CN111609973B - 电容式液体泄漏检测装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于泵的液体泄漏检测器。所述液体泄漏检测器可安装在泵上，以检测来自泵的所泄漏流体。所述泄漏检测器包括：缓冲管，其被定位在泵上，用于收集来自泵的所泄漏流体；以及传感器，其被定位在缓冲管上，用于检测缓冲管中的所泄漏流体的液位，并且用于当所泄漏流体达到最大流体液位时生成信号。一旦所泄漏的驱动流体达到最大液位，缓冲管上的净化管线就从缓冲管移除所泄漏的驱动流体。被连接到传感器的逻辑装置接收来自检测器的信号并且生成警报。

Description

电容式液体泄漏检测装置

技术领域

本公开内容涉及泵，并且更具体地涉及一种用于检测泵中的油泄露的设备和方法。

背景技术

增压泵可以用于增加流体（诸如气体）的压力。增压器通常包括一个或多个级，所述一个或多个级具有被容纳在缸体内的活塞，所述活塞由马达驱动以压缩缸体中的气体。这可以因此增加缸体中气体的压力。增压器的马达通常由气动、液压或电动线性致动的组件驱动。

在那些泵中，油可以存在于通过密封件与增压气体或液体分离的壳体中。油在液压泵的情况下可以是驱动机构，或者在气动或电动泵驱动器中可以用于润滑和/或冷却。诸如磨损密封件或壳体本身中的裂纹之类的某些问题可能引起油从壳体泄漏。对油泄露、以及特别是油泄露的阈值量的检测可能将允许发送警报，所述警报指示泵需要维护或维修。

因此，需要的是一种用于检测泵中的油泄露的泄漏检测系统和方法。

发明内容

本文中的构思描述了用于检测泵中的流体泄漏的系统和方法。在优选实施例中，具有泄漏检测的泵包括至少一个泵缸，所述至少一个泵缸具有：带入口和出口的泵室；以及活塞，其在泵缸内可致动以通过入口将工作流体吸入泵室并通过出口将工作流体推出泵室。驱动器被配置成移动活塞，并且包括通过密封件被防止进入泵室的驱动流体。泄漏检测器被定位在泵上以捕获从驱动器泄漏的驱动流体，其中所述泄漏检测器可操作以当所泄漏的驱动流体达到阈值时生成警报。

在优选的实施例中，用于泵的液体泄漏检测器包括：缓冲管，其被定位在泵上，用于收集来自泵的所泄漏流体；以及传感器，其被定位在缓冲管上，用于检测缓冲管中的所泄漏流体的液位，并且用于当所泄漏流体达到最大流体液位时生成信号。一旦所泄漏的驱动流体达到最大液位，净化管线就从缓冲管移除所泄漏的驱动流体，并且逻辑装置连接到传感器以接收信号并且生成警报。

还描述了检测泵中所泄漏的驱动流体的方法的优选实施例。所述方法的优选实施例包括：将来自泵的所泄漏的驱动流体收集在缓冲管中；以及使用缓冲器上的净化管线限定缓冲管中所泄漏的驱动流体的最大液位。所述方法还包括：使用缓冲管上的传感器感测所泄漏的驱动流体何时达到最大液位；以及生成警报。

前文已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解下面的具体实施方式。本发明的附加特征和优点将在下文中描述，其形成本发明的权利要求书的主体。本领域技术人员应当领会到，所公开的构思和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于实行本发明的相同目的的其他结构的基础。本领域的技术人员还应该认识到，这样的等同构造不脱离如所附权利要求书中所阐述的本发明的精神和范围。根据当结合附图考虑时的以下描述，将更好地理解如下内容：就其组织和操作方法两者而言被认为是本发明特性的新颖特征，连同另外的目的和优点。然而，将清楚地理解到，每个附图仅仅出于说明和描述的目的被提供，并且不旨在作为对本发明限制的限定。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现在对结合附图考虑的以下描述进行参考，在附图中：图1描绘了包括泄漏检测的两级液压致动的气体增压器的优选实施例的示意图的优选实施例。

