CZ9904298A3 - Optická detekce plynu zachyceného v chladicím systému - Google Patents

Abstract

Optický detektor netěsnosti se skládá ze zdroje (203) světla, z detektoru (205) světla a z konvertoru (215). Zdroj (203) světla je optickou dráhou (210) opticky spojen s detektorem (205) světla, který vytváří elektronický signál v důsledku světla přijímaného ze zdroje (203) světla. Konvertor (215), který je napojen na detektor (205) světla, upravuje hodnoty elektronického signálu podle množství světla přijímaného ze zdroje (203) světla. Překřížením optické dráhy (210) mezi zdrojem (203) světla a detektorem (205) světla bublinkami zachyceného plynu dochází je změnám parametrů elektronického signálu, kterými lze zjistit vznik případné netěsnosti v chladicím systému

Description

Optická detekce piynu zachyceného v chladicím systému

Oblast techniky

Tento vynález se vztahuje obecně k oblasti chladicích systému, přesněji k tlakovým chladicím systémům a optické detekci netěsností těchto systémů. Konkrétně se tento vynález vztahuje k optickému detektoru netěsností, použitelnému v tlakových chladicích systémech zplyňovací jednotky.

Dosavadní stav techniky

Zplyňování je proces částečné oxidace, při němž dochází vstřikováním uhelných paliv, páry a kyslíku ke vzniku plynů. Palivo, pára a kyslík jsou vstřikovány do zplyňovací komory palivovou tryskou. Palivová tryska se obvykle skládá z přívodu paliva a jednoho anebo dvou přívodů kyslíku, takže palivo zůstává odděleno od kyslíku až do okamžiku vznícení na vyústění trysky. Protože zplynování je exotermní proces, pohybuje se teplota uvnitř zplyňovací komory obvykle v rozmezí od zhruba 1093 °C do zhruba 1482 °C.

-2• · · · · · ·«·« ·* ·· ·· ··· · · ··

Pro odborníka v tomto oboru je zajisté samozřejmé, že průběh procesu zplyňování závisí na stavu a konstrukci palivové trysky. Je-li například vyústění trysky spálené anebo zdeformované vlivem žáru, může dojít k předčasnému smíchání palivové směsi s kyslíkem s negativním dopadem na celý průběh procesu zplyňování anebo ohrožení jeho bezpečnosti. Z důvodu snížení pravděpodobnosti poškození vyústění palivové trysky je její teplota udržována v určitém přípustném rozmezí systémem chlazení v chladicím plášti anebo chladicí cívkou navitnutou na vyústění trysky. Výskyt netěsnosti v chladicím systému může umožnit proniknutí carbon monoxide, vzniklým anebo jiným plynům do tohoto chladicího systému, protože tlak plynů ve zplynovací komoře je podstatně vyšší než v chladicím systému. I v důsledku vzniku velmi malé netěsnosti může do chladicího systému proniknout značné množství plynu, což může narušit chlazení trysky a znehodnotit celý pracovní proces. Přítomnost syntézního plynu v chladicím systému může dále vést ke vznikání vodíku a oxidu uhelnatého, což může mít za následek explozi uvnitř chladicího systému. Z těchto důvodů je zainteresovaným osobám zřejmé, že detekční systém k detekci plynů proniklých v důsledku netěsnosti chladicího systému je nezbytně důležitý pro bezpečnost a kvalitu průběhu procesu zplyňování.

V jednom typu konvenčních detekčních systémů je přítomnost plynů, jako je oxid uhelnatý, vzduch a další, v důsledku netěsnosti chladicího systému zjišťována čidly citlivými na plyn. V takovém systému je chladicí prostředek, obvykle voda anebo upravovaná voda, veden přívodní trubicí k vyústění palivové trysky, kde se zahřeje a je poté odveden trubicí odvodu do výměníku tepla k ochlazení a opětovně přívodní trubicí k dalšímu použití. Netěsnost v chladicím systému může mít za následek proniknutí plynů do systému, obzvláště vyskytne-li se trhlina v oblasti palivové trysky. Pronikne-lí plyn do chladicího systému, je možné nechat stoupat bublinky plynu přirozeným způsobem detekční trubicí, která je souběžná s trubicí odvodu chladicího • · «« · « · • ·

-3prostředku. Teoreticky by měla být přítomnost plynu zjištěna plynovým čidlem umístěným v horní části detekční trubice. Při zjištění přítomnosti plynu je čidlem předán elektronický signál do řídícího systému. Naznačuje-li množství plynu, že došlo ke vzniku netěsnosti, může řídící systém vydat varovný signál, po kterém by měl následovat příslušný zákrok.

Za ideálních okolností by měl detekční systém zjistit přítomnost netěsnosti v chladicím systému dříve než dojde k poškození palivové trysky. Ve skutečnosti zjišťuje tento typ detekčního systému existenci netěsnosti jen velice obtížně, protože je velmi nesnadné odstranit všechen plyn z chladicího systému. Takto není neobvyklé, že čidlo reaguje pozitivně i v tom případe, kdy v chladicím systému žádné netěsnoti nejsou. Odborníkovi musí být zřejmé, že zjišťování přítomnosti plynů je pomocí tohoto detekčního systému velmi obtížné.

