CN101413125A - 用于牺牲阳极的消耗指示器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于指示牺牲阳极的预定部分何时被腐蚀掉的装置，该装置包括嵌入在牺牲阳极内部的射频识别装置，该射频识别装置与牺牲阳极的暴露外部表面相距一预定距离，在牺牲阳极的预定部分被腐蚀掉之前，探测系统可以探测到射频识别装置的存在，当该预定部分被腐蚀掉以后，所述射频识别装置与牺牲阳极分开并且不再被探测到。

Description

用于牺牲阳极的消耗指示器

本申请是申请日为2004年4月22日，申请号为200480012066.7专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2003年5月6日提交的、名称为“用于牺牲阳极的可视消耗指示器”的第60/468,291号美国临时专利申请，以及2003年10月23日提交的、名称为“用于牺牲阳极的消耗指示器”的第60/513,634号美国临时专利申请的优先权。

背景技术

本发明总体上涉及牺牲阳极，更具体地涉及牺牲阳极内的消耗指示器，该指示器用于在牺牲阳极被腐蚀到应当被更换的程度时，提醒用户。

在电解液例如盐水中的任何金属会产生一个电位。当电解液与另一种金属接触的时候，电子(电流)流从负电性更强的金属电极或阳极流向正电性更强的金属电极或者阴极。通过正电离子从阳极向电解液的释放以及负电离子从电解液向阴极上的沉积构成了电路。该过程导致阳极金属材料的腐蚀或者消耗以及对阴极材料的保护。

为了保护电解液(盐水)中的金属，特别是可潜在地作为阳极的金属，通常在需要被保护的金属上设置第三种负电性更强的金属。第三种负电性更强的金属“牺牲地”被腐蚀掉以保护其它两种金属。该第三种负电性更强的金属通常被称为“牺牲阳极”，并且通常由“活泼”金属例如锌、镁、特殊的铝合金或者其它活泼金属制成。

尽管牺牲阳极对于保护其它金属特别是牺牲阳极固定在其上的被保护阳极非常有效，最终，牺牲阳极将由于腐蚀而被耗尽，并且其保护与其连接的金属的功效消失。通常，为了保持有效性，当牺牲阳极被腐蚀到大约其原始尺寸的一半的时候，就必须对其进行更换。为了了解牺牲阳极何时能到达其原始尺寸的一半，用户通常需要了解其原始尺寸，这个任务通常比较困难。因此，用户通常在牺牲阳极的使用寿命结束之前就将其更换了，因而至少浪费了牺牲阳极的一部分使用寿命。另一种情况是用户等待很长时间才更换牺牲阳极，因此潜在地导致被保护金属的腐蚀和消耗。本发明包括用于排除上述不确定性的装置，通过在需要更换牺牲阳极的时候，为用户提供实际使用中容易辨认的指示器，对需要被保护的金属没有不适当威胁，对牺牲阳极没有不适当的浪费。

发明内容

简而言之，在本发明的一个实施例中，本发明包括用于指示牺牲阳极的预定部分何时被腐蚀掉的装置。该装置包括嵌入在牺牲阳极内部的射频识别装置(RFID)，该射频识别装置位于距离牺牲阳极的暴露外部表面一预定距离的位置。在牺牲阳极的预定部分被腐蚀掉之前，探测系统可以探测到射频识别装置的存在，当该预定部分被腐蚀掉以后，所述射频识别装置与牺牲阳极分开并且不再被探测到。

优选地，所述射频识别装置包括一次性电子电路和天线。

更优选地，所述装置还包括所述装置内部的射频询问器/阅读器，所述射频询问器/阅读器周期性地将射频信号传递给所述射频识别装置，所述射频识别装置以编码的射频信号进行响应，所述编码的射频信号可以被所述询问器/阅读器探测到。

附图说明

结合附图，可以更好地理解前面的概括以及下文对优选实施例的详细描述。为了说明本发明，在附图中示出了优选实施例。但是，应当理解，本发明并不局限于所示出的具体布置和手段。

