ES2314757T3 - Refractrometro portatil. - Google Patents
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Abstract
Un refractómetro portátil (10) para medir el índice de refracción de una sustancia, que comprende: un tambor de lente (12) que tiene un eje (A) de tambor de lente; un prisma (22) asegurado a un extremo del tambor de lente (12), teniendo dicho prisma (22) una superficie de entrada (22a) que proporciona una superficie límite entre el prisma (22) y la sustancia a medir; un chasis óptico (30) en forma de tubo dentro del tambor de lente (12), soportado de forma giratoria alrededor de un eje de rotación (B) predeterminado perpendicularmente al eje (A) del tambor de lente; una lente de objetivo (34) dispuesta en el chasis óptico (30), colocada en relación al chasis óptico (30); y una escala óptica (36) dispuesta dentro del chasis óptico (30), en el punto focal de la lente de objetivo (34); caracterizado por medios móviles (50) que mueven la lente de objetivo (34) con relación a la escala óptica (36) en respuesta a cambios de temperatura haciendo girar el chasis óptico (30) alrededor del eje de rotación (B), en el que los medios móviles (50) incluyen un miembro de accionamiento (52) que soporta el chasis óptico (30) en la proximidad de la lente de objetivo (34) e inclina el chasis óptico (30) por deformación del miembro de accionamiento (52) en respuesta a cambios de temperatura; y en el que el miembro de accionamiento (52) incluye un bimetal en forma de disco y el bimetal en forma de disco está dispuesto dentro de una caja cilíndrica (56) que está dispuesta en una abertura (62) formada en el tambor de lente (12).
Description
Refractómetro portátil.
Esta solicitud reivindica el beneficio de
prioridad de la solicitud de patente japonesa Nº
2005-020194, presentada el 27 de Enero de 2005,
cuyo contenido completo se incorpora aquí por referencia.
La presente invención se refiere a un
refractómetro portátil para medir el índice de refracción de un
líquido.
Se conocen refractómetros portátiles para medir
el índice de refracción de un líquido en tecnología convencional.
Un refractómetro portátil mide el índice de refracción de un líquido
desde un ángulo crítico en la superficie límite o interfaz entre el
líquido y un prisma, cuyo índice de refracción ya se conoce. Debido
a que el índice de refracción de un líquido cambia de acuerdo con
el contenido de material soluble, generalmente, se utiliza un
refractómetro portátil como un medidor de la densidad (densímetro) o
medidor de la concentración de azúcar para medir la densidad o
concentración de azúcar de un líquido convirtiendo la diferencia del
índice de refracción en densidad o concentración de azúcar.
La figura 1 muestra el refractómetro portátil
100 convencional descrito en la publicación de solicitud de patente
no examinada Nº 2003-344283. A medida que la luz
entra en un prisma 104 desde el lado de un líquido a medir 102, la
luz límite del contraste de brillo y oscuridad aparece en la
dirección en la que sale la luz refractada en un ángulo crítico en
una superficie límite 106. El índice de refracción (o la densidad o
concentración de azúcar) se obtiene como una imagen de esta línea
límite que se forma por una lente de objetivo 108 en una escala
óptica 110 que muestra el índice de refracción (o densidad o
concentración de azúcar).
A medida que el índice de refracción cambia en
respuesta a la temperatura del medio ambiente, es necesaria la
compensación de la temperatura con el fin de permitir la medición
exacta de la densidad o concentración de azúcar de un líquido. En
el caso del refractómetro portátil 100 mostrado en la figura 1, la
compensación de la temperatura se realiza, por ejemplo, utilizando
agua como un líquido a media 102 y ajustando la posición de la
dirección vertical de la lente de objetivo 108 utilizando un
tornillo de ajuste 112, de tal manera que la línea límite del
contraste de brillo y oscuridad cae sobre la escala que muestra 0%
de densidad o concentración de azúcar.
Por otra parte, se han desarrollado una variedad
de refractómetros portátiles que realizan de forma automática la
compensación de la temperatura. La figura 2 muestra un refractómetro
portátil 200 convencional que tiene una función de compensación
automática de la temperatura. El refractómetro portátil 200 está
configurado para realizar la compensación de la temperatura en un
valor medido utilizando un bimetal plano 214 y moviendo una escala
óptica 210 verticalmente (en esta figura) en respuesta a cambios de
temperatura. Para esta configuración, un bimetal plano 214
relativamente largo se extiende dentro de un tambor de lente 216. Se
plantea un problema puesto que, cuando un usuario retiene el
refractómetro 200 durante un periodo de tiempo largo, el bimetal
plano 214 experimenta la transformación de la forma en respuesta al
calor de la mano del usuario, inhibiendo de esta manera que se
realice con exactitud la compensación de la temperatura. Además, se
requiere un número grande de componentes con el fin de asegurar los
extremos respectivos del bimetal plano 214 a la escala óptica 210 y
el tambor de lente 216, haciendo difícil el montaje, ya que estos
componentes y el bimetal plano 214 deben asegurarse en posición
dentro del tambor de lente 216. Además, se requiere un espacio
sustancial dentro del tambor de lene 216, por lo que esta
configuración no se puede aplicar para un modelo pequeño de
refractómetro portátil.