Podobně je také možné monitorovat hodnotu pH chladicího prostředku a její změny v důsledku přítomnosti plynů, a tedy v důsledku existence netěsnosti. Použití podobného systému je však omezeno pouze na zjištění přítomnosti kyselých plynů, jakými jsou oxid uhličitý, sirovodík, kysličníky dusíku a kysličníky síry. Další nevýhoda vyplývá z častého použití antikorozivních složek v chladicích směsích na základě vody. Zachycené kyselé plyny mohou reagovat s antikorozivní složkou a vzniklá netěsnost může zůstat bez povšimnutí značně dlouhou dobu.

Z uvedených skutečností vyplývá potřeba nového zařízení a způsobu k detekci netěsností, které by byly schopné překonat nedostatky konvenčních detekčních systémů.

Podstata vynálezu

Tento vynález se obecně zabývá optickým detekčním zařízením přítomnosti plynu k použití v chladicích systémech, obzvláště v chladicích systémech se splyňovací jednotkou. V jednom ukázkovém provedení je součástí detekčního systému zdroj světla, detekční zařízení reagující na světlo, konverzní zařízení a řídící systém. Světelný zdroj je funkčně spojen optickým vláknem s prvním čidlem, schopným účinného přenosu světla. Zdroj světla je dále spojen optickým vláknem s druhým čidlem reagujícím na příjem světla ze světelného zdroje. S detekčním zařízením reagujícím na světlo je funkčně spojeno konverzní zařízení, které na světlo vysílané zdrojem světla a přijímané detekčním zařízením reaguje vysíláním elektronického signálu o určitých parametrech. Elektronické signály z konverzního zařízení jsou přenášeny do řídícího systému, který reaguje na změny signálu ozmačující výskyt přinejmenším jedné netěsnoti v tlakovém chladicím systému. Principem detekce jsou zde proměnlivé parametry elektronického signálu, vyvolané přerušením optického paprsku výskytem bublinek plynu mezí zdrojem světla a detekčním zařízením reagujícím na světlo. V jednom ukázkovém provedení je přinejmenším jedno z čidel vybráno ze skupiny, která obsahuje čidlo vysokého tlaku, vysoké teploty, čidlo vysokého tlaku i vysoké teploty, přičemž přednostně přinejmším jedno z Čidel je čidlo safírové. V dalším provedení může být použito zdroje koherentního světla anebo to může být zdroj nekoherentního kolimovaného světla. Detektor světla může být vybrán ze skupiny, která obsahuje fotodiodu, fotoelektrický tranzistor, trubicový fotoelektrický násobič a součástku s nábojovou vazbou (součástka CCD).

-5Stručný přehled zobrazení na výkresech

Na výkresu 1 jsou znázorněny některé komponenty optického detekčního zařízení ke zjišťování přítomnosti plynu podle tohoto vynálezu.

Na výkresu 2 je znázorněn příklad provedení zařízení podle tohoto vynálezu v chladicím systému o vysokém tlaku.

Na výkresu 3 je znázorněno konverzní zařízení použité v provedení na výkresu

2.

Na výkresu 3 je znázorněn další příklad provedeni zařízeni podle tohoto vynálezu v chladicím systému o nízkém tlaku.

Příklady provedení vynálezu

Výkres 1 znázorňuje některé Části optického detekčního zařízení 200 ke zjišťování přítomnosti plynu podle tohoto vynálezu. Zdroj světla 203 je optickým vláknem 210 spojen s detektorem světla 205. Optické vlákno 210 je vedeno napříč trubicí chlazení 211, kterou protéká chladicí prostředek. Chladicím prostředkem může být kterákoli tekutina vhodná k tomuto účelu včetně roztoků na základě vody s obsahem antikorozivních složek. Zdrojem světla 203 může být jakýkoli typ zdroje koherentního anebo nekoherentního elektromagnetického záření (např. laser anebo xenonová lampa). Při použití zdroje nekoherentního světla je toto světlo přednostně kolimované běžnými prostředky, jakými jsou štěrbiny anebo čočky. Detektorem světla může být jakýkoli typ konvenčního detektoru ( fotodioda, fotoelektrický tranzistor, trubicový fotoelektrický násobič anebo součástka s nábojovou vazbou (součástka CCD). Detektor světla 205 vysílá elektronický signál odpovídající množství světla • φ φφ φφφ • φ • φ φφ • · φφ · φφ φφφ

6přijatého ze zdroje světla 203. Konvertor 215 upravuje elektronický signál z detektoru světla 205 (například na signál 4 - 20 mA) a předává ho do řídícího systému 220.

