CN106461497B - 自动压力调节的泄漏检测设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种泄漏检测设备(1)和方法，通过该泄漏检测设备和方法，将气体的调节供应从可调节的压力调节器(30)输送至烟雾发生器(2)，以便在烟雾发生器内生成且运送至正被测试泄漏的流体系统的烟雾在整个压力范围内处于最佳密度。该泄漏检测设备(1)和方法特别用于测试高压操作系统(例如，涡轮增压机动车的发动机)。流量传感器(42)测量流动至烟雾发生器(2)的所述气体的调节供应的流量。第一和第二压力传感器(44，46)测量所述调节气体的压力以及正被测试泄漏的系统的压力。在压力调节器(30)被调节至产生最佳的最大流量的压力并且使由第一和第二压力传感器(44，46)测量到的压力相等后，所述处于测试中的系统被视觉地检查泄漏。

Description

自动压力调节的泄漏检测设备和方法

技术领域

本发明涉及一种可自动调节的、微控制器控制的泄漏检测设备和方法，用于在整个压力范围内以最佳烟雾密度输送烟雾，从而提供关于存在泄漏和泄漏位置的可靠视觉指示。前述设备和方法是通过以最佳压力和流量将气体(例如，压缩空气)的调节供应从压力调节器输送至烟雾发生器以与气体混合并由此运载至处于测试中的流体系统来实现的。本文所公开的泄漏检测设备和方法特别用于测试在高压下运行的系统(例如，机动车的涡轮增压发动机)。

背景技术

由于考虑到环境并且由于过多的发动机燃料消耗，能够测试机动车发动机的完整性以确定存在需要进行维护的泄漏和泄漏的位置就变得更加重要。就这一点而言，在发动机关闭的情况下，空气已经被引入到发动机系统中以尝试听出空气泄漏。在另一方法中，也在发动机关闭的情况下，烟雾发生机用于生成可视的气体或蒸汽，该可视的气体或蒸汽与空气或其他气体混合并被运载至经受测试的系统。通过观察从处于测试下的系统中的很小且通常视觉不可见的孔中离开的烟雾，向观察者提供关于存在泄漏和泄漏位置的指示，从而可以进行维修。发动机气体泄漏产生了动力损失以及增加的燃料消耗。

在涡轮增压和/或升压的机动车的情形中，已知存在若干中用于定位车辆系统泄漏的方法。一种此类方法是使用由压力调节器和压力计控制的压缩空气，以便在发动机关闭的情况下将气压引入到发动机系统中。然后尝试倾听在可能需要维修的潜在泄漏位置处的气压溢出。另一方法是通过泄漏检测器将处于压力下的空气(例如，通常是压缩空气/车间气源)供应至处于测试中的系统，该泄漏检测器包括螺线管、手动操作的压力调节器、球式指示器型的流量计、压力计、含有矿物油的罐、以及加热器。电压被施加至加热器以加热罐内的矿物油。油被汽化成烟雾，并且该烟雾通过气体供应被吹至测试系统。对离开该系统的烟雾的可视观察为技术人员提供了泄漏位置的指示，使得可以完成维修。

然而，涡轮和其他升压发动机系统在比非涡轮或非升压系统高得多的系统压力下运行。这些系统通常将在高的系统压力下出现空气泄漏。因此，在烟雾发生式泄漏检测器的情形中，使用低压烟雾发生器不能在发动机系统中产生足够的压力以模拟发动机的运行压力。因此，使用低压装置在这种较高压力系统中发现泄漏将是非常难的。

供应至处于测试中的系统的烟雾的密度受到气体流入和流出烟雾发生罐时的流量显著影响。用于使烟雾产生溶液汽化的加热器仅能够产生有限体积的烟雾蒸汽。被引入到烟雾发生罐中的气体的体积受到烟雾发生器的输出压力直接影响，使得：设定的压力越高，该体积就越大。因此，高压烟雾发生器产生一定量的低密度烟雾，这导致处于测试中的系统主要被来自其初始供应源的载气(carrier gas)填充。就同一点而言，越少的可见烟雾离开系统使得技术人员越难以检测泄漏位置。当压力调节器被任意地增加过长的时间和/或过高的压力设定并且所述正被测试的系统处于较低大气压力下时，载气的流量相应地增加，有时会超过可产生的可见烟雾的流量。也就是说，流量越高，则可离开泄漏位置的烟雾就越稀薄。因此，离开该系统的烟雾的密度减小，这也使得技术人员难以识别泄漏位置。

因此，将希望通过将载气的流量和压力自动地同时调节至最佳水平来避免常规的手动调节式泄漏检测器本身所具有的上述缺陷，所述最佳水平确保在整个压力范围内浓密烟雾被运载至处于测试中的系统，从而能够更容易可靠地确定泄漏位置。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种泄漏检测设备，所述泄漏检测设备用于指明与所述泄漏检测设备联接的流体系统中是否存在泄漏，所述泄漏检测设备包括：

