PT1516177E - Dispositivo de determinação da molhagem de uma parede por um líquido - Google Patents

Description

ΕΡ 1 516 177/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Dispositivo de determinação da molhagem de uma parede por um liquido" 0 assunto deste invento consiste num dispositivo de determinação da molhagem de uma parede por um liquido. Um tal dispositivo encontra-se descrito no pedido de patente EP 0 250 291A1.

Certos domínios da técnica precisam interessar-se por esta questão e em determinar, por exemplo, se as paredes de reservatórios, de tubagens, de sondas de medição ou de ferramentas de reactores nucleares estão molhadas com certos metais que podem ser o sódio, o potássio, o chumbo, o bismuto ou as suas ligas. De acordo com o caso, a molhagem é indispensável ou, ao contrário, proibida. A molhagem de um sólido por um líquido é um fenómeno que depende de numerosos factores, para além da natureza quimica do metal liquido e da parede, da pureza do liquido, do estado da superfície da parede, da temperatura, da natureza e da presença de gás ocluso no líquido e do tempo de actuação na presença do metal líquido e da parede. A molhagem pode ser definida como a aderência em escala atómica do metal sobre a parede e não é fácil determina-la directamente. Consideraram-se diferentes critérios e modos de medição para determinar a molhagem, a sua ausência ou um estado intermédio sobre as paredes de um objecto imerso num banho de metal líquido, trabalhando se necessário num provete de controlo do objecto.

Tivemos assim a ideia de correlacionar a molhagem na dispersão de uma gota ou na ascensão capilar do metal líquido, mas sem obter um resultado muito preciso por causa dos numerosos factores influentes. O invento pertence a uma categoria diferente de processos e compreende dois modos fundamentais de realização, mas que são estreitamente aparentados pois assentam na transmissão de ondas ultrasónicas através da interface da parede e do líquido. Entre eles um é um dispositivo de 2 ΕΡ 1 516 177/ΡΤ determinação da molhagem de uma parede por um líquido, caracterizado por compreender: um espaço interior para líquido; um objecto de controlo da parede colocado no espaço interior; um emissor e um receptor de ondas ultrasónicas; e duas guias de ondas que atravessam o espaço interior, situadas em extensão, estando o emissor e o receptor montados, respectivamente, sobre as extremidades das guias de ondas que se prolongam para fora do espaço interior, e estando o objecto colocado entre as guias de ondas; tendo o objecto uma espessura escolhida para favorecer a passagem das ondas que proveem do emissor. 0 outro é um dispositivo de determinação da molhagem de uma parede por um líquido, caracterizado por compreender: um espaço interior para líquido; um objecto de controlo da parede colocado no espaço interior; um emissor e um receptor de ondas ultrasónicas; e duas guias de ondas que atravessam o espaço interior, situadas lado a lado, estando o emissor e o receptor montados respectivamente sobre as extremidades das guias de ondas que se prolongam para fora do espaço interior, e estando o objecto colocado em frente das guias de ondas, tendo o objecto uma superfície frontal escolhida para favorecer os reflexos das ondas entre as guias de ondas.

Em muitos casos concretos em que o líquido estudado é um metal fundido, convém que o espaço interior esteja equipado com um meio de aquecimento; estando então as guias de ondas equipadas com um meio de refrigeração situado fora do espaço interior, e que poderá consistir numa caixa que rodeia cada uma das guias de ondas entre o espaço interior e quer o emissor, quer o receptor. 0 invento será agora descrito em todos os seus desenvolvimentos por meio das figuras que se seguem: - a FIG. 1 é uma vista geral de um dispositivo de acordo com o invento; - as FIGS. 2A, 2B, 2C e 2D ilustram os sinais que entram em jogo; - e as FIGS. 3A e 3B, 4, 5 e 6A, 6B e 6C ilustram outros modos de realização do invento. 3 ΕΡ 1 516 177/ΡΤ A FIG. 1 descreve um primeiro dispositivo de realização do invento. 0 mesmo encontra-se formado num espaço fechado 1 que permite ai insuflar a atmosfera de composição exigida e contém um alvo 2 que é um simulacro da parede a estudar e que se encontra, apoiado por um suporte 3, num espaço interior 4 incluído no espaço fechado 1. Duas quias de ondas 5 e 6 que estão de frente entre si penetram no espaço interior 4 e param em qualquer distância do alvo 2. A estanqueidade do espaço interior 4 é qarantida pelas mangas de passagem 7 para as guias de ondas 5 e 6, cujas extremidades estão soldadas ao espaço interior 4 e a um pequeno colar 20 sobressaído numa secção das guias de ondas 5 e 6 para fora do espaço interior 4. Os foles 8 prolongam as mangas de passagem 7 e estendem-se até às flanges 9 ligadas às caixas 10, elas mesmo fixas por trás à parte envolvente 1. O fundo das caixas 10 (perto das flanges 9) está ocupado pelas caixas de água 11 cujo conteúdo é renovado pelas condutas de entrada e de saída 12 e 13. As guias de ondas 5 e 6 que atravessam as caixas de água 11 que estão perfuradas no seu centro e as suas extremidades estão equipadas de suportes 14 de tradutores de ondas ultrasónicas 15 e 16 cujo primeiro se destina à emissão de ondas ultrasónicas e o segunda à sua recepção. A referência 17 designa globalmente uma estrutura de suporte do espaço interior 4 na parte envolvente 1 e a referência 18 um meio de aquecimento do espaço interior 4 para trazer a experiência para a temperatura desejada. A dupla soldadura das mangas de passagem 17 torna o espaço interior 4 estanque, e as caixas de água 11 que constituem um meio de refrigeração age como uma barreira ao calor que se escoa pelas guias de ondas 5 e 6 e que poderia atingir os tradutores 15 e 16. Os foles 8 cobrem a parte quente das guias de ondas 5 e 6 que protegem o exterior. Encontra-se disposto um ecrã térmico 19 também em torno do espaço interior 4.

