MX2013012889A

MX2013012889A - Sensores mezcladores y metodos para usar los mismos.

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Publication number: MX2013012889A
Application number: MX2013012889A
Authority: MX
Inventors: Ferhan Ozadali; Dharmendra Kumar Mishra; Rabiha Sulaiman
Original assignee: Nestec Sa
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2012-05-01
Publication date: 2014-02-20
Also published as: ZA201309165B; CN103502793A; AR086289A1; US9612184B2; CA2832877A1; AU2012252658A1; JP2014513303A; CN103502793B; WO2012152616A1; JP5766872B2; MX344675B; BR112013028470A2; RU2547330C1; JP2015180892A; TW201300758A; US20140033803A1; TWI490466B; PH12013502081A1; SG194221A1; EP2705347A1

Abstract

Se proporcionan aparatos para medir las propiedades reológicas de fluidos y métodos para usar los mismos. En una modalidad general, la presente invención proporciona un sensor mezclador que se configura para ser unido a una cabeza impulsora de reómetro y usado para medir las propiedades reológicas de un fluido que tenga partículas sobre una amplia variedad de temperaturas y velocidades de cizallamiento. Aparatos capaces de obtener datos reológicos de un fluido que tiene partículas sobre una amplia variedad de temperaturas y velocidades de cizallamiento proporcionan mediciones reológicas más precisas. Las temperaturas pueden ser temperaturas muy altas que excedan 100°C, y las velocidades de cizallamiento pueden incluir una gama de velocidades de cizallamiento que se encuentren típicamente en un sistema de tuberías de procesamiento.

Description

SENSORES MEZCLADORES Y MÉTODOS PARA USAR LOS MISMOS Antecedentes de la invención La presente invención se refiere generalmente a aparatos para caracterizar propiedades reológicas de materiales y a métodos para usar los mismos. Más específicamente, la presente invención está dirigida a sensores mezcladores para caracterización reológica de fluidos que tienen partículas en varias condiciones de procesamiento.

Diferentes tipos de equipo de pruebas reológicas han estado ampliamente disponibles para uso en laboratorios, plantas de fabricación, etc., para probar las características reológicas de materiales. Aunque los aparatos para probar las propiedades reológicas de materiales están fácilmente disponibles en la técnica, no siempre pueden ser usados con cada fluido que requiera caracterización reológica. Por ejemplo, los aparatos conocidos pueden no ser adecuados para usarse en caracterizar fluidos expuestos a ambientes de alta temperatura, tales como sistemas de procesamiento aséptico. Además, los aparatos conocidos pueden no ser adecuados para usarse con fluidos que tengan partículas. De hecho, la mayoría de los aparatos disponibles comercialmente requieran que cualesquiera partículas en un fluido sean coladas, o de otra manera removidas, antes de la caracterización reológica. De esta manera, la única porción de la muestra dejada para caracterización es la porción fluida, la cual puede dar una medición reológica menos precisa de la muestra que podría no reflejar las condiciones de procesamiento reales de la muestra dentro del sistema de tuberías de procesamiento.

Breve descripción de la invención La presente invención proporciona aparatos para usarse con medir propiedades reológicas de un material y a métodos para usar los mismos. En una modalidad general, se proporciona un aparato para medir propiedades reológicas de un material. El aparato incluye una tlecha que comprende al menos tres aspas dispuestas en una forma helicoidal interrumpida y una base configurada para recibir un extremo de la flecha.

En una modalidad, la flecha tiene una longitud de aproximadamente 50.8 milímetros a alrededor de 152.4 milímetros. La flecha también puede tener alrededor de 101 .6 milímetros de largo. La flecha puede fabricarse a partir de un material seleccionado del grupo que consiste en acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el material es cobalto-cromo.

En una modalidad, la base se configura para recibir un extremo inferior de la flecha. La base puede incluir además al menos una ranura de junta tórica configurada para aceptar un sello de junta tórica. En una modalidad, la base se fabrica a partir de un material seleccionado del grupo que consiste en acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el material es cobalto-cromo.

En una modalidad, el aparato incluye un aditamento de cabeza impulsora. El aditamento de cabeza impulsora está construido y dispuesto de tal manera que se fije a uno de un reómetro y un viscosímetro. El aditamento de cabeza impulsora puede configurarse para recibir un extremo superior del eje en el mismo. El aditamento de cabeza impulsora puede fabricarse a partir de un material seleccionado del grupo que consiste en acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el material es cobalto-cromo.

En una modalidad, la pluralidad de aspas están separadas radialmente alrededor de un eje de la flecha. La pluralidad de aspas pueden estar separadas radialmente unas de otras en alrededor de 45° a aproximadamente 135°. En una modalidad, la pluralidad de aspas están separadas radialmente unas de otras en aproximadamente 90° alrededor de un eje de la flecha y a lo largo de una circunferencia de la flecha.

En una modalidad, la pluralidad de aspas están separadas verticalmente unas de otras en aproximadamente 6.35 milímetros a alrededor de 31 .75 milímetros. La pluralidad de aspas están también pueden estar separadas verticalmente unas de otras en aproximadamente 19.05 milímetros. En una modalidad, la pluralidad de aspas están separadas radialmente unas de otras en aproximadamente 90 grados y separadas verticalmente unas de otras en aproximadamente 9.05 milímetros.

En una modalidad, cada una de la pluralidad de aspas es girada alrededor de 20° a aproximadamente 80° a partir de la horizontal. Cada una de la pluralidad de aspas también puede ser girada alrededor de 45° a partir de la horizontal.

En una modalidad, cada una de la pluralidad de aspas tiene una forma sustancialmente triangular.

En una modalidad, la base se configura además para acoplarse con un tamiz de partículas. El tamiz de partículas puede incluir una porción central abierta que se configure para recibir la base. El tamiz de partículas puede ser de forma sustancialmente circular y puede incluir una pluralidad de orificios entre la porción central y la circunferencia. El tamiz de partículas puede tener un diámetro de aproximadamente 25.4 a alrededor de 76.2 milímetros. En una modalidad, el tamiz de partículas comprende un diámetro de aproximadamente 38.1 milímetros. El tamiz de partículas también puede descansar sobre una pluralidad de espigas que se formen integralmente con el tamiz de partículas o sean ajustadas por fricción en los orificios del tamiz de partículas. En una modalidad, el aparato incluye una sonda de temperatura. La sonda de temperatura puede configurarse para extenderse a través de al menos uno de los orificios del tamiz de partículas.

En otra modalidad, se proporciona un aparato para medir las propiedades reológicas de un material. El aparato incluye una flecha, al menos dos aspas curvadas unidas a la flecha, cada aspa curvada comprende tres secciones, y al menos dos aspas lineales unidas a la flecha.

En una modalidad, la flecha tiene una longitud de aproximadamente 50.8 milímetros a alrededor de 152.4 milímetros. La flecha también puede tener alrededor de 101.6 milímetros de largo. La flecha puede fabricarse a partir de un material seleccionado del grupo que consiste en acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el material es cobalto-cromo.

En una modalidad, la base se configura para recibir un extremo inferior de la flecha. La base puede incluir además al menos una ranura para junta tórica configurada para aceptar un sello de junta tórica. En una modalidad, la base se fabrica a partir de un material seleccionado del grupo que consiste en acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el material es cobalto-cromo.

En una modalidad, el aparato incluye un aditamento de cabeza impulsora. El aditamento de cabeza impulsora está construido y dispuesto de tal manera que se fije a uno de un reómetro y un viscosímetro. El aditamento de cabeza impulsora puede configurarse para recibir un extremo superior de la flecha en el mismo. El aditamento de cabeza impulsora puede fabricarse a partir de un material seleccionado del grupo que consiste en acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el material es cobalto-cromo.

En una modalidad, la base se configura además para acoplarse con un tamiz de partículas. El tamiz de partículas puede incluir una porción central abierta que se configure para recibir la base. El tamiz de partículas puede tener una forma sustancialmente circular y puede incluir una pluralidad de orificios entre la porción central y la circunferencia. El tamiz de partículas puede tener un diámetro de aproximadamente 25.4 a alrededor de 76.2 milímetros. En una modalidad, el tamiz de partículas comprende un diámetro de aproximadamente 38.1 milímetros. El tamiz de partículas también puede descansar sobre una pluralidad de espigas que se formen integralmente con el tamiz de partículas o se ajusten por fricción en los orificios del tamiz de partículas.

En una modalidad, el aparato incluye una sonda de temperatura. La sonda de temperatura puede configurarse para extenderse a través de al menos uno de los orificios del tamiz de partículas. En una modalidad, cada una de las aspas curvadas tiene una longitud total de aproximadamente 25.4 milímetros a alrededor de 101.6 milímetros.

En una modalidad, cada una de las aspas curvadas tiene una longitud total de alrededor de 68.58 milímetros. Cada una de las tres secciones también puede separarse por un espacio. Cada una de las tres secciones puede tener una longitud igual. Cada aspa curvada puede ocupar un espacio angular de aproximadamente 30° a alrededor de 80°. En una modalidad, cada aspa curvada ocupa un espacio angular que es de alrededor de 75°. Las por lo menos dos aspas curvadas pueden estar separadas radialmente unas de otras por aproximadamente 180° alrededor de un eje de la flecha.

En una modalidad, las aspas lineales son aspas raspadores de superficie. Cada una de las aspas lineales puede ser unida a la flecha en el extremo superior y un extremo inferior del aspa lineal. Cada una de las aspas lineales tiene una longitud de aproximadamente 38.1 milímetros a alrededor de 88.9 milímetros. En una modalidad, cada una de las aspas lineales tiene una longitud que es de aproximadamente 58.42 milímetros. Las aspas lineales pueden tener una forma tipo escalonado que forme dos porciones paralelas diferentes del aspa lineal. Una primera porción paralela del aspa lineal puede tener una longitud de aproximadamente 2.54 a alrededor de 5.08 milímetros. En una modalidad, la primera porción paralela del aspa lineal tiene una longitud de aproximadamente 3.81 milímetros. La segunda porción paralela del aspa lineal tiene una longitud de alrededor de 5.08 milímetros a aproximadamente 15.24 milímetros. En una modalidad, la segunda porción paralela del aspa lineal tiene una longitud de aproximadamente 10.16 milímetros. Las por lo menos dos aspas lineales pueden estar separadas radialmente unas de otras por aproximadamente 180° alrededor de un eje de la flecha.

En otra modalidad más, se proporciona un aparato para medir las propiedades reológicas de un material. El aparato incluye una flecha que comprende primero y segundo pares de aspas y un cono invertido, en donde cada una del primer par de aspas están orientadas en forma sustancialmente vertical, y en donde cada una del segundo par de aspas están orientadas a un ángulo agudo con respecto a un plano horizontal.