Existen otros refractómetros portátiles que
mueven la lente de objetivo en respuesta a cambios de temperatura.
En comparación con la configuración mostrada en la figura 2, este
tipo de refractómetro portátil no está afectado por la temperatura
de la mano del usuario. No obstante, de la misma manera que el
refractómetro mostrado en la figura 2, se utiliza una disposición
en voladizo, en la que un miembro plano delgado largo, que cambia
de forma en respuesta a cambios de temperatura, soporta la lente de
objetivo, de manera que el grado de cambio de la lente de objetivo
en respuesta a cambios de temperatura es inestable y no se puede
realizar con exactitud la compensación de la temperatura. Además,
de la misma manera que el refractómetro portátil mostrado en la
figura 2, se utiliza un número grande de componentes para esta
disposición, complicando el montaje y dificultando la
miniaturización.
El documento
JP-A-2003 344283 describe un
refractómetro manual que comprende un tubo de lente; un prisma
básico que tiene un índice de refracción conocido previsto sobre la
primera parte extrema del tubo; un conjunto óptico previsto dentro
del tubo y que tiene un chasis óptico cilíndrico, una lente de
objetivo, un miembro de escala que tiene escalas para mostrar el
índice de refracción de un objeto de medición puesto en contacto con
el prisma básico y una lente abierta, que están retenidos en una
hilera a lo largo de un eje óptico prescrito por el chasis óptico;
y una lente de base prevista en una segunda parte extrema del tubo.
El chasis óptico tiene una parte de posición lateral del chasis
óptico para colocar el miembro de escala con respecto al chasis
óptico en la dirección circunferencial alrededor del eje óptico. El
miembro de escala tiene una parte de colocación lateral del miembro
de escala para colocar el miembro de escala sobre el chasis óptico
en la dirección circunferencial alrededor del eje óptico por
acoplamiento con la parte de colocación lateral del chasis
óptico.
El documento
US-A-3279309 describe un
refractómetro que comprende medios de compensación de la
temperatura. Los medios de compensación de la temperatura
comprenden una cinta bimetálica dispuesta para variar la posición
angular de la lente de objetivo con respecto a una dirección de luz
incidente como una función de los cambios de temperatura,
compensando de esta manera los cambios en el índice de refracción de
un objeto medido con temperatura.
El documento
US-B1-6195160 describe un iluminador
para uso en un refractómetro que tiene una carcasa de cuerpo, un
conjunto de tapa de muestra, y un conjunto de prisma para medir la
compensación y la densidad de una sustancia.
Teniendo en cuenta lo que precede, un objeto de
la presente invención es proporcionar un refractómetro portátil que
es capaz de realizar con exactitud la medición de la
temperatura.
Con el fin de conseguir el objeto anterior, de
acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se
proporciona un refractómetro portátil que comprende las
características definidas en la reivindicación 1.
El eje giratorio está perpendicular a un plano
de medición que incluye la perpendicular a la cara de entrada del
prisma y la perpendicular a una cara de salida del prisma, desde la
que sale la luz que entre en el prisma a través de la cara de
salida.
Los medios móviles pueden incluir un miembro de
desviación que desvía el chasis óptico hacia el miembro de
accionamiento.
El miembro de desviación puede incluir una
lámina de resorte entre el tambor de lente y el chasis óptico.
El refractómetro portátil puede incluir,
además:
una placa de tapa fijada a un extremo del tambor
de lente para poder girar libremente entre una posición abierta y
una posición cerrada, donde la placa de tapa cubre la cara de
entrada del prisma cuando está en la posición cerrada; y
una parte de recepción de la muestra para
recibir una muestra que se forma en el extremo del tambor de la
lente más allá del prisma, dispuesta para alimenta la cara de
entrada del prisma y que se proyecta hacia el exterior cuando la
placa de tapa está en la posición cerrada.
Éstos y otros objetos, características y
ventajas serán más claros a partir de la siguiente descripción de
un ejemplo de refractómetro portátil leída en combinación con los
dibujos que se acompañan, en los que:
La figura 1 es una vista de la sección
transversal de un refractómetro portátil convencional.
La figura 2 es una vista de la sección
transversal de un refractómetro portátil convencional que
proporciona una función de compensación del calor.