Při vzniku netěsnosti v chladicím systému, v němž je tlak plynů větší než tlak v chladicím systému, mohou plyny proniknout do tohoto systému. Například tlak plynů v plynovacím reaktoru je mnohem vyšší než tlak v chladicím plášti anebo v chladicí cívce, které jsou používány k chlazení vyústění palivové trysky. Plyn je v chladicím systému přítomen v bublinkách a je tedy v podobě bublinek přítomen v chladicí trubicí. Přítomnost bublinek v chladicí trubici naznačuje vznik netěsnosti v systému. Tento vynález používá zjišťování přítomnosti bublinek v chladicím prostředku k včasné detektci netěsnosti v chladicím pláši anebo v chladicí cívce vystění palivové trysky. Při zjištění bublinek vyhodnotí řídící systém přijímané signály a určí, jedná-li se o netěsnost.

Na výkresu 2 je znázorněn příklad provedení zařízení podle tohoto vynálezu v chladicím systému o vysokém tlaku 300. Vysokým tlakem v tomto kontextu rozumíme tlaky od zhruba 28 do zhruba 70 kg/cm². Součástí systému o vysokém tlaku je trubice s chladicím prostředkem 303, zdroj energie 305, zdroje světla 310 a 315, detektory 320 a 325 a konvertor 340.

Trubicí 303 protéká chladicí prostředek do chladicího systému. Na výkresu 2 je znázorněn průřez trubicí s chladicím prostředkem, která je vybavena čtyřmi vlásečnicovými kapsami (neznázoměny), na které jsou napojena světelná čidla anebo alternativně světelné zdroje a samotné detektory.

Jednotka světelného zdroje/detektoru světla (např. 310 a 320) je vzájemně spojena v protilehlých kapsách a představuje tak optickou dráhu 330 světelného paprsku. Vše, co překříží dráhu světelného paprsku, rozptýlí tento paprsek do mnoha směrů. Odborníkovi je zajisté zřejmé, že počet a umístění dvojic kapes na výkresu 2 je dáno pouze z důvodů lepší názorností.

*·· ·· ·· ·«·

-7Z,droje světla a detektory světla na výkresu 2 jsou spojeny s trubicí chladicího prostředku čtyřmi běžnými optickými vlákny. Rozhraní mezi trubicí chladicího prostředku a optickými vlákny je tvořeno běžně pro tyto účely používanými čidly (neznázoměny), tzn. konvenčními safírovými čidly, která mohou být vybrána tak, aby byla odolná buď vůči vysokým tlakům anebo vůči vysokým teplotám anebo vůči vysokým teplotám i tlakům. Vysoká teplota je v kontextu této patentové přihlášky představována teplotami vyššími než je atmosférický bod varu vody a přednostně se týká hodnot vyšších než zhruba 260 °C. Použití čidel a optických vláken umožňuje rozmístění zdrojů a detektorů světla do značných vzdáleností. V alternativním provedení je však možné umístit zdroje světla a detektory přímo do trubice chladicího prostředku. V jiném alternativním provedení je jako zdroje světla použita laserová dioda včetně zpětnovazební smyčky se štěpením paprsků a detektorem, která brání oslabování laserové diody. V takovém provedení je původní laserový paprsek vyvolaný laserovou diodou rozštěpen, jedna jeho část je použita k detekci netěsností a druhá část je odrážena nazpět do detektoru. Signál z detektoru lze zesílit a použít systémem zpětné vazby k napájení laserové diody k udržování konstantní úrovně intenzity světla. Takto lze snižovat pokles intenzity záření světelného zdroje. Před detektorem světla lze v tomto vynálezu také použít pásmovou propust, která bude bránit pronikání zbytkového a rozptýleného světla do detektoru.

Na oba detektory (např. detektory 320 a 325) ie napojen konvertor 340, který přijímá signály odpovídající množství zjištěného světla. Na výkresu 3 je zvětšené schéma konvertoru 340, který linkou 400 přijímá signály z detektoru 320 a linkou 405 signály z detektoru 325.

Elektronický signál přivedený linkou 400 z detektoru 320 je zesílen zesilovačem 410, elektronický signál přivedený linkou 405 z detektoru 325 je zesílen zesilovačem 415. Oba zesílené signály jsou předány do sčítačky 420, kde jsou * · · • · ι

-8upravovány do podoby kombinovaného signálu, vedeného do převodníku 425. Ačkoli jsou na schématu znázorněny zesilovače dva, odborníkovi musí být zřejmé, že v souvislosti se signálem přijímaným z detektorů světla je možné použít méně než dva zesilovače. Kombinovaný signál je upraven v převodníku (např. na signál 4-20 mA)_: který může být odveden do řídícího systému (neznázoměn). Řídící systém je schopen analyzovat signál z převodníku a určit, je-li v chladicím systému netěsnost. Při zjištění netěsnosti může být spuštěn varovný signál ještě než dojde k poškození vyústění palivové trysky.

Netěsnosti v chladicím systému vedou ke vzniku bublinek v trubici chladicího prostředku 303. V takovém případě nastává pravděpodobnost, že překříží optickou dráhu 330 anebo 335 světelného paprsku. Nedojde-li k narušení optické dráhy 330 (tzn. nedošlo k výskytu bublinek), je většina světla emitovaného světelným zdrojem 310 přijímána detektorem 320. Překříží-li bublinky optickou dráhu 330, dojde k rozptylu paprsku emitovaného světelným zdrojem 310 a detektor 320 zachytí pouze jeho malou část. K obdobnému výsledku dojde, prekříží-li bublinky optickou dráhu 335.