En una modalidad, la flecha tiene una longitud de aproximadamente 50.8 milímetros a alrededor de 152.4 milímetros. La flecha también puede medir aproximadamente 101.6 milímetros de largo. La flecha puede fabricarse a partir de un material seleccionado del grupo que consiste en acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el material es cobalto-cromo.

En una modalidad, la base se configura para recibir un extremo inferior de la flecha. La base puede incluir además por lo menos una ranura para junta tórica configurada para aceptar un sello de junta tórica. En una modalidad, la base se fabrica a partir de un material seleccionado del grupo que consiste en acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el material es cobalto-cromo.

En una modalidad, la base se configura además para acoplarse con un tamiz de partículas. El tamiz de partículas puede incluir una porción central abierta que se configure para recibir la base. El tamiz de partículas puede ser de forma sustancialmente circular y puede incluir una pluralidad de orificios entre la porción central y la circunferencia. El tamiz de partículas puede tener un diámetro de aproximadamente 25.4 a alrededor de 76.2 milímetros. En una modalidad, el tamiz de partículas comprende un diámetro de aproximadamente 38.1 milímetros. El tamiz de partículas también puede descansar sobre una pluralidad de espigas que se formen integralmente con el tamiz de partículas o se ajusten a fricción en los orificios del tamiz de partículas.

En una modalidad, el aparato incluye una sonda de temperatura. La sonda de temperatura puede configurarse para extenderse a través de al menos uno de los orificios del tamiz de partículas. En una modalidad, cada una de las aspas curvadas tiene una longitud total de aproximadamente 25.4 milímetros a alrededor de 101 .6 milímetros.

En una modalidad, el primer par de aspas están separadas radialmente alrededor de un eje de la flecha. El primer par de aspas pueden separarse radialmente unas de otras en aproximadamente 180°. El primer par de aspas están separadas verticalmente unas de otras de tal manera que un lado inferior de una primera aspa esté en la misma altura vertical que un lado superior de una segunda aspa. El primer par de aspas están separadas radialmente unas de otras en aproximadamente 180° y separadas verticalmente unas de otras de tal manera que un lado inferior de una primera aspa esté a la misma altura vertical que un lado superior de una segunda aspa. El primer par de aspas comprenden una forma seleccionada del grupo que consiste en rectángulo, cuadrado, o combinaciones de los mismos. Cada una del primer par de aspas pueden tener un ancho de alrededor de 10 a 15 mm. En una modalidad, cada una del primer par de aspas tiene un ancho de aproximadamente 13 mm. Cada una del primer par de aspas puede tener una altura de alrededor de 10 a 20 mm. En una modalidad, cada una del primer par de aspas tiene una altura de aproximadamente 15 mm. En una modalidad, el primer par de aspas se ubican en una porción inferior de la flecha.

En una modalidad, el segundo par de aspas están separadas radialmente alrededor de un eje de la flecha. El segundo par de aspas pueden estar separadas radialmente unas de otras en aproximadamente 180°. El segundo para de aspas pueden ubicarse sustancialmente en el mismo plano horizontal. En una modalidad, el segundo par de aspas están separadas radialmente unas de otras en aproximadamente 180° y ubicadas sustancialmente en el mismo plano horizontal. Cada una del segundo par de aspas puede ser girada alrededor de 15° a partir de la vertical. En una modalidad, cada una del segundo par de aspas es girada aproximadamente 45° a partir del plano horizontal. Cada una del segundo par de aspas incluye una forma seleccionada del grupo que consiste en rectángulo, cuadrado o combinaciones de los mismos. Cada una del segundo par de aspas puede tener una altura de aproximadamente 10 a alrededor de 20 mm. En una modalidad, cada una del segundo par de aspas tiene una altura de alrededor de 15 mm. Cada una del segundo par de aspas puede tener un ancho de aproximadamente 10 mm a alrededor de 15 mm. En una modalidad, cada una del segundo par de aspas tiene un ancho de alrededor de 13.5 mm. En una segunda modalidad, el segundo par de aspas se ubican en una porción media de la flecha.

En una modalidad, el primer par de aspas están separadas del segundo par de aspas a lo largo de la flecha por una distancia de aproximadamente 5 mm a alrededor de 15 mm. El primer par de aspas también pueden estar separadas del segundo par de aspas a lo largo de la flecha por una distancia de aproximadamente 10 mm.

Una base del cono tiene un diámetro de alrededor de 20 mm a aproximadamente 40 mm.

En una modalidad, una base del cono puede tener un diámetro de aproximadamente 30 mm. En una modalidad, el cono forma un ángulo con la flecha de alrededor de 15° a aproximadamente 45°. El cono puede formar un ángulo con la flecha de aproximadamente 30° o 31 °. En una modalidad, el cono invertido se ubica en una porción superior de la flecha.

En otra modalidad más, se proporciona un sistema para medir propiedades reológicas de un material. El sistema incluye un dispositivo que comprende una copa de medición estacionaria y una cabeza impulsora de impulsor y un impulsor unido a la cabeza impulsora de impulsor. El impulsor incluye una flecha que comprende al menos tres aspas dispuestas en una forma helicoidal interrumpida y una base configurada para recibir un extremo de la flecha.

En una modalidad, el dispositivo es uno de un reómetro y un viscosímetro.

En una modalidad, el sistema incluye un fluido contenido dentro de la copa de medición. El fluido puede incluir partículas.

En una modalidad, la copa de medición estacionaria incluye un tamiz de partículas estacionario en un fondo de la copa. La copa de medición estacionaria también puede incluir una sonda de temperatura integral. En una modalidad, la sonda de temperatura se configura para acoplarse con el tamiz de partículas.

En otra modalidad, se proporciona un sistema para medir propiedades reológicas de un material. El sistema incluye un dispositivo que comprende una copa de medición estacionaria y una cabeza impulsora de impulsor, y un impulsor unido a la cabeza impulsora de impulsor. El impulsor incluye una flecha, al menos dos aspas curvadas unidas a la flecha, cada aspa curvada comprende tres secciones, y al menos dos aspas lineales unidas a la flecha.

En una modalidad, el dispositivo es uno de un reómetro y un viscosímetro. En una modalidad, el sistema incluye un fluido contenido dentro de la copa de medición. El fluido puede incluir partículas.

En otra modalidad más, se proporciona un sistema para medir las propiedades reológicas de un material. El sistema incluye un dispositivo que comprende una copa de medición estacionaria y una cabeza impulsora de impulsor y un impulsor unido a la cabeza impulsora de impulsor. El impulsor incluye una flecha que comprende primero y segundo pares de aspas y un cono invertido, en donde cada una del primer par de aspas está orientada en forma sustancialmente vertical, y en donde cada una del segundo par de aspas se orienta a un ángulo agudo con respecto a un plano horizontal.

En una modalidad, el dispositivo es uno de un reómetro y un viscosímetro.

En una modalidad, la copa de medición estacionaria incluye un tamiz de partículas estacionario en un tondo de la copa. La copa de medición estacionaria también puede incluir una sonda de temperatura integral. En una modalidad, la sonda de temperatura se configura para acoplarse con el tamiz de partículas.

En otra modalidad más, se proporciona un método para medir las propiedades reológicas de un material. El método incluye proporcionar un dispositivo que comprende un cilindro estacionario llenado con el material y una cabeza impulsora de sensor giratorio, que fija un sensor a la cabeza impulsora se sensor giratoria, insertar el sensor en el cilindro estacionario y hacer girar el sensor. El sensor incluye un eje que comprende al menos tres aspas dispuestas en una forma helicoidal interrumpida, y una base configurada para recibir un extremo del eje.

En una modalidad, el dispositivo es uno de un reómetro y un viscosímetro.

En una modalidad, el material es un fluido. El fluido puede incluir partículas.

En una modalidad, el método incluye detectar una temperatura del fluido con una sonda de temperatura.

En una modalidad, el método incluye poner un tamiz de partículas estacionario en un fondo del cilindro estacionario. El método puede incluir además acoplar la sonda de temperatura con el tamiz de partículas.

En una modalidad, el método incluye hacer girar el sensor a diferentes velocidades angulares.

En otra modalidad, se proporciona un método para medir las propiedades reológicas de un material. El método incluye proporcionar un dispositivo que comprende un cilindro estacionario lleno con el material y una cabeza impulsora de sensor giratorio, fijar un sensor a la cabeza impulsora de sensor giratorio, insertar el sensor en el cilindro estacionario y hacer girar el sensor. El sensor incluye una flecha, al menos dos aspas curvadas unidas a la flecha, cada aspa curvada comprende tres secciones, y al menos dos aspas lineales unidas a la flecha.

En una modalidad, el dispositivo es uno de un reómetro y un viscosímetro.

En otra modalidad más, se proporciona un método para medir las propiedades reológicas de un material. El método incluye proporcionar un dispositivo que comprende un cilindro estacionario lleno con el material y una cabeza impulsora de sensor giratorio, unir un sensor a la cabeza impulsora de sensor giratorio, insertar el sensor en el cilindro estacionario y hacer girar el sensor. El sensor incluye una flecha que comprende primero y segundo pares de aspas y un cono invertido, en donde cada una del primer par de aspas está orientada en forma sustancialmente vertical, y en donde cada una del segundo par de aspas está orientada a un ángulo agudo con respecto a un plano horizontal.

En una modalidad, el dispositivo es uno de un reómetro y un viscosímetro. En una modalidad, el material es un fluido. El fluido puede incluir partículas.

Una ventaja de la presente invención es proporcionar sensores mezcladores mejorados.

Otra ventaja de la presente invención es proporcionar sensores mezcladores que proporcionen mediciones reologicas que simulen estrechamente las condiciones de procesamiento reales.

Otra ventaja más de la presente invención es proporcionar sensores mezcladores que puedan caracterizar en forma precisa las propiedades reologicas de fluidos que tengan partículas.

Aún otra ventaja más de la presente invención es proporcionar sensores mezcladores que ayuden a prevenir la sedimentación de partículas en fluidos de muestra durante la caracterización reológica.

Otra ventaja de la presente invención es proporcionar sensores mezcladores reemplazables que puedan ser fijados a diferentes cabezas impulsoras de reómetro.

Otra ventaja más de la presente invención es proporcionar diferentes sensores mezcladores que se pueden fijar a la misma cabeza impulsora del reómetro.

Aún otra ventaja de la presente invención es proporcionar sensores mezcladores que se configuran para ser usados en condiciones que abarcan una amplia gama de temperaturas y una amplia gama de velocidades de cizallamiento.

Características y ventajas adicionales se describen en la presente, y aparentes a partir de la siguiente descripción detallada.

