監測元件和結構的完整性的方法和裝置的製作方法
2023-10-07 05:43:44 3
專利名稱：監測元件和結構的完整性的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種用於監測元件或結構的完整性的方法和裝置，尤其是，通過但不只是監測可保持在腔體中的壓力狀態，腔體可以是元件或結構固有的，或者特別形成在元件或結構中的。
背景技術：
本發明源於飛機設計師在面臨監測完整性的問題所做的考慮，完整性包括通常是在機身中拼接和挖切附近遇到的夾層結構；和在複合結構例如副翼、門、葉片等中遇到的基本中空的元件；以及試圖防止水分進入這樣的結構和元件中。很難對這些結構和元件進行破裂、腐蝕和脫開檢測。而且由各種原因引起的水分還容易進入，原因包括毛細作用和該結構基本中空的本質，特別是由複合材料製成的結構；暴露於溫度極限下；暴露於大的環境壓力變化中；暴露於高的溼度和降雨的環境。
在金屬結構中除了腐蝕，水分的進入也能導致嚴重的結構缺陷，例如由於水分周期性侵入，再加上結冰時的膨脹所造成的逐步損傷而產生的脫開。
當然上述問題不是飛機設計師的唯一領域。結構完整性監測具有廣泛的應用，可被用來例如監測粘接件，例如潛艇上消音瓦片之間或太空梭上的熱阻瓦片之間的粘接件。
發明內容
本發明的目的是提供一種監測元件和結構的完整性的方法和裝置。本發明的另一目的是防止水分進入所述的組件或結構中。
為了在後邊包括權利要求中描述方便，用術語「結構」代表結構或元件。
根據本發明的第一個方面，提供了一種監測在環境壓力下置於包含流體的環境中的結構完整性的方法，所述結構具有至少一個內部腔體，所述方法包括的步驟至少如下在大於所述的環境壓力的第一壓力下，提供第一流體源；使所述的至少一個腔體與所述流體源流體連通；和監測穩定狀態下所述第一流體流入所述至少一個內腔的流率的變化；優選的，相比所述的環境壓力，所述第一流體源壓力基本為常量。
在一個實施例中，所述的監測步驟包括在所述至少一個腔體和所述流體源之間高流量阻抗，以便在所述至少一個腔體和所述流體源之間產生穩定狀態下的壓差，並監測所述穩態壓差的變化。
優選地，所述的在所述第一壓力下提供所述第一流體源的步驟包括設置所述第一壓力為比所述環境壓力足夠大的水平，以克服吸溼力和毛細作用，但不足損害所述結構的完整性。
優選地，所述的提供所述第一流體源的步驟包括提供第一氣體源。
優選地，所述的提供所述第一氣體的步驟包括在所述流體源和所述至少一個腔體之間提供除潮器，以在所述氣體流入所述至少一個腔體之前對其進行乾燥。
優選地，當所述結構包括兩個或更多內腔時，所述放置步驟包括(a)放置所述內腔使其彼此用流體連通；和/或(b)放置所述腔體使之與所述流體源流體連通。
在另一實施例中，所述監測步驟包括提供與所述流體源流體連通的一定量的流體標記；和監測所述結構，以跟蹤所述流體標記。
優選地，所述流體標記包括表示液體或氣體的染料。
在又一實施例中，所述監測穩定狀態下流入量變化的步驟，包括在所述流體源的流體連通中，提供一定量的可測氣體；提供一種對所述氣體的檢測方法；和監測穩定狀態下，所述結構中所述氣體滲漏率的變化。
根據本發明的另一方面，提供了一種監測結構完整性的方法，該結構被置於在包含有在環境壓力下的流體的環境中，所述方法包括如下步驟
在所述結構中形成密封的腔體；在大於所述的環境壓力的第一壓力下，提供第一流體源；使所述的至少一個腔體與所述流體源流體連通；和監測穩定狀態下所述第一流體流入所述腔體的流率的變化。
優選地，所述的形成所述密封腔體的步驟包括在所述結構之內或之上形成凹槽或凹陷，並且形成橫跨凹槽或凹陷的密封。
