專利名稱：預(yù)期失效指示器和流體冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及預(yù)計流體循環(huán)管道中的失效。更具體而言，本發(fā)明涉及權(quán)利要求I和16的特征部分。
背景技術(shù)：
流體循環(huán)是一種冷卻機器和過程的常見和高效方式。流體冷 卻劑在與熱源的流體連接中循環(huán)，其中熱量借助冷卻劑流體的熱傳導(dǎo)性質(zhì)從源傳導(dǎo)開。流體循環(huán)的典型冷卻應(yīng)用是電動機冷卻，其中常規(guī)循環(huán)系統(tǒng)就足夠了。然而越來越頻繁的情況是位于遠離和苛刻位置的應(yīng)用需要冷卻循環(huán)。這樣的應(yīng)用的一個示例是風(fēng)力渦輪機。除了電力之外，風(fēng)力渦輪機還生成大量廢熱，這需要高效冷卻。由于風(fēng)力渦輪機優(yōu)選地位于遠離位置并且高于地平面，所以冷卻系統(tǒng)的維護有挑戰(zhàn)性。然而常規(guī)流體循環(huán)冷卻系統(tǒng)是很容易出故障。常規(guī)系統(tǒng)通常由于冷卻液體與系統(tǒng)的管道和密封件的接觸的影響而失效。冷卻液體可能具體在具有高流速的循環(huán)的分段中引起腐蝕、侵蝕，或者在具有慢流速的循環(huán)的分段中引起聚集。如果例如風(fēng)力渦輪機的頻率轉(zhuǎn)換器的冷卻循環(huán)系統(tǒng)將失效，則轉(zhuǎn)換的頻率也將失效并且過程將終止。由于風(fēng)力渦輪機難以到達，所以失效將導(dǎo)致大量停工時間和利潤損失。已經(jīng)產(chǎn)生用于關(guān)注這樣的冷卻系統(tǒng)中的失效的解決方案。然而如上文說明的那樣，將希望預(yù)計可能的失效，從而及時到達遠離位置。為了預(yù)計這樣的失效和適當(dāng)維護動作，已經(jīng)產(chǎn)生特殊分析系統(tǒng)。這些已知分析系統(tǒng)測量保護傳感器材料的腐蝕速率，并且基于腐蝕速率，系統(tǒng)得到針對具體循環(huán)管道的可能失效時間。然而這樣的分析系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜、昂貴并且需要大量適配工作。此外，該輸出代表的僅是可能失效的數(shù)學(xué)評價。因而這樣的系統(tǒng)對于在遠離和苛刻位置中(比如在冷卻風(fēng)力渦輪機的頻率轉(zhuǎn)換器中)的應(yīng)用而言并不理
本巨
o

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于提供一種用于流體循環(huán)管道的簡單和可靠的預(yù)期失效指示器。本發(fā)明的目的用一種新穎的預(yù)期失效指示器來實現(xiàn)，該指示器包括設(shè)計成與管道內(nèi)的流體直接接觸并且設(shè)計成比管道較弱的第一保護構(gòu)件。指示器也包括借助第一保護構(gòu)件至少部分從流體循環(huán)隔離的室。指示器還包括設(shè)置到室中并且適于在暴露于已經(jīng)經(jīng)由失效保護構(gòu)件進入室的流體時產(chǎn)生電響應(yīng)的電響應(yīng)構(gòu)件。因而指示器適于提供電響應(yīng)作為失效保護構(gòu)件的直接指示并且作為失效管道的預(yù)期指示。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明的預(yù)期失效指示器的特征在于權(quán)利要求I中限定的特征。另一方面，本發(fā)明的目的用一種新穎流體冷卻裝置來實現(xiàn)，該裝置包括用于循環(huán)流體冷卻劑的管道。管道具有耐受循環(huán)流體冷卻劑引起的應(yīng)變的性質(zhì)。該裝置還包括根據(jù)權(quán)利要求I的預(yù)期失效指示器。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明的流體冷卻裝置的特征在于權(quán)利要求16中限定的特征。借助本發(fā)明獲得 大量益處。由于指示器的新穎保護構(gòu)件被設(shè)計成比管道較弱，所以在管道經(jīng)歷造成過程失效的實際泄漏之前接收指示。而且以很簡單并且因此可靠的方式實現(xiàn)指示。例如用于頻率轉(zhuǎn)換器的液體冷卻系統(tǒng)中的泄漏將引起頻率轉(zhuǎn)換器和由頻率轉(zhuǎn)換器控制的設(shè)備的失效。借助根據(jù)本發(fā)明的預(yù)期失效指示器，有可能以預(yù)防方式做出反應(yīng)并且在任何可能損壞出現(xiàn)之前安排維護。這在遠程應(yīng)用(比如其預(yù)計壽命約為20年的風(fēng)力渦輪機)中尤其有利。本發(fā)明也可以在這樣的苛刻條件下實現(xiàn)可靠冷卻。


