用于檢測沉積物的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于檢測液體承載系統(tǒng)內(nèi)部的反射區(qū)域上的沉積物的裝置和方法，包括用于朝向反射區(qū)域發(fā)射超聲發(fā)射信號的超聲換能器和用于檢測通過超聲發(fā)射信號在所述反射區(qū)域的區(qū)域上的反射獲得的超聲反射信號的檢測裝置，其中該裝置還包括用于增加反射區(qū)域的溫度的加熱裝置。
【專利說明】用于檢測沉積物的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于檢測和分析沉積物的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如發(fā)電廠、鋼廠、紙漿或者造紙廠等的工業(yè)工廠通常包括用于引導(dǎo)或者存儲流體的裝置，例如管線或者流體容器。已知的問題是，有機(jī)和無機(jī)的物質(zhì)沉積在用于引導(dǎo)或者存儲流體的這些裝置的內(nèi)壁上，由此污垢或者水垢沉積物的積累至少部分地阻塞了通過引導(dǎo)裝置的流動(dòng)，并且被引導(dǎo)或者存儲的流體可能變得被污染。這是引起大量操作問題的不希望發(fā)生的事情，這些操作問題例如為，設(shè)備的阻塞，化學(xué)制品的低效使用，使用成本的增加，由于停工導(dǎo)致的生產(chǎn)損失，腐蝕，以及由于污垢量的增加而導(dǎo)致的產(chǎn)品的降級。
[0003]原則上，人能區(qū)別一方面的污垢沉積物和另一方面的水垢沉積物。污垢沉積物是有機(jī)沉積物，其經(jīng)常在水系統(tǒng)中以生物膜的形式發(fā)生。這種生物膜實(shí)質(zhì)上包含微生物，例如，細(xì)菌、藻類、真菌類和原生動(dòng)物。與之相反，水垢沉積物從無機(jī)物質(zhì)發(fā)生，其已經(jīng)被確定為包括，例如，鈣(碳酸鹽、草酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽)、鋁(硅酸鹽、氫氧化物、磷酸鹽)、硫酸鋇、放射性的硫酸鐳和硅酸鎂的復(fù)合物。
[0004]為了避免污垢沉積物的積累，特別是生物膜的生長，作為對策考慮在流體中增加進(jìn)了生物殺滅劑。通過增加基于丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸和天冬氨酸的均聚物、共聚物和三元共聚物的化學(xué)沉積物控制劑，可去除水垢沉積物。另外，化學(xué)沉積物控制劑可以基于有機(jī)膦酸鹽及其衍生物，也基于多磷酸鹽。
[0005]這些生物殺滅劑和化學(xué)沉積物控制劑的劑量必須被非常仔細(xì)且謹(jǐn)慎地完成，因?yàn)樗鼈兎浅０嘿F并且會(huì)引起健康危害。因而需要區(qū)別水垢和污垢沉積物，并且需要確定水垢或者污垢沉積物的厚度。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)W02009/141 135A1中公開了一種用于高精度測量在流體容器內(nèi)部的污垢或者水垢沉積物的特性的方法和裝置。超聲發(fā)射信號由超聲換能器朝向在流體容器內(nèi)部的反射區(qū)域發(fā)射，并且通過估算反射區(qū)域的或者覆蓋反射區(qū)域的沉積物的時(shí)域反射信號來測量超聲換能器和反射區(qū)域之間或者超聲換能器和在反射區(qū)域上的沉積物之間的距離。測量距離與參考距離進(jìn)行比較，該參考距離已經(jīng)在反射區(qū)域上沒有任何沉積物的初始校準(zhǔn)測量步驟中被測量。測量距離和參考距離之間的差是用于沉積物的厚度的測量值。這種方法的一個(gè)缺陷是，在超聲換能器和反射區(qū)域之間的真正的距離例如隨著流體容器內(nèi)部的溫度或者壓力而變化。因此，在超聲換能器和反射區(qū)域之間在測量時(shí)的當(dāng)前距離不能準(zhǔn)確地由之前測量的參考距離來限定。因此，沉積物的厚度的測量值根據(jù)操作狀態(tài)，如壓力和溫度，包括了未知的偏差。
[0007]工業(yè)工廠經(jīng)常包括多種功能單元，如鍋爐、換熱器、冷凝器、攪拌器等。這些多種的功能單元通過連接管道等等特別地串聯(lián)和/或并聯(lián)地互相連接。
[0008]用于測量在工業(yè)工廠中的污垢或者水垢沉積物的已知裝置的一個(gè)問題是，因?yàn)槔缭诠δ軉卧獌?nèi)部的有限的安裝空間或者過分升高的溫度，所以很難將像這樣的測量裝置安裝在功能單元的內(nèi)部。因此，該裝置經(jīng)常設(shè)置在功能單元之間的連接管道處或者其中，即使功能單元內(nèi)部的溫度經(jīng)常地高于連接管道上的溫度，特別是在功能單元包括例如鍋爐時(shí)。這對于測量的質(zhì)量是不利的，因?yàn)檩^高的溫度增加了污垢的生長，由此經(jīng)常在功能單元內(nèi)部比在連接管道內(nèi)部中的沉積物的積累更高。因此，在連接管中測量的結(jié)果被歪曲，并且在關(guān)聯(lián)區(qū)域上的沉積物的厚度也不能精確地被確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測污垢和/或水垢沉積物的裝置和方法，即使該裝置因?yàn)槔缬邢薜陌惭b空間而不能被直接地安裝在功能單元的內(nèi)部，該裝置和方法也允許準(zhǔn)確地確定在功能單元中的污垢和/或水垢的沉積物。
[0010]通過用于檢測在液體承載系統(tǒng)內(nèi)部的反射區(qū)域上的沉積物的裝置實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，該裝置包括用于朝向反射區(qū)域發(fā)射超聲發(fā)射信號的超聲換能器，和用于檢測超聲反射信號的檢測裝置，該超聲反射信號是通過超聲發(fā)射信號在反射區(qū)域的區(qū)域上的反射獲取的，其中，該裝置還包括用于增加反射區(qū)域的溫度的加熱裝置。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，由此有利地能夠增加反射區(qū)域上的溫度，使得在與液體承載系統(tǒng)流體連接的功能單元的內(nèi)部的實(shí)際狀態(tài)能夠在裝置的安裝區(qū)域處被有效地模擬。如果在反射區(qū)域的區(qū)域上的有效溫度由加熱裝置設(shè)置到功能單元內(nèi)部的實(shí)際溫度，那么在反射區(qū)域上的沉積物的積累應(yīng)該非常類似于在功能單元上的沉積物的積累。有利的是，在功能單元內(nèi)部的污垢和/或水垢沉積物的積累能夠精確地被測量，不需要將測量單元直接地安裝進(jìn)功能單元中。