ES2925572T3 - Célula de medición permeable para el alojamiento de medios de medición - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una celda de medición de flujo continuo para alojar medios de medición para medir las propiedades químicas y/o físicas de un fluido que fluye a través de la celda de medición (1), que tiene: - una abertura de entrada (2) para la entrada del fluido , - un orificio de salida (3) para la salida de los fluidos, - un espacio de medición (4), en particular un solo espacio de medición, dispuesto entre el orificio de entrada (2) y el orificio de salida (3), - un espacio de medición de radiación área (6) para medir la interacción del fluido en la celda de medición (1) con la radiación electromagnética desde el exterior de la celda de medición (1) y un montaje de medición de conductividad (7) para alojar medios de medición de conductividad para medir la conductividad del fluido en la celda de medición (1) y/o un soporte de medición de pH (8) para alojar medios de medición del valor de pH para medir el valor de pH del fluido en la celda de medición (1). La presente invención también se refiere a un sistema que comprende una celda de medición de acuerdo con cualquier una de las reivindicaciones anteriores y un medio de radiación que se puede conectar al área de medición de radiación (6) y el medio de conductividad que se puede conectar al registrador de conductividad (7) y/o el dispositivo de medición del valor de pH que se puede conectar al Registro de medidas de pH (8). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Célula de medición permeable para el alojamiento de medios de medición

La presente invención se refiere a una célula de medición permeable para el alojamiento de medios de medición para la medición de propiedades químicas y/ o físicas de un fluido que circula por la célula de medición de acuerdo con la reivindicación 1 así como un sistema de acuerdo con la reivindicación 11.

En particular en la biotecnología y la tecnología de alimentos las células de medición permeables para el control y validación, así como cumplimiento de determinadas especificaciones se han convertido en algo imprescindible. Ejemplos de aplicación son la cromatografía o la ultrafiltración. El documento GB 2282880 desvela un dispositivo para la medición de propiedades de un líquido con un canal, a través del cual con distintos sensores se miden propiedades del fluido.

Especialmente importante es la exactitud de las células de medición en la medición y la reacción rápida, por lo que tales células de medición hasta el momento se fabricaban de materiales de gran calidad, por ejemplo acero fino. Un aspecto importante reside también en la posibilidad de limpieza, especialmente porque la célula de medición con frecuencia se utiliza en línea.

Dado que con frecuencia, en particular en la biotecnología, se examinan fluidos muy caros, también el volumen de la célula de medición así como los espacios muertos correspondientes juega un papel muy importante. Por ello existe el afán, de reducir en la medida de lo posible el volumen del espacio de medición de las células de medición, para mantener al mínimo, por ejemplo, un arrastre en un cambio de fase y consumo de material correspondiente de los medios costosos. Sin embargo también es decisiva la propiedad de marcha en vacío de la célula de medición, para que después de finalizar el proceso de medición ya no quede ningún resto del fluido en el espacio de medición.

No solo la limpieza juega un papel muy importante, sino también la posibilidad de una esterilización.

Por tanto, la presente invención tiene por objetivo presentar una célula de medición permeable optimizada según las especificaciones anteriormente mencionadas.

Este objetivo se consigue con las características de las reivindicaciones 1 y 11.

Perfeccionamientos ventajosos de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes. En el caso de intervalos de valor indicados deben considerarse divulgados también valores situados dentro de los límites mencionados como valores límite y pueden reivindicarse en cualquier combinación.

La invención se basa en la idea de indicar una célula de medición, en la que con el mínimo volumen posible del espacio de medición puede llevarse a cabo tanto una medición con radiación electromagnética como una medición de conductividad y/o una medición de pH y/o una medición de temperatura. Por consiguiente se hace posible al menos dos mediciones en un espacio de medición mediante la configuración de acuerdo con la invención de la célula de medición permeable, de las cuales una es una medición de radiación con radiación electromagnética. En particular para la medición de radiación, para determinar la interacción del fluido con la radiación electromagnética es necesaria una determinada trayectoria de los rayos, de modo que apenas es posible una reducción del volumen. Por lo tanto, la invención consiste en prever al menos una medición adicional en el mismo espacio de medición, para reducir el volumen hasta ahora necesario para ambas mediciones en total, así como el número de las células de medición que van a incorporarse.