Zachycení menšího množství světla detektorem vede ke vzniku elektronického signálu o menší hodnotě, který je zesílen a upraven v převodníku. Rozdíl hodnot signálů z nenarušené a narušené optické dráhy může být změřen v řídícím systému. Překroěí-li tento rozdíl určitou hodnotu, znamená přítomnost bublinek výskyt netěsnosti v chladicím systému. Při zjištění netěsnosti zaktívizuje řídící systém poplašné zařízení.

Tento příklad byl uveden pro lepší názornost fungování celého systému. Odborník pochopí, že obě dvojice zdroj/detektor světla lze používat při zjišťování netěsností v chladícím systému současně. Simultánní použití obou ·· · · ···

-9detektorů světla (např. 320 a 325) usnadní rozhodování a umožní účinnější detekci i nepatrných netěsností, kterými proniká jen malé množství bublinek.

Na výkresu 4 je znázorněno druhé provedení tohoto vynálezu, které může být použito v nízkotlakém chladicím systému 500. Nízkým tlakem v rámci tohoto vynálezu rozumíme tlak menší než zhruba 28,14 kg/cm¹. K nízkotlakému chladicímu systému patří trubice chladicí tekutiny 505, odtoková trubice 510, přívod energie 305, zdroj světla 310, detektor světla 320, konvertor 500 a průzorová trubice 515.

Nízkotlaký systém funguje podobně jako vysokotlaký systém. Na výkresu 4 je znázorněna část chladicí trubice 505 s únikovou dráhou 510, která umožňuje únik malého množství tekutiny z chladicí trubice. S únikovou dráhou 510 je spojena průzorová trubice 515. Zdroj světla 310 a detektor světla 320 jsou umístěny na protilehlých stranách průzorové trubice, čímž vznikne optická dráha 520. Část optické dráhy 520 prochází průzorovou trubicí 515. Ke konvertoru 500 patří zesilovač a převodník. Elektronický signál z detektoru 320 je v konvertoru 510 zesílen a upraven na určitou hodnotu (např. 4-20 mA), kterou je schopen zaznamenat hlavní řídící systém (neznázoměn).

Netěsnosti v chladicím systému vedou ke vzniku bublinek v chladicí trubici. Jsou-li bublinky obsaženy v chladicí trubici 505, je pravděpodobné, že část těchto bublinek bude obsažena v tekutině v únikové dráze 510. Všechny bublinky v únikové dráze 510 projdou průzorovou trubicí 515 a překříží optickou dráhu 520. Jak bylo uvedeno výše, překřížením optické dráhy dojde ke změně množství světla přijímaného detektorem 320 a k následné změně hodnoty vysílaného elektronického signálu. V řídícím systému je analyzován rozdíl hodnot signálů, odpovídající rozdílu množství přijímaného světla za přítomnosti bublinek v optické dráze a množství světla bez přítomnosti bublinek. Překročí-li rozdíl hodnot určitou mez, znamená to vznik netěsnosti a je aktivován poplašný signál.

• · · 9

-10··· 9· 99 999 «9

Bublinky mají v tomto vynálezu funkci indikátoru a zjištěni jejich přítomnosti včas naznačuje vznik netěsnosti v tlakovém chladicím systému zplyňovací jednotky. Jak již bylo uvedeno, i velmi malé netěsnosti v chladicím plášti anebo vinutí palivové trysky umožňují proniknutí plynu do chladicího systému. Bublinky obsažené v chladicí tekutině výrazným způsobem ovlivní vedení světla touto tekutinou. Takto lze zjistit i velmi pomalý průnik plynů a/nebo výskyt velmi malé netěsnosti, čímž je zvyšována bezpečnost provozu celého zplyňovacího systému. Tento vynález umožňuje také detekci různých typů plynu (např. oxidu uhelnatého a vodíku) při možném průniku koncem palivové trysky anebo v chladicích výměnících tepla syntézního plynu.

Odborník však zajisté chápe, že použití detekčního systému přítomnosti plynu podle tohoto vynálezu není omezeno na chladicí systémy reaktorů syntézního plynu. Již bylo uvedeno, že v každé situaci, v níž je tlak plynu obklopujícího chladicí vinutí, výměníky tepla, chladicí pláště atd. vyšší než tlak uvnitř chladicího systému, bude proniklý plyn zachycen uvnitř chladicího systému. Přítomnost plynu v chladicím systému snižuje jeho výkonnost, navíc může podle typu plynu zvýšit i jiná bezpečnostní rizika. Odborníci zajisté ocení, že detekční systém přítomnosti plynu podle tohoto vynálezu lze použít ve všech popsaných situacích, kdy tlak v chladicím systému je nižší než tlak okolních plynů.

