专利名称：用于检测/指示液体泄露的装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于检测和/或指示液体泄露的装置和方法，其对液滴和少量的液体敏感。
背景技术：
液体的泄露，特别是隐秘的泄露，可能发生在公寓和住宅中，以及其他不动产中，并且导致严重破坏，需要昂贵的修复。在调节液体流时，在旧式的和现代的热水散热器的阀上或阀周围，发生小的泄露是常见的，或者在将散热器排气，就是说将顶部的阀门打开以便排除所滞留的空气时，这种小的泄露是常见的。与诸如家用电器，如洗碗机和洗衣机连接和固定的管接头的泄露，可能是难于检测的，特别是当所述管是内置的或隐藏的时候。
泄露可以是滴漏，液滴或细小的液体喷雾或薄雾形式的。泄露还能够以液体膜形式发生，沿管扩散。即使是在冷冻水管上的液体冷凝，也可能导致损伤。通常，这种小的泄露/冷凝不会被发现，直到出现二级损伤。在此阶段，修复所必须的程度会变得更大，并因此更昂贵。
各种用于检测泄露的装置是公知的。US6128947披露了具有与它连接的着色剂喷射盘的垫圈或挡板，所述盘中的着色剂是通过与水接触被释放的。不过，所述盘要永久性安装在洗手间下面，并且不能够固定成容易安装或拆卸。
DE4105044披露了一种用于检测管道密封性的方法，包括将所述管道保持在低真空或过压条件下，并且在这种真空或压力条件检测变化，或观察管道周围的颜料层，所述颜料能与从所述管道中喷射出的指示物质起反应。
US3485085披露了一种用于在动力反应器的冷却系统中检测泄露的方法，其中，将一个带孔的容器放置在有可能发生泄露的点的周围，并且将在接触水气时电阻率发生改变的胶带放置在所述容器的孔的上方，并且测定所述电阻率的改变。
GB2307558披露了应用在输送诸如燃料的液体介质的管线上薄的覆盖层，其中，所述覆盖层包括能够以化学-物理方式与所述液体发生反应的材料，产生颜色变化。
US2601840披露了用于管道凸缘和阀门的泄露指示盖子，其中，所述盖子具有用化学制剂浸泡过的织物衬里，它在接触酸或碱时会发生颜色改变。所提到过的例子包括百里酚兰，甲基红，酚酞，和石蕊。
WO94/02772披露了用于泄露检测的方法，其中，在携带液体的软管的外表面上形成了变色材料的薄膜，其中，所述材料能与可能泄露的液体发生反应，以便提供可见的指示。所述颜色改变材料完全包裹在保护性薄膜中，并且优选通过喷雾涂在所述软管上。
JP61250535披露了用于检测水的泄露的胶带，其中，所述胶带是用水溶性着色材料印刷，包衣或浸泡过的，它在接触水之后会被弄脏。
尽管本领域的大量现有技术，但似乎仍然存在对简单的，廉价的和便于安装的装置的需要，以及对用于检测少量液体或隐秘泄露的简单的和可靠的检测方法的需要。本发明的一个目的是提供所述装置，该装置能方便地放置在怀疑泄露的部位，便于拆卸和更换。另一个目的是确保所述装置和方法在泄露频繁发生的地方是可靠的，即所述指示物质，不会被漂洗或稀释到指示泄露的颜色变得无法辨认的程度。
另一个目的是所述装置和方法不受环境湿度的影响。本领域技术人员在认真研究本说明书和实施例之后，能够理解本发明的其他目的和相应的特征，以及它的优点。
发明内容
上述目的通过包括所述液体可以渗透的载体，以及至少两种成分的装置而实现，其中至少一种成分能够在所述载体被所述液体湿润时在所述载体中移动，所述成分或部分构成了一种有色的复合物，所述有色复合物不会被过多的所述液体稀释或明显改变，或者其固定保持在所述载体上。
在所述权利要求书中对本发明进行了进一步的限定，它被收作本文参考。
下面将结合附图，在说明书，实施例和权利要求书中对本发明作更详细的说明，其中图1表示(a)两种成分如何存在于所述载体材料中；(b)液体的存在如何使这两种成分完全或部分位移或溶解，使这两者在一起，形成有色复合物；和(c)所述有色复合物是如何可见的，而没有或仅有很少量的所述成分得以保留；图2表示(a)两种成分如何出现在所述载体材料中；(b)液体的存在如何转移所述成分的一种，而不能转移另一种；和(c)如何形成一种复合物，指示所述载体业已接触过液体；图3表示本发明的一种实施方案，其中，所述装置是以大体上矩形片材的形式成型的，它具有使其适合固定在具有不同直径的管道上的穿孔；和图4表示另一种实施方案，其中，所述装置是以连续的长形形状输送的，优选以卷形式输送，其中，独立的指示装置是由所述穿孔分隔的。