將該裝置安裝在功能單元的外部的結(jié)果是，該裝置變得更好獲取，以用于維護(hù)或者維修工作，并且安裝成本可被降低。這種方案的進(jìn)一步的優(yōu)勢是，該裝置不會(huì)影響功能單元的功能，并且現(xiàn)有的工廠能夠采用如此的測量裝置容易地被升級。在本發(fā)明的意義上的液體承載系統(tǒng)優(yōu)選地包括至少臨時(shí)地流體連接功能單元的管道或者管，優(yōu)選地包括，用于將流體供應(yīng)到功能單元的供應(yīng)管線，或者用于使得流體從功能單元排放的排放管線。也能想到的是，所述管道或者管平行于功能單元連接?？蛇x地，液體承載系統(tǒng)也可以是僅暫時(shí)地流體連接功能單元的流體容器。優(yōu)選地，液體承載系統(tǒng)包括是裝置的一部分的管。特別優(yōu)選的是，反射區(qū)域也是裝置的一部分，其中反射區(qū)域位于管的內(nèi)部和/或管壁的內(nèi)部。管適合于連接例如功能單元的液體承載管線。特別是，該裝置包括反射壁，其包括反射區(qū)域并且作為反射區(qū)域工作。
[0012]具體地，在本發(fā)明的意義上的術(shù)語“沉積物”代表在液體承載系統(tǒng)中，如線路、管道或者容器中產(chǎn)生的任何種類的有機(jī)或者無機(jī)的污染物和沉積物。像這樣的沉積物例如以薄膜(也稱為“污垢”)的形式產(chǎn)生。這些主要形成在水系統(tǒng)中與固相的接界處。如果是引起薄膜的微生物，那么它們包括在其中嵌入微生物(例如細(xì)菌、藻類、真菌和原生動(dòng)物)的粘液層。通常，這些薄膜除了含有微生物之外，主要含有水和由微生物滲出的胞外聚合物，其與水一起形成水凝膠并且含有其它的養(yǎng)分或者物質(zhì)。通常，微粒被包含在最終形成的粘液基質(zhì)中，該粘液基質(zhì)在與界面鄰接的水介質(zhì)中被發(fā)現(xiàn)。例如在造紙廠產(chǎn)生的薄膜的特征在于如下的事實(shí):它含有高比例的纖維、精細(xì)物和被有機(jī)基質(zhì)粘合的無機(jī)色素。這種薄膜典型地伴有微生物源的保護(hù)的胞外多糖(“粘液”，EPS)并且產(chǎn)生在這些設(shè)備表面和工業(yè)用水流的接界處。另外，例如碳酸鈣(“污垢”)的無機(jī)污染物和有機(jī)污染物經(jīng)常沉積在這樣的表面上。這些有機(jī)污染物典型地已知為“浙青”(例如來自木頭的樹脂)和“粘性體”(例如為膠、粘合劑、膠帶和蠟微粒)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，加熱裝置直接地聯(lián)接到反射區(qū)域，其中優(yōu)選地，加熱裝置通過由導(dǎo)熱材料制成的傳導(dǎo)裝置剛性地聯(lián)接到反射區(qū)域。因而有利的是，能夠獲得從加熱裝置到反射區(qū)域的有效的熱傳輸。結(jié)果，能夠減少裝置的能量消耗。為了連續(xù)地模擬沉積物的發(fā)展，類似于在功能單元中的沉積物的發(fā)展，特別重要的是何時(shí)反射區(qū)域被永久地加熱。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例，反射區(qū)域至少部分由反射壁提供，優(yōu)選地，反射壁包括液體承載系統(tǒng)的壁部分和/或至少作為液體承載系統(tǒng)的壁部分起作用。有利的是，反射壁完美地結(jié)合到液體承載系統(tǒng)的壁中，當(dāng)液體承載系統(tǒng)包括液體管道時(shí)，在穿過液體承載系統(tǒng)的液體流動(dòng)上不會(huì)引起紊流。優(yōu)選地，反射壁包括面對超聲換能器的內(nèi)側(cè)和背離超聲換能器的外側(cè)，其中，加熱裝置被連接到反射壁的外側(cè)，一方面使得在加熱裝置和反射壁之間提供比較有效的熱傳輸，另一方面不影響液體的流動(dòng)。
[0015]優(yōu)選地，該裝置包括反射單元，該反射單元包括加熱裝置、熱傳導(dǎo)裝置和反射壁，其中，反射單元優(yōu)選地以反射壁突出進(jìn)入液體承載系統(tǒng)的壁上的孔中的方式可拆卸地連接到液體承載系統(tǒng)上。由此，有利的是，能夠在液體承載系統(tǒng)中快速且容易地裝配該裝置。特別是，反射單元通過連接接頭，特別為螺紋接頭，被連接到液體承載系統(tǒng)。為了密封液體承載系統(tǒng)中的孔，密封裝置優(yōu)選地設(shè)置在反射壁和液體承載系統(tǒng)的圍繞反射壁的壁之間。密封裝置包括例如密封環(huán)，其具有O環(huán)的形式。密封環(huán)位于液體承載系統(tǒng)的或者反射壁的壁上的凹槽中。為了簡化裝置的安裝，該裝置優(yōu)選地包括測量單元，測量單元包括超聲換能器和檢測裝置，其中，測量單元以測量單元和反射單元位于液體承載系統(tǒng)的相對側(cè)上的方式被可拆卸地連接到液體承載系統(tǒng)上。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，熱傳導(dǎo)裝置包括具有凹槽的保持器，在凹槽中容納有加熱裝置，并且，其中熱傳導(dǎo)裝置包括反射壁，其中反射壁的內(nèi)側(cè)面對超聲換能器。優(yōu)選地，保持器包括具有比較好的導(dǎo)熱性的金屬材料。保持器例如由鐵、鋼、銅、黃銅、不銹鋼、銀、金或者類似物制成。能想到的是，黃銅是含有約29%的鋅、約1%的錫和約70%的銅的海軍黃銅。優(yōu)選的是，保持器包括銅或者由銅制成，特別優(yōu)選的是，保持器包括含有銅、鎳和鐵的合金(CuNiFe)，或者含有銅、鎳、鐵和錳的合金(CuNiFeMn)，或者含有銅、鎳、鐵和鈷的合金(CuNiFeCo)，或者由其制成。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，保持器由CuNiFeMn制成，其中，銅的重量百分比是在從86至89.7的范圍內(nèi)，其中，鎳的重量百分比是在從9至11的范圍內(nèi)，其中鐵的重量百分比是在從I至2的范圍內(nèi)，并且其中錳的重量百分比是在從0.5至I的范圍內(nèi)。在最優(yōu)選的實(shí)施例中，鎳的重量百分比是10，并且鐵的重量百分比是1.6。特別是，保持器的材料對應(yīng)于2012年從“Deutsches Kupferinstitut”發(fā)行的官方材料數(shù)據(jù)表“CuNilOFelMn”上提出的材料。使用引用的材料提供了具有非常好的導(dǎo)熱性并且同時(shí)具有好的耐水性的保持器。
