ITGE20090036A1 - Dispositivo indicatore della vita residua per prodotti industriali. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: "Indicatore di vita residua per prodotti di consumo deperibili" ,

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda i sistemi per la valutazione dell'influenza delle variazioni di temperatura<SUI>prodotti deperibili, ed in particolare riguarda un dispositivo indicatore di vita residua per prodotti di consumo, In particolare per prodotti alimentari.

La maggIOr parte dei prodotti industriali, ed In particolare prodotti dell' ind ustria agroal imentare o farmaceutica, hanno delle proprietà che deperiscono, fino ad azzerarsi, in un lasso di tempo dato, che è in genere indicato come validità o scadenza del prodotto. Va detto però che generalmente, come viene sovente riportato sulle confezioni dei detti prodotti, tal data si riferisce al prodotto integro conservato In modo ottimale; non è tuttavia sempre possibile al consumatore stabilire se il prodotto, prIma del suo acquisto, sia stato conservato nel modo più appropriato.

Dal documento US-A-5531180 è noto un dispositivo in grado di rilevare la variazione di temperatura che ha subito un prodotto, in particolare surgelato, e di indicarne con mezzI opportuni l'entità. Tuttavia tale dispositivo non fornisce alcuna valutazione In merito alla effettiva vita residua del prodotto, e quindi il dato che rileva è difficilmente trasferibile al consumatore, che di norma non ha né conoscenze né mezzi tecnici per compiere valutazioni di questo genere.

In WO-A-99/44021 è descritto un indicatore tempotemperatura in cui una sbarretta di un dato materiale è sottoposta ad un carico di trazione, ad esempIO di una molla, ed il materiale dato è grado di variare la sua risposta alla trazione a seconda della temperatura. In questo modo, scegliendo in modo opportuno il materiale estensibile ed i mezzi per sottoporlo a carico in trazione, si può ricavare un dispositivo che fornisca indicazioni sulla vita residua del prodotto cui detto dispositivo è stato associato. Tuttavia, questo tipo di soluzione presenta, dal punto di vista dell' attuazione pratica una serIe di difficoltà legate principalmente alla scelta dei materiali In questione; In prImo luogo, SI possono incontrare anche notevoli difficoltà di taratura dell'indicatore. Inoltre, gran parte di questi possono risultare tossici o comunque nocivi, e questo fatto male<SI>attaglia ad un dispositivo destinato all'uso su prodotti alimentari o farmaceutici. Ulteriormente, questo dispositivo mostra delle notevoli complicazioni per ottenere un'indicazione irreversibile della vita residua del prodotto.

Nella domanda di brevetto WQ-A-2006/128746 depositata a nome della medesima richiedente è descritto un dispositivo indicatore di vita residua per prodotti di consumo deperibili, comprendente un materiale che presenta una proprietà variabile al variare della temperatura secondo una funzione data, mezzi di azionamento che agiscono sul detto materiale in modo da fargli esibire la predetta proprietà, e mezzI indicatori associati all' assieme materiale/mezzi di azionamento, detti mezzi indicatori indicando la vita residua rispetto alla data di scadenza del prodotto; detto materiale è un fluido a viscosità variabile in funzione della temperatura, che fluisce in un condotto di una data sezione, i mezzi di azionamento comprendendo un organo in grado di applicare una pressione sostanzialmente costante su detto fluido, il flusso di detto fluido essendo associato a detti mezzi indicatori.

Nella domanda di brevetto italiana GE2008A000027 depositata dalla medesima richiedente, è descritto un dispositivo indicatore di vita residua per prodotti di consumo deperibili, comprendente un materiale che presenta una proprietà variabile al variare della temperatura secondo una funzione data, mezzi di azionamento che agiscono sul detto materiale in modo da fargli esibire la predetta proprietà, e mezzI indicatori associati all' assieme materiale/mezzi di azionamento, detti mezzI indicatori indicando la vita residua rispetto alla data effettiva di scadenza del prodotto, detto materiale essendo un fluido a viscosità variabile in funzione della temperatura, che fluisce 1ll un condotto di una data sezione, mezzI di azionamento comprendendo un organo in grado di applicare un differenziale di pressione a detto fluido, il flusso di detto fluido essendo associato a detti mezzi indicatori; sono inoltre previsti mezzi di attivazione di detto organo in grado di applicare un differenziale di pressione a detto fluido, in modo tale da differire lo stadio di realizzazione e lo stadio di funzionamento di detto dispositivo.