Zařízení podle tohoto vynálezu dále nevyžaduje žádné složité systémy potrubí navíc. Všechna uvedená provedení používají již sestaveného provozního potrubí. I díly těchto detekčních systému jsou běžné a poměrně laciné. Chladicí systémy používající popsané zdroje a detektory světla jsou o více než pět procent lacinější než konvenční chladicí systémy vybavené zařízením k monitorování přítomnosti plynu.

Vzhledem k uvedenému popisu je zřejmé, že jedno ukázkové provedení tohoto vynálezu je představováno optickým detektorem netěsností, který lze použít v

-11 ··· ·· ·» tlakovém chladicím systému, jehož součástí je přinejmenším jedna chladicí trubice na průtok chladicí tekutiny. Součástmi detektoru jsou zdroj světla, detektor světla, konvertor a řídící systém. Zdroj světla by měl být funkčně napojen na první optické vlákno spojující zdroj světla s prvním čidlem, které je funkčně schopné přenášet světlo. Zdrojem světla je přednostně zdroj koherentního světla, jakým je laser, může to ale také být zdroj nekoherentního kolimovaného světla tvořícího světelný paprsek. Detektor světla může být napojen na druhé optické vlákno, spojující detektor s druhým čidlem, funkčně schopným přijímat světlo. Čidla mohou být přednostně vybrána ze skupiny vysokotlakových čidel, vysokoteplotních čidel a vysokotlakových vysokoteplotních čidel, ještě lépe se může jednat o safírová čidla, která jsou odolná vůči vysokému tlaku, vysoké teplotě a dalším atributům chladicí tekutiny. Detektor světla může být vyhrán ze skupiny, obsahující fotodiodu, fotoelektrický tranzistor, trubicový fotoelektrický násobič a součástku s nábojovou vazbou (součástka CCD). Konvertor může být funkčně napojen na detektor světla. V konvertoru vzniká v důsledku světla, vysílaného zdrojem světla a zachycovaného detektorem, elektronický signál o určité hodnotě, který se funkčně mění v závislosti na průniku bublinek chladicí tekutinou a na překřížení optické dráhy mezi zdrojem světla a detektorem. V jednom přednostním provedení ke konvertoru patří zesilovač spojený s prvními detektory, který zesiluje elektronické signály z těchto detektorů. Další součástí konvertoru je se zesilovačem spojený převodník k přijímání elektronického signálu ze zesilovače a k úpravě tohoto signálu pro potřebu řídícího systému. Upravený elektronický signál z konvertoru je přijímán řídícím systémem, který podle parametrů tohoto signálu oznamuje vznik případné netěsnosti v chladicím systému.

Druhé ukázkové provedení tohoto se vztahuje k optickému detektoru netěsností, který lze použít v nízkotlakém chladicím systému, jehož součástí je přinejmenším jedna chladicí trubice na průtok chladicí tekutiny. Součástmi detektoru jsou zdroj • · φφφ φφ • · φ · φφ φφφ φ φ φ φφ φφ

-12světla, detektor světla, odtoková trubice, konvertor a řídící systém. Zdroj světla by měl být funkčně napojen na první optické vlákno spojující zdroj světla s prvním čidlem, které je funkčně schopné přenášet světlo. Zdrojem světla je přednostně zdroj koherentního světla, může to ale také být zdroj nekoherentního kolimovaného světla. Detektor světla může být napojen na druhé optické vlákno, spojující detektor s druhým čidlem, funkčně schopným přijímat světlo a přenášet ho do druhého detektoru. Detektor světla může být vybrán ze skupiny, obsahující fotodiodu, fotoelektrický tranzistor, trubicový fotoelektrický násobič a součástku s nábojovou vazbou (součástka CCD), Úniková trubice je spojena s chladicí trubicí a dokáže přijímat chladicí tekutinu se zachycenými bublinkami z chladicí trubice. Úniková trubice by dále měla být umístěna mezi prvním a druhým čidlem a protínat přinejmenším část optické dráhy mězi oběma čidly. Přednostně je úniková trubice vysokotlakovou průzorovou trubicí. Konvertor může být funkčně napojen na detektor světla. V konvertoru vzniká v důsledku světla, vysílaného zdrojem světla a zachycovaného detektorem, elektronický signál o určité hodnotě. Ke konvertoru patří zesilovač spojený s prvním detektorem, který zesiluje elektronické signály z tohoto detektoru. Další součástí konvertoru je se zesilovačem spojený převodník k přijímání elektronického signálu ze zesilovače a k úpravě tohoto signálu pro potřebu řídícího systému. Protože hodnoty elektronického signálu se mění s možstvím bublinek pronikajících chladicí tekutinou v optické dráze mezi zdrojem světla a detektorem světla, je možné zjistit přítomnost vzduchu anebo plynu. Upravený elektronický signál z konvertoru je přijímán řídícím systémem, který podle parametrů tohoto signálu oznamuje vznik případné netěsnosti v nízkotlakovým chladicím systému. Řídící systém může poté spustit poplašný signál a provést automaticky potřebný naprogramovaný zákrok.