[0017]可選地，保持器由第一材料制成，并且在反射區(qū)域上包括第二材料的覆層。優(yōu)選地，第一材料包括好的導(dǎo)熱性，如銅，其中第二材料優(yōu)選地包括比較抗腐蝕的材料和/或與液體承載系統(tǒng)的或者要模擬的功能單元的材料特性匹配的材料。優(yōu)選地，覆層由不銹鋼制成。優(yōu)選地，以電筒加熱器平行于管的縱軸配置的方式設(shè)置凹槽，由此能夠通過保持器增加從電筒加熱器到反射壁的熱傳輸?shù)男省?br> [0018]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，反射單元包括隔熱體，用于使得加熱裝置和反射壁與流體容器的圍繞反射壁的壁隔絕，優(yōu)選地，隔熱體設(shè)置在反射壁和連接接頭之間，并且特別優(yōu)選的是，隔熱體至少部分地封裝加熱裝置。有利的是，隔熱體至少部分地防止從加熱裝置到流體容器的圍繞反射壁的壁的熱傳輸，由此能減少用于增加反射壁的溫度的能量消耗。隔熱體例如由聚合物制成，如聚醚醚酮(PEEK)。
[0019]優(yōu)選地，該裝置包括溫度傳感器，其中溫度傳感器優(yōu)選地設(shè)置在加熱裝置和反射區(qū)域之間，使得在反射區(qū)域上的實(shí)際溫度能被測量和監(jiān)控，以避免過加熱和/或用于設(shè)置某一參考溫度。優(yōu)選地，溫度傳感器結(jié)合進(jìn)反射壁中。能想到的是，反射壁的外側(cè)設(shè)置有腔，其至少部分地封裝溫度傳感器。優(yōu)選地，該裝置包括兩個(gè)溫度傳感器，其位于保持器的內(nèi)側(cè)和反射壁的附近。使用兩個(gè)溫度傳感器能夠確定在反射壁處的溫度。
[0020]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，該裝置包括分析單元，其構(gòu)造成分析由溫度傳感器測量的溫度的分布，以確定是否沉積物位于反射區(qū)域上和/或確定在反射區(qū)域上的沉積物的層的厚度。有利的是，能夠(在溫度傳感器的輔助下)簡單地通過監(jiān)控隨著時(shí)間的流逝在反射區(qū)域上的溫度的分布來確定是否沉積物位于反射區(qū)域上，因?yàn)槿绻訜崮芰勘３趾愣?，并且沉積物的層在反射區(qū)域上生長，那么反射壁的有效的熱傳導(dǎo)性就改變(減小)，這導(dǎo)致由分析單元可檢測到的隨著時(shí)間的流逝溫度分布上的對應(yīng)信號。分布上改變的形狀還是用于沉積物的類型，例如水垢或者污垢沉積物的測量值，因?yàn)樵?例如由金屬制成的)反射壁和污垢之間的熱傳輸特性不同于在(例如由金屬制成的)反射壁之間的熱傳輸特性。以類似的方式，通過分析分布上改變的形狀，或者通過比較實(shí)際分布和參考分布(其例如以參考測量值被確定)，也能夠估算沉積物的層的厚度。優(yōu)選地，通過分析超聲反射信號的運(yùn)行時(shí)間來確定水垢沉積物的層的厚度。
[0021]本發(fā)明的另一目的是用于檢測流體容器內(nèi)部的反射區(qū)域上的污垢和/或水垢沉積物的方法，其包括通過超聲換能器朝向反射區(qū)域發(fā)射超聲發(fā)射信號的步驟，和通過檢測裝置檢測超聲反射信號的步驟，該超聲反射信號是通過超聲發(fā)射信號在反射區(qū)域的區(qū)域上的反射而獲得的，其中反射區(qū)域的溫度由加熱裝置來增加。
[0022]因而有利的是，能夠有效地控制反射區(qū)域上的溫度。因此，能夠模擬在任意的且用戶限定的溫度狀態(tài)期間的沉積物的積累。特別是，根據(jù)本發(fā)明的方法允許，通過模擬反射區(qū)域上的對應(yīng)的功能單元內(nèi)部的實(shí)際溫度狀態(tài)，間接地確定功能單元內(nèi)部的沉積物的積累，不用將測量裝置直接安裝在該功能單元中。
[0023]優(yōu)選地，反射區(qū)域由加熱裝置的直接的熱輸入加熱，其中，熱從加熱裝置通過由導(dǎo)熱材料制成的傳導(dǎo)裝置被傳導(dǎo)到反射區(qū)域，該傳導(dǎo)裝置剛性地聯(lián)接到反射區(qū)域上并聯(lián)接到加熱裝置上。因而，能夠建立比較有效的熱傳輸，并且能夠減少能量消耗。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，反射區(qū)域的溫度由溫度傳感器測量。優(yōu)選地，加熱裝置根據(jù)溫度傳感器確定的溫度來控制，優(yōu)選地，加熱裝置以由溫度傳感器確定的溫度對應(yīng)預(yù)定的參考值的方式被控制。有利的是，反射區(qū)域的溫度被設(shè)置到所需的預(yù)定參考值和/或通過控制循環(huán)被維持在參考溫度。該參考值優(yōu)選地通過測量要監(jiān)控的相應(yīng)的功能單元內(nèi)部的實(shí)際溫度來確定，使得反射區(qū)域上的溫度總是與功能單元上的實(shí)際溫度相符合。
[0025]另外，該方法優(yōu)選地包括分析是否污垢和/或水垢沉積物被沉積在反射區(qū)域上并且確定在反射區(qū)域上的污垢和/或水垢沉積物的厚度的步驟。特別有利的是，該方法能夠區(qū)別是否污垢和/或水垢沉積物被沉積在反射區(qū)域上。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，加熱裝置以由加熱裝置提供的加熱能量保持基本恒定的方式被控制。已經(jīng)如上所述，有利的是，能夠簡單地通過(在溫度傳感器的輔助下)監(jiān)控在反射區(qū)域上隨著時(shí)間的流逝溫度的分布來確定是否沉積物位于反射區(qū)域上，因?yàn)?，如果加熱能量保持恒定并且沉積物的層在反射區(qū)域上生長，那么反射壁的有效的導(dǎo)熱性改變，這會(huì)導(dǎo)致隨著時(shí)間的流逝在溫度分布上的相應(yīng)的可檢測的信號。因此，由溫度傳感器測量的溫度分布優(yōu)選地由分析單元分析，以確定是否沉積物位于反射區(qū)域上，和/或，以確定在反射區(qū)域上的沉積物的層的厚度，和/或，以確定是否污垢和/或水垢沉積物被沉積在反射區(qū)域上。因而，有利的是，能夠簡單地通過監(jiān)控溫度的進(jìn)程來估計(jì)是否沉積物的層被沉積在功能單元的內(nèi)部。如果檢測到沉積物，那么更加有利的是，簡單地通過分析在隨著時(shí)間的流逝溫度的進(jìn)程中變化的形狀，能夠估計(jì)在功能單元上積累的沉積物的類型(例如水垢或者污垢)和量(例如厚度)。因此，如果有必要，可以開始合適的對策，如將生物殺滅劑增加到液體介質(zhì)中，并且增加到液體承載系統(tǒng)中。優(yōu)選地，通過分析超聲反射信號的運(yùn)行時(shí)間來確定水垢沉積物的層的厚度。