In particolare, detti mezzi in grado di controllare la generazIOne di detto differenziale di pressIOne possono comprendere una barriera amovibile disposta tra una camera contenente una soluzione più concentrata ed una camera contenente una soluzione più diluita; la rimozione di detta barriera di fatto crea la coppia osmotica che stabilisce il differenziale di pressione applicato a detto fluido viscoso.

In una ulteriore forma esecuti va, detto organo in grado di applicare un differenziale di pressione a detto fluido comprende una camera contenente un fluido gassoso ad una pressIOne data.

Quest'ultima forma esecutiva presenta degli indiscutibili vantaggi dal punto di vista applicativo rispetto alla già descritta forma che utilizza il sistema osmotico; tuttavia, entrambi i sistemi presentano lo svantaggio, per ottenere un sistema in grado di funzionare per intervalli di tempo di un certo rilievo, di dover essere realizzati con dimensioni, In particolare delle camere, piuttosto ragguardevoli, che rendono quindi difficile la realizzazione di dispositivi "ad etichetta" adattabili anche a prodotti di consumo di medie e piccole dimensioni.

Un altro problema legato a questo tipo di dispositivi è dato dal fatto che SI basano, dal punto di vista del rilevamento delle variazioni di temperatura, soprattutto sulle varIa .Z..IonI di proprietà del fluido VISCOSO. Questa caratteristica limita di fatto il campo di possibili applicazioni del dispositivo.

Scopo della presente invenzione è quindi fornire un dispositivo del tipo sopra descritto che possa essere realizzabile in dimensioni estremamente ridotte mantenendo un'ampia capacità di funzionalità anche su periodi di utilizzazione prolungati. Ulteriore scopo dell' invenzione è fornire un dispositivo che abbia una sensibilità alle variazioni di temperatura ulteriormente migliorata.

Oggetto della presente invenzione è pertanto un dispositivo indicatore di vita residua per prodotti di consumo deperibili, comprendente un materiale che presenta una proprietà variabile al variare della temperatura secondo una funzione data, mezzi di azionamento che agiscono sul detto materiale in modo da fargli esibire la predetta proprietà, e mezzI indicatori associati all' assieme materiale/mezzi di azionamento, detti mezzi indicatori indicando la vita residua rispetto alla data di scadenza effettiva del prodotto, detto materiale essendo un fluido a viscosità variabile in funzione della temperatura, che fluisce in un condotto di una data sezione, detti mezzi di azionamento comprendendo un organo in grado di applicare un differenziale di pressione a detto fluido, il flusso di detto fluido essendo associato a detti mezzi indicatori, caratterizzato dal fatto che detto organo di azionamento comprende una coppia di sistemi fluidici, dei quali almeno uno comprende più fasi in equilibrio fra loro. In particolare, detti sistemi fluidici sono posti alle estremità di detto condotto con rispettivi valori di pressione leggermente differenti tra loro.

In una forma esecutiva, detto sistema fluidico In equilibrio con più fasi comprende un liquido volatile puro In equilibrio con la propria fase vapore. Preferibilmente, entrambi i sistemi fluidici prevedono un liquido volatile puro in equilibrio con la propria fase vapore.

Alternativamente, detto sistema fluidico In equilibrio con più fasi può comprendere una miscela di almeno due liquidi volatili In equilibrio con la propria fase vapore.

In un altra forma esecutiva, detto sistema fluidico in equilibrio con più fasi comprende una soluzione di un liquido volatile ed un soluto non volatile ad una data concentrazione, in equilibrio con la propria fase vapore.

Inoltre, può essere previsto che il sistema fluidico 1ll equilibrio con più fasi comprenda ulteriormente un componente supercritico, ovvero utilizzato ad una temperatura superiore alla propria temperatura critica, ed in particolare un componente gassoso.

Dal punto di vista strutturale, detto dispositivo comprende: due camere sostanzialmente del medesimo volume, comunicanti tramite un condotto capillare. In particolare, dctte camere e detto condotto capi llare sono ricavati di pezzo in uno strato di materiale stampabile, detto strato essendo ricoperto con uno strato di pellicola trasparente.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche del dispositivo secondo la presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione di una forma esecutiva della medesima, resa, a scopo esemplificativo e non limitativo, con riferimento all'unica tavola di disegni allegati, in cui:

la figura I è una vista in pianta di una forma esecutiva del dispositivo secondo la presente invenzione.

con più fasi può comprendere una miscela di almeno due liquidi volatili in equilibrio con la propria fase vapore.