La figura 3 es una vista de la sección
transversal de una forma de realización de un refractómetro portátil
de acuerdo con la presente invención, cortada en la dirección
vertical a lo largo del eje óptico.
La figura 4 es una vista de la sección
transversal del refractómetro portátil mostrado en la figura 3,
cortada en la dirección horizontal a lo largo del eje óptico.
La figura 5 es una vista en perspectiva de la
parte delantera del refractómetro portátil mostrado en la figura
3.
La figura 6 es una vista en sección
fragmentaria que muestra el miembro de accionamiento del
refractómetro portátil mostrado en la figura 3.
La figura 7 muestra la trayectoria óptica del
refractómetro mostrado en la figura 3 utilizado a temperatura
estándar.
La figura 8 muestra la trayectoria óptica del
refractómetro mostrado en la figura 3 utilizado a alta
temperatura.
La figura 9 muestra la trayectoria óptica del
refractómetro mostrado en la figura 3 utilizado a baja
temperatura.
La figura 10 muestra la misma trayectoria óptica
que se muestra en la figura 8 cuando se realiza la compensación de
la temperatura; y
La figura 11 muestra la misma trayectoria óptica
que se muestra en la figura 9 cuando se realiza la compensación de
la temperatura.
A continuación se describirá un refractómetro
portátil con referencia a las figuras 3 a 11. En estos dibujos, los
mismos números de referencia identifican a los mismos
componentes.
La figura 3 es una vista de la sección
transversal de un refractómetro portátil, cortada en la dirección
vertical a lo largo del eje óptico. La figura 4 es una vista de la
sección transversal del refractómetro portátil mostrado en la
figura 3, cortada en la dirección horizontal a lo largo del eje
óptico.
Como se muestra en la figura 3, el refractómetro
portátil 10 comprende: un tambor de lente 12 que tiene un eje A de
tambor de lente; un prisma 22 asegurado al extremo delantero del
tambor de lente 12; un chasis óptico 30 soportado de forma
giratoria alrededor de un eje de rotación predeterminado dentro del
tambor de lente 12; una lente de objetivo 34 dispuesta en una
posición delantera dentro del chasis óptico 30; una escala óptica
36 dispuesta en una posición trasera dentro del chasis óptico 30; y
un medio móvil 50 que mueve la lente de objetivo 34 con relación a
la escala óptica 36.
El refractómetro portátil 10 se describe más
específicamente a continuación.
El tambor de lente 12 incluye un cuerpo
principal 14 del tambor de lente. Este cuerpo principal 14 del
tambor de lente tiene una forma tubular sustancialmente alargada
que se extiende hacia atrás y hacia delante (hacia la izquierda y
hacia la derecha en la figura 3), mientras que el extremo delantero
(el lado izquierdo en la figura 3) se forma cortado en una
inclinación. Este cuerpo principal 14 del tambor de lente es con
preferencia de un material metálico, tal como aluminio o
similar.
El extremo delantero de cuerpo principal 14 del
tambor de lente proporciona una superficie de colocación de la
muestra 16, sobre la que se aplica la muestra a medir (un líquido a
medir) S. La superficie de colocación de la muestra 16 proporciona,
además, una parte en pendiente lisa 18, que está inclinada en la
dirección delantera, una parte de recepción de la muestra 20 de
forma superficial curvada sustancialmente tubular que se extiende
en la dirección delantera en conexión con la parte en pendiente 18.
Una abertura 24 está formada en la parte en pendiente 18 y el
prisma 22 está dispuesto para cubrir esta abertura 24.
Una placa de tapa 26 está fijada al lado
superior de la superficie de colocación de la muestra 16 a través
de un pasador 27 alrededor del cual la placa de tapa 26 puede girar
libremente entre una posición abierta y una posición cerrada.
Cuando la placa de tapa 26 está en la posición cerrada, como se
muestra en la figura 3, contiene una muestra S entre ella misma y
la superficie de colocación de la muestra 16. La placa de tapa 26
está realizada de un material transparente que permite a la luz
penetrar desde una variedad de ángulos hasta la muestra S.
La figura 5 es una vista en perspectiva de la
parte delantera del refractómetro portátil 10. Como se muestra en
la figura 5, cuando la placa de tapa 26 está en la posición cerrada,
cubre toda la parte en pendiente 18 de la superficie de colocación
de la muestra 16. Además, la parte de recepción de la muestra 20
está formada para que una parte en la posición inferior de la parte
de recepción de la muestra 20 tenga la longitud mayor en la
dirección longitudinal, que se extiende en la dirección delantera
más allá de la punta 26a de la placa de tapa 26 en la posición
cerrada. Por lo tanto, en el caso de una muestra que tiene baja
viscosidad, la muestra S es depositada sobre la parte de recepción
de la muestra 20 con la placa de tapa 26 en la condición cerrada, y
la muestra S se puede dispersar entre la placa de tapa 26 y la parte
en pendiente 18 debido al efecto de un fenómeno capilar,
permitiendo que la muestra sea medida después de ser depositada.
