CN103292627B - 用于冷却检测器的冷却压敷装置 - Google Patents

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Abstract

为了冷却料位测量设备的检测器，能够使用被紧固于检测器壳体上的冷却压敷装置。这种冷却压敷装置包括冷却本体，所述冷却本体至少部分地由可变形材料构成。所述冷却压敷装置的冷却本体的内壁被构造为使得当冷却流体流动通过冷却本体时其朝着检测器的外表面的对应区域移动从而与壳体的外表面的对应区域形成热接触。

Description

用于冷却检测器的冷却压敷装置
相关申请的引用
本申请要求2012年3月2日提交的欧洲专利申请No.EP12157961.9的优先权，其公开内容在此通过参引合并到本文中，并且本申请要求2012年3月2日提交的美国临时专利申请No.61/605847的优先权，其公开内容在此通过参引合并到本文中。
技术领域
本发明涉及设备的冷却。具体地，本发明涉及用于在料位测量期间冷却料位测量设备的检测器的冷却压敷装置（compress）。本发明还涉及一种具有冷却压敷装置的料位测量设备及其应用。此外，本发明涉及一种控制检测器的温度的方法。
背景技术
大量的技术设备、特别是测量设备或传感器在设备壳体的外侧上需要额外的冷却或加热以确保理想的操作。这些设备能够来自于必须观测特定的温度范围以便正确操作的各种应用领域。不但由于设备自身的构造以及部件，例如，在辐射度料位测量的情形中设备自身的构造以及部件，而且也由于操作场合，例如，在极端的气候条件下的操作，冷却或加热可能成为必需的。这可能意味着冷却和加热都需要。
在许多情形中，这通过外部温度控制系统而实现，例如，通过冷却单元或加热系统而实现。其中，热能借助例如流体之类的适合的介质进行传递。
到目前为止在料位测量中已知的方案——例如，水流动通过的同中心双壁管形式的方案——需要壳体和容器具有复杂的表面结构——例如，升高部、连接装置、显示器或机械紧固装置、温度控制系统的适配装置，这在技术上通常较复杂并且因此成本高——以继续确保对设备的表面上的功能元件的必要通达。
发明内容
本发明的一个目的是允许对设备的简单且有效的冷却。
该目的通过独立权利要求的特征来实现。本发明的进展在从属权利要求以及下面的说明中提供。
根据本发明的第一方面，提供一种冷却压敷装置，用于在料位测量期间冷却料位测量设备的检测器。该冷却压敷装置包括冷却本体，所述冷却本体至少部分地由可变形材料构成。此外，所述冷却本体被构造为用于附接到检测器以及用于冷却流体流动通过。冷却本体的内壁的一个区域被构造为当冷却压敷装置被附接于检测器时并且当冷却流体流动通过冷却本体时其朝着检测器的外表面的对应区域移动并且与所述外表面的对应区域形成热接触。
除了使得能够进行冷却，所述装置还能够提供加热。因此，在下文中当提到冷却时，它既包括能够将温度控制在低于瞬时实际温度值的值（冷却），也包括能够将温度控制在高于瞬时实际温度值的值（加热）。
除了检测器，冷却压敷装置也能被构造为冷却其他类型的技术设备，对于所述其他类型的技术设备，能够在壳体的外表面上进行温度控制。这特别适用于测量设备和传感器，但也适用于容器、电机、技术组件和类似的物体。
替代被构造为料位测量设备的冷却部件，该冷却压敷装置也能够被构造为冷却能够测量最多样的物理量的其他测量设备。
在本发明的上下文中，冷却流体包括能够传递热量的液体或气体介质。因此，在许多情形中，水、以及在气候上干燥且炎热的地理区域中适合的气体被用作冷却液体。
冷却本体被用于实际的温度控制并且应当具有与壳体表面的最佳可能的接触。根据本发明，这通过冷却本体的可变形性而实现，冷却本体因此能够改变以适合往往不规则的表面结构的形状和性质。因此，在下文中，当陈述“可变形”时，它指材料的能够一次性且永久地（可塑地）或反复地（回弹性地、柔性地）在形状上适应于在外部邻接的表面结构的特性。因此，可实现在壳体表面和冷却本体之间的导热性能的显著增加。例如，冷却套筒的部分能够由例如聚亚安酯的材料组成，特别是由弹性体组成。
根据本发明的另一方面，冷却压敷装置被构造为套检测器上的套筒。在该情形中，压敷装置的形状由于四周闭合的形式而允许压敷装置通过套置在检测器上而简单地就此装配到该检测器上而无需复杂的紧固机构。其形状与检测器的形状相适应，并且例如为中空圆柱形的。