-13·» · » · · φφ φφφφ • φ φ φ · φ φφφφ • · · · · · φ φ φ · · φ • · * · · φ φφφφ φφφ · *· φφφ « φφ

Další ukázkové provedení se vztahuje k optickému detektoru netěsností ve vysokotJakovém chladicím systému, přesněji k chladicímu systému používaném ve zplyňovací jednotce. Chladicí systém se skládá z přinejmenším jedné chladicí trubice na průtok chladicí tekutiny, ačkoli k němu může patřit i celá rada podobných trubic. Dalšími součástmi chladicího systému jsou první zdroj světla, první detektor světla, druhý zdroj světla, druhý detektor světla, trubice chladicího prostředku, konvertor a řídící systém. První zdroj světla by měl být funkčně napojen na první optické vlákno, spojující první zdroj světla s prvním čidlem, které je schopné účinného přenosu světla. První detektor světla by měl být napojen na druhý optické vlákno, spojující první detektor světla s druhým čidlem, které je schopné přijímat světlo z prvého zdroje světla. První zdroj světlaje opticky spojen s prvním detektorem světla optickou dráhou uvnitř chladicí trubice. Druhý zdroj světla by měl být funkčně spojen se třetím optickým vláknem, spojujícím druhý zdroj světla se třetím čidlem. Třetí čidlo by mělo být stejně jako čidlo prvé schopné přenosu světla. Druhý detektor světla by měl být spojen se čtvrtým optickým vláknem, spojujícím druhý detektor se čtvrtým čidlem. Čtvrté Čidlo by mělo být stejně jako čidlo funkčně schopné přijímat světlo z druhého zdroje světla. Druhý zdroj světla je opticky spojen s druhým detektorem světla optickou dráhou uvnitř chladicí trubice. Druhá optická dráha by měla být vedena souběžně, v pravém úhlu anebo v jiné rovině než výše popsaná první optická dráha. Zdroje světla mohou být zdroje koherentního světla, jakým je laser, anebo to mohou být zdroje nekoherentního světla, kolimovaného do paprsků světla. Trubice chladicího prostředku spojuje čidla světelného zdroje s čidly detekce světla. V trubici chladicího prostředku jsou čtyři vlásečnicové kapsy, funkčně výše popsaným způsobem spojující čidla. Tato čidla mohou být vybrána ze skupiny vysokotlakových čidel, vysokoteplotních čidel a bvysokotlakových vysokoteplotních čidel, přednostní jsou však čidla safírová, schopná odolat vysokým tlakům i teplotám. Konvertor by měl být ^r - w V « V * · » · « * ♦ * · * · • ft · · « ·♦* ·· ··

V · · · v I « * · · · · · ··· n *·

-14fimkčně spojen jak s prvním tak s druhým detektorem světla. Funkcí konvertoru je vytvoření elektronického signálu o určité hodnotě v důsledku světla vysílaného zdroji světla a přijímaného detektory. Parametry elektronického signálu se mění při průniku bublinek chladicí tekutinou v jedné anebo obou optických drahách mezi zdroji a detektory světla. Součástmi konvertoru jsou přednostně přinejmenším dva zesilovače, spojené s prvním a druhým detektorem světla, které účinně zesilují elektronické signály z obou detektorů. Detektory světla mohou být vybrány ze skupiny, obsahující fotodiodu, fotoelektrický tranzistor, trubicový fotoelektrický násobič a součástku s nábojovou vazbou (součástka CCD). Ke konvertoru dále patří sčítačka, která funkčně vytváří kombinovaný elektronický signál z prvného a druhého detektoru světla. Další součástí konvertoru je převodník spojený se sčítačkou, který přijímá kombinovaný elektronický signál ze sčítačky a upravuje ho do podoby pro příjem do řídícího v

systému. Řídící systém obdrží upravený elektronický signál z konvertoru a na základě jeho parametrů zjišťuje výskyt případné netěsnosti ve vysokotlakém chladicím systému. Řídící systém může poté spustit poplašný signál a provést automaticky potřebný naprogramovaný zákrok.

Tento vynález také zahrnuje způsob optické detekce netěsností v chladicím systému, který se skládá z následujících kroků; přenos světla ze zdroje světla, detekce světla přenášeného ze zdroje světla, vytvoření elektronického signálu o určité hodnotě na základě zachyceného světla, analýza elektronického signálu a rozhodnutí o případné existenci netěsnosti v chladicím systému. Protože hodnoty elektronického signálu se mění v důsledku proniknutí bublinek do chladicí tekutiny napříč optickou dráhou mezi zdrojem a detektorem světla, může být tento elektronický signál analyzován řídícím systémem. Může následovat případné spuštění varovného signálu označující vznik netěsnosti. V praxi je zdrojem světla zdroj koherentního světla anebo to může být zdroj nekoherenlního kolimovaného světla. Detektorem světla při tomto • · · · » ♦ • · · * · ·· ·· • · · · ·· ··

-15způsobu detekce může být fotodioda, fotoelektrický tranzistor, trubicový fotoelektrický násobič a součástka s nábojovou vazbou (součástka CCD).

