ES2304762T3 - Dispositivo para detectar la posicion de un elemento movil al que esta acoplado y descripcion del elemento movil relacionado. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo (100) para detectar una posición ocupada por un elemento móvil (200) asociado operativamente con el mismo respecto a una posición de referencia, comprendiendo dicho dispositivo al menos un recipiente (1) que contiene un fluido (2) y un dispositivo detector, estando dicho dispositivo detector acoplado operativamente a dicho recipiente, caracterizado porque dicho dispositivo detector comprende un transmisor de presión absoluta, estando instalado dicho transmisor de presión absoluta (5) en un extremo de dicho recipiente y adaptado para realizar una primera y segunda medidas de la presión ejercida sobre el mismo por el fluido en dicha posición de referencia y en dicha posición ocupada por el elemento móvil después del movimiento, estando adaptado dicho dispositivo detector para proporcionar una señal que indica el ángulo real de inclinación (alfa) del elemento móvil respecto a una posición de referencia como una función de dicha primera y segunda medidas.

Description

Dispositivo para detectar la posición de un elemento móvil al que está acoplado y descripción del elemento móvil relacionado.

La presente invención se refiere a un dispositivo para detectar la posición ocupada por un elemento móvil al que está acoplado respecto a una posición de referencia.

En ciertas aplicaciones prácticas, es necesario usar elementos móviles, tales como estructuras que permiten rutas de comunicación por vía terrestre para superar obstrucciones, barreras móviles, puertas, paredes de diversas clases que sirven para propósitos funcionales específicos, tales como aislamiento temporal de un área particular, modificar el curso de un fluido canalizándolo en una dirección dada, evitando o al menos conteniendo el paso de un fluido a un área dada, y demás. Para dichos propósitos, generalmente se conectan elementos móviles, por ejemplo por medios articulados, a una estructura de soporte o anclaje y después, cuando sea necesario, se mueven mediante un medio adecuado para llevarlos a la posición de trabajo requerida, por ejemplo transfiriéndolos o, más habitualmente, girándolos alrededor del eje engoznado. En muchos casos, dichas maniobras se realizan solo durante un periodo de tiempo limitado y no necesariamente con una frecuencia regular, y a menudo también con intervalos muy extensos entre una maniobra
y la siguiente, por lo que los elementos móviles pueden permanecer en reposo durante la mayor parte de su vida útil.

En consecuencia, está claro que en dichos contextos, es esencial tener dispositivos de control adecuados instalados junto con los elementos móviles para permitir mantener la eficacia de trabajo real de estos últimos bajo control, y en particular asegurar que, en el caso de que se muevan, los elementos móviles responderán correctamente, incluso después de periodos muy extensos de inactividad, y se moverán a la posición requerida. Además de la función de control fundamental mencionada anteriormente, estos dispositivos deben ser capaces también de satisfacer los requisitos adicionales dictados por las condiciones de trabajo en las que funcionan los elementos móviles, con los que están asociados, tales como resistencia a tensiones mecánicas o térmicas, una vida útil suficientemente larga, capacidad para trabajar en condiciones de ambiente variable y soportar elementos agresivos, fiabilidad, capacidad para comunicación local y en particular comunicación remota, demandas de servicio mínimas, y demás.

La Solicitud de Patente Japonesa, un. JP58118902 describe un método para medir el desplazamiento vertical de un crisú mediante una pluralidad de detectores de presión diferencial.

El objeto de la presente invención es por lo tanto proporcionar un dispositivo capaz de detectar con precisión y de forma fiable la posición ocupada por un elemento móvil asociado con el mismo respecto a una posición de referencia dada a largo plazo, y que sea adecuado también para trabajar en diversos contextos de aplicación, y en particular en condiciones ambientales muy agresivas, principalmente en entornos con un alto contenido de cloro, en fluidos que contienen productos químicos corrosivos, por ejemplo ácidos, en situaciones en los que la flora y fauna estaría en riesgo de dañar su rendimiento y características funcionales, y en particular sobre el fondo del mar.

