用於洩露檢測器的閥的製作方法

2023-12-08 20:37:06 2

專利名稱：用於洩露檢測器的閥的製作方法
用於洩露檢測器的閥本申請為2006年10月11日提交的、申請號為200680037647. 5、發明名稱為「洩
露檢測器」的申請的分案申請。本申請要求享受2005年10月12日提交的德國專利申請102005048726. 2的申請日的權益，該申請的公開內容通過引用結合於此。本發明涉及傳感器技術的一般技術領域。更具體而言，本發明涉及一種用於洩露檢測器的閥。在許多現代飛行器中，一些氣動空氣在確定的位置從引擎中被去除。這樣，利用來自引擎的空氣(通常稱為「引氣(bleed air)」)，避免了必須使用壓縮機。一般而言，這種引氣具有相對高的壓力(達到50PSI)，並且由於引氣取自引擎的壓縮級之一，所以其具有相對高的大約為300°C的溫度。在被冷卻到大約200°C至260°C之後，該空氣通過管路可供飛行器中的不同消耗裝置使用。尤其是，引氣可用於空調系統以及用作服務空氣(service air) ο為此，在相當大的壓力下的熱引氣必須通過管道系統從引擎輸送到消耗裝置。在有故障的情況下，例如在管子受損的情況下，該熱空氣在故障位置處從管子中散發出，在那裡熱空氣會直接作用於周圍環境。這導致隔間或艙室的結構部件或一些其它靈敏部件諸如電力線、液壓管路或燃油管路會被顯著地加熱。在一些情況下，這樣顯著的加熱會對飛行器的安全造成嚴重的後果。為此，目前已知的是，管路傳感器用於檢測管路系統或管路中的破裂或洩漏，其中管路傳感器沿著整個管道安裝。所述管路傳感器包括厚度為數毫米的圓柱形管路，這些圓柱形管路包括芯和護套。在芯和護套之間存在特殊材料。在溫度低於響應溫度的情況下， 該填充物的電阻是非常高的。在片型傳感器的製造過程中，可以在一定界限內確定響應溫度。然而，當超過響應溫度時，填充物的電阻突變地增加幾十倍。電阻的這種改變可以通過系統來測量和檢測。傳感器沿著管道的關鍵區域安裝並且被散發出的熱空氣加熱。當達到響應溫度時，由於電阻改變而檢測到洩漏，並且藉助附加的電子裝置來關斷受影響部分的空氣供應。過去，藉助這種傳感器線路來進行洩漏檢測。然而，例如對溫度敏感的塑料越來越多地使用於飛行器工程中而使得需要迅速關斷受損的管道部分。為此，目前必須滿足的要求更為嚴格；傳統技術只能勉強地滿足這些要求。從管路中出現洩漏的時間到洩漏被檢測到的時間在某些環境下可能經過非常長的時間。此外，如果管子並排地布置，則一個管子的破裂可能首先激活另一管子的傳感器， 因此使得錯誤的管道被迫關斷或這兩個管道都被迫關斷。本發明的目的是提供一種用於檢測管路中的洩漏的可靠系統。根據本發明的示例性實施例，提供了一種用於洩露檢測器的閥，閥包括閥體；導體；其中導體被安裝在閥體上；其中閥適用於使用於材料流過的管子區域絕緣；其中導體適用於將電磁波耦合在內部管路中。其中導體可以是閥的激活軸。
根據本發明的示例性實施例，提供了一種用於檢測管路中的洩漏的洩漏檢測器。 在這種方案中，洩漏檢測器包括用於產生輻射的發射裝置和接收裝置。所產生的輻射可以耦合進管路中。接收裝置被設計成接收從管路經由洩漏出來的輻射，並因此可檢測到洩漏。根據本發明的另一示例性實施例，提供了一種用於檢測管路中的洩漏的裝置，所述裝置包括具有上述特徵的洩漏檢測器以及管路。根據本發明的又一示例性實施例，提供了一種用於檢測管路中的洩漏的方法，其中在這種方法中，輻射耦合進管路中，並在有洩漏的情況下通過接收經由洩漏位置出來的輻射來檢測該洩漏。根據本發明的示例性實施例，因而可以通過將輻射引入管路中來檢測洩漏。管路可以是管子、管道系統或通常是管路系統。輻射可以是與在管路中要被輸送的材料不同的物理量。