用於檢測溫度變化尤其是用於檢測低溫液體洩漏的設備和方法

2023-10-05 14:33:54 1

專利名稱：用於檢測溫度變化尤其是用於檢測低溫液體洩漏的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種溫度變化檢測設備，該設備包括用於確定由溫度變化引起的物理量變化的裝置，此裝置連接於用於測量所述物理量的檢測器。本發明還涉及該設備用於檢測溫度變化尤其是由低溫液體洩漏導致的溫度變化的應用。
背景技術：
從文獻EP 0502781可很好地了解這種設備，該文獻描述了一種低溫液體洩漏檢測設備，其中用於確定由溫度變化引起的物理量變化的裝置是光纖。光纖具有這樣的特性，即當經受由在光纖附近發生的低溫液體洩漏導致的溫度變化(從熱到冷)時會變得不透光。在專利EP 0502781中所述設備的光纖連接到用於測量物理量的檢測器，在此情況下該檢測器是光纖在變得不透光時發射的光線的折射率變化的檢測器。此檢測器需要存在透鏡和可測量折射率的光學設備。此設備還要求存在光源，該光源通常為雷射器。
這種設備的缺點是實現起來昂貴且麻煩。實際上，光纖是昂貴且精密的材料，光源包括同樣昂貴的雷射器，並且檢測器也是複雜、精密且昂貴的檢測器。此外，此設備並不非常靈活，僅可檢測深冷溫度量級的溫度，而不能容易地檢測高於-60℃的溫度，因此不能檢測由溫液體洩漏引起的溫度變化。

發明內容
本發明的目的是通過提供這樣的設備來克服現有技術的缺陷，即該設備在被構造成監控在給定溫度值範圍內的生產裝置時可測量溫度變化。可使用本發明設備的溫度範圍非常寬，從-269℃到+3000℃，而同時保持高測量精度以及設備和用於實現該設備的方法的簡單性。
為了解決此問題，根據本發明，提供了一種如開始提到的設備，其中所述裝置包括設計成容納流體的空心導熱管，所述導熱管包括第一端和第二端，這兩端中的一端連接於所述檢測器且兩端中的至少一端閉合。
該設備是非常簡單的設備，其中由於熱導體內所容納流體的物理量的變化(體積、壓力等)間接地測量溫度變化。如果流體是液體，在將要檢測升溫的情況下，例如在熱液體從儲存箱溢出的情況下，由於管內容納的液體膨脹乃至蒸發，所以壓力將突然升高。另一方面，如果將要檢測低溫液體的洩漏，並且如果導熱管容納某種氣體例如CO2，該氣體會由於冷卻而從氣態變為液態，這會造成壓力迅速降低。
有利地，導熱管是金屬管或者由金屬合金製成。這使得可快速警告洩漏的跡象；實際上，管外壁上的溫度變化必須儘可能快地施加給管內容納的流體以便此流體可改變其狀態。為此，金屬管或由金屬合金製成的管是適合的，但是任何其它的有機械抗力並且導熱的材料也是合適的。
當然，該導熱管還必須用能夠承受待檢測流體的溫度的材料製造，管材料必須與待檢測的流體在化學上相容，並且管必須能夠承受一定壓力。
在一個有利的實施例中，管內容納的流體表現為氣體的形式。優選地，容納於所述導熱管內的氣態流體的壓力與大氣壓力不同。更優選地，待測量的物理量是壓力，該設備包括壓力計作為可讀取導熱管內存在壓力的壓力檢測器，並且此壓力值使得可以檢測熱導體所經歷的溫度變化。
在一個尤其有利的實施例中，壓力計用於在所述流體的壓力超過預定壓力閾值時生成信號。
用於生成信號的壓力計例如是連接於繼電器的壓力計；在這種情況下，發射的信號打開和關閉繼電器，該繼電器分別產生信號中斷或傳輸。根據一個變型，壓力計可以是生成電子信號的電子壓力計。換句話說，當容納於導熱管內部的流體的壓力降低時——例如由於低溫液體流動或洩漏到導熱管上，所設想的壓力計可以是「智能」壓力計，從而當壓力超過臨界值時發射信號。此信號可以是直接的音頻或可視信號，因為壓力計配備有實現此目的所必需的設備，否則信號需要隨後通過發射器和/或處理器處理。
根據本發明的設備還可包括連接於所述檢測器的處理器，所述處理器還用於確定隨時間的壓力變化(ΔP/Δt)，將所述隨時間的壓力變化(比值ΔP/Δt)與預定值(ΔP/Δt)x進行比較。此實施例可以防止導熱管內容納的流體洩漏到外部觸發該系統以及被考慮。實際上，在容納於導熱管內部的流體為氣態CO2的情況下，流體會緩慢地洩漏到外部，在這種情況下隨時間的壓力變化是低值。另一方面，如果溫度突然降低，壓力會因流體從氣態到液態的變化而迅速降低，在這種情況下隨時間的壓力變化將是一大得多的值。因此，可將處理器編程，使得處理器將隨時間的壓力變化與一僅指示溫度變化而不指示導熱管中的洩漏的隨時間的壓力變化值進行比較。