气体入口，所述气体入口用于接收气体；

可调节的压力调节器，所述可调节的压力调节器被联接至所述气体入口，以提供从所述气体入口接收的所述气体的压力调节供应；

烟雾发生器，所述烟雾发生器用于产生可视烟雾，所述烟雾发生器与要被测试泄漏的所述流体系统连通；

气体流动路径，所述气体流动路径在所述压力调节器和所述烟雾发生器之间延伸，使得所述气体的压力调节供应被输送至所述烟雾发生器，以在所述烟雾发生器处将所述烟雾发生器产生的烟雾运送至处于测试中的所述流体系统，从而对所述流体系统加压；

压力感测装置，所述压力感测装置与所述压力调节器连通且与所述烟雾发生器连通，以便测量由所述压力调节器提供的所述气体的压力调节供应的压力以及与所述烟雾发生器连通的处于测试中的所述流体系统的压力；以及

控制器，所述控制器与所述可调节的压力调节器互连，以调节所述压力调节器，并且所述控制器与所述压力感测装置互连，以便对所述气体的压力调节供应的压力以及处于测试中的所述流体系统的压力做出响应，所述控制器对所述可调节的压力调节器的压力进行调节，直到所述气体的压力调节供应的压力与处于测试中的所述流体系统的压力相等，在二者相等的时间期间，对处于测试中的所述流体系统进行泄漏检查；以及

气流控制开关，所述气流控制开关位于所述气体流动路径内，并具有与所述可调节的压力调节器连通的入口侧以及与所述烟雾发生器连通的出口侧，所述气流控制开关电连接至所述控制器而被所述控制器在关闭状态和打开状态之间切换，以在所述关闭状态下阻塞所述气体的压力调节供应流过所述气流控制开关并在所述打开状态下允许来自所述压力调节器的所述气体的压力调节供应流至所述烟雾发生器，

其中，所述压力感测装置包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器被气动地联接在所述气流控制开关的入口侧和所述控制器之间，所述第二压力传感器被气动地联接在所述气流控制开关的出口侧和所述控制器之间。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于测试流体系统的泄漏的方法，所述方法包括以下步骤：

连接处于测试中的所述流体系统，以便布置成与烟雾发生腔室流体连通；

在所述烟雾发生腔室内产生烟雾；

从调节气体的源将具有可调压力的所述调节气体供应至所述烟雾发生腔室，以将所述烟雾从所述腔室运送至正被测试泄漏的所述流体系统，从而将所述流体系统加压；

通过与所述调节气体的源连通的第一压力传感器测量所述调节气体的压力；

通过与所述烟雾发生腔室连通的第二压力传感器测量处于测试中的所述流体系统的压力；

将所述第一压力传感器测量到的压力和所述第二压力传感器测量到的压力进行比较，并调节所述调节气体的压力，直到所述调节气体的压力与处于测试中的所述流体系统的压力相等；以及

在所述调节气体的压力与所述流体系统的压力相等时，通过识别从所述流体系统中的任何泄漏部位离开的烟雾来视觉上检查处于测试中的所述流体系统。

总体上，下文公开了一种可自动调节的、微控制器控制的泄漏检测设备，其适于将入口压缩空气或任何其他合适的不活跃气体在最佳的流量和压力下供应至正被测试泄漏的系统，使得该系统能够被加压，并能够精确且可视地确定存在泄漏和泄漏的位置。该泄漏检测设备包括烟雾(即，可见的蒸汽)发生器或流体泵和雾化装置，通过该烟雾发生器或流体泵和雾化装置，合适的烟雾产生液体被加热和汽化或雾化成蒸汽。进气的压力由压力调节器调节，以便与来自烟雾发生器的烟雾混合并将烟雾运送至处于测试中的系统，由此，浓密的烟雾将借助于系统中的任何泄漏被吹出。该泄漏检测设备特别用于测试在高压下运行的系统，例如，与涡轮增压的或以其他方式升压的发动机一起运行的系统，并且该泄漏检测设备具有希望在升高的测试压力下测试这些系统的工业应用。

进气首先被供应至压力开关，该压力开关使得控制器能够在进气到达至少预定的最小压力时允许泄漏测试。进气然后被供应至压力调节器，该压力调节器由步进马达、伺服马达或电子压力调节器马达驱动。该步进马达的减速齿轮旋转并且压力调节器由控制器调节。调节的空气通过流量传感器从压力调节器的出口喷嘴输送至常闭的螺线管的入口侧，所述流量传感器电连接至控制器，以测量从调节器流动的调节空气的流量。螺线管也电连接至控制器，以便被打开而开始泄漏测试。在螺线管打开的情况下，调节空气从螺线管的出口侧供应至烟雾发生器。烟雾产生液体在烟雾发生器内被加热并汽化成烟雾，并且烟雾由调节空气供应运送至正被测试泄漏的系统。第一压力传感器被气动地联接在所述控制器和位于螺线管的入口侧的连接件之间，以便测量压力调节器的出口喷嘴处的调节空气的压力。第二压力传感器被气动地联接在所述控制器和在螺线管的出口侧与烟雾发生器的内部连通的连接件之间，以便测量被压力调节器供应的调节空气加压的处于测试下的系统的压力。