De acuerdo con una forma de realización ventajosa de la invención está previsto que la célula de medición al menos en su mayor parte, en particular en al menos 90 %, preferiblemente en al menos 95 %, se compone de elementos químicos con un número atómico < 17. Por consiguiente la célula de medición es ampliamente permeable a la radiación gamma de modo que se hace posible una carga completa y homogénea del espacio de medición con rayos gamma para la desinfección. De este modo la fabricación y el envío o transporte de las células de medición de acuerdo con la invención se simplifica mucho, dado que las células de medición pueden cargarse en el estado empaquetado con rayos gamma y desinfectarse de manera correspondiente. Por consiguiente puede descartarse una contaminación en el envasado de las células de medición y el envasado puede llevarse a cabo de manera más asequible en correspondencia.

Al presentar la célula de medición un área de medición de temperatura para la disposición, en particular para la conexión, de un sensor de temperatura, puede integrarse adicionalmente y de manera sencilla una medición de temperatura en la célula de medición.

La invención, de acuerdo con una forma de realización ventajosa de la invención sigue el camino contrario al estado de la técnica, al estar configurada la célula de medición como celda de medición desechable, en particular en su mayor parte, de manera preferente esencialmente por completo, de plástico. De este modo es posible, reemplazar los medios de medición necesarios para la medición, de alta calidad y costosos, para los que se aplican requisitos de calidad especialmente altos, después de cada ciclo o en cada caso después de una duración de tiempo determinada o incluso después de cada cambio de un fluido, mientras que los medios de medición caros pueden seguir empleándose.

En la presente invención es especialmente ventajoso que de acuerdo con una forma de realización de la invención, el espacio de medición en particular en su mayor parte tubular, presente un volumen de menos de 50ml, en particular de menos de 30ml. Por consiguiente se hace posible en un espacio mínimo una pluralidad de mediciones en el fluido que circula por la célula de medición y el consumo de material o el arrastre en el cambio de fase se minimiza.

Dado que la abertura de entrada y la abertura de salida discurren desfasadas entre sí y en paralelo, la célula de medición puede integrarse de forma óptima en sistemas existentes. Esto facilita además el montaje de la célula de medición. Un perfil de flujo especialmente adecuado con comportamiento de marcha en vacío puede realizarse, al estar diseñada la célula de medición de tal modo que el fluido desde la abertura de entrada hasta la abertura de salida recorre al menos una, en particular dos, de manera preferente exactamente dos, curvaturas. Las curvaturas tienen en particular un ángulo de curvatura de al menos 45°, preferiblemente de más o menos 90°. De este modo en la célula de medición se crean varias superficies desocupadas para la instalación de medios de medición.

De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención está previsto que una trayectoria de los rayos del área de medición de radiación discurra transversalmente al espacio de medición y transversalmente a la abertura de entrada y/o abertura de salida. De este modo la medición de radiación se realiza con el menor espacio requerido posible en la célula de medición o sobre la célula de medición.

Para el alojamiento de medición de conductividad y/o el alojamiento de medición de pH de acuerdo con otra forma de realización de la invención ventajosa se aplica que estos estén dispuestos a lo largo de la forma de medición y transversalmente a la abertura de entrada y/o abertura de salida. Esto puede lograr mediante un aprovechamiento óptimo del espacio una integración total de los medios de medición mencionados con el menor volumen posible.

El sistema de acuerdo con la invención se optimiza al poder emplearse o emplearse de acuerdo con una forma de realización ventajosa la célula de medición como célula de medición desechable para un ciclo de medición, mientras que los medios de medición de radiación y/o los medios de medición de conductividad y/o los medios de medición de valor de pH pueden emplearse o se emplean para varios ciclos de medición.

Otras ventajas, características y particularidades de la invención se desprenden de la siguiente descripción de ejemplos de realización preferidos así como mediante el dibujo. Estos muestran en:

figura 1 una vista en perspectiva de una célula de medición de acuerdo con la invención con plano de corte A y plano de corte B,

figura 2 una vista en corte de la célula de medición de acuerdo con el plano de corte A de la figura 1 y

figura 3 una vista en corte de la célula de medición del plano de corte B de la figura 1.

En las figuras los elementos iguales o equivalentes o elementos con el mismo funcionamiento están señalados con la misma referencia.

La figura 1 muestra una célula de medición 1 permeable esencialmente con diversos medios, descritos más adelante para el alojamiento de medios de medición para la medición de propiedades físicas y/o químicas de un fluido que circula por la célula de medición 1.