[0027]能想到的是，測量單元的操作根據(jù)在W02009/141 135A1中公開的操作進(jìn)行。對于根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的其它實(shí)施例和細(xì)節(jié)，可參照W02009/141 135A1的公開文本，其由此通過引用被合并。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，以由加熱裝置提供的加熱能量保持基本恒定的方式控制加熱裝置，其中，監(jiān)控由至少一個(gè)溫度傳感器測量的隨著時(shí)間的流逝的溫度的進(jìn)程，并且，其中當(dāng)檢測到在隨著時(shí)間的流逝溫度的進(jìn)程改變時(shí)，確定或者通知沉積物積累在反射壁上。如果反射壁的溫度保持恒定，那么在反射壁8上根本沒有可測量的積累的沉積物。但是，如果反射壁的溫度隨著時(shí)間的流逝改變，同時(shí)流體介質(zhì)的溫度和流動(dòng)速率以及加熱能量保持恒定，那么這指明:沉積物的層已經(jīng)生長在反射壁上，因?yàn)槌练e物的層改變了保持器和反射壁的有效的導(dǎo)熱性。因此有利的是，能夠檢測在反射壁上的沉積物的積累，與沉積物的種類無關(guān)。根據(jù)溫度隨著時(shí)間的流逝變化的幅度，也能夠進(jìn)行關(guān)于生物膜的厚度的定量計(jì)算。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，超聲反射信號的運(yùn)行時(shí)間與參考運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行比較，確定或者通知是否積累沉積物，其中，當(dāng)檢測到隨著時(shí)間的流逝的溫度進(jìn)程上的變化和在超聲反射信號的運(yùn)行時(shí)間和參考運(yùn)行時(shí)間之間的差兩者時(shí)，確定或者通知積累了水垢沉積物，并且，其中，當(dāng)檢測到隨著時(shí)間的流逝的溫度進(jìn)程上的變化并且在超聲反射信號的運(yùn)行時(shí)間和參考運(yùn)行時(shí)間之間沒有較大的差時(shí)，確定或者通知積累了污垢沉積物。如果測量的運(yùn)行時(shí)間和參考運(yùn)行時(shí)間基本互相相等，那么超聲發(fā)射信號已經(jīng)被反射壁反射，并且不是被沉積物的層反射。不過，在反射壁上的確定的溫度變化是在反射壁上存在沉積物的估量。這意味著，覆蓋反射壁的沉積物的層對于超聲波而言是透明的，因此不會(huì)影響超聲發(fā)射信號。因此，能夠確定的是，沉積物的層主要包括污垢沉積物(也稱為有機(jī)沉積物)。如果測量的運(yùn)行時(shí)間小于參考運(yùn)行時(shí)間，那么超聲發(fā)射信號已經(jīng)被沉積物的層的上表面反射。在這種情況下，能夠推斷出沉積物的層對于超聲波而言不是透明的。這意味著，沉積物的層包括含有無機(jī)物質(zhì)的水垢沉積物。根據(jù)測量的運(yùn)行時(shí)間和參考運(yùn)行時(shí)間之間的差，考慮聲音在水中的速度，能直接地計(jì)算水垢的層的厚度。因而有利的是，能夠檢測在反射壁上存在任何種類的沉積物，以確定在反射壁上積累的沉積物的類型(有機(jī)或者無機(jī)沉積物)，并且計(jì)算在反射壁上的沉積物的層的厚度。另外，能夠模擬功能單元內(nèi)部的溫度狀態(tài)。
[0030]從結(jié)合附圖的下面的具體說明中，本發(fā)明的這些以及其它的特性、特征和優(yōu)勢會(huì)變得顯而易見，附圖通過示例的方式示出了本發(fā)明的原理。說明書僅是為了示例的目的，不限定本發(fā)明的范圍。下面提到的參考附圖參照所附的制圖。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的典型的第一實(shí)施例的用于檢測和分析污垢和/或水垢沉積物的裝置和方法。
[0032]圖2a，2b和2c示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的典型的第二實(shí)施例的用于檢測污垢和/或水垢沉積物的裝置。
[0033]圖3a，3b和3c示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的典型的第三實(shí)施例的用于檢測污垢和/或水垢沉積物的裝置。
[0034]圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的典型的第四實(shí)施例的用于檢測污垢和/或水垢沉積物的裝置的保持器。
【具體實(shí)施方式】
[0035]將針對特定的實(shí)施例并且參照某些附圖來說明本發(fā)明，但是，本發(fā)明不局限于此，而僅由權(quán)利要求書來限定。說明的附圖僅是示意性的，并且沒有限制。在附圖中，有些元件的尺寸可以被增大，并且不是按比例繪制的，用于示意的目的。
[0036]當(dāng)提到單數(shù)名詞時(shí)使用了不定冠詞或者定冠詞，例如“一”、“一個(gè)”、“所述”的情況下，這包括了多個(gè)這樣的名詞，除非特定地陳述了別的東西。
[0037]另外，在說明書和在權(quán)利要求書中的術(shù)語第一、第二、第三等等被用于區(qū)別相似的元件，不是必要地用于說明連續(xù)的或者時(shí)序的順序?？梢岳斫?，這樣使用的術(shù)語在合適的情況下是可互換的，并且，在本文中說明的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以不同于本文中示出的說明的其它順序來操作。
[0038]在圖1中，示出了根據(jù)本發(fā)明的典型的第一實(shí)施例的用于檢測液體承載系統(tǒng)4內(nèi)部的污垢和/或水垢沉積物2的裝置I。在該例子中，液體承載系統(tǒng)4是造紙廠的一部分。該液體承載系統(tǒng)4包括中空的流體管道，用于將液體介質(zhì)23引導(dǎo)進(jìn)例如是換熱器或者鍋爐的功能單元22中。該裝置I包括測量單元16和反射單元11。測量單元16和反射單元11位于液體承載系統(tǒng)4的互相面對的相對側(cè)上。測量單元16包括超聲換能器5和檢測裝置
6。超聲發(fā)射信號20由超聲換能器5朝向反射區(qū)域3并朝向反射單元11發(fā)射,反射單元11包括位于反射區(qū)域3內(nèi)部的反射壁8。為了檢測和分析在反射區(qū)域10的在反射壁8上的區(qū)域上積累的污垢和/或水垢沉積物2，通過超聲發(fā)射信號20在反射區(qū)域10上的反射而出現(xiàn)的超聲反射信號21被檢測裝置6檢測并且由分析單元19分析。反射壁8作為液體承載系統(tǒng)4的壁部分起作用，使得反射壁8的面對測量單元16的內(nèi)側(cè)9根據(jù)實(shí)際的環(huán)境狀態(tài)可以覆蓋有水垢和/或污垢沉積物3。如果沒有沉積物2被積累到反射壁8上，那么反射壁8的內(nèi)側(cè)9主要用作用于超聲信號的反射表面。如果水垢和/或污垢沉積物2覆蓋了反射壁8，那么超聲信號至少部分地在沉積物2的表面處被反射。