根据本发明的另一方面，冷却压敷装置具有形成冷却压敷装置的外壁的第一层。冷却压敷装置还具有形成冷却压敷装置的内壁的第二层。此外，设置有引入开口、排出开口以及可选的紧固装置。第一层和第二层被接合到一起以使得它们形成用于接收冷却流体的空腔。通过引入开口和/或排出开口提供通往该空腔的通道。
在冷却压敷装置的操作期间，冷却流体处于比冷却本体周围的介质的压力大的压力之下。第二层由可变形导热材料构成。冷却流体的引入使压敷装置的体积增大。
术语“外壁”和“内壁”描述壁相对于壳体表面的位置。引入开口和排出开口允许冷却流体流动通过冷却压敷装置。以这样的方式，热能够传出或者传入冷却压敷装置。
紧固装置用于产生在冷却压敷装置和检测器之间的机械连接。
冷却流体的升高的压力用于增加冷却本体在壳体表面上的接触压力，并且因此用于提高热耦合。通过材料的可变形特征、特别是第二层的材料的可变形特征实现冷却压敷装置的体积由于冷却流体流动到空腔中而增加。
根据本发明的另一方面，紧固装置被构造为使得当将冷却压敷装置放置到检测器上时，该紧固装置将冷却压敷装置保持在检测器上。
紧固装置被用于将冷却压敷装置机械地固定在检测器壳体上。这允许增大的冷却压敷装置在检测器表面上的接触压力的形成，这是因为紧固装置机械地防止冷却压敷装置离开壳体表面的补偿运动。
根据检测器的性质和形状，紧固装置能够被构造为钩形和环形紧固件、带、胶条、螺钉连接、胶粘剂接头、扣、钩等等。
根据本发明的另一方面，第一层还在其外侧具有纺织物、凯夫拉纤维（Kevlar）或类似材料的层。
该附加层用于机械地保护冷却压敷装置免受外部机械影响。附加层的坚固的结构用于防止冷却压敷装置遭受机械和/或热损坏。
根据本发明的另一方面，引入开口和/或排出开口被构造为套管。
套管被用于机械地稳定这些开口并且允许连接管道或软管以引入和排出冷却流体。
根据本发明的另一方面，冷却压敷装置具有用于加热冷却流体的用电操作的加热元件。
在本发明的上下文中，加热元件表示这样的设备：通过例如电能到热能的转变，该设备能够释放热量到冷却流体并且因此加热该冷却流体。本发明的这个方面允许温度控制或者允许加热到高于实际温度的期望温度。
根据本发明的另一方面，当冷却压敷装置被附接于检测器时，内壁以轮廓密合的方式靠置在检测器的要进行温度控制的壳体表面上。
在本发明的上下文中，“轮廓密合”表示冷却本体的形状对于壳体表面的形状的、尽可能最精确地成形的适应。这用于最大化冷却本体和壳体表面的直接接触区域。
根据本发明的另一方面，冷却压敷装置具有凹口，该凹口被构造为使得能够从外部通达检测器的壳体表面的元件。
在本发明的上下文中，“凹口”通常被理解为指开口或缺口，该开口或缺口被构造为使得它们以类似的方式被粘合、焊接或密合在冷却压敷装置的边缘上以防止冷却流体的溢出。这些凹口被用于特别是通往位于冷却压敷装置下面的元件的连续的通道，即使是在所述冷却压敷装置已经被施加之后亦如此。
根据本发明的另一方面，提供一种具有上文以及下文描述的冷却压敷装置的料位测量设备。
根据本发明的另一方面，提供了一种料位测量设备，其中，冷却压敷装置的冷却本体的内壁以轮廓密合的方式靠置在检测器的要进行温度控制的壳体表面上。
根据本发明的另一方面，上文以及下文描述的冷却压敷装置被用于冷却测量设备的壳体。
根据本发明的另一方面，壳体为料位测量设备的检测器的壳体。
根据本发明的另一方面，描述了一种使用冷却压敷装置的检测器温度控制方法。该方法包括以下步骤：施加压敷装置；固定该压敷装置；连接该压敷装置；启动冷却回路；使冷却流体通过所述冷却压敷装置，其中，在冷却本体内的所述冷却流体的压力大于所述冷却本体周围的介质的压力，因而使得当所述冷却流体流动通过所述冷却本体时，所述冷却本体的内壁的至少一个区域朝着所述检测器的外表面的对应区域移动而与所述检测器的外表面的所述对应区域形成热接触。
前四个步骤能够看作是可选的。
表述“固定压敷装置”理解为指通过使用所述紧固装置对压敷装置的机械固定。表述“连接压敷装置”理解为指形成用于冷却流体的在冷却压敷装置的流入开口和流出开口处的必要连接以及用于泵、压力调节设备和冷却单元的剩余线路的连接。如果提供，则这包括形成用于加热元件的电连接。表述“启动冷却回路”理解为指泵的打开和冷却单元的启动。于是，冷却流体流动通过冷却压敷装置、泵、开环和闭环控制单元以及冷却单元。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施方式。
附图说明