具体实施例方式
在本发明中，术语“液体”包括含水溶液体和无水液体，如水，溶剂，燃料，导热溶液等。
本文所使用的术语“成分”和“诸成分”表示以至少两种化合物的形式成对出现的成分，它分布在所述载体中，在液体存在的情况下，它们彼此能够起反应，并且形成可检测的稳定的反应产物。术语“稳定的”表示所述反应产物在所述液体中是不可溶的。术语“可检测的”表示所述反应产物具有一种特征，例如，颜色，这种特征是可以检测的，优选可以通过肉眼检测。另外，在接受特定波长的光照，例如紫外线时所述颜色是可以检测的或变得更明显。
术语“载体”和“载体材料”在这里被用于表示多孔材料，它能够被要检测的液体湿润，并且能够保持和呈递可检测的稳定的反应产物。所述载体的确切结构，组成和颜色取决于产物。如果所述反应产物是有色复合物的话，所述载体优选具有浅的或中性颜色，并且最优选具有有助于识别所述有色复合物的颜色。另外，所述载体材料和成分的组合应当是这样的使得无论所述载体是湿润的或干燥的，所述有色复合物都可以检测，所述载体是所述液体能够穿透或不能穿透的。
所述载体材料可以大体上是结构性纤维材料。其例子包括纸，在这里它是较少结构化的纤维材料，以及丝线，纱线，编结丝线或纱线，布料，棉纸或织物，后者可以是结构更多的纤维材料。纤维的例子包括天然纤维，如纤维素和矿物纤维，和合成纤维，如聚合物纤维。主要关心的是，所述载体可以被要检测的液体湿润或穿透，并且，所述液体可以在所述材料中扩散。
所述材料还可以是泡末状材料或凝胶形式的，其前提是所述泡末或凝胶适合应用，就是说它能满足必要的物理要求，并且对于要检测的流体来说，有足够的孔度。
所述物理要求，意味着所述载体应当能够连接在要检测的泄露的部位，例如，位于阀门下面，管道周围等。当所述载体材料是泡末状材料或凝胶时，可以设想的是，用纤维对它进行强化。
所得到的反应产物，所述有色复合物，尽管在要检测的液体中是不可溶的，但可以通过所述流体的作用容易通过所述载体移动。当所述有色复合物形成非常小的颗粒时，这可能是特别正确的，例如，溶胶或胶体溶液。因此，本发明的一个特定方面是，使用更密集的纤维或多孔结构，或密集的结构和固定化制剂的组合。
本发明的另一方面是来自所述载体的成分的物理位移是通过使用一种物质阻止的，它能将所述成分中的至少一种以及所得到的反应产物固定在所述载体中。所述物质的一种例子是合适的胶水，另一种例子是在所述载体中使用凝胶形成制剂。
本发明的另一方面是用于检测泄露的改进的方法和装置，这一目的是通过使用一种装置实现的，所述装置包括至少两种成分，第一种成分被固定在载体上，而第二种可以随着所述液体一起移动，并且与所述第一种成分形成独特的颜色或其他可检测的信号。所述装置对正常的环境湿度不敏感，并且所形成的信号在频繁的或重复的泄露情况下，能承受稀释或不会被漂洗掉。
在选择所述成分时，它们优选能满足以下要求-首先，只有液体形式的流体被检测。环境湿度不会导致有色复合物的形成。
-所述有色复合物是稳定的，并且优选不会褪色，也不会在光照或干燥情况下分离。
-所述有色复合物在要检测的液体中优选是不可溶的。
-所述成分的毒性应当足够低，考虑到所使用的浓度，所述装置不会造成健康损害，特别是对儿童或宠物造成损伤。
-在可以应用时，所述成分的非化学剂量混合物是优选的。
-这样的未反应的成分优选是无色的，或具有很少的颜色，或可以通过所述载体的颜色掩饰或中和的颜色。
根据本发明的一种实施方案，所述装置大体上是载体材料的矩形片材，包括所述必要成分。图2表示一种实施方案，其中，所述装置大体上是二维片材，选择性地携带有印刷信息，并且具有缺口或优选具有同心的穿孔，使它容易适合用在不同直径的管道上。所述装置能够切割或穿孔或以较大的片材形式输送，具有分割独立装置的穿孔，或作为胶带或带，以规则的间隔穿孔或能够以需要的间隔切割或撕裂。图4表示一种实施方案，其中，所述装置是以胶带或带的形式输送的，独立的装置是由穿孔分割的。
另外，所述装置能够以丝线，纱线，编结物，带，或所述多孔载体材料的片材形式输送。所述装置能够以片材形式输送，由最终用户根据预期的使用场所进行切割或进行其他改良。