Este objeto se consigue mediante un dispositivo para detectar la posición ocupada por un elemento móvil asociado operativamente con el mismo respecto a una posición de referencia, caracterizado porque comprende al menos un recipiente que contiene un fluido y un dispositivo detector acoplado operativamente a dicho recipiente, estando configurado dicho dispositivo detector para proporcionar una señal para indicar la posición real ocupada por dicho elemento móvil como una función de al menos un parámetro registrado por el mismo de una condición operativa del fluido, o de una condición de interacción operativa entre el fluido y dicho dispositivo detector.

De acuerdo con una realización particularmente preferida, el dispositivo detector se configura para proporcionar una señal que indica el ángulo real de inclinación del elemento móvil con respecto a una posición de referencia como una función de la presión ejercida sobre el dispositivo por el fluido.

Otras características y ventajas de la invención resultarán más evidentes a partir de la descripción de las diversas realizaciones preferidas aunque no excluyentes del dispositivo de acuerdo con la invención, que se ilustra en este documento como ejemplos no restrictivos con la ayuda de los dibujos adjuntos en los que:

La Figura 1 es una sección transversal que muestra esquemáticamente el dispositivo detector de acuerdo con la invención;

La Figura 2 muestra un ejemplo de un transmisor de presión absoluta adecuado para usar en el dispositivo de acuerdo con la invención;

La Figura 3 muestra esquemáticamente un elemento móvil acoplado con un dispositivo de acuerdo con la invención.

El dispositivo detector de acuerdo con la presente invención es particularmente adecuado para usar en elementos móviles, tales como estructuras para permitir rutas de comunicación por vía terrestre para superar obstrucciones, barreras móviles y puertas, paredes de entrenamiento, y similares, destinadas a usar en un entorno fluido, y más específicamente en un entorno marino, y se describe en este documento con referencia a dicha aplicación sin que esto restrinja de ninguna manera su aplicación en otros contextos.

Con referencia a las figuras mencionadas anteriormente, el dispositivo detector de acuerdo con la presente invención, indicado globalmente con el número de referencia 100, comprende al menos un recipiente 1 que contiene un fluido 2, y un dispositivo detector acoplado operativamente al recipiente 1, que se configura para proporcionar una señal para indicar la posición real de un elemento móvil como una función de al menos un parámetro detectado por el dispositivo y que es indicativa de una condición operativa del fluido, o de una condición de interacción operativa entre el fluido y el dispositivo detector. De acuerdo con una realización particularmente preferida de la invención, y basándose en las modalidades indicadas con mayor detalle en la siguiente descripción, el dispositivo detector se configura para proporcionar una señal que indica el ángulo real de inclinación del elemento móvil con respecto a una posición de referencia como una función de la presión ejercida sobre el dispositivo por el fluido.

Como se muestra esquemáticamente en la Figura 1, el recipiente 1 preferiblemente tiene un cuerpo de tipo capilar, es decir un cuerpo sustancialmente tubular que es marcadamente más pequeño en sección transversal que en la dimensión longitudinal, y que tiene preferiblemente extremos abiertos y que ventajosamente está lleno casi completamente con un fluido 2 preferiblemente incompresible. El fluido 2 en cuestión puede ser un fluido de alto peso específico para mejorar la precisión de las lecturas, por ejemplo, un aceite de silicona, mercurio, o cualquier otro fluido, con la condición de que sea compatible con las necesidades de la aplicación.

Preferiblemente, como se ilustra en la Figura 1, el primer recipiente 1 está rodeado por un elemento protector 3, que está compuesto de nuevo, en la realización ilustrada en este documento, por un cuerpo con forma de tubo de manera que abarca el capilar 1 y lo protege del entorno exterior. El elemento protector 3 está hecho preferiblemente de un material con una capacidad excelente para resistencia a corrosión, por ejemplo acero de tipo AISI 316 Ti/I AISI 316 L, duplex o superduplex, o cualquier otro material adecuado para los propósitos de la solicitud. Puede ser ventajoso que la cavidad entre el capilar 1 y la barrera tubular 3 esté llena parcial o totalmente con un material 4, por ejemplo goma, adecuado para amortiguar o absorber cualquier vibración.