In un altra forma esecutiva, detto sistema fluidico In equilibrio con più fasi comprende una soluzione di un liquido volatile ed un soluto non volatile ad una data concentrazione, in equilibrio con la propria fase vapore.

Inoltre, può essere previsto che il sistema fluidico in equilibrio con più fasi comprenda ulteriormente un componente supercritico, ovvero utilizzato ad una temperatura superiore alla propria temperatura critica, ed in particolare un componente gassoso.

Dal punto di vista strutturale, detto dispositivo comprende: due camere sostanzialmente del medesimo volume, comunicanti tramite un condotto capillare. In particolare, dette camere e detto condotto capillare sono ricavati di pezzo in uno strato di materiale stampabile, detto strato essendo ricoperto con uno strato di pellicola trasparente.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche del dispositivo secondo la presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione di una forma esecutiva della medesima, resa, a scopo esemplificativo e non limitativo, con riferimento all'unica tavola di disegni allegati, in cui:

la figura l è una vista in pianta di una forma esecutiva del dispositivo secondo la presente invenzione.

In figura è illustrata una forma esecutiva dell' indicatore secondo la presente I<.>n<.>venZione; con è designato il supporto di base su cui detto dispositivo è realizzato. Nel supporto I sono formate due cavità 101 e 201 opportunamente sagomate, collegate tra loro mediante il condotto capillare 301; la cavità 101 è suddivisa in due camere 111 e 121, comunicanti tramite il canale 131. Analogamente, la cavità 20 I è suddivisa In due camere 211 e 221, comunicanti tramite il canale 231. Sulla parete 401 del supporto I è disposta, in prossimità del bordo della camera 221, una scala graduata 411. Sopra la parete 40 I del supporto 1 è disposto uno strato SOl di pellicola trasparente.

Il funzionamento del dispositivo secondo la presente invenzione apparirà evidente da quanto segue. Dopo aver caricato nella camera 121 il liquido ad alta viscosità, in particolare poliisobutene, preferibilmente con un peso molecolare nell 'ordine di 700-1000 d, ed in particolare con peso molecolare di 920 d, le due cavità 101 e 201 vengono evacuate e successivamente le camere 111 e 211 sono riempite parzialmente con due liquidi puri. Tali liquidi puri sono scelti in funzione delle loro caratteristiche di tensione di vapore al variare della temperatura; come casI esemplificativi possono essere presi In considerazione etanolo e propanolo, rispettivamente per la camera 111, a monte della camera in cui viene caricato il liquido VISCOSO, e per la camera 211 a valle del condotto capillare e della camera 221 in cui il liquido viscoso andrà a def! uire.

La quantità di liquido da caricare in Ciascuna camera deve essere superiore ad un valore minimo, al pari od al di sotto del quale si avrebbe una vaporizzazione completa del liquido caricato, ed inferiore ad un valore massimo, al pan od al di sopra del quale si avrebbe un riempimento completo della camera con il liquido stesso. Ipotizzando di essere In un campo di preSSIOni non elevate, ovvero che l'equazione di stato dei gas ideali rappresenti bene il comportamento volumetrico di gas e vapori, il numero minimo di moli da caricare nel sistema deve essere pari a:

dove nl.m,n e n2,min rappresentano le moli dei componenti I e 2 caricate nelle rispettive camere, p,dT) e Ps2(T) rappresentano le tensioni di vapore dei liquidi e 2, rispettivamente, R è la costante universale dei gas e T è la temperatura del sistema, espressa in Kelvin. Nelle precedenti relazioni è stato messo in evidenza che la tensione di vapore è funzione della temperatura; in particolare, essa è una funzione crescente della temperatura, con andamento tipicamente esponenziale. Ciò implica che il numero minimo

di moli da caricare nelle due camere dipende dalla temperatura massima prevista per il corretto funzionamento dell'indicatore. Se il numero di moli caricate nel sistema è inferiore al valore mInimO, il liquido caricato vaporizza completamente e<SI>equilibra in fase vapore ad una pressione inferiore alla propna tensione di vapore. Il numero minImo di moli da caricare nel sistema equivale al massimo valore di volume specifico molare ammissibile per avere un sistema bifasico. Questo valore è dato da:

Di contro, se il numero di moli caricate è pan o eccede il valore massImo dato dalle relazioni:

dove e rappresentano i volumi specifici molari dei liquidi l e 2 puri, il liquido caricato riempirà integralmente le camere. In altri termini, è necessario che risulti per ciascuno dei due componenti:

dove n, rappresenta le moli caricate per il componente<1ll>esame e Vi rappresenta il volume della rispettiva camera. Se le moli caricate 1ll cIascuna camera sono comprese fra i valori limite stabiliti dalle precedenti relazioni, i liquidi caricati nelle due camere vaporizzano parzialmente, instaurando condizioni di equilibrio liquido-vapore In ciascuna camera. Di conseguenza, nella cavità 101 SI instaurerà la pressione p,J(T) , mentre nella cavità 201 SI instaurerà la pressione p,J(T).

