CN101939628A - 根据参考测量原理的嗅吸检漏器 - Google Patents

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嗅吸检漏器包括具有嗅吸尖端(13)的手柄(10)。位于嗅吸尖端处的是测量气体吸入开口(14)和参考气体吸入开口(15)。参考气体吸入开口(15)旨在用于吸入周围气体。根据本发明，参考气体吸入开口与测量气体吸入开口(14)基本上对准相同方向，使得这两个吸入开口是在同一方向上敏感的。

Description

根据参考测量原理的嗅吸检漏器
本发明涉及根据参考测量原理的嗅吸检漏器，其包括含真空泵装置的基本单元，还包括设置有嗅吸尖端并通过软管连接到基本单元的手柄、用于吸入测量气体的测量气体吸入开口、用于吸入参考气体的参考气体吸入开口、以及用于确定测量气体和参考气体的浓度的气体分析仪。
WO 00/55603描述了根据参考测量原理的嗅吸检漏器，除了测量气体吸入开口之外，其还包括参考气体吸入开口。通常对包含冷却剂或碳氢化合物的测试对象执行嗅吸泄漏检测。在这样的处理中，测试对象中存在的介质将用作测试气体。在存在泄漏的情况下，小量的对应测试气体将到达嗅吸检漏器。嗅吸检漏器包括适于检测测试气体的气体分析仪。嗅吸泄漏检测中的问题在于，不仅会吸入从泄漏处发出的测试气体，而且会吸入来自嗅吸尖端周围的气体。如果后者的来自周围的气体碰巧包括较低浓度的测试气体，则这些测试气体浓度也将被气体检测器记录，其中测试气体源自在较早时间检测的泄漏或者源自生产线的填充站。为了在测量气体与周围气体之间进行区分，有人提出在气体分析仪中提供测量试管(cuvette)和参考试管，从而获得测量气体信号和参考信号。两个信号都在锁定放大器中进行处理，达到对应的有用信号将首先经过调制并然后经过相敏整流的效果。以此方式获得的是有用信号，其表示测量信号相对于参考信号的差别。
WO 02/48686 A2描述了一种嗅吸检漏器，其也包括测量气体吸入开口和参考气体吸入开口。借助于切换阀，这两个吸入开口将交替地连接到试管的入口，该试管的入口被布置为与真空泵装置相连接。
在电冰箱和空调系统中，越来越多地使用CO2作为冷却剂。在对这种设备执行的气密测试中，要检查周围空气中作为测试气体的CO2。CO2也以高浓度包含在操作人员所呼出的空气中。在根据参考测量原理工作的常用嗅吸检漏器中，测量气体吸入开口布置在嗅吸尖端的末端，而参考气体吸入开口横向布置且处于凹入的位置。因此，可能会发生操作人员呼出的空气流到达参考气体吸入开口的情形。在这种情况下，因为测量地点附近的周围空气中的CO2浓度高于测量地点本身，因此设备将检测到“负泄漏”。
本发明的目的是提供一种根据参考测量原理的嗅吸检漏器，其中不管周围空气中的可能流如何都获得可靠的结果，并且其中改进了泄漏检测和泄漏评估。
本发明的嗅吸检漏器是由权利要求1定义的。其特征在于，嗅吸尖端上的测量气体吸入开口和参考气体吸入开口被布置为基本上彼此平行。
通过这两个吸入开口的基本平行的布置，实现了它们将总体上从同一方向吸入空气。因此，测量结果没有被空气的偶然的或暂时的横向流动显著地干扰。操作人员将把测量气体吸入开口直接放置在要测试泄漏的地点，而参考气体吸入开口位于相距测量气体吸入开口一段横向距离的位置处，但沿同一主方向取向。
两个吸入开口被布置为基本上彼此平行的事实是说，允许它们具有轻微的角偏差。该偏差最大为15角度(angular degree)并且优选地最大为10角度。在经历其中发生有交叉流动的动态运动的环境中，本发明的优点变得明显。这种交叉流动可由于操作人员的吸入和呼出而发生。通过吸入开口在嗅吸尖端上的以上布置，由于此处这两个吸入开口将在同一方向上有效，因此实现了为测量灵敏度提供方向选择性。
吸入开口可以均被形成为单个开口或者多个开口，例如形成为单独的孔或多孔体的孔结构。也可以使用对于测量气体是可渗透的膜。
优选地，参考气体吸入开口被布置在相对于测量气体吸入开口的凹入位置处。以此方式，实现了测量气体吸入开口可以直接放置在测量地点，而参考气体吸入开口与测量地点保持较大距离，从而可以吸入更大量的周围空气。
嗅吸尖端应被配置成实现到检测系统的高度对称气体输送。为此目的，从嗅吸尖端引到气体分析仪的两个气体通道的长度和容积应大致相等。优选地，嗅吸尖端上的气体入口彼此同轴或者旋转对称。嗅吸尖端必须具有适当的形状，以使得不论测量气体吸入开口与参考气体吸入开口的接近程度如何，测量气体吸入开口能够实现气体流的某种分离。
在嗅吸检漏器的工业应用中，对设备的鲁棒性的要求非常高。这一要求的原因一方面是恶劣的工作环境，另一方面是设备的高强度的连续操作。可以根据各个设计选项中的任何一个实现嗅吸尖端：
1.中心管，相对于管周围的开口环形间隙略微突出，
2.突出中心管，由进入参考气体导管的微通道阵列围绕，所述通道
a.离散地钻孔或蚀刻，
b.形成为多孔过滤体，
3.突出中心管，由进入参考气体导管的环形膜围绕，