Breve descripción de las figuras La figura 1 es una vista en perspectiva de un sensor mezclador de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La figura 2 es una vista superior de un tamiz de partículas de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La figura 3 es una vista en perspectiva de un sensor mezclador y un tamiz de partículas de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La figura 4 es una vista en perspectiva de un sensor mezclador de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La figura 5 es una vista superior del sensor mezclador de la figura 4 de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La figura 6 es una vista en perspectiva de un sensor mezclador de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

Descripción detallada de la invención Según se usa en esta invención y en las reivindicaciones anexas, las formas singulares "uno", "una", "el" y "la" incluyen referentes plurales a menos que el contexto claramente dicte lo contrario. Así, por ejemplo, la referencia a "un polipéptido" incluye una mezcla de dos o más polipéptidos, y similares.

Según se usa en la presente, "aproximadamente" se entiende que se refiere a números en un intervalo de numerales. Más aún, todos los intervalos numéricos en la presente debe entenderse que incluyen todos los enteros, completos o fracciones, dentro del intervalo.

La reología es el estudio del flujo de materia, principalmente en el estado líquido pero también como sólidos suaves o sólidos bajo condiciones en lós cuales respondan con flujo plástico más que deformarse elásticamente en respuesta a una fuerza aplicada. El flujo de sustancias no puede ser caracterizado generalmente por un solo valor de viscosidad, aunque mediciones de viscosidad a temperaturas específicas pueden proporcionar información valiosa acerca de las propiedades de un material. Los estudios reológicos generalmente se llevan a cabo usando reómetros, los cuales imponen un campo de tensión o deformación específico en el fluido y monitorear la deformación o estrés resultante. Estos instrumentos pueden operar en flujo uniforme o flujó oscilatorio, así como tanto en cizallamiento como extensión.

Una propiedad reológica comúnmente medida de un material es su viscosidad de cizallamiento. La viscosidad de cizallamiento, comúnmente denominada simplemente viscosidad, describe la reacción de un material a estrés de cizallamiento aplicado. En otras palabras, el estrés de cizallamiento es la relación entre "estrés" (fuerza por área unitaria) ejercido sobre la superficie de un fluido, en la dirección lateral u horizontal, para cambiar en velocidad del fluido mientras se mueve hacia abajo en el fluido (una "gradiente de velocidad"). La viscosidad de volumen o viscosidad global, describe la reacción a compresión y es esencial para la caracterización de acústica en fluidos.

La viscosidad y otras propiedades fluidas complejas tales como, por ejemplo densidad, contenido de sólidos, etc., pueden ser útiles no sólo como indicadores de cambios químicos o físicos durante procesos de fabricación, sino que también son especialmente esenciales para el diseño y funcionamiento de equipo de procesamiento. Sin embargo, evaluaciones de viscosidad no son fáciles de obtener cuando se manejan sistemas no homogéneos tales como suspensiones acuosas incluyendo partículas, fibras, bacterias, etc., toda vez que comúnmente exhiben propiedades no Newtonianas. Como se conoce en la técnica, los fluidos Newtonianos son fluidos que exhiben una relación lineal directa entre el estrés por cizallamiento (t) necesario para obtener el movimiento de fluido y la velocidad de cizallamiento efectiva ( / ). La viscosidad aparente de estos fluidos no es afectada por la velocidad de cizallamiento ( ? ) y permanece constante. Los fluidos que no se comportan de acuerdo con estos principios son llamados fluidos no Newtonianos, dos ejemplos de los cuales incluyen fluidos de espesamiento por cizallamiento y adelgazamiento por cizallamiento. ; Los fluidos de espesamiento por cizallamiento o adelgazamiento por cizallamiento pueden tener una relación lineal entre (?) = log(K)+((n-1 )log( ? )) , en donde ? es la velocidad de cizallamiento, ? es la viscosidad aparente, K es el índice de consistencia y n es el índice de ley de potencia. Aquellos fluidos que exhiban tal relación lineal son llamados fluidos de ley de potencia. Aunque los fluidos Newtonianos también son fluidos de potencia, los fluidos no Newtonianos son mucho más complejos toda vez que los fluidos pueden comportarse como un fluido de ley de potencia en un ambiente, pero no en otro.

La viscosidad aparente (?) de los fluidos no Newtonianos depende de la velocidad de cizallamiento efectiva ( ? ) cuando se toma la medición, y la viscosidad aparente (?) puede calcularse usando la ecuación log (?) = log(K)+((n-1 ) * log( )). Los fluidos Newtonianos tienen un índice de ley de potencia (n) de 1 , y el valor de índice de consistente (K) da la viscosidad aparente (?), llamada la viscosidad dinámica (µ) para estos fluidos.

Como se mencionó arriba, ciertas dificultades pueden originarse cuando se intenta caracterizar las propiedades reológicas de sistemas no homogéneos o complejos. Estas dificultades típicamente se refieren a, por ejemplo, sedimentación de partículas, separación de fases, destrucción de las estructuras del material, etc. Ejemplos de fluidos que tienen partículas que experimentan estos problemas incluyen ciertos tipos de alimentos. Por ejemplo, la viscosidad del alimento para bebés es particularmente importante cuando se considera que debe ser lo suficientemente espeso como para permanecer sobre una cuchara, pero no tan espeso como para que un bebé experimente dificultad en tragar el alimento. Sin embargo, ya que la mayoría de los alimentos para bebés son suspensiones (por ejemplo, purés de frutas), viscosímetros de espacio angosto convencionales pueden ser inadecuados para la caracterización reológica del alimento para bebés debido a la separación de fases y subsecuente resbalamiento en las paredes, o a errores causados por partículas o agregados de partículas en el espacio.

De hecho, la mayoría de los reómetros disponibles comercialmente y sus sensores relacionados están diseñados para muestras de fluido homogéneas (por ejemplo, muestras de fluido sin partículas). Cuando se trata de muestras de fluido que tienen partículas, sin embargo, las partículas tienden a ser coladas, o de otra manera removidas, antes de la medición de sus propiedades reológicas. Al colar las partículas fuera de la muestra de fluido, la única porción de la muestra que queda para medición es la porción fluida. Medir únicamente la porción fluida de la muestra da una medición reológica menos precisa de la muestra y podría no imitar las condiciones de procesamiento reales.

En consecuencia, datos de medición reológica para muestras de alimento (i) con partículas discretas, ii) a un intervalo de temperaturas que incluye temperaturas muy bajas a temperaturas muy altas (por ejemplo, a condiciones de procesamiento asépticas, temperaturas por arriba de 100°C, etc.), y iii) cubriendo una gama de velocidades de cizallamiento que se encuentran en tuberías de procesamiento típicas se requieren para cálculos de ingeniería más precisos de mediciones de datos reológicos. Los sensores mezcladores de la presente invención están, por lo tanto, diseñados para predecir las características reológicas de productos de fases múltiples (por ejemplo, no homogéneos) en condiciones de laboratorio que imitan estrechamente las condiciones de producción a escala completa. El experto en la técnica apreciará inmediatamente, sin embargo, que los presentes sensores mezcladores también se pueden usar para caracterizar las propiedades reológicas de fluidos sin partículas, los cuales pueden ser especialmente útiles en situaciones en donde se presenten problemas de separación de fases o sedimentación.

El sensor de geometría ideal para caracterización reológica de productos se obtiene usando un reómetro rotacional que tiene un sistema de cilindros concéntricos, conocido también como un Couette. Un viscosímetro Couette consiste en uri cilindro que gira dentro de una copa estacionaria mantenida en un baño de temperatura constante. El espacio entre la copa estacionaria y el cilindro giratorio interior se llena con el fluido a ser medido. Al girar el cilindro con velocidad angular uniforme (O), el fluido entre el cilindro y la copa estacionaria se mueve a una velocidad más lenta que el cilindro interior debido a las fuerzas de arrastre en el fluido. Estas fuerzas de arrastre pueden ser medidas por el viscosímetro. Como alternativa, la copa exterior puede girar mientras el cilindro interior permanece estacionario. Un Couette presenta una velocidad de cizallamiento bien definida y permite que se obtengan datos reológicos absolutos.

En contraste, puede ser difícil obtener datos reológicos absolutos usando reometría de mezclador debido a patrones de flujo complejos. Sin embargo, los datos de reometría de mezclador son buenos representantes de las características reológicas de un fluido para un fluido que no puede determinarse por sistemas de cilindros concéntricos que tienen espacios estrechos. Estos fluidos pueden incluir, por ejemplo, fluidos que tengan partículas, los cuales sufren típicamente de problemas de sedimentación, resbalamiento, separación de fases y dependencia de tiempo, como se mencionó arriba. Los viscosímetros de mezclador pueden comúnmente ser usados cuando estos tipos de fluidos requieran caracterización reológica y los viscosímetros giratorios convencíales no puedan ser usados.

Como se describe en "Bioprocessing Pipelines: Rheology and Analysis" por Steffe y Daubert (2006), cada viscosímetro mezclador individual debe ser caracterizado antes de usarse para caracterización reológica. El análisis se logra típicamente usando números sin dimensiones y fluidos estándares que tengan propiedades reológicas conocidas. Los métodos para caracterizar cada viscosímetro mezclador individual se conocen en la técnica y se describen en "Bioprocessing Pipelines". Estos métodos consideran que la viscosidad (µ) de un fluido Newtoniano es: M k" M µ = :— = en donde /<" es una constante definida como el coeficiente de mezclador: <"=A-1 d-3, A es una constante sin dimensión, y d es el diámetro del impulsor. Los fluidos Newtonianos con una viscosidad conocida se usan para determinar k que es una función del sistema, torque, velocidad angular del impulsor y viscosidad.

Para evaluar los fluidos de ley de potencia en un viscosímetro mezclador, la viscosidad aparente (?) se define como una función de la velocidad de cizallamiento promedio: /; = K(y a)n- 1 La velocidad de cizallamiento promedio ( y a) es un producto de la constante del viscosímetro mezclador (K) y la velocidad angular (O). Para determinar este valor, la suposición de viscosidad coincidente de que la viscosidad Newtoniana y la viscosidad aparente son iguales a la misma velocidad de cizallamiento debe ser aplicada. Usando esta suposición, se encuentra que la velocidad de cizallamiento promedio es: r„ = El coeficiente mezclador (?') y la constante de viscosímetro mezclador (K) pueden ser entonces encontradas por el siguiente proceso. Primero, se obtienen datos de viscosidad de fluidos Newtonianos seleccionados a temperaturas seleccionadas usando un viscosímetro giratorio convencional. Ejemplos de fluidos Newtonianos de muestra pueden incluir miel, jarabe de maíz, aceite de silicón, etc. Luego, usando los mismos fluidos Newtonianos de muestra, se obtienen datos experimentales de torque versus velocidad angular en el viscosímetro mezclador. Usando la ecuación µO = K"M, se gráfica el producto de viscosidad y velocidad angular (eje y) versus torque (eje x).

Después, se determina " como la pendiente de la ecuación.