En la figura 3 mediante flechas esquemáticas (curso del flujo) puede distinguirse que el fluido a través de una abertura de entrada 2 llega a un espacio de medición 4 para la entrada del fluido. El espacio de medición 4 se extiende en un ángulo de 90° con respecto a la abertura de entrada 2 hacia la derecha, de modo que el fluido sigue una curvatura 10 y por consiguiente una curva representada esquemáticamente mediante una flecha. Una vez que el fluido haya atravesado el espacio de medición 4, el fluido a través de una abertura de salida 3 sale de la célula de medición 1. Poco antes de la abertura de salida 3 está prevista una curvatura 11 que discurre en la dirección opuesta de la curvatura 10, de modo que el fluido sigue de nuevo una curva de 90° representada mediante una flecha.

Tanto en la abertura de entrada 2 como en la abertura de salida 3 están previstos medios de conexión 12, 13, a través de los cuales la célula de medición 1 puede conectarse a conexiones correspondientes en el curso del proceso como célula de medición en línea. En la zona central del espacio de medición 4 está prevista una reducción 14 del espacio de medición 4, en particular cónica, para garantizar un flujo del fluido en la medida posible sin burbujas o laminar. En los medios de conexión 12, 13 están previstos medios de obturación. Para los medios de conexión 12, 13 están previstos ventajosamente, adaptadores configurados en particular como adaptadores desechables, adaptadores para la conexión en particular insertable, de distintas conexiones de líneas. Los adaptadores están formados en particular con plástico y se envasan al mismo tiempo con la célula de medición y se facilitan como set de célula de medición. Un set de célula de medición de este tipo ofrece la ventaja de que la incorporación en línea puede realizarse sin problemas, de manera rápida y segura en diferentes sistemas de conducción y por consiguiente también pueden reducirse los costes de almacenaje.

La célula de medición 1 se componen esencialmente de un cuerpo de célula de medición 5 de una sola pieza de plástico, en particular polifenilsulfona. Las propiedades del plástico de acuerdo con la invención: son capacidad de procesamiento precisa, alta rigidez, permeabilidad a los rayos gamma y alta combustibilidad, es decir, la fase gaseosa puede convertirse en al menos un 95 % de la masa en el momento de los procesos habituales de la combustión de basuras.

Mediante la previsión de una codificación 15 la célula de medición 1, en particular automáticamente, puede acoplarse con los medios de medición evitando una conexión distorsionada o errónea. Para ello, están previstos medios de acoplamiento correspondientes en la línea que va a conectarse o en un alojamiento para la célula de medición 1 en la línea.

La codificación 15 o una codificación adicional comprende en una forma de realización ventajosa de la invención una detección de parámetros para uno o varios parámetros de la célula de medición 1. La detección de parámetros puede constar de una configuración geométrica de la codificación 15 o de la codificación adicional, que se registran mediante los medios de acoplamiento o medios de registro independientes. Especialmente ventajosa es una detección de parámetros mecánica o electrónica. Como detección de parámetros electrónica se considera en particular un transpondedor para la identificación con ayuda de ondas electromagnéticas.

Los parámetros son en particular la constante de célula para la medición de conductividad y/o la longitud de trayecto óptico de la célula de medición 1 respectiva.

El espacio de medición 4 presenta un canal de medición 16, en particular tubular (preferiblemente con sección transversal circula), que se extiende por así decirlo por toda la longitud de la célula de medición 1. En un primer extremo 17 del canal de medición 16 la abertura de entrada 2 está dispuesta acodada en el canal de medición 16, mientras que en un segundo extremo 18 del canal de medición 16 la abertura de salida 3 está dispuesta acodada, y concretamente en dirección opuesta a la abertura de entrada 2.

La dirección axial de la abertura de entrada 2 y la dirección axial de la abertura de salida 3 son paralelas entre sí y discurren transversalmente o formando un ángulo de 90° con respecto a la dirección axial del canal de medición 16.

Transversalmente o formando un ángulo de 90° con respecto al canal de medición, así como en particular también transversalmente o formando un ángulo de 90° con respecto a la dirección axial de la abertura de entrada 2 o a la abertura de salida 3 se sitúa un área de medición de radiación 6 para la medición de la interacción del fluido en la célula de medición 1 con una radiación electromagnética. La radiación electromagnética entra desde una fuente de radiación no representada a través de una abertura de entrada de radiación 19 en el espacio de medición 4 y en el lado enfrentado a través de una abertura de salida de radiación 20 sale de nuevo del espacio de medición 4, donde llega a un equipo de medición de radiación. La trayectoria de los rayos discurre transversalmente o formando un ángulo de 90° con respecto al canal de medición 16 y la abertura de entrada 2 o la abertura de salida 3. La dirección axial de la abertura de entrada de radiación 19 y abertura de entrada de radiación 20 alineadas entre sí coincide con la trayectoria de los rayos.