在本上下文中，術語「材料(material)」還可以特別指氣流或熱空氣或指要被輸送的其它材料。換句話說，不是(僅僅)通過測量直接的物理作用的能量，例如來自飛行器渦輪的熱引氣來檢測洩漏。而是將與物理作用的材料不同的過程參數，例如輻射用於檢測，藉助所述輻射可以檢測到有缺陷的點。以這種方式，檢測的過程可以與輸送過程分離。因而可以設計接收裝置並確定接收裝置的尺寸，以檢測該測量的過程參數，例如輻射。由此，可以使檢測反應與實際必須輸送的物質無關。例如，要被輸送的材料可以是熱流體。自然，流體從管路(尤其是導管)中的洩漏可以通過加熱傳感器來檢測。然而，這會導致材料洩漏與從管子中檢測到材料之間存在時間延遲，因為例如溫度傳感器在能夠進行顯示或反應之前首先必須被加熱到特定的溫度。例如，如果有利地使用輻射來進行檢測，並因此使檢測過程與實際必須輸送的物質或者其聚集狀態或材料無關，則可以加速檢測過程。然而，在通過加熱來進行檢測的情況下，首先經過一些時間，直到傳感器被加熱到觸發溫度，輻射、諸如例如電磁波可以以光速傳播，並且在從管子中洩漏的情況下也可以被迅速地檢測到。有利的是，通過使用輻射，可以改進對已出現的洩漏的反應時間或檢測速度。因此，例如，可以在例如在以不期望的方式從管子中散發出的引氣對周圍環境造成損害之前及時地關斷有故障的管子。根據本發明的另一示例性實施例，接收裝置設置在管路的外部。以這種方式，可以檢測到從管子散發出的輻射。根據本發明的另一示例性實施例，發射裝置和接收裝置都連接到評估裝置。在這種設置中，評估裝置可以控制發射裝置；特別地，評估裝置可以確定從發射裝置所發射的信號。此外，評估裝置具有關於所發射的信號的形狀或時序的信息。由於評估裝置也連接到接收裝置，所以評估裝置可以接收關於所接收到的信號的信息。因此，可以將所發射的信號與接收到的信號進行比較。因而，通過使用特定編碼形式或調製形式，可以將所發射的信號分配給接收到的信號，並以這種方式建立所發射的信號與接收到的信號的相關性。該連接可以用於獲得關於被發射到管路中的信號直至到達接收裝置的時間響應或傳播時間的信息，並且所述連接可以用於提高洩漏檢測器的可靠性以及用於使其具備更強的抗運行錯誤的能力。基於該傳播時間，考慮信號在管路中或者在管路周圍的區域中的理論傳播時間， 可以獲得關於已出現故障的位置的信息。為了維修的目的，有利的可以是，基於傳播時間，可以確定洩漏的位置以便更好地定位管子中的有故障或有缺陷的點。因此，評估單元不僅可以用於確定在管路中是否發生了洩漏，而且此外還可以進行有缺陷的點的定位。在飛行期間，可以要求僅檢測故障的出現以便僅關斷有故障的系統。有缺陷的點的定位對於維修工作是極其有用的。根據本發明的另一示例性實施例，輻射可以是電磁輻射(例如微波)、聲輻射(例如超聲波)或放射性輻射(例如伽馬輻射)。由於在大多數情況下管路用於輸送其傳播取決於流速的物質，所以輻射可以是能被很好地檢測到但是其傳播或傳播速度與所輸送的物質無關或與所述物質的聚集狀態無關的過程參數。通常，材料的流速比輻射的傳播速度慢。 有利地，如果使用輻射，則可以在材料被輸送時進行測量。然而，也可以在管子處於未使用或乾燥狀態下進行測量。可檢測故障而不必運行實際系統的能力又會對維修工作帶來益處。因而，為了能夠檢測管路系統中的洩漏，可以防止必須執行將管路用作分發系統的過程。因而，為了檢測在用於引氣的管路系統或管道系統中的任何洩漏，可以避免必須運行從中取得引氣的渦輪。另一方面，不會有妨礙的是，在實際材料輸送運行期間執行檢測過程。因而，也可以在引氣流經管路時檢查管路的任何洩漏。根據本發明的另一示例性實施例，評估裝置通過電總線連接到接收裝置。在這種設置中，通過使用總線，可以實現沿著管路或管子設置多個接收器。