De acuerdo con una realización preferida, el dispositivo detector comprende un transductor de presión 5, que está instalado en un extremo del capilar 1, y que preferiblemente, aunque no necesariamente, tiene un diafragma elástico, típicamente hecho de metal, indicado esquemáticamente en la Figura 1 con el número de referencia 6, que está insertado en un extremo del capilar 1, en la interfaz entre el dispositivo y el fluido 2. El transductor 5 está compuesto ventajosamente por un transmisor de presión absoluta, mostrándose un ejemplo práctico del mismo en la Figura 2, en la que se ilustra también el detector de presión 16. El detector 16 puede ser de diversas clases, tal como de tipo microchip o membrana.

El dispositivo detector comprende también un procesador de datos electrónico 7, compuesto básicamente por un microprocesador con circuitos adecuados para accionar el dispositivo y para generar la señal de comunicación analógica y/o digital (cuya arquitectura se conoce bien y, por consiguiente, no se describe con detalle en este documento), que está conectada operativamente a los transductores y, como una función de la señal recibida desde el transductor 5, el procesador obtiene una señal que indica la posición ocupada realmente por un elemento móvil, indicado en la Figura 3 con el número de referencia 200, que está unido sólidamente al dispositivo detector 100.

El dispositivo 100 de acuerdo con la invención puede equiparse con un modelo adecuado de transmisor de presión absoluta, o unidad procesadora disponible en el mercado, de manera que esto no se describe en detalle en este documento. Por ejemplo, puede usarse un transmisor del tipo comercializado por la compañía ABB, modelo 264N, con el procesador electrónico correspondiente AU0009.

En una realización particularmente preferida, el dispositivo 100 comprende un separador 8, con un diafragma de separación 10 correspondiente, que está asociado operativamente con el capilar 1, y una cámara 9, preferiblemente al vacío, que está asociada operativamente con el diafragma 10. Para ser más preciso, de acuerdo con una realización que se conoce bien y que en consecuencia no se describirá en detalle en este documento, el diafragma - que es del tipo usado habitualmente en diversos sistemas de procesado para separar partes instrumentales de los dispositivos (tales como transmisores de presión) de los fluidos de proceso - está compuesto por un cuerpo conformado, generalmente en forma de disco, con un diafragma elástico 10, normalmente hecho de metal y generalmente tratado o recubierto también adecuadamente con materiales depositados usados para proporcionar una superficie protectora, por ejemplo metales nobles, para proteger el diafragma contra la corrosión por un fluido de proceso. Como se ilustra en la Figura 1, el separador 8 se une ventajosamente herméticamente, y se suelda preferiblemente, al elemento tubular 3, con el diafragma 10 interconectado con el fluido 2 en un extremo del capilar 1. Además, el diafragma elástico 10 del separador 8 es ventajosamente más elástico que el diafragma 6 del transductor 5, o (si este último no se usa) que el detector 16 incorporado dentro del transductor, de manera que cualquier efecto capaz de provocar una expansión del fluido 2 es absorbido por el diafragma 10, asegurando de esta manera lecturas más precisas y fiables. Además, el vacío en la cámara 9 significa que no hay aire en la cavidad, que podría expandirse como resultado de los cambios de temperatura y, de esta manera, dar lugar a errores en el sistema.

Como se muestra en la Figura 1, un segundo elemento protector 11, preferiblemente con forma de copa, que está hecho también ventajosamente de un material con una excelente resistencia a corrosión, tal como acero, se conecta al cuerpo del separador 8 en el extremo opuesto al elemento protector 3. Dicho elemento con forma de copa 11 se une también ventajosamente herméticamente, preferiblemente por soldadura, al cuerpo del separador 8, delimitando de esta manera sus paredes internas la cámara 9 en línea con el diafragma elástico 10.

El dispositivo 100 comprende una carcasa 12, hecho también preferiblemente de un material con excelente resistencia a corrosión, que se instala en el extremo opuesto al elemento con forma de copa 11, y unido herméticamente, y preferiblemente soldado a la superficie externa del cuerpo del transductor 5, delimitando de esta manera un espacio interior 13 que aloja el procesador electrónico 7. Finalmente, en línea con la interfaz entre el capilar 1 y los transmisores de presión, puede haber un reborde adaptador 14, que rodea el extremo externo del capilar 1 y está unido herméticamente, y preferiblemente soldado, al cuerpo del transmisor 5 en un lado y al elemento tubular protector 3 en el otro.