En la abertura de entrada de rayos 19 y en la abertura de salida de rayos 20 están previstos en cada caso alojamientos de ventana 21, 22 para el alojamiento de ventanas transparentes para la radiación electromagnética de la fuente de radiación. Las ventanas sellan el espacio de medición 4 con respecto al entorno.

La célula de medición 4 está configurada de acuerdo con la invención de modo que en la trayectoria de los rayos al menos entre la abertura de entrada de rayos 19 y la abertura de salida de rayos 20, en particular entre las ventanas, no están dispuestas ninguna de las piezas constructivas adicionales que perturban la medición.

La longitud de trayecto óptico, es decir, el recorrido, que realiza la radiación electromagnética en el paso a través del fluido, resulta del contacto de las ventanas con los topes 23, 24 del alojamiento de ventana 21, 22.

En el extremo 17 está previsto un alojamiento de medición de conductividad 7 para el alojamiento de medios de medición de conductividad para la medición de la conductividad del fluido en la célula de medición 1. El alojamiento de medición de conductividad 7 consta en el presente ejemplo de cuatro aberturas de alojamiento 25 para electrodos de corriente y dos aberturas de alojamiento 26 dispuestas entre las aberturas de alojamiento 25 para electrodos de tensión. En las aberturas de alojamiento 25, 26 pueden alojarse de manera estanca los electrodos de corriente o de tensión, de modo que estos terminan en la medida de lo posible al mismo nivel que el primer extremo 17 o se adentran ligeramente en el espacio de medición 4. El funcionamiento de un sensor de conductividad se describe en el documento DE 19946315C2. En una forma de realización ventajosa de la invención el sensor de conductividad de acuerdo con el documento DE19946315C2 en una abertura de alojamiento es adecuado para el alojamiento de la carcasa 1 del sensor de conductividad de acuerdo con el documento DE19946315C2 y se divulga al mismo tiempo en combinación con este.

Además del alojamiento de conductividad 7 (preferiblemente en el mismo lado de la célula de medición 1) está prevista una codificación mecánica 15, con una clavija correspondiente está previsto un equipo de alojamiento o equipo de acoplamiento para el acoplamiento de la célula de medición 1 en la línea de proceso, en donde en el cuerpo de célula de medición 5 pueden estar previstas varias codificaciones 15 en particular asimétricas distribuidas en el cuerpo de célula de medición 5.

Asimismo junto al (preferiblemente en el mismo lado de la célula de medición 1) alojamiento de conductividad 7 está prevista un área de medición de temperatura 9 en forma de un agujero ciego 27 que llega casi hasta el espacio de medición 4. El agujero ciego 27 termina muy cerca del primer extremo 17 y en la zona de la abertura de entrada 2. Entre el agujero ciego 27 y el primer extremo 17 está prevista una fina pared divisoria 28, que puede perforarse mediante una punta de medición de una sonda térmica, de modo que se hace posible una medición fiable y al mismo tiempo una buena estanqueidad con respecto al entorno.

En el segundo extremo 18 enfrentado está previsto un alojamiento de medición de pH 8 para el alojamiento de los medios de medición de valor de pH para la medición del valor pH del fluido en la célula de medición 1. El alojamiento de medición de pH 8 comprende una abertura de alojamiento 29, cuya dirección axial está orientada alineada con la dirección axial del canal de medición 16. Un electrodo de pH insertado en la abertura de alojamiento 29 puede insertarse por consiguiente de manera estanca con respecto al entorno de la célula de medición 1 en el espacio de medición 4 y mide el valor de pH del fluido que pasa por delante.

Una punta del electrodo de pH en el sistema de acuerdo con la invención puede instalarse ventajosamente en el alojamiento de medición de pH 8 de tal modo que al menos llega hasta por debajo de la abertura de salida 3, en particular al menos hasta el centro de la abertura de salida 3 en el canal de medición 16. El electrodo de pH puede fijarse en la abertura de alojamiento 29 de manera estanca.

La célula de medición 1 puede orientarse de acuerdo con la invención en horizontal, tal como está representado en las figuras, de modo que la abertura de entrada 2 y/o la abertura de salida 3 están alineadas con la normal. Por ello se alcanza un comportamiento de marcha en vacía óptimo.

El espacio constructivo de la célula de medición 1 se minimiza adicionalmente cuando a este respecto una trayectoria de los rayos para la medición de la radiación electromagnética (área de medición de radiación 6) discurre en horizontal.

Esto puede optimizarse adicionalmente al discurrir el alojamiento de medición de pH esencialmente en horizontal, en particular como máximo con un ángulo de 20° con respecto a la horizontal.