[0039]為了模擬在反射區(qū)域3的區(qū)域上的某些溫度狀態(tài)，反射單元11包括加熱裝置7，其用于增加反射區(qū)域3上的溫度。在該例子中，加熱裝置7包括電筒加熱器。該筒加熱器至少部分地由熱傳導(dǎo)裝置V封裝，該熱傳導(dǎo)裝置V優(yōu)選地由導(dǎo)熱材料制成，例如金屬。具體而言，該傳導(dǎo)裝置V剛性地聯(lián)接到筒加熱器和反射壁8的內(nèi)側(cè)兩者上，以提供從筒加熱器到反射壁8的有效的熱傳輸。加熱器裝置7通過傳導(dǎo)裝置V被連接到反射壁8的背離測量單元16的外側(cè)10。加熱器裝置7以加熱裝置7的發(fā)熱能力隨著時(shí)間的流逝保持基本恒定的方式被控制。
[0040]此外，裝置I的反射單元11包括溫度傳感器15，其在反射區(qū)域3和加熱裝置7之間設(shè)置在反射壁8的腔中。溫度傳感器15連續(xù)地或者不連續(xù)地測量反射壁8的區(qū)域上的溫度。裝置I可選地包括分析單元25，其用于分析隨著時(shí)間的流逝的溫度的分布，以確定是否沉積物2位于反射區(qū)域10上。分析單元25估算是否溫度分布上發(fā)生改變，這不僅僅依靠在液體中的溫度變動(dòng)。如果在溫度分布上的像這樣的改變發(fā)生，那么能確定在反射壁8上存在沉積物2。如果分析單元25檢測到沉積物2的積累，那么根據(jù)在溫度分布上的改變的形狀來估計(jì)沉積物2的層的類型和厚度。
[0041]因此，能夠通過加熱裝置7來增加反射壁8的溫度，使得在功能單元22內(nèi)部的實(shí)際溫度狀態(tài)能在反射壁8的位置處被有效地模擬。如果在反射壁8的區(qū)域上的有效溫度被增加到例如通過在功能單元22的內(nèi)部的溫度傳感器(未示出)測量的功能單元22的內(nèi)部的實(shí)際溫度，那么沉積物2在反射壁8上的積累非常類似于沉積物2在功能單元22的內(nèi)部的積累。因此，雖然裝置I沒有位于功能單元22的內(nèi)部，但是污垢和/或水垢沉積物2在功能單元22的內(nèi)部的積累可以由測量單元16精確地測量。
[0042]如果檢測到存在污垢或者水垢沉積物2，那么產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，用于開始合適的對策,如將生物殺滅劑增加到液體介質(zhì)23中，并且增加到液體承載系統(tǒng)4中。優(yōu)選地，控制信號取決于沉積物2的類型(水垢或者污垢)和沉積物2的層的確定的厚度。如果確定污垢沉積物2的層較厚，那么控制信號就在液體介質(zhì)23中例如引入較高濃度的生物殺滅齊U，如果污垢沉積物2的層較薄，那么就引入較低濃度的生物殺滅劑。能想到的是，一個(gè)或者多個(gè)泵(未示出)直接由控制信號控制，用于使得合適量的生物殺滅劑被泵取到液體介質(zhì)23中。作為選擇，一個(gè)或者多個(gè)閥(未示出)可被控制信號控制，用于使得對應(yīng)量的生物殺滅劑被引導(dǎo)進(jìn)液體介質(zhì)23中。優(yōu)選地，裝置I包括通信網(wǎng)絡(luò)接口 24，用于通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸控制信號和/或測量的數(shù)據(jù)，例如用于記錄、監(jiān)控、控制或者維護(hù)的目的。
[0043]在圖2a，2b和2c中，示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的典型的第二實(shí)施例的用于檢測污垢和/或水垢沉積物2的裝置I。基本上，第二實(shí)施例的裝置I類似于在圖1中示出的第一實(shí)施例，但是根據(jù)第二實(shí)施例的裝置I的反射單元11通過連接接頭12和密封裝置13的輔助被連接到液體承載系統(tǒng)4上。連接接頭12包括螺紋接頭，使得反射單元11能夠簡單地通過將反射壁8插入到液體承載系統(tǒng)4的壁上的孔中，并且螺紋連接到液體承載系統(tǒng)4的壁上被安裝。為了密封液體承載系統(tǒng)4上的孔，密封裝置13被設(shè)置在反射壁8和液體承載裝置4的圍繞反射壁8的壁之間。密封裝置13包括O環(huán)形式的密封環(huán)，其位于液體承載系統(tǒng)4的壁上的凹槽中。反射單元11還包括隔熱體14，其至少部分地封裝熱傳導(dǎo)裝置7’，以避免熱從加熱裝置7傳送到液體承載系統(tǒng)4的圍繞反射壁的壁上。特別的，隔熱體14部分地設(shè)置在熱傳導(dǎo)裝置7’和連接接頭12之間和反射壁8和密封裝置13之間。液體承載系統(tǒng)4設(shè)置有具有入口接頭18和流出接頭19的管17，用于使得管17螺紋安裝進(jìn)工業(yè)工廠的管線中或者安裝到功能單元22上?？蛇x地，電平板加熱器(未示出)可用作加熱單元7，其中反射壁8的內(nèi)側(cè)9直接地聯(lián)接到電平板加熱器的加熱板上。
[0044]在圖3a，3b和3c中，示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的典型的第三實(shí)施例的用于檢測污垢和/或水垢沉積物2的裝置I。裝置I包括具有入口接頭18和流出接頭19的管17。管17被結(jié)合進(jìn)例如造紙廠(未示出)的液體承載系統(tǒng)4中。該液體承載系統(tǒng)4包括中空的流體管道，用于使得流體介質(zhì)23被引導(dǎo)進(jìn)入功能單元22中，該功能單元例如是造紙廠的換熱器或者鍋爐。流體介質(zhì)23至少部分地也流動(dòng)通過管17。
[0045]圖3a示出了裝置I的分解視圖的截面，而圖3b示出了裝置I垂直于管17的縱向的截面，并且圖3c示出了裝置I的平行于管17的縱向的截面。
[0046]在該例子中，管17具有矩形截面。管壁28包括設(shè)置在管17的相對側(cè)上的第一孔26和第二孔27。裝置I包括部分地位于第一孔26內(nèi)部的測量單元16。測量單元16具有凸緣29，其由第一密封環(huán)30被密封到管壁28的外表面上。此外，裝置I包括部分地位于第二孔27內(nèi)部的反射單元11。測量單元16和反射單元11位于管17的相對側(cè)上。反射單元11包括面對測量單元16的反射區(qū)域3。