根據本發明的另一方面，提供了一種用於監測置於包含在環境壓力下流體的環境中的結構完整性的方法，所述結構由兩個或多個互相連接的元件組配而成，所述元件相互並列設置，以使一個元件的表面與至少另一個所述元件的表面相鄰，從而形成各自相鄰的表面對，所述方法包括如下步驟在一個或多個所述相鄰表面對之間形成一個或多個腔體；提供第一流體源以及大於所述的環境壓力的第一壓力；使至少一個所述的腔體與所述流體源流體連通，以產生至少一個流體源壓力腔體；以及監測穩定狀態下所述第一流體流入所述至少一個流體源壓力腔體中的流率的變化。
優選地所述方法還包括如下步驟使另外的所述腔體與所述環境壓力流體連通，以產生相鄰更替的流體源壓力腔體和環境壓力腔體。
優選地所述方法還包括如下步驟在所述環境壓力腔體和所述環境或所述環境壓力的流體源之間，設置串聯的除潮器。
優選地，所述監測步驟包括在所述流體源壓力腔體和所述流體源之間，串聯連接高流量阻抗，以在所述流體源壓力腔體和所述流體源之間產生穩定狀態壓差，並監測所述穩定狀態的壓差的變化。
在另外的實施例中，所述監測步驟包括提供一定量與所述第一流體源流體連通的流體標記，並監測所述結構以跟蹤所述流體標記。
優選地，若所述結構的所述元件，被粘性層連接在一起，或者被所述相鄰表面對之間的密封材料層結合在一起，所述形成步驟包括在所述粘性或密封層內形成所述腔體。
優選地，所述元件被機械緊固件連接，所述形成步驟包括在所述相鄰表面對附近提供密封，以便在所述相鄰表面對之間形成所述腔體。
根據本發明的另一方面，提供了一種用於監測置於包含在環境壓力下流體的環境中的結構完整性的方法，所述結構至少包括一內腔，所述裝置至少包括在大於所述環境壓力的第一壓力下的第一流體源；用於在所述流體源和所述至少一個腔體之間提供流體連通的連通通道；和用於監測穩定狀態下所述第一流體從所述通道流入所述至少一個內腔的流率變化的監測裝置。
在一個實施例中，所述的監測裝置包括在所述至少一個腔體和所述流體源之間，串聯的設置在所述連通通道內的高流量阻件，所述的高流量阻件在所述至少一個腔體和所述流體源之間產生穩定狀態的壓差，並用跨接所述高流量阻件的測量變換器來監測所述穩定狀態的壓差的變化。
優選地，所述第一壓力足夠於所述環境壓力，能克服吸溼力和毛細作用，但是都不足以對所述結構的完整性造成損害。
優選地，所述第一流體為氣體。
優選地，所述裝置還包括位於所述流體源和所述至少一個腔體之間的除潮器，以乾燥流入到至少一個腔體之前的所述氣體。
在另一實施例中，所述監測裝置包括與所述流體源連通的流體標記，其用於在所述流體從所述腔體流經所述結構至所述環境發生滲漏的位置給所述結構做標記。
根據本發明的另一方面，提供了一種方法，以防止目標流體進入設置在包含處於環境壓力下的目標流體的環境中的結構，所述結構具有至少一個內腔，所述方法包括如下步驟提供處於第一壓力下的第一流體源，該第一壓力大於所述環境壓力；和在所述至少一個內腔和所述流體源之間提供流體連通路徑。
優選地，所述方法還包括監測穩定狀態下所述第一流體流入所述至少一個內腔中流率的變化，從而便於監測所述結構的完整性的步驟。
根據本發明的另一方面，提供了一種裝置，以防止目標流體進入設置在包含處於環境壓力下的目標流體的環境中的結構，所述結構具有至少一個內腔，所述裝置至少包括
處於大於所述環境壓力的第一壓力下的第一流體源；和在所述流體源和所述至少一個腔體之間用於提供流體連通的一個或多個連通通道。
圖1是本發明的第一實施例的示意圖；圖2是根據本發明的另一實施例的裝置的示意圖，該裝置用來監測結構中腔體的壓力狀態，從而監測結構的完整性；圖3是本發明的另一實施例的示意圖；圖4a是本發明的另一實施例的示意圖；圖4b是本發明的另一實施例的示意圖；圖5a是已經應用本發明的實施例的兩層夾層結構的示意圖；圖5b是圖5a的實施例的結構的變體；圖6是已經應用本發明的實施例的三層夾層結構的示意圖；圖6a是圖6的實施例的結構的變體；圖6b是圖6的實施例的結構的另一變體；圖7是已經應用本發明的實施例的四層夾層結構的示意圖；圖8a是已經應用本發明的實施例的三層夾層結構的示意圖；圖8b是已經應用本發明的另一實施例的三層夾層結構的示意圖；圖9示出了另一腔體配置的部分截面斜向視圖。