De esta manera, en términos prácticos, el dispositivo 100 constituye globalmente una estructura cerrada herméticamente que está protegida del entorno exterior.

El dispositivo 100 de acuerdo con la invención es particularmente adecuado para usar en un elemento móvil, tal como una barrera móvil o puerta, destinada a usarla en un entorno fluido, y especialmente en un elemento móvil destinado a inmersión en un entorno marino y que funciona para contrarrestar la subida del nivel del mar y contener de esta manera sus efectos en un área dada; un ejemplo típico es el antiguo problema de la laguna veneciana y la necesidad de proteger partes de la ciudad contra inundación cuando hay marea alta. De esta manera, otro objeto de la presente invención consiste en un elemento móvil 200 destinado a usar en un entorno marino, del tipo que comprende un cuerpo conformado con una parte adecuada para conectar a una superficie de anclaje, caracterizado porque comprende al menos un dispositivo 100 del tipo descrito anteriormente.

Para ser más específico, como se ilustra en la Figura 3, el elemento móvil 200 tiene un cuerpo hueco que está articulado en un extremo 201 a una superficie de anclaje, tal como una base en el fondo del mar, estando el dispositivo 100 instalado dentro de la cavidad 202 y unido sólidamente al cuerpo 200. El dispositivo 100 se instala preferiblemente en una posición próxima a la parte anclada 201. Mejor aún, el elemento móvil 200 comprende al menos dos dispositivos 100, ambos unidos sólidamente al interior de la cavidad 202 en las proximidades del punto de articulación y dispuestos, respecto al punto de anclaje de manera que: un dispositivo 100a está en línea con la superficie superior y el otro dispositivo 100b está en línea con la superficie inferior del elemento 200, para obtener una precisión de lectura óptima tanto de la posición de referencia como de la posición de trabajo.

Con ayuda de la Figura 3, lo siguiente es una breve descripción del funcionamiento del dispositivo 100 de acuerdo con la invención.

Como se muestra esquemáticamente en la Figura 3, el dispositivo 100 está acoplado a un elemento móvil 200 para medir la posición de este último con respecto a una posición de referencia, tal como la horizontal ilustrada por la línea continua. En dicha posición, el fluido 2 ejerce una cierta presión sobre el transductor, que registra un valor correspondiente que puede considerarse como un valor de referencia inicial, por ejemplo, cero. Cuando el elemento móvil 200 se gira (cuando sube la marea, por ejemplo) y se mueve a la posición indicada por la línea de puntos, el dispositivo 100 unido sólidamente al elemento móvil sigue su movimiento y la cantidad de presión ejercida por el fluido 2 sobre el transductor 5 varía dependiendo de la posición ocupada por el elemento móvil; el transductor 5 envía una señal correspondiente a dicha presión al procesador 7, que produce una señal correspondiente para indicar el ángulo de inclinación a alcanzar por el elemento móvil 200 con respecto a la posición de referencia, por ejemplo mediante la fórmula

\alpha = arcsen \cdot \frac{10 \cdot P_{(mbar)}}{L \cdot \delta_{llenado}}

donde P_{(mbar)} es la presión registrada por el transmisor en milibares, \delta_{llenado} es la densidad del fluido 2, L es la distancia entre el diafragma 10 y la interfaz que sirve como entrada para el detector 16 en los transductores, y \alpha es el ángulo existente entre la posición de referencia y la posición ocupada por el elemento móvil. Esta señal se envía a una unidad de control, por ejemplo mediante un conector 15 que está unido también preferiblemente herméticamente al dispositivo 100. Los elementos electrónicos pueden adaptarse ventajosamente para enviar el valor del ángulo a medir mediante una señal analógica, por ejemplo 4-20 mA, o datos, usando cualquier protocolo de comunicación que desee el usuario.

En la práctica, la descripción anterior muestra cómo el dispositivo de acuerdo con la presente invención satisface el objeto, dando una solución que es sencilla desde el punto de vista estructural y es eficaz desde el punto de vista funcional. De hecho, el dispositivo permite establecer fácilmente la posición del elemento móvil al que está unido, proporcionando datos precisos y fiables, con una estructura mecánicamente robusta que, gracias también a la elección de un transmisor de presión absoluta, puede cerrarse herméticamente del entorno exterior y protegerse de esta manera contra el daño, independientemente de lo agresivo que sea el medio en cuestión, y que no necesita una revisión particular incluso después de muchos años de uso.