Además, a medida que la muestra S es bajada sobre la parte de
recepción de la muestra 20, que es de una sustancia metálica, tal
como aluminio o similar, la diferencia de temperatura entre la
muestra S y el cuerpo principal 14 del tambor de lente se mantiene
pequeño.
La parte de recepción de la muestra 20 forma una
parte cóncava 28 junto con la parte en pendiente 18, previniendo
que fluya una muestra S fuera de la parte cóncava 28. Además, la
muestra S puede ser recogida con la parte cóncava 28 a la manera de
una pala.
Con referencia de nuevo a la figura 3, el prisma
22 comprende una superficie de entrada 2a que proporciona una
superficie límite entre el prisma 22 y la muestra S, y una
superficie de salida 22b, desde la que sale la luz introducida
desde la superficie de entrada 22a. El prisma 22 está asegurado al
cuerpo principal 14 del tambor de lente, de tal manera que la
superficie de entrada 2a cubre la abertura 24 de la parte en
pendiente 18 de la superficie de colocación de la muestra 16. El
perímetro exterior de la superficie de entrada 22a se adhiere a la
abertura 24 a través de un sellado.
El chasis óptico 30 dispuesto en la parte
central del cuerpo principal 14 del tambor de lente tiene una forma
configurada sustancialmente tubular. El chasis óptico 30 proporciona
un primer chasis (chasis superior) 30a y un segundo chasis (chasis
inferior) 30b, cada uno de los cuales tiene una forma
sustancialmente semicilíndrica y que están unidos juntos
mutuamente. El chasis óptico 30 está formado de plástico y, por lo
tanto, se puede formar fácilmente por un proceso de moldeo y
similares.
El chasis óptico 30 está soportado por el tambor
de lente 12, de tal manera que a 20ºC, la temperatura estándar para
la medición del índice de refracción, su eje central está
sustancialmente paralelo al eje de extensión A del tambor de lente
12 (en adelante, el eje del tambor de lente A). A continuación la
dirección del eje A del tambor de lente se refiere como la
dirección axial z y el plano que incluye la perpendicular a la
superficie de entrada 22a y la superficie de salida 22b del prisma
se refiere como el plano yz.
Una pluralidad de muescas se forman sobre el
lado interior del chasis óptico 30 que funciona como un medio de
protección de la luz 32, que previene la existencia de luz perdida
debida a la reflexión difusa. Una parte de colocación 40 de la
lente de objetivo, una parte de colocación 42 de la escala óptica y
una parte de colocación 44 de la lente de campo están formadas
dentro del chasis óptico 30 para colocar la lente de objetivo 34, la
escala óptica 36 y una lente de campo 38, respectivamente.
La lente de objetivo 34 está colocada por la
parte de colocación 40 de la lente de objetivo delante del chasis
óptico 30 (el lado próximo al prisma 22). Esta posición alinea el
eje óptico de la lente de objetivo 34 con el eje central del chasis
óptico 30.
La escala óptica 36 está colocada por la parte
de colocación 42 de la escala óptica en el punto focal de la lente
de objetivo 34. En el caso de un refractómetro portátil
convencional, se utiliza generalmente vidrio para la escala óptica,
aunque se utiliza una película compuesta de resina de poliéster
(PET) para la escala óptica 36, permitiendo de esta manera una
reducción de costes de materiales.
La lente de campo 38 está colocada detrás de la
escala óptica 36 por la parte de colocación 44 de la lente de
campo, de tal manera que el eje óptico de la lente de campo 38 es
consistente con el eje óptico de la lente de objetivo 34.
Una porción de extensión 46, que se extiende
hacia abajo desde la proximidad de la lente de objetivo 34 y una
pareja de soportes 47 y 48 (figura 4) que se proyectan hacia la
izquierda y hacia la derecha desde la proximidad de la escala
óptica 36, están dispuestos sobre la superficie exterior del chasis
óptico 30. La porción de extensión 46 está compuesta de un metal o
plástico y tiene una forma cilíndrica.
El chasis óptico 30 está soportado en la porción
de extensión 46 por los medios móviles 50. Además, el chasis óptico
30 está soportado por los soportes 47 y 48 para ser capaz de girar
libremente en el plano yz alrededor de un eje B (figura 4) que pasa
a través de los soportes 47 y 48 en la dirección axial x.