在下文中參照以下附圖更具體描述本發(fā)明的實施例，在附圖中圖I呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明一個實施例的預(yù)期失效指示器的橫截面圖，并且圖2呈現(xiàn)圖I的指示器的等距側(cè)視圖。
具體實施例方式如從圖I可見，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的預(yù)期失效指示器I包括指示體部分10，該部分設(shè)置于可連接到循環(huán)管道(未示出)的兩個適配器20、30之間。適配器20、30具有通向管道和指示體部分10的專用接口。在圖I的實施例中，在適配器20、30與管道之間的接口是螺紋耦合，其中內(nèi)螺紋21、31被設(shè)計成耦合到管道并且優(yōu)選為標準尺寸。在適配器20,30與指示體部分10之間的接口分別是另一內(nèi)螺紋23、34，其中指示體部分10包括對應(yīng)的外螺紋13、14。取而代之，所述接口中的每個或者兩個接口可以具有其它種類的形狀鎖定裝置，比如懸置式快速釋放耦合。因而，指示體部分10可以被設(shè)計成指示由于某一程度的磨損而產(chǎn)生的失效并且借助所述適配器20、30獨立地耦合到任何尺寸的管道。另外，單個類型的指示體部分10可以應(yīng)用于不同尺寸的管道。預(yù)計失效指示器I的指示體部分10因此包含指示器I的反應(yīng)元件。指示體部分10是設(shè)計成與管道串聯(lián)連接作為其循環(huán)的部分的空心件(圖2)。指示體部分10包括第一保護構(gòu)件11，該構(gòu)件被設(shè)計成與經(jīng)由適配器20、30從管道流向指示體部分10以內(nèi)的流體40直接接觸。第一保護構(gòu)件11被設(shè)計成比管道較弱，從而保護構(gòu)件11適于在循環(huán)流體引起的任何應(yīng)變之下比管道更快失效。換而言之，保護構(gòu)件11被設(shè)計成在比管道更少的由循環(huán)流體引起的應(yīng)變之后失效。下文將描述關(guān)于不同失效類型的尺度設(shè)定和設(shè)計。指示體部分10也包括借助第一保護構(gòu)件11至少部分從流體循環(huán)40隔離的室18。室18可以形成為指示體部分10內(nèi)的內(nèi)腔。因而第一保護構(gòu)件11充當(dāng)將循環(huán)流體40保持于室18以外(即指示體部分10內(nèi))的分離壁。電響應(yīng)構(gòu)件15、16被設(shè)置到室18中。電響應(yīng)構(gòu)件15、16適于在暴露于已經(jīng)經(jīng)由失效保護構(gòu)件11進入室18的流體40時產(chǎn)生電響應(yīng)。根據(jù)一個實施例，電響應(yīng)構(gòu)件15、16包括室18內(nèi)的第一導(dǎo)體15和設(shè)置于與第一導(dǎo)體15相距一段距離處的第二導(dǎo)體16。設(shè)置導(dǎo)體15、16使得當(dāng)流體40已經(jīng)進入室時流體40提供在導(dǎo)體15、16之間的接觸。指示器I適于提供電響應(yīng)作為失效保護構(gòu)件11的直接指示并且作為失效管道的預(yù)期指示。導(dǎo)體15、16通過導(dǎo)管(未示出)可連接到控制電路(未示出)，該控制電路適于產(chǎn)生代表在導(dǎo)體15、16之間的接觸的輸出信號作為失效保護構(gòu)件的指示。這樣的電路可以是指示器的部分或者作為外部設(shè)備。該電路適于測量導(dǎo)體15、16的性質(zhì)(比如其間的電阻或者電壓)。當(dāng)室18在導(dǎo)體15、16由流體電連接的程度上由流體填充時，在導(dǎo)體15、16之間的電阻減少作為保護構(gòu)件11已經(jīng)失效的指示。