CN105304406A - 使用液化压缩气体的气动检测 - Google Patents

Abstract

描述气动检测系统和形成所述气动检测系统的方法。所述系统包括密封管、安置于所述密封管内的制冷剂和被构造以基于所述密封管内达到指定压力被激活的开关。

Description

使用液化压缩气体的气动检测

发明背景

例示性实施方案是关于气动检测领域。

气动检测器包括基于管内的压力增大检测某些状况的密封管。例如，气动检测器可用于火焰检测，其可能是诸如商业、军事基地、飞机和航天器的许多环境中的重要功能。使用气动检测器的火焰检测涉及密封管内的内部压力基于热而增大。当压力增大至指定水平时，开关可基于密封管与开关激活机构的布局被激活。

发明概要

公开气动检测系统，其包括密封管；安置在所述密封管内的制冷剂；和被构造以基于所述密封管内达到指定压力被激活的开关。

还公开形成气动检测系统的方法，其包括选择制冷剂；获得技术规格，包括必须激活警报开关时的第一临界温度和密封管的第一长度；基于所述技术规格确定安置于密封管中的所述制冷剂的浓度；且布置计划基于所述技术规格而激活的所述警报开关。

附图简述

以下描述不应视为以任何方式施加限制。参考附图，类似元件以类似数字标记：

图1A、图1B和图1C是根据本发明实施方案的气动检测系统的不同状态的块图；和

图2是形成根据本发明实施方案的气动检测系统的方法的工艺流程。

具体实施方式

所公开设备和方法的一个或多个实施方案的详细描述是以举例且无限制的方式并参考附图来呈现。

如上所述，气动检测器基于密封管内的压力增大而工作。气动火焰检测是气动检测的一个应用，其中热导致压力增大。一些现有气动火焰检测器在密封管中使用金属氢化物线与惰性气体以形成检测器。基于温度升高，密封管的内部压力可由于加压惰性气体加热或遇到高热的金属氢化物线部分释放氢气而增大。金属氢化物线可通过对钛或钒线实施氢化处理而获得。氢化处理涉及将钛或钒线暴露于高温和加压氢气，线在冷却时吸收氢气。形成金属氢化物线的工艺是昂贵的。本文详述的系统和方法的实施方案是关于制造气动火焰检测系统，其在密封管中包括制冷剂而非金属氢化物线。如下文所描述，实施方案涉及对温度升高的指数式压力响应。

图1A是根据本发明实施方案的气动检测系统100的默认状态的块图。气动检测系统100包括密封管110，其容置制冷剂115和可选惰性气体117，下文将对它们进一步加以讨论。在密封管110的一端，隔膜120和隔膜121耦接至密封管110并从其延伸。在图1A所示的实施方案中，隔膜120和隔膜121延伸至包括开关130、开关140的外壳135中。如图所示，开关130、开关140可各自连接至至少部分基于气动检测系统100输出而工作的较大系统。在替代实施方案中，开关130、开关140和其余系统可不同地布置，但仍采取如本文所讨论来激活开关130、开关140的方式。如图所示，开关130是警报指示器，且开关140是故障指示器。在图1A图示的初始状态中，基于其各自布局，开关140被激活，但开关130不然。在这个状态中，通过隔膜121下推开关140，气动检测系统100具有充足(默认)压力，其指示不存在故障。

图1B是根据本发明实施方案的气动检测系统100的警报状态的块图。当密封管110内的压力增大时，因为密封管110的一部分或全部经历过热或火焰状况，所以隔膜120被推出(沿A所指示的方向)。当密封管110内的压力达到指定水平(根据下文讨论的密封管110形成)时，隔膜120如图1B所示激活开关130。基于附接开关130的较大系统，警报开关130的激活可导致一些动作以处理过热状况或火焰。当已处理过热状况或火焰且制冷剂115温度返回默认温度时，气动检测系统100返回图1A中图示的默认状态。即，隔膜120脱离开关130但隔膜121保持与开关140啮合，指示密封管110内的压力水平已返回默认状态。

图1C是根据本发明实施方案的气动检测系统100的故障状况的块图。当发生故障(例如，密封管110泄漏)时，将隔膜121固定在默认位置(如图1A中所示)的压力被释放。随着压力继续减小，隔膜121移动(沿B所指示的方向)以关闭开关140。当开关140不再被隔膜121啮合时，如图1C中所示，耦接到开关140的较大系统可基于例如给操作人员的消息处理故障状况。图1C中所示的状态还指示确立默认状态前的气动检测系统100。即，图1C中所示的状态存在于填充并气密密封密封管110之前。一旦用适当比例的制冷剂115和(可选)惰性气体117(下文将进一步讨论)填充密封管110，则气动检测系统100从图1C中所示的状态移动至图1A中所示的默认状态。

还详述了密封管110的形成，且具体来说，详述了确定制冷剂115的浓度和惰性气体117的量的方式。密封管110可围绕例如飞机环境中的各个子系统布置。在例示情况中，密封管110的长度可以为十英尺或更长。为有效进行火焰检测，气动检测系统100必须在密封管110的整个长度或小部分发生过热状况或火焰时激活开关130。如图1B所指示，密封管110内的压力增大导致隔膜120沿A所指示的方向移动，但需要特定压力水平使隔膜120达到并激活开关130以指示警报。因此，在密封管110的整个长度或小部分上的火焰均必须导致隔膜120激活开关130所需的相同特定压力水平。实现相同特定压力水平(在整个密封管110上)要求在密封管110内的小区域中的相对较大压力增大或在密封管110内的大区域中的相对较小压力增大。

