TWI765876B - 用於過濾器之測試探頭 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種用於過濾器洩漏偵測之測試探頭。該測試探頭(1)具有一長形殼體(5),其具有用於允許氣體穿過入口部分之一入口進入該殼體之一第一腔室之一縱向入口部分及用於使氣體穿過出口部分之一出口排出該殼體之一第二腔室之一出口部分。進一步言之,該測試探頭具有包括一節流部分之一中間元件。該中間元件配置於該入口部分與該出口部分之間,其中該第一腔室與該第二腔室經由該節流部分流體互連,其中該節流部分係長形且沿該殼體之縱向延伸,其中在氣體穿過該測試探頭吸入時該節流部分經配置以引起該節流部分之上游比該節流部分之下游之一更小真空。
Description
本發明係關於用於偵測一過濾器之洩漏之測試探頭。
在藉由過濾一氣體而自該氣體(諸如空氣)移除非所要物質之一些環境中,連續檢查過濾器在工作且偵測該過濾器之任何洩漏係重要的。一種檢查過濾器之方式係使用一測試探頭,藉由該測試探頭在過濾器之下游收集氣體且相對於非所要物質分析該氣體。因為期望測試探頭不明顯干擾氣體流,所以其不可覆蓋整個區域。已開發移動以掃描過濾器區域之測試探頭之不同概念。其之一種係一長形測試探頭,該探頭沿過濾器之長度或寬度延伸且垂直於其之縱向延伸來回移動以掃描在過濾器表面附近之區域。一典型長形測試探頭係由一管製成,該管具有沿測試探頭之長度分佈之穿過管壁之若干入口孔及一中心出口。然而,此種測試探頭經受穿過該等入口孔之非線性進氣之問題,其中穿過一入口孔之氣流速度取決於自入口孔至出口之距離且因此沿測試探頭之長度不同。此繼而引起對在過濾器之邊緣處之洩漏之相較於一更中心定位之洩漏之一更低靈敏度。 US 7658787揭示一種具有稱為樣本通口之若干入口開口之測試探頭,各入口開口朝向一各自出口管呈漏斗形。該等樣本通口沿該探頭並排配置。此探頭設計部分解決該問題,但以大量管為代價。因此可期望一替代解決方案。
提供需要更少數目及/或具有甚至更線性進氣之一解決方案係有利的。 為更好地解決此顧慮,在本發明之一第一態樣中提出在氣體過濾中用於過濾器洩漏偵測之一測試探頭,該測試探頭包括: - 一長形殼體,其具有:一縱向入口部分,其用於允許氣體穿過入口部分之一入口進入殼體之一第一腔室;及一出口部分,其用於使氣體穿過出口部分之一出口排出該殼體之一第二腔室;及 - 一中間元件,其包括一節流部分。 該中間元件配置於入口部分與出口部分之間。該第一腔室及該第二腔室經由節流部分流體互連,該節流部分係長形且沿殼體縱向延伸。在將氣體自出口吸出之一操作狀態中,節流部分經配置以引起節流部分之上游比節流部分之下游之一更低真空。藉此,相比於無節流部分之一測試探頭,該測試探頭具有穿過入口部分之不同部分之一更相等氣流速度。 根據測試探頭之一項實施例,在操作狀態中,穿過節流部分之一平均氣流速度高於穿過入口部分之一平均氣流速度。藉此,經過節流部分比經過入口部分產生一更大壓降,其迫使氣流分佈沿節流部分均勻化。 根據測試探頭之一項實施例,該節流部分之一總開放面積小於入口部分之一總開放面積。此實施例具有相同於剛提及之實施例之優點。根據測試探頭之一項實施例,該節流部分之總開放面積係入口部分之總面積之1%至80%。 根據測試探頭之一項實施例,該節流部分之總開放面積藉由沿該節流部分之長度分佈之若干孔提供。該等孔提供沿該節流部分之長度之節流效應之微調。 