CN102706513A - 预期失效指示器和流体冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于流体循环管道的简单和可靠的预期失效指示器(1)以及一种流体冷却装置。根据本发明的预期失效指示器(1)，包括设计成与管道内的流体(40)直接接触并且设计成比管道较弱的第一保护构件(11)。指示器(1)还包括借助第一保护构件(11)至少部分从流体循环(40)隔离的室(18)。指示器(1)还包括设置到室(18)中并且适于在暴露于已经经由失效保护构件(11)进入室(18)的流体(40)时产生电响应的电响应构件(15，16)。因而指示器(1)适于提供电响应作为失效保护构件(11)的直接指示并且作为失效管道的预期指示。

Description

预期失效指示器和流体冷却装置

技术领域

本发明涉及预计流体循环管道中的失效。更具体而言，本发明涉及权利要求1和16的特征部分。

背景技术

流体循环是一种冷却机器和过程的常见和高效方式。流体冷却剂在与热源的流体连接中循环，其中热量借助冷却剂流体的热传导性质从源传导开。流体循环的典型冷却应用是电动机冷却，其中常规循环系统就足够了。

然而越来越频繁的情况是位于远离和苛刻位置的应用需要冷却循环。这样的应用的一个示例是风力涡轮机。除了电力之外，风力涡轮机还生成大量废热，这需要高效冷却。由于风力涡轮机优选地位于远离位置并且高于地平面，所以冷却系统的维护有挑战性。

然而常规流体循环冷却系统是很容易出故障。常规系统通常由于冷却液体与系统的管道和密封件的接触的影响而失效。冷却液体可能具体在具有高流速的循环的分段中引起腐蚀、侵蚀，或者在具有慢流速的循环的分段中引起聚集。如果例如风力涡轮机的频率转换器的冷却循环系统将失效，则转换的频率也将失效并且过程将终止。由于风力涡轮机难以到达，所以失效将导致大量停工时间和利润损失。

已经产生用于关注这样的冷却系统中的失效的解决方案。然而如上文说明的那样，将希望预计可能的失效，从而及时到达远离位置。为了预计这样的失效和适当维护动作，已经产生特殊分析系统。这些已知分析系统测量保护传感器材料的腐蚀速率，并且基于腐蚀速率，系统得到针对具体循环管道的可能失效时间。然而这样的分析系统相当复杂、昂贵并且需要大量适配工作。此外，该输出代表的仅是可能失效的数学评价。因而这样的系统对于在远离和苛刻位置中(比如在冷却风力涡轮机的频率转换器中)的应用而言并不理想。

发明内容

本发明的目的因此在于提供一种用于流体循环管道的简单和可靠的预期失效指示器。

本发明的目的用一种新颖的预期失效指示器来实现，该指示器包括设计成与管道内的流体直接接触并且设计成比管道较弱的第一保护构件。指示器也包括借助第一保护构件至少部分从流体循环隔离的室。指示器还包括设置到室中并且适于在暴露于已经经由失效保护构件进入室的流体时产生电响应的电响应构件。因而指示器适于提供电响应作为失效保护构件的直接指示并且作为失效管道的预期指示。

更具体而言，根据本发明的预期失效指示器的特征在于权利要求1中限定的特征。

另一方面，本发明的目的用一种新颖流体冷却装置来实现，该装置包括用于循环流体冷却剂的管道。管道具有耐受循环流体冷却剂引起的应变的性质。该装置还包括根据权利要求1的预期失效指示器。

更具体而言，根据本发明的流体冷却装置的特征在于权利要求16中限定的特征。

借助本发明获得大量益处。

由于指示器的新颖保护构件被设计成比管道较弱，所以在管道经历造成过程失效的实际泄漏之前接收指示。而且以很简单并且因此可靠的方式实现指示。例如用于频率转换器的液体冷却系统中的泄漏将引起频率转换器和由频率转换器控制的设备的失效。借助根据本发明的预期失效指示器，有可能以预防方式做出反应并且在任何可能损坏出现之前安排维护。这在远程应用(比如其预计寿命约为20年的风力涡轮机)中尤其有利。本发明也可以在这样的苛刻条件下实现可靠冷却。