在附图中：

图1是根据本发明第一优选实施例的带有可视消耗指示器的牺牲阳极的截面示意结构图；

图2A和图2B是根据本发明第二优选实施例的带有可视消耗指示器的牺牲阳极的截面示意结构图；

图3A和图3B是根据本发明第三优选实施例的带有消耗指示器的牺牲阳极的截面示意结构图；

图4A和图4B是根据本发明第四优选实施例的带有消耗指示器的牺牲阳极的截面示意结构图；

图5A和图5B是根据本发明第五优选实施例的带有消耗指示器的牺牲阳极的截面示意结构图；

图6A、图6B和图6C是根据本发明第六优选实施例的带有消耗指示器的牺牲阳极的截面示意结构图；

图7是根据本发明第七优选实施例的带有消耗指示器的牺牲阳极的截面示意结构图；

图8是根据本发明第八优选实施例的带有消耗指示器的牺牲阳极的截面示意结构图。

具体实施方式

本发明包括一个消耗指示器，该指示器在牺牲阳极被腐蚀到其使用寿命尽头并且应更换时提醒用户。图1示出了根据本发明的可视消耗指示器10的第一优选实施例。图1是包含着嵌入其中的可视消耗指示器10的牺牲阳极12的截面示意图。如本实施例所示，牺牲阳极12的横截面通常为半圆形，并且通过已知方法沿其通常为平坦的背面12a固定在要保护的金属组件14上。本领域普通技术人员应当理解，虽然本实施例中的牺牲阳极12的截面通常为半圆形，但是该牺牲阳极12在具体应用中也可以为任何其它所需要的形状。

消耗指示器10优选地由抗腐蚀的材料制成，该材料不与牺牲阳极12或者被保护金属14相互反应，并且，如图1所示位于或嵌入牺牲阳极12内部。优选地，消耗指示器10由聚合物材料制成，所述材料优选地呈鲜亮的、容易被看到的颜色，例如萤光墨、红色、黄色等。本领域普通技术人员应当理解，消耗指示器10也可以由其它材料制成或者被制成其它颜色。如图1所示，消耗指示器10包括通常呈圆盘形的圆柱基座部分10a，以及通常为伸长的圆柱形延伸部分10b，所述延伸部分10b的直径小于基座部分10a的直径。本实施例中的消耗指示器10安装在一对形成在牺牲阳极12的背后平坦表面12a中的相应的通常为圆柱形的孔16a和孔16b中。可选地，消耗指示器10可以是圆锥形的，或者是可以确保在消耗指示器10如下面所述被暴露之后不易从牺牲阳极12上脱落的其它形状。可选地，消耗指示器10可在牺牲阳极12成型或浇铸时安装到其中。本领域普通技术人员应当理解，可以使用其它方法将消耗指示器10插入到牺牲阳极12内部，并且，如果需要的话，消耗指示器10也可以呈其它形状。

如图1所示，消耗指示器10的整体长度是这样的：当该指示器被装入牺牲阳极12的孔16a和孔16b之中、牺牲阳极12安装在被保护金属14之上时，从牺牲阳极12的暴露的外部看不到消耗指示器10。具体地说，当为了使用最初制造和安装牺牲阳极12时其半径为R1，该半径在本实施例中大约是消耗指示器10的整体长度的两倍，但是对于具体应用，如果需要的话也可以更长或者更短。在使用过程中，牺牲阳极12被腐蚀/侵蚀到一位置，在该位置，牺牲阳极12的外部表面最终达到半径R2，并且消耗指示器10的轴向端部表面的至少一部分暴露供用户观察。一旦消耗指示器10被暴露，大约一半的牺牲阳极12已经被腐蚀并且由消耗指示器10的轴向端部形成的鲜亮的、很容易看到的通常呈圆形的点出现在牺牲阳极12的剩余部分的表面上，根据视觉检查告诉用户，牺牲阳极10到达了其使用寿命并且应当进行更换了。

图2A和图2B示出了根据本发明的可视消耗指示器110的第二优选实施例。图2A和图2B是需要被保护的金属组件114和牺牲阳极112的横截面示意图，所述的牺牲阳极112与第一实施例中所描述的牺牲阳极12实质上相同。