具體實施例方式
圖1示意的示出了本發明中用於防止流體F進入到結構10中的方法和裝置的一個實施例。結構10是用三種複合結構製成的假想結構，在此提供的目的僅僅是為了說明本發明的實施例的原理。結構10具有外殼12和多個內腔14a，14b和14c(以後均用「腔體14」引用)。腔體14的實際形狀是結構10類型的函數。腔體14a說明具有任意結構的內腔的結構10；腔體14b說明具有蜂窩型或細胞型核心的結構10；及腔體14c說明具有泡沫型核心的結構10。
結構10設置在包含處於環境壓力下的流體F的環境16中，環境壓力作用在結構10上。例如，環境16可以是海拔4000米的大氣，而流體F是空氣；或者環境16可以是海面以下100米深，此時流體F就是海水。
根據本發明的實施例的裝置18，用來防止或至少將流體F進入到結構10中的程度降至最低。裝置18包括用於提供第一流體的壓力流體源20，第一流體為，例如，處於大於流體F的壓力的壓力之下的空氣或惰性氣體。形為導管22的連通通道，在流體源20和結構10的一個或多個內腔14之間提供流體連通。如果在結構10的腔體14互相之間直接或間接的流體連通的情況下，則為了使流體源20的氣體與腔體14流體連通，僅需使導管22穿透外殼12延伸到結構10中的某一點。而且，雖然沒有示出，可在流體源20和結構10之間設置多個導管22。然而，若腔體14互相之間沒有流體連通，或者按密封層或組配置，則裝置18的連通路徑包括一個或多個，包含在外殼12之內與導管22連通的通道或導管24，以此在流體源20的氣體和腔體14之間提供流體連通。可選地，可在內腔14之間制出較小的孔來實現其間的流體連通。這可以靠使用如雷射來實現。
設置流體源20的壓力大於流體F的壓力(其可以是靜壓，也可以是動壓)，從而防止流體F進入腔體14。更為具體地講，設置流體源20的壓力，使其足以克服吸溼力和毛細作用，從而防止水分進入結構10中，但是卻又不能足以損害結構10的完整性。
應當認識到，如果外殼12對流體F來說絕對不可透過。並且其不包含任何缺陷或在結構10的生命周期內不會產生任何缺陷，則環境16的流體F就不能進入結構10。然而，實際上，因為各種原因包括材料可透性的效果，動態載荷、局部衝擊損傷、製造結構10中的實際缺陷，或者用緊固件裝配結構，經常是外殼12會，或者遲早會變成對流體F是可透過的。
圖2示出了裝置18a，其可對腔體14的壓力狀態進行監測，從而可監測結構10a的完整性。裝置18a包括流體源20和導管22a，導管22a與圖1所示實施例中的導管22功能類似，並與用於監測從流體源20流入腔體14的流體的流量的監測裝置26互連。監測裝置26是基於在專利號為No.PCT/AU94/00325的(WO94/27130)的國際申請中所公開的內容，該申請的內容在此引用以做參考。本質的區別是在本發明的實施例中，使用的是定常(正)壓力流體源，而在專利號為No.PCT/AU94/00325(WO94/27130)的國際申請中使用的是定常真空源。監測裝置26監測穩定狀態下，從流體源20流入腔體14的流體流率的變化。在本實施例中，監測裝置26包括在流體源20和腔體14之間串聯設置在導管22a中的高流量阻件28。高流量阻件28優選地包括長度很長的小孔徑管，其允許很小量的流體流過。可選地，高流量阻件28可包括可透性材料例如多孔玻璃。
為了通過PCT/AU94/00325(WO94/27130)設備獲得滿意的流率，最大流率為用現有數字流量表所能測出得的最小值。舉例來說，孔徑小於0.3mm、長度超過3米的管子，其長度上空氣壓力差為20kPa，則該管子的流率約為2-3微升/分種。考慮到越接近零值，裝置的敏感度將按指數速度增加，且若預想的高流量阻件的大小可無限延伸，則可測得極小的流量。