图1示出用于容器中的料位测量的测量装置。
图2为具有冷却压敷装置的检测器的示意图。
图3示出根据本发明实施方式的冷却压敷装置的套筒形式的变型。
图4为根据本发明实施方式的冷却压敷装置的构造的细节示意图。
图5示出根据本发明实施方式的带有加热元件的冷却压敷装置。
图6为使用冷却压敷装置的用于检测器的温度控制的方法的流程图。
图7示出用于使用冷却压敷装置冷却检测器的冷却回路。
具体实施方式
附图中的图示内容为示意性的并且不是按比例的。
当相同的附图标记在以下对多个附图的描述中被使用时，它们表示相同或类似的元件。
图1示出用于容器100中的料位测量的装置，并且图1将说明料位测量设备的使用背景。容器100具有下通道101和上通道102，其被构造为作为用于存在于容器100中的液体103的流入和流出装置。图1以示例的方式示出两种测量设备的构造，在此为辐射度料位测量设备112和超声波料位测量设备110。辐射度料位测量设备112包括检测器壳体105和杆状检测器107，杆状检测器107通过紧固元件109附接于容器100的壳体的外侧。该检测器被用于探测由一个或更多个放射性的辐射源106发出的放射性辐射108。这些放射性辐射源106被附接于支撑件104以使得辐射穿过要测量的介质而到达检测器108。在容器100中的液体的液位111能够通过测量影响检测器107的辐射108的量来进行计算。具体地，由于辐射度检测器112的操作模式，其壳体105使得冷却过程成为必需。
应当指出，在此示出的测量设备和检测器的构造仅仅用作大量的测量设备的实例。
图2示出带有冷却压敷装置200和检测器壳体201的装置，冷却压敷装置具有第一层203、第二层202以及用于冷却流体205的引入和排出的开口207。第二层202形成内壁204。
冷却压敷装置200被构造为使得如图2中所示它仅仅覆盖壳体201的实际需要冷却的部分区域。冷却压敷装置200的构造的性质允许对设备表面的整个区域的温度控制，但是也允许对设备表面的部分区域的温度控制。其优势是，由于能够仅仅冷却相关的部分区域，压敷装置200能够以相对节省材料并节省成本的方式被构造。压敷装置200能够以不同的方式附接于壳体201的表面。除了上文中描述的紧固装置的实施方式，将压敷装置200放置在水平的壳体表面上也是可能的，压敷装置200的静止重量防止该冷却压敷装置200的不期望的移位并且允许在壳体表面上形成接触压力。
在操作期间，冷却流体205经由流入和流出开口207被泵送通过冷却压敷装置200。
根据本发明的实施方式，图3为带有冷却压敷装置303的检测器壳体300的示意图，冷却压敷装置303在此被构造为套筒。这意味着压敷装置303环绕检测器300的整个径向表面。这使得将套筒或压敷装置303放置在检测器上成为可能，这对于更容易的附接而言是有利的。与前面的附图类似地，套筒303具有第一层301和第二层302，第二层302在操作期间与检测器300的外壳体形成直接接触。
由于套筒303的接触压力，实现套筒303在要冷却的检测器壳体300上的固定安置。由于可变形性特性的缘故，第二层302的内壁能够随着接触压力的形成而适于检测器壳体300的表面结构，并且能够实现最佳的热耦合。
图4示出根据本发明的实施方式的冷却压敷装置400的具体结构。压敷装置400具有第一层401，第一层401接合至第二层402。形成在第一层401和第二层402之间的为空腔406，空腔406被用于接收冷却流体407。也可能的是，空腔406被加工到第二层402自身中，或者使第二层402具有带泡沫的内部材料，其能够将冷却流体407吸收在第二层402的所述材料的容积中。
图4还示出流入开口403和流出开口404，流入开口403和流出开口404允许从外部进入到空腔406并且被用于将冷却流体407供给到空腔406以及用于将冷却流体407从空腔406排出。根据一种实施方式，为了提供机械加强，流入开口403和流出开口404分别设置为套管408。冷却剂407能够通过软管或管道经由该套管408被引入到压敷装置400中。
还设置紧固元件。在图中，示出两个固定带405，通过使用这两个固定带405，能够将冷却压敷装置400附接于在壳体表面上的固位元件。
凹口410被用于连续地通往壳体表面的元件，例如，机械紧固装置、显示器、阀、连接装置、通道以及类似元件，并且因而尽可能少地干扰壳体的冷却。凹口410被构造为使得没有冷却流体407能够在凹口410的边缘处溢出，并且凹口410的几何形状被选择为使得相关壳体元件可容易地触及且与此同时形成凹口的区域尽可能小。
