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原文传递在流体处理应用中确定表面上的水垢厚度的装置和方法

专利名称：	在流体处理应用中确定表面上的水垢厚度的装置和方法
摘要：	提供用于确定暴露于液体介质的表面上的累积水垢的厚度的装置和方法。更具体地，其为用于确定水处理应用中的冷表面或热表面上的水垢(诸如，钙垢或镁垢以及碳酸盐垢、草酸盐垢、硫酸盐垢或磷酸盐垢)的可比累积的方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	瑞士;CH
申请人：	索理思科技公司
发明人：	T·L·布利斯;T·F·帕特森
专利状态：	有效
申请日期：	2017-09-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201780070334.8
公开号：	CN109952507A
代理机构：	永新专利商标代理有限公司
代理人：	过晓东
分类号：	G01N29/07(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	瑞士沙夫豪森
主权项：	1.一种用于确定倾向于积累水垢的加热表面上的水垢积累的装置，其包括：第一或测量超声波发射器-接收器组件，其具有超声波发射器-接收器齐平表面，其中所述测量超声波发射器-接收器组件能够经由工业流体发射和接收超声波信号；加热的靶组件，其具有加热的靶水垢累积表面；其中发射的超声波信号被从所述加热的靶水垢累积表面反射出，或者从在所述加热的靶水垢累积表面上的水垢积累反射出，并返回至所述测量超声波发射器-接收器齐平表面；第二或参考超声波发射器-接收器组件，其具有超声波发射器-接收器齐平表面，其中所述参考超声波发射器-接收器组件能够经由与测量超声波信号相同的工业流体发射和接收超声波信号；以及未加热的抗结垢超声波反射表面，其中所述未加热的抗结垢超声波反射表面与所述参考超声波发射器-接收器齐平表面相距已知且固定的距离；一个或多个信号处理器，其用于测量所述超声波信号行进过从所述参考超声波发射器-接收器组件经由所述工业流体到达所述未加热的抗结垢超声波反射表面并经由所述工业流体返回至所述参考超声波发射器-接收器的所述已知距离的渡越时间，所述渡越时间与已知的分离距离一起用于计算所述超声波信号经由所述工业流体的实时速度；以及还测量所述超声波信号从所述测量超声波发射器-接收器组件经由所述工业流体到达所述加热的靶水垢累积表面、或到达所述加热的靶水垢累积表面上的所述水垢层并经由所述工业流体返回至所述测量超声波发射器-接收器组件的渡越时间，其中使用所述超声波经由所述工业流体的所述渡越时间和所述实时速度来计算所述测量超声波发射器-接收器与所述加热的靶水垢累积表面或所述加热的靶水垢累积表面上的所述水垢层之间的距离。 2.一种用于确定倾向于积累水垢的未加热表面上的水垢积累的装置，其包括：第一或测量超声波发射器-接收器组件，其具有超声波发射器-接收器齐平表面，其中所述超声波发射器-接收器组件能够经由工业流体发射和接收超声波信号；以及超声波反射器/水垢采集靶，其具有水垢累积表面，其中所述发射的超声波信号被从所述水垢累积表面或在所述靶水垢累积表面上的所述水垢反射出并经由所述工业流体返回至所述测量超声波发射器-接收器组件的所述测量超声波发射器-接收器齐平表面；第二或参考超声波发射器-接收器组件，其具有超声波发射器-接收器齐平表面，其中所述超声波发射器-接收器组件能够经由工业流体发射和接收超声波信号；以及超声波信号反射靶，其具有抗结垢超声波反射表面，其中所述发射的超声波信号被从所述抗结垢超声波反射表面反射出并返回至所述参考发射器-接收器组件的所述超声波发射器-接收器齐平表面，所述抗结垢超声波反射表面与所述参考发射器-接收器组件相距已知且固定的距离；一个或多个信号处理器，其用于测量所述超声波信号行进过从具有超声波发射器-接收器齐平表面的所述参考超声波发射器-接收器组件经由所述工业流体到达所述抗结垢超声波信号反射靶、并经由所述工业流体返回至具有超声波发射器-接收器齐平表面的所述参考超声波发射器-接收器组件的所述已知距离的渡越时间，所述渡越时间与所述已知的分离距离一起用于计算所述参考超声波信号经由所述工业流体的实时速度；以及还测量所述超声波信号从所述测量超声波发射器-接收器组件经由所述工业流体到达具有水垢累积表面的所述超声波反射器/水垢采集靶、并经由所述工业流体返回至所述测量超声波发射器-接收器齐平表面的渡越时间，其中使用所述参考超声波信号的所述渡越时间和所述实时速度来计算所述测量超声波发射器-接收器齐平表面与所述加热的靶水垢累积表面或所述加热的靶水垢累积表面上的所述水垢之间的距离。 3.根据权利要求1所述的装置，其中所述加热的靶组件还包括加热器、加热的靶、加热的靶水垢累积表面、温度传感器1、温度传感器2、绝缘体和绝缘间隔件。 4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述装置还包括一个或多个测量装置，所述一个或多个测量装置用于测量所述工业流体的温度变化、离子浓度或组成变化、溶解或悬浮的非离子组分的浓度或组成的变化，和/或密度变化。 5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述超声波信号是脉冲形式，并且可以在所述参考超声波发射器-接收器组件与所述测量超声波发射器-接收器组件之间交替。 6.