根据一种优选实施方案，所述装置本身可以固定在管道上，例如，通过以筒状，螺旋或具有开孔的片材形式成型。所述装置还可以包括固定装置，如螺纹，弹性带，金属夹或条，粘性片，胶带等。所述固定装置可以是所述装置的整体部分，或独立提供，并且用于将所述装置固定在需要的部位。可以设想的是，可以在每一种装置上提供不同的固定装置，以便最终的用户可以选择最适合使用场所的固定装置。
本发明的方法主要是用于检测泄露，特别是在发生泄露或意外冷凝的危险的场所，如散热器，热交换部件，管道和管道接头，阀门，诸如家用电器，如洗碗机和洗衣机的连接和接头的隐秘泄露的检测方法，无论所述电器是永久性安装的或者是临时安装的。本发明的方法适合用于私人住宅，公共场所，如办公室场所，医院和工厂。
所述方法包括以下步骤将能够指示液体的装置，特别是本说明书和权利要求书所定义的装置，固定在预计可能发生泄露或冷凝的部位，然后定期或不定期地对所述装置进行目测检查，其中，将颜色信号用作泄露或冷凝正在发生或已经发生的指示。
本发明的突出优点在于，所述反应产物会保持固定在所述载体中，即使所述装置接受到过多的液体。本发明装置和方法的另一个优点是，它能指示泄露，而对环境湿度或聚集的湿度不敏感。换句话说，所述装置基本上是免维护的和可靠的。本发明的装置主要检测水滴，液滴泄露。本发明装置的优点是，简单并且便于使用，以及造价低廉。由于所述装置是廉价的，能够更频繁的使用，并且以较大的覆盖面积使用，而不仅仅是用于随机的检测。
本发明的方法和装置能够在发生更严重的破坏之前，方便地检测并且指示业已在早期阶段出现的泄露。所述方法和装置不依赖于外部能量，并且安全和便于使用和读数。这些特征和优点，使得所述方法和装置适合专业性和私人用途，它本身构成了本发明的额外优点。本领域的技术人员在研究本说明书，实施例和附图之后能够了解本发明的其他特征和优点。
实施例下面将以实施例形式对所述装置和方法进行说明。所述实施例涉及简单的离子反应，因为它是本发明的优选实施方案，具体地讲，将所述装置和方法用于检测含水液体。本实施方案的一个重要的考虑，是启动所述指示反应所必需的成分的转移，只有在所述装置被要检测的液体湿润时才能发生，并且，只要所述装置保持干燥，所述反应就不会开始。
本发明的装置包括多孔载体，它具有无色化合物“AB”和“CD”的颗粒。所述颗粒均匀分布在所述载体中，并且只要所述载体保持干燥，它们彼此之间就不能起反应。在图1(a)中，所述成分是通过六角形形状和三角形形状表示的，用于表示所述颗粒。如图1(b)所示，当所述载体湿润时，所述化合物被溶解或转移，形成有色复合物。
在图2(a)中，以上两种成分是通过未填充的方形和填充过的六角形表示的，方形表示固定到所述载体上的成分。当所述载体湿润时，如图2(b)所示，所述化合物被溶解，在使用时，没有固定在所述载体上的化合物会在所述载体中移动。在图2(c)中这两种化合物发生了反应，形成有色复合物。
根据一种实施方案，所述成分可以解离成离子，正如以下反应式所示出的和现在，所述离子可以在所述载体内移动，并且导致以下反应(有色复合物)
在这里，AD优选是具有独特颜色的不可溶的或仅仅是溶解度很低的复合物，即使在存在过量要检测的液体的情况下，它们也不会被稀释或漂洗掉。
在图1(b)和(c)中，它是通过未填充过的方形表示固定在所述载体上的化合物，用填充过的六角形表示在所述载体中移动的化合物或化合物的一部分而进行说明的。
还可能的是，第一种成分是非常容易溶解的，并且它在载体中移动，并且在第二种固定的或移动更缓慢的成分周围形成一层。
在要检测的液体是水，含水溶液，极性溶液或弱极性溶液时，可以使用以下成分。
形成亚铁和氰铁酸复合物的成分，因为这些成分具有强的独特颜色。三价铁离子能在氰亚铁酸复合物中产生强的兰色，而二价离子能在氰铁酸复合物中产生相同的结果。不过，第一种替代是优选的，因为氰亚铁酸盐比氰铁酸盐更稳定，并且毒性更低。
上述成分的一个缺陷是，所述有色复合物能够形成胶体溶液，使得所述色素尽管是不可溶的，但仍然可以被稀释或者从所述载体上漂洗掉。必须采取防止发生这种现象的措施，如添加胶凝化物质。
