专利名称：热交换器内部表面上的泄漏检查和泄漏定位的方法
技术领域：
本发明的第一方面涉及在把热交换器的产品侧和工作侧分隔开的内部表面上原地检查(control)泄漏的方法，如在权利要求1的前序中所描述的。
此外，本发明的第二方面涉及在把热交换器的产品侧和工作侧分隔开的内部表面上使泄漏被定位的方法，如在权利要求2的前序中所描述的。
本发明的这两个方面可以独立地使用即第一方面用于泄漏检查，第二方面用于被检测到的泄漏的定位。不过，它们通常是被组合使用的，因而最初要进行判断热交换器是否泄漏，然后，如果检测到有任何这样的泄漏时，确定泄漏的地点。因此，按照第三方面，本发明涉及一种方法，其包括在原地的泄漏检查和在把热交换器的产品侧和工作侧分隔开的内部表面上将泄漏定位，如权利要求9的前序中所叙述的。
在使用热交换器以加热及/或冷却液体—包括食品—中，使热交换器处于最佳工作情况下的最重要之点是产品中的液体要和工作一侧完全分隔开。同样最为重要之点是杂质不能从产品一侧转移到工作一侧，反之亦然，否则会对要经由热交换器进行热力处理的液体产生交叉污染。
产品一侧的液体和工作一侧的液体之间的接触主要是由于泄漏—热交换器的产品一侧和工作一侧之间的表面上的小孔、裂纹及其类似的缺陷。这样的泄漏可以发生在制造热交换器本身期间、在热交换器的安装/组装期间以及在热交换器工作期间由于材料的应力和腐蚀所致。
在现今技术的实践中，关于检查热交换器在产品一侧和工作一侧之间表面上的泄漏，泄漏检查是在组装好的正在工作的热交换器上通过压力下降测量、导电性测量和超声波探伤而进行的。在检测到泄漏时，然后对拆开的热交换器的内部表面上进行穿透测试以精确地确定泄漏位置。这种实践可以从Bactoforce公司在他们的质量管理手册的“平板式热交换器的测试”一节中得知。
通过压力下降测量实现的泄漏检查是这样进行的，对热交换器表面的一侧施加压力，然后检测压力的下降将表明在产品一侧和工作一侧之间的表面上存在泄漏。
这种技术具有总体上的缺点，即它要予先假定该热交换器没有外部的泄漏，并且为了在合理的测量周期内能检测到可测量的压力降、产品和工作侧之间的泄漏必须是相当大的。
用于泄漏检查的导电率测量是基于这样的原理，即如果在充满了水的热交换器的一侧加入电解质，那么电解质经由表面上的泄漏而传播将引起在热交换器另一侧中的液体导电率的增加。这种类型的泄漏确定通常是这样进行的，在电解质的一侧具有工作时的压力而在其相反一侧则有一定数量的水在导电率测量设备的周围循环流动。
这种泄漏检查方法的一个重要的缺点是它予先假定在能够达到明显的导电率测量之前，要有相当数量的电解质的转移。例如，它予先假定转移的数量是100升循环水中90毫升的NaCl溶液的3.25W/V％以获得10μS(微西门子)规模的导电率变化，这是Bactoforce用作为检测泄漏的下限值。
为检测平板式热交换器中的泄漏而开发的超声波方法在EP734,511中有说明，它包括的步骤为在平板叠层的一侧的加压的空气透过表面上的泄漏而发送到平板叠层的另一侧充有水的一面从而产生声音，它可以在外面利用超声换能器而被测量。
这种技术伴随着这样一个总体问题，即在热交换器中的泄漏不能定位于某一特定的热交换器元件，而是专门定位于热交换器各元件的多少是广泛的分段中；而且在一个产生更多声音的孔所发出的声音图象会干扰和掩盖从另一个发生较小声音的小孔所发出的声音图象，从而使后者变得不能测出；此外，这种泄漏必须是如此广泛以便使经由泄漏的空气通道能够产生可测量到的声音。最后，这一技术并不适用于各种类型的热交换器；它只对板式热交换器是有用的。