在泄漏测试开始时，控制器打开螺线管并使烟雾发生器的加热器通电或者使(不具有加热器的)流体泵和雾化喷嘴致动。压力调节器由控制器调节，使得调节空气的压力逐渐增大。由流量传感器测量到的流量快速升高，直到获得预定的最佳流量，调节空气通过所述流量传感器从压力调节器流动至烟雾发生器。该最佳流量然后被保持恒定(与压力调节器被调节到的升高压力无关)，直到获得最佳的由操作者设定的测试压力，在获得最佳的由操作者设定的测试压力时，螺线管的入口侧和出口侧处的由第一压力传感器和第二压力传感器测量的压力调节器压力和系统压力相等。在处于测试中的系统被完全加压的情况下，调节器的压力保持恒定，使得供应至烟雾发生器的调节空气减少。由此，由流量传感器测量到的流量相应地降低，在此期间正被测试的系统被视觉检查从其溢出的任何烟雾，以指明泄漏。在泄漏测试完成时，控制器使螺线管关闭，并且烟雾发生器的加热器被断电或者流体泵和雾化喷嘴被停用。然后监控(由第二压力传感器测量的在螺线管的出口侧的)系统压力的衰减，该衰减也指明正被测试泄漏的系统中存在的泄漏和泄漏的规模。

附图说明

图1和图2示出了本发明的用于定位流体系统中的泄漏的自动压力调节式泄漏检测设备的相反两侧；

图3是图1和图2所示的泄漏检测设备的分解图；

图4和图5示意了本发明的根据其优选实施例的泄漏检测设备的功能细节；

图6示出了来自图4和图5的泄漏检测设备的烟雾发生器；

图7是示意了图4至图6所示的泄漏检测设备的部件之间的相互连接的框图；

图8A表示了在通过本发明的泄漏测试设备执行泄漏测试之前、期间或之后的从压力调节器供应至图6的烟雾发生器的压力调节气体(pressure regulated gas)的流量；并且

图8B表示了在泄漏测试之前、期间和之后的压力调节气体被自动调节到的压力。

具体实施方式

在首先参考附图中的图1和图2的同时，公开了一种具有烟雾发生器2的自动压力调节式泄漏检测设备1，该烟雾发生器能够产生可见的蒸汽(在贸易中众所周知且下文被称为“烟雾”)，通过该可见蒸汽，能够可靠地检测出封闭的流体系统中存在的泄漏和泄漏位置。产生前述烟雾的泄漏检测设备1特别用于检测取决于车辆而在各种高压下运行的机动车的流体系统中的泄漏。仅作为示例，泄漏检测设备1能够与其一起使用以检测泄漏的一类这种高压操作的流体系统是涡轮增压机动车的发动机系统。

如下文将详细解释的，泄漏检测设备1适于可控地以对多个不同的流体系统中的任一个可靠地测试泄漏所需的特定流量和压力(取决于经受测试的系统的物理和操作特性)来产生浓密烟雾的理想供应。由于前述这些特征，技术人员将能够通过视觉观察在压力下从正被测试的系统的泄漏位置溢出的浓烟来精确地确定泄漏的存在和泄漏位置。

虽然在本文中被称为“烟雾”，但由泄漏检测设备1产生且被观察以识别泄漏位置的实际的可见蒸汽可以是在受控的温度下通过蒸发和冷凝产生的气雾剂，或者是用流体泵和雾化喷嘴产生的未加热流体喷雾的结果。因此，在优选实施例中，“烟雾”指的是被加热并汽化的(例如，石油基的)烟雾产生溶液，或者是可见的气雾剂、喷雾、气体、蒸汽或其组合，无论其是否加热。

图1和图2的泄漏检测装置包括抗震的(例如，注塑模制的)手持式便携外壳3。附接至外壳3的顶部的手柄5使得设备1能够从一地被携带到另一地，以适于在不同位置处与要测试泄漏的各种系统一起使用。外壳3包围机箱4。控制面板7(在图3和图4中最佳地示出)位于机箱4的一侧，该控制面板7包括操作者显示器8以及多个LED和按钮，下文将公开其目的。待连接到电源(例如，110伏AC或12伏DC电源)的电源连接器9位于机箱4的相反的另一侧。冷却风扇格栅10和12形成在机箱4的相反两端中，以允许热空气从机箱排放到大气中。冷却风扇(图4中的11表示)运行以冷却机箱4的内部。

空气入口配件13延伸穿过机箱4的一端。该空气入口配件13优选联接至压缩空气源(例如，车间气源)。然而，入口配件13也可联接至处于压力下的气体的任意合适的源，包括不活跃气体(例如，二氧化氮或二氧化碳)，使得可以在潜在爆炸环境内执行泄漏测试的同时更好地避免爆炸。蒸汽出口端14位于机箱4的相反的另一个端处，蒸汽(例如，烟雾和空气的混合物)通过该蒸汽出口端从机箱内的烟雾发生器2(在图6中最佳示出)吹送至处于测试中的系统。可在机箱4的顶部处手动使用液位测杆(dip stick)16，以监控位于烟雾发生器2内的待被加热并汽化成烟雾的石油溶液的液位。

在同时参考附图中的图3至6的同时，现在描述根据本发明的优选实施例的自动压力调节式泄漏检测设备1的操作细节。处于压力下的压缩空气或任何其他合适的气体在空气入口配件13处穿过机箱4从其源输送至泄漏测试设备1。空气入口配件13连接至T形联接件18。T形联接件18的一端与两态(即，开/关)压力开关20连通。