图2描绘了包括泄漏检测的两级电致动的气体增压器的优选实施例的示意图。

图3描绘了图2的电驱动气体增压器的低压缸的剖视图，并且包括根据本文中所描述的构思的泄漏检测装置的优选实施例。

图4描绘了图2的电驱动气体增压器的高压缸的剖视图，并且包括根据本文中所描述的构思的泄漏检测装置的优选实施例。

图5描绘了根据本文中所描述的构思的泄漏检测装置的优选实施例的示意图。

具体实施方式

参考图1示出了液压两级增压器0的示例。增压泵49包括被容纳在低压缸60内的低压活塞66和被容纳在高压缸70内的高压活塞76。这些活塞66、76中的每一个可以由包括驱动活塞56的马达50致动。在所图示的实施例中，低压活塞66通过低压杆51联接到驱动活塞56，并且高压活塞76通过高压杆53联接到驱动活塞56。因此，当朝着高压缸70向右平移驱动活塞56时，低压活塞66可以通过低压杆51被向右致动进入低压缸60，以通过入口管道34和低压入口止回阀61将气体从低压气体存储罐32以低压吸入低压缸60的低压气体腔室64。然后可以朝着低压缸60向左平移驱动活塞56，这可以在低压缸60中朝外、向左致动低压活塞66，以将低压气体腔室64中的气体压缩到中间压力，并且通过低压出口止回阀62将气体推出低压气体腔室64。然后，气体可以通过中间管道69行进到高压缸70。在向左致动低压活塞66时，高压活塞76也可以通过高压杆53被向左致动进入高压缸70，以通过高压入口止回阀71将气体从中间管道69吸入高压缸70的高压气体腔室74。然后可以再次朝着高压缸70向右平移驱动活塞56。这可以再次向右致动低压活塞66进入低压缸60，以将气体从低压气体存储罐32吸入低压缸60的低压气体腔室64。高压活塞76也可以通过高压杆53在高压缸70中朝外被向右平移，以将高压气体腔室74中的气体压缩至高压，并且通过高压出口止回阀72将气体推出高压气体腔室74并通过出口管道38将气体推至高压气体存储罐36。活塞56、66、76可以继续循环，以从而从增压器40产生高压气体流。在一些变型中，热交换器68、78和/或冷却夹套65、75被提供在中间管道69和/或气缸60、70周围以冷却气体。

这样的增压器40的马达50通常由单独的气动或液压系统驱动。例如，图1示出了用于增压器40的单独的驱动系统20的示例，所述驱动系统20包括通过驱动管道21联接到驱动泵24的源罐22。驱动泵24然后可以通过第一管道23联接到马达50的第一腔室52，其邻近低压缸60，并且通过第二管道25联接到马达50的第二腔室54，其邻近高压缸70。源罐22包括流体其或者是空气或者是液压流体，所述流体可以由驱动泵24泵送到马达50的第一腔室52或第二腔室54，以致动马达50。因此，当驱动泵24将流体泵送到第一腔室52中时，驱动活塞56可以朝着高压缸70被向右平移。当驱动泵24将流体泵送到第二腔室54时，可以朝着低压缸60向左平移驱动活塞56。流体可以从腔室52、54排出并且返回到源罐22和/或被排放到大气。

在杆51和53与腔室52和54交界的地方，腔室52和54中的流体可能泄漏到壳体中。当所泄漏的流体的量变得很大时，增压器40可能损失效率或发生故障。为了在流体泄漏达到可能影响性能或操作的液位之前检测流体泄漏，将根据本文中所描述的构思的流体泄漏传感器300放置在泄漏流体将累积的壳体中或所述壳体上。流体泄漏传感器300可操作以检测所泄漏的流体的液位何时达到阈值并且触发警报。增压器40然后可以在任何损坏发生之前被维修并且恢复到运行。

除了液压增压器之外，电驱动增压器也可能遭受液体泄漏。现在参考图2、3和4，描述了使用电驱动气体增压器的示例性气体增压器组件。例如，气体增压器组件100包括与控制器未示出联接的气体增压器140。所图示的实施例的气体增压器140包括两级，其具有由电动马达150致动的低压缸160和高压缸170。应当注意到，虽然描述了两级气体增压器140，但是可以使用任何合适数量的一级或多级。

马达150包括基本上圆柱形的外壳158，其中第一端与低压缸160联接，并且第二端与高压缸170联接。然后，驱动器被定位在外壳158内，其被配置成将电能转换成线性运动。例如，驱动器可以包括滚珠丝杠驱动器，所述滚珠丝杠驱动器具有滚珠丝杠和带有再循环滚珠轴承的滚珠螺母，这从而可以将电能转换成旋转运动，并且然后转换成线性运动。

驱动器的第一端经由低压杆151联接到低压缸160，并且驱动器的第二端经由高压杆153联接到高压缸170，以致动增压器140。鉴于本文中的教导，用于驱动马达150的又其他合适的配置对于本领域普通技术人员而言将是明显的。

