[发明专利]在流体处理应用中确定表面上的水垢厚度的装置和方法

权利要求书

1.一种用于确定倾向于积累水垢的加热表面上的水垢积累的装置，其包括：

第一或测量超声波发射器-接收器组件，其具有超声波发射器-接收器齐平表面，其中所述测量超声波发射器-接收器组件能够经由工业流体发射和接收超声波信号；加热的靶组件，其具有加热的靶水垢累积表面；其中发射的超声波信号被从所述加热的靶水垢累积表面反射出，或者从在所述加热的靶水垢累积表面上的水垢积累反射出，并返回至所述测量超声波发射器-接收器齐平表面；

第二或参考超声波发射器-接收器组件，其具有超声波发射器-接收器齐平表面，其中所述参考超声波发射器-接收器组件能够经由与测量超声波信号相同的工业流体发射和接收超声波信号；以及未加热的抗结垢超声波反射表面，其中所述未加热的抗结垢超声波反射表面与所述参考超声波发射器-接收器齐平表面相距已知且固定的距离；

一个或多个信号处理器，其用于测量所述超声波信号行进过从所述参考超声波发射器-接收器组件经由所述工业流体到达所述未加热的抗结垢超声波反射表面并经由所述工业流体返回至所述参考超声波发射器-接收器的所述已知距离的渡越时间，所述渡越时间与已知的分离距离一起用于计算所述超声波信号经由所述工业流体的实时速度；以及还测量所述超声波信号从所述测量超声波发射器-接收器组件经由所述工业流体到达所述加热的靶水垢累积表面、或到达所述加热的靶水垢累积表面上的所述水垢层并经由所述工业流体返回至所述测量超声波发射器-接收器组件的渡越时间，其中使用所述超声波经由所述工业流体的所述渡越时间和所述实时速度来计算所述测量超声波发射器-接收器与所述加热的靶水垢累积表面或所述加热的靶水垢累积表面上的所述水垢层之间的距离。

2.一种用于确定倾向于积累水垢的未加热表面上的水垢积累的装置，其包括：

第一或测量超声波发射器-接收器组件，其具有超声波发射器-接收器齐平表面，其中所述超声波发射器-接收器组件能够经由工业流体发射和接收超声波信号；以及超声波反射器/水垢采集靶，其具有水垢累积表面，其中所述发射的超声波信号被从所述水垢累积表面或在所述靶水垢累积表面上的所述水垢反射出并经由所述工业流体返回至所述测量超声波发射器-接收器组件的所述测量超声波发射器-接收器齐平表面；

第二或参考超声波发射器-接收器组件，其具有超声波发射器-接收器齐平表面，其中所述超声波发射器-接收器组件能够经由工业流体发射和接收超声波信号；以及超声波信号反射靶，其具有抗结垢超声波反射表面，其中所述发射的超声波信号被从所述抗结垢超声波反射表面反射出并返回至所述参考发射器-接收器组件的所述超声波发射器-接收器齐平表面，所述抗结垢超声波反射表面与所述参考发射器-接收器组件相距已知且固定的距离；

一个或多个信号处理器，其用于测量所述超声波信号行进过从具有超声波发射器-接收器齐平表面的所述参考超声波发射器-接收器组件经由所述工业流体到达所述抗结垢超声波信号反射靶、并经由所述工业流体返回至具有超声波发射器-接收器齐平表面的所述参考超声波发射器-接收器组件的所述已知距离的渡越时间，所述渡越时间与所述已知的分离距离一起用于计算所述参考超声波信号经由所述工业流体的实时速度；以及还测量所述超声波信号从所述测量超声波发射器-接收器组件经由所述工业流体到达具有水垢累积表面的所述超声波反射器/水垢采集靶、并经由所述工业流体返回至所述测量超声波发射器-接收器齐平表面的渡越时间，其中使用所述参考超声波信号的所述渡越时间和所述实时速度来计算所述测量超声波发射器-接收器齐平表面与所述加热的靶水垢累积表面或所述加热的靶水垢累积表面上的所述水垢之间的距离。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述加热的靶组件还包括加热器、加热的靶、加热的靶水垢累积表面、温度传感器1、温度传感器2、绝缘体和绝缘间隔件。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述装置还包括一个或多个测量装置，所述一个或多个测量装置用于测量所述工业流体的温度变化、离子浓度或组成变化、溶解或悬浮的非离子组分的浓度或组成的变化，和/或密度变化。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述超声波信号是脉冲形式，并且可以在所述参考超声波发射器-接收器组件与所述测量超声波发射器-接收器组件之间交替。