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述工业流体的离子浓度为约1ppm至约40,000ppm。 7.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述工业流体液体的密度为约0.8g/cm至约1.5g/cm3。 8.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述倾向于积累水垢的表面选自以下组中：钢、不锈钢、铜、黄铜的各组合物、钛、两种或更多种材料的复合物，以及其它导热材料或易于累积水垢的材料。 9.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述非结垢参考表面选自以下组中：DuPont不粘表面、纳米颗粒涂覆表面，以及高度抛光表面。 10.根据权利要求9所述的装置，其中所述非结垢参考表面具有涂层，所述涂层选自以下组中：聚合物涂层、硅酮涂层和超疏水性涂层。 11.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述参考超声波发射器-接收器位于与所述测量超声波发射器-接收器相同的流动池中，可以位于与所述当前池串联的单独池中，或位于所述工业流体流动流内的接近位置处。 12.一种用于确定倾向于积累水垢的加热表面上的水垢积累的方法，其包括：测量超声波信号从具有超声波发射器-接收器齐平表面的第一或测量超声波发射器-接收器组件的渡越时间，其中所述超声波发射器-接收器组件能够经由工业流体产生和接收超声波信号；以及加热的靶组件，其具有加热的靶水垢累积表面，其中所述发射的超声波信号被从所述加热的靶水垢累积表面或在所述加热的靶水垢累积表面上的所述水垢层反射回至所述超声波发射器-接收器齐平表面；测量第二或参考超声波信号从具有超声波发射器-接收器齐平表面的第二或参考超声波发射器-接收器组件的渡越时间，其中所述参考超声波发射器-接收器组件能够经由相同的工业流体产生和接收超声波信号；以及未加热的抗结垢超声波反射表面，其与所述参考超声波发射器-接收器齐平表面相距已知且固定的距离；通过随着时间推移计算所述参考超声波信号的实时速度和所述测量超声波信号被从所述测量超声波发射器行进至所述加热的靶水垢累积表面或在所述加热的靶水垢累积表面上的所述水垢层的距离，来确定所述加热表面上累积的水垢的变化。 13.一种用于确定倾向于积累水垢的未加热表面上的水垢积累的方法，其包括：测量第一超声波信号从具有超声波发射器-接收器齐平表面的测量超声波信号发射器-接收器组件经由工业流体到达具有水垢采集和测量表面的超声波反射器/水垢采集靶的渡越时间，其中发射的超声波信号被从所述水垢累积表面或在所述水垢累积表面上的所述水垢层反射出、并返回至所述测量超声波信号发射器-接收器组件的所述超声波信号发射器-接收器齐平表面；测量第二或参考超声波信号从具有超声波发射器-接收器齐平表面的参考超声波信号发射器-接收器组件到达未加热的抗结垢超声波信号反射靶的渡越时间，所述未加热的抗结垢超声波信号反射靶与所述参考超声波信号发射器-接收器组件的所述超声波发射器-接收器齐平表面相距已知且固定的距离；以及通过计算所述参考超声波信号的所述实时速度和所述测量超声波信号从所述测量超声波发射器-接收器组件行进至所述水垢累积表面或在所述水垢累积表面上的所述水垢层的距离，来确定所述未加热表面上累积的水垢的变化。 14.根据权利要求12所述的方法，其中使用一个或多个信号处理器来测量和记录所述超声波信号从所述测量超声波发射器-接收器组件经由所述工业流体到达所述加热的靶水垢累积表面、或到达所述加热的靶水垢累积表面上的所述水垢层并经由所述工业流体返回至所述测量超声波发射器-接收器组件的所述渡越时间，其中使用所述参考超声波信号的所述实时速度和所述测量超声波信号的测量渡越时间，来计算所述测量超声波信号从所述测量超声波发射器-接收器组件行进至所述加热的靶水垢累积表面或在所述加热的靶水垢累积表面上的所述水垢层的距离。 15.根据权利要求13所述的方法，其中使用一个或多个信号处理器来测量和记录所述超声波信号从具有超声波发射器-接收器齐平表面的所述参考超声波发射器-接收器组件经由所述工业流体到达所述未加热的抗结垢超声波反射表面并经由所述工业流体返回至所述参考超声波发射器-接收器的所述渡越时间，其中使用所述渡越时间和在所述超声波发射器-接收器齐平表面与所述未加热的抗结垢超声波发射器-接收器齐平表面之间的所述已知距离来计算所述参考超声波信号的实时速度。 16.根据权利要求12或13所述的方法，其中使用所述参考超声波信号的所述实时速度来计算所述测量超声波信号从所述测量超声波发射器-接收器组件行进至所述水垢累积表面或在所述水垢累积表面上的所述水垢层的距离。 17.根据权利要求12或13所述的方法，其中使用一个或多个信号处理器来测量和记录所述超声波信号从所述参考超声波发射器-接收器组件经由所述工业流体到达所述未加热的抗结垢超声波反射表面并经由所述工业流体返回至所述参考超声波发射器-接收器的所述渡越时间，其中使用所述渡越时间和在所述参考超声波发射器-接收器组件与所述未加热的抗结垢超声波发射器-接收器齐平表面之间的所述已知距离来计算所述参考超声波信号的所述实时速度。 18.根据权利要求12或13所述的方法，其中使用在所述参考超声波发射器-接收器齐平表面与所述抗结垢表面之间的所述已知且固定的距离来计算所述超声波信号经由所述工业流体的所述实时速度。
所属类别：	发明专利