根據(jù)又一實施例，指示器I包括用于提供對失效保護構(gòu)件11的視覺確認的透明壁17。設(shè)置透明壁17使得室18的內(nèi)含物對指示體部分10的外界可見。因此向指示體部分10的外表面提供透明壁17，其中室18部分由透明壁17限定。借助壁17，可以從外界確認保護構(gòu)件11的失效，因為填充室18清晰可見，從而除了電響應(yīng)之外還提供提高的可靠性。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)期失效指示器I可以被設(shè)計成指示一個或者多個不同失效模式。例如第一保護構(gòu)件11可以被設(shè)計成代表管道(未示出)的壁，其中管道和第一保護構(gòu)件11具有基本上相似的耐用特性并且第一保護構(gòu)件11的壁厚度小于管道的壁厚度。由于第一保護構(gòu)件11和管道具有相似耐用性，但是保護構(gòu)件11更薄，所以它注定比管道更早失效。 可以通過由相同或者基本上相似材料制造保護構(gòu)件11和管道來實現(xiàn)這樣的效果。為了實現(xiàn)在保護構(gòu)件11的失效與管道的失效之間的充分裕度，在管道與保護構(gòu)件11之間的相對壁厚度取決于涉及的應(yīng)用。一般而言，保護構(gòu)件的壁厚度約為對應(yīng)管道壁厚度的一半或者更少。因而第一保護構(gòu)件11是比管道更不耐受流體循環(huán)40引起的應(yīng)力的壁。因此，失效模式將是侵蝕。取而代之或者除此之外，預(yù)期失效指示器I可以包括第二保護構(gòu)件。第二保護構(gòu)件可以在運用第二室(未示出)時充當(dāng)驗證構(gòu)件。取而代之，第二保護構(gòu)件被設(shè)計成指示另一失效模式。根據(jù)一個實施例，指示器I包括第二保護構(gòu)件12，該構(gòu)件也被設(shè)計成與管道內(nèi)的流體40直接接觸并且從室18隔離流體40并且就第二失效模式而言比管道較弱。根據(jù)該實施例，第一保護構(gòu)件11被設(shè)計成就與第二失效模式不同的第一失效模式而言比管道較弱。例如第二保護構(gòu)件12可以被設(shè)計成比管道中使用的密封件較弱。根據(jù)又一實施例，指示器I包括第三保護構(gòu)件13、14，該構(gòu)件被設(shè)計成與管道內(nèi)的流體40直接接觸并且從室18隔離流體40。第三保護構(gòu)件13、14還被設(shè)計成就與第一和第二失效模式不同的第三失效模式而言比管道較弱。在圖I的示例中，第三保護構(gòu)件13、14是在指示體部分10與適配器20、30之間的用于模擬在管道的構(gòu)件之間的耦合的螺紋耦合。因而所述耦合13、23 ;14、34被設(shè)計成對應(yīng)于在指示器I使用于其中的管道中常用的耦合。由此建立在螺紋與墊圈之間的弱點。如上文提到的那樣，每個保護構(gòu)件可以被設(shè)計成在不同失效模式之下失效。失效模式可以是管道內(nèi)的滯流的研磨效果弓I起的侵蝕所致的失效、壓力沖擊所致的失效、在低流速的分段中循環(huán)流體的聚集引起的腐蝕所致的失效。例如分別地，第一失效模式可以是侵蝕，第二失效模式是壓力沖擊，而第三失效模式是腐蝕。其他重要的失效模式包括點和裂縫腐蝕。在實踐中，每個或者一個保護構(gòu)件可以通過模式(例如侵蝕與壓力沖擊)的組合來指示失效。指示器I也可以安裝于管道的最可能受到具體失效模式的分段中。例如設(shè)計成指示侵蝕的具有保護構(gòu)件11的指示器I設(shè)置于管道的具有系統(tǒng)中的最高流速的分段中。因而設(shè)計成指示由于聚集所致的腐蝕的具有保護構(gòu)件12的指示器I設(shè)置于管道的具有系統(tǒng)中的最低流速的分段中。