Considerando il liquido I come il più volatile, ovvero p,,>p,2, il gradi ente di pressione in grado di spIngere il liquido ad alta viscosità, generato dai due sistemi 1ll equilibrio liquido-vapore, sarà dunque pari a:

<(8)>

Ipotizzando, senza perdita di generalità, che il controllo del flusso SIa effettuato esclusivamente dal condotto capillare 301, ovvero che esso Sia di sezione notevolmente inferiore rispetto al canale indicatore, il gradiente di pressIOne può essere assunto, con ottima approssimazione, pari alla perdita di carico del liquido ad alta viscosità ai capi del solo capillare. Quindi, applicando la legge di Poiseuille per il moto laminare di un fluido newtoniano in condotti cilindrici si può scnvere:

dove:

• f1(T) indica la viscosità del liquido che fluisce nel condotto capillare, che è una funzione della temperatura;

• Q, indica la portata volumetrica del liquido ad alta viscosità che fluisce nel capillare R2<;>tale portata volumetrica è, ovviamente, pari a quella che fluisce nel condotto di indicazione.

La velocità di avanzamento del liquido<VISCOSO>colorato nel condotto di indicazione sarà dunque pari a:

ovvero:

La relazione (11) costituisce l'equazione di dimensionamento per l'indicatore in oggetto, con riferimento al caso esemplificativo presentato. Essa fornisce la velocità di avanzamento del liquido viscoso colorato in funzione dei parametri progettuali del dispositivo e della temperatura. L'azione della temperatura si esplica in due modi:

• induce delle forti variazioni di viscosità nel liquido viscoso: in particolare, quando la temperatura aumenta la viscosità del liquido diminuisce notevolmente e quindi l'indicazione avanza più rapidamente;

• influisce sui valori delle tensioni di vapore e : In particolare, la spinta motrice del sistema può anch'essa aumentare notevolmente con la temperatura, a seconda della particolare scelta della coppia di liquidi caricati.

In definitiva, se negli indicatori di cui ai brevetti della richiedente sopra citati, per brevità denominati indicatore visco-osmotico ed indicatore visco-pneumatico, la caratteristica di risposta dipende essenzialmente dall'azione della temperatura sulla viscosità del liquido che scorre nel capillare, ovvero sull'elemento resistente al moto, in questo caso si può avere una notevole variazione con la temperatura anche della spinta generata dall'elemento motore. E' questa una caratteristica peculiare di questo indicatore, quando lo si confronti con l'indicatore visco-osmotico oppure VISCO-pneumatico.

Un grosso vantaggio dell'indicatore azionato da sistemi !il equilibrio di fase consiste nella possibilità di realizzare le cavità 101 e 20 I di dimensioni più contenute rispetto agli indicatori visco-osmotico e visco-pneumatico. Ad esempio, !il un indicatore visco-pneumatico chiuso le cavità 101 e 20 I devono essere notevolmente più grandi rispetto al condotto di indicazione, per fare in modo che l'espansione del gas a monte e la compressione del gas a valle siano contenute.

Infatti se cosi non fosse il gradiente di pressione inizialmente applicato si ridurrebbe, potendo arrivare fino ad annullarsi e quindi a causare l'arresto del sistema. Di contro, in presenza di una coppia di sistemi fluidici in equilibrio di fase la pressione nelle due camere SI mantiene fissata (a temperatura costante) al valori delle rispettive tensioni di vapore. Il meccanismo che rende ciò possibile è spiegato qualitativamente, per il caso esemplificativo In oggetto, come segue. Il vapore contenuto nella camera a pressione più alta, spingendo sul liquido ad alta viscosità, si espande. Questa espansione del vapore, Invece di causare una diminuzione di preSSIOne, causa l'evaporazione di una quota del liquido in equilibrio con esso, tale da mantenere la pressione costante al valore Pd. Quindi man mano che il liquido ad alta viscosità avanza, il liquido evapora mantenendo costante la pressIone nella cavità 101; analogamente, nella cavità 201 il vapore, compresso dall'avanzamento del liquido viscoso, condensa parzialmente mantenendo costante la pressione nella cavità 201. Questo meccanismo, che distingue questa tipologia di indicatore da quello visco-pneumatico, può funzionare fintanto che nelle due camere siano presenti due fasi In equilibrio, ovvero fintanto che non tutto il liquido I sIa evaporato nella cavità 101 e non tutto il vapore Sia condensato nella cavità 20 l. La possibilità di realizzare le cavità 101 e 201 di dimensioni notevolmente più contenute rende il dispositivo riducibile a dimensioni più piccole, con evidenti vantaggi nel packaging del prodotto.

