CN1973194A - 用于检测温度变化尤其是用于检测低温液体泄漏的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

用于检测温度变化的创造性设备包括用于容纳液体(3)的空心导热管(1)，其中所述导热管(1)包括第一端(6，7)和第二端(7，6)，这两端中的一端(6，7)连接于所述传感器(4)且两端中的至少一端(7，6)封闭。所述用于检测温度变化的设备使得能够检测低温、冷、热和超热液体泄漏。

Description

用于检测温度变化尤其是用于检测低温液体泄漏的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种温度变化检测设备，该设备包括用于确定由温度变化引起的物理量变化的装置，此装置连接于用于测量所述物理量的检测器。本发明还涉及该设备用于检测温度变化尤其是由低温液体泄漏导致的温度变化的应用。
背景技术
从文献EP 0502781可很好地了解这种设备，该文献描述了一种低温液体泄漏检测设备，其中用于确定由温度变化引起的物理量变化的装置是光纤。光纤具有这样的特性，即当经受由在光纤附近发生的低温液体泄漏导致的温度变化(从热到冷)时会变得不透光。在专利EP 0502781中所述设备的光纤连接到用于测量物理量的检测器，在此情况下该检测器是光纤在变得不透光时发射的光线的折射率变化的检测器。此检测器需要存在透镜和可测量折射率的光学设备。此设备还要求存在光源，该光源通常为激光器。
这种设备的缺点是实现起来昂贵且麻烦。实际上，光纤是昂贵且精密的材料，光源包括同样昂贵的激光器，并且检测器也是复杂、精密且昂贵的检测器。此外，此设备并不非常灵活，仅可检测深冷温度量级的温度，而不能容易地检测高于-60℃的温度，因此不能检测由温液体泄漏引起的温度变化。
发明内容
本发明的目的是通过提供这样的设备来克服现有技术的缺陷，即该设备在被构造成监控在给定温度值范围内的生产装置时可测量温度变化。可使用本发明设备的温度范围非常宽，从-269℃到+3000℃，而同时保持高测量精度以及设备和用于实现该设备的方法的简单性。
为了解决此问题，根据本发明，提供了一种如开始提到的设备，其中所述装置包括设计成容纳流体的空心导热管，所述导热管包括第一端和第二端，这两端中的一端连接于所述检测器且两端中的至少一端闭合。
该设备是非常简单的设备，其中由于热导体内所容纳流体的物理量的变化(体积、压力等)间接地测量温度变化。如果流体是液体，在将要检测升温的情况下，例如在热液体从储存箱溢出的情况下，由于管内容纳的液体膨胀乃至蒸发，所以压力将突然升高。另一方面，如果将要检测低温液体的泄漏，并且如果导热管容纳某种气体例如CO2，该气体会由于冷却而从气态变为液态，这会造成压力迅速降低。
有利地，导热管是金属管或者由金属合金制成。这使得可快速警告泄漏的迹象；实际上，管外壁上的温度变化必须尽可能快地施加给管内容纳的流体以便此流体可改变其状态。为此，金属管或由金属合金制成的管是适合的，但是任何其它的有机械抗力并且导热的材料也是合适的。
当然，该导热管还必须用能够承受待检测流体的温度的材料制造，管材料必须与待检测的流体在化学上相容，并且管必须能够承受一定压力。
在一个有利的实施例中，管内容纳的流体表现为气体的形式。优选地，容纳于所述导热管内的气态流体的压力与大气压力不同。更优选地，待测量的物理量是压力，该设备包括压力计作为可读取导热管内存在压力的压力检测器，并且此压力值使得可以检测热导体所经历的温度变化。
在一个尤其有利的实施例中，压力计用于在所述流体的压力超过预定压力阈值时生成信号。
用于生成信号的压力计例如是连接于继电器的压力计；在这种情况下，发射的信号打开和关闭继电器，该继电器分别产生信号中断或传输。根据一个变型，压力计可以是生成电子信号的电子压力计。换句话说，当容纳于导热管内部的流体的压力降低时——例如由于低温液体流动或泄漏到导热管上，所设想的压力计可以是“智能”压力计，从而当压力超过临界值时发射信号。此信号可以是直接的音频或可视信号，因为压力计配备有实现此目的所必需的设备，否则信号需要随后通过发射器和/或处理器处理。
根据本发明的设备还可包括连接于所述检测器的处理器，所述处理器还用于确定随时间的压力变化(ΔP/Δt)，将所述随时间的压力变化(比值ΔP/Δt)与预定值(ΔP/Δt)x进行比较。此实施例可以防止导热管内容纳的流体泄漏到外部触发该系统以及被考虑。实际上，在容纳于导热管内部的流体为气态CO2的情况下，流体会缓慢地泄漏到外部，在这种情况下随时间的压力变化是低值。另一方面，如果温度突然降低，压力会因流体从气态到液态的变化而迅速降低，在这种情况下随时间的压力变化将是一大得多的值。因此，可将处理器编程，使得处理器将随时间的压力变化与一仅指示温度变化而不指示导热管中的泄漏的随时间的压力变化值进行比较。