Los medios móviles 50 están dispuestos en el
lado exterior del chasis óptico 30 en la proximidad de la lente de
objetivo 34. Los medios móviles 50 comprende una parte de
accionamiento 52 que cambia de forma en respuesta a cambios de
temperatura y un miembro de desviación 54 que desvía el chasis
óptico 30 hacia la parte de accionamiento 52.
La parte de accionamiento 52 está dispuesta
debajo de la porción de extensión 46 del chasis óptico 30 dentro
del tambor de lente 12. Más específicamente, la parte de
accionamiento 52 está dispuesta dentro de una caja 56 asegurada al
cuerpo principal 14 del tambor de lente. La caja 56 esta constituida
de metal o resina y tiene una forma cilíndrica. Una abertura 60
está formada en la tapa 58 de la caja 56 que está dirigida hacia el
chasis óptico 30. La porción de extensión 46 del chasis óptico 30 se
extiende a través de esta abertura 60, que están en contacto con la
parte de accionamiento 52 dentro de la caja 56.
Como se muestra de forma despiezada ordenada en
la figura 6, la parte de accionamiento 52 comprende un bimetal que
tiene una forma de disco (forma de placa circular) que se extiende y
se contrae en la dirección de su eje central C, en respuesta a
cambios de temperatura. Esta parte de accionamiento 52 está colocada
con relación al tambor de lente 12, de tal manera que el eje
central C está dirigido en la dirección y, y cambia de forma
(altura) en la dirección y en respuesta a cambios de
temperatura. Por lo tanto, la parte de accionamiento 52 mueve una
parte en la proximidad de la lente de objetivo 34 del chasis óptico
30 en la dirección y, y hace girar todo el chasis óptico 30
alrededor de los soportes 47 y 48 en la dirección indicada por la
flecha D en la figura 3 en el plano yz.
A medida que se mueve la escala óptica 36
colocada en el centro de la rotación, el grado relativo de cambio
en la dirección y de la lente de objetivo 34 con relación a
la escala óptica 36 es equivalente al grado de cambio en la forma
de la parte de accionamiento 52. De acuerdo con ello, el grado de
cambio en la forma de la parte de accionamiento 52 se ajusta para
ser equivalente a la desviación en la línea límite de brillo y
oscuridad sobre la escala óptica 36 debido al cambio de temperatura,
permitiendo que se realice la compensación de la temperatura. En el
ejemplo mostrado en la figura 6, se colocan seis discos de metal
para proporcionar la parte de accionamiento 52.
Como se muestra en la figura 6, una parte de
tornillo 56a está formada sobre la superficie periférica exterior
de la caja 56. Como se muestra en la figura 3, una abertura 62 para
disponer la caja 56 está formada en el cuerpo principal 14 del
tambor de lente, y una parte de tornillo 62a que se enrosca junto
con la parte de tornillo 56a de la caja 56 está formada sobre la
superficie interior de la abertura 62. Por lo tanto, cuando se
monta el refractómetro 10 alojando la parte de accionamiento 52 en
la caja 56 y conectando con tornillo la caja 56 a la abertura 62,
se puede colocar fácilmente la parte de accionamiento 52 con
respecto al cuerpo principal 14 del tambor de lente. Después de
esta colocación, se asegura la caja 56 al cuerpo principal 14 del
tambor de lente sellando entre la parte de tornillo 56a de la caja
56 y la parte de tornillo 62a de la abertura 62.
El miembro de aplicación de la fuerza 54 incluye
una lámina de resorte 64 dispuesta en el lado exterior del chasis
óptico 30 en oposición a la parte de accionamiento 52, con la lente
de objetivo 34 colocada entre la parte de accionamiento 52 y la
lámina de resorte 64. Un extremo 64a de la lámina de resorte 64 está
asegurado a la superficie superior del chasis óptico 30 en la
región de la lente de objetivo 34. La lámina de resorte 64 se
extiende hacia atrás desde un extremo 64a de la misma, que está en
contacto con la superficie interior del cuerpo principal 14 del
tambor de lente en su otro extremo 64b.
En el extremo trasero del cuerpo principal 14
del tambor de lente está conectado un bastidor de ocular 66 que
tiene una forma sustancialmente cilíndrica. Una junta tórica 67 está
prevista en la parte de conexión del bastidor de ocular 66 y el
cuerpo principal 14 del tambor de lente. Una abertura trasera 69 del
bastidor de ocular 66 está cerrada herméticamente por una placa de
vidrio 68. La placa de vidrio 68 está asegurada con preferencia al
bastidor de ocular 66 por unión UV.