Un ulteriore aspetto collegato con quanto appena rilevato, consiste nella possibilità di fare funzionare l'indicatore con un gradi ente di pressIOne più piccolo, rispetto al caso dell'indicatore visco-pneumatico. Infatti, uno dei modi per contenere il volume delle camere In un indicatore visco-pneumatico chiuso consiste nell'aumentare la differenza di pressione iniziale al capi del liquido ad alta viscosità. Ciò consente di continuare ad avere un gradi ente di pressione di verso da zero, anche in presenza di camere non troppo grandi, in quanto fenomeni di espansione (a monte) e compressione (a valle), pur facendo diminuire la spinta sul liquido viscoso, hanno a disposizione un maggiore gradi ente di pressione "da consumare" prima di arrivare all'arresto del dispositivo. Tuttavia, per avere un dispositivo funzionante per parecchi giorni, la velocità di avanzamento deve essere molto bassa: per fare ciò con un elevato gradi ente di pressione è necessarIO che il capillare sia di diametro molto piccolo. Tipicamente possono rendersi necessari capillari dell'ordine di 100 flm di diametro interno, che richiedono lavorazioni di elevata preCISIOne e costi abbastanza elevati.

In sintesi: se In un indicatore visco-pneumatico Cl sono dei limiti nella riducibilità di scala e/o la necessità di condotti capillari di dimensioni estremamente piccole, in un indicatore azionato da sistemi In equilibrio di fase è possibile ottenere scale più ridotte e gradienti di pressIOne applicati più bassi, tali cioè da consentire la realizzazione di capillari di sezione più grande. La tecnologia da impiegare per la realizzazione del capillare dipende dal valore del diametro interno: più è elevato e maggiore è la probabilità che si possano impiegare lavorazioni meno costose.

Nella configurazione esemplificativa presentata In figura l il sistema è, nel suo complesso, chiuso. Ciò vuoi dire che il gradiente di pressione applicato al liquido ViSCOSO non è In alcun modo influenzato dal valore della preSSione dell'ambiente esterno. Ciò rappresenta un vantaggio in quanto rende le caratteristiche di funzionamento svincolate dalla pressione esterna, che è soggetta a variazioni con le condizioni atmosferiche e con l'altitudine, e rende impraticabile un'eventuale manomiSSione del dispositivo. L'unico parametro che influenza il funzionamento dell'indicatore è, come deve essere, la temperatura esterna.

La possibilità di ottenere un effetto motore (il gradi ente di pressIOne applicato) che aumenti con l'innalzamento della temperatura consente di accentuare la termosensibilità dell'indicatore, in confronto all'indicatore visco-osmotico e visco-pneumatico. Infatti, alla diminuzione della resistenza al moto (la viscosità) con l'aumento di temperatura, presente in tutti i visco-indicatori, SI somma anche l'aumento del gradiente di pressione applicato.

Il mantenimento dell'indicatore in stato disattivo, e la successIva attivazione a richiesta, può essere ottenuto mantenendo l'indicatore ad una temperatura sufficientemente più bassa rispetto a quella dell'utilizzo sul prodotto da monitorare, ad un valore inferiore o circa uguale al punto di scorrimento del liquido ad alta viscosità. In questo modo il liquido ad alta viscosità, pur essendo soggetto ad un piccolo gradiente di pressione applicato, non potrà scorrere e rimarrà nella POSIZIone assunta all'atto della carica. Quando l'indicatore vIene prelevato dall'ambiente refrigerato ed applicato sul prodotto da monitorare, comincerà a funzi onare.