多個接收器可以通過總線線路而彼此連接，並且多個接收器中的每個接收器都可以向評估裝置報告洩漏，該評估裝置可以設置為中心評估裝置。這樣，該評估裝置也可以監控大範圍的管路系統。根據本發明的又一示例性實施例，評估裝置可分別通過單獨的連接而連接到一個接收裝置或連接到多個接收裝置。由於接收裝置和評估裝置之間直接連接，所以評估裝置可以建立對各個接收器和對由各個接收器所發射的信號的分配。這樣，例如可以確定洩漏的位置，特別是洩漏的區域。接收器通常被用於監控特定的管段。通過與特定管段相關聯的接收器將信號發送到中心評估裝置，中心評估裝置可以檢測有故障的管路區域並有目的地將其關斷。根據本發明的又一示例性實施例，發射裝置可以激發管路中的模式。在本專利申請的上下文中，術語「模式(mode)」可以特別指由裝置的幾何圖形所確定的任何波形。波可以是駐波，所述駐波是當相應的激勵激發時在管路內形成的。通過使用模式，特定幾何結構與物理激勵相互作用的共振特性可以被利用來傳送信息。當模式是導體內的駐波時，該模式能夠實現在特定的方向上傳送信號。如果管路是管子，且如果管子具有傳導特性，則對於電磁波而言該管子可以被視為空心導體。換言之，根據信號被耦合到空心導體中所使用的、大多數處於高頻 (high-frequency, HF)頻譜中的特定頻率，形成電磁駐波，然而所述波的傳播方向可以沿著管子的縱向。通過這些波，可以將信息分布在管子上。這種信息分布基本上可以與被輸送的物質無關地進行。根據本發明的另一示例性實施例，評估裝置被設置為將信號調製到載波上，並且被調製上的信號可以被接收裝置從接收到的輻射中提取出來。在具體條件下，這意味著，在空心導體中形成的駐波可以傳輸已被調製到該波上的信號。為此，被調製上的信號可以用高頻輻射來調製，由此可以傳輸被調製上的信號。
被調製上的信號容納比被調製的信號具有更高的頻率的載波。因此，通過調製可以確定特定的信號形狀，而通過將該被調製的信號與載波混合，可以使該信號被轉換到更高的頻率範圍。在這個上下文中，術語「混合」可以特別指一種在傳輸技術中已知的、用於將低頻信號提高到更高的頻率範圍的方法。更高的頻率範圍可以在高頻輻射的量級，S卩，例如範圍從IOGHz到20GHz。這種高頻的信號可以激發管路或管子或空心導體中的相應的模式，所述模式可以實現良好的傳輸。在這個上下文中，術語「良好的傳輸」指具有最低可能的衰減的傳輸。在電磁波的情況下，區分所謂的橫電(TE)波、橫磁(TM)波和橫電磁(TEM)波。相應地，存在相關聯的模式。TE波在傳播方向上沒有電分量，而TM波在傳播方向上沒有磁分量。TEM波是在傳播方向上既沒有電分量也沒有磁分量的電磁波。通過使用合適的發射器， 可以激發相應的波。在導管(line pipe)內激發的模式取決於發射器的相應頻率。根據本發明的另一示例性實施例，所使用的輻射可以是電磁HF輻射。根據本發明的另一示例性實施例，低頻(LF)信號被調製到HF輻射上。通過將LF 信號調製到HF輻射上，LF信號被變換或展開到更高的頻率範圍。LF信號的頻率可以低於在導管中激發用於傳播電磁波的模式所需要的頻率。通過將LF信號調製或混合到HF輻射上， 可以實現以下情形LF信號被變換到這樣的頻率範圍，在該頻率範圍中可激發導體中的相應模式。例如，可以激發其頻率最低的所謂的TEu波或TEu模式，所述波或模式可以針對每種管子直徑、例如6英寸、8英寸或9英寸來計算。因而可以通過管段來傳輸LF信號。根據本發明的另一示例性實施例，LF信號可以是鋸齒波信號或三角波信號。鋸齒波信號或三角波信號易於產生並易於恢復。通過由評估裝置所確定的LF信號形式，可以再次輕鬆地識別檢測到的信號。三角波調製或鋸齒波調製是如在商用雷達測高計中所使用的那樣、用於連續波頻率調製(continuous wave frequency modulation, CWFM)的方法。