Pracovníci této profese zajisté ocení jako výhodu tohoto popisu i to, že lze uskutečnit množství variací uvedených ukázkových provedení, aniž hy to znamenalo odchýlení od rámce vynálezu. Nárokovaná práva jsou přesněji vymezena v dále uvedených nárocích a ne pouze v ukázkových provedeních.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Optická detekce plynu zachyceného v chladicím systému je prováděna pomocí optického detektoru netěsností, součástí chladicího systému je přinejmenším jedna trubice, kterou protéká chladicí tekutina, součástmi detektoru jsou:

   zdroj světla, který je funkčně spojen s prvním optickým vláknem, první optické vlákno spojuje zdroj světla s prvním čidlem, první čidlo je schopné přenosu světla;

   detektor světla, který je spojen s druhým optickým vláknem, druhé optické vlákno spojuje detektor s druhým čidlem, druhé čidlo je schopné přijímat světlo ze zdroje světla;

   konvertor, který je spojen s detektorem světla, konvertor vytváří elektronický signál o určité hodnotě v důsledku světla, vysílaného ze zdroje světla a přijímaného detektorem světla, přičemž parametry elektronického signálu se mění v důsledku překřížení optické dráhy mezi zdrojem světla a detektorem bublinkami, zachycenými v chladicí tekutině;

   řídící systém, který přijímá upravený elektronický signál z konvertoru a který funkčně reaguje na změnu parametrů elektronického signálu případnou indikací přinejmenším jedné netěsnosti v tlakovém chladicím systému.

   -17• ·

   00 0 0 0

   000
2. 2. Optický detektor netěsností podle nároku 1, který se vyznačuje tím,že přinejmenším jedno z čidel je vybráno ze skupiny, která se skládá z čidla odolného vůči vysokému tlaku, z čidla odolného vůči vysoké teplotě a z čidla odolného vůči vysokému tlaku a vysoké teplotě.

   3. Optický detektor netěsností podle se vyznačuje tím,že přinejmenším jedno z čidel je safírové Čidlo. nároku 1, který 4. Optický detektor netěsností podle se vyznačuje tím,že zdrojem světlaje zdroj koherentního světla. nároku 1, který 5. Optický detektor netěsností podle nároku 1, který

   se vyznačuje tím,že detektor světla je vybrán ze skupiny, do které patří fotodioda, fotoelektrický tranzistor, trubicový fotoelektrický násobič a součástka s nábojovou vazbou (součástka CCD).
3. 6. Optický detektor netěsností podle nároku ], který se vyznačuje tím,že součástmi konvertoru jsou:

   zesilovač spojený s prvním detektorem světla, který zesiluje elektronické signály z detektoru světla;

   -18převodník spojený se zesilovačem, převodník přijímá elektronický signál ze zesilovače a upravuje ho do určité hodnoty pro příjem řídícím systémem.
4. 7. Optický detektor netěsností nízkotlakového chladicího systému, součástí nízkotlakového chladicího systému je přinejmenším jedna trubice, kterou protéká chladicí tekutina, součástmi detektoru jsou:

   zdroj světla, který je íunkčně spojen s prvním optickým vláknem, první optické vlákno spojuje zdroj světla s prvním čidlem, první čidlo je schopné přenosu světla;

   detektor světla, který je spojen s druhým optickým vláknem, druhé optické vlákno spojuje detektor s druhým čidlem, druhé čidlo je schopné přijímat světlo ze zdroje světla;

   odtoková trubice, která je íunkčně spojena s chladicí trubicí a může přijímat chladicí tekutinu z chladicí trubice se zachycenými bublinkami, odtoková trubice je umístěna mezi prvním a druhým čidlem;

   konvertor, který je spojen s detektorem světla, konvertor vytváří elektronický signál o určité hodnotě v důsledku světla, vysílaného ze zdroje světla a přijímaného detektorem světla, přičemž parametry elektronického signálu se mění v důsledku překřížení optické dráhy mezi zdrojem světla a detektorem bublinkami, zachycenými v chladicí tekutině;

   řídící systém, který přijímá upravený elektronický signál z konvertoru a který funkčně reaguje na změnu parametrů elektronického signálu ♦ · ♦ ·

   -19• · * ♦ · · • flfl flfl • flfl • · · flfl fl ·· případnou indikací přinejmenším jedné netěsnosti v nízkotlako vém chladicím systému.
5. 8. Optický detektor netěsností podle nároku 7, který se vyznačuje tím,že odtoková trubice má podobu vysokotlakové průzorové trubice.
6. 9. Optický detektor netěsností podle nároku 7, který se vyznačuje tím,že zdrojem světlaje zdroj koherentního světla.
7. 10. Optický detektor netěsností podle nároku 7, který se vyznačuje tím,že detektor světla je vybrán ze skupiny, do které patří fotodioda, fotoelektrický tranzistor, trubicový fotoelektrický násobič a součástka s nábojovou vazbou (součástka CCD).
8. 11. Optický detektor netěsností podle nároku 7, který se vyznačuje tím, že součástmi konvertoru jsou:

   zesilovač spojený s prvním detektorem světla, který zesiluje elektronické signály z detektoru světla;

   převodník spojený se zesilovačem, převodník přijímá elektronický signál ze zesilovače a upravuje ho do určité hodnoty pro příjem řídícím systémem.