In una configurazione alternativa, almeno una delle camere 101 e 201 è riempita con un liquido, ad esempio etanolo, miscelato con una data quantità di gas. Il gas utilizzato potrebbe essere aria, derivante da un'evacuazione non completa della camera stessa preliminarmente alla carica del liquido, oppure un inerte, come ad esempio l'azoto. Se la quantità di liquido caricato nella camera è compresa fra un certo valore minimo ed un certo valore massimo, si instaura un equilibrio fra una fase gassosa ed una fase liquida. Una certa quantità di componente gassoso, tipicamente molto piccola, SI scioglie nella fase liquida, mentre il liquido vaporizza parzialmente miscelandosi con il gas (miscela gassosa gas/alcool, ad esempio). In questo caso SI viene ad avere, per cosi dire, un sistema "ibrido" fra l'indicatore visco-pneumatico, nel quale è presente solo una fase gassosa nelle due camere, e l'indicatore descritto in precedenza nel presente brevetto, nelle camere del quale non è presente alcun componente gassoso ma SI instaura un equilibrio liquido-vapore in seguito all'evacuazione completa dell'aria ed alla carIca dei liquidi. Supponendo che la camera contenga del gas, quando il contenuto di detta camera si espande, il sistema "ibrido" evolve verso un nuovo equilibrio di fase localizzato ad una pressione inferiore alla precedente. Tuttavia, il calo di pressione che si manifesta può essere, dipendentemente dai valori dei parametri progettuali, meno marcato rispetto al caso dell'indicatore visco-pneumatico in quanto la diminuzione di pressione che si avrebbe in assenza del liquido è parzialmente bilanciata da un'ulteriore parziale evaporazione del componente liquido. Analogamente, se la camera contenesse del gas, la compressione di detta camera può risultare, dipendentemente dai valori progettuali, In un aumento di pressIOne meno marcato di quello che SI avrebbe In un indicatore visco-pneumatico. Anche dal punto di vista fluidico, quindi, detto sistema ha le potenzialità per rappresentare un "ibrido" fra l'indicatore visco-pneumatico e l'indicatore completamente evacuato e caricato solo con liquidi. In ipotesi di componente gassoso insolubile In fase liquida, bassa preSSlOne (applicabilità dell'equazione di stato dei gas ideali) ed incomprimibilità della fase liquida (ovvero che la densità della fase liquida dipenda solo dalla temperatura, essendo indipendente dalla pressione), la pressione che si instaura nella camera contenente il sistema in equilibrio liquido-gas, può essere calcolata dalla seguente relazione:

dove Ps è la tensione di vapore del liquido, V è il volume della camera, n,o, indica le moli totali (liquido gas) presenti nella camera, VLil volume specifico molare del liquido, z è la frazione molare globale del liquido. Questa relazione consente il calcolo di progetto di un indicatore contenente miscele gas/liquido in almeno una delle due camere.

Se da un lato questa tipologia di indicatore non consente che la pressione rimanga perfettamente costante nelle cavità 101 e 201, d'altro canto ha il vantaggio di consentire di operare su un numero magglOre di parametri progettuali per regolare la presslOne interna alle camere (quantità di gas caricato nel sistema, quantità di liquido

caricato, volume delle camere). Nel caso dell'indicatore caricato con liquidi puri (in assenza di gas), il gradiente di pressione applicato dipende esclusivamente dalla tipologia di liquidi impiegati. Invece modulando, entro i limiti consentiti dalla progettazione, la quantità di gas presente ncl sistema si può regolare efficacemente il gradi ente di pressione applicato al liquido VISCOSO operando sempre con lo stesso, ed unico , liquido nel sistema.

In un'ulteriore configurazione di indicatore basato su equilibri di fase, le cavità 101 e 20 l sono evacuate integralmente e successivamente riempite con due miscele liquide, formate dalla stessa coppia di componenti, ma di diversa composizione. Se le quantità di liquido caricate sono comprese in un opportuno intervallo, anche in questo caso nelle due camere si instaurerà un equilibrio liquido-vapore caratterizzato da un diverso valore di pressione che consente il moto del liquido viscoso. Man mano che il liquido viscoso si sposta nel canale di indicazione, la pressione di equilibrio nella cavità 101 tende a diminuire, mentre quella nella cavità 201 tende ad aumentare, a differenza del caso dell'indicatore nel quale le due cavità sono riempite ciascuna con un liquido puro (indicatore con camere perfettamente isobare). Tuttavia, anche in questo caso, a seconda dei valori dei parametri progettuali, è possibile realizzare un indicatore nel quale la vanaZlOne di pressione in ciascuna camera sia più contenuta rispetto a quella che si avrebbe in un indicatore visco-pneumatico. Inoltre, l'entità della differenza di pressione che spmge il liquido<VISCOSO>può essere tarata, oltre che variando la coppia di liquidi, anche operando sulla composizione delle miscele liquide caricate, senza necessità di cambiare i liquidi costituenti.