根據測試探頭之一項實施例,殼體包括一長形前元件及一長形後元件,該長形前元件及該長形後元件沿該殼體縱向延伸且界定該殼體之一內部空間,藉由在該前元件與該後元件之間延伸穿過該內部空間之節流部分將該內部空間劃分為第一腔室及第二腔室。此實施例提供測試探頭之一簡單又功能性構造。 根據測試探頭之一項實施例,該入口部分包括前元件之一前元件第一邊緣部分及後元件之一後元件第一邊緣部分,該等邊緣部分鄰近且平行於彼此配置且與配置於該前元件第一邊緣部分與該後元件第一邊緣部分之間之縱向隔開間隔部分接合,其中該等間隔部分之間之空間構成至第一腔室中之開口。 根據測試探頭之一項實施例,該等間隔部分包括中間元件之一梳形中間元件第一邊緣部分之突部。 根據測試探頭之一項實施例,該等間隔部分包括凹窩或墊圈之至少一者。 根據測試探頭之一項實施例,該入口包括開口之一縱向陣列。此係有利的,因為可最佳化該等開口之位置及形狀以提供測試探頭之所要效能。 根據測試探頭之一項實施例,前元件包括一前元件第二邊緣部分,其中後元件包括一後元件第二邊緣部分,其中中間元件包括一中間元件第二邊緣部分,其中該前元件第二邊緣部分、該後元件第二邊緣部分及該中間元件第二邊緣部分彼此接合,其中該中間元件第二邊緣部分定位於其他各者之間,其中該前元件進一步包括在該前元件第一邊緣部分與該前元件第二邊緣部分之間延伸之一前壁,其中該後元件包括在該後元件第一邊緣部分與該後元件第二邊緣部分之間延伸之一後壁,其中該中間元件包括在該中間元件第一邊緣部分與該中間元件第二邊緣部分之間延伸之一中間壁,該中間壁包括在該前壁與該後壁之間延伸且包括該節流部分之一中壁部分。 根據測試探頭之一項實施例,該前壁及該側壁彎曲以形成殼體之一菱形橫截面。 根據測試探頭之一項實施例,該中間壁彎曲以具有一階梯形。 根據測試探頭之一項實施例,該節流部分包括一網。 根據測試探頭之一項實施例,該節流部分包括一多孔材料。 根據測試探頭之一項實施例,該節流部分包括孔之一縱向陣列。此係有利的,因為可最佳化該等孔之位置及形狀以提供測試探頭之所要效能。 根據測試探頭之一項實施例,其包括沿殼體穿過腔室橫向配置,將腔室劃分為子腔室之分隔壁,其中出口部分包括各子腔室處之一出口。 根據測試探頭之一項實施例,其包括該第一腔室與該第二腔室之間之一第三腔室,及一額外節流部分,該額外節流部分平行於該中間元件之該節流部分且在入口部分與中間部分之間延伸,且其在操作狀態中經配置以引起該額外節流部分之上游比該額外節流部分之下游之一更小真空。
根據本發明之一測試探頭1之一例示性用途係用於測試安裝於一管道3中之一過濾器2,氣體流動穿過該管道3。在過濾器2之下游側,其具有在兩個維度上具有顯著延伸之一表面。測試探頭1係長形,且在其之端處附接至安裝於過濾器2之相對端處之導引件4。測試探頭1安裝於過濾器2之表面之附近,且經配置以沿導引件4來回驅動以掃描過濾器2來檢查洩漏。將氣體吸入測試探頭1之殼體5中且進一步穿過至一分析器(諸如一光度計或一顆粒計數器等)之一管6,此取決於該過濾器意欲移除之非所要物質或該測試探頭之使用者偏好之量測技術。 更特定言之,根據測試探頭之一第一實施例,長形殼體5包括用於允許氣體進入殼體5之一縱向入口部分7及使氣體排出殼體5之一出口部分8。進一步言之,殼體5包括一第一腔室9、一第二腔室10及包括一節流部分12之一中間元件11。氣體穿過入口部分7之一入口13進入第一腔室9且因此進入殼體5,且穿過出口部分8之一出口14離開第二腔室10且因此離開殼體5。 