典型循環(huán)流體是水、乙二醇和緩凝劑的混合物。一個特別重要的失效模式是點腐蝕。因而第二保護構(gòu)件12——根據(jù)一個實施例——是經(jīng)歷停滯流動條件的配件并且設(shè)計成在點腐蝕之下比管道更快失效。盡管本發(fā)明適用于廣泛多種應(yīng)用，但是指示器I尤其適合在風(fēng)力渦輪機的頻率轉(zhuǎn)換器的冷卻管道中使用。因而本發(fā)明也涉及一種頻率轉(zhuǎn)換器的流體冷卻裝置。該裝置包括用于循環(huán)流體冷卻劑的管道(未示出)。管道可以耐受循環(huán)流體冷卻劑引起的應(yīng)變。上文描述了耐受循環(huán)流體冷卻劑引起的應(yīng)變的失效模式。該裝置還包括設(shè)置成與管道有流體連通的用于預(yù)計循環(huán)流體冷卻劑對管道引起的失效的預(yù)期失效指示器I。所述預(yù)期失效指示器I包括第一保護構(gòu)件11，該構(gòu)件被設(shè)計成與管道內(nèi)的流體直接接觸并且設(shè)計成比管道較弱。指示器也包括借助第一保護構(gòu)件至少部分從流體循環(huán)隔離的室18。指示器還包括電響應(yīng)構(gòu)件15、16，該構(gòu)件設(shè)置到室18中并且適于在暴露于已經(jīng)經(jīng)由失效保護構(gòu)件11進入室18的流體40時產(chǎn)生電響應(yīng)。因而指示器I適于提供電響應(yīng)作為失效保護構(gòu)件11的直接指示并且作為失效管道的預(yù)期指示。表I :標號列表 I 預(yù)期失效指示器10 指示體部分11 第一保護構(gòu)件,例如壁12 第二保護構(gòu)件，例如密封件13 第三保護構(gòu)件,例如螺紋；14 第三保護構(gòu)件,例如螺紋15 第一導(dǎo)體16 第二導(dǎo)體17 透明壁18 室20 適配器21 螺紋23 螺紋30 適配器31 螺紋34 螺紋40 流體循環(huán)
權(quán)利要求
1.一種用于流體循環(huán)管道的預(yù)期失效指示器(I)，其特征在于，所述指示器(I)包括 -第一保護構(gòu)件(11)，被設(shè)計成與所述管道內(nèi)的流體(40)直接接觸并且比所述管道較尋層， -室(18)，借助所述第一保護構(gòu)件(11)，至少部分從所述流體循環(huán)(40)隔離， -電響應(yīng)構(gòu)件(15，16)，被設(shè)置到所述室(18)中，并且適于在暴露于已經(jīng)經(jīng)由失效保護構(gòu)件(11)進入所述室(18)的所述流體(40)時產(chǎn)生電響應(yīng)， 其中所述指示器(I)適于提供電響應(yīng)作為失效保護構(gòu)件(11)的直接指示，并且作為失效管道的預(yù)期指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)期失效指示器，其中所述電響應(yīng)構(gòu)件包括所述室(18)內(nèi)的第一導(dǎo)體(15)和設(shè)置于與所述第一導(dǎo)體(15)相距一段距離處的第二導(dǎo)體(16)，從而所述進入的流體(40)提供在所述導(dǎo)體(15，16)之間的接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)期失效指示器，其中所述電響應(yīng)構(gòu)件可連接到用于測量電性質(zhì)的電路，所述電性質(zhì)表明在所述導(dǎo)體(15，16)之間的接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)期失效指示器，其中所述電性質(zhì)是在所述導(dǎo)體(15，16)之間的電阻或者電壓。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的預(yù)期失效指示器，其中所述室(18)還至少部分由透明壁(17)限定，從而所述保護構(gòu)件(11)的失效從外界可見。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的預(yù)期失效指示器，其中所述第一保護構(gòu)件(11)是比所述管道更不耐受所述流體循環(huán)(40)引起的應(yīng)力的壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)期失效指示器，其中所述第一保護構(gòu)件(11)的壁厚度小于所述管道的壁厚度，并且是具有與所述管道的材料基本上相似的耐用性質(zhì)的材料。