另外，非常有利地，該設備包括連接於所述處理器輸出端的報警信號發生器，所述報警信號發生器用於發射至少一個報警信號。
因此，對於上文剛剛說明的，處理器可向報警信號發生器發送信號，以便報警信號發生器僅在溫度變化的真實情況下而不是在容納於導熱管內的流體洩漏的情況下生成報警。
此實施例使得可避免監控循環(rondes de surveillance)，並允許生產裝置能夠經歷將要通過根據本發明的設備遠程地和/或自動地監控的溫度變化。
有利地，暴露在溫度變化下的端部是所述導熱管兩端中的所述至少一個閉合端，並且檢測器連接於相對於兩端中暴露在溫度變化下的所述至少一個閉合端的另一端。
另外，在所述另一端的檢測器位於這樣的區域內，該區域遠離兩端中所述至少一個閉合端設置在其中、易於發生溫度變化的區域，當所述設備被安裝時，上述兩端通過所述導熱管連接起來。
這使得檢測器可使用不需要承受溫度和壓力的極限條件的元件和材料。因此，這些材料的成本大大降低。此外，可將檢測器移動得更遠這一事實使得可將其與工業生產裝置的環境內會產生的任何可能的電磁或其它幹擾隔離開。
所附權利要求中給出了根據本發明的設備的其它形式的實施例。
本發明還涉及根據本發明的用於檢測溫度變化的設備在溫、冷乃至低溫(超冷)液體的洩漏檢測中的應用。


從下文參照附圖給出的非限制性說明中可清楚地了解本發明的其它特徵、細節和優點。
圖1是根據本發明的設備的示意圖；圖2a是本發明的一個實施例以及其應用於檢測低溫液體洩漏的示意圖；圖2b是本發明的與圖2a中相同的實施例以及其應用於檢測容納有溫液體的儲存箱的溢出的示意圖；圖3是本發明的與圖2a或2b中相同但其應用不同的實施例的示意圖。本發明用於檢測-20℃下的冷卻室的升溫。
具體實施例方式
圖1示出根據本發明的設備的優選實施例。該設備包括空心的導熱管1，該導熱管的第一端7通過塞子2閉合。空心導熱管1容納有流體3--優選地以氣體3的形式，其壓力用壓力計4測量。壓力計4的下遊可以是另一個壓力計5或檢測器，當需要時其處理器連接到報警信號發射器(未示出)。如果待監控的區域容易在低溫液體9洩漏之後溫度突然降低，則可將處理器5編程用於在突然減壓的情況下發射信號。或者，可將處理器5編程為在壓力突然升高的情況下——例如與溫液體覆蓋設備的一端2相對應——發射信號。信號發射實際上通過比較來執行。在存在處理器5的特定情況下，通過比較隨時間的壓力變化(比值ΔP/Δt)和預定值(ΔP/Δt)x執行。該設備還包括隔離塞或閥8。在壓力計4的上遊還存在用於封閉空心導熱管1的另一端6的塞子2(優選為雙錐形)。
有利地，圍繞待監控區域的導熱管必須填充有氣體3，該氣體的物理特性為在該氣體被限制於管1內部的壓力下，氣體3在導熱管與低溫液體9接觸的位置處液化乃至固化。
如上所述，如果將要檢測溫液體9，則優選地選擇液態下的流體3，然後檢測由該液態流體朝氣態的狀態變化導致的壓力升高。這裡，應當理解，流體3的特性還依賴於待監控區域的常規溫度(如果該區域暴露在大氣條件下，則在霜凍情況下必須避免流體的液化)。
當管1不再與低溫液體9接觸時，管1與其容納的流體3一起升溫。流體3將蒸發並且恢復初始壓力。檢測系統再次變為自動的並且自然地可操作。
這裡用於檢測低溫液體9的情況的原理在於這樣的物理特性，即一些氣體在液化或固化時體積會大大減小。
圖2a、2b和3示出其他形式的應用。這些實施例基於完全相同的操作原理。唯一不同的特徵是待檢測的溫度變化，因為在圖2a的情況下，待檢測的液體洩漏會導致溫度突然降低(低溫液體9從儲存箱10洩漏)、溫度突然升高(溫液體從儲存箱10溢出)、或者由於房間10的門11被意外打開而使房間10升溫到-50℃引起的溫度較少地降低。