另外，非常有利地，该设备包括连接于所述处理器输出端的报警信号发生器，所述报警信号发生器用于发射至少一个报警信号。
因此，对于上文刚刚说明的，处理器可向报警信号发生器发送信号，以便报警信号发生器仅在温度变化的真实情况下而不是在容纳于导热管内的流体泄漏的情况下生成报警。
此实施例使得可避免监控循环(rondes de surveillance)，并允许生产装置能够经历将要通过根据本发明的设备远程地和/或自动地监控的温度变化。
有利地，暴露在温度变化下的端部是所述导热管两端中的所述至少一个闭合端，并且检测器连接于相对于两端中暴露在温度变化下的所述至少一个闭合端的另一端。
另外，在所述另一端的检测器位于这样的区域内，该区域远离两端中所述至少一个闭合端设置在其中、易于发生温度变化的区域，当所述设备被安装时，上述两端通过所述导热管连接起来。
这使得检测器可使用不需要承受温度和压力的极限条件的元件和材料。因此，这些材料的成本大大降低。此外，可将检测器移动得更远这一事实使得可将其与工业生产装置的环境内会产生的任何可能的电磁或其它干扰隔离开。
所附权利要求中给出了根据本发明的设备的其它形式的实施例。
本发明还涉及根据本发明的用于检测温度变化的设备在温、冷乃至低温(超冷)液体的泄漏检测中的应用。
附图说明
从下文参照附图给出的非限制性说明中可清楚地了解本发明的其它特征、细节和优点。
图1是根据本发明的设备的示意图；
图2a是本发明的一个实施例以及其应用于检测低温液体泄漏的示意图；
图2b是本发明的与图2a中相同的实施例以及其应用于检测容纳有温液体的储存箱的溢出的示意图；
图3是本发明的与图2a或2b中相同但其应用不同的实施例的示意图。本发明用于检测-20℃下的冷却室的升温。
具体实施方式
图1示出根据本发明的设备的优选实施例。该设备包括空心的导热管1，该导热管的第一端7通过塞子2闭合。空心导热管1容纳有流体3--优选地以气体3的形式，其压力用压力计4测量。压力计4的下游可以是另一个压力计5或检测器，当需要时其处理器连接到报警信号发射器(未示出)。如果待监控的区域容易在低温液体9泄漏之后温度突然降低，则可将处理器5编程用于在突然减压的情况下发射信号。或者，可将处理器5编程为在压力突然升高的情况下——例如与温液体覆盖设备的一端2相对应——发射信号。信号发射实际上通过比较来执行。在存在处理器5的特定情况下，通过比较随时间的压力变化(比值ΔP/Δt)和预定值(ΔP/Δt)x执行。该设备还包括隔离塞或阀8。在压力计4的上游还存在用于封闭空心导热管1的另一端6的塞子2(优选为双锥形)。
有利地，围绕待监控区域的导热管必须填充有气体3，该气体的物理特性为在该气体被限制于管1内部的压力下，气体3在导热管与低温液体9接触的位置处液化乃至固化。
如上所述，如果将要检测温液体9，则优选地选择液态下的流体3，然后检测由该液态流体朝气态的状态变化导致的压力升高。这里，应当理解，流体3的特性还依赖于待监控区域的常规温度(如果该区域暴露在大气条件下，则在霜冻情况下必须避免流体的液化)。
当管1不再与低温液体9接触时，管1与其容纳的流体3一起升温。流体3将蒸发并且恢复初始压力。检测系统再次变为自动的并且自然地可操作。
这里用于检测低温液体9的情况的原理在于这样的物理特性，即一些气体在液化或固化时体积会大大减小。
图2a、2b和3示出其他形式的应用。这些实施例基于完全相同的操作原理。唯一不同的特征是待检测的温度变化，因为在图2a的情况下，待检测的液体泄漏会导致温度突然降低(低温液体9从储存箱10泄漏)、温度突然升高(温液体从储存箱10溢出)、或者由于房间10的门11被意外打开而使房间10升温到-50℃引起的温度较少地降低。
可用于检测低温液体泄漏的气体的示例为CO2。下面给出一数值表，该表可将此气体的液化(冷凝)温度与气体压力相关联。此数据是作为示例给出的，决不应理解为将本发明局限于CO2的使用。在此上下文内可使用多种其它的气体，例如氨。
绝对压力(巴)    冷凝温度T℃
0.01            -139
1               -88
2               -76
3     -68
4     -62
5     -57
6     -53
7     -49
8     -46
9     -43
10    -40
11    -37
12    -35
13    -33
应当理解，本发明决不局限于上文所述的实施例，并且在不脱离所附权利要求的范围的情况下可对其进行多种修改。