Luego, se obtienen fluidos de ley de potencia (por ejemplo, no Newtonianos) que pueden probarse en un viscosímetro convencional y se determina el coeficiente de consistencia (K) y el índice de comportamiento de flujo (n) de estos materiales a temperaturas adecuadas. Ejemplos de fluidos de ley de potencia incluyen soluciones acuosas de goma guar y metilcelulosa.

Usando los fluidos de ley de potencia, se recaban datos experimentales de torque versus velocidad angular en el viscosímetro mezclador. Usando estos datos, k" encontrado previamente, y la fórmula de velocidad de cizallamiento promedio mostrada arriba, se determina la velocidad de cizallamiento promedio a cada velocidad angular.

Tomando el conjunto de datos de la velocidad de cizallamiento promedio versus la velocidad angular previamente generada, se determina la constante de viscosímetro mezclador (k) como la pendiente de la siguiente ecuación: y a = ??.

El proceso descrito arriba proporcionará valores para la constante de coeficiente (k') y la constante de viscosímetro mezclador (k) que son únicas para cada combinación de geometría específica (por ejemplo, cada combinación de un impulsor (por ejemplo, sensor mezclador) y su copa respectiva) probada. Usando este método, por lo tanto, cualquier nuevo impulsor utilizado con una configuración de copa conocida requerirá caracterización para determinar sus propios valores únicos para la constante de coeficiente (k') y la constante de viscosímetro mezclador (k ).

En consecuencia, los impulsores/sensores mezcladores de la presente invención pueden ser diseñados para usarse con un reómetro tipo mezclador, el cual incluye un sensor mezclador que tiene una geometría compleja que gira en una copa cilindrica estacionaria. Aunque los presentes sensores mezcladores se describen con respecto al uso de un reómetro tipo mezclador, el experto en la técnica apreciará que los sensores mezcladores no están limitados a tal configuración y pueden usarse con cualquier viscosímetro o reómetro capaz de usar los sensores mezcladores de la presente invención. Por ejemplo, los sensores mezcladores de la presente invención pueden usarse con cualquier reómetro Haake, o reómetros tipo similar. Al igual que con el viscosímetro Couette descrito arriba, el espacio entre el sensor mezclador y la copa estacionaria se llena con un fluido a ser medido.

Los sensores mezcladores conocidos incluyen mezcladores impulsados por impulsores tales como un mezclador de paletas y un mezclador de cinta. Un mezclador de paletas generalmente tiene un canal horizontal en forma de U, con el eje del impulsor corriendo por la longitud del canal y una paleta o aspa de arar unida. Las aspas del mezclador de paletas, operan generalmente a una velocidad más rápida que las aspas de un mezclador de cinta y pueden ofrecer tiempos de mezcla muy cortos. Una mezcladora de paletas generalmente es una buena opción cuando se mezclan materiales de tamaño, forma y densidad disimilares y se pueden usar ya sea para procesos intermitentes o continuos. Además, pueden usarse para aplicaciones de mezcla de bajo cizallamiento tales como mezcla de materiales frágiles o de tamaños excesivos.

De manera similar al mezclador de paletas, un mezclador de cinta tiene un canal horizontal en forma de U, con una flecha impulsora corriendo a lo largo de la longitud del canal y un aspa de cinta larga montada sobre el eje. Al girar el eje, el aspa de cinta airea la mezcla, formando un lecho fluidizado. El aspa de cinta normalmente se configura de tal manera que el polvo cerca del exterior del recipiente se mueva en una dirección y el polvo en medio del recipiente se mueva en la dirección opuesta. Las mezcladoras de cinta se usan típicamente cuando se mezclan materiales de tamaño, forma y densidad global similares, tales como polvos o ingredientes granulados.

Las mezcladoras de paleta y cinta que se conocen en la técnica sufren de ciertas desventajas, sin embargo. Por ejemplo, las mezcladoras podrían no ser muy adecuadas para altas temperaturas usadas con condiciones de procesamiento asépticas, o podrían no ser construidas para usarse con una amplia variedad de velocidades de cizallamiento, o para usarse con fluidos que tengan partículas. Por lo tanto, los sensores mezcladores de la presente invención están diseñados para ser usados con viscometría mezcladora para determinar características reológicas de fluidos que tengan partículas, en una amplia variedad de temperaturas y con una amplia gama de velocidades de cizallamiento. Los sensores mezcladores pueden fabricarse como una pieza integral con una cabeza impulsora de viscosímetro, o pueden construirse para ser fijados a una cabeza impulsora de viscosímetro.

Los sensores mezcladores de la presente invención incluyen geometrías personalizadas que permiten mediciones más precisas y detalladas de las propiedades reológicas de un material. Por ejemplo, los sensores mezcladores de la presente invención son capaces de determinar en forma precisa las características de un fluido que tenga partículas y que fluya a través de un sistema de tuberías de procesamiento. Al medir las características reológicas de un fluido que tenga partículas, las mediciones imitan más estrechamente las condiciones de procesamiento reales, lo cual no es típico de los fluidos medidos después del colado de sus partículas. Además, los sensores mezcladores de la presente invención son capaces de determinar estas mediciones reológicas precisas a través de una gama de temperaturas mucho mayor, desde temperaturas muy bajas a muy altas. Los presentes sensores mezcladores son capaces de determinar características reológicas precisas a temperaturas asépticas, y temperaturas que son superiores a los 100°C. Además, los sensores mezcladores de la presente invención son capaces de determinar mediciones reológicas a través de una gama muy amplia de velocidades de cizallamiento.

Con respecto a la medición a alta temperatura, los sensores mezcladores de la presente invención son capaces de determinar mediciones reológicas precisas a través de una gama de temperaturas mucho más grande cuando se comparan con los sensores mezcladores de la técnica anterior. Por ejemplo, y en una modalidad, los sensores mezcladores de la presente invención pueden usarse para mediciones reológicas a temperaturas asépticas. Además, los sensores mezcladores pueden usarse para mediciones reológicas a temperaturas que sean mayores que 100°C. En una modalidad, los sensores mezcladores se fabrican usando acero inoxidable, el cual permite, al menos en parte, que los sensores mezcladores sean usados a altas temperaturas. En otra modalidad, los sensores mezcladores están diseñados para ser usados específicamente con un reometro a alta temperatura tal como, por ejemplo, un Haake RS-600.

Se pueden llevar a cabo experimentos para caracterizar cada sensor mezclador para determinar sus valores constantes de k' y k" de acuerdo con los métodos descritos arriba. Los valores de k' y k" son específicos de geometría y sólo se requiere que sean calculados una vez para cada sensor mezclador usando procedimientos de viscosimetría de mezclador establecidos tales como aquellos descritos arriba. Una vez que los valores k' y k" son determinados, los valores pueden ser programados en software reometro, los cuales permitirán un cálculo directo de la viscosidad de cualquier muestra probada en el reometro. De esta manera, por ejemplo, el sensor mezclador y cabeza impulsora son unidos a un controlador en el reometro y el controlador puede llevar a cabo todos los cálculos en las subrutinas correspondientes incluyendo las fórmulas descritas arriba.

Como se muestra en la figura 1 , un sensor mezclador 10 de la presente invención incluye una flecha 12 fijada a un aditamento de cabeza impulsora 14 y una porción de base 1 6. La flecha 12 incluye una pluralidad de paneles, o aspas, 18 que están separadas radial y verticalmente a lo largo de la flecha 12. Las aspas 18 están separadas radialmente alrededor del eje de, y a lo largo de una circunferencia de la flecha 12 de forma sustancialmente cil indrica. El sensor mezclador helicoidal 10 está diseñado para ser usado con un viscosímetro o reometro para determinar las propiedades reológicas de fluidos, como se describió arriba.

La flecha 12 puede tener una longitud de aproximadamente 50.8 milímetros a alrededor de 152.4 milímetros. En una modalidad, la flecha 12 tiene una longitud de alrededor de 1 01 .6 milímetros. La longitud completa de la flecha 12, sin embargo, puede no ser visible toda vez que una porción de la flecha 12 puede extenderse dentro del aditamento de cabeza impulsora 14 y/o porción de base 16. Una porción visible de la tlecha 12 puede tener alrededor de 25.4 a aproximadamente 127 milímetros de largo. En una modalidad, una porción visible de la flecha 12 mide alrededor de 88.9 milímetros de largo. Una porción de la flecha 12 que no es visible a simple vista cuando el sensor mezclador 10 está completamente ensamblado, como se muestra por la figura 1 , incluye un primer orificio de tornillo que es adyacente a un orificio de tornillo (no mostrado) en el aditamento de cabeza impulsora 14, y un segundo orificio de tornillo que es adyacente a un orificio de tornillo (no mostrado) en la porción de base 16. Estos orificios de tornillo permiten que la flecha 12 sea atornillada en forma removible dentro del aditamento de cabeza impulsora 14 y la porción de base 16, lo cual permite que muchos sensores mezcladores sean usados con el mismo reómetro/viscosímetro. De esta manera, el aditamento de cabeza impulsora 14 puede ser adecuado para usarse con un reómetro específico.

La flecha 12 puede fabricarse a partir de cualquier material que sea lo suficientemente resistente como para soportar alto torque y altas velocidades de cizallamiento cuando esté en uso. Estos materiales pueden incluir, por ejemplo, acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo y otros metales similares. De manera similar, el aditamento de cabeza impulsora 14 y porción de base 16 también se pueden fabricar a partir de éstos, o similares, materiales. El experto en la técnica apreciará, sin embargo, que el sensor mezclador 10 no está limitado al uso sólo de estos materiales y que muchos materiales tendrán propiedades deseables para usarse en este tipo de aplicación.

La flecha 12 incluye una pluralidad de aspas 18 que están separadas aparte unas de otras a lo largo de la flecha 12. La pluralidad de aspas 18 pueden ser separadas aparte radial y/o verticalmente unas de otras a intervalos específicos para asegurar que cualesquiera partículas en el fluido de muestra que esté siendo probado permanezcan suspendidas. Las aspas 18 giran simultáneamente y levantan las partículas del fluido de muestra durante la rotación de la flecha 12, antes de permitir que las partículas caigan al fondo de las paredes de cilindro del cilindro en el cual esté girando el sensor mezclador 10. De esta manera, el sensor mezclador 10 promueve el movimiento de cualquier tamaño de partícula, pero partículas grandes en particular (por ejemplo, maíz, guisantes, salsa, salsa de tomate, salsa de carne, etc.).

Como se muestra en la figura 1 , en una modalidad, aspas 18 adyacentes pueden ser separadas radialmente unas de otras por aproximadamente 90°. Aspas 18 adyacentes también pueden ser separadas radialmente unas de otras en aproximadamente 45° a alrededor de 135°. Aspas 18 adyacentes también pueden ser separadas verticalmente unas de otras, según se mide entre un punto de intersección del centro de la flecha 12 y una primera aspa 18 y un punto de intersección del centro de la flecha 12 y una segunda aspa 18. Por ejemplo, aspas 18 adyacentes pueden estar separadas aparte a lo largo de la flecha 12 de aproximadamente 6.35 milímetros a alrededor de 31 .75 milímetros. En una modalidad, las aspas 18 adyacentes están separadas aparte entre aproximadamente 19.05 milímetros.