Una copa ocular 70 fabricada de plástico y de
una forma sustancialmente cilíndrica está instalada en el lado
exterior del bastidor de ocular 66. Una parte de tornillo 66a y una
parte de tornillo 70a que se atornillan manualmente juntos, están
formadas sobre la superficie periférica exterior del bastidor ocular
66 y la superficie periférica interior de la copa ocular 70,
respectivamente, de tal manera que la copa ocular 70 está fijada
con tornillo y se puede separar el bastidor ocular 66. Por lo tanto,
un usuario puede separar la copa ocular 70 y limpiar la superficie
exterior de la placa de vidrio 68.
Una abertura ocular 72 está formada en el centro
de la parte trasera de la copa ocular 70. Una lente ocular 74 está
asegurada a la abertura ocular 72 opuesta a la lente de campo 38 con
la placa de vidrio 68 dispuesta en medio. El eje óptico de la lente
ocular 74 coincide con el eje A del tambor de lente.
De acuerdo con la configuración descrita
anteriormente, en el refractómetro 10 se puede realizar la
compensación de la temperatura con exactitud por el movimiento de
le lente de objetivo 34 junto con el chasis óptico 30 en respuestas
a cambios de temperatura. Además, en comparación con refractómetros
convencionales que tienen una función de compensación automática de
la temperatura, el refractómetro 10 tiene un número menor de
componentes y, por lo tanto, se puede montar más fácilmente y
consigue costes de producción más reducidos. La función de
compensación automática de la temperatura del refractómetro 10 se
puede aplicar a un refractómetro portátil de modelo más
pequeño.
Además, puesto que en el refractómetro 10, la
muestra S es depositada sobre la parte de recepción de la muestra
20 de la superficie de colocación de la muestra 16 que se realiza de
metal, la temperatura de la muestra S se aproxima a la temperatura
del refractómetro 10. Puesto que la muestra S aplicada de esta
manera es dispuesta automáticamente entre la superficie cerrada 26
y la superficie de colocación de la muestra 16, se permite de esta
manera la realización rápida de la medición del índice de
refracción. Proporcionando la parte de recepción de la muestra 20,
se previene que la muestra S fluya fuera de la superficie de
colocación de la muestra 16.
Además, de acuerdo con el refractómetro 10, el
prisma 22 está asegurado a la abertura 24 de la parte delantera del
cuerpo principal 14 del tambor de lente por medio de sellado, una
junta tórica está dispuesta en la parte de conexión del cuerpo
principal 14 del tambor de lente y el bastidor ocular 66, una placa
de vidrio está unidad UV a la abertura 69 en la parte trasera del
bastidor ocular 66, se aplican procesos de sellado a la parte de
conexión de tornillo 62 del cuerpo principal 14 del tambor de lente
y la caja 56 que aloja la parte de accionamiento 52 de los medios
móviles 50, realizando de esta manera un refractómetro portátil que
proporciona una estructura de protección que tiene una
clasificación IP65 (construcción completa a prueba de polvo,
estructura de protección contra chorros de agua desde todas las
direcciones).
El funcionamiento del refractómetro 10 se
describirá ahora con referencia a la figura 3 y a las figuras 7 a
9.
Como se muestra en la figura 3, si se aplica una
muestra S sobre la parte de recepción de la muestra 20 con la placa
de tapa 26 en la condición cerrada, la muestra S se dispersa desde
la parte de recepción de la muestra 20 entre la placa de tapa 26 y
la superficie de entrada 22a del prisma.
La luz entra a través de la placa de tapa 26
hasta la muestra S desde una variedad de ángulos y la luz reflejada
en la superficie de entrada 22a del prima que comprende la
superficie límite entre la muestra S y el prisma entre en el chasis
óptico 30 a través del prisma 22.
La figura 7 muestra el refractómetro 10
utilizado a temperatura estándar 20ºC. Debido a la acción de la
lente de objetivo 34, la luz reflejada en un ángulo crítico
\theta_{0} en la superficie límite entre el prisma 22 y la
muestra S forma la línea límite de brillo y oscuridad en una imagen
en la posición P_{0} sobre la escala óptica 36 que corresponde
ala densidad o concentración de azúcar de la muestra S.
Cuando la temperatura está por encima de la
temperatura estándar 20º (por ejemplo 30ºC), el índice de refracción
de la muestra S será menor que el índice de fracción a 20ºC y el
ángulo crítico \theta_{1} en la superficie límite entre el
prisma 22 y la muestra S será menor que el ángulo crítico
\theta_{0} a 20ºC. De acuerdo con ello, si no se realiza la
compensación de la temperatura, la línea límite de brillo/oscuridad
aparecerá en la posición P_{1} posible de distancia H1, debajo de
la posición P_{0} de la escala óptica 36, como se muestra en la
figura 10.