根據本發明的另一示例性實施例，電磁輻射可以是調製到電磁HF輻射上的編碼信號。該編碼信號例如可以是偽隨機函數或偽噪音(PN)。這能夠減少傳輸輸出，而儘管如此還是能夠再次識別信號，因為通過相關甚至在噪音中也能檢測到信號。該方案使用以擴頻編碼工作的方法。根據本發明的另一示例性實施例，輻射可以是脈衝的。脈衝輻射需要的能量比以恆定能量傳輸的連續輻射低。通過使用脈衝輻射，例如每秒傳輸一次的脈衝輻射，可以提供充足的反應時間。每秒一次重複的脈衝輻射能夠充分滿足在洩漏發生後的若干秒內檢測到洩漏以及對這種洩漏做出反應的要求。根據本發明的另一示例性實施例，接收裝置可以是HF傳感器。HF傳感器可被設計為檢測高頻電磁波。根據本發明的另一示例性實施例，接收裝置可以是天線。天線可以接收並評估HF輻射。根據本發明的另一示例性實施例，洩漏檢測器包括用於包裹管路的護套元件。接收裝置設置在管路和護套之間。護套元件可以使導管絕緣，同時護套元件也可以用於導引由於洩漏而從導管出來的輻射。在沒有護套的情況下，輻射會自由地傳播到空間中。由於接收裝置設置在管路的外部並且由於其不可能預測洩漏的位置，所以有利的是，以護套元件的形式提供這樣一種裝置，該裝置可以將洩漏的輻射沿著接收裝置的方向引導。這樣，可以保證要被檢測的輻射實際上到達接收裝置並向接收裝置提供足夠的能量以便進行檢測。由洩漏檢測器所監控的管路可被設計為引導材料流。術語「材料流(material flow)」也指氣流或引氣。根據本發明的另一示例性實施例，管路可以是管子或引氣管路。該管路可以完全由導電材料製成，或者如果所述管路不完全由導電材料製成，則其可以包括由導電材料構成的塗層。通過使用塗敷的材料，可以限定空心導體，在空心導體中可以傳播電磁波。根據本發明的另一示例性實施例，管路本身可以被導電材料包裹。這樣，在外部區域中、即在管路的導管外部的電磁波可以向前傳導。在這種設置中，導體可以是內部導體， 而護套可以是同軸管路的外部導體。在同軸管路中，模式也可以被激發。除了高頻信號之外，低頻信號也可以通過同軸管路來傳輸。為了引導輻射，護套可以由導電的材料製成，或者護套可以包括導電的塗層。根據另一實施例，提供了一種用於在飛行中連續感測對飛行器中的引氣管道的損害的高頻方法。已參考用於檢測管路中的洩漏的洩漏檢測器和裝置對本發明的示例性實施例的許多修改進行了說明。這些實施例也適合於用於檢測管路中的洩漏的方法。下面參照附圖對本發明的示例性實施例予以說明。

圖1示出根據本發明的示例性實施例的用於檢測管路中的洩漏的裝置的方框圖。圖2示出根據本發明的示例性實施例的具有護套的導管的縱向剖面圖。圖3示出根據本發明的示例性實施例的具有護套的另一管子的橫截面圖。圖4示出根據本發明的示例性實施例的具有護套和接收裝置的導管的縱向剖面圖。在下面的對圖1至4的說明中，相同的附圖標記用於相同或相應的元件。圖1示出用於檢測管路中的洩漏的裝置的方框圖。附圖標記101示出管路。通過管路傳播的材料流未在圖1中示出。僅用方向113指示材料流。材料流可以例如是引氣，所述引氣為了在飛機上供應的目的而取自引擎。管路101穿過飛行器的隔間結構103的結構部件。這些支承部件諸如框架、肋或縱梁用於飛行器部件諸如機翼或機身的結構增強。隔間結構103的結構部件分成三個區域，即所謂的艙室104、105、106，管路101穿過這三個區域。圖1中的管路101和艙室104、105和106的布置是對稱的，即管路101是所有側面上都被艙室104、105、106圍繞的圓形管道。艙室的長度取決於相應的設計；其長度範圍例如可以從Im到5m，或者從2. 8m變到10m。管路本身不被隔間結構103的結構部分中斷。