由如上所述的第一实施例中的材料制成的消耗指示器110包括位于或嵌入牺牲阳极112内部的通常为圆柱形的基座部分110a。所述圆柱形基座110a包括中心膛110b，在该中心膛内设置有通常为圆柱形的弹起消耗指示器按钮110c以及偏动簧片110d。如图2A所示，在初始安装到牺牲阳极内部的时候，按钮110被牺牲阳极112的材料推入膛110b并保持于其中顶住偏动簧片110d。如图2B所示，在使用过程中，当牺牲阳极112腐蚀到约为初始厚度的一半时，实质上是在牺牲阳极12的外部表面到达半径R2的位置，弹起按钮110c被暴露及松开并且被簧片110d的偏压向外推动至伸出牺牲阳极112的剩余表面之外的位置。弹起按钮110c优选为鲜亮并且容易被看到的颜色，以便为用户提供易观察的视觉指示表明牺牲阳极112被消耗到其使用寿命的尽头并且该更换了。

图3A和图3B示出了根据本发明的消耗指示器210的第三优选实施例。图3A和图3B中示出的实施例中，被保护的金属组件214和牺牲阳极212如以上第一实施例中所述。

如图3A所示，在本实施例中，消耗指示器210由被动或主动射频识别(RFID)装置构成，在本实施例中该射频识别装置包括一次性电子电路及天线(disposable electronic circuit and antenna)，所述射频识别装置嵌在牺牲阳极212内的预定位置。射频识别装置是本领域公知的，并且可以从很多途径购买到。装置内部的射频询问器/阅读器(未示出)周期性地将射频信号传递给射频识别装置210，该射频识别装置以编码的射频信号进行响应，该编码的射频信号可以被询问器/阅读器探测到。只要来自射频识别装置210的信号被询问器/阅读器接收到，牺牲阳极212就是可用的。如图3B所示，当牺牲阳极212消耗或者腐蚀到需要被更换的位置时，射频识别装置210被暴露并且从牺牲阳极212上脱落。询问器/阅读器探测到来自射频识别装置210的信号被丢失，并且发出需要更换牺牲阳极212的自动通知。

图4A和图4B示出了根据本发明的消耗指示器310的第四优选实施例。被保护的金属组件314和牺牲阳极312与第一优选实施例中所描述的实质上相同。

本发明中的消耗指示器310包括通常为圆柱形的基座部分310a，该基座部分其中包含着电动监视系统310b。所述电动监视系统310b包括电源，优选地为电池，电子指示器系统和一对相间隔的电接触器(spacedelectrical contact)310c。整个监视系统310b嵌入牺牲阳极312之中，并且一开始就用阳极材料密封，以免与水或者任何其它电解液接触。如图4B所示，当牺牲阳极312被腐蚀或者消耗到电接触器310c暴露在水中或者其它电解液中的位置时，接触器310c之间的电阻由于上述暴露而发生变化，该变化可以被产生报警信号的电子指示器系统探测到。报警信号可以是例如光的视觉信号、例如“哔哔”的听觉信号或者其它报警信号。报警信号表示牺牲阳极312已经达到其使用寿命并且应当进行更换了。

图5A和图5B示出了根据本发明的消耗指示器410的第五优选实施例。同样，被保护的金属组件414和牺牲阳极412与第一优选实施例中所描述的实质上相同。

本发明中的消耗指示器410包括通常为圆柱形的壳体410a，其中设置有电气监视系统410b。电气监视系统410b包括优选地为电池的电源、指示器系统和一对彼此间隔的电接触器410c。电接触器410c构成了延伸穿过导电的牺牲阳极材料的电路。如图5B所示，当牺牲阳极材料腐蚀或者消耗到两个电接触器410c或者其中一个不再与阳极材料发生电接触时，电路就被断开了。所述指示器系统探测到电路条件中的变化并且产生报警信号，该报警信号可以是光或者其它视觉报警信号、例如“哔哔”的听觉信号或者其它形式的报警信号。报警信号表示牺牲阳极412已经达到其使用寿命应当被更换了。

图6A、图6B和图6C示出了根据本发明的消耗指示器510的第六优选实施例。对于本实施例，需要被保护的金属组件514和牺牲阳极512与第一优选实施例中所描述的实质上相同。