类似于图1的液压增压器，电驱动增压器140的实施例具有被放置在外壳158上以收集所泄漏流体的流体泄漏传感器。流体泄漏传感器300收集所泄漏的流体，并且当所泄漏的流体的液位达到阈值量时触发警报。

更具体地参考图3，低压缸160包括被联接到低压杆151的另一端的低压活塞166，该低压活塞166在低压缸160的低压端盖163与低压适配器155之间平移。低压腔室164限定在低压活塞166与低压端盖163之间。在本实施例中，低压端盖163包括低压入口止回阀161，该低压入口止回阀161允许气体从低压气体存储罐32流入低压缸160，但不流出低压缸160。低压端盖163还包括第一导管181，其中第一端与低压入口止回阀161联接，并且第二端与低压出口止回阀162联接，该低压出口止回阀162允许气体流出低压缸160，但不流入低压缸160。第二导管182与低压端盖163中的第一导管181在止回阀161、162之间联接，具有通往低压腔室164的出口，所述出口允许气体在低压腔室164与第一导管181之间流动。低压端盖163通过拉杆167附接到低压缸160的低压适配器155。在一些变型中，低压缸160包括冷却夹套165，该冷却夹套165被定位在低压缸160周围以降低低压缸160内的气体的温度。

密封件185周围的流体泄漏将向下流到密封件适配器155的内表面。通道190为所泄漏的流体提供通往泄漏检测器300的流动路径。如将参考图5更详细地描述的，所泄漏的流体通过通道190排出并且收集在液体缓冲管301中。当所泄漏的流体液位达到阈值时，开关302检测流体液位并且生成信号给控制器或逻辑装置。泄漏的流体是油。

高压缸170在图4中被更详细地示出。高压缸170类似于低压缸160，并且包括被联接到高压杆153的另一端的高压活塞176，该高压活塞176在高压缸170的高压端盖173与高压适配器157之间平移。高压腔室174限定在高压活塞176与高压端盖173之间。在本实施例中，高压端盖173包括高压入口止回阀171，该高压入口止回阀171允许气体从低压缸160流入高压缸170，但不流出高压缸170。高压端盖173还包括第一导管191，其中第一端与高压入口止回阀171联接，并且第二端与高压出口止回阀172联接，该高压出口止回阀172允许气体流出高压缸170，但不流入高压缸170。第二导管192与高压端盖173中的第一导管191在止回阀171、172之间联接，具有通往高压腔室174的出口，所述出口允许气体在高压腔室174与第一导管191之间流动。高压端盖173通过拉杆177附接到高压缸170的高压适配器157。虽然在所图示的实施例中示出了四个拉杆177，但是可以使用任何其他合适数量的拉杆177。在一些变型中，高压缸170包括冷却夹套175，该冷却夹套175被定位在高压缸170周围以降低高压缸170内的气体的温度。如上文所描述的，围绕杆153和密封件195泄漏的流体流向高压外壳157中的通道193。它穿过通道193并且到达流体泄漏检测器300，如上文参考低压缸所描述的。

还示出了用于操作增压器140的流动路径的示例。在所图示的实施例中，驱动器156可以由控制器110电致动，以朝着高压缸170向右平移驱动器156，以从而通过低压杆151向右致动低压活塞166使其进入低压缸160。这可以通过入口管道34和低压入口止回阀161将气体从低压气体存储罐32以低压吸入低压缸160的低压气体腔室164。驱动器156然后可以由控制器110电致动，以在向左的相反方向上朝着低压缸160平移驱动器156。这可以在低压缸160中朝外向左致动低压活塞166，以将低压气体腔室164中的气体压缩到中间压力，并且通过低压出口止回阀162将气体推出低压气体腔室164。然后，气体可以通过中间管道169和热交换器168行进到高压缸170。在向左致动低压活塞166时，高压活塞176也可以通过高压杆153被向左致动进入高压缸170，以通过高压入口止回阀171将气体从中间管道169吸入高压缸170的高压气体腔室174。