La figura 8 muestra el refractómetro 10
utilizado a una temperatura alta por encima de la temperatura
estándar de 20ºC. Como se muestra en la figura 8, la parte de
accionamiento 52 se expande en la dirección y, y mueve
verticalmente la lente de objetivo 34 con el chasis óptico 30. El
chasis óptico 30 gira hacia arriba alrededor de la escala óptica
36, mientras la lente de objetivo 34 se mueve verticalmente en
relación a la escala óptica 36. El desplazamiento relativo de la
lente de objetivo 34 en la dirección y con relación a la escala
óptica 36 es equivalente a la distancia H_{1} mencionada
anteriormente, por lo que la línea límite de brillo/oscuridad
aparece en la posición P_{0} en la escala óptica 36 que
corresponde a la densidad o concentración de azúcar de la muestra
S.
Por otra parte, a una temperatura por debajo de
la temperatura estándar de 20ºC (por ejemplo 10ºC), el índice de
refracción de la muestra S será mayor que el índice de refracción a
20ºC y el ángulo crítico \theta_{2} en la superficie límite
entre el prisma 22 y la muestra S será mayor que el ángulo crítico
\theta_{0} a 20ºC. De acuerdo con ello, si no se realiza la
compensación de la temperatura, la línea límite de brillo /
oscuridad aparecerá en la posición P_{2} de distancia H_{2} por
encima de la posición P_{0} en la escala óptica 36, como se
muestra en la figuras 11.
La figura 9 muestra el refractómetro 10
utilizado a una temperatura por debajo de la temperatura estándar
20ºC. Como se muestra en la figura 9, la parte de accionamiento 52
está contraída en la dirección y, y mueve verticalmente la
lente de objetivo 34 con el chasis óptico 30. El chasis óptico 30
gira hacia abajo alrededor de la escala óptica 36, mientras la
lente de objetivo 34 se mueve verticalmente con relación a la
escala óptica 36. El desplazamiento relativo de la lente de objetivo
34 en la dirección y con relación a la escala óptica 36 es
equivalente a la distancia H_{2} mencionada anteriormente, por lo
que la línea límite de brillo/oscuridad aparece en la posición
P_{0} en la escala óptica 36 que corresponde a la densidad o
concentración de azúcar de la muestra S.
El valor medido mostrado por la línea límite de
brillo/oscuridad representado en la escala óptica 36 por la lente
de objetivo 34 se expande por una lente de campo 38 y el ocular 74
permitiendo al usuario leer la medición.
En resumen, el refractómetro presenta las
siguientes características.
1. El refractómetro para la medición del índice
de refracción de una sustancia comprende:
un tambor de lente 12 que tiene un eje A del
tambor de lente;
un prisma 22 asegurado a un extremo del tambor
de lente 12, teniendo dicho prisma 22 una superficie de entada 22a
que proporciona una superficie límite entre el prisma 22 y una
sustancia S a medir;
un chasis óptico 30 configurado en forma de tubo
dentro del tambor de lente 12, soportado de forma giratoria
alrededor de un eje de rotación B predeterminado perpendicular al
eje A del tambor de lente;
una lente de objetivo 34 dispuesta en el chasis
óptico 30, colocada con relación al chasis óptico 30;
una escala óptica 36 dispuesta dentro del chasis
óptico 30, en el punto focal de la lente de objetivo 34; y
medios móviles 50 que mueven la lente de
objetivo 34 relativamente con relación a la escala óptica 36 en
respuesta a cambios de temperatura haciendo girar el chasis óptico
30 alrededor del eje de rotación B.
2. El eje de rotación B está perpendicular a un
plano yz de medición que incluye la perpendicular a la superficie
de entrada 22a del prisma 22 y la perpendicular a la superficie de
salida 2b del prisma 22, desde el que sale la luz que entrada en el
prisma 22 a través de la superficie de entrada 22a.
3. Los medios móviles 50 incluyen un miembro de
accionamiento 52 que soporta el chasis óptico 30 en la proximidad
de la lente de objetivo 34 e inclina el chasis óptico 30 por
deformación del miembro de accionamiento 52 en respuesta a cambios
de temperatura.
4. El miembro de accionamiento 52 incluye un
bimetal configurado en forma de disco.
5. El bimetal configurado en forma de disco está
dispuesto dentro de una caja 56 fijada al tambor de lente 12.
6. Los medios móviles 50 incluyen un miembro de
desviación 54, que desvía el chasis óptico 30 hacia el miembro de
accionamiento 52.
7. El miembro de desviación 54 incluye una
lámina de resorte 64 dispuesta ente el tambor de lente 12 y el
chasis óptico 30.