通常高流量阻件的大小應當足夠大，以便在高流量阻件的長度上產生相應於流過高流量阻件的微小流量的顯著的壓降。
形如壓差轉換器30的測量裝置接在阻件28的兩端。用流體連接管32將轉換器30接在阻件28的兩端，並且電導體36連接到放大顯示件34。另外，在不需要電流的地方，連接到阻件28兩端的壓差轉換器30可以是非電指示器。
假定結構10a的外殼12本身就具有一定程度的可透性，在啟動裝置18a之後，就會出現特有的穩定狀態的進出結構10a的流體滲漏率。若外殼12/結構10a的可透性發生變化，則從流體源20流入結構10a的流體的流率會相應的增加。這可以用監測裝置26監視並檢測到。本實施例的典型應用是飛機艙門、副翼、輔助翼或者類似的，對它們均施加了高於環境壓力的氮氣。
圖3描述了本裝置和方法，當被應用到包括粘在潛艇的艇身40的消音板38的結構10b的實施例。
彈性灰漿48的填角設置在每塊瓦片的周圍，使腔體50產生在相鄰板38之間的灰漿48下方，或者產生在板38的邊緣和船身40的相鄰表面之間的灰漿48之下。腔體50連接到監測裝置18b。該裝置18b與圖2所述的裝置18a類似，包括監測設備26b和流體源20b(在本實施例中為氣體源)。監測裝置26b包括在腔50之間提供流體連通路徑的導管22b，流體源20b串連到高流量阻件28。壓差轉換器30由管32連接到阻件28的兩端。由電導件36連接到轉換器30的放大顯示件34，提供阻件28兩端穩定狀態壓差的顯示。來自供給20的流體，被設置在阻件28和流體源20之間的導管22b之中的壓力調節器52測量。調節器52也經過管54參考周圍大氣的壓力，在該情況下為海水，此處用標記FS和相關的白色壓力指示箭頭示出。調節器52保持來自流體源20的氣體的壓力，使之大體為高於水壓的某一常值。因為外部水壓隨著18b的深度而變化，特別地調節器52能夠動態地改變分送到腔體50，來自流體源20的氣體的壓力。在操作中，監測裝置26b穩定在不同於高流量兩端壓力的一相對恆定的壓力值，而與外部水壓無關。
通過監測高流量阻件28兩端的壓差，可有助於實現瓦片38的粘性連接的完整性監測。因為從任一腔體50中滲漏的少量空氣而造成的壓差的增大，可給出足夠任一瓦片38的脫接或對灰漿48的損害的警告。由於阻件28兩端壓差升高並被轉換器檢測出，所以能立刻發現脫接的險情和水的進入。瓦片38的減少會導致壓差的劇烈上升。也可以為監測裝置26b設置阻件28的可調支流，以提供來自流體源20的高流率的空氣，而考慮到一些裂紋容差並為腔體50保持正壓保護。
因為潛艇的船身40周圍的海水FS的環境壓力，從駕駛指揮塔鰭板到船身的腹部顯著不同，所以可能需要將瓦片38分組為若干垂直分層的層，對這些層分別監測以確保供給到特定瓦片組的氣壓，保持比作用在這些板上的環境壓力稍高一點，因此可防止瓦片的較上組的過量正壓。這可以通過下述方法實現在處於流體源20和調節器52之間的導管22b的某一部分設置歧管，具有多個從歧管供給的調節器52，並連接到等同的高流量阻件28、轉換器30和環境壓力基準點54的配置。
圖4a示出了應用到結構10c的本發明的另一實施例，該結構10c包括按夾層結構連接的三個元件56、58和60。具體地講，結構10c是飛機的加壓機身的一部分。元件56、58和60被穿過形成在元件56、58和60上的孔71的鉚釘62固定在一起。每個鉚釘62具有與元件56齊平的頭部64，和另一端頂在元件60上的平尾66。平頭鉚釘以示例示出，圓頭鉚釘或可能的螺栓緊固件均可選。
