo de acuerdo con la invención también como medidor del caudal de flujo. También es muy ventajoso que el modo de funcionamiento del dispositivo de acuerdo con la invención sea reversible, es decir, que el conducto de alimentación pueda ser accionado como conducto de salida y el conducto de salida como conducto de alimentación.

Otros detalles, características y ventajas de la presente invención se deducen a partir de la descripción siguiente de un ejemplo de realización especial con referencia al dibujo.

La figura única muestra una disposición esquemática de un dispositivo de acuerdo con la invención.

Como se puede deducir a partir del dibujo, en un depósito 1, que tiene un volumen constante predeterminado, están conectados un conducto de alimentación 2 y un conducto de salida 3. En el conducto de alimentación 2 está dispuesta una primera válvula 2a y en el conducto de salida 3 está dispuesta una segunda válvula 3a. Por medio de la primera válvula 2a se puede cerrar totalmente el conducto de alimentación 2. Por medio de la segunda válvula 3a se puede cerrar totalmente el conducto de salida 3.

El depósito 1 presenta un primer medidor de la presión 4, por medio del cual se puede registrar la presión en el interior del depósito 1. El primer medidor de la presión 4 está configurado como medidor de la presión diferencial.

Por otro lado, en el depósito 1 está dispuesto un segundo medidor de la presión 5, por medio del cual se puede determinar la presión atmosférica.

El depósito 1 presenta, por lo demás, un medidor de temperatura 6, por medio del cual se puede medir la temperatura en el interior del depósito 1. El medidor de temperatura 6 se puede utilizar para el control de la constancia de la temperatura. Pero la modificación de la temperatura detectada por el medidor de temperatura 6 podría influir también en el cálculo del volumen de gas.

La señal de salida del primer medidor de la presión 4 se aplica a un comparador 7, en el que se compara con un valor umbral 7a. Si la presión en el interior del depósito 1 alcanza una presión predeterminada, que corresponde al valor umbral 7a, el comparador 7 emite una señal en su salida 7b.

Para la medición del volumen del gas alimentado al depósito 1 a través del conducto de alimentación 2, se cierra la primera válvula 2a y se abre la segunda válvula 3a. De esta manera, la presión en el interior del depósito 1 adopta el valor de la presión atmosférica. En este estado, se calibra el primer medidor de la presión 4 de tal manera que su señal de salida es cero. Pero en su lugar se podría detectar también el valor de la señal de salida, de manera que este valor se puede tener en cuenta en la medición posterior.

Después de que el primer medidor de la presión 4 está calibrado, se cierra la segunda válvula 3a y se abre la primera válvula 2a. De esta manera, circula gas a través del conducto de alimentación 2 hacia el depósito 1. A través de la corriente de gas de entrada se eleva la presión en el interior del depósito 1. Si la presión en el interior del depósito 1 corresponde al valor umbral 7a, se aplica una señal en la salida 7b del comparador 7. A través de esta señal se provoca que se cierre la primera válvula 2a y se abra la segunda válvula 3a. De esta manera, se expande el gas en el interior del depósito 1.

Después de que en el interior del depósito 1 predomina de nuevo presión atmosférica, se cierra otra vez la segunda válvula 3a y se abre de nuevo la primera válvula 2a. Se inicia otro ciclo de medición. A través de multiplicación del número de los ciclos de medición por la cantidad de gas introducida por cada ciclo de medición en el depósito 1 se puede determinar la cantidad de gas total. Puesto que los ciclos de medición se pueden suceder muy rápidamente, se puede utilizar el dispositivo también como medidor del caudal de flujo.

Claims (3)

1. Dispositivo para la determinación del volumen de un gas a presión ambiental, con un depósito (1) de un volumen predeterminado, que se puede llenar a través de un conducto de alimentación (2) y se puede vaciar a través de un conducto de salida (3), en el que en el conducto de alimentación (2) está dispuesta una primera válvula (2a) y en el conducto de salida (3) está dispuesta una segunda válvula (3a), así como está previsto un primer medidor de la presión (4), para la detección de la presión en el interior del depósito (1), caracterizado porque está previsto un segundo medidor de la presión (5), para la detección de la presión ambiente, y el primer medidor de la presión (4) es un medidor de la presión diferencial, una de cuyas conexiones está conectada con el interior del depósito (1) y cuya otra conexión está conectada con el medio ambiente.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque está previsto un medidor de temperatura (6), para la detección de la temperatura del gas en el interior del depósito (1).

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque está previsto un comparador (7), para la comparación de la presión del gas en el interior del depósito (1) con un valor umbral (7a).