只有管路或管路系統101的外部區域被分成艙室104、105、106。管路101的總長度的範圍例如可以從20m到50m或從40m到 100m。管路101由護套102包裹。在圖1中，護套102僅包裹管路101的在艙室104、105 和106中經過的部分長度。然而，護套102也可以包裹管路101的整個長度，僅被隔間結構 103的結構部件中斷。在艙室104和105中，設置有兩個接收器107和108。接收器107、108通過總線線路109連接到評估裝置110。雖然圖1僅示出了兩個接收器107、108，但是附加的接收器也可以連接到總線線路109。可選地(未在圖中示出)，每個接收器107、108可通過單獨的線路直接連接到中心評估單元。
評估裝置110產生高頻輻射，該高頻輻射通過連接111可供發射器100使用。發射器100通過HF耦合裝置112將高頻輻射耦合進管路101中。HF信號111可以是未調製的簡單HF信號或者是在評估裝置中被調製到HF輻射的LF信號。此外，可以通過連接111 將LF信號提供給發射器，並在發射器100中執行混合過程。由於發射器高頻耦合進管路101中，所以由箭頭113所示出的HF輻射以電磁波的形式沿著圖1中示出的方向在管路101中傳播。只要管路101密封，即未洩漏，管路101內的HF輻射113就從接收器107、108旁經過。接收器未接收到任何HF輻射。如果在艙室104或105的任一個內在管路101中出現洩漏或有缺陷的點，則HF輻射113從管路101中出來，並且在護套102和管路101之間沿HF輻射的方向113傳播，這種傳播發生在管路101外部。來自艙室104、105的傳播被隔間103的結構部件阻止。因此， 存在其中有故障並因此在導管101的外部區域中有電磁HF輻射的隔間區域104、105、106， 以及存在其中沒有HF輻射的隔間區域104、105、106。與相應的艙室104、105、106相關聯的HF接收器107、108檢測HF輻射的存在，通過HF入口 114或115接收HF信號，評估所述HF信號，並通過LF線路116、117將低頻(LF) 信號置於總線109上。LF信號可以是已被中心評估裝置110混合到HF輻射上的信號，或者其可以是簡單的警報信號。警報信號僅能夠區分「檢測到HF」或「未檢測到HF」的狀態。換言之，警報信號將總線置於限定的電勢，使得可中心設置的評估裝置僅能檢測在總線109 的接收器上已檢測到某處有洩漏。中心評估裝置110可以做出相應的反應。接收器107、108例如可以是具有肖特基二極體的條形導體。如果不是通過總線而是每個接收器107、108通過單獨的線路直接連接到中心評估裝置110，則可以得出關於故障位置、至少關於艙室104、105、106中的哪個艙室有故障的結論。中心評估裝置110檢測給定頻率的輻射。在中心評估裝置110中可以通過接收到的幅度來估計洩漏的大小。為此，在接收器107、108中對接收到的信號的幅值進行模數轉換。根據由接收器107、108以二進位信號的形式傳輸給中心評估裝置110的K比特，中心評估裝置110可以估計洩漏的大小。評估裝置110可以在時域內調製傳輸信號111。因此，可減少傳輸輸出，因為由於在評估裝置110中執行相關，信號也可以在噪音中被檢測到。通過時間調製，也增加了裝置的靈敏性，使得更小的洩漏也能被檢測到。在小洩漏的情況下，檢測到的信號的輸出是低的，該輸出在管路101外部可用。在這種設置中，小的洩漏與所施加的頻率相關。這意味著直徑比HF波長小的洩漏是所謂的小的洩漏。在小的洩漏處，很少有高能HF輻射到達管子 101的外部。在低能量的信號的情況下，例如通過編碼，譬如使用偽隨機頻率調製或擴頻調製， 信號的時間調製有助於提高裝置的靈敏度。