Claims (15)

1.一种温度变化检测设备，该设备包括用于确定由温度变化引起的物理量变化的装置，此装置连接于用于测量所述物理量的检测器，其特征在于，所述装置包括设计成容纳流体(3)的空心导热管(1)，所述导热管(1)包括第一端(6，7)和第二端(7，6)，这两端中的一端(6，7)连接于所述检测器(4)且这两端中的至少一端(7，6)是闭合的。
2.根据权利要求1所述的温度变化检测设备，其特征在于，所述导热管(1)是金属管或由金属合金制成的管。
3.根据前述权利要求中任一项所述的温度变化检测设备，其特征在于，所述容纳于管(1)内的流体(3)为气体的形式。
4.根据权利要求3所述的温度变化检测设备，其特征在于，容纳于所述导热管(1)内的气态流体(3)的压力与大气压力不同。
5.根据前述权利要求中任一项所述的温度变化检测设备，其特征在于，容易因所述温度变化而变化的物理量是压力。
6.根据前述权利要求中任一项所述的温度变化检测设备，其特征在于，设有压力计(4)，用于在所述流体(3)的压力超过预定压力阈值时生成信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的温度变化检测设备，其特征在于，所述设备还包括连接于所述检测器(4)的处理器(5)，所述处理器(5)还用于确定随时间的压力变化(ΔP/Δt)，将所述随时间的压力变化(比值ΔP/Δt)与预定值(ΔP/Δt)x进行比较。
8.根据前述权利要求中任一项所述的温度变化检测设备，其特征在于，所述设备还包括连接于所述处理器(5)输出端的报警信号发生器，所述报警信号发生器用于发射至少一个报警信号。
9.根据前述权利要求中任一项所述的温度变化检测设备，其特征在于，所述至少一个信号被传送给用于发射易于被迅速注意到的报警信号的音频和/或可视报警信号发射器。
10.根据前述权利要求中任一项所述的温度变化检测设备，其特征在于，暴露在温度变化下的端部是所述导热管两端中的所述至少一个闭合端(7，6)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的温度变化检测设备，其特征在于，所述检测器(4)连接于相对于两端中暴露在温度变化下的所述至少一个闭合端(7，6)的另一端(6，7)。
12.根据权利要求11所述的温度变化检测设备，其特征在于，在所述另一端(6，7)的所述检测器位于这样的区域内，即该区域远离两端中所述至少一个闭合端(7，6)设置于其中、易于发生温度变化的区域，当所述设备被安装时，上述两端(6，7)通过所述导热管连接起来。
13.根据权利要求1到12所述的温度变化检测设备在低温液体(9)(超冷液体，温度低于-50℃)的泄漏检测中的应用。
14.根据权利要求1到12所述的温度变化检测设备在温液体(9)的泄漏检测中的应用。
15.根据权利要求1到12所述的温度变化检测设备在冷液体(9)(0和-50℃之间)的泄漏检测中的应用。
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