这意味着对在个别的热交换器元件中泄漏的存在、定位和大小的检测予先假定包括在各元件分段中的所有各元件要在其后进行穿透测试，这些元件的声音图象已被测量，这就是说泄漏的最后检测要遭受到这样方法所伴随的判据、误差和不足之处。
在产品侧和已解体的热交换器的工作侧之间的内部表面的穿透测试典型地是将液体物质加到产品一侧或工作一侧上而实施的，所说的物质能够穿透经过表面上的泄漏处，从而当在被处理表面的相反一侧检测到穿透物质的存在时泄漏点就能被看到。
这一技术是从美国专利4,745,797号中得知的，这涉及一种方法，其中将以矿物油为基础的采色溶液加到需要进行这种测试的对象的表面上。穿透经过表面上的泄漏点的采色溶液使得在表面的相反一侧引起随后的显色反应，从而查明了泄漏。
用于在表面上确定裂缝位置的非直接彩色法在德国专利1,773,270号中有说明，那里的穿透物质并不是很容易就能看到的，而是通过用紫外光照射才能看到。
在上面提到的各参考中所叙述的穿透法—用于在热交换器产品侧和工作侧之间的内部表面上—有一个共同的特点，那就是它们的先决条件是要使热交换器解体并将穿透物质直接施加在产品侧或加在各个别热交换器元件的工作一侧。此外，迄今为止具有所需穿透性质的已知物质是基于矿物油的，但它会引起严重的问题，尤其是在食品工业中。
从经济的观点来看，这个用来在热交换器产品和工作侧之间的内部表面上检测泄漏的技术是极其费时和繁重的，而且这个技术不适合于在原地进行泄漏检查而同时确定泄漏的位置，这一方面是因为这个方法以最初要拆开热交换器为先决条件，另一方面是因为出于总体上的环境和安全方面的考虑，热交换器不能在原地用以矿物油为基础的穿透物质来灌注。此外，在热交换器正在工作时要检测到在表面上可能存在的所有泄漏方面它也是有欠缺的，部分是因为穿透是在整个热交换器表面上全部都是在相同压力下实现的，部分是因为在产品一侧和工作面一侧相同的压力占了优势。但在工作条件下，热交换器表面是暴露在提高了的而且是相差极大的压力下的，而且在产品侧和工作面侧有压力差。
现今已知的和所用的热交换器的产品和工作侧之间的内部表面上的进行泄漏检查和对泄漏定位的技术从控制和替换泄漏元件的观点来看—不管是选定的技术或已知技术的组合—并不适合于使用于在原地实施泄漏检查并在同时对泄漏实现定位。此外，这些技术都伴有很明显的缺点和成本高昂。因此，这必然会使它们不适合于这样使用。
最应注意的缺点在于这一技术在得到可靠的、以及当热交换器在工作时的完整的泄漏检查是有缺陷的或不合适的，还在于对泄漏的定位不能在原地进行而只能在已经解体的热交换器上实施，而且这种技术是非常昂贵和费时的。
因此，非常需要新的技术，利用这种新技术可以在准确地模拟实际工作条件的同时实现原地的泄漏检查；可以迅速地、均匀地并且是在完全可重现的方式下保证在热交换器的内部在产品侧和工作侧之间的内部表面上让热交换器在优化的条件下工作，而且是完全不会有泄漏和对于要在热交换器内经受热力处理的液态物质—包括食品一来说没有任何传递或交叉污染的危险。
利用按照本发明第一方面的方法提供一种惊人的简单、快捷、廉价和可靠的技术从而可以获得上述的结果。