特別是，當在護套102和管路101之間的區域填充有絕緣材料時，波在內部導體 113中的傳播速度不同于波在導體101和102之間的空間中的傳播速度。評估裝置110中的信號相關有助於間接地測量損壞的位置。為此，對發射器100和接收器107、108之間的傳播時間差進行測量，並且在管路101內部的傳播速度和在管路101和護套102之間的空間中的傳播速度已知的情況下，根據該傳播時間差可得出關於管子受損位置的結論。為此， 在使用單獨的線路(在圖1中未示出)的情況下，頻率範圍從50Hz至20000Hz的LF信號從接收器107、108返回到評估裝置110。在評估裝置110中，所傳輸的信號與接收到的信號進行比較並被評估。例如，合適的調製是作為LF信號的鋸齒波調製或三角波調製，其用具有小漂移的HF傳輸頻率來調製。圖2示出具有護套102的管路101的縱向剖面圖。縱向剖面圖示出護套102基本上平行於管子101的準線。絕緣體201設置在護套102和管路101之間。管路101包括傳導材料，例如鈦或鈦合金。然而，導電性也可以通過使用包括導電塗層的非傳導材料的塗層來實現。熱絕緣體201的厚度範圍從0. 5(0. Olm)英寸至2英寸(0. 05m)。熱絕緣體包括非傳導材料，例如玻璃絨。護套102可以是薄的傳導鈦箔，其厚度範圍從0.5mm至3mm。另外，傳統的溫度傳感器可以安裝在孔202上，這些孔沿著縱軸設置，其直徑範圍從0. 5mm至 2mm。這些傳統的溫度傳感器可以被使用以補充洩漏檢測器。然而，附加的溫度傳感器或溫度傳感器線路不是必需的。圖3示出根據圖2的管道的橫截面圖。管道或內部管子101的直徑範圍從6. 5英寸(0. 17m)至9英寸(0. 23m)或從6英寸(0. 15m)至8英寸(0. 2m)。6. 5英寸和9英寸是典型的管子直徑。根據所選的材料，管子101的壁強度範圍從0. 4mm至1mm。圖4示出根據本發明的示例性實施例的管路的詳細的縱向剖面圖。圖4示出管路 101，其通過電動或電動-氣動的裝置401將材料(諸如引氣)流過的管子區域絕緣。絕緣可以通過電動閥來實現。通過發射器100，電磁波被耦合到內部管子101中，該電磁波在遠離閥401的縱向方向上與管子的布置平行地移動。在這種設置中，薄的導體已安裝在由金屬材料製成的閥體上。如果需要，閥的激活軸(activation axis)可以用作這種耦合導體。圖4示出管路101的管壁的洩漏402。HF輻射113的傳播模式例如可以是電磁波的TEu模式。在損壞或洩漏402的區域中，HF輻射113的一部分耦合到管路101和護套 102之間的外部區域201中。導電的管路101與導電護套102 —起形成同軸管路。由於洩漏402導致的耦合而在同軸導體中也激發了電磁波403的模式。其作為電磁波在同軸管路的外部導體102和同軸管路的內部導體101之間延伸。至外部區域201的耦合402的品質取決於洩漏402的大小和HF輻射113所用的頻率，以及取決於管路101和同軸管路101、102的幾何數據。品質是用於高頻技術中的尺度，該尺度提供與耦合品質有關的結論。HF輻射113的頻率越高，波長越短，且通過這種輻射可檢測到的孔402越小。因為間隙201對應於同軸導體(內部導體101和外部導體102)，所以不存在對傳播波的頻率下限。因此，在耦入能量403傳播期間的損耗在這個區域中是相對低的。波在該空間中傳播直到它們最後到達天線404並通過線路114傳送到接收器107。接收器107從接收到的 HF輻射中提取LF信號，該接收器通過總線線路或單獨的線路109將該信號轉發給評估單元 (在圖4中未示出)用於檢測。框架或肋103將兩個艙室104和105分開。儘管在艙室104的出現洩漏402的區域中，HF輻射被運送到外部區域201中，但在艙室105的外部區域201中沒有HF輻射，因為在艙室105的區域中沒有洩漏。用於接收HF輻射的天線404設置在隔間結構103的結構部件上。所述天線404接收在艙室104的區域中到達外部區域201的所有HF輻射。基本上可以一出現洩漏402就進行HF輻射的檢測，因為檢測的速度僅取決於電磁波在管路101和空間201中的傳播速度。電磁波的傳播幾乎以光速進行。