Cada una de la pluralidad de aspas 18 pueden orientarse a un ángulo con respecto a la horizontal que sea igual que o diferente del de cualquier otra aspa 18 sobre la flecha 12. Por ejemplo, cada una de la pluralidad de aspas 8 pueden orientarse a un ángulo de alrededor de 20° a aproximadamente 80° con respecto a un plano horizontal que cruce un centro de cada aspa 18 respectiva. En una modalidad, cada una de la pluralidad de aspas 18 puede orientarse a un ángulo de aproximadamente 45° con respecto a un plano horizontal que cruce el centro de cada aspa 18 respectiva, como se muestra por la figura 1. De esta manera, la pluralidad de aspas 18 de la figura 1 forma un tornillo helicoidal interrumpido que se devana alrededor de una porción de la flecha 12.

Como alternativa, el experto en la técnica apreciará que cada una de la pluralidad de aspas 18 puede orientarse a ángulos diferentes con respecto a un plano horizontal que cruce un centro de cada aspa 18 respectiva. El experto en la técnica también apreciará que los ángulos no tienen que formarse de tal manera que las aspas 18 formen una diagonal, sino que pueden inclinarse en una dirección opuesta para formar una forma de diagonal invertida. Así, el experto en la técnica apreciará que un número de configuraciones diferentes son posibles para la pluralidad de aspas 18 con respecto a los ángulos en los cuales la pluralidad de aspas 18 son desplazadas del plano horizontal.

Como se muestra en la figura 1 , las aspas 18 son generalmente "de forma triangular con un vértice del triángulo siendo removido. Las aspas 18 están configuradas para conformarse a la forma de la flecha 12 generalmente cilindrica en donde los vértices fueron retirados, y las aspas 18 pueden ser soldadas o fijadas de otra manera a la flecha 12. En una modalidad en donde las aspas 18 son de forma sustancialmente triangular, como se muestra en la figura 1 , un extremo plano del aspa 8 opuesta a la flecha 12 puede tener una longitud que sea de aproximadamente 7.62 milímetros a alrededor de 25.4 milímetros. En una modalidad, un extremo plano del aspa 18 opuesta aJa .flecha 12 tiene una longitud de aproximadamente 15.24 milímetros. El experto en la técnica apreciará que las aspas 18 pueden tener cualquier forma y tamaño que sea adecuado para mezclar/suspender partículas en un fluido durante la rotación de la flecha 12.

El aditamento de cabeza impulsora 14, como se ilustra en la ^ presente solicitud, puede configurarse para acoplarse con un reómetro específico. : De esta manera, en una modalidad, el aditamento de cabeza impulsora 14 puede tener una porción magnética que se acople con una porción magnética del reómetro. " En una modalidad, el reómetro es un Haake RS 600. El aditamento de cabeza impulsora 14 puede tener cualquier dimensión necesaria para acoplarse adecuadamente con el reómetro. El aditamento de cabeza impulsora 14 puede tener una longitud de aproximadamente 12.7 a alrededor de 50.8 milímetros. En una modalidad, el aditamento de cabeza impulsora 14 tiene una longitud de aproximadamente 25.4 milímetros. El experto en la técnica apreciará, sin embargo, que el aditamento de cabeza impulsora 14 puede ser rediseñado para hacer a los sensores mezcladores de la presente invención compatibles con cualquier otro reómetro y/o viscosímetro. Como se mencionó previamente, la flecha 12 puede ser fijada al aditamento de cabeza impulsora 14 con tornillos.

De manera similar, y como ya se mencionó también previamente, la flecha 12 puede ser fijada a la porción de base 16 con tornillos. La porción de base 16 puede ser una base sustancialmente cilindrica que acepte una porción de la flecha 12 en la misma y ayude a estabilizar la flecha 12 durante la rotación. La porción de base 16 puede tener cualquier altura, siempre y cuando una parte superior de la porción de base 16 no haga contacto con una parte inferior del aspa 18 más inferior. De esta manera, debe haber un espacio entre una superficie superior de la porción de base 16 y un fondo del aspa 18 más baja. De manera similar, la porción de base 16 puede tener cualquier diámetro que permita al sensor mezclador 10 registrar datos reológicos adecuados. De esta manera, la porción de base 16 debe tener un diámetro que sea más pequeño que el cilindro en el cual gire el sensor mezclador 10. En una modalidad, la porción de base 16 puede tener un diámetro de aproximadamente 6.35 a alrededor de 19.05 milímetros. En una modalidad, la porción de base 16 tiene un diámetro de aproximadamente 12.7 milímetros.

La porción de base 16 puede configurarse para acoplarse con un tamiz de partículas 20, como se muestra en la figura 2. El tamiz de partículas 20 es provisto para ayudar a impedir que las partículas en el fluido de muestras se sedimenten durante el tiempo en el cual se tomen las mediciones reológicas, así como para proporcionar una fácil limpieza de los dispositivos después de que se tomen las mediciones reológicas. De esta manera, el tamiz de partículas 20 puede recolectar partículas del fluido de muestra que se sedimenten al exterior después de que se complete la prueba. Al retirar el tamiz de partículas 20 del cilindro en el cual gira el sensor mezclador 10, gran parte de la sociedad proveniente del fluido de muestra puede ser fácilmente levantada fuera del cilindro por medio del tamiz de partículas 20 para su limpieza.

El tamiz de partículas 20 incluye una porción socavada central 22 que está configurada para acoplarse con la porción de base 16, y una pluralidad de círculos concéntricos interiores 24 y una pluralidad de círculos concéntricos exteriores 26 que están socavados del tamiz de partículas 20 para permitir que cierto fluido pase a través del mismo, pero no las partículas suspendidas en el fluido. El tamiz de partículas 20 puede tener un diámetro de aproximadamente 25.4 a alrededor de 76.2 milímetros. En una modalidad, el tamiz de partículas 20 tiene un diámetro que es de aproximadamente 38.1 milímetros. La porción socavada central 22 del tamiz de partículas 20 puede tener un diámetro que sea ligeramente mayor que un diámetro de la porción de base 16. La porción socavada central 22 del tamiz de partículas 20 puede tener un diámetro que sea de aproximadamente 7.62 milímetros a alrededor de 20.32 milímetros. En una modalidad, la porción socavada central 22 tiene un diámetro de alrededor de 13.97 ó 15.24 milímetros. Los círculos concéntricos interior y exterior 24, 26 pueden tener un diámetro de alrededor de 2.54 a aproximadamente 50.8 milímetros. En una modalidad, los círculos concéntricos interior y exterior 24, 26 tienen un diámetro de aproximadamente 3.81 milímetros.

Los círculos concéntricos interiores 24 pueden ser separados radialmente en forma uniforme unos de otros alrededor del eje central del tamiz de partículas 20. Además, los círculos concéntricos interiores 24 pueden ser separados aparte radialmente para formar cualquier ángulo T entre los mismos. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, una línea dibujada desde el eje central del tamiz de partículas 20 a través del centro de un círculo concéntrico interior 24 forma un ángulo T1 con una línea dibujada desde el eje central del tamiz de partículas 20 a través del centro de un círculo concéntrico interior 24 adyacente. Similarmente, los círculos concéntricos exteriores 26 pueden ser separados radialmente de manera uniforme unos de otros alrededor del eje central del tamiz de partículas 20. Además, los círculos concéntricos exteriores 26 pueden ser separados aparte radialmente para formar cualquier ángulo T entre los mismos. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, una línea dibujada desde el eje central del tamiz de partículas 20 a través del centro de un círculo concéntrico exterior 26 forma un ángulo T2 con una línea dibujada desde el eje central del tamiz de partículas 20 a través del centro de un círculo concéntrico exterior 26 adyacente.

La porción socavada central 22 del tamiz de partículas 20 se configura para aceptar la porción de base 16 de tal manera que un diámetro de la porción socavada central 22 sea ligeramente más grande que un diámetro de la porción de base 16. De esta manera, el tamiz de partículas 20 puede ser puesto dentro del cilindro del reómetro en el cual gire el sensor mezclador 10, pero el tamiz de partículas 20 no gira con el sensor mezclador 10. En otras palabras, el tamiz de partículas 20 se asienta estático en el fondo del cilindro en el cual gire el sensor mezclador 10, mientras que la porción de base 16 gira con la flecha 12.

El tamiz de partículas 20 puede asentarse en el fondo de un cilindro 28 en el cual gire el sensor mezclador 10 en una pluralidad de espigas 30 que tengan alturas 1 ¡guales, como se muestra en la figura 3. El tamiz de partículas 20 puede incluir cualquier número de espigas 30. En una modalidad, el tamiz de partículas 20 incluye alrededor de 2 a aproximadamente 4 espigas 30. En una modalidad, el tamiz de partículas 20 incluye 3 espigas 30.

Las espigas 30 pueden formarse integralmente con el tamiz de partículas 20, o pueden ajustarse a fricción en cualquiera de la pluralidad de círculos concéntricos socavados interiores 24, o cualquiera de la pluralidad de círculos concéntricos socavados exteriores 26. Como se muestra en la figura 2, las alientes 30 pueden ser ajustadas a fricción en la pluralidad de círculos concéntricos socavados exteriores 26.

Las espigas 30 no deben extenderse a través de una superficie superior del tamiz de partículas 20 para de esta manera no hacer contacto con ninguna porción de las aspas 18 antes o durante la rotación. Este tipo de contacto podría causar daño severo al sensor mezclador 10 y/o al reómetro al que esté fijado mientras el sensor mezclador 10 empiece a girar. Además, las espigas 30 no deben tener una altura que pudiera elevar el tamiz de partículas 20 hasta una altura que sea más alta que la porción de base 16. De nuevo, si cualquier porción del tamiz de partículas 20 hiciera contacto con cualquier parte de las aspas 18 cuando el sensor mezclador 10 esté girando, tal contacto podría causar daño severo a cualquiera o ambos del sensor mezclador 10 y su reómetro fijado.