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的預(yù)期失效指示器，其中所述第一保護構(gòu)件(11)被設(shè)計成就第一失效模式而言比所述管道較弱，并且所述指示器(11)包括第二保護構(gòu)件(12)，所述第二保護構(gòu)件(12)被設(shè)計成與所述管道內(nèi)的流體(40)直接接觸，并從所述室(18)隔離所述流體(40)，并且就與所述第一失效模式不同的第二失效模式而言比所述管道較弱。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的預(yù)期失效指示器，其中所述第二保護構(gòu)件(12)是設(shè)計成比所述管道中的密封件較弱的密封件。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的預(yù)期失效指示器，其中所述指示器(I)包括第三保護構(gòu)件(13，14)，所述第三保護構(gòu)件(13，14)被設(shè)計成與所述管道內(nèi)的流體(40)直接接觸，并從所述室(18)隔離所述流體(40)并且就與所述第一和第二失效模式不同的第三失效模式而言比所述管道較弱。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的預(yù)期失效指示器，其中所述第三保護構(gòu)件(13，14)是模擬在所述管道的構(gòu)件之間的耦合的螺紋耦合。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或者10所述的預(yù)期失效指示器，其中所述失效模式選自于 -侵蝕， -壓力沖擊耐受性， -點腐蝕， -裂縫腐蝕。
13.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的預(yù)期失效指示器，其中所述指示器(I)包括指示體部分(10)，所述指示體部分(10)容納所述室(18)、電響應(yīng)構(gòu)件(15，16)、所述保護構(gòu)件(11，12，13，14)和用于連接到所述管道的接口(13，14)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的預(yù)期失效指示器，其中所述指示器(I)包括具有與所述指示體部分(10)的接口相同的對應(yīng)接口(23，34)，并且具有用于連接到所述管道的如螺紋的另一接口(21，31)適配器(20，30)。
15.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的預(yù)期失效指示器，其中所述管道是頻率轉(zhuǎn)換器的冷卻管道。
16.一種流體冷卻裝置，包括 -管道，用于循環(huán)流體冷卻劑，并且具有耐受由循環(huán)的流體冷卻劑引起的應(yīng)變的性質(zhì)，以及 -預(yù)期失效指示器(I)，被設(shè)置成與所述管道有流體連接，以預(yù)計由循環(huán)的流體冷卻劑對所述管道引起的失效， 其特征在于，所述預(yù)期失效指示器(I)是根據(jù)權(quán)利要求I至14中的任一權(quán)利要求所述的指示器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于流體循環(huán)管道的簡單和可靠的預(yù)期失效指示器(1)以及一種流體冷卻裝置。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)期失效指示器(1)，包括設(shè)計成與管道內(nèi)的流體(40)直接接觸并且設(shè)計成比管道較弱的第一保護構(gòu)件(11)。指示器(1)還包括借助第一保護構(gòu)件(11)至少部分從流體循環(huán)(40)隔離的室(18)。指示器(1)還包括設(shè)置到室(18)中并且適于在暴露于已經(jīng)經(jīng)由失效保護構(gòu)件(11)進入室(18)的流體(40)時產(chǎn)生電響應(yīng)的電響應(yīng)構(gòu)件(15，16)。因而指示器(1)適于提供電響應(yīng)作為失效保護構(gòu)件(11)的直接指示并且作為失效管道的預(yù)期指示。
文檔編號G01M3/00GK102706513SQ20121008548
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者H·埃洛瑪, M·奧蘭科, R·勞里拉 申請人:Abb有限公司