第二层402的材料能够被可塑地构型，以使得在对要进行冷却的壳体表面的第一次按压程序之后，其允许第二层402保持该形状并且固化。这能够通过使用例如树脂基材料而实现。这导致第二层402的内壁的耐久的形状（long-lasting resistant shape）。这具有的优势是，即使没有冷却压敷装置400中的冷却流体407的附加压力，冷却压敷装置400和壳体的外表面之间的接触区域仍然增大并且热接触提高。这意味着冷却机构的简化，因为不再需要形成附加的压力来产生接触压力。
用于第二层402的内壁的形成的生产的相应方法具有以下步骤：施加冷却压敷装置400；将冷却压敷装置400压靠于壳体表面；固定该冷却压敷装置400；使第二层402固化。
另一层409附接于第二层402的外侧，该另一层409包括耐用材料，例如纺织物、金属织物或凯夫拉纤维。该附加层409能够保护冷却套筒400免于受到机械影响，以及免于受到极端温度影响。此外，它减少在应用或维护期间对于冷却压敷装置400的意外损坏的可能性。
提到的术语“空腔”在此指的是压敷装置400的以适合的方式将冷却流体收容在其内部的特征，以及因此使压敷装置400总体的体积增大的特征。
用于冷却流体407的空腔还能够仅仅在当冷却流体407流动到冷却压敷装置400中时形成。换言之，如果冷却流体407不流动通过冷却压敷装置400，则冷却压敷装置400不一定必须包含空腔406。根据第二层402的构造，第二层402的可变形的材料使得所述空腔406能够仅在引入冷却流体407的情况下才形成。
图5示出根据本发明的实施方式的带有用电操作的加热元件的冷却压敷装置200。在该实施方式中，温度控制能够在高于壳体的实际温度的期望温度下被执行。加热元件具有加热线圈501，加热线圈501结合到冷却压敷装置200中，以使得它导致冷却压敷装置的与壳体的表面接触的区域的加热。
还示出电压供给源503，电压供给源503与控制器502和开关504一起形成电压供给电路。控制器502用于调节并控制加热元件501的电加热功率。开关504用于切换加热元件501接通或断开。
图6为使用冷却压敷装置200的检测器201温度控制方法的流程图。在步骤601中，将压敷装置200放置在壳体上。在这方面，壳体外表面的要进行温度控制的区域将被覆盖。在步骤602中，例如，通过胶条、带、钩或环紧固件等将压敷装置固定在壳体上。在步骤603中，压敷装置被连接至冷却流体的冷却回路，并且可选地，用于加热元件501的电气线路也进行连接。在步骤604中，压敷装置被接通。这意味着冷却流体开始被泵送并且可选地，加热元件的电路被供给电力并且通过开关504被接通。
在最后的步骤605中，冷却流体流动通过冷却压敷装置，由于冷却流体407的增加的压力，第二层402的至少一个区域朝着检测器201的外表面的对应区域移动，并且与检测器201的外表面的对应区域形成热接触。
根据本发明的实施方式，图7示出冷却回路，包括冷却压敷装置200、用于冷却流体407的输送系统701、泵702、冷却单元703以及闭环或开环控制单元704。输送系统701用于输送冷却流体通过冷却回路的组成部分。通常，在此使用管道或软管，管道或软管连接冷却回路的各个组成部分。一方面，可控泵702确保冷却流体407通过冷却回路的输送，另一方面，它产生对冷却压敷装置进行按压所需的冷却流体407附加压力。该冷却装置还包括闭环和开环控制单元，该闭环和开环控制单元用于控制冷却流体407的压力，以便在冷却压敷装置中产生限定的接触压力，该限定的接触压力尽可能为恒定的。闭环和开环控制单元704产生可控变量705，可控变量705被转到泵控制装置，因而使得能够影响冷却流体407的压力。为了冷却压敷装置200的权宜操作，产生尽可能恒定的冷却流体407的压力进而产生尽可能恒定的压敷装置在壳体表面上的接触压力。
本发明的优点可为，冷却本体和壳体的外壁之间的接触区域由于冷却本体的可变形性而增大。此外，冷却本体和壳体的外表面之间的导热性能通过冷却压敷装置在壳体上的接触压力而得到改善。凹口还提供持续地保持壳体表面的元件可达的可能性。
此外，应当指出，措辞“包括”和“具有”不排除任何其他元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除复数。还应当指出，参考上面的实施方式之一进行描述的特征或步骤也能够与上面描述的其他实施方式的其他特征或步骤组合使用。权利要求中的附图标记不应当被解释为是限制性的。