Lista de referencias

1 célula de medición

2 abertura de entrada

3 abertura de salida

4 espacio de medición

5 cuerpo de célula de medición

6 área de medición de radiación

7 alojamiento de medición de conductividad

8 alojamiento de medición de pH

9 área de medición de temperatura

10 curvatura

11 curvatura

12 medio de conexión

13 medio de conexión

14 reducción

15 codificación

16 canal de medición

17 primer extremo

18 segundo extremo

19 abertura de entrada de radiación

20 abertura de salida de radiación

21 alojamiento de ventana

22 alojamiento de ventana

23 topes

24 topes

25 aberturas de alojamiento

26 aberturas de alojamiento

27 agujero ciego

28 pared divisoria

29 abertura de alojamiento

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Célula de medición permeable para el alojamiento de medios de medición para la medición de propiedades químicas y/o físicas de un fluido que circula por la célula de medición (1) con:

- una abertura de entrada (2) para la entrada del fluido,

- una abertura de salida (3) para la descarga del fluido,

- un espacio de medición (4), en particular único, dispuesto entre la abertura de entrada (2) y la abertura de salida (3),

- un área de medición de radiación (6) para la medición de la interacción del fluido en la célula de medición (1) con una radiación electromagnética desde fuera de la célula de medición (1) y

- un alojamiento de medición de conductividad (7) para el alojamiento de medios de medición de conductividad para la medición de la conductividad del fluido en la célula de medición (1) y/o un alojamiento de medición de pH (8) para el alojamiento de medios de medición de valor de pH para la medición del valor pH del fluido en la célula de medición (1), caracterizada por que la abertura de entrada (2) y la abertura de salida (3) discurren desfasadas entre sí y en paralelo.

2. Célula de medición según la reivindicación 1, en donde la célula de medición (1) al menos en su mayor parte, en particular en al menos el 90 %, preferiblemente en al menos el 95 %, se compone de elementos químicos con un número atómico <17.

3. Célula de medición según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la célula de medición (1) está configurada como célula de medición desechable, en particular en su mayor parte, de manera preferente esencialmente por completo, de plástico.

4. Célula de medición según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la célula de medición presenta un área de medición de temperatura (9) para la disposición, en particular para la conexión, de un sensor de temperatura.

5. Célula de medición según una de las reivindicaciones anteriores, en la que, el espacio de medición (4) en particular en su mayor parte tubular presenta un volumen de menos de 50 ml, en particular de menos de 30 ml.

6. Célula de medición según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la célula de medición (1) está creada de tal modo que el fluido recorre desde la abertura de entrada (2) hasta la abertura de salida (3) al menos una, en particular dos, de manera preferente exactamente dos, curvaturas (10, 11), en particular con un ángulo de curvatura de al menos 45°, preferiblemente más o menos 90°.

7. Célula de medición según una de las reivindicaciones anteriores, en la que una trayectoria de los rayos del área de medición de radiación (6) discurre transversalmente al espacio de medición (4) y transversalmente a la abertura de entrada (2) y /o la abertura de salida (3).

8. Célula de medición según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el alojamiento de conductividad (7) y/o el alojamiento de medición de pH (8) está o están dispuestos longitudinalmente con respecto al espacio de medición (4) y transversalmente a la abertura de entrada (2) y/ o a la abertura de salida (3).

9. Célula de medición según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la radiación electromagnética entra a través de una abertura de entrada de radiación (19) en el espacio de medición (4) y sale de nuevo del espacio de medición (4) en el lado enfrentado a través de una abertura de salida de radiación (20).

10. Célula de medición según la reivindicación 10, en la que en la abertura de entrada de rayos (19) y en la abertura de salida de rayos (20) en cada uno de ellos están previstos alojamientos de ventana (21, 22) para el alojamiento de ventanas transparentes para la radiación electromagnética de la fuente de radiación.

11. Sistema de una célula de medición según una de las reivindicaciones anteriores y

- un medio de radiación que puede instalarse en la célula de medición para generar la radiación electromagnética para la medición de la interacción del fluido en la célula de medición (1) con una radiación electromagnética desde fuera de la célula de medición (1) y

- el medio de medición de conductividad que puede instalarse en el alojamiento de conductividad (7) y/o - el medio de medición de valor de pH que puede instalarse en el alojamiento de medición de pH (8).

12. Sistema según la reivindicación 11, que presenta un equipo de medición de radiación que puede instalarse en un lado de la célula de medición enfrentado al medio de radiación.