出于解释的目的，讨论了气动检测系统100的两种技术规格：(1)第一长度上的第一温度和(2)第二长度上的第二温度。第一温度比第二温度相对较高，且第一长度比第二长度相对较短。第一长度上的第一温度和第二长度上的第二温度都必须产生相同的压力增大(在密封管110内的相同整体压力)，以在任一情况中激活或触发开关130。如上所述，这意味着第一(较短)长度上的第一温度必须产生比第二(较长)长度上的第二温度相对较高的(局部)压力以供分布于密封管110。就这一点来说，制冷剂115(例如，液化压缩气体)的特殊特征促进达成上述两种例示技术规格。制冷剂115的所述特征是对温度升高的指数式压力响应。这不同于例如金属氢化物线对温度的线性压力响应。

作为制冷剂115的指数式压力响应的结果，第一(较短)长度上的第一(较高)温度所导致的压力增大可相称地比第二(较长)长度上的第二(较低)温度所导致的压力增大要大得多。当分布于密封管110的整个长度时，相称较大的压力增大(源自第一较短长度)根据技术规格应足以激活开关130。相称较小的压力增大(源自第二较长长度)根据技术规格也应足以激活开关130。基于第一温度和第二温度以及第一长度和第二长度的指定值(且在替代实施方案中，基于其它指定温度和长度组合)，可确定将被均匀分布于整个密封管110的制冷剂115的量(浓度)。即，例如，根据第二(较长)长度上所需的质量确定制冷剂115的浓度，以产生在第二(较低)温度下激活开关130所需的特定压力。惰性气体117(例如，氮气)可根据需要用于调节给定温度下的压力。校准或调节制冷剂115的浓度和惰性气体117的量以获得使第一(较短)长度在第一(较高)温度下且第二(较长)长度在第二(较低)温度下实现必需压力(激活开关130的充足压力)的混合物。

图2是形成根据本发明实施方案的气动检测系统100的方法的工艺流程。在块210，可基于例如预期使用气动检测系统100的实施方案选择制冷剂115。在例示性航空应用中，气动检测系统100的工作温度可低至-65华氏度(°F)或-54摄氏度(℃)。制冷剂115在气动检测系统100的最低工作温度要求下保持气态(高于制冷剂沸点)。在这些情况中，可将例如三氟甲烷或溴三氟甲烷用作制冷剂115。在块220，获得技术规格包括获得必须激活开关130时的一组或多组温度临界值和相应的密封管110长度。在块230确定制冷剂115的浓度如上所描述。具体来说，基于在指定温度和长度组下在整个密封管110内产生相同压力(激活开关130所需的压力)确定制冷剂115的浓度。基于确定的制冷剂115的浓度，可在块240可选地选择惰性气体117来填充密封管110。块250处的过程包括填充并密封以制造密封管110。在块260布置并校准隔膜120、隔膜121和开关130、开关140包括安置那些元件中的每一个，以使例如隔膜120根据需要到达适当位置以激活开关130，且当密封管110内的压力减小至低于临界值时隔膜121脱离开关140。

虽然已参考一个或多个例示性实施方案描述本发明，但本领域技术人员将理解，可实施各种变化且可用等效物取代其元件而不脱离本发明的范围。此外，可进行许多修改以使本发明教义适应特定情况或材料而不脱离其本质范围。因此，不应认为本发明限制于作为实施本发明的最佳模式而公开的特定实施方案，而是本发明将包括属于权利要求范围内的所有实施方案。

Claims (15)

1.一种气动检测系统，其包括：

密封管；

制冷剂，其安置在所述密封管内；和

开关，被构造以基于所述密封管内达到指定压力被激活。

2.根据权利要求1所述的系统，其还包括耦接至所述密封管的隔膜，其被构造以基于所述密封管内达到所述指定压力而膨胀并激活所述开关。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述制冷剂的浓度是基于当所述密封管的第一长度达到第一温度时达到所述指定压力而确定。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述制冷剂的所述浓度是基于当所述密封管的较所述第一长度长的第二长度达到较所述第一温度低的第二温度时达到所述指定压力而确定。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述制冷剂展示基于温度升高的指数式压力增大。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述制冷剂是液化压缩气体。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述制冷剂是三氟甲烷或溴三氟甲烷。

8.根据权利要求1所述的系统，其还包括在所述密封管中的惰性气体。

9.一种形成气动检测系统的方法，所述方法包括：

选择制冷剂；

获得包括必须激活警报开关时的第一临界温度和密封管的第一长度的技术规格；

基于所述技术规格确定安置在密封管中的所述制冷剂的浓度；且

布置计划基于所述技术规格被激活的所述警报开关。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述选择所述制冷剂是基于计划使用所述气动检测系统的环境。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述选择所述制冷剂包括选择展示基于温度升高的指数式压力增大的制冷剂。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述选择所述制冷剂包括选择液化压缩气体。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述确定所述制冷剂的所述浓度是基于当所述密封管的所述第一长度达到所述第一温度时所述密封管的整个长度达到指定压力，所述指定压力是激活所述警报开关所需的压力。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述确定所述制冷剂的所述浓度是基于当所述密封管的较所述第一长度长的第二长度达到较所述第一温度低的第二温度时达到所述指定压力。

15.根据权利要求9所述的方法，其还包括将惰性气体作为填充剂安置于所述密封管中。