El elemento concebido de esta manera puede modificarse y las variantes del mismo pueden desarrollarse sin alejarse del contexto del concepto de la invención. Por ejemplo, las diversas partes componentes, tales como los componentes 3, 11 12 y 14 pueden configurarse de forma diferente, o algunas de ellas pueden hacerse de una sola pieza, y demás. Además, todos los detalles pueden sustituirse por elementos técnicamente equivalentes. En términos prácticos, cualquier tipo de materiales y tamaño del componente puede usarse, de acuerdo con las necesidades y el estado de la técnica, con la condición de que sean compatibles con la aplicación pretendida.

Claims (17)

1. Un dispositivo (100) para detectar una posición ocupada por un elemento móvil (200) asociado operativamente con el mismo respecto a una posición de referencia, comprendiendo dicho dispositivo al menos un recipiente (1) que contiene un fluido (2) y un dispositivo detector, estando dicho dispositivo detector acoplado operativamente a dicho recipiente, caracterizado porque dicho dispositivo detector comprende un transmisor de presión absoluta, estando instalado dicho transmisor de presión absoluta (5) en un extremo de dicho recipiente y adaptado para realizar una primera y segunda medidas de la presión ejercida sobre el mismo por el fluido en dicha posición de referencia y en dicha posición ocupada por el elemento móvil después del movimiento, estando adaptado dicho dispositivo detector para proporcionar una señal que indica el ángulo real de inclinación (\alpha) del elemento móvil respecto a una posición de referencia como una función de dicha primera y segunda medidas.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque dicho dispositivo detector comprende un procesador electrónico (7) conectado operativamente a dicho transmisor de presión.

3. Dispositivo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque dicho recipiente comprende un capilar y se llena con un fluido incompresible.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3 caracterizado porque incluye un primer elemento protector (3) instalado alrededor de dicho primer recipiente.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado porque incluye un material de absorción de vibración (4) insertado en una cavidad entre dicho recipiente y dicho elemento protector.

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque comprende un separador (8) asociado operativamente con dicho recipiente.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6 caracterizado porque dicho separador comprende un diafragma elástico (10) interconectado con dicho fluido.

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6 caracterizado porque comprende una cámara de vacío (9) acoplada operativamente a dicho separador.

9. Dispositivo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque está cerrado herméticamente con respecto al entorno exterior.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2 caracterizado porque comprende una carcasa (12) unida herméticamente a la superficie externa de dicho transductor de presión, en el que está instalado dicho procesador electrónico.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4 y 5 caracterizado porque dicho separador está unido herméticamente a dicho primer elemento protector.

12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6 caracterizado porque comprende un segundo elemento protector (11) unido herméticamente a dicho separador, delimitando las paredes internas de dicho segundo elemento protector una cámara de vacío (9) acoplada operativamente a dicho separador.

13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12 caracterizado porque comprende un elemento adaptador (14) insertado entre dicho primer elemento protector y dicho transductor de presión y está unido herméticamente a ambos.

14. Elemento móvil (200) diseñado para usarlo en un entorno fluido, y particularmente en un entorno marino, del tipo que comprende un cuerpo hueco conformado con una parte (201) adecuada para su conexión a una superficie de anclaje, caracterizado porque comprende al menos un dispositivo (100, 100a, 100b) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores.

15. Elemento móvil de acuerdo con la reivindicación 14 caracterizado porque dicho al menos un dispositivo está instalado dentro del cuerpo hueco de dicho elemento móvil y está unido sólidamente al mismo.

16. Elemento móvil de acuerdo con la reivindicación 14 caracterizado porque dicho al menos un dispositivo está instalado en una posición próxima al punto de anclaje de dicho elemento móvil.

17. Elemento móvil de acuerdo con la reivindicación 14 caracterizado porque comprende al menos dos dispositivos (100a, 100b) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 16, instalado en lados opuestos de un plano que contiene el eje de anclaje de dicho elemento móvil.