Claims (12)

1.一种冷却压敷装置(200、303、400)，用于在料位测量期间冷却料位测量设备(112、110)的检测器(201)，所述冷却压敷装置(200、303、400)包括：
冷却本体(202)，所述冷却本体(202)至少部分地包括可变形材料；
其中，所述冷却本体(202)被构造为用于附接到检测器(201)；
所述冷却本体(202)被构造为用于冷却流体流动通过；
所述冷却本体(202)的内壁(204)的至少一个区域被构造为当所述冷却压敷装置(200、303、400)被附接于所述检测器(201)并且所述冷却流体流动通过所述冷却本体(202)时朝着所述检测器(201)的外表面的对应区域移动而与所述外表面的所述对应区域形成热接触，
其特征在于，所述冷却压敷装置(200、303、400)还包括：
第一层(401)，所述第一层(401)形成所述冷却本体(202)的外壁；
第二层(402)，所述第二层(402)形成所述冷却本体(202)的内壁；
引入开口(403)；
排出开口(404)；
其中，所述第一层(401)和所述第二层(402)被接合到一起以使得所述第一层(401)和所述第二层(402)在所述冷却本体(202)中形成空腔(406)以接收所述冷却流体(407)；
通往所述空腔(406)的通道，通过所述引入开口(403)或通过所述排出开口(404)提供通往所述空腔(406)的所述通道；
在所述冷却压敷装置(200、303、400)的操作期间，所述冷却流体(407)处于比所述冷却本体(202)周围的介质的压力大的压力之下；
所述第二层(402)由可变形且导热的材料构成；并且
所述压敷装置的体积由于所述冷却流体(407)被引入到所述冷却本体(202)中而增大。
2.根据权利要求1所述的冷却压敷装置(200、303、400)，所述冷却压敷装置(200、303、400)被构造为用于套置在所述检测器(300)上的套筒(301)。
3.根据权利要求1所述的冷却压敷装置(200、303、400)，还包括用于将所述冷却压敷装置(200、303、400)保持在所述检测器(201)上的紧固装置(405)。
4.根据权利要求1所述的冷却压敷装置(200、303、400)，其中，在所述第一层(401)的外侧布置有纺织物或凯夫拉纤维的层(409)。
5.根据权利要求1所述的冷却压敷装置(200、303、400)，其中，所述引入开口(403)和/或所述排出开口(404)被构造为套管(408)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却压敷装置(200、303、400)，其中，所述冷却压敷装置(200、303、400)包括用于加热所述冷却流体(407)的用电操作的加热元件(501)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却压敷装置(200、303、400)，其中，所述冷却压敷装置(200、303、400)具有凹口(410)，所述凹口(410)被构造为使得当所述冷却压敷装置被附接于所述检测器时能够从外部通达所述检测器(201)的壳体表面的元件。
8.一种料位测量设备(112、110)，包括根据权利要求1至7中任一项所述的冷却压敷装置(200、303、400)。
9.根据权利要求8所述的料位测量设备(112、110)，其中，所述冷却本体(202)的所述内壁(204)以轮廓密合的方式靠置在所述检测器(201)的要进行温度控制的壳体表面上。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的料位测量设备(112、110)，
其中，所述冷却压敷装置(200、303、400)具有凹口(410)，所述凹口(410)被构造为使得所述检测器(201)的壳体表面的元件被引导穿过所述凹口(410)并且因此能够从外部通达。
11.一种根据权利要求1至7中任一项所述的冷却压敷装置(200、303、400)用于冷却测量设备的壳体的应用。
12.根据权利要求11所述的应用，其中，所述壳体为料位测量设备(112)的检测器(201)的壳体。
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