附图说明

在下文中参照以下附图更具体描述本发明的实施例，在附图中：

图1呈现根据本发明一个实施例的预期失效指示器的横截面图，并且

图2呈现图1的指示器的等距侧视图。

具体实施方式

如从图1可见，根据本发明一个实施例的预期失效指示器1包括指示体部分10，该部分设置于可连接到循环管道(未示出)的两个适配器20、30之间。适配器20、30具有通向管道和指示体部分10的专用接口。在图1的实施例中，在适配器20、30与管道之间的接口是螺纹耦合，其中内螺纹21、31被设计成耦合到管道并且优选为标准尺寸。在适配器20、30与指示体部分10之间的接口分别是另一内螺纹23、34，其中指示体部分10包括对应的外螺纹13、14。取而代之，所述接口中的每个或者两个接口可以具有其它种类的形状锁定装置，比如悬置式快速释放耦合。因而，指示体部分10可以被设计成指示由于某一程度的磨损而产生的失效并且借助所述适配器20、30独立地耦合到任何尺寸的管道。另外，单个类型的指示体部分10可以应用于不同尺寸的管道。

预计失效指示器1的指示体部分10因此包含指示器1的反应元件。指示体部分10是设计成与管道串联连接作为其循环的部分的空心件(图2)。指示体部分10包括第一保护构件11，该构件被设计成与经由适配器20、30从管道流向指示体部分10以内的流体40直接接触。第一保护构件11被设计成比管道较弱，从而保护构件11适于在循环流体引起的任何应变之下比管道更快失效。换而言之，保护构件11被设计成在比管道更少的由循环流体引起的应变之后失效。下文将描述关于不同失效类型的尺度设定和设计。

指示体部分10也包括借助第一保护构件11至少部分从流体循环40隔离的室18。室18可以形成为指示体部分10内的内腔。因而第一保护构件11充当将循环流体40保持于室18以外(即指示体部分10内)的分离壁。电响应构件15、16被设置到室18中。电响应构件15、16适于在暴露于已经经由失效保护构件11进入室18的流体40时产生电响应。

根据一个实施例，电响应构件15、16包括室18内的第一导体15和设置于与第一导体15相距一段距离处的第二导体16。设置导体15、16使得当流体40已经进入室时流体40提供在导体15、16之间的接触。指示器1适于提供电响应作为失效保护构件11的直接指示并且作为失效管道的预期指示。导体15、16通过导管(未示出)可连接到控制电路(未示出)，该控制电路适于产生代表在导体15、16之间的接触的输出信号作为失效保护构件的指示。这样的电路可以是指示器的部分或者作为外部设备。该电路适于测量导体15、16的性质(比如其间的电阻或者电压)。当室18在导体15、16由流体电连接的程度上由流体填充时，在导体15、16之间的电阻减少作为保护构件11已经失效的指示。

根据又一实施例，指示器1包括用于提供对失效保护构件11的视觉确认的透明壁17。设置透明壁17使得室18的内含物对指示体部分10的外界可见。因此向指示体部分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，可以从外界确认保护构件11的失效，因为填充室18清晰可见，从而除了电响应之外还提供提高的可靠性。

根据本发明的预期失效指示器1可以被设计成指示一个或者多个不同失效模式。例如第一保护构件11可以被设计成代表管道(未示出)的壁，其中管道和第一保护构件11具有基本上相似的耐用特性并且第一保护构件11的壁厚度小于管道的壁厚度。由于第一保护构件11和管道具有相似耐用性，但是保护构件11更薄，所以它注定比管道更早失效。可以通过由相同或者基本上相似材料制造保护构件11和管道来实现这样的效果。为了实现在保护构件11的失效与管道的失效之间的充分裕度，在管道与保护构件11之间的相对壁厚度取决于涉及的应用。一般而言，保护构件的壁厚度约为对应管道壁厚度的一半或者更少。因而第一保护构件11是比管道更不耐受流体循环40引起的应力的壁。因此，失效模式将是侵蚀。