作为泄漏检测设备1的一个重要特征，压力开关20感测入口配件13处的进气的压力并对其作出响应。为此，压力开关20电连接至控制器22，操作者能够通过该控制器22来设定预定压力，压力开关20对该预定压力做出响应，以便能够从常闭状态转换成打开状态。例如，本文使用的一种合适的控制器可以是由Microchip公司制造的微控制器模型No.PIC16F1939。压力开关20将保持在其关闭状态，在该关闭状态期间向控制器发送“存在不适当的空气压力”的信号(从而泄漏检测设备1将不能运行)。一旦压力开关20在T形联接件18处感测出至少最小预定压力，控制器就被警报，从而泄漏检测设备1现在能够执行泄漏检测。

如果已经取得最小空气压力并且压力开关20已经通知控制器(在此期间，泄漏检测设备1能够运行)，来自入口配件13的进气将流动通过T形联接件18和串联的空气过滤器24。自动过滤排放件26定位成在空气过滤器24和烟雾发生器2下方穿过机箱4的底部。由此，清洁的干燥空气从过滤器24供应至机械或电子的压力调节器30，该压力调节器30具有一体的压力排放孔31，通过该压力排放孔31能够减小调节器30被设定的压力。压力调节器30借助于由(金属的)马达外罩34包围的步进马达32(图5中最佳地示出)或伺服马达(未示出)来设定(即，调节)。步进马达32通过一对相互啮合的减速齿轮36连接至压力调节器30的轴，该减速齿轮通过控制器22递增地旋转以增大马达转矩，并由此驱动压力调节器30。马达32的减速齿轮36的尺寸优选被设定为具有4比1的比值。处于压力下的调节空气的供应由第一空气软管38从压力调节器30的出口喷嘴40运送至流量传感器42。

流量传感器42安装在控制器22上，以接收由第一空气软管38供应到其处的被压力调节的空气。流量传感器42测量从软管38流动的空气的流量(rate)。控制器22包括电连接至控制器22的一对压力传感器44和46。第一压力传感器44对压力调节器30的输出压力(其对应于由泄漏检测设备1的控制器22对调节器30自动设定的压力)做出响应。第二压力传感器46对被测试泄漏的系统的压力做出响应，该被测试泄漏的系统与泄漏检测设备1相互作用并接收由泄漏检测设备1产生的烟雾。

更具体地，第一压力软管48气动地连接在第一压力传感器44和T形联接件50的倒钩接头之间，该T形联接件50与螺线管52的一侧(即，入口侧)连通。螺线管52由控制器22通过在控制器和螺线管52的电接线端53之间延伸的缆线(未示出)来控制(例如，打开和关闭)。控制器22的流量传感器42通过第二空气软管54和T形联接件50联接至螺线管52的第一侧。第二压力软管56气动地连接在第二压力传感器46和与烟雾发生器2连通的出口喷嘴58的倒勾接头之间，从而测量处于测试中的系统的压力。

烟雾发生器空气供应管60连接在螺线管52与烟雾发生器2之间。空气供应管60的一端与螺线管52的出口侧连通。螺线管52的出口侧与螺线管52的入口侧相反，流量传感器42和空气软管54(经由T形联接件50)连接到螺线管52的入口侧。如图6中最佳示出的，烟雾发生器空气供应管60从螺线管52的出口侧延伸，并在烟雾发生器2下方改变方向，在烟雾发生器2下方通过单向止回阀64联接至烟雾发生器空气入口喷嘴62。

具体地参考图6，提供了自动压力调节式泄漏检测设备1的烟雾发生器2的细节。烟雾发生器(如图6所示的烟雾发生器)总体上是已知的。仅作为示例，对于容纳待汽化以产生在测试泄漏中使用的烟雾的溶液的烟雾发生装置的实例可以参考1999年6月13日提交的美国专利No.5,922,944。图6的烟雾发生器2包括密封容器68，适于被加热和汽化的(例如，无毒的)石油基液体70被注入到该密封容器68中。在容器68内待被汽化的一种合适液体70为矿物油。颜料可添加至液体70，以增强泄漏位置的可视检测。借助于前述测杆16来监控容器68内的液体70的液位。常闭的减压阀71与容器68内部连通，以便在过量压力积聚的情况下自动地向大气打开。

处于压力下的空气被迫向上通过空气入口喷嘴62，该空气入口喷嘴62被浸没在烟雾发生器2的容器68中的液体70内。由此，一部分液体70被吸入到空气入口喷嘴62中并输送至加热器72(例如，电阻加热器管线)，通过该加热器72将液体加热并汽化成烟雾。在泄漏测试开始时，加热器72由从图1的电力连接器9供应的且由(图4)控制器22控制的电力来启动。

通过加热液体70产生的所形成的烟雾由从烟雾发生器气体供应管60输送至腔室68的调节空气运送通过出口孔74并通过蒸汽出口管76从腔室68向外运送。蒸汽出口管76与前述的延伸穿过泄漏检测设备1的机箱4的蒸汽出口端14连通，使得烟雾和空气的混合物输送至正被测试泄漏的系统。