Come ulteriore alternativa al sistemi sopra descritti, almeno una delle due camere può essere caricata con una soluzione di un soluto non volatile disciolto in un solvente (ad esempio: un sale disciolto in un solvente volatile). Ad esempio la cavità 101 può essere caricata con un solvente puro di certa tensione di vapore, mentre la cavità 20 I viene caricata con una soluzione di un soluto non volatile (ad esempio: uno zucchero, un sale) di data concentrazione. Caricando le due cavità con quantità di liquidi contenute in opportuni limiti, si instaura un equilibrio fra una fase vapore ed una fase liquida. La pressione nella cavità 101 si manterrà costantemente pari al valore della tensione di vapore ( del solvente; la pressIOne nella cavità 201 risulterà essere leggermente inferiore 10 virtù dell'effetto ebullioscopico causato dal soluto non volatile che porta ad un abbassamento della pressIOne di equilibrio. In particolare, detto abbassamento della pressione di equilibrio (L1P'b) può essere stimato, almeno in prima approssimazione, dalla relazione:

dove v è il numero di moli di specie dissociate presenti

In soluzione per mole di saluto disciolto e x è la frazione molare del saluto. A titolo esemplificativo, con una concentrazione molare pari a 0.05 di un sale divalente, si ottiene un abbassamento ebullioscopico pari al 10% della tensione di vapore. Da ciò consegue che con un solvente che abbia 500 mbar di tensione di vapore, si può ottenere un abbassamento ebullioscopico dell'ordine di 50 mbar. Per conseguenza, se la cavità 101 è caricata con il solvente puro e la cavità 20 I con la soluzione salina, sul liquido<VISCOSO SI>genera un gradi ente di pressIOne spingente di circa 50 mbar. Man mano che l'indicazione avanza, la pressione nella cavità 101 si mantiene costante al valore della tensione di vapore del solvente; per quanto riguarda la cavità 20 I , la riduzione volumica causa una parziale condensazione del vapore. Progettando il sistema in modo tale che il liquido nella cavità 201 sia In quantità molto maggIOre del vapore, l'effetto di diluizione causato dalla parziale condensazione fa diminuire solo modestamente l'effetto ebullioscopico, garantendo un gradiente di pressione spingente sul liquido viscoso approssimativamente costante durante l'intera vita del l 'indicatore.

Quest'ultimo sistema suggerIsce anche una modalità alternativa per il sistema di attivazione. L'indicatore può essere mantenuto in stato disattivo se nella cavità 201 solvente e saluto sono inizialmente mantenuti separati (ad esempIo: il saluto in una capsula a contatto con il solvente).