Para- evitar cualquier tipo de contacto destructivo entre el tamiz de partículas 20 y las aspas 18, la porción de base 16 puede incluir cualquier número de ranuras de junta tórica 32 que estén construidas y dispuestas para acoplarse con una junta tórica 34 que haga contacto con una superficie superior 36 del tamiz de partículas 20. Por ejemplo, en la figura 3, la porción de base 16 incluye una ranura de junta tórica 32 que atraviesa la circunferencia de la porción de base 16 e incluye una junta tórica 34 que se asienta en la ranura de junta tórica 32. Ya que la junta tórica 34 se asienta sobre la superficie superior 36 del tamiz de partículas 20 cuando se construye para uso, la junta tórica 34 evita que el tamiz de partículas 20 se eleve hacia arriba debido a las altas velocidades de cizallamiento durante la rotación del sensor mezclador 10. El experto en la técnica apreciará que las ranuras de junta tórica 32 pueden ubicarse en cualquier lugar en la porción de base 16, dependiendo de la altura deseada del tamiz de partículas 20. En forma similar, la altura deseada del tamiz de partículas 20 puede depender del tamaño de las partículas en el fluido que será medido. De esta manera, la porción de base 16 puede fabricarse con al menos dos ubicaciones de altura diferentes para ranuras de junta tórica 32 y juntas tóricas 34 que serán puestas para permitir el uso de por lo menos dos tamices de partículas 20 diferentes que tengan dos alturas diferentes.

Como se ha descrito arriba, descrito arriba, debe quedar claró para el experto en la técnica que el tamiz de partículas 20 proporciona las ventajas de evitar sedimentación de partículas y proporciona la capacidad de cambiar el sensor mezclador para adaptarse a diferentes muestras de producto con diferentes tamaños de partícula sin cambiar el rotor superior e inferior del sensor mezclador.

La figura 3 también ilustra una sonda de temperatura 38 que se puede usar para monitorear la temperatura de un fluido de muestra que esté siendo aprobado. En una modalidad, la sonda de temperatura 38 se forma integral con el cilindro 28 en el cual gira el sensor mezclador 10. En consecuencia, el tamiz de partículas 20 puede ser diseñado específicamente para proporcionar una porción socavada para aceptar la sonda de temperatura 38 en la misma. De nuevo, la sonda de temperatura 38 no debe ser lo suficientemente alta como para hacer contacto con una porción inferior de un aspa 18 más baja para no causar así daño al sensor mezclador 10 cuando gire.

La figura 4 ilustra otro tipo de sensor mezclador 40 de la presente invención en un cilindro 50, que incluye una flecha 42 conectada a por lo menos un aspa curva 44 y al menos un aspa lineal 46. El aspa lineal 46 puede ser un aspa raspadora de superficie. El sensor mezclador 40 está diseñado para ser usado con un viscosímetro o reómetro para determinar las propiedades reológicas de fluidos, como se describió arriba. El sensor mezclador 40 puede usarse para promover el movimiento de cualquier tamaño de partícula, pero también partículas largas en particular (por ejemplo, ralladuras de zanahoria, habas, etc.).

La flecha 42 puede tener una longitud de alrededor de 50.8 milímetros a aproximadamente 152.4 milímetros. En una modalidad, la flecha 42 tiene una longitud de aproximadamente 101.6 milímetros. La longitud completa de la flecha 42, sin embargo, puede no ser visible toda vez que una porción de la flecha 42 puede extenderse dentro de un aditamento de cabeza impulsora (no mostrado) y/o porción de base (no mostrada), al igual que con el sensor mezclador 0. También de manera similar al sensor mezclador 10, la flecha 42 puede incluir un primer orificio de tornillo que sea adyacente a un orificio de tornillo (no mostrado) en un aditamento de cabeza impulsora, y un segundo orificio de tornillo que sea adyacente a un orificio de tornillo (no mostrado) en una porción de base. Estos orificios de tornillo permiten que la flecha 42 sea atornillada en forma removible en un aditamento de cabeza impulsora y porción de base, lo cual permite que muchos sensores mezcladores sean usados con el mismo reómetro/viscosímetro. Aunque un aditamento de cabeza impulsora y una porción de base no se ilustran en la figura 4, el experto en la técnica apreciará que ambos pueden usarse con el sensor mezclador 40.

La flecha 42 puede fabricarse a partir de cualquier material que sea lo suficientemente fuerte como para soportar alto torque y altas velocidades de cizallamiento en uso. Estos materiales pueden incluir, por ejemplo, acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo y otros metales similares. En forma similar, un aditamento de cabeza impulsora y una porción de base también pueden fabricarse a partir de estos materiales. El experto en la técnica apreciará, sin embargo, que el sensor mezclador 40 no está limitado al uso de sólo estos materiales y que muchos materiales tendrán propiedades deseables para usarse en este tipo de aplicación.

Las figuras 4 y 5 ilustran al sensor mezclador 40 que incluye dos aspas curvas 44 y dos aspas lineales 46. Sin embargo, el experto en la técnica apreciará que el sensor mezclador 40 puede tener más o menos de cada tipo de aspa. Como se muestra por la figura 4, las aspas curvas 44 se dividen verticalmente en tres secciones 44a, 44b y 44c con un espacio pequeño entre cada sección. Cada sección 44a, 44b y 44c de aspas curvas 44 están fijadas a la flecha 42 por al menos una barra 48 sustancialmente horizontal. Las barras horizontales 48 deben configurarse para soportar altos valores de torque, altas velocidades de cizallamiento, altas tensiones, etc., y pueden tener alrededor de 6.35 a aproximadamente 19.05 milímetros de largo desde la flecha 42 hasta el aspa curva 44. En una modalidad, las barras horizontales 48 tienen alrededor de 12.7 milímetros de largo desde la flecha 42 hasta el aspa curva 44.

Las aspas curvas 44 pueden tener una longitud total de aproximadamente 25.4 milímetros a alrededor de 101.6 milímetros. En una modalidad, las aspas curvas 44 tienen una longitud total de aproximadamente 68.58 milímetros. Cada sección 44a, 44b y 44c del aspa curva 44 puede tener la misma longitud o una longitud diferente. Por ejemplo, en una modalidad, cada una de las secciones 44a, 44b y 44c puede tener una longitud de alrededor de 19.30 milímetros con un espacio entre secciones 44a, 44b y 44c de alrededor de 50.8 milímetros. Proporcionar aspas curvas 44 que se rompen en varias secciones individuales proporciona caracterización reológica mejorada y ayuda a impedir que las partículas dentro del fluido de muestra se sedimenten hasta el fondo del cilindro 50 en el cual gira el sensor mezclador 40.

Como se muestra por las figuras 4-5, las aspas curvas 44 se curvan alrededor de una porción de la flecha 42 para formar una forma tipo cinta. Cada aspa curva 44 puede ocupar un espacio angular T3 de alrededor de 30° a aproximadamente 80°, como se muestra por la figura 5. En una modalidad, cada aspa curva 44 ocupa un espacio angular T3 que es de aproximadamente 75°.

A diferencia de las aspas curvas 44, las aspas lineales 46 no están curvadas alrededor de una porción de la flecha 42 y son aspas sustancialmente verticales que tienen un ancho constante a lo largo de la longitud del aspa. Las aspas lineales 46 deben tener una forma constante a lo largo de la longitud del aspa debido a que las aspas lineales 46 se usan para no sólo ayudar con la mezcla y caracterización reológica, sino también se pueden usar para evitar que las partículas del fluido de muestra se acumulen en una pared interior 52 del cilindro 50. De esta manera, sustancialmente la longitud y ancho completos de las aspas lineales 46 se ubican sustancialmente adyacentes a la pared interior 52 del cilindro 50 para raspar cualquier materia de la pared interior 52 al girar el sensor mezclador 40 en el cilindro 50.

Debido a que las aspas lineales 46 están tan cerca de la pared interior 52 y pueden ser expuestas a materia acumulada en las mismas, las aspas lineales 46 deben conectarse a la flecha 42 por al menos una barra horizontal rígida y fuerte 54. En una modalidad, las aspas lineales 46 están conectadas a la flecha 42 por una primera barra horizontal 54 en una porción superior del aspa lineal 46 y una segunda barra horizontal 54 en una porción inferior del aspa lineal 46. Las barras horizontales 54 pueden tener un ancho de alrededor de 1 .27 milímetros a aproximadamente 50.8 milímetros. En una modalidad, las barras horizontales 54 tienen un ancho que es de aproximadamente 2.54 milímetros. Para reforzar más las barras horizontales 54, el ancho de las barras 54 se puede incrementar gradualmente moviéndose desde una porción exterior de la barra horizontal 54 hasta una porción interior de la barra horizontal 54 en donde se fija la flecha 42. Este ancho incrementado puede sr un total de aproximadamente 2.54 milímetros a alrededor de 7.62 milímetros. En una modalidad, el ancho incrementado es aproximadamente 50.8 milímetros.

Para poder estar lo suficientemente cerca como para raspar la superficie de la pared interior 52 del cilindro 50, las barras horizontales 54 deben extenderse en direcciones opuestas desde la flecha 42 por una longitud que sea ligeramente más corta que un radio del cilindro 50 en el cual gire el sensor mezclador 40. Como alternativa, la barra horizontal 54 puede ser una barra integral que se extienda a través de sustancialmente el diámetro completo del cilindro 50. En esta configuración, la barra horizontal 54 puede tener un aspa lineal 46 en cada extremo de la barra horizontal 54. Además, ya que el cilindro 50 puede tener un diámetro de aproximadamente 25.4 a alrededor de 50.8 milímetros, la barra horizontal 54 debe tener una longitud total que sea ligeramente menor que el diámetro del cilindro 50. En una modalidad, el cilindro 50 tiene un diámetro de aproximadamente 38.1 milímetros. En consecuencia, en una modalidad, la barra horizontal 54 incluye un diámetro de aproximadamente 26.83 a alrededor de 37.84 milímetros. Por supuesto, en una modalidad en la que las aspas lineales 46 están fijadas a barras horizontales 54 individuales que son cada una fijadas a la flecha 42, las barras horizontales 54 tendrán una longitud que será ligeramente menor que un radio del cilindro 50, como se mencionó previamente.

Las aspas lineales 46 pueden tener una longitud que sea más corta que la de las aspas curvas 44. Por ejemplo, las aspas lineales 46 pueden tener una longitud de aproximadamente 38.1 milímetros a alrededor de 88.9 milímetros. En una modalidad, las aspas lineales 46 tienen una longitud que es de alrededor de 58.42 milímetros. La figura 5 ilustra más que las aspas lineales 46 pueden estar diseñadas para incluir una primera porción 46a que está fijada a la barra horizontal 54, y una segunda porción 46b fijada a, o formada integralmente con, la primera porción 46a. De esta manera, las aspas lineales 46 pueden tener una forma tipo escalonado que permita que una mayor área de aspas lineales 46 giren adyacentes a la pared interior 52 del cilindro 50 para raspado de superficie mejorado. La primera porción 46a puede tener una longitud de aproximadamente 2.54 a alrededor de 50.8 milímetros. En una modalidad, la primera porción 46a tiene una longitud de aproximadamente 3.81 milímetros. La segunda porción 46b puede tener una longitud de alrededor de 50.8 milímetros a aproximadamente 15.24 milímetros. En una modalidad, la segunda porción 46b tiene una longitud de aproximadamente 10.16 milímetros.