   -20φ* · φ *
9. 12. Optický detektor netěsností vysokotlakového chladicího systému, součástí vysokotlakového chladicího systému je přinejmenším jedna trubice, kterou protéká chladicí tekutina, součástmi detektoru jsou:

   první zdroj světla, který je funkčně spojen s prvním optickým vláknem, první optické vlákno spojuje první zdroj světla s prvním čidlem, první čidlo je schopné přenosu světla;

   první detektor světla, který je spojen s druhým optickým vláknem, druhé optické vlákno spojuje první detektor s druhým čidlem, druhé čidlo je schopné přijímat světlo z prvního zdroje světla;

   druhý zdroj světla, který je funkčně spojen s třetím optickým vláknem, třetí optické vlákno spojuje druhý zdroj světla s třetím čidlem, třetí čidlo je schopné přenosu světla;

   druhý detektor světla, který je spojen se čtvrtým optickým vláknem, čtvrté optické vlákno spojuje druhý detektor se čtvrtým čidlem, čtvrté Čidlo je schopné přijímat světlo z druhého zdroje světla;

   trubice chladicí telnitiny kt*³*·** /'hlarlir'· tri,Mní tmMnn nMarliní tekutiny obsahuje čtyři vlásečnicové kapsy, které jsou funkčně spojené s čidly;

   konvertor, který je spojen s prvním i druhým detektorem světla, konvertor vytváří elektronický signál o určité hodnotě v důsledku světla, vysílaného ze zdrojů světla a přijímaného detektory světla, přičemž parametry elektronického signálu se mění v důsledku překřížení optické dráhy mezi zdrojem světla a detektorem bublinkami, zachycenými v chladicí tekutině;

   řídící systém, který přijímá upravený elektronický signál z konvertoru a který funkčně reaguje na změnu parametrů elektronického signálu

   • · · • • 0 0 0 ♦ • 00 0 · 0 0 0 0 0 0 0 00 00 0 · 00 0 0 0· 0 0 0· 0

   případnou indikací přinejmenším jedné netěsnosti v nízkotlakovém chladicím systému.
10. 13. Optický detektor netěsnosti podle nároku 12, který se vyznačuje tím,že součástmi konvertoru jsou:

    přinejmenším dva zesilovače spojené s prvním a druhým detektorem světla, které zesilují elektronické signály z prvního a druhého detektoru světla;

    sčítačka, která vytváří kombinovaný elektronický signál sečtením hodnot elektronických signálů z prvního a druhého detektoru světla;

    převodník spojený se sčítačkou, převodník přijímá kombinovaný elektronický signál ze sčítačky a upravuje ho do určité hodnoty pro příjem řídícím systémem.
11. 14. Optický detektor netěsností podle nároku 12, který se vyznačuje tím,že zdrojem světlaje zdroj koherentního světla.
12. 15. Optický detektor netěsností podle nároku 12, který se vyznačuje tím,že detektor světla je vybrán ze skupiny, do které patří fotodioda, fotoelektrický tranzistor, trubicový fotoelektrický násobič a součástka s nábojovou vazbou (součástka CCD).

    »«· » · · · · · · • »· ·* ··· ·· ··

    -2216. Optický detektor netěsností podle nároku 12, který se vyznačuje tím,že přinejmenším jedno z čidel je vybráno ze skupiny, která se skládá z čidla odolného vůči vysokému tlaku, z čidla odolného vůči vysoké teplotě a z čidla odolného vůči vysokému tlaku a vysoké teplotě.
13. 17. Optický detektor netěsností podle nároku 12, který se vyznačuje tím,že přinejmenším jedno z Čidel je safírové čidlo.
14. 18. Způsob optické detekce netěsností v chladicím systému, jehož součástmi jsou:

    přenos světla ze zdroje světla;

    detekce světla přicházejícího ze zdroje světla;

    vytvoření elektronického signálu o určitých parametrech podle detekovaného světla;

    analýza elektronického signálu a rozhodnutí na základně této analýzy o případném výskytu netěsnosti.
15. 19. Způsob optické detekce netěsností v chladicím systému, jehož součástmi jsou:

    přenos světla skrze protékající chladicí tekutinu ze zdroje světla k detektoru;

    vytvoření elektronického signálu o určité hodnotě v detektoru v důsledku přenášeného světla, přičemž parametry elektronického signálu se mění v důsledku překřížení optické dráhy mezi • » · · · · · · »»· · · * » · · · ··· · ·· ··· ·»

    -23zdrojem světla a detektorem bublinkami, zachycenými v chladicí tekutině;

    analýza elektronického signálu a rozhodnutí na základně této analýzy o případném výskytu netěsnosti.