在具體條件下，這意味著，為了實現檢測，例如艙室104不需要首先被加熱到一定溫度，因為洩漏並不是通過加熱傳感器來檢測的，即，並不是通過測量具有物理效應的能量來檢測洩漏。因此，能夠快速報告損壞。洩漏並不通過加熱傳感器來檢測，即，並不是通過測量具有物理效應的能量來檢測洩漏；而是由於電磁耦合的結果而檢測到內部管子101的缺陷。因此，可以立即報告損壞。因為洩漏的HF輻射403由於外部導體102和內部導體101的同軸傳導作用而在內部區域201中被引導，所以可以防止影響用於洩漏檢測的並行裝置，或防止影響並行設置的洩漏的管子，由此能夠實現對故障做出安全的反應。一個管子上所經受的任何損壞將不會引起對與受損管子並行布置的未受損的管子的錯誤檢測，因此這能夠實現對故障做出可靠的反應。由於能量耦合進整個空腔並因此可以在很大程度上與接收器的實際安裝位置無關地進行測量，所以損壞的位置不是特別地重要。因為能量耦合進整個空腔或艙室，並因此可以在很大程度上與接收器的具體安裝位置無關地進行測量，所以損壞的位置不是特別地重要。在目前已知的傳感器的情況下，為了能夠實現迅速的檢測，熱空氣的噴射必須通過絕緣體202中的孔出來而直接到達傳感器。取決於所承受的損壞，直接到達傳感器並非總是可能的。因為檢測不取決於所輸送的材料而是通過額外施加的過程參數來進行，所以還可以在管子未被使用時檢測洩漏。出來的空氣不必儘可能精確地到達傳感器來保證傳感器做出的快速響應。如果管子並排布置，如A380的機翼的情況下那樣，則可以防止以下情形管子中的破裂首先激活其它管子的傳感器，而採取了相應的錯誤的隔離措施；或者兩個傳感器都被激活，結果必須關斷這兩個管道系統。如下情形可以被防止如果出來的空氣未直接到達傳感器，則在洩漏能被檢測到之前首先整個環境必須被加熱到響應溫度，這會導致相當大的局部損壞。下面說明了現代管道的設計，如圖2和3所示。管道的芯是實際的管子101，該管子由鈦或鈦合金製成。這種管子具有不同的直徑，例如6. 5英寸(0. 17m)和9英寸(0. 23m)。 取決於所使用的材料，壁厚範圍從0.4mm至1mm。厚度大約為1英寸(0.025m)的熱絕緣體 201圍繞管子設置。所述熱絕緣體包括非傳導材料，例如玻璃絨。薄的傳導鈦箔102提供對外部的罩。沿著縱軸，在鈦箔中有一些小孔202，所述孔202的厚度為幾個毫米，溫度傳感器線路通常布置在所述孔202上方。圖4再次示出上述管道。在左邊，存在電動(電動-氣動)裝置401用於隔離繼續到右側的管段，這種隔離通過電動閥來進行。圖4中的附圖標記103表示，管子的絕緣體 /護套必須在管子穿過隔間結構103的結構部件的這些位置處多次被中斷。本發明的示例性實施例可以規定內部導體可被用作空心導電體以便傳送橫電 (TE)波或橫磁(TM)波。為此，改變閥401。薄的導體100安裝在閥體(通常由金屬製成) 上；然而，如果需要，閥的激活軸可以用作這種耦合導體。來自發射器100的高頻電流被饋送給該導體，該發射器100設置在閥401附近。發射器100的頻率被選擇為使得在管路101 的管子直徑已知的情況下產生未被衰減的傳播。一種選擇是所謂的頻率最低的TEu波；其中可以針對每種直徑(6英寸(0. 15m)、8英寸(0. 2m)、9英寸(0. 23m)等)來計算所述頻率。