Como se muestra en la figura 5, las aspas curvas 44 pueden ser sustancialmente opuestas una a otra de tal manera que una primera aspa curvada 44 sea separada de una segunda aspa curvada 44 por aproximadamente 180°. Además, las aspas curvadas 44 pueden ser ambas orientadas en la misma dirección en |a dirección de rotación. En otras palabras, una sección superior 44a de la primera aspa curvada 44 puede pasar un punto de referencia fijo antes de una sección inferior 44c de la primera aspa curvada 44. Similarmente, una sección superior 44a de una segunda aspa curvada 44 (que sea opuesta a la primera aspa curvada 44 puede pasar un punto de referencia fijo antes de una sección inferior 44c de la segunda aspa curvada 44. De esta manera, primera y segunda aspas curvadas 44 pueden tener formas similares y pueden ser orientadas en direcciones similares.

De manera similar, las aspas lineales 46 pueden ser sustancialmente opuestas unas a otras de tal manera que un primera aspa lineal 46 sea separada de una segunda aspa lineal 46 por aproximadamente 180°. Además, las aspas lineales 46 pueden ambas ser orientadas en la misma dirección en la dirección de rotación. En otras palabras, y como se muestra en la figura 5, las aspas lineales 46 pueden ser fijadas a la barra horizontal 54 en direcciones opuestas de tal manera que las primeras porciones 46a giren hacia delante de las segundas porciones 46b. De esta manera, primera y segunda aspas lineales 46 pueden tener formas similares y pueden orientarse en direcciones similares.

Como se muestra en la figura 6, otro sensor mezclador 60 de la presente invención incluye una flecha 62 fijada a un aditamento de cabeza impulsora 64 y una porción de base 66, de manera similar al sensor mezclador 10. La flecha 62 incluye un primer conjunto de aspas 68, un segundo conjunto de aspas 70 y un cono sólido 72. Cada conjunto de aspas 68, 70 pueden ser separados radial y verticalmente a lo largo de la flecha 62. Al igual que con los sensores mezcladores descritos previamente, el sensor mezclador 70 está diseñado para ser usado con un viscosímetro o reómetro para determinar las propiedades reológicas de fluidos, como se describió arriba.

La flecha 62 puede tener una longitud de alrededor de 50.8 milímetros a aproximadamente 152.4 milímetros. En una modalidad, la flecha 62 tiene una longitud de aproximadamente 101 .6 milímetros. La longitud completa de la flecha 62, sin embargo, puede no ser visible toda vez que una porción de la flecha 62 puede extenderse dentro del aditamento de cabeza impulsora 64 y/o porción de base 66. Una porción visible de la flecha 62 puede tener alrededor de 25.4 a aproximadamente 127 milímetros de largo. En una modalidad, una porción visible de la flecha 62 tiene alrededor de 88.9 milímetros de largo. Una porción de la flecha 62 que no es visible a simple vista cuando el sensor mezclador 60 es completamente ensamblado, como se muestra por la figura 6, incluye un primer orificio de tornillo que es adyacente a un orificio de tornillo (no mostrado) en el aditamento de cabeza impulsora 64, y un segundo orificio de tornillo que es adyacente a un orificio de tornillo (no mostrado) en la porción de base 66. Estos orificios de tornillo permiten que la flecha 62 sea atornillada en forma removible en el aditamento de cabeza impulsora 64 y porción de base 66, lo cual permite que muchos sensores mezcladores sean usados con el mismo reómetro/viscosímetro. De esta manera, ya que el aditamento de cabeza impulsora 64 se fabrica para acoplarse con, por ejemplo, un reómetro específico, el aditamento de cabeza impulsora 64 puede ser fijado a varios tipos diferentes de sensores mezcladores para proporcionar flexibilidad de medición para el reómetro.

La flecha 62 puede fabricarse a partir de cualquier material que sea lo suficientemente fuerte como para soportar alto torque y altas velocidades de cizallamiento en uso. Estos materiales pueden incluir, por ejemplo, acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo y otros metales similares. En forma similar, el aditamento de cabeza impulsora 64 y porción de base 66 también se pueden fabricar a partir de estos materiales. El experto en la técnica apreciará, sin embargo, que el sensor mezclador 60 no está limitado al uso de sólo estos materiales y que muchos materiales tendrán propiedades deseables para usarse en este tipo de aplicación.

La flecha 62 incluye una pluralidad de aspas 68, 70 que están separadas aparte una de otra a lo largo de la flecha 62. La pluralidad de aspas 68, 70 pueden ser separadas aparte radial y/o verticalmente unas de otras a intervalos específicos para asegurar que cualesquiera partículas en el fluido de muestra que esté siendo probado permanezcan suspendidas en el mismo. Las aspas 68, 70 giran simultáneamente y levantan las partículas del fluido de muestra durante la rotación de la flecha 62, antes de permitir a las partículas caer a la parte inferior de las paredes de cilindro del cilindro (no mostrado) en el cual está girando el sensor mezclador 60. De esta manera, el sensor mezclador 60 promueve el movimiento de cualquier tamaño de partícula, pero es especialmente benéfico para caracterizar fluidos de muestra a base de almidón.

Como se muestra en la figura 6, un primer par de aspas 68 pueden ubicarse hacia el fondo de la flecha 62, permitiendo un pequeño espacio entre una superficie superior de la porción inferior 66 y una porción más inferior del aspa más inferior 68. El espacio puede ser de alrededor de 1 a 2 mm, o aproximadamente 1 .5 mm. El primer par de aspas 68 pueden ser separados unos de otros en alrededor de 180° sobre un eje central de la flecha 62 y a lo largo de la circunferencia de la flecha 62, y puede estar a la misma altura horizontal, o puede estar a diferentes alturas horizontales. Como se muestra en la figura 6, el aspa 68 en el lado izquierdo de la flecha 62 es más baja que el aspa 68 en el lado derecho de la flecha 62. En una modalidad, un fondo del aspa 68 en el lado derecho de la flecha 62 está a la misma altura que una parte superior del aspa 68 en el lado izquierdo de la flecha 62.

Cada una del primer par de aspas 68 puede tener las mismas o diferentes dimensiones. Por ejemplo, cada una del primer par de aspas 68 pueden tener un ancho de aproximadamente 10 a 15 mm y una altura de alrededor de 10 a 20 mm. En una modalidad, cada una del primer par de aspas 68 tiene un ancho de alrededor de 13 mm y una altura de aproximadamente 15 mm. El ancho de cada una del primer par de aspas 68 debe dejar un espacio entre las aspas 68 y una pared interior del cilindro en el cual gire el sensor mezclador 60. El espacio entre aspas 68 y el cilindro debe ser de al menos aproximadamente 4 a 5 mm, o alrededor de 4.5 mm.

Como también se muestra en la figura 6, un segundo par de aspas 70 se pueden ubicar hacia una parte media de la flecha 62 y sobre el primer par de aspas 68. La flecha 62 debe tener un área, o espacio, entre el primer conjunto de aspas 68 y el segundo conjunto de aspas 70 que no tengan ningún aspa ubicada en el mismo. La longitud del espacio entre el primer conjunto de aspas 68 y el segundo conjunto de aspas 70 puede ser de aproximadamente 5 mm a alrededor de 15 mm. En una modalidad, la longitud del espacio entre el primer conjunto de aspas 68 y el segundo conjunto de aspas 70 es de aproximadamente 10 mm.

El segundo par de aspas 70 pueden separados unos de otros en aproximadamente 180° alrededor de un eje central de la flecha 62 y a lo largo de la circunferencia de la flecha 62, y pueden estar a la misma altura, o pueden estar a diferentes alturas. Como se muestra en la figura 6, el aspa 70 en el lado frontal de la flecha 62 está a la misma altura que el aspa 70 en el lado posterior de la flecha 62. En otras palabras, aunque las aspas 68 se ilustran como estando en el mismo plano que el papel, las aspas 70 se extienden dentro y fuera del papel en un plano que es perpendicular con el papel. Como también se ilustra claramente en la figura 6, cada una del segundo par de aspas 70 se hace girar ligeramente de la vertical en una dirección levógira. Por ejemplo, cada una del segundo par de aspas 70 pueden hacerse girar de alrededor de 5o a aproximadamente 45° desde la vertical en una dirección levógira. En una modalidad, cada una del segundo par de aspas 70 pueden ser giradas de alrededor de 10° a aproximadamente 30° de la vertical en una dirección levógira. En una modalidad, cada una del segundo par de aspas 70 pueden girarse alrededor de 15° de la vertical en una dirección levógira. Las aspas 70 también pueden ser giradas de la vertical en una dirección dextrógira.

Antes de la rotación de cada una del segundo par de aspas 70, sin embargo, las aspas 70 pueden tener una altura de aproximadamente 10 a alrededor de 20 mm. En una modalidad, cada una del segundo par de aspas 70 tiene una altura desde un lado inferior hasta un lado superior de aproximadamente 15 mm. Cada una del segundo par de aspas 70 también puede tener un ancho de aproximadamente 10 mm a alrededor de 15 mm. En una modalidad, cada una del segundo par de aspas 70 puede tener un ancho de aproximadamente 13.5 mm.

En una porción superior de la flecha 62, el sensor mezclador 60 ihcluye un cono invertido 72. El cono 72 está diseñado para ayudar a mantener a cualesquiera partículas presentes en el fluido de muestra suspendidas en el fluido de muestra, y para evitarles sedimentarse en un tamiz de partículas (no mostrado) usado con el sensor mezclador 60, o el piso del cilindro (no mostrado) en el cual gire el sensor mezclador 60. Ya que el cono 72 es invertido, la base del cono 72 se ubica en una ubicación más alta en la flecha 62 que el ápice del cono 72, el cual ha sido cercenado, haciendo al cono 72 de forma troncocónica. Para facilidad de descripción, sin embargo, el tronco cónico en la flecha 62 se describirá como el cono 72.

La base del cono 72 puede tener cualquier diámetro que quepa dentro del cilindro en el cual gire el sensor mezclador 60. Por ejemplo, la base del cono 72 puede tener un diámetro de aproximadamente 20 mm a alrededor de 40 mm. En una modalidad, la base del cono 72 puede tener un diámetro de alrededor de 30 mm. Además, midiendo desde el ápice, el cono 72 forma un ángulo T4 con la flecha 62 y las superficies laterales del cono 72, como se muestra por la figura 6. T4 puede ser de aproximadamente 15° a alrededor de 45°. En una modalidad, T4 puede ser de aproximadamente 30° o 31 °. En forma similar el espacio en la flecha 62 entre las aspas 68 y aspas 70, puede haber un espacio en la flecha 62 entre una porción más superior de las aspas 70 y una porción más inferior del cono invertido 72. La longitud de este espacio a lo largo de la flecha 62 puede ser de aproximadamente 5 mm a alrededor de 15 mm. En una modalidad, la longitud de este espacio a lo largo de la flecha 62 puede ser de aproximadamente 10 mm. « Aunque no se ilustra en la figura 6, el sensor mezclador 60 puede usarse en un cilindro junto con un tamiz de partículas similar al tamiz de partículas 20 descrito arriba.