驱动器156然后可以由控制器110电致动，以再次朝着高压缸170向右平移驱动器156。这可以再次向右致动低压活塞166使其进入低压缸160，以将气体从低压气体存储罐32吸入低压缸160的低压气体腔室164。高压活塞176也可以通过高压杆153在高压缸170中朝外被向右平移，以将高压气体腔室174中的气体压缩至高压，并且通过高压出口止回阀172将气体推出高压气体腔室174并通过出口管道38将气体推至高压气体存储罐36。在所图示的实施例中，低压缸160、马达150和高压缸170沿着纵向轴线A对齐。因此，马达150被配置成经由杆151、153沿着纵向轴线A致动活塞166、176。活塞156、166、176可以继续循环，以从而从增压器140产生高压气体流。在一些变型中，增压器140可以将气体压力从大约100磅/平方英寸psi增加到大约7000磅/平方英寸，并且可以在大约0到大约50次循环每分钟之间操作，其中最高温度为大约300华氏度。例如，离开低压缸160的气体的压力可以是大约808磅/平方英寸，并且离开高压缸170的气体的压力可以是大约6795磅/平方英寸。鉴于本文中的教导，用于操作增压器140的又其他合适的配置对于本领域普通技术人员而言将是明显的。

现在参考图5，示出了根据本文中所描述的构思的流体泄漏检测器300的优选实施例。虽然可以使用其他部件，但是优选实施例使用竖直液体缓冲管301，其包括液体净化管线305和电容式液位检测器302。在液体进入缓冲管301时，它填充所述缓冲管，直到达到由液体净化管线305限定的最大液位306为止。液位检测器302被定位或校准以检测液体何时达到最大液位306。液位检测器可以使用连接器307被供电和/或发送信号，连接器307可以是微型USB连接器或其他类似连接器。

在检测到流体时，液位检测器302向逻辑装置303发送信号，该逻辑装置303可以是与液位检测器302相关联的独立逻辑装置，或者可以是与增压器相关联的控制器的部分。逻辑装置303在接收到来自液位检测器302的信号时生成警报，所述警报被发送到增压器控制器和/或在增压器控制器处被显示，和/或可以被发送到与增压器系统通信的单独的控制系统304。诸如视觉或听觉指示器之类的其他指示器308也可以用于引起对警报状况的注意。

如本文中所使用的，最大可允许的泄漏是指被允许泄漏和累积在装置中的液体的最大体积，而最大可允许的液位306是相对于竖直液体缓冲管的底部的竖直高度。当液体达到最大液位306时，即达到了最大可允许泄漏。

电容式液位检测器302优选为电容式传感器/开关，其可以被设计成利用外部电源供电。取决于终端用户的应用，传感器可以设置为常闭或常开。电容式传感器检测频率被调整以精确地检测正在被检测的特定液体，并且电容式传感器被安装在液体缓冲管301上。管材料必须允许电容式传感器在无信号中断或减少的情况下检测管内部的液体。可以由用户基于可允许的泄漏量来调整传感器302在缓冲管301上的位置。如所描述的，液体累积在液体缓冲管301中。用户可以通过如下基于最大可允许的泄漏来调整最大可允许的液位306：在缓冲管301上物理地移动传感器302，或者根据所使用的传感器的类型调谐传感器302。通过相对于缓冲管301物理地滑动净化管线305或者通过升高或降低管301的底部309，净化管线305的位置也可以优选地由终端用户在液体缓冲管301上的最大可允许的液位306处进行调整。

如所描述的，当液体填充液体缓冲管301至最大可允许的液位306时，电容式传感器302触发。传感器触发器302将激活中继或发送信号，所述信号可以被连结到用于进一步分析的警报或中继系统或连结到装备控制系统。当传感器处于触发状况时，到达液体缓冲管301的附加流体将通过液体净化管线305离开。一旦液位被降低到低于最大可允许的液位306，传感器302就将返回到其正常状况，并且警报/中继将被关闭。

虽然已经描述了电容式传感器，但是在不脱离本文中所描述的构思的范围的情况下，可以使用其他类型的传感器。可以检测达到预定液位的流体的任何传感器都可以用作可以检测容器中实际液位的传感器。此外，虽然液压和电致动泵已经被用作示例，但是本文中所描述的构思也可以应用于任何数量类型的泵，但是特别是其中致动器被浸没在油中的致动泵。

尽管已经详细地描述了本发明及其优点，但是应当理解到，在不脱离如由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，本文可以进行各种改变、替换和变更。此外，本申请的范围不旨在限于本说明书中所描述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。如本领域普通技术人员从本发明的公开内容将容易领会的，根据本发明，可以利用当前存在的或以后将被开发的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤，所述过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤执行与本文中所描述的对应实施例基本上相同的功能或实现基本上相同的结果。因此，所附权利要求书旨在将这样的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包括在所附权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种泵，包括：