取而代之或者除此之外，预期失效指示器1可以包括第二保护构件。第二保护构件可以在运用第二室(未示出)时充当验证构件。取而代之，第二保护构件被设计成指示另一失效模式。根据一个实施例，指示器1包括第二保护构件12，该构件也被设计成与管道内的流体40直接接触并且从室18隔离流体40并且就第二失效模式而言比管道较弱。根据该实施例，第一保护构件11被设计成就与第二失效模式不同的第一失效模式而言比管道较弱。例如第二保护构件12可以被设计成比管道中使用的密封件较弱。

根据又一实施例，指示器1包括第三保护构件13、14，该构件被设计成与管道内的流体40直接接触并且从室18隔离流体40。第三保护构件13、14还被设计成就与第一和第二失效模式不同的第三失效模式而言比管道较弱。在图1的示例中，第三保护构件13、14是在指示体部分10与适配器20、30之间的用于模拟在管道的构件之间的耦合的螺纹耦合。因而所述耦合13、23；14、34被设计成对应于在指示器1使用于其中的管道中常用的耦合。由此建立在螺纹与垫圈之间的弱点。

如上文提到的那样，每个保护构件可以被设计成在不同失效模式之下失效。失效模式可以是管道内的滞流的研磨效果引起的侵蚀所致的失效、压力冲击所致的失效、在低流速的分段中循环流体的聚集引起的腐蚀所致的失效。例如分别地，第一失效模式可以是侵蚀，第二失效模式是压力冲击，而第三失效模式是腐蚀。其他重要的失效模式包括点和裂缝腐蚀。在实践中，每个或者一个保护构件可以通过模式(例如侵蚀与压力冲击)的组合来指示失效。指示器1也可以安装于管道的最可能受到具体失效模式的分段中。例如设计成指示侵蚀的具有保护构件11的指示器1设置于管道的具有系统中的最高流速的分段中。因而设计成指示由于聚集所致的腐蚀的具有保护构件12的指示器1设置于管道的具有系统中的最低流速的分段中。

典型循环流体是水、乙二醇和缓凝剂的混合物。一个特别重要的失效模式是点腐蚀。因而第二保护构件12——根据一个实施例——是经历停滞流动条件的配件并且设计成在点腐蚀之下比管道更快失效。

尽管本发明适用于广泛多种应用，但是指示器1尤其适合在风力涡轮机的频率转换器的冷却管道中使用。因而本发明也涉及一种频率转换器的流体冷却装置。该装置包括用于循环流体冷却剂的管道(未示出)。管道可以耐受循环流体冷却剂引起的应变。上文描述了耐受循环流体冷却剂引起的应变的失效模式。该装置还包括设置成与管道有流体连通的用于预计循环流体冷却剂对管道引起的失效的预期失效指示器1。所述预期失效指示器1包括第一保护构件11，该构件被设计成与管道内的流体直接接触并且设计成比管道较弱。指示器也包括借助第一保护构件至少部分从流体循环隔离的室18。指示器还包括电响应构件15、16，该构件设置到室18中并且适于在暴露于已经经由失效保护构件11进入室18的流体40时产生电响应。因而指示器1适于提供电响应作为失效保护构件11的直接指示并且作为失效管道的预期指示。

表1：标号列表

1     预期失效指示器

10    指示体部分

11    第一保护构件，例如壁

12    第二保护构件，例如密封件

13    第三保护构件，例如螺纹；

14    第三保护构件，例如螺纹

15    第一导体

16    第二导体

17    透明壁

18    室

20    适配器

21    螺纹

23    螺纹

30    适配器

31    螺纹

34    螺纹

40    流体循环

Claims (16)