通常，夾層組件在每個緊固層之間會有密封材料層，可部分地防止腐蝕和磨損。為了方便腔體的製造，在本發明中修改了這種配置，這樣僅在元件56和58之間設置密封層68，通常在元件58和60之間的密封被至少部分地除去，在其間形成氣體可透間隙70。根據本實施例，通過在間隙70的周圍設置周圍密封件74，間隙70可形成到腔體72中。在鉚釘62的平端66的周圍、與元件60的表面相鄰的位置，使用少量的密封劑75。裝置18c，包括監測設備26c，連接到腔體72來監測結構10c的完整性。監測設備26c包括致使高流量阻件28與壓力轉換器30之間平行相連的導管22c。轉換器30通過電導件36與放大顯示件34相連。此外，連接在阻件28兩端的壓差轉換器30，可以是非電指示件。
本實施例的壓力流體源20c是飛機的座艙壓力，其進入阻件28和轉換器30。座艙壓力用「CP」標出，相關壓力用黑色箭頭示出。
若在鉚釘62周圍，中間元件58上形成裂紋100，就會在鉚釘62和頭部64周圍產生通向外部高海拔的大氣FA(與白色壓力指示箭頭相關)的流體滲漏流通路徑(用小黑色流通指示箭頭示出)，原因就是裂紋100和隨後固定的鬆動。經由阻件28流入腔體72的氣流增加的結果可以被轉換器30以壓差的變化而檢測到，從而提供了元件58中裂紋100的指示。
在圖4b所示的另一實施例中，用於監測結構10c的完整性的裝置18′包括含有流體標記例如液體或氣體染劑，或可測氣體的柔性容器76，其由導管22′代替導管22c連接到腔體72。如前述實施例若在元件58中產生的裂紋100延伸至鉚釘62，就會有標記從容器76中通過導管22′、腔體72、裂紋100和鉚釘62周圍，滲漏到外部大氣。之所以會這樣是因為柔性容器76也受到了座艙壓力CP。對鉚釘62周圍染劑或氣體的檢測，提供了元件58中出現裂紋的指示。
若流體標記為液體，則可以通過目視檢查結構的方法檢測。在鉚釘62的頭部周圍出現的染劑可潛在地歸因為裂紋的存在。若用可測氣體作為標記，例如氦，氣體監測和檢查設備需要檢測從結構中氣體的逸出。在結構本身具有可透性的情況下，當然會有穩定狀態的氣流穿過結構，在該情況下需要監測穩定狀態條件下的變化。另一方面，若最初製造後結構絕對不可透，則需檢測任何氣體標記的出現。這當然與監測監測裝置26c兩端顯著的壓差的出現一樣，表明了在以前不存在的流體位置上的流體。然而，因為流阻設備26c的敏感度，流體標記方法更可能被用作缺陷位置指示器。
圖5至7描述了本發明的實施例可應用到其中的各種「夾層」結構。
在圖5a中，結構10d的一部分包括兩個被鉚釘62固定在一起的元件56和60。在元件56和60的兩個相對鄰面之間有氣體可透間隙70。通過用周圍密封74密封間隙70形成了腔體72。與圖4a類似，結構10d是包含座艙壓力CP的飛機機身的一部分，並被設置在流體FA(即高空環境氣壓)的環境中。通過導管22d連接腔體72至與上述類型的圖4a中的26c類似的監測裝置26d，可以監測結構10d的完整性。
因為結構10d中的腔體72完全被流體F包圍，任何從腔體72的氣體的滲漏經元件56都會到外部環境FA。
在上述圖50的配置的變體中，如圖5b所示，裝置26c可連接在腔體72和外部大氣壓FA之間。在該示例中，在元件60中形成穿透的情況下，腔體72成為座艙壓力(CP)形式的壓力流體源的導管。該配置在隨後的圖6a和6b中進一步描述。
在圖6中，結構10e與圖4a中的結構10c十分相似。然而此時結構10e用兩個腔體72s和72n形成。腔體72s形成在結構10e的元件56和58的兩個相鄰表面之間。腔體72s通過導管22s和與上述結構和功能類似的監測裝置26e與壓力流體源20e(CP)流體連通。然而存在於元件58和60之間的腔體72n與參考外部環境FA的流體壓力流體連通。這樣現在就便於檢測在中間元件58中的裂紋101，其在腔體72s和72n之間延伸，而不是經由元件56直接延伸到外部環境FA。打點的軌跡示出了流通路徑從壓力流體源20e開始，經過管22s和設備26e、腔體72s、裂紋101、腔體72n、導管22n，然後到外部大氣「環境」壓力FA。
