CN1936430B - 基于微流量检测的微泄漏自动保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于微流量检测的微泄漏自动保护装置及其方法。该装置设置于输送管路上，包括安装在主管道上的检测控制阀，与检测控制阀相连的控制电路，其特征在于所述的主管道上连接有与其相贯通的管径远小于主管道的检测通道，检测通道的两端分别位于检测控制阀的两端，在检测通道内设有微流量传感器，所述的微流量传感器与控制电路相连。因此，检测的精度高，不受外界因素干扰，能够实时监测管路状况，一旦发生危险就自动切断；采用支路结构在同等流量的状态下能够有效提高流体速度，传感器的灵敏度高，管路的杂质不会堵塞支路，以保证安全畅通；在居民家庭不使用燃气用具时，主动地进行监测，平时还可以智能提示和自动定时关气。

Description

基于微流量检测的微泄漏自动保护装置

技术领域

本发明涉及安全保护领域，尤其是涉及一种基于微流量检测的微泄漏自动保护装置及其方法。

背景技术

液化气、煤气、天然气等可燃性气体已经日益成为居民家庭最主要的燃料。然而，由于管道老化、质量缺陷等原因，可燃性气体常常会发生泄漏。由于气体的泄漏不易被发觉，因此，常常会引起中毒、失火、爆炸、人身伤亡等事故。为了防止此类事故的发生，人们进行了长期的探索，提出了多种多样的实施方案。但是，普通的煤气报警器漏气时只能待气体泄漏后达到一定浓度时才报警，不能自动关闭泄漏源，也不能定时自动关火和关气来防止危险的发生。很明显，气体浓度的探测和多种因素相关，比如，气体的对流程度，空间的大小，探测头的安装位置等等。在探测到危险时，往往为时已晚，造成了无法挽回的损失。近年来，随着各种燃气得到普遍应用，相关的燃气监控安全装置也越来越多，但是或多或少存在一定的缺陷和不足。例如，中国专利文献公开了一种燃气器具安全装置申请号：CN85205593，这种安全装置采用光敏三极管为火焰传感器，脉冲电磁阀为执行器，能在火焰意外熄灭的瞬间关闭气源，防止因未燃气体外逸，引起中毒，火灾甚至爆炸等事故。但是该装置功能单一，仅能在灶火意外熄灭时关闭气源。该方案专门设计的电磁阀属于先导型电磁阀，这种阀的结构较为复杂，成本也相应较高，在实际使用期间由于某种原因，阀门可能关闭不严，导致漏气。该装置却并未设有报警功能，这样就在无形之中使其首要功能安全出现漏洞。还有人申请了名为可燃气体自动监控安全装置申请号：CN2605619的专利，可燃气体是否泄露由测定气体泄漏后的浓度来判定，由气体敏感传感器连接控制电路，由控制电路连接新型阀体，该阀体控制技术是由接管状阀体内腔装设电磁铁的固定阀座和永久磁铁的活塞阀芯所组成的封闭型塞式气体控制阀。由气体敏感传感器连接控制电路，存在延时，只能气体泄露后达到一定浓度时才能被动地检测出来，再将信号传送给控制电路将电磁控制阀关闭。另外，气体敏感传感器在使用中本身会被毒化，使用时间越长灵敏度降低越明显，也就是说实际上需要每半年左右更换气体敏感传感器。因此，通常的燃气器具安全装置功能单一，仅能在灶火意外熄灭时关闭气源；各类基于气敏元件的燃气监控安全装置均有相同的缺陷，也即：燃气泄露监测都是由气体敏感传感器测定所泄漏气体的浓度来完成。由于气体敏感传感器使用寿命短和维护成本高，实际上大部分居民家庭都没有及时更换气体敏感传感器，从而，使用该类燃气监控安全装置的用户普遍存在安全隐患。在液体管路方面也有相关的泄漏检测方法和装置，例如，中国专利文献公开的一种数字式点滴流量水表检测装置及检测方法申请号：CN200310116900.4，其进口依次串联电磁总阀或手动总阀，水空水压活塞缸，被测水表，中空固定支座，其出口接三通管并联三支路。三路出水流入回水槽中，其信号线依次输送给计数电脑CPU及显示屏的同一仪表外壳上，通过三个支路来实现检测。但是，该装置检测的灵敏度并不高，通过支路检测并没有提高流体的流速，对于轻微的泄漏还是无法察觉。并且，采用三套检测装置，制作成本较高。