1.一种用于流体循环管道的预期失效指示器(1)，其特征在于，所述指示器(1)包括：

-第一保护构件(11)，被设计成与所述管道内的流体(40)直接接触并且比所述管道较弱，

-室(18)，借助所述第一保护构件(11)，至少部分从所述流体循环(40)隔离，

-电响应构件(15，16)，被设置到所述室(18)中，并且适于在暴露于已经经由失效保护构件(11)进入所述室(18)的所述流体(40)时产生电响应，

其中所述指示器(1)适于提供电响应作为失效保护构件(11)的直接指示，并且作为失效管道的预期指示。

2.根据权利要求1所述的预期失效指示器，其中所述电响应构件包括所述室(18)内的第一导体(15)和设置于与所述第一导体(15)相距一段距离处的第二导体(16)，从而所述进入的流体(40)提供在所述导体(15，16)之间的接触。

3.根据权利要求2所述的预期失效指示器，其中所述电响应构件可连接到用于测量电性质的电路，所述电性质表明在所述导体(15，16)之间的接触。

4.根据权利要求3所述的预期失效指示器，其中所述电性质是在所述导体(15，16)之间的电阻或者电压。

5.根据任一前述权利要求所述的预期失效指示器，其中所述室(18)还至少部分由透明壁(17)限定，从而所述保护构件(11)的失效从外界可见。

6.根据任一前述权利要求所述的预期失效指示器，其中所述第一保护构件(11)是比所述管道更不耐受所述流体循环(40)引起的应力的壁。

7.根据权利要求6所述的预期失效指示器，其中所述第一保护构件(11)的壁厚度小于所述管道的壁厚度，并且是具有与所述管道的材料基本上相似的耐用性质的材料。

8.根据任一前述权利要求所述的预期失效指示器，其中所述第一保护构件(11)被设计成就第一失效模式而言比所述管道较弱，并且所述指示器(11)包括第二保护构件(12)，所述第二保护构件(12)被设计成与所述管道内的流体(40)直接接触，并从所述室(18)隔离所述流体(40)，并且就与所述第一失效模式不同的第二失效模式而言比所述管道较弱。

9.根据权利要求8所述的预期失效指示器，其中所述第二保护构件(12)是设计成比所述管道中的密封件较弱的密封件。

10.根据任一前述权利要求所述的预期失效指示器，其中所述指示器(1)包括第三保护构件(13，14)，所述第三保护构件(13，14)被设计成与所述管道内的流体(40)直接接触，并从所述室(18)隔离所述流体(40)并且就与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较弱。

11.根据权利要求10所述的预期失效指示器，其中所述第三保护构件(13，14)是模拟在所述管道的构件之间的耦合的螺纹耦合。

12.根据权利要求8或者10所述的预期失效指示器，其中所述失效模式选自于：

-侵蚀，

-压力冲击耐受性，

-点腐蚀，

-裂缝腐蚀。

13.根据任一前述权利要求所述的预期失效指示器，其中所述指示器(1)包括指示体部分(10)，所述指示体部分(10)容纳所述室(18)、电响应构件(15，16)、所述保护构件(11，12，13，14)和用于连接到所述管道的接口(13，14)。

14.根据权利要求13所述的预期失效指示器，其中所述指示器(1)包括具有与所述指示体部分(10)的接口相同的对应接口(23，34)，并且具有用于连接到所述管道的如螺纹的另一接口(21，31)适配器(20，30)。

15.根据任一前述权利要求所述的预期失效指示器，其中所述管道是频率转换器的冷却管道。

16.一种流体冷却装置，包括：

-管道，用于循环流体冷却剂，并且具有耐受由循环的流体冷却剂引起的应变的性质，以及

-预期失效指示器(1)，被设置成与所述管道有流体连接，以预计由循环的流体冷却剂对所述管道引起的失效，

其特征在于，所述预期失效指示器(1)是根据权利要求1至14中的任一权利要求所述的指示器。

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