As figuras que se seguem mostram alguns exemplos de sinais obtidos com o invento através de um líquido molhante, representando o traço superior o sinal emitido e o traço inferior o sinal recebido. Na FIG. 2A o alvo 2 não se encontra no lugar; no caso da FIG. 2B o alvo 2 foi instalado no estado molhado; no caso da FIG. 2C foi instalado mas não molhado; por último, a FIG. 2D ilustra uma molhagem intermédia (parcial) do alvo 3. A ausência total ou parcial 4 ΕΡ 1 516 177/ΡΤ de molhagem foi reproduzida por simulaçao, ao cobrir o alvo 2 com uma folha adesiva sob a qual o gás estava ocluso. A espessura do alvo 2 é escolhida para oferecer uma transparência máxima e a mesma é mais precisamente igual a meio comprimento de onda dos ultra-sons em utilização. A FIG. 2A mostra o liquido, que produz uma atenuação moderada das ondas que deixam aparecer um sinal receptor considerável (462 milivolts na origem).

Cada um dos sinais compreende também, depois do primeiro conjunto de ondas que representa o impulso fornecido, ecos sucessivos produzidos pelos reflexos múltiplos nas extremidades da guia de ondas 5 ou 6. A FIG. 2B mostra a influência da atenuação pelo alvo 2, que apenas deixa subsistir um sinal de 70 milivolts. Nota-se também que o sinal medido do lado da guia de ondas 5 emissor compreende ecos que provêem de reflexos de ondas sobre o alvo 2. A FIG. 2C mostra o desaparecimento quase total do sinal recebido, sendo então a energia emitida absorvida sobre as superfícies do alvo 2. Por último, os resultados obtidos na FIG. 2D são intermédios com um valor na origem de 40 milivolts.

Deste modo, o grau de molhagem do alvo 2 surge como proporcional à intensidade do sinal que pode atravessar o alvo 2 em função, bem entendido, da intensidade do sinal emitido. É a intensidade na origem do sinal recebido que deve ser considerada.

Certas modificações da concepção exposta completamente acima serão agora apresentadas mais sucintamente. Na FIG. 3A, vê-se assim que as guias de ondas 5 e 6 podem estar dispostas lado a lado na condição em que o alvo, aqui referenciado por 30, seja de forma apropriada, por exemplo côncava, e reenvie as ondas originais da primeira guia de ondas 5 para a segunda (6) depois de se ter submetido a dois reflexos num entalhe 31. Como o mostra a FIG. 3B, uma montagem estanque das guias 5 ΕΡ 1 516 177/ΡΤ de ondas 5 e 6 através da parede do espaço interior 4 é obtida ao soldar as ditas guias, no sitio de um pequeno colar 32, a uma flange 33 que tapa uma abertura da parede do espaço interior 4. As guias de ondas 5 e 6 passam através das aberturas respectivas da flange 33. Uma junta de estanqueidade 34 encontra-se apertada entre o espaço interior 4 e a flange 33.

No modo de realização da FIG. 4, as guias de ondas 5 e 6 não estão mais paralelas mas concorrentes, sendo o alvo 35 desta vez côncavo e sendo produzido apenas um reflexo de ondas sobre o mesmo. Na FIG. 5, as duas guias de ondas 5 e 6 estão dispostas em ângulo recto, sendo produzido um reflexo sobre o alvo 36 que desta vez é de forma plana.