图6所示的烟雾发生器2可由不需要热的喷雾器等替换(在该情形中，加热器72将不通电)。这种喷雾器装置产生薄雾或蒸汽喷雾，该薄雾或蒸汽喷雾与气体混合且由该气体运送至正被测试泄漏的系统。而且，对于具有靠导电加热器元件喷射烟雾发生溶液的烟雾发生器的实例，可以另外地参考2003年11月12日提交的美国专利No.6,477,890。甚至更多，烟雾可通过多孔输油汽化器管(porous oil transporting vaporizer tube)来生成，该多孔输油汽化器管被浸没在储油器中且包装在导电加热器线缆中。在受让于本申请的受让人的2013年9月10日提交的待审专利申请No.13/608,660中示出并描述了这样的输油汽化器管。

图6还示出了出口喷嘴58，该出口喷嘴58与烟雾腔室2的容器68的内部连通，并且通过第二压力软管56气动地连接至控制器22的两个压力传感器中的第二个压力传感器46。如前文所解释的，压力传感器46测量通过泄漏检测设备1测试泄漏的系统的压力。所述两个压力传感器中的第一个压力传感器44在上文中被解释为通过第一压力软管48气动地连接至T形联接件50，以测量调节器30的压力。

就这点而言，可以认识到，压力传感器44和46分别连接至螺线管52的相反两侧。凭借前述内容，控制器22对螺线管52的对应的入口侧和出口侧处的空气的压力做出响应。如下文中更详细地解释的，第一压力传感器44感测在螺线管52的入口侧处的从压力调节器30的出口喷嘴40和控制器22的流量传感器42供应至螺线管的空气的压力。因此，第一压力传感器44和第二压力传感器46所电连接到的控制器22将对压力调节器30被调节到的压力与处于测试中的系统(在出口喷嘴58处)的压力之间的任何差异做出响应。

就同一点而言，当螺线管52由控制器22关闭时，螺线管的入口侧与出口侧之间的空气流被阻塞，烟雾发生器2的加热器72被断电，且不产生烟雾。当螺线管52被打开以开始泄漏测试时，使流动到烟雾发生器2的空气流动开始，并且加热器72通电，使得产生空气和烟雾的混合物，以用于从容器68输送至处于测试中的系统。

在具体参考图4的同时，提供了自动压力调节的泄漏检测设备1的控制器22的控制面板7的简要描述。控制面板7由(图3的)(例如，金属板)面板78覆盖和保护。为了美观的目的，(图3的)标签或贴花80粘贴至面板78的前部，并向操作者提供有用的操作标记。

控制面板7包括开始/停止按钮84，该开始/停止按钮被按压以便操作者能够开始或结束在测试系统泄漏中使用的烟雾发生器2内的烟雾的生成。当按下按钮84以开始泄漏测试时，螺线管52被打开以允许来自压力调节器30的空气流动通过。一对压力调节按钮86中的一个压力调节按钮被按下以便操作者能够增加或减小由控制器22为了执行泄漏测试而将压力调节器30调节到的压力。另外的按钮90被按下以便操作者能够选择性地监控压力或流量。对应的一对指示灯(例如，LED灯)92或93中的一个被点亮，以指示控制器22当前是对压力调节器30已被调节到的调节空气的流量做出响应，还是对流量传感器42检测到的处于测试中的系统的空气压力做出响应。安装在控制面板7上的显示器8提供了前述参数的视觉指示。

在参考附图的图7和图8的同时，现在描述操作本发明的自动压力调节式泄漏检测设备1以检测封闭流体系统中的泄漏的优选方法。如之前指出的，该泄漏检测设备特别用于检测机动车中的在高压下运行的流体系统中的泄漏。然而，应该理解，该泄漏检测设备1不限于发现机动车中或高压系统中的泄漏的位置。也就是说，该设备1也能够用于其他流体(例如，水管)系统中的泄漏检测，而与其应用或操作压力无关。

首先，转到图7的框图，处于压力下的(例如，压缩的)空气在泄漏检测设备1的入口配件13处被供应至泄漏检测设备1。开/关式压力开关20在进气的压力超过最小预定压力阈值时向控制器22发出信号。过滤后的进气然后被供应至压力调节器30。压力调节器30的一体式压力排放孔31使得调节器30的空气压力在每次新的泄漏测试开始时被重新设定，并且允许在测试期间的更好的空气压力调节。一旦最佳测试压力被操作者初始地设定，压力调节器30就由步进马达32驱动(例如，自动地调节)。步进马达32的相互啮合的减速齿轮36的旋转以及压力调节器30的调节现在完全由控制器22控制。

已过滤的空气的调节供应被从压力调节器30输送至流量传感器42。控制器22对该调节空气流动时的由传感器42测量到的流量做出响应。(图4中的所述一对压力传感器44和46中的)第一压力传感器44被气动地连接至(图4的)T形联接件50，以便测量与压力调节器30的出口喷嘴40连通的螺线管52的入口侧的空气压力。