至少一个泵缸，其包括：

泵室，其中所述泵室包括入口和出口，以及

活塞，其在所述泵缸内可致动，其中，所述活塞被配置成通过所述入口将工作流体吸入所述泵室，并且通过所述出口将所述工作流体推出所述泵室；

驱动器，其被配置成移动所述活塞，其中，所述驱动器包括容纳驱动流体的驱动壳体，通过密封件防止所述驱动流体朝向所述泵室的方向离开所述驱动壳体；以及

泄漏检测器，其被定位在将所述泵缸连接到所述驱动壳体的密封件适配器上，以使得所述泄漏检测器捕获从所述驱动器的邻近所述密封件适配器处泄漏的驱动流体，并防止泄漏的流体进入所述泵室，所述泄漏检测器可操作以当所泄漏的驱动流体达到阈值时生成警报，其中所述泵缸形成在所述驱动壳体和端盖之间，所述端盖附接到所述适配器。

2.根据权利要求1所述的泵，其中，所述泄漏检测器包括：

缓冲管，其用于收集所泄漏的驱动流体；

传感器，其用于检测所述缓冲管中的驱动流体的液位；以及

净化管线，其用于一旦所泄漏的驱动流体达到最大液位就从所述缓冲管移除所泄漏的驱动流体。

3.根据权利要求1所述的泵，其中，所述泵是液压致动的泵，并且所述驱动流体是液压流体。

4.根据权利要求1所述的泵，其中，所述泵是电致动的泵，并且所述驱动流体是油。

5.根据权利要求1所述的泵，其中，所述泵是致动的泵，所述致动的泵包括致动器，所述致动器被浸没在油中。

6.根据权利要求1所述的泵，其中，所述密封件位于所述活塞的驱动杆上，并且缓冲管邻近所述活塞的驱动杆上的所述密封件。

7.根据权利要求2所述的泵，其中，所述传感器是电容式传感器，当所述驱动流体达到所述最大液位时，所述电容式传感器生成信号。

8.根据权利要求7所述的泵，其中，所述泄漏检测器连接到控制器。

9.一种用于泵的液体泄漏检测器，包括：

缓冲管，其被定位在密封件适配器上使得所述缓冲管能够收集来自所述泵的靠近所述密封件适配器处的所泄漏流体，所述密封件适配器将所述泵的泵缸连接至所述泵的驱动壳体，并且所述泵缸形成在所述驱动壳体和端盖之间，所述端盖附接到所述密封件适配器，其中所述驱动壳体容纳驱动流体和驱动器，所述驱动器驱动活塞通过所述泵缸以经由所述泵的泵室泵送工作流体；

传感器，其被定位在所述缓冲管上，用于检测所述缓冲管中的所泄漏驱动流体的液位，并且用于当所泄漏驱动流体达到最大流体液位时生成信号；

净化管线，其用于一旦所泄漏的驱动流体达到最大流体液位就从所述缓冲管移除所泄漏的驱动流体；以及

逻辑装置，其被配置为接收所述信号并且生成警报。

10.根据权利要求9所述的液体泄漏检测器，其中，所述驱动流体是油。

11.根据权利要求9所述的液体泄漏检测器，其中，泄漏的驱动流体是液压流体。

12.根据权利要求9所述的液体泄漏检测器，其中，所述最大流体液位通过调整所述缓冲管上的所述传感器的位置而可调整。

13.根据权利要求9所述的液体泄漏检测器，其中，所述最大流体液位通过调整所述缓冲管上的所述净化管线的位置而可调整。

14.根据权利要求9所述的液体泄漏检测器，其中，所述传感器是电容式传感器。

15.根据权利要求14所述的液体泄漏检测器，其中，电容式传感器连接到控制器，所述控制器可操作以执行所述逻辑装置从而：

以接收所述信号并且生成所述警报。

16.一种使用根据权利要求9-15中任意一项所述的液体泄漏检测器来检测泵中的所泄漏的驱动流体的方法，包括：

将来自所述泵的所泄漏的驱动流体收集在缓冲管中；

使用缓冲器上的净化管线限定所述缓冲管中的所泄漏的驱动流体的最大液位；

使用所述缓冲管上的传感器感测所泄漏的驱动流体何时达到所述最大液位；以及

生成警报。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述驱动流体是油。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述驱动流体是液压流体。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，最大流体液位通过调整所述缓冲管上的所述净化管线的位置而可调整。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述警报是从所述传感器发送到所述泵的控制器的信号。