4.半球体或半椭圆体，包括以最高点为中心形成的测量气体开口和稍微“更深”的环形间隙。此处，环形间隙可以由开口、单独的洞或者膜形成。根据参考测量原理设计的本发明的嗅吸检漏器利用气体调制来工作。通过使吸入在测量气体吸入开口与参考气体吸入开口之间交替，测量气体和参考气体被交替地供应到检测系统中的测量处理。由此生成的是近似正弦的信号，其幅度表示测量气体浓度与参考气体浓度之间的差。通过由锁定单元控制的切换阀来执行测量气体与参考气体之间的切换。与阀切换频率相位同步地积分该差幅度。以此方式，将过滤掉具有错误的频率和/或相位位置的干扰信号。检测系统必须具有足够短的时间常数，以避免由于不足的调制幅度而产生的信号强度损失。至少，检测系统的时间常数应等于调制频率的倒数值。另一方面，调制频率要足够高以允许泄漏的动态定位。这意味着操作人员能够以足够高的速度移动嗅吸尖端而不会错过泄漏。典型的调制频率在3Hz的数量级。依据相应的应用，嗅吸尖端的材料可以是极其坚硬的、或者耐磨和有弹性的。
用于气体流的切换阀可以被布置在嗅吸尖端中或嗅吸尖端上，或者也可以布置在两个气体输送导管的末端。切换阀应具有尽可能小的死容积，并且其负荷变化耐力应足以允许阀在较长的时间段中承受相应调制频率下的连续操作。
在下文将参照附图更详细地说明本发明的实施例。
在附图中，示出了以下各图：
图1是嗅吸检漏器的第一实施例的视图，其中气体分析仪被整合在手柄中，
图2是一个实施例的视图，其中气体分析仪是质谱仪，
图3是嗅吸尖端的示意性表示，嗅吸尖端包括以分布的图案围绕测量气体吸入开口布置的通道开口，
图4是包括同轴吸入开口的嗅吸尖端的实施例的视图，以及
图5是特别适用于鲁棒性用途的另一实施例的视图。
图1中描绘的嗅吸检漏器包括手柄10，其被形成为把手(hand-grip)并通过软管11连接到基本单元12。嗅吸尖端13从所述伸长的手柄10的前端开始延伸。嗅吸尖端包括伸长管，伸长管具有在其内部布置的两个分离的通道。所述通道之一在前向测量气体吸入开口14处终止。该吸入开口的平面以相对于所述嗅吸尖端13的纵轴的直角取向。另一通道在参考气体吸入开口15处终止，所述参考气体吸入开口15被布置在稍微凹入的位置并且其表面与所述吸入开口14的表面平行地延伸。
特别是，基本单元12包含真空泵装置。通过所述软管11，真空被传递到手柄10。手柄10包括气体分析仪(未示出)。所述气体分析仪包括红外气体分析仪，其可进行操作以用于气体CO2的选择性检测。这种气体分析仪具有简单且紧凑的结构设计，从而允许其容纳在把手内。电力供应由基本单元12通过软管11执行。手柄10还包括操作键，例如键16，通过所述操作键，操作人员将启动测量处理。由于参考气体吸入开口15在基本上与测量气体吸入开口相同的方向上取向，因此这两个吸入开口将从同一方向吸入气体。
图2描绘了嗅吸检漏器的另一实施例，其中质谱仪用作检测系统。尽管质谱仪牵涉到装备水平的增大的开支，但是其将提供关于要分析的气体的最高选择性、最高灵敏度和较大灵活性的优点。
根据图2，嗅吸尖端13包括连接到测量气体吸入开口14的测量气体导管20、以及与其同轴布置并连接到参考气体吸入开口15的参考气体导管21。这两个导管通过软管11延伸到基本单元12。基本单元包括切换阀22，其在本示例中被形成为三位二通阀(3/2 way valve)。这意味着该阀具有三个连接和两个可选切换路径。入口22a连接到导管20，并且另一入口22b连接到导管21。该切换阀的出口22c连接到气体分析仪25，其在此被实现为质谱仪。所述质谱仪要求高真空。为此目的提供了真空泵装置26，其包括前置真空泵27和涡轮分子泵形式的高度真空泵28。在所述气体分析仪25的入口处，布置节气阀29。
气体分析仪25的测量信号通过线30提供到锁定单元31。锁定单元将输出信号传递到显示单元32或者到另一指示装置。锁定单元31还控制切换阀22的螺线管33。锁定单元将从时钟发生器接收时钟信号，并且将以对应的节奏切换切换阀22，以用于将入口22a和入口22b交替连接到出口22c。
在图3、图4和图5中，示出了嗅吸尖端的不同实施例。图3示出了嗅吸尖端13a的一个实施例，嗅吸尖端13a包括管35，其中测量气体吸入开口14形成在管35的前端。管壁中布置有微通道，微通道以其全体形成参考气体吸入开口15。所述微通道以相等的角距围绕参考气体吸入开口14。它们连接到导管21，而测量气体吸入开口14连接到导管20。这两个导管均通向切换阀22，该切换阀以与图2所示的方式相同的方式配置和控制。图4示出了嗅吸尖端13b，其包括外管35和同轴布置在外管中的内管40。所述内管40形成测量气体吸入开口14，并且这两个管之间的环形空间形成参考气体吸入开口15。优选地，内管40相对于外管35在前向方向上突出。
在根据图5的实施例中，包括所述两个导管20和21的嗅吸尖端13c包括耐磨弹性材料。该尖端的前端呈现圆形的穹顶42，其中测量气体吸入开口14形成在其顶端。布置在所述穹顶中的其它开口被设置成以其全体形成参考气体吸入开口15。