In questo stato, ad entrambi i capi del liquido viscoso è applicata una presslOne pari alla tensione di vapore del solvente. In seguito al mescolamento del saluto con il solvente nella cavità 101 (ad esempIo ottenuto rompendo la capsula che contiene il saluto) la pressione nella camera SI abbassa In virtù dell'effetto ebullioscopico. Il liquido viscoso SI pone In movimento.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. D i s p o s i t i v o i n d i c a t o r e d i v i t a r e s i d u a p e r p r o d o t t i d i c o n s u m o d e p e r i b i l i , c o m p r e n d e n t e u n m a t e r i a l e c h e p r e s e n t a u n a p r o p r i e t à v a r i a b i l e a l v a r i a r e d e l l a t e m p e r a t u r a s e c o n d o u n a f u n z i o n e d a t a , m e z z i d i a z i o n a m e n t o c h e a g i s c o n o s u l d e t t o m a t e r i a l e I n m o d o d a f a r g l i e s i b i r e l a p r e d e t t a p r o p r i e t à , e m e z z I i n d i c a t o r i a s s o c i a t i a l l 'a s s i e m e m a t e r i a l e / m e z z i d i a z i o n a m e n t o , d e t t i m e Z Z I i n d i c a t o r i i n d i c a n d o l a v i t a r e s i d u a r i s p e t t o a l l a d a t a d i s c a d e n z a e f f e t t i v a d e l p r o d o t t o , d e t t o m a t e r i a l e e s s e n d o u n f l u i d o a v i s c o s i t à v a r i a b i l e i n f u n z i o n e d e l l a t e m p e r a t u r a , c h e f l u i s c e I n u n c o n d o t t o d i u n a d a t a s e Z I O n e , d e t t i m e Z Z I d i a z i o n a m e n t o c o m p r e n d e n d o u n o r g a n o i n g r a d o d i a p p l i c a r e u n d i f f e r e n z i a l e d i p r e s s i o n e a d e t t o f l u i d o , i l f l u s s o d i d e t t o f l u i d o e s s e n d o a s s o c i a t o a d e t t i m e Z Z I i n d i c a t o r i , c a r a t t e r i z z a t o d a l f a t t o c h e d e t t o o r g a n o i n g r a d o d i a p p l i c a r e u n d i f f e r e n z i a l e d i p r e S S I O n e c o m p r e n d e u n a c o p p i a d i s i s t e m i f l u i d i c i , d i s p o s t i a l l e e s t r e m i t à d i d e t t o c o n d o t t o , d e i q u a l i a l m e n o u n o c o m p r e n d e p i ù f a s i i n e q u i l i b r i o f r a l o r o . 2.<D i s p o s i t i v o s e c o n d o l a r i v e n d i c a z i o n e 1 , i n c u i d e t t i s i s t e m i>f l u i d i c i s o n o p o s t i a l l e e s t r e m i t à d i d e t t o c o n d o t t o c o n r i s p e t t i v i v a l o r i d i p r e s s i o n e l e g g e r m e n t e d i f f e r e n t i t r a l o r o . 3.<D i s p o s i t i v o s e c o n d o l a r i v e n d i c a z i o n e>1<o 2 , I n c u i d e t t o>s i s t e m a f l u i d i c o c o n p i ù f a s i i n e q u i l i b r i o c o m p r e n d e u n l i q u i d o v o l a t i l e p u r o i n e q u i l i b r i o c o n l a p r o p r i a f a s e v a p o r e . 4. D i s p o s i t i v o s e c o n d o l a r i v e n d i c a z i o n e l o 2 , i n c u i d e t t o s i s t e m a f l u i d i c o i n e q u i l i b r i o c o n p i ù f a s i c o m p r e n d e u n a m i s c e l a d i a l m e n o d u e l i q u i d i v o l a t i l i i n e q u i l i b r i o c o n l a p r o p r i a f a s e v a p o r e . 5. D i s p o s i t i v o s e c o n d o l a r i v e n d i c a z i o n e 1 o 2 , i n c u i d e t t o s i s t e m a f l u i d i c o i n e q u i l i b r i o c o n p i ù f a s i c o m p r e n d e u n a s o l u z i o n e d i u n l i q u i d o v o l a t i l e e d u n s o l u t o n o n v o l a t i l e a d u n a d a t a c o n c e n t r a z i o n e , i n e q u i l i b r i o c o n l a p r o p r i a f a s e v a p o r e . 6. D i s p o s i t i v o s e c o n d o l a r i v e n d i c a z i o n e 3 , i n c u i e n t r a m b i i d e t t i s i s t e m i f l u i d i c i c o m p r e n d o n o u n l i q u i d o p u r o I n e q u i l i b r i o c o n l a p r o p r i a f a s e v a p o r e . 7. D i s p o s i t i v o s e c o n d o u n a q u a l u n q u e d e l l e r i v e n d i c a z i o n i p r e c e d e n t i d a 3 a 5 , i n c u i d e t t o s i s t e m a f l u i d i c o I n e q u i l i b r i o c o m p r e n d e u l t e r i o r m e n t e un c o m p o n e n t e s u p e r c r i t i c o . 8. D i s p o s i t i v o s e c o n d o l a r i v e n d i c a z i o n e 7 , I n C U I d e t t o c o m p o n e n t e s u p e r c r i t i c o è g a s s o s o . 9. D i s p o s i t i v o s e c o n d o u n a q u a l u n q u e d e l l e r i v e n d i c a z i o n i p r e c e d e n t i d a 1 a 8 , i n c u i d e t t o d i s p o s i t i v o c o m p r e n d e : d u e c a m e r e s o s t a n z i a l m e n t e d e l m e d e s i m o v o l u m e , c o m u n i c a n t i t r a m i t e u n c o n d o t t o c a p i l l a r e . lO. D i s p o s i t i v o s e c o n d o l a r i v e n d i c a z i o n e 9 , i n c u i d e t t e c a m e r e e d e t t o c o n d o t t o c a p i l l a r e s o n o r i c a v a t i d i p e z z o i n u n o s t r a t o d i m a t e r i a l e s t a m p a b i l e , d e t t o s t r a t o e s s e n d o r i c o p e r t o c o n u n o s t r a t o d i p e l l i c o l a t r a s p a r e n t e .