如前文描述的，假如控制器22的控制面板7上的(图4的)开始/停止按钮84已被按下以开始泄漏测试并且螺线管已被控制器打开，则来自压力调节器30和流量传感器42的调节空气流过螺线管52。螺线管52的出口侧的调节空气流过单向止回阀64以输送至烟雾发生器2的容器68，处于测试中的系统由此被填充有空气且被加压。止回阀64防止来自容器68的液体70回流，这种回流可能会污染设备1。在烟雾发生器2的加热器72被控制器22通电的情况下，容器68内的(例如，石油基)液体被加热且汽化成烟雾。因此，烟雾被通过(图6的)烟雾发生器空气供应管60和入口喷嘴62输送至所述容器的调节空气从烟雾发生器2向外吹送，使得烟雾和空气的混合物通过蒸汽出口端14从泄漏检测设备1供应至正被测试泄漏的系统。

第二压力传感器46被气动地连接至烟雾发生器2的(图5的)出口喷嘴58，以便测量正经受泄漏测试的系统的压力。由此，针对现在将解释的优势，连接至第一压力传感器44和第二压力传感器46的控制器22对联接至螺线管52的入口侧的压力调节器30的压力与联接至螺线管52的出口侧的处于测试中的系统的压力之间的差异做出响应。

就这点而言，转至附图中的图8A和图8B，图8A示意了从压力调节器30流过连接至控制器22的流量传感器42的调节空气的、随时间变化的流量(例如，以公升/分钟为单位)。示意了在图1至图6的自动压力调节式泄漏检测设备1针对泄漏对系统进行测试之前、期间和之后由流量传感器42测量到的流量。图8B示出了在进行泄漏测试之前、期间和之后压力调节器30被控制器22自动调节到的、随时间变化的压力(例如，以psi为单位)。

现在同时参考图1至图8，当泄漏检测设备1被初始地加电后，在执行泄漏测试之前的(图8A和图8B)的等待时间区间(time interval)100和102内，螺线管52关闭，并且没有空气从压力调节器30流过控制器22的流量传感器42。通过使用控制面板7处的按钮86和88，操作者对控制器22进行设定，以便基于处于测试中的系统的特定操作压力特性而将压力调节器30调节到最佳的最大测试压力。为了初始化该泄漏测试，图4的控制面板7处的开始/停止按钮84然后被按下，并且螺线管52被打开以允许空气从其通过而流动至烟雾发生器2。控制器22(借助于步进马达32)对压力调节器30进行调节，使得从调节器30供应至流量传感器42的空气的(图8B的)压力104在受控流动(controlled flow)时间区间内逐渐增大。调节器30的压力104在受控流动时间区间内的增加率取决于处于测试中的系统的容积以及泄漏的规模。在重叠的恒定流动时间区间内，所述调节空气从调节器30供应至流量传感器42时的(图8A的)流量106快速增大。

由流量传感器42测量到的流量将持续增大，直到在恒定流动时间区间内获得(图8A)最佳流量108为止。最佳流量由该泄漏测试设备的制造商预先确定以便与压力调节空气混合且从(图6的)烟雾发生器2运送至处于测试中的系统的烟雾将会是浓的并且易于在该系统的任意泄漏位置处被视觉地检测到。控制器22被设定为对从压力调节器30供应至烟雾发生器2且由流量传感器42测量到的调节空气的预先确定的最佳流量108做出响应。

换言之，控制器22缓慢地增大压力调节器30的压力104，以便将供应至烟雾发生器2的调节空气的流量106对应地增大至最佳水平108，在该最佳水平108处，通过处于测试下的系统中的任意泄漏吹出的烟雾将不会变稀薄、稀释和基本不可见。在其期间对处于测试下的系统进行填充和加压的整个恒定流动时间区间内，从压力调节器30供应至烟雾发生器2的空气的(图8A的)最佳流量108被保持恒定(与增大的压力104无关)。压力调节器30被控制器22自动地调节(即，增大)到由操作者在泄漏测试的开始之前初始设定的最佳的最大测试压力110。在此，泄漏测试设备1的操作从恒定流动模式变成恒定压力模式。

压力调节器30被控制器22在图8B的控制流动时间区间的结束处自动调节到的最佳的最大测试压力110取决于正被测试泄漏的系统的操作压力特性。即，为了生成进行可靠泄漏检测所需的浓烟，压力调节器30被自动调节，直到其压力(即，相当于如图4的第一压力传感器44测量的在螺线管52的入口侧的空气压力)与经受测试的系统的压力(即，相当于由第二压力传感器46测量的螺线管52的出口侧处的空气压力)相同。如前文指出的，控制器22对螺线管52的入口侧和出口侧处的调节器压力和系统压力做出响应，以便自动地调节压力传感器30，直到处于测试中的系统被加压并且调节器压力和系统压力已经等于由操作者设定的最大测试压力110为止。

一旦压力调节器30已经被调节并且所述调节气体的对应压力已经被自动增大至最佳的最大测试压力110(在该最佳的最大测试压力110处，调节器压力和系统压力将相等)，则在(图8B的)整个控制压力时间区间内将最佳压力保持在恒定水平112处。在受控压力时间区间内，以图6所示的方式联接到泄漏检测设备1的系统被完全加压并填充有浓烟，以便现在通过观察从任意泄漏位置溢出的烟雾来视觉地检查泄漏。