另外，JP特开平8-86713A公开了一种配管泄漏检测装置，包括安装于主管路上的差压调节阀及旁通管路，旁通管路两端连接在主管路上，且与其相贯通，管径远小于主管路，两端分别位于差压调节阀的两端，微泄漏检测装置设于旁通管路中。这种配管泄漏检测装置由于单独设立旁通的检测通道，占用空间较大，结构不够紧凑。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的容易受到各种因素的影响，只能待气体泄漏后达到一定浓度时才报警，不能自动关闭泄漏源，也不能定时自动关火和关气来防止危险的发生，安全性不高等的技术问题；提供了一种设计合理，结构简单、占用空间小、检测的精度高，不受外界因素干扰，能够实时监测管路状况，一旦发生危险就自动切断的基于微流量检测的微泄漏自动保护装置及其方法。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的设备成本高，有效使用寿命较短，容易造成事实上已经失效而使用者疏于管理而无法察觉，反而存在更大的安全隐患等的技术问题；提供了一种成本较低，有效使用寿命长，工作稳定性高，使用者能够放心使用而不必担心是否失效的基于微流量检测的微泄漏自动保护装置及其方法。

本发明再有一目的是解决现有技术所存在的监测的灵敏度不高，对于轻微的泄漏无法及时察觉，管路中的杂质容易对监测造成影响等的技术问题；提供了一种采用支路结构在同等流量的状态下能够有效提高流体速度，传感器的灵敏度高，管路的杂质不会堵塞支路，以保证安全畅通的基于微流量检测的微泄漏自动保护装置及其方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：基于微流量检测的微泄漏自动保护装置，设置于输送管路上，包括安装在主管道上的检测控制阀，与检测控制阀相连的控制电路，其特征在于所述的主管道上连接有与其相贯通的管径远小于主管道的检测通道，检测通道的两端分别位于检测控制阀的两端，在检测通道内设有微流量传感器，所述的微流量传感器与控制电路相连，所述的检测通道和主管道设置在同一根管子上，检测通道位于主管道的内壁或外壁，检测通道的两端分别连接在主管道上。这种方案中检测通道和主管道是设置在同一根管子上的，两者设为一体。可以采用一个模具整体浇铸而成。

本发明创造性地在主管道的旁边开设了一条供流体流过的支路即检测通道。在主管道的检测控制阀关闭时，流体只能被迫从支路通过。由于相同时间内流过同样的流量，根据管道的粗细程度不同，流速也会有所不同。检测通道的管径远小于主管道，这样在工作时能够大幅提高流速，使得检测更加可靠。这里的流体通常是危险性较大的、容易造成危险事故的气体。例如液化气、煤气、天然气等。

作为优选，所述的控制电路包括依次相连的泄露检测电路、数据接收/发送电路、阀门控制电路、声/光报警电路；所述的泄露检测电路与微流量传感器之间通过无线或者有线方式相连，所述的阀门控制电路与设置在主管道上的主控阀相连。

为了提高流速，作为优选，所述的检测通道的横截面积大小为0.1mm²～5.0mm²。

作为优选，所述的检测通道的优化的横截面积大小为0.5mm²～2.0mm²。作为优选，所述的检测控制阀和主控阀均与控制电路相连，并且所述的检测控制阀和主控阀均为电机或电磁驱动阀门。当控制电路检测到泄漏时，关闭主控阀即可完全切断管路，不仅起到检测的功能，而且具有及时保护的功能。

为了防止杂质进入检测通道，造成堵塞，作为优选，所述的检测通道和主管道的连接口处设有一个斜坡，斜坡的高度上升方向与流体的运动方向相同。在流体经过时，杂质会被抛起，而不会进入检测通道的入门，这样就能够保证检测通道的畅通，提高工作稳定性。

由于微流量传感器呈扁平状，为了使流体与微流量传感器充分接触，作为优选，所述的检测通道呈圆管状，在其中部设有一个扁平通道，所述的微流量传感器设置在所述扁平通道的内壁。