8. El refractómetro comprende, además:
una placa de tapa 26 fijada a un extremo del
tambor de lente 12 para poder girar libremente entre una posición
abierta y una posición cerrada, donde la placa de tapa 26 cubre la
superficie de entrada 22a del prisma 22 cuando está en la posición
cerrada; y
una parte de recepción de la muestra 20 para
recibir una muestra S que está formada en el extremo del tambor de
lente 12 más allá del prisma 22, dispuesto para alimentar la
superficie de entrada del prisma 22a y que se proyecta hacia fuera
cuando la placa de tapa 26 está en la posición cerrada.
El refractómetro portátil proporciona los
siguientes efectos.
- 1)
- Permite realizar con exactitud la compensación de la temperatura.
- 2)
- Tiene un número pequeño de componentes.
- 3)
- Es fácil de montar.
- 4)
- Permite la construcción de un refractómetro portátil compacto, más pequeño.
- 5)
- Permite una reducción de los costes de producción.
- 6)
- Permite medir una muestra inmediatamente después de su aplicación.
- 7)
- Permite que la temperatura de la muestra se aproxime a la temperatura del refractómetro propiamente dicho.
- 8)
- Es difícil que una muestra dispuesta en el refractómetro fluya hasta la región exterior.
- 9)
- Realiza un refractómetro portátil que proporciona una clasificación IP65 a prueba de polvo y agua.
Aunque la presente invención ha sido descrita
totalmente en conexión con la forma de realización preferida de la
misma con referencia a los dibujos que se acompañan, es evidente
para los técnicos en la materia que se entiende que se pueden
incluir cambios y modificaciones dentro del alcance de la presente
invención, como se define por las reivindicaciones anexas, a no ser
que se aparten de ellas.
Claims (6)
1. Un refractómetro portátil (10) para medir el
índice de refracción de una sustancia, que comprende:
- un tambor de lente (12) que tiene un eje (A) de tambor de lente;
- un prisma (22) asegurado a un extremo del tambor de lente (12), teniendo dicho prisma (22) una superficie de entrada (22a) que proporciona una superficie límite entre el prisma (22) y la sustancia a medir;
- un chasis óptico (30) en forma de tubo dentro del tambor de lente (12), soportado de forma giratoria alrededor de un eje de rotación (B) predeterminado perpendicularmente al eje (A) del tambor de lente;
- una lente de objetivo (34) dispuesta en el chasis óptico (30), colocada en relación al chasis óptico (30); y
- una escala óptica (36) dispuesta dentro del chasis óptico (30), en el punto focal de la lente de objetivo (34);
- caracterizado por
- medios móviles (50) que mueven la lente de objetivo (34) con relación a la escala óptica (36) en respuesta a cambios de temperatura haciendo girar el chasis óptico (30) alrededor del eje de rotación (B), en el que
- los medios móviles (50) incluyen un miembro de accionamiento (52) que soporta el chasis óptico (30) en la proximidad de la lente de objetivo (34) e inclina el chasis óptico (30) por deformación del miembro de accionamiento (52) en respuesta a cambios de temperatura; y en el que
- el miembro de accionamiento (52) incluye un bimetal en forma de disco y el bimetal en forma de disco está dispuesto dentro de una caja cilíndrica (56) que está dispuesta en una abertura (62) formada en el tambor de lente (12).
2. El refractómetro portátil (10) de acuerdo con
la reivindicación 1, en el que el eje de rotación (B) está
perpendicular a un plano de medición que incluye la perpendicular a
la superficie de entrada del prisma (22) y la perpendicular a una
superficie de salida del prisma (22) desde el que sale la luz que
entra en el prisma (22) a través de la superficie de entrada.
3. El refractómetro portátil (10) de acuerdo con
la reivindicación 1, en el que el miembro de accionamiento (52)
incluye una pluralidad de bimetales (52) en forma de disco.
4. El refractómetro portátil (10) de acuerdo con
la reivindicación 1, en el que los medios móviles (50) incluyen un
miembro de desviación que desvían el chasis óptico (30) hacia el
miembro de accionamiento (52).
5. El refractómetro portátil (10) de acuerdo con
la reivindicación 4, en el que el miembro de desviación incluye una
lámina de resorte (64) dispuesta entre el tambor de lente (12) y el
chasis óptico (30).
6. El refractómetro portátil (10) de acuerdo con
la reivindicación 1, que comprende: una placa de tapa (26) fijada a
un extremo del tambor de lente (12) para poder girar libremente
entre una posición abierta y una posición cerrada, cubriendo dicha
placa de tapa (26) la superficie de entrada del prisma (22) cuando
está en la posición cerrada; y
- una parte de recepción de la muestra (20) para recibir una muestra que está formada en el extremo del tambor de lente (12) más allá del prisma (22), dispuesta para alimentar la superficie de entrada del prisma y que se proyecta hacia fuera cuando la placa de tapa (26) está en la posición cerrada.
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