当压力调节器30已被调节到并维持在最佳测试压力112处并且调节器压力和系统压力如前所文所解释地在图8B的整个控制压力时间区间内相等时，从压力调节器30流通过流量传感器42的调节空气的流量114在(图8A)的恒定压力时间区间期间快速降低至系统泄漏流量116。系统泄漏流量116的大小取决于(并指示)恒定压力112和泄漏的规模。图8A和8B的恒定压力时间区间和控制压力时间区间的长度彼此一致，在所述恒定压力时间区间和控制压力时间区间内，处于测试中的系统被维持在恒定压力112下并视觉地检查泄漏。

当操作者满意已完成了精确泄漏测试时(即，在期间，在处于测试下的系统的任意泄漏位置处观察到烟雾)，则测试结束。此时，操作者再次按下控制面板7处的开始/停止按钮84以停止测试。可替换地，控制器22可被编程为在固定的测试周期的结尾处自动停止测试。在任一种情形中，控制器22使烟雾发生器2的加热器72断电、将压力调节器30驱动到不受压并且关闭螺线管52，从而阻塞空气穿过其中的流动。

在通过关闭螺线管52使处于测试中的系统与压力调节器隔离时的可视泄漏测试结束时，操作者可观察在控制面板7的显示器8处指示的(由压力传感器46测量的)测试系统压力118。如果系统压力从其恒定的最佳最大测试压力112衰减(如图8B所示)，则提供了系统具有泄漏的指示，已经利用其对系统进行加压的空气(和烟雾)通过该泄漏溢出。而且，压力衰减118的速率表明了泄漏的规模。然而，如果在整个视觉泄漏测试和图8B的后续压力衰减时间区间中最佳测试压力112以其他方式保持恒定，则提供了处于测试中的系统是完整的且不存在泄漏的指示。对于识别出存在少量烟雾可通过其溢出的非常小的泄漏(和规模)而言，操作者在可视泄漏测试结束时观察系统压力118的衰减的能力是特别有用的。

当可视泄漏测试已经结束且在图8B的压力衰减时间区间内观察到系统压力时，没有空气通过流量传感器42流动至烟雾发生器2，这是因为螺线管52现在是关闭的并且泄漏检测设备1不再与处于测试中的系统连通。在该情形中，在图8A的对应的无气体流动时间区间内由流量传感器42测量的流量从系统泄漏流量116降为零。

通常可以期望使用图1至图6的自动压力调节式泄漏检测设备1来指明正被测试泄漏的封闭流体系统中是否存在泄漏以及泄漏的规模和位置。例如，在泄漏规模足够小而落在由处于测试中的系统的制造商确定的可接受公差范围内的情形中，即使存在一些泄漏，也能够被忽略且无需进行修理。

就这一点而言，再次参考附图中的图8A和图8B，前文指出了：如果存在泄漏，则系统泄漏率(图8A中的116表示)和压力衰减率(图8B中的118表示)的大小表明了泄漏的规模。即，泄漏规模与在图8A的恒定压力时间区间内的泄漏率116直接相关。如果泄漏率降为零，则该系统是完整的且不存在泄漏。类似地，压力118在泄漏测试结束时的图8B的压力衰减时间区间内的衰减率也与泄漏规模直接相关。然而，如果在处于测试中的系统的压力112在泄漏测试完成时以其他方式保持恒定的情况下不存在压力衰减，则该系统是完整的且不存在泄漏。

图8A和图8B的压力和流量数据能够根据如下关系被处理，以提供泄漏面积的数值：

其中，k为常数(0.82)，Q为图8B的系统泄漏率116，ΔP为图8B的最佳最大测试压力110与环境压力之间的差值，并且D为用于对处于测试中的系统加压并向其运送烟雾的调节气体(即，空气)的密度。能够通过泄漏检测设备1的控制器22或通过独立的计算设备来进行泄漏规模(即，面积)的计算。

Claims (10)

1.一种泄漏检测设备(1)，所述泄漏检测设备(1)用于指明与所述泄漏检测设备联接的流体系统中是否存在泄漏，所述泄漏检测设备包括：

气体入口(13)，所述气体入口(13)用于接收气体；

可调节的压力调节器(30)，所述可调节的压力调节器(30)被联接至所述气体入口，以提供从所述气体入口接收的所述气体的压力调节供应；

烟雾发生器(2)，所述烟雾发生器(2)用于产生可视烟雾，所述烟雾发生器与要被测试泄漏的所述流体系统连通；

气体流动路径(38，54，60)，所述气体流动路径(38，54，60)在所述压力调节器和所述烟雾发生器之间延伸，使得所述气体的压力调节供应被输送至所述烟雾发生器，以在所述烟雾发生器处将所述烟雾发生器产生的烟雾运送至处于测试中的所述流体系统，从而对所述流体系统加压；

压力感测装置(44，46)，所述压力感测装置(44，46)与所述压力调节器连通且与所述烟雾发生器连通，以便测量由所述压力调节器提供的所述气体的压力调节供应的压力以及与所述烟雾发生器连通的处于测试中的所述流体系统的压力；以及