因此，根据权利要求1的前序部分的方法，其特征在于第一步涉及泄漏检查，其中初级侧和次级侧之一被供以含有染料的液体，而其相反一侧则被供以循环的清彻液体，由此，通过检测在清彻的液体中出现了染料就可以证明在热交换器中存在着泄漏。从这里可以得到一个可靠的指示表明热交换器是否泄漏，由于要找到一种对环境无害而且在清彻的液体中即使只有极小的浓度也能测量出来的很强有力的染料不存在什么问题，所以这一方法既可靠又不贵。此外，在泄漏检查期间要模仿工作条件是相当简单的，因此可保证这种检查事实上的确表明实际工作时将会发生的泄漏，既不更多也不更少。
按照本发明的第二方面，如权利要求2的前序部分所指出的，可以得到的优点在于对热交换器的一侧提供含有染料的液体，并且这一侧被加压一段时间，而其另一侧则允许其继续含有空气，在此之后热交换器被排空并拆开，然后泄漏可通过对平板的目视检查而确定。为此目的就有可能找到该染料，一方面它是很容易溶解的，另一方面，它会在泄漏所在位置的相反一侧接着产生非常清晰的指示。与此同时，利用这一方法去模仿工作情况是非常简单的，这意味着检测到的泄漏和在实际工作条件下所出现的泄漏是相同的。
由此就有可能用目视来检测热交换器整个内部表面的全部所有的泄漏，并在分隔热交换器产品侧和工作侧各内表面元件的每一元件上做到这一点。
如在权利要求3到5所限定的，泄漏检查和泄漏定位是在非常接近或与交换器的实际工作条件相同的情况下完成的。这包含了许多优点，因为用这种方式检测到的泄漏与在热交换器中常规的工作所发生的情况是完全相同的。
按照权利要求1或2的方法中所用的染料可以任何一种液体的或可溶性染料或这些物质的混合物，它们在水溶液中或高度稀释在用的溶液中将直接地—或如权利要求7所指出的通过使用紫外光—引发可视化。
按照权利要求8所提出的实施例，使用了一种荧光染料荧光素钠(uranine，荧光素的钠盐)的水溶液，它的特点是具有极强的染色性和强烈的荧光性质，这使它能在非常小量的情况下用紫外光就可方便地看到(荧光素钠在纯水中稀释1到200个密耳的比例即能容易地被人看到)，并被批准作为痕量物质用于包括海上救生、追踪地下水流、以及检查人体的微弱血液循环等用途。因此，要取得允许以将这种物质用于食品工业应该不会发生什么问题，并且它也不会对环境有什么妨碍。
如上面所限定的，按照权利要求1和2的组合来分别使用泄漏检查和泄漏点的定位的方法将带来许多好处；而这些好处是这样得到的—如权利要求9所限定的—在第一步中实现泄漏检查，其中含有染色剂的溶液被提供给产品侧和工作侧中的一侧，而循环的清彻液体则提供给相反一侧，由此在热交换器中存在泄漏可通过在清彻液体中检测到染料而被证实；在实施的第二步中，其中通过对含有带染色剂的溶液的一侧在一段时间内施加压力，而其另一侧则继续含有空气，从而揭示了泄漏的存在、在此之后将热交换器抽空并拆开，通过对平板目检查而确定泄漏的位置。
这里泄漏是以确切的方式被检测到并用单独一种测试液体而定位的，这是染色剂通过在产品侧和工作侧之间的表面上的泄漏而传播的直接后果，因此在表面上是按比例数量传播的。
用这个方法就有可能在相当于热交换器的实际工作条件下实施泄漏检查和对泄漏的定位。
这使得按照权利要求9的方法同样适合于在所有类型的热交换器中在真实的工作条件下进行泄漏检查而与个别的热交换器的具体结构、使用领域和工作规范(压力、温度、液体的粘度等等)无关。
下面接着是该方法在用于板式热交换器时示范性过程的说明1.热交换器的次级一侧充以染料的水溶液，且这一侧被加压到例如6巴。
2.热交换器的初级侧用纯水通过泵和平衡桶进行循环。