基于微流量检测的微泄漏自动保护方法，其特征在于包括如下检测步骤：a.关闭设置在主管道上的检测控制阀，主管道中的流体被迫从检测控制阀一端的检测通道入口进入检测通道，并穿过检测通道从位于检测控制阀另一端的检测通道出口进入主管道；b.微流量传感器实时测量检测通道内的流体流速，并将检测信号传输给控制电路，当流体的流速超过预先设定的门槛值时，控制电路将关闭设置在主管道上的主控阀，切断整个管路，所述门槛值的大小可以为1ml/min～5ml/min；c.在控制电路关闭设置在主管道上的主控阀时，由声/光报警电路发出声/光报警信号。

因此，本发明具有如下优点：1.设计合理，结构简单，占用空间小，检测的精度高，不受外界因素干扰，能够实时监测管路状况，一旦发生危险就自动切断；

2.成本较低，有效使用寿命长，工作稳定性高，使用者能够放心使用而不必担心是否失效；

3.采用支路结构在同等流量的状态下能够有效提高流体速度，传感器的灵敏度高，管路的杂质不会堵塞支路，以保证安全畅通；

4.在居民家庭不使用燃气用具时，主动地进行监测，平时还可以智能提示和自动定时关气。

附图说明

附图1是本发明的一种结构原理图；

附图2是本发明的一种控制电路结构框图；

附图3是本发明实施例1的结构示意图；

附图4是本发明实施例1的检测通道和主管道的入口连接处结构示意图；

附图5是本发明实施例2的结构示意图；

附图6是本发明实施例4的结构示意图；

附图7是本发明实施例5的结构示意图。

图中，主管道1、检测控制阀2、控制电路3、泄露检测电路31、数据接收/发送电路32、阀门控制电路33、声/光报警电路34、检测通道4、扁平通道41、微流量传感器5、主控阀6、斜坡7。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

如图1和图2所示，基于微流量检测的微泄漏自动保护装置，设置于输送管路上。它由微流量传感器5、控制电路3、检测通道4、检测控制阀2和主控阀6等零部件组成。

如图3所示，检测控制阀2安装在主管道1上，控制电路3与检测控制阀2相连。主管道1上连接有与其相贯通的管径远小于主管道1的检测通道4，检测通道4的两端分别位于检测控制阀2的两端。在检测通道4内设有微流量传感器5，微流量传感器5与控制电路3相连。检测通道4和主管道1设置在同一根管子上，检测通道4位于主管道1的内壁，检测通道4的两端分别连接在主管道1上。这种方案中检测通道和主管道是设置在同一根管子上的，两者设为一体。可以采用一个模具整体浇铸而成。其中，检测通道4的横截面积大小为0.8mm²。

如图2所示，控制电路3包括依次相连的泄露检测电路31、数据接收/发送电路32、阀门控制电路33、声/光报警电路34。泄露检测电路31与微流量传感器5之间通过有线方式相连。阀门控制电路33与设置在主管道1上的主控阀6相连。检测控制阀2和主控阀6均与控制电路3相连，并且所述的检测控制阀2和主控阀6均为电磁驱动阀门。

如图4所示，检测通道4和主管道1的检测通道入口连接口处设有一个斜坡7，斜坡7的高度上升方向与流体的运动方向相同。在流体经过时，杂质会被抛起，而不会进入检测通道的入口，这样就能够保证检测通道的畅通，提高工作稳定性。

上述基于微流量检测的微泄漏自动保护装置的检测方法，包括如下检测步骤：a.关闭设置在主管道上的检测控制阀，主管道中的流体被迫从检测控制阀一端的检测通道入口进入检测通道，并穿过检测通道从位于检测控制阀另一端的检测通道出口进入主管道；b.微流量传感器实时测量检测通道内的流体流速，并将检测信号传输给控制电路，当流体的流速超过预先设定的门槛值时，控制电路将关闭设置在主管道上的主控阀，切断整个管路，所述门槛值的大小可以为3ml/min；c.在控制电路关闭设置在主管道上的主控阀时，由声/光报警电路发出声/光报警信号。

以煤气管路为例，工作时，检测控制阀关闭，气体只能流过旁路检测通道构成微流量检测的专用通道。在用户使用燃气时检测控制阀正常打开，不会对供气通道产生影响。燃气使用完毕后，自动关闭。在检测控制阀关闭状态时，煤气只能被迫从支路通过。由于相同时间内流过同样的流量，根据管道的粗细程度不同，流速也会有所不同。检测通道的管径远小于主管道，这样在工作时能够大幅提高流速，使得检测更加可靠。