Métodos También se proporcionan sistemas y métodos para usar los sensores mezcladores de la presente invención. Por ejemplo, la presente invención proporciona sistemas para medir propiedades reológicas de un material. El sistema incluye un dispositivo que comprende una copa de medición estacionaria y una cabeza impulsora de impulsor y un impulsor unido a la cabeza impulsora de impulsor. El impulsor incluye una flecha que comprende al menos tres aspas dispuestas en una forma helicoidal interrumpida y una base configurada para recibir un extremo de la flecha.

Otro sistema para medir las propiedades reológicas de un material se proporciona también. El sistema incluye un dispositivo que comprende una copa de medición estacionaria y una cabeza impulsora de impulsor, y un impulsor unido a la cabeza impulsora de impulsor. El impulsor incluye una flecha, al menos dos aspas curvadas unidas a la flecha, cada aspa curvada comprende tres secciones, y al menos dos aspas lineales unidas a la flecha.

Otro sistema más para medir propiedades reológicas de un material incluye un dispositivo que comprende una copa de medición estacionaria y una cabeza impulsora de impulsor y un impulsor unido a la cabeza impulsora de impulsor. El impulsor incluye una flecha que comprende primero y segundo pares de aspas y un cono invertido, en donde cada una del primer para de aspas se orientan en forma sustancialmente vertical, y en donde cada una del segundo par de aspas están orientadas a un ángulo agudo con respecto a un plano horizontal.

También se proporciona un método para medir las propiedades reológicas de un material. Un ejemplo de un método incluye proporcionar un dispositivo que comprende un cilindro estacionario lleno con el material y una cabeza impulsora de sensor giratoria, fijar un sensor a la cabeza impulsora de sensor giratoria, insertar el sensor en el cilindro estacionario y hacer girar el sensor. El sensor incluye una flecha que comprende al menos tres aspas dispuestas en una forma helicoidal interrumpida, y una base configurada para recibir un extremo de la flecha.

Otro ejemplo de un método para medir las propiedades reológicas de un material incluye proporcionar un dispositivo que comprende un cilindro estacionario lleno con el material y una cabeza impulsora de sensor giratorio, fijar un sensor a la cabeza impulsora de sensor giratorio, insertar el sensor en el cilindro estacionario y hacer girar el sensor. El sensor incluye una flecha, al menos dos aspas curvadas unidas a la flecha, cada aspa curvada comprende tres secciones, y al menos dos aspas lineales unidas a la flecha.

Otro método más para medir las propiedades reológicas de un material incluye proporcionar un dispositivo que comprende un cilindro estacionario lleno con el material y una cabeza impulsora de sensor giratorio, fijar un sensor a la cabeza impulsora de sensor giratorio, insertar el sensor en el cilindro estacionario y hacer girar el sensor. El sensor incluye una flecha que comprende primero y segundo pares de aspas de, un cono invertido, en donde cada una del primer par de aspas están orientadas en forma sustancialmente vertical, y en donde cada una del segundo par de aspas están orientadas a un ángulo agudo con respecto a un plano horizontal.

Se debe entender que varios cambios y modificaciones a las modalidades actualmente preferidas descritas en la presente serán aparentes para aquellos expertos en la técnica. Estos cambios y modificaciones pueden hacerse sin alejarse del espíritu y alcance de la presente materia y sin reducir sus ventajas deseadas. Se intenta por lo tanto que estos cambios y modificaciones sean cubiertos por las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Un aparato para medir las propiedades reológicas de un material, el aparato se caracteriza porque comprende: un aditamento de cabeza impulsora construido y dispuesto de tal manera que se fije a uno de un reómetro y un viscosímetro; una flecha que comprende al menos tres aspas, en donde la pluralidad de aspas está separada radialmente de un eje de la flecha, en donde el aditamento de cabeza impulsora se configura para recibir un extremo superior de la flecha en el mismo, en donde cada una de la pluralidad de aspas es girada de 20° a 80° a partir de la horizontal, y en donde la pluralidad de aspas están separadas verticalmente unas de otras por 6.35 milímetros a 31 .75 milímetros; y una base configurada para recibir un extremo de la flecha, y en donde la base comprende además al menos una ranura de junta tórica configurada para aceptar un sello de junta tórica y en donde la base está configurada para recibir un extremo inferior de la flecha.

2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque por lo menos uno de la flecha, la base, el aditamento de cabeza impulsora, se fabrica a partir de un material seleccionado del grupo que consiste en acero, aleaciones de acero, acero inoxidable, cromo, cobalto-cromo y combinaciones de los mismos.

3. El aparato de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el material es cobalto-cromo.

4. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la pluralidad de aspas son dispuestas en una forma helicoidal interrumpida, y separadas radialmente unas de otras en 45° a 135°.

5. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque cada una de la pluralidad de aspas es de forma sustancialmente triangular.

6. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la base se configura además para acoplarse con un tamiz de partículas, en donde el tamiz de partículas comprende una porción central abierta que se configura para recibir la base, y en donde el tamiz de partículas comprende un diámetro de 25.4 a 76.2 mil ímetros.

7. El aparato de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el tamiz de partículas es de forma sustancialmente circular y comprende además una pluralidad de orificios entre la porción central y la circunferencia.

8. El aparato de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el tamiz de partícula descansa sobre una pluralidad de espigas que se forman integralmente con el tamiz de partículas o se ajustan a fricción en los orificios del tamiz de partículas.

9. El aparato de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende además una sonda de temperatura, en donde la sonda de temperatura se configura para extenderse a través de al menos uno de los orificios del tamiz de partículas.

10. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque al menos tres aspas son: al menos dos aspas curvadas unidas a la flecha, cada aspa curvada comprende tres secciones; y al menos dos aspas lineales unidas a la flecha.

1 1 . El aparato de conformidad con la reivindicación 1 0, caracterizado porque cada una de las tres secciones están separadas por un espacio.

12. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque cada una de las tres secciones son de la misma longitud.

13. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque las aspas lineales son aspas raspadoras de superficie.

14. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque cada una de las aspas lineales está unida a la flecha en un extremo superior y un extremo inferior del aspa lineal.

15. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque cada una de las aspas lineales tiene una longitud de 38.1 milímetros a 88.9 milímetros.

16. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque cada una de las aspas lineales comprende una forma escalonada que forma dos porciones paralelas diferentes del aspa lineal, en donde la primera porción paralela del aspa lineal tiene una longitud de 2.54 a 50.8 milímetros, y en donde la segunda porción paralela del aspa lineal tiene una longitud de 50.8 milímetros a 15.24 milímetros.

17. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque: la flecha que comprende al menos tres aspas comprende un primero y segundo pares de aspas y un cono invertido, en donde cada una del primer par de aspas están orientadas en forma sustancialmente vertical, en donde cada una del segundo par de aspas están orientadas a un ángulo agudo con respecto a un plano horizontal, en donde cada una del primer par de aspas tiene un ancho de 10 a 15 mm, y en donde el cono forma un ángulo con la flecha de 15° a 45°.

18. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el primer par de aspas y el segundo par de aspas están cada uno radialmente separados alrededor de un eje de la flecha.

19. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el primer par de aspas y el segundo par de aspas están cada uno radialmente separados unos de otros en 180°.

20. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el primer par de aspas están separados verticalmente entre sí de tal manera que un lado inferior de una primera aspa esté a la misma altura vertical que un lado superior de una segunda aspa.

21 . El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el primer par de aspas y el segundo par de aspas comprenden individualmente una forma seleccionada de grupo que consiste en rectángulo, cuadrado y combinaciones de las mismas.

22. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el primer par de aspas se ubican en una porción inferior de la flecha.

23. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el segundo par de aspas se ubican sustancialmente en el mismo plano horizontal.

24. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el cono invertido se ubica en una porción superior de la flecha.

25. Un sistema para medir las propiedades reológicas de un material, el sistema se caracteriza porque comprende: un dispositivo que comprende una copa de medición estacionaria y una cabeza impulsora de impulsor; y un impulsor unido a la cabeza impulsora de impulsor, el impulsor comprende una flecha que comprende al menos tres aspas dispuestas en una forma helicoidal interrumpida; y una base configurada para recibir un extremo de la flecha, en donde el dispositivo es uno de un reómetro y un viscosímetro.

26. El sistema de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque comprende además un fluido contenido dentro de la copa de medición.

27. El sistema de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el fluido comprende partículas.

28. El sistema de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la copa de medición estacionaria comprende un tamiz de partículas estacionario en una parte inferior de la copa.

29. El sistema de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la copa de medición estacionaria comprende una sonda de temperatura integral.

30. El sistema de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque las por lo menos tres aspas son al menos dos aspas curvadas unidas a la flecha, cada aspa curvada comprende tres secciones, y al menos dos aspas lineales unidas a la flecha.

31 . El sistema de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la flecha que comprende al menos tres aspas es una flecha que comprende primero y segundo pares de aspas y un cono invertido, en donde cada una del primer par de aspas están orientadas en forma sustancialmente vertical, y en donde cada una del segundo par de aspas están orientadas a un ángulo agudo con respecto a un plano horizontal.

32. Un método para medir las propiedades reológicas de un material, el método se caracteriza porque comprende las etapas de: proporcionar un dispositivo que comprende un cilindro estacionario lleno con el material y una cabeza impulsora de sensor giratorio; unir un sensor a la cabeza impulsora de sensor giratorio, el sensor comprende una flecha que comprende al menos tres aspas dispuestas en una forma helicoidal interrumpida, y una base configurada para recibir un extremo de la flecha; insertar el sensor en el cilindro estacionario; y hacer girar el sensor, en donde el dispositivo es uno de un reómetro y un viscos ímetro.

33. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el material es un fluido.

34. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el fluido comprende partículas.

35. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque comprende además detectar una temperatura del fluido con una sonda de temperatura.

36. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque comprende además poner un tamiz de partículas estacionario en un fondo del cilindro estacionario.

37. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque las por lo menos tres aspas son al menos dos aspas curvadas unidas a la flecha, cada aspa curvada comprende tres secciones, y al menos dos aspas lineales unidas a la flecha; insertar el sensor en el cilindro estacionario; y hacer girar el sensor.

38. El método de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque comprende además hacer girar el sensor a diferentes velocidades angulares.

39. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la flecha que comprende al menos tres aspas es una flecha que comprende primero y segundo pares de aspas y un cono invertido, en donde cada una del primer par de aspas están orientadas en forma sustancialmente vertical, y en donde cada una del segundo par de aspas están orientadas a un ángulo agudo con respecto a un plano horizontal; insertar el sensor en el cilindro estacionario; y hacer girar el sensor.

40. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque comprende además hacer girar el sensor a diferentes velocidades angulares.