Claims (8)

1.一种根据参考测量原理的嗅吸检漏器，包括基本单元(12)，所述基本单元包括真空泵装置(26)，
所述嗅吸检漏器还包括：
具有嗅吸尖端(13)的手柄(10)，所述手柄通过软管(11)连接到所述基本单元；
用于吸入测量气体的测量气体吸入开口(14)；
用于吸入参考气体的参考气体吸入开口(15)；以及
用于确定所述测量气体和所述参考气体的浓度的气体分析仪(25)，
其特征在于，
所述嗅吸尖端(13)上的所述测量气体吸入开口(14)和所述参考气体吸入开口(15)被布置为基本上彼此平行。
2.根据权利要求1所述的嗅吸检漏器，其特征在于，所述参考气体吸入开口(15)被布置在相对于所述测量气体吸入开口(14)的凹入位置处。
3.根据权利要求1或2所述的嗅吸检漏器，其特征在于，所述参考气体吸入开口(15)被布置在所述测量气体吸入开口(14)周围。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的嗅吸检漏器，其特征在于，所述参考气体吸入开口(15)包括多个通道开口，所述多个通道开口形成围绕所述测量气体吸入开口(14)的环。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的嗅吸检漏器，其特征在于，所述嗅吸尖端(13)由耐磨弹性材料制成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的嗅吸检漏器，其特征在于，所述嗅吸尖端(13)包括圆形的穹顶(42)，在所述穹顶(42)中布置有所述吸入开口(14、15)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的嗅吸检漏器，其特征在于，设置有切换阀(22)，用于所述测量气体吸入开口(14)和所述参考气体吸入开口(15)到所述气体分析仪(25)的交替连接。
8.根据权利要求7所述的嗅吸检漏器，其特征在于，所述切换阀(22)由锁定单元(31)控制，所述锁定单元与所述切换阀(22)的切换相位同步地处理所述气体分析仪(25)的信号。
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