由於內部管子沒有任何朝向外部的缺口地從源頭一直引至消耗裝置，所以前進的電磁波保持在內部管子內。因此，在正常的情況下，在絕緣層201中根本不存在任何可測量的HF輻射。正好在內部導體101與金屬絕緣體102之間形成空腔的絕緣層201中，HF傳感器107、108設置在關鍵的位置上。通常，在外護套中的每個中斷處的前面，例如由於套管(Ieadthrough) 103，一個這種檢測器107、108和接收器必須在適當的位置上。輸出信號可以是簡單的警報信號 (檢測到HF、未檢測到HF)，或者其可以是LF信號(用於定位目的的信號特徵(signal impression)的角軍調)。例如可以通過總線系統109或通過單獨的線路(未示出)來進行互連。如果在有故障的情況下，內部管子402被損壞，則內部導體101在空間201中耦合一些HF輻射403。在此種設置中，耦合的品質基本取決於損壞的形狀和大小。因為間隙201 對應於同軸導體(內部導體和外部導體)，所以不存在對傳播波的頻率下限。因此，在耦入能量403傳播期間的損耗在這個區域中是相對低的。這些波在間隙中傳播直到它們最後達接收器107、108並被檢測到為止。所述接收器107、108確認接收並以這種方式記錄管子損壞 402。以最簡單的形式得到了如圖1示出的替代電連接圖。中心評估110控制發射器 110，在所示的這種情況下該發射器將限定頻率的、調節輸出的恆定時間的輻射耦合進內部管子中。在間隙中的專用位置103處設置接收器電路107、108。通過總線109或通過單獨的線路傳輸輸出信號用於進行中心評估。在這種情況中，評估包括單純檢測給定頻率的輻射，可能另外通過不精確的幅值(k比特)的差別來粗略地估計洩漏的程度。在擴展的形式中，發送器信號可在時間上被調製。另一方面，這樣可以顯著地減少傳輸輸出，因為通過相關甚至在噪聲中也可以檢測到該信號(比照例如GPS技術)。此外， 極大地提高了裝置的靈敏性，使得更小的洩漏也能被檢測到。另一方面，一般而言，波在內部導體中與在間隙中的傳播速度是顯著不同的。 因此，信號相關可以有助於間接測量損壞的位置。為此，發射器和接收器之間的傳播時間差被測量，並在內部管子和間隙中的傳播速度已知的情況下根據所測量的傳播時間差可以得出與管子損壞的位置相關的結論。一般而言，接收器的輸出信號是LF信號 (50Hz. . . 20000Hz)，所述LF信號必須以相應的品質向前轉換以便進行中心評估。這裡進行實際的評定。例如，具有小漂移的傳輸頻率的鋸齒波調製或三角波調製是適合的調製。這是已知的如在商用雷達測高計中所使用的CWFM雷達技術。此外，可以想到的是如在GPS技術中所使用的偽隨機頻率調製。另外，應該指出，「包括」並不排除其它元件或步驟，並且「一」或「一個」並不排除複數。此外，應該指出，參照上述示例性實施例中之一所說明的特性或步驟還可以與上述的其它示例性實施例的其它特徵或步驟結合使用。權利要求中的附圖標記不應解釋為限制。
權利要求
1.一種用於洩露檢測器的閥(401)，所述閥(401)包括 閥體；導體；其中所述導體被安裝在所述閥體上；其中所述閥(401)適用於使用於材料流過的管子區域絕緣；其中所述導體適用於將電磁波耦合在內部管路(101)中。
2.根據權利要求1所述的閥001)，其中所述導體是所述閥0101)的激活軸。
全文摘要
本發明涉及用於洩露檢測器的閥。所述閥(401)包括閥體；導體；其中所述導體被安裝在所述閥體上；其中所述閥(401)適用於使用於材料流過的管子區域絕緣；其中所述導體適用於將電磁波耦合在內部管路(101)中。
文檔編號G01M3/40GK102269642SQ20111010823
公開日2011年12月7日 申請日期2006年10月11日 優先權日2005年10月12日
發明者海科·比林 申請人:空中巴士德國有限公司