作為另一方法，可以用管22n將腔體72n連通到類似26e(26x)的裝置，然後到大氣壓力參考FA。這在圖6a中示出，所用監測裝置26x與圖5a所示的配置基本相同。這樣配置的目的是為了監測元件60的完整性。在元件60中形成使腔體72n與座艙壓力CP(流體源20e)連通的裂紋或缺陷102，將會造成壓力下降，原因是通過裝置18x流阻到外部環境FA的滲漏流量(小箭頭和點)。若期望這個特徵，一般可以按旁路或間隔執行裝置26x的連接，以防止兩個監測裝置26e和26x(如圖6b所示)的連續串聯，連續串聯會使裝置26e和26x對於元件58中產生的缺陷101的敏感度減半。從腔體72s經元件58中的裂紋(101)、到腔體72n的滲漏流量將不得不穿過這兩個高流量阻件串聯的監測裝置26e和26x，這兩個相關的壓差傳感器將分享造成敏感度減半的壓力下降。串聯流量的問題用小箭頭和點示出。當然，若元件56中形成的裂紋直接延伸到外部環境FA，就不會出現這個問題。
圖7示出了另一夾層結構10f，其具有用鉚釘62連接在一起的四層56、57、58和60。層57包括兩個相接的面。結構10f還是包含座艙壓力CP的飛機機身的一部分，並設置在為高空外部空氣壓力的流體環境中。監測結構10f的完整性的方法包括形成經由導管22s，與上述典型的26c和26x類型的監測裝置的壓力流體源CP流體連通的腔體72s；形成經由導管22n與環境環境壓力FA流體連通的腔體72n，腔體72n在腔體72s之間。監測圖5a和6a的元件60的完整性的配置，可類似地應用到圖7。
圖8a示出了本發明的另一實施例。該實施例應用到包括三層56、58和60的結構10g中，三層56、58和60被鉚釘62連接在一起形成夾層結構。與圖4a中所示實施例的相關解釋相同，對於這樣的結構，在相鄰層之間加入密封材料68是很常見的。特別提供層68，以防止關於鉚釘62的層56，58，60的腐蝕和磨損。在本實施例中，在結構10g中設置腔體72的步驟包括消除相鄰兩層之間的部分密封劑68。然而在鉚釘62周圍仍保持密封劑68的區域，以保持最小化層56、58和60的磨損的功能，並且為腔體72形成邊界密封。清除的密封劑68產生了密封的腔體72，其能與壓力流體源流體連通。實際上更替的腔體72，如同圖6和7所示實施例的相關描述，能與大氣和流體源流體連通。除去密封劑68來產生腔體72的工作，最好在製造結構10g的過程中實現，方法是在層56、58和60上放置擋板來阻止密封劑68在所選區域沉積。在密封劑層68制好並除去擋板後，用鉚釘62將結構10g緊固在一起。
圖8b示出了與圖8a所示的不同的結構10h，不同之處在於故意在層56、58和60的表面上消除密封劑68的區域形成凹槽80。這提供了更大更多的明顯的腔體72。可以用任何已知的方法來形成凹槽80，包括但不限定於，化學蝕刻。可以通過按與圖4a至7相關的上述方法中的特定的22c至22x中導管，使腔體72與定常壓力流體源流體連通。當然另一變體中，另外的腔體72，可以與流體源20(CP)和環境壓力FA連通。
圖9示出了另一結構的部分截面斜向視圖，該結構的形式為具有預成形、彈性自粘薄膜襯墊110的互搭接頭10j夾在層56和60之間，被鉚釘62緊固。襯墊110包括被切割和組裝的形狀，以便夾在層板56和60之間時限定多個腔體72。為方便畫圖，用粗線畫出腔體72。通過將腔體72與大氣壓力基準值和與前邊示例的26c至26e的監測裝置連接的座艙壓力交替連接，就可以在任一層發生破裂之前，較早的檢測到會穿透層表面56或60的裂紋。這很重要，因為在過去由於裂紋不可見，在飛機機身上發生了快速失效的鏈鎖反應。通過順序地的顛倒座艙壓力/環境壓力的關係，對於每個鉚釘62兩邊所示的三個腔體，通過記錄第二阻斷，裂紋生長的確定能夠被實現以輔助消除無效正壓。另一個參考是，審查者可參考國際申請號為PCT/AU94/00325(WO94/27130)的說明書，其公開了裂紋檢測的內容。