可用於檢測低溫液體洩漏的氣體的示例為CO2。下面給出一數值表，該表可將此氣體的液化(冷凝)溫度與氣體壓力相關聯。此數據是作為示例給出的，決不應理解為將本發明局限於CO2的使用。在此上下文內可使用多種其它的氣體，例如氨。
絕對壓力(巴)冷凝溫度T℃0.01-1391 -882 -76
3 -684 -625 -576 -537 -498 -469 -4310-4011-3712-3513-33應當理解，本發明決不局限於上文所述的實施例，並且在不脫離所附權利要求的範圍的情況下可對其進行多種修改。
權利要求
1.一種溫度變化檢測設備，該設備包括用於確定由溫度變化引起的物理量變化的裝置，此裝置連接於用於測量所述物理量的檢測器，其特徵在於，所述裝置包括設計成容納流體(3)的空心導熱管(1)，所述導熱管(1)包括第一端(6，7)和第二端(7，6)，這兩端中的一端(6，7)連接於所述檢測器(4)且這兩端中的至少一端(7，6)是閉合的。
2.根據權利要求1所述的溫度變化檢測設備，其特徵在於，所述導熱管(1)是金屬管或由金屬合金製成的管。
3.根據前述權利要求中任一項所述的溫度變化檢測設備，其特徵在於，所述容納於管(1)內的流體(3)為氣體的形式。
4.根據權利要求3所述的溫度變化檢測設備，其特徵在於，容納於所述導熱管(1)內的氣態流體(3)的壓力與大氣壓力不同。
5.根據前述權利要求中任一項所述的溫度變化檢測設備，其特徵在於，容易因所述溫度變化而變化的物理量是壓力。
6.根據前述權利要求中任一項所述的溫度變化檢測設備，其特徵在於，設有壓力計(4)，用於在所述流體(3)的壓力超過預定壓力閾值時生成信號。
7.根據前述權利要求中任一項所述的溫度變化檢測設備，其特徵在於，所述設備還包括連接於所述檢測器(4)的處理器(5)，所述處理器(5)還用於確定隨時間的壓力變化(ΔP/Δt)，將所述隨時間的壓力變化(比值ΔP/Δt)與預定值(ΔP/Δt)x進行比較。
8.根據前述權利要求中任一項所述的溫度變化檢測設備，其特徵在於，所述設備還包括連接於所述處理器(5)輸出端的報警信號發生器，所述報警信號發生器用於發射至少一個報警信號。
9.根據前述權利要求中任一項所述的溫度變化檢測設備，其特徵在於，所述至少一個信號被傳送給用於發射易於被迅速注意到的報警信號的音頻和/或可視報警信號發射器。
10.根據前述權利要求中任一項所述的溫度變化檢測設備，其特徵在於，暴露在溫度變化下的端部是所述導熱管兩端中的所述至少一個閉合端(7，6)。
11.根據前述權利要求中任一項所述的溫度變化檢測設備，其特徵在於，所述檢測器(4)連接於相對於兩端中暴露在溫度變化下的所述至少一個閉合端(7，6)的另一端(6，7)。
12.根據權利要求11所述的溫度變化檢測設備，其特徵在於，在所述另一端(6，7)的所述檢測器位於這樣的區域內，即該區域遠離兩端中所述至少一個閉合端(7，6)設置於其中、易於發生溫度變化的區域，當所述設備被安裝時，上述兩端(6，7)通過所述導熱管連接起來。
13.根據權利要求1到12所述的溫度變化檢測設備在低溫液體(9)(超冷液體，溫度低於-50℃)的洩漏檢測中的應用。
14.根據權利要求1到12所述的溫度變化檢測設備在溫液體(9)的洩漏檢測中的應用。
15.根據權利要求1到12所述的溫度變化檢測設備在冷液體(9)(0和-50℃之間)的洩漏檢測中的應用。
全文摘要
用於檢測溫度變化的創造性設備包括用於容納液體(3)的空心導熱管(1)，其中所述導熱管(1)包括第一端(6，7)和第二端(7，6)，這兩端中的一端(6，7)連接於所述傳感器(4)且兩端中的至少一端(7，6)封閉。所述用於檢測溫度變化的設備使得能夠檢測低溫、冷、熱和超熱液體洩漏。
文檔編號G08B17/04GK1973194SQ200580021054
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月21日 優先權日2004年6月28日
發明者G·奎勒 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具有監督和管理委員會的有限公司