As FIGS. 6A e 6B ilustram realizações complementares de uma outra concepção, onde as guias de ondas 5 e 6 semelhantes são substituídas pelas guias de ondas concêntricas, portanto uma guia de ondas interior 38 análoga às precedentes (cilíndrica) e uma guia de ondas exterior 39 tubular. Na realização da FIG. 6A, a guia de ondas interior é emissora e as ondas experimentam um duplo reflexo sobre um alvo 40 munido de um entalhe circular 41 que apresenta, tal como na FIG. 3A, uma secção triangular. No entanto, na realização da FIG. 6B, a guia de ondas exterior 39 é emissora e as ondas reflectem-se para a entrada da guia de ondas interior 38 depois de sofrerem um reflexo sobre um alvo 42 provido de uma impressão arredondada como o alvo 35 precedente. 0 modo de realização da parte de trás do dispositivo poderá ser aquele da FIG. 6C, compreendendo o guia de ondas exterior 39 um pequeno colar 43 soldado a uma flange 44 enroscada na parede do espaço interior 4 e encerrando uma junta 45 no perímetro da parte tubular reservada à condução de ondas; a guia de ondas exterior 39 compreende ainda um pequeno colar interno 46 de apoio da guia de ondas interior 38 e um pequeno colar 47 de centragem da própria guia de ondas interior 38 encontra-se situado sob o precedente. Uma coroa 48 de apoio da guia de ondas interior 38 encontra-se assente sobre o pequeno colar interno 46. Encontra-se assente um único tradutor 49. O mesmo é de dupla função, quer dizer, que o mesmo compreende um núcleo 50 único sob o qual estão 6 ΕΡ 1 516 177/ΡΤ dispostos os elementos piezoeléctricos 51 e 52 de emissão e de recepção. Os amortecedores 53 e 54 estão alojados atrás dos elementos piezoeléctricos 51 e 52 nas cavidades do núcleo 50. Os condutores eléctricos 55 e 56 ligam os elementos piezoeléctricos a porções de geração e de medição de sinal não representadas. Por fim, uma lâmina frontal 57 cobre os elementos 51 e 52 e assegura a ligação às guias de ondas 38 e 39 .

Todos estes últimos modos de realização são conhecidos para uma interpretação dos sinais em modo de reflexo, que difere da interpretação do modo de transmissão da realização da FIG. 1. Aqui, nenhum sinal volta para o receptor na ausência do alvo. Na presença do alvo, o sinal de recepção está sempre presente, mas apresenta um desfasamento variável em relação ao sinal emitido de acordo com o grau de molhagem. Quando a molhagem está completa este desfasamento é nulo, pois que o desfasamento é máximo na ausência da molhagem. Deverá então aqui ser empreendida uma análise temporal detalhada dos sinais.

Em geral, importa que as guias de ondas resistam ao calor do liquido se este for um metal fundido. Podem por exemplo ser metálicas ou compostas por um invólucro que contém outro líquido. Importa também que o líquido que banha o alvo o molhe perfeitamente, o que se pode assegurar às vezes ao revesti-lo com um corpo idóneo que não tem outra função para além de assegurar esta molhagem.

Lisboa, 2010-10-21

Claims (7)

1. ΕΡ 1 516 177/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Dispositivo de determinação de molhagem de uma parede por um liquido que compreende: um espaço interior (4) para liquido; um objecto (2) de controlo da parede colocado no espaço interior; um emissor e um receptor (15, 16) de ondas ultrasónicas e duas guias de ondas (5, 6) que atravessam o espaço interior, situadas em extensão, estando o emissor e o receptor montados, respectivamente, sobre as extremidades das guias de ondas que se estendem para fora do espaço interior, e estando o objecto (2) colocado entre as guias de ondas; tendo o objecto (2) uma espessura escolhida para favorecer a passagem das ondas que proveem do emissor.
2. 2 - Dispositivo de determinação da molhagem de uma parede por um liquido que compreende: um espaço interior (4) para liquido; um objecto (2) de controlo da parede colocado no espaço interior; um emissor e um receptor de ondas ultrasónicas; e duas guias de ondas que atravessam o espaço interior, situadas lado a lado, estando o emissor e o receptor montados respectivamente sobre as extremidades das guias de ondas que se prolongam para fora do espaço interior, e estando o objecto (2) colocado em frente das guias de ondas, tendo o objecto uma superfície frontal de forma apropriada, escolhida para favorecer os reflexos das ondas entre as guias de ondas.
3. 3 - Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado por o espaço interior (4) estar equipada com um meio de aquecimento e as guias de ondas com um meio de refrigeração situado fora do espaço interior.
4. 4 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o meio de refrigeração consistir numa caixa que rodeia cada uma das guias de ondas entre o espaço interior e quer o emissor quer o receptor.
5. 5 - Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por que a guia de ondas estar coberta por um revestimento que favorece uma molhagem do liquido no espaço interior. ΕΡ 1 516 177/ΡΤ 2/2
6. 6 - Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender um sistema de estanqueidade e isolamento térmico em torno das guias de ondas.
7. 7 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 4 e 6, caracterizado por o sistema de estanqueidade compreender um pequeno colar disposto em torno de uma secção das guias de ondas e unido a uma flange ou uma manga fixa ao espaço interior, ou ao próprio espaço interior; e compreendendo o sistema de isolamento térmico uma manga ou um fole isolante que se prolonga entre o pequeno colar e a caixa de refrigeração. Lisboa, 2010-10-21