[0047]原則上，測量單元16與根據(jù)圖1和2a至2c說明的測量單元16具有相同的設(shè)計(jì)。測量單元16包括超聲換能器5和檢測裝置6。超聲發(fā)射信號20由超聲換能器5朝向反射區(qū)域3并且朝向反射單元11發(fā)射，反射單元11包括位于反射區(qū)域3內(nèi)部的反射壁8。反射壁8也位于第二孔27的內(nèi)部。為了檢測和分析在反射壁8上積累的污垢和/或水垢沉積物2，通過超聲發(fā)射信號20在反射區(qū)域10上的反射產(chǎn)生的超聲反射信號21由檢測裝置6檢測并且由分析單元19分析。反射壁8作為液體承載系統(tǒng)4的壁部分起作用，使得反射壁8的面對測量單元16的內(nèi)側(cè)9根據(jù)液體承載系統(tǒng)4中的實(shí)際的環(huán)境狀態(tài)可被覆蓋有水垢和/或污垢沉積物3。
[0048]反射單元11的設(shè)計(jì)不同于在圖1和2a至2c示出的設(shè)計(jì)。反射單元11包括加熱裝置7，用于增加反射區(qū)域3上的溫度，使得某些溫度狀態(tài)，特別是功能單元22內(nèi)部的溫度狀態(tài)，能夠在反射區(qū)域3的區(qū)域上被模擬。加熱裝置7包括圓柱電筒加熱器，其平行于管17的主軸配置，用于實(shí)現(xiàn)從電筒加熱器的加熱表面到反射區(qū)域中的更加有效的熱輸入。圓柱電筒加熱器被合并進(jìn)固定筒加熱器并且作為熱傳導(dǎo)裝置V起作用的保持器31的凹槽中。保持器31作為熱傳導(dǎo)裝置7’工作。特別地，保持器31由具有比較好的熱傳導(dǎo)性的金屬制成，例如，鐵、不銹鋼、銅和/或黃銅。在該例子中，保持器31由銅、鎳、鐵的合金(CuNiFe)制成，優(yōu)選地由銅、鎳、鐵和錳的合金(CuNilOFel，6Mn)制成。CuNiFeMn材料保證了比較高的耐水性，以及同時(shí)保證了好的熱傳導(dǎo)性。保持器31的一側(cè)包括位于第二孔27中的反射壁8，使得由電筒加熱器產(chǎn)生的熱通過保持器31中的熱傳導(dǎo)被直接地傳輸?shù)椒瓷浔?上。
[0049]保持器31的凸緣35由載架32支撐。載架32優(yōu)選地由合成或者陶瓷材料制成，作為隔熱體14工作，用于減少從保持器31到管壁28的熱傳輸。載架32也設(shè)置在第二孔27中，并且包括反射壁8位于其中的第三孔33。保持器31的凸緣35被第二密封環(huán)34密封在載架32的內(nèi)表面上。載架32被第三密封環(huán)36密封在管17的外表面上。載架32通過螺釘38被連接到殼體37上。載架32和殼體37完全封裝保持器31以及筒加熱器，除了反射壁8之外。保持器31的凸緣35被第四密封環(huán)39密封在殼體37上。此外，保持器31的凸緣35被夾持在通過螺釘38被壓在一起的殼體37和載架32之間。第二密封環(huán)34、第三密封環(huán)36和第四密封環(huán)39確保沒有水進(jìn)入到殼體37中，并且沒有水與筒加熱器接觸。殼體31包括維修孔40，電源和控制纜線可穿過該孔延伸。在殼體37的內(nèi)部，設(shè)置附加的密封裝置41，例如防水欄。整個(gè)裝置I比較緊湊。能想到的是，測量單元16和反射單元11通過固定裝置(未示出)，如螺釘或者類似物，被壓到管17上，該固定裝置在管17 —側(cè)并且通過管17從測量單元16延伸到反射單元11。
[0050]裝置I包括兩個(gè)溫度傳感器(未示出)，其設(shè)置在反射壁8的附近，用于精確地確定反射壁8的溫度。能想到的是，裝置I包括測量通過反射壁8的液體介質(zhì)23的溫度的傳感器。此外，裝置I可設(shè)置有流量計(jì)，用于測量通過管17的液體介質(zhì)23的流動(dòng)速率。裝置I包括分析單元24，用于至少分析溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)和測量單元16的測量數(shù)據(jù)，以確定是否沉積物2的層被沉積在反射壁8上，以及，如果檢測到存在沉積物2，那么用于區(qū)別是污垢還是水垢沉積物2被積累在反射壁8上。
[0051]下面說明了采用根據(jù)第三實(shí)施例的裝置I進(jìn)行沉積物2的檢測以及不同種類的沉積物2之間的區(qū)別如何工作:液體介質(zhì)23通過管17。電筒加熱器被打開并且以反射壁8的溫度被設(shè)置到所需溫度的方式被控制。所需溫度對應(yīng)于例如功能單元22內(nèi)部的熱傳輸表面的實(shí)際工作溫度。然后，加熱能力保持恒定，并且監(jiān)控隨著時(shí)間的流逝反射壁8的溫度的進(jìn)程。如果溫度保持恒定，那么在反射壁8上根本沒有沉積物2的可測量積累。但是，如果反射壁8的溫度隨著時(shí)間變化，同時(shí)液體介質(zhì)23的溫度和流動(dòng)速率保持恒定，那么這指明:沉積物2的層已經(jīng)在反射壁8上生長，因?yàn)槌练e物2的層改變了保持器31的有效的熱傳導(dǎo)性。換句話說，分析單元16通過檢測反射壁8隨著時(shí)間的溫度變化通知在加熱的反射壁8上存在沉積物2。
[0052]當(dāng)檢測到存在沉積物2時(shí)，測量單元16會(huì)被啟動(dòng)，用于通過分析超聲反射信號21的運(yùn)行時(shí)間來確定沉積物2的層的厚度。測量單元16包括超聲換能器5，其朝向反射壁8橫過管17發(fā)出超聲發(fā)射信號20。超聲發(fā)射信號20在反射區(qū)域3上被反射壁8或者被覆蓋反射壁3的沉積物2的層反射返回到超聲換能器5。被反射的信號被參考稱為超聲反射信號21，其通過檢測裝置6來測量。超聲反射信號21的運(yùn)行時(shí)間被確定并且與參考運(yùn)行時(shí)間做比較。參考運(yùn)行時(shí)間對應(yīng)于超聲反射信號的在相同的狀態(tài)下在反射區(qū)域3上沒有積累沉積物2的運(yùn)行時(shí)間。例如，參考運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)在裝置I已經(jīng)被合并到液體承載系統(tǒng)4中之后并且在保持器31已經(jīng)被加熱到所需溫度之后立即地由測量單元16進(jìn)行了初始測量。這時(shí)，沉積物2的生長還沒有在反射壁8上發(fā)生。
[0053]如果測量的運(yùn)行時(shí)間和參考運(yùn)行時(shí)間基本互相相等，那么超聲發(fā)射信號20已經(jīng)被反射壁8反射并且不會(huì)由沉積物2的層反射。但是，在反射壁8上確定的溫度變化是用于在反射壁8上存在沉積物2的估量。這意味著，覆蓋反射壁8的沉積物2的層對于超聲波而言是透明的，因而不會(huì)反射超聲發(fā)射信號20。因此，能夠確定，沉積物2的層主要包括污垢沉積物(也參考稱為有機(jī)沉積物)。具體的，沉積物2的層一定是生物膜。根據(jù)溫度隨著時(shí)間的變化的幅度，可以進(jìn)行關(guān)于生物膜的厚度的定量計(jì)算。