3.在约15分钟以后从平衡桶中提取水的样品，所说样品的颜色用目测或任选地利用紫外光与纯水的样品进行比较。
4.在从平衡桶来的水的样品没有颜色且和纯水样品相同的情况下，则热交换器并无泄漏，此过程就不再继续。如果从平衡桶来的水的样品与纯水测试相比是有色的，则热交换器有泄漏，过程继续进行。
5.热交换器的初级侧被抽空，且在加压的情况下耐受例如15分钟或更多。
6.打开热交换器，初级侧的平板表面用目视或任选地用紫外光进行检查以检测表面的变色。
7.变色的平板表面是有泄漏的并被置换，在此之后把热交换器组装好并可以重新工作。
如所表明的那样，泄漏检查和泄漏的定位是用同一种染色剂溶液进行的，并且有可能调整实施泄漏检查以及泄漏定位的条件，从而由此来保证它们在实施上是相当于热交换器的实际工作条件的。
权利要求
1.一种用于分隔板式热交换器的初级侧和次级侧的内表面上的泄漏检查的方法，其特征在于泄漏检查实施的第一步，其中含有染料的液体被提供给初级侧和次级侧中之一侧，而被循环的清彻液体则提供给相反一侧，由此，在热交换器中存在泄漏可通过在清彻的液体中检测到存在染料而被证实。
2.一种在热交换器的产品侧和工作侧之间对泄漏实现定位的方法，它使用一种染料，该染料通过泄漏点然后被目视检测，其特征在于含染料的液体被提供给热交换器的一侧，且此一侧被加压一段时间，而相反一侧则允许继续含有空气，在此之后热交换器被排空并被拆开，泄漏的位置通过对平板目视检查而确定。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于在产品侧和工作侧之间的压力差接近或等同于在热交换器实际工作时期的通行压力差。
4.按照权利要求1或2的方法，其特征在于该含有染料的液体的粘度相当于热交换器在实际工作时穿过相应一侧的液体的粘度。
5.按照权利要求1或2的方法，其特征在于该含有染料的液体的通道相当于热交换器在实际工作时在相应一侧的通道。
6.按照权利要求1或2的方法，其特征在于该染料是一种荧光物质。
7.按照权利要求1或2的方法，其特征在于对该染料的检测是利用紫外光来实现的。
8.按照权利要求1或2的方法，其特征在于该染料是荧光物的一种盐，最好是它的钠盐荧光素钠。
9.一种在分隔热交换器的产品侧和工作侧的内部表面上就地实现泄漏检查和泄漏定位的方法，其特征在于实施泄漏检查的第一步，其中含有染料的溶液被提供给产品侧和工作侧中的一侧，而循环的清彻液体则提供给相反一侧，由此，在热交换器中存在泄漏可通过在清彻的液体中检测到存在染料而被证实；还在于第二步，泄漏的存在要求具有含染料的溶液的一侧被加压一段时间，而另一侧被允许保持被充以空气，在此之后热交换器被排空并被拆开，泄漏的位置则通过对平板的目视检查而确定。
全文摘要
本发明涉及用于在分隔板式热交换器初级和次级侧的内部表面中泄漏检查和泄漏定位的方法,其中泄漏检查实施的第一步是向初级和次级侧中的一侧提供含有荧光染料的溶液,而被循环的清彻液体则提供给相反一侧,从而,热交换器中存在泄漏可通过在清彻液体中检测到荧光染料而被证实;其中第二步,泄漏的存在要求在一侧具有含荧光物质的溶液并被加压一段时间,而另一侧则允许仍用空气充填,此后热交换器被排空并拆开,泄漏的位置则通过目视检查平板而确定。
文档编号F28F11/00GK1344365SQ00805349
公开日2002年4月10日 申请日期2000年3月21日 优先权日1999年3月22日
发明者珀·布鲁恩·法姆 申请人:Apv热交换器公司