成分的其他例子是氰亚铁酸钾(H4Fe(CN)6·3H2O)和磷酸铁(FePO4·2H2O)。这些成分是优选的，因为磷酸铁在水中的可溶性是很低的，使得它成为能够朝向所述磷酸根移动的亚氰亚铁酸盐，并且，所述有色复合物(兰色)会在磷酸铁周围形成一层或外壳，产生兰色/绿色颜色。
如果二价铁离子的盐与氰铁酸盐组合使用的话，所述指示装置的载体材料优选保持过量的二价铁离子，它随后起着对毒性更大的氰铁酸盐的解毒物的作用。这是所述成分的非化学剂量比例的一种例子，适合补充它们的毒性和其他特性。这种原理还自然适用于其他成分。
另一种优选反应是二价铜离子和氰铁酸盐之间的反应。由此产生了铜氰亚铁酸的强红色-棕色复合物，这种复合物似乎对水有抗性。在这种情况下，可以添加过量的氰亚铁酸盐，以便作为毒性铜离子的解毒物。
应当补充的是，在载体中使用非常低的成分浓度，以便获得独特的颜色通常是足够的。然后，可以用上述非化学计量因素，作为安全性预防措施，或如果需要的话，通过官方机构，如负责职业健康的机构执行。
另外，指示反应的选择以及所述成分的选择，是由所述装置的预期用途决定的，包括使用的场所，要检测的液体，以及被授权使用所述装置的人。有可能一组成分能得到工业应用的认可，而另一种成分能得到私人用途的认可。
尽管业已就它的优选实施方案对本发明进行了说明，这些实施方案构成了本发明人目前所知的最佳方式，应当理解的是，在不超出所附权利要求书中所提出的本发明范围的前提下，各种改变和改进对本领域普通技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种用于检测液体泄露的装置，其特征在于，所述装置包括所述液体可渗透的载体，并且，有至少两种成分可以在所述液体中溶解，在所述载体被所述液体湿润时，能够在所述载体内移动，所述成分或所述成分的一部分形成了有色复合物，它的颜色不会被过多的所述液体明显改变或除去。
2.如权利要求1的装置，其中，所述至少两种成分包括固定所述载体上的第一种成分，和在所述载体被所述液体湿润时，能够在所述载体内移动的第二种成分，所述成分或所述成分的一部分，形成了有色复合物，所述复合物保持固定在所述载体上。
3.如权利要求1或2的装置，其中，所述要检测的液体是水。
4.如权利要求1或2的装置，其中，所述载体是选自纸，丝线，纱线，编织丝线或纱线，布料，棉纸织物或织物，泡末，和凝胶。
5.如权利要求1或2的装置，其中，所述第一种成分在接触所述液体时能够释放二价或三价金属离子。
6.如权利要求1或2的装置，其中，所述第二种成分具有氰酸根基团。
7.如权利要求1或2的装置，其中，所述装置具有选自带，细绳，编织物，丝带，条和片材的大体上二维的形式。
8.如权利要求1或2的装置，其中，所述装置是以具有同心穿孔的片材形式成型的，用于容纳不同直径的管。
9.如权利要求1或2的装置，其中，所述装置还携带有文字信息。
10.一种用于检测液体泄露的方法，其特征在于，提供了所述液体可以渗透的载体，所述载体包括至少两种成分，在所述载体被所述液体湿润时，其能够在所述载体内迁移，所述成分或所述成分的一部分形成了有色复合物，它的颜色不会被过多的所述液体明显稀释或除去；将所述载体固定在预计可能发生泄露的部位；并且观察所述载体的颜色变化。
11.如权利要求10的方法，其中，所述至少两种成分包括被固定在所述载体上的第一种成分，和在所述载体被所述液体湿润时，能够在所述载体内移动的第二种成分，所述成分或它的一部分形成了有色复合物，所述复合物保持固定在所述载体上；将所述载体固定在预计可能发生泄露的部位；并且观察所述载体的颜色变化。
12.一种用于在特定部位检测液体泄露的方法，其特征在于，将权利要求1-9中任意一项的装置放置在所述部位。
全文摘要
一种用于检测泄露的装置的改进，该装置包括至少两种成分，其中的至少一种成分能够随流体一起在载体中迁移，并且与所述第一种成分形成独特的颜色或其他可检测的信号。所述装置对正常的环境湿度不敏感，并且，所形成的颜色信号，在出现频繁的或重复的泄露的情况下，不会被稀释或者被漂洗掉。
文档编号G01M3/04GK1633589SQ03803797
公开日2005年6月29日 申请日期2003年2月10日 优先权日2002年2月12日
发明者蒂莫·西尔卡罗马, 汤姆·霍尔林 申请人:汤姆因文特公司