既然已經詳細描述了本發明的實施例，那麼對於相關技術領域中的技術人員來說，在不脫離廣泛發明概念的前提下，進行大量的修改和變化，將是顯而易見的。例如，當流體源20為氣體源時，除潮器可設置在流體源20和阻件28之間，以在該氣體流入結構10之前乾燥氣體。另外，流體源20可以是惰性氣體源。再者，限定的腔體可包含抗腐蝕劑。若結構10為具有相互密封的多個內腔的複合材料，則本發明的實施例包括在內腔之間的複合材料之中形成連通路徑。
所有這些修改和變化都在本發明範圍之內，其特徵由上邊描述和所附權利要求所限定。
權利要求
1.一種監測置於包含處於環境壓力下的流體的環境中的結構的完整性的方法，所述結構具有至少一個內腔，所述方法包括至少如下步驟在大於所述的環境壓力的第一壓力下，提供第一流體源；使所述的至少一個腔體與所述流體源流體連通；和監測穩定狀態下所述第一流體流入所述至少一個內腔的流率的變化。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一流體源壓力相對於所述環境壓力基本上為常量。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，所述的監測步驟包括在所述至少一個腔體和所述流體源之間串聯連接高流量阻抗，以便在所述至少一個腔體和所述流體源之間產生穩定狀態的壓差，並監測在所述穩定狀態下壓差的變化。
4.如權利要求1至3中任一權利要求所述的方法，其中，所述的在所述第一壓力下提供所述第一流體源的步驟包括設置所述第一壓力在比所述環境壓力足夠大的水平，以克服吸溼力和毛細作用，但不足以損害所述結構的完整性。
5.如權利要求1至4中任一權利要求所述的方法，其中，所述的提供所述第一流體源的步驟包括提供第一氣體源。
6.如權利要求5所述的方法，其中，所述提供所述第一氣體的步驟包括在所述流體源和所述至少一個腔體之間提供防潮器，以在流入所述至少一個腔體之前乾燥所述氣體。
7.如權利要求1至6中任一權利要求所述的方法，其中，若所述結構包括兩個或更多內腔，所述放置步驟包括(a)放置所述內腔使之彼此流體連通；和/或(b)放置所述腔體與所述流體源流體連通。
8.如權利要求1或2所述的方法，其中，所述監測步驟包括提供一定量的與所述流體源流體連通的流體標記；和監測所述結構以跟蹤所述流體標記。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述流體標記包括標設液體或氣體的染料。
10.如權利要求1或2所述的方法，其中，所述監測穩定狀態流入量變化的步驟，包括提供與所述流體源流體連通的一定量的可測氣體；提供一種對所述氣體的檢測方法；和監測穩定狀態下，從所述結構中所述氣體滲漏率的變化。
11.一種監測置於包含在環境壓力下流體的環境中的結構完整性的方法，所述方法包括如下步驟在所述結構中形成密封的腔體；在大於所述的環境壓力的第一壓力下，提供第一流體源；使所述的至少一個腔體與所述流體源流體連通；和監測穩定狀態下所述第一流體流入所述腔體的流率的變化。
12.如權利要求11所述的方法，其中，所述的形成所述密封腔體的步驟包括在所述結構之內或之上形成凹槽或凹陷，並且形成橫跨凹槽或凹陷的密封。
13.一種監測置於包含處於環境壓力下的流體的環境中的結構的完整性的方法，所述結構由兩個或多個互相連接的元件組配而成，所述元件相互並列設置，以使一個元件的表面與至少另一個所述元件的表面相鄰，從而形成各自相鄰的表面對，所述方法包括如下步驟在一個或多個所述相鄰表面對之間形成一個或多個腔體；提供第一流體源，以及大於所述環境壓力的第一壓力；使至少一個所述的腔體與所述流體源流體連通，以產生至少一個流體源壓力腔體；和監測穩定狀態下所述第一流體流入所述至少一個流體源壓力腔體中的流率的變化。
14.如權利要求13所述的方法，還包括如下步驟使另外的所述腔體與所述環境壓力流體連通，以產生相鄰更替的流體源壓力腔體和環境壓力腔體。