如图6A、图6B和6C所示，本实施例中的消耗指示器510与图4A和图4B中所描述的消耗指示器410实质上相同，并且包括电动监视系统，该电动监视系统包括电源、电子指示器系统和电接触器。所述监视系统被嵌入牺牲阳极512内部，这样，没有一个电接触器最初与水或者任何其它电解液相接触。但是，在第六优选实施例中，消耗指示器510包括三个或更多个相间隔的接触器，这些接触器优选地位于牺牲阳极512中的不同高度或者不同距离位置上。如图6A-6C所示，随着牺牲阳极512的消耗，各个电接触器在不同的牺牲阳极消耗程度下被暴露并且与水或者其它电解液发生接触。所述的指示器系统确定每个接触器何时暴露在水或者其它电解液中并且产生如上所述的报警信号。这样，当牺牲阳极512到达第一消耗位置时，产生第一报警信号；当牺牲阳极512到达第二消耗位置时，产生第二报警信号等。这样，给用户多个提示需要更换牺牲阳极512的警报。

图7示出了根据本发明的消耗指示器610的第七优选实施例。被保护的金属组件(未示出)和牺牲阳极612与第一优选实施例中所描述的实质上相同。

在本发明中，消耗指示器610包括嵌入在牺牲阳极612中的通常为圆柱形的壳体610a，该壳体含有探测系统或者探测器610b、监视系统610c、电源或者电池610d以及指示器系统或者指示器610e。产生警报的指示器610e可以包括发光二极管(LED)或者其它可闪动以节电的视觉报警器。指示器610e还可以提供听觉信号或者可以与自动识别系统联合使用，所述自动识别系统包括在远端位置的分离的询问器/阅读器以产生警报。探测系统610b包括传感器，例如电接触器或者用于感应牺牲阳极612是否存在并且用于产生探测信号的其它装置。监视系统610c与探测系统610b通信并接收和解码来自探测系统610b的探测信号，并且，在牺牲阳极612消耗到应当被更换的位置并需要发出通知时，向指示器610e提供指示器信号。指示器610e接收来自监视系统610c的指示器信号并且提供视觉、听觉或者其它类型的指示信号或者报警信号。

图8示出了根据本发明的消耗指示器710的第八优选实施例。被保护的金属组件714和牺牲阳极712与前面描述的实质上相同。图8所示的实施例与图1所示的实施例基本相同。但是，在图8所示的实施例中有两个分开的消耗指示器710a和710b。这两个消耗指示器在结构上与第一实施例中描述的消耗指示器10相同。但是，在本实施例中，消耗指示器710a至少比消耗指示器710b稍微长一些并且优选地带有不同的颜色。例如，在所示实施例中，消耗指示器710a是桔黄色的，而消耗指示器710b是红色的。由于消耗指示器710a至少比消耗指示器710b稍微长一些，消耗指示器710a将首先暴露并提供初步警告，该初步警告即牺牲阳极712已经被消耗到很快需要被更换的位置。类似于第一优选实施例，当牺牲阳极712的消耗达到需要进行更换的位置时，消耗指示器710b将被暴露出来。

从前面的描述可以知道，本发明包括用于指示牺牲阳极何时被消耗到需要被更换的位置的消耗指示器。本领域普通技术人员将会理解，可以在不偏离本发明的主要发明构思的情况下对上面描述的实施例进行各种变化。因此，应当清楚，本发明并不局限于所公开的具体实施例，而是希望涵盖在所附的权利要求书中所限定的发明精神和范围内的全部更改。

Claims (3)

1.用于指示牺牲阳极的预定部分何时被腐蚀掉的装置，该装置包括嵌入在牺牲阳极内部的射频识别装置，该射频识别装置与牺牲阳极的暴露外部表面相距一预定距离，在牺牲阳极的预定部分被腐蚀掉之前，探测系统可以探测到射频识别装置的存在，当该预定部分被腐蚀掉以后，所述射频识别装置与牺牲阳极分开并且不再被探测到。

2.根据权利要求1所述的用于指示牺牲阳极的预定部分何时被腐蚀掉的装置，其特征在于，所述射频识别装置包括一次性电子电路和天线。

3.根据权利要求2所述的用于指示牺牲阳极的预定部分何时被腐蚀掉的装置，其特征在于，所述装置还包括所述装置内部的射频询问器/阅读器，所述射频询问器/阅读器周期性地将射频信号传递给所述射频识别装置，所述射频识别装置以编码的射频信号进行响应，所述编码的射频信号可以被所述询问器/阅读器探测到。

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