控制电路可设计成带屏幕显示和输入操作按键的遥控器，用以调节供气工作时间的智能模糊控制和燃气泄漏判定。智能模糊控制装置由时基集成块——、六位互锁按钮、二极管、六个发光二极管以及电阻、电容等组成。按照本发明设计的基于微流量检测的微泄漏自动保护装置，具有如下优点：安全可靠。在居民家庭不使用燃气用具时，主动地监测供气体管道或燃气用具是否有任何气体泄漏：一旦出现漏气时，可实时报警和自动关闭供气阀。操作简便。只要预定好时间，按一下启动钮，燃气灶完成煮食过程还可以提供人性化的声音和语音提示，使用完毕自动关闭燃气和电源。安装方便。装置主体部分可以安装在任何型号的供气管道或家用天然气表上，无须专用安装位置，带屏幕显示和输入操作按键的遥控器可以固定安装在墙面或其它便于操作的位置。界面友好。带屏幕显示和输入操作按键的遥控器可以提密码开启功能，密码通过后才能操作，防止家中小孩随意使用燃气用具。

实施例2：

如图5所示，在本实施例中，检测通道4位于主管道1的外壁，即在管道外开了一个通道，其余均与实施例1相同，本文不做赘述。

实施例3：

在本实施例中，检测通道4呈圆管状，在其中部设有一个扁平通道41，所述的微流量传感器5设置在所述扁平通道41的内壁。即在管道内开了一个通道，其余均与实施例1或2相同，本文不做赘述。

实施例4：

如图6所示，在本实施例中，检测通道4与检测控制阀2设为一体，即检测通道4设置在检测控制阀2的阀体内，无需另外设置管道。其余均与实施例1或2或3相同，本文不做赘述。

实施例5：

如图7所示，在本实施例中，检测通道4穿过检测控制阀2。其余均与实施例1或2或3或4相同，本文不做赘述。

本发明采用的微流量传感器具有高灵敏度、量程宽、体积小等特点。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了主管道1、检测控制阀2、控制电路3、泄露检测电路31、数据接收/发送电路32、阀门控制电路33、声/光报警电路34、检测通道4、扁平通道41、微流量传感器5、主控阀6、斜坡7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质：把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种基于微流量检测的微泄漏自动保护装置，设置于输送管路上，包括安装在主管道(1)上的检测控制阀(2)，与检测控制阀(2)相连的控制电路(3)，所述的主管道(1)上连接有与其相贯通的管径远小于主管道(1)的检测通道(4)，检测通道(4)的两端分别位于检测控制阀(2)的两端，在检测通道(4)内设有微流量传感器(5)，所述的微流量传感器(5)与控制电路(3)相连，其特征在于：所述的检测通道(4)和主管道(1)设置在同一根管子上，检测通道(4)位于主管道(1)的内壁或外壁，检测通道(4)的两端分别连接在主管道(1)上。

2.根据权利要求1所述的基于微流量检测的微泄漏自动保护装置，其特征在于所述的控制电路(3)包括依次相连的泄露检测电路(31)、数据接收/发送电路(32)、阀门控制电路(33)、声/光报警电路(34)；所述的泄露检测电路(31)与微流量传感器(5)之间通过无线或者有线方式相连，所述的阀门控制电路(33)与设置在主管道(1)上的主控阀(6)相连。

3.根据权利要求1或2所述的基于微流量检测的微泄漏自动保护装置，其特征在于所述的检测通道(4)的横截面积大小为0.1mm²～5.0mm²。

4.根据权利要求3所述的基于微流量检测的微泄漏自动保护装置，其特征在于所述的检测通道(4)的优化的横截面积大小为0.5mm²～2.0mm²。

5.根据权利要求3所述的基于微流量检测的微泄漏自动保护装置，其特征在于所述的检测控制阀(2)和主控阀(6)均与控制电路(3)相连，并且所述的检测控制阀(2)和主控阀(6)均为电机或电磁驱动阀门。

6.根据权利要求3所述的基于微流量检测的微泄漏自动保护装置，其特征在于所述的检测通道(4)和主管道(1)的检测通道入口连接口处设有一个斜坡(7)，斜坡(7)的高度上升方向与流体的运动方向相同。

7.根据权利要求3所述的基于微流量检测的微泄漏自动保护装置，其特征在于所述的检测通道(4)呈圆管状，在其中部设有一个扁平通道，所述的微流量传感器(5)设置在所述扁平通道的内壁。

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