控制器(22)，所述控制器(22)与所述可调节的压力调节器互连，以调节所述压力调节器，并且所述控制器(22)与所述压力感测装置互连，以便对所述气体的压力调节供应的压力以及处于测试中的所述流体系统的压力做出响应，所述控制器对所述可调节的压力调节器的压力进行调节，直到所述气体的压力调节供应的压力与处于测试中的所述流体系统的压力相等，在二者相等的时间期间，对处于测试中的所述流体系统进行泄漏检查；以及

气流控制开关(52)，所述气流控制开关(52)位于所述气体流动路径(38，54，60)内，并具有与所述可调节的压力调节器(30)连通的入口侧以及与所述烟雾发生器(2)连通的出口侧，所述气流控制开关电连接至所述控制器(22)而被所述控制器在关闭状态和打开状态之间切换，以在所述关闭状态下阻塞所述气体的压力调节供应流过所述气流控制开关并在所述打开状态下允许来自所述压力调节器的所述气体的压力调节供应流至所述烟雾发生器，

其中，所述压力感测装置包括第一压力传感器(44)和第二压力传感器(46)，所述第一压力传感器(44)被气动地联接在所述气流控制开关(52)的入口侧和所述控制器(22)之间，所述第二压力传感器(46)被气动地联接在所述气流控制开关(52)的出口侧和所述控制器之间。

2.根据权利要求1所述的泄漏检测设备(1)，其中，所述气流控制开关是位于所述气体流动路径(38，54，60)内并具有所述入口侧和所述出口侧的螺线管(52)。

3.根据权利要求2所述的泄漏检测设备(1)，其中，所述烟雾发生器(2)包括烟雾产生液体(70)和加热器(72)，所述加热器(72)将所述烟雾产生液体加热并蒸发成所述可视烟雾，所述控制器(22)电连接至所述螺线管(52)和所述加热器，以便在所述螺线管由所述控制器切换至所述打开状态的同时使所述加热器通电。

4.根据权利要求2所述的泄漏检测设备(1)，其中，所述第一压力传感器(44)在联接件(50)处被气动地联接至所述螺线管(52)的所述入口侧，所述联接件(50)流体连通地位于所述气体流动路径和所述螺线管之间。

5.根据权利要求2所述的泄漏检测设备(1)，其中，所述烟雾发生器(2)包括密封腔室(68)，所述可视烟雾在所述密封腔室(68)内被产生以运送至处于测试中的所述流体系统，所述第二压力传感器(46)在与所述密封腔室的内部连通的联接件(58)处被气动地联接至所述螺线管(52)的所述出口侧。

6.根据权利要求1所述的泄漏检测设备(1)，还包括入口气体压力响应开关(20)，所述入口气体压力响应开关位于所述气体入口(13)和所述可调节的压力调节器(30)之间，并且对由所述气体入口接收的所述气体的压力做出响应，所述控制器(22)电连接至所述入口气体压力响应开关以接收来自该开关的信号，从而在所述气体至少具有一定的预定压力时使该开关允许所述气体从所述气体入口流动至所述可调节的压力调节器。

7.根据权利要求1所述的泄漏检测设备(1)，还包括连接在所述控制器(22)和所述可调节的压力调节器(30)之间的马达(32)，所述控制器通过所述马达而与所述压力调节器互连，所述控制器操作所述马达以便相应地调节所述压力调节器，直到所述气体的压力调节供应的压力与处于测试中的所述流体系统的压力已经相等。

8.根据权利要求1所述的泄漏检测设备(1)，还包括电连接至所述控制器(22)的流量传感器(42)，所述流量传感器位于所述气体流动路径内，并且对所述气体的压力调节供应从所述可调节的压力调节器(30)经由所述流量传感器(42)流动至所述烟雾发生器(2)时的流量做出响应。

9.根据权利要求8所述的泄漏检测设备(1)，其中，所述控制器(22)包括显示器(8)，以提供由所述压力感测装置(44，46)测量到的处于测试中的所述流体系统的压力以及所述气体的压力调节供应流过位于所述可调节的压力调节器(30)和所述烟雾发生器(2)之间的所述气体流动路径(38，54，60)中的所述流量传感器(42)时的流量的可视指示。

10.一种用于测试流体系统的泄漏的方法，所述方法包括以下步骤：

连接处于测试中的所述流体系统，以便布置成与烟雾发生腔室(2)流体连通；

在所述烟雾发生腔室内产生烟雾；

从调节气体的源(30)将具有可调压力的所述调节气体供应至所述烟雾发生腔室，以将所述烟雾从所述腔室运送至正被测试泄漏的所述流体系统，从而将所述流体系统加压；

通过与所述调节气体的源连通的第一压力传感器(44)测量所述调节气体的压力；

通过与所述烟雾发生腔室(2)连通的第二压力传感器(46)测量处于测试中的所述流体系统的压力；

将所述第一压力传感器测量到的压力和所述第二压力传感器测量到的压力进行比较，并调节所述调节气体的压力，直到所述调节气体的压力与处于测试中的所述流体系统的压力相等；以及

在所述调节气体的压力与所述流体系统的压力相等时，通过识别从所述流体系统中的任何泄漏部位离开的烟雾来视觉上检查处于测试中的所述流体系统。