15.如權利要求14所述的方法，還包括如下步驟設置串聯在所述環境壓力腔體和所述環境或所述環境壓力的流體源之間的除潮器。
16.如權利要求13至15中任一權利要求所述的方法，其中，所述監測步驟包括在所述流體源壓力腔體和所述流體源之間，串聯連接高流量阻抗，以在所述流體源壓力腔體和所述流體源之間產生穩定狀態壓差，並監測在所述穩定狀態下壓差的變化。
17.如權利要求13至15中任一權利要求所述的方法，其中，所述監測步驟包括提供一定量與所述第一流體源流體連通的流體標記，並監測所述結構以跟蹤所述流體標記。
18.如權利要求13至17中任一權利要求所述的方法，其中，若所述結構的所述元件，被粘性層連接在一起，或者在所述相鄰表面對之間結合密封材料層，所述形成步驟包括在所述粘性或密封層內形成所述腔體。
19.如權利要求13至17中任一權利要求所述的方法，其中，所述元件被機械緊固件連接，所述形成步驟包括在所述相鄰表面對附近提供密封，以便在所述相鄰表面對之間形成所述腔體。
20.一種用於監測置於包含在環境壓力下流體的環境中的結構完整性的方法，所述結構具有至少一內腔，所述裝置至少包括在大於所述環境壓力的第一壓力下的第一流體源；用於提供所述流體源和所述至少一個腔體之間流體連通的連通通道；以及監測穩定狀態下所述第一流體經所述通道流入至所述至少一個內腔的流率變化的監測裝置。
21.如權利要求20所述的裝置，其中，所述的監測裝置包括串聯設置在所述至少一個腔體和所述流體源之間，所述連通通道內的高流量阻件，所述的高流量阻件在所述至少一個腔體和所述流體源之間產生穩定狀態的壓差，以及連接在所述高流量阻件兩端，用於監測所述穩定狀態下壓差的變化的轉換器裝置。
22.如權利要求20或21所述的裝置，其中，所述第一壓力足夠大於所述環境壓力，以克服吸溼力和毛細作用，但是都不足以對所述結構造成損害。
23.如權利要求20至22中任一個所述的裝置，其中，第一流體為氣體。
24.如權利要求20至23中任一個所述的裝置，還包括位於所述流體源和至少一個腔體之間的除潮器，以在所述氣體流入所述至少一個腔體之前將氣體乾燥。
25.如權利要求20所述的裝置，其中，所述監測裝置包括與所述流體源連通的流體標記，其用於在所述流體從所述腔體流經所述結構至所述環境發生滲漏的位置上給所述結構做標記。
26.一種方法，以防止目標流體進入設置在包含處於環境壓力下的目標流體的環境中的結構，所述結構具有至少一個內腔，所述方法包括如下步驟提供處於第一壓力下的第一流體源，第一壓力大於所述環境壓力；和在所述至少一個內腔和所述流體源之間提供流體連通路徑。
27.如權利要求26所述的方法，還包括步驟監測穩定狀態下所述第一流體流入所述至少一個內腔中流率的變化，從而便於監測所述結構的完整性。
28.一種裝置，用於防止目標流體進入設置在包含處於環境壓力下的目標流體的環境中的結構，所述結構具有至少一個內腔，所述裝置至少包括處於大於所述環境壓力的第一壓力下的第一流體源；和用於在所述流體源和所述至少一個腔體之間提供流體連通的一個或多個連通通道。
全文摘要
為監測置於包含處於環境壓力下的流體(F)的環境中結構(10)的完整性提供一種方法和裝置。結構(10)包括外殼(12)和多個內腔(14)。該方法包括施加另一流體至腔體(14)，施加的流體處於稍大於大氣環境壓力(F)的壓力下。監測施加的流體的流率，來檢測流率的變化。流率的變化表明了通過結構(10)的額外流體滲漏，從而提供了結構(10)的完整性失效的高級報警。通過使施加的流體流過高流量阻件(28)和用轉換器(30)監測阻件(28)兩端壓力的變化，可實現監測功能。
文檔編號G01M3/32GK1469996SQ01817389
公開日2004年1月21日 申請日期2001年7月2日 優先權日2000年9月8日
發明者肯尼思·J·戴維, 肯尼思 J 戴維 申請人:結構監測系統有限公司