[0054]如果測量的運(yùn)行時(shí)間小于參考運(yùn)行時(shí)間，那么超聲發(fā)射信號20是由沉積物2的層的上表面反射?？梢酝茢喑?，沉積物2的層對于超聲波而言不是透明的。這意味著，沉積物2的層包括水垢沉積物，其包含無機(jī)物質(zhì)。水垢的層的厚度可以直接地根據(jù)測量的運(yùn)行時(shí)間和參考運(yùn)行時(shí)間之間的差考慮到聲音在水中的速度計(jì)算出。
[0055]總之，所述的裝置I和方法能夠檢測在反射壁8上的任何沉積物2的存在，確定在反射壁8上積累的沉積物2的類型(有機(jī)或者無機(jī)沉積物)，并且計(jì)算在反射壁8上的沉積物2的層的厚度。此外，可以模擬在功能單元22內(nèi)部的溫度狀態(tài)。
[0056]如果檢測到存在沉積物2，并且確定了沉積物2的層的類型和厚度，那么產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，用于開始合適的策略，如使得生物殺滅劑被增加到液體介質(zhì)23中和液體承載系統(tǒng)4中。優(yōu)選地，控制信號取決于沉積物2的類型(水垢或者污垢)和沉積物2的層的確定的厚度。如果確定了污垢沉積物2的層較厚，那么控制信號例如在液體介質(zhì)23中開始加入較高濃度的生物殺滅劑，如果污垢沉積物2的層較薄，那么開始加入較低濃度的生物殺滅劑。能想到的是，一個(gè)或者多個(gè)泵(未示出)可被控制信號直接地控制，用于到液體介質(zhì)23中并且特別地朝向功能單元22泵取合適量的生物殺滅劑?？蛇x地，一個(gè)或者多個(gè)閥(未示出)被控制信號控制，用于使得相應(yīng)量的生物殺滅劑被引導(dǎo)進(jìn)入液體介質(zhì)23中。優(yōu)選地，裝置I包括通信網(wǎng)絡(luò)接口 24，用于通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸控制信號和/或測量數(shù)據(jù)，例如用于記錄、監(jiān)控、控制或者維護(hù)的目的。
[0057]在圖4中，示出了根據(jù)本發(fā)明的典型的第四實(shí)施例的裝置I的保持器31的詳細(xì)的示意圖?；旧?，第四實(shí)施例對應(yīng)第三實(shí)施例，其中，保持器31由高傳導(dǎo)性金屬制成，如銅，其中，保持器31的反射壁3包括覆層42，其包括更加抗腐蝕的材料，如不銹鋼。也能想到的是，覆層42由與液體承載系統(tǒng)的實(shí)際冶金和/或要模擬的換熱器匹配的材料制成，例如不銹鋼。
[0058]參考標(biāo)記
[0059]I 裝置
[0060]2沉積物
[0061]3反射區(qū)域
[0062]4液體承載系統(tǒng)
[0063]5超聲換能器
[0064]6檢測裝置
[0065]7加熱裝置
[0066]V熱傳導(dǎo)裝置
[0067]8反射壁
[0068]9 內(nèi)側(cè)
[0069]10夕卜側(cè)
[0070]11反射單元
[0071]12連接接頭
[0072]13密封裝置
[0073]14隔熱體
[0074]15溫度傳感器
[0075]16測量單元
[0076]17 管[0077]18入口接頭
[0078]19流出接頭
[0079]20超聲發(fā)射信號
[0080]21超聲反射信號
[0081]22功能單元
[0082]23液體介質(zhì)
[0083]24通信網(wǎng)絡(luò)接口
[0084]25分析單元
[0085]26 第一孔
[0086]27 第二孔
[0087]28 管壁
[0088]29測量單元的凸緣
[0089]30第一密封環(huán)
[0090]31保持器
[0091]32 載架
[0092]33第三孔
[0093]34第二密封環(huán)
[0094]35保持器的凸緣
[0095]36第三密封環(huán)
[0096]37 殼體
[0097]38 螺釘
[0098]39第四密封環(huán)
[0099]40維修孔
[0100]41密封裝置
[0101]42 覆層
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測液體承載系統(tǒng)(4)內(nèi)部的反射區(qū)域(3)上的沉積物(2)的裝置(1)，包括用于朝向所述反射區(qū)域(3)發(fā)射超聲發(fā)射信號(20)的超聲換能器(5)和用于檢測通過所述超聲發(fā)射信號(20)在所述反射區(qū)域(3)的區(qū)域上的反射獲得的超聲反射信號(21)的檢測裝置(6)，其中，所述裝置(1)還包括用于增加所述反射區(qū)域(3)的溫度的加熱裝置⑵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其特征在于，所述加熱裝置(7)被直接地聯(lián)接到所述反射區(qū)域(3)，其中，優(yōu)選地，所述加熱裝置(7)通過由導(dǎo)熱材料制成的熱傳導(dǎo)裝置(7’ )被剛性地聯(lián)接到所述反射區(qū)域(3)上。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述裝置(1)包括反射壁(9)，其中，所述反射區(qū)域(3)至少部分地由所述反射壁(8)提供，優(yōu)選地，所述反射壁(8)包括所述液體承載系統(tǒng)(4)的壁部分和/或至少用作所述液體承載系統(tǒng)(4)的壁部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置(1)，其特征在于，所述熱傳導(dǎo)裝置(7’)包括具有凹槽的保持器(31)，所述加熱裝置(7)容納在所述凹槽中，并且，其中所述熱傳導(dǎo)裝置(7’ )包括所述反射壁(8)，其中，所述反射壁⑶的內(nèi)側(cè)(9)面對所述超聲換能器(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置(1)，其特征在于，所述裝置(1)包括反射單元(11)，所述反射單元(11)包括所述加熱裝置(7)、所述熱傳導(dǎo)裝置(7’)和所述反射壁(8)，其中，所述反射單元(11)以所述反射壁(8)突出進(jìn)入在所述液體承載系統(tǒng)(4)的壁上的孔中的方式可拆卸地連接到所述液體承載系統(tǒng)(4)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置(1)，其特征在于，所述反射單元(11)通過連接接頭(12)被連接到所述液體承載系統(tǒng)(4)上，所述連接接頭(12)特別為螺紋接頭，其中優(yōu)選地，密封裝置(13)設(shè)置在所述反射壁(8)和所述液體承載系統(tǒng)(4)的圍繞所述反射壁(8)的壁之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或者6中之一所述的裝置(1)，其特征在于，所述反射單元(11)包括隔熱體(14)，使得所述加熱裝置(7)和所述反射壁(8)與所述液體承載系統(tǒng)(4)的圍繞所述反射壁(8)的壁隔絕，優(yōu)選地，所述隔熱體(14)設(shè)置在所述反射壁(8)和所述連接接頭(12)之間和/或所述隔熱體(14)至少部分地封裝所述加熱裝置(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中之一所述的裝置(1)，其特征在于，所述保持器(31)包括銅或者由銅制成，優(yōu)選地，所述保持器(31)包括含有銅、鎳和鐵的合金(CuN1Fe)，特別優(yōu)選地包括含有銅、鎳、鐵和錳的合金(CuN1FeMn),或者由含有銅、鎳和鐵的合金(CuN1Fe)制成，特別優(yōu)選地由含有銅、鎳、鐵和錳的合金(CuN1FeMn)制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置(1)，其特征在于，所述保持器(31)由第一材料制成并且在所述反射區(qū)域(3)上包括第二材料的覆層(42)，其中優(yōu)選地，所述第一材料是高傳導(dǎo)性金屬，并且其中，所述第二材料優(yōu)選地對應(yīng)所述液體承載系統(tǒng)(4)的材料或者要模擬的功能單元的材料。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置(1)，其特征在于，所述裝置(1)包括至少一個(gè)溫度傳感器(15)，其中，所述溫度傳感器(15)優(yōu)選地設(shè)置在所述加熱裝置(7)和所述反射區(qū)域(3)之間，優(yōu)選地，所述溫度傳感器(15)設(shè)置在所述反射壁(8)附近或者被合并進(jìn)所述反射壁(8)中。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置(1)，其特征在于，所述裝置(1)包括測量單元(15)，所述測量單元(15)包括所述超聲換能器(5)和所述檢測裝置(6)，其中，所述測量單元(16)以所述測量單元(16)和所述反射單元(11)位于所述液體承載系統(tǒng)(4)的相對側(cè)上的方式可拆卸地連接到所述液體承載系統(tǒng)(4)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置(I)，其特征在于，所述裝置(I)包括分析單元(25)，其構(gòu)造成分析由所述溫度傳感器(15)測量的溫度的分布，以確定是否沉積物(2)位于所述反射區(qū)域(3)上和/或確定在所述反射區(qū)域(3)上的沉積物(2)的層的類型和/或厚度。
13.一種用于檢測尤其在液體承載系統(tǒng)(4)內(nèi)部的反射區(qū)域(3)上的污垢和/或水垢沉積物(2)的方法，包括由超聲換能器(5)朝向所述反射區(qū)域(3)發(fā)射超聲發(fā)射信號(20)的步驟，以及通過檢測裝置(6)來檢測通過所述超聲發(fā)射信號(20)在所述反射區(qū)域(3)的區(qū)域上的反射獲得的 超聲反射信號(21)的步驟，其中，所述反射區(qū)域(3)的溫度由加熱裝置(7)來增加。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述反射區(qū)域(3)由來自所述加熱裝置(7)的直接的熱輸入加熱，其中，優(yōu)選地，所述熱通過由導(dǎo)熱材料制成的傳導(dǎo)裝置(7’)從所述加熱裝置(7)被傳導(dǎo)到所述反射區(qū)域(3)上，所述傳導(dǎo)裝置(7’)被剛性地聯(lián)接到所述反射區(qū)域(3)上并且聯(lián)接到所述加熱裝置(7)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或者14之一所述的方法，其特征在于，所述反射區(qū)域(3)的溫度由至少一個(gè)溫度傳感器(15)測量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述加熱裝置(8)根據(jù)由所述溫度傳感器(15)確定的溫度來控制，其中，所述加熱裝置⑶以由所述溫度傳感器(15)確定的溫度對應(yīng)參考值的方式被控制。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，由所述溫度傳感器(15)測量的溫度的分布由分析單元(25)分析，以確定是否沉積物(2)位于所述反射區(qū)域(3)上，和/或，確定在所述反射區(qū)域(3)上的沉積物(2)的層的類型和/或厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17之一所述的方法，其特征在于，以由所述加熱裝置(7)提供的加熱能量被保持基本恒定的方式控制所述加熱裝置(8)，其中監(jiān)控由所述至少一個(gè)溫度傳感器(15)測量的隨著時(shí)間的流逝溫度的進(jìn)程，并且，其中在檢測到隨著時(shí)間的流逝溫度進(jìn)程變化時(shí)，確定沉積物(2)在所述反射壁(8)上的積累。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述超聲反射信號(21)的運(yùn)行時(shí)間與參考運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行比較，確定是否積累了沉積物(2)，其中，當(dāng)檢測到隨著時(shí)間的流逝的溫度進(jìn)程上的變化和在所述超聲反射信號(21)的運(yùn)行時(shí)間和所述參考運(yùn)行時(shí)間之間的差兩者時(shí)，確定積累了水垢沉積物(2)，并且，其中，當(dāng)檢測到隨著時(shí)間的流逝的溫度進(jìn)程上的變化并且在所述超聲反射信號(21)的運(yùn)行時(shí)間和所述參考運(yùn)行時(shí)間之間沒有較大的差時(shí)，確定積累了污垢沉積物(2)。
【文檔編號】G01N17/00GK104011529SQ201280063255
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】F·賽德, C·弗洛肯, P·比爾甘斯, M·舒爾茨 申請人:亞什蘭許可和知識產(chǎn)權(quán)有限公司