中間元件11配置於入口部分7與出口部分8之間,且第一腔室9及第二腔室10經由節流部分12流體互連,即氣體能夠經由節流部分12自第一腔室9流動至第二腔室10。在測試探頭1之此實施例中,節流部分12構成一分隔壁,該分隔壁將殼體5劃分為第一腔室9及第二腔室10。 節流部分12係長形且沿殼體5縱向且更特定言之沿殼體5之全長延伸。節流部分12包括沿節流部分12之長度分佈之若干孔15且更特定言之孔15係連續配置。 殼體5包括一長形前元件16及一長形後元件17,該長形前元件16及該長形後元件17沿殼體5縱向延伸且界定殼體5之一內部空間,藉由在前元件與後元件16、17之間延伸穿過該內部空間之節流部分12將該內部空間劃分為第一腔室9及第二腔室10。在入口部分7處,前元件16及後元件17定位為彼此靠近,僅藉由間隔部分18分離,該間隔部分18將入口13界定為沿入口部分7之長度連續配置之若干長形開口19。間隔部分18之縱向延伸相對於開口19之縱向延伸較小,使得入口13之總延伸構成入口部分7之長度之一實質部分。較佳地(但並非必定),存在與各間隔部分18相對之一孔15且存在與各開口19相對之至少一個孔15。 更特定言之,入口部分7藉由前元件16之一前元件第一邊緣部分20及後元件17之一後元件第一邊緣部分21界定,該等邊緣部分鄰近且平行於彼此配置且與配置於前元件第一邊緣部分20與後元件第一邊緣部分21之間之縱向隔開間隔部分18接合。間隔部分18之間之空間構成至第一腔室9中之開口19。通常,第一邊緣部分20、21為筆直且彼此平行,從而形成狹縫形開口19。因此,與具有一組圓形孔之先前技術測試探頭相比,入口13可視為線性,允許將測試探頭1放置為更靠近過濾器表面,其繼而藉由在由測試探頭1捕獲之前減少氣體之稀釋及離開過濾器之洩漏之顆粒之可能含量而增大測試探頭1之靈敏度。 在此第一實施例中,中間元件11具有包括若干突部(即梳齒)23之一梳形中間元件第一邊緣部分22,該等突部23在前元件第一邊緣部分20與後元件第一邊緣部分21之間突出且界定間隔部分18。如將在下文闡明,在替代實施例中,該等間隔部分係例如凹窩或墊圈。 此外,前元件16包括一前元件第二邊緣部分24,其中後元件17包括一後元件第二邊緣部分25,其中中間元件11包括一中間元件第二邊緣部分26,其中前元件第二邊緣部分24、後元件第二邊緣部分25及中間元件第二邊緣部分26彼此接合,其中中間元件第二邊緣部分26定位於其他各者之間。前元件16進一步包括在前元件第一邊緣部分20與前元件第二邊緣部分24之間延伸之一前壁27,後元件17包括在後元件第一邊緣部分21與後元件第二邊緣部分25之間延伸之一後壁28,且中間元件11包括在中間元件第一邊緣部分22與中間元件第二邊緣部分26之間延伸之一中間壁29,該中間壁29包括在前壁27與後壁28之間延伸且包括節流部分12之一中壁部分30。 前壁27及後壁28彎曲以形成殼體5之一菱形橫截面,其係一有利形狀。中間壁29彎曲以具有一階梯形,其中中間壁29具有:一第一中間壁部分31,其鄰近後壁28之一部分延伸且在中壁部分30與中間元件第一邊緣部分22之間垂直於中壁部分30延伸;及一第二中間壁部分32,其鄰近前壁27之一部分且平行於第一中間壁部分31延伸且在中壁部分30與中間元件第二邊緣部分26之間垂直於中壁部分30延伸。 在一操作狀態中,即當測試探頭1配置於一過濾器處且用於針對洩漏檢查該過濾器時,穿過與出口14連接之一管33遠端主動吸氣。因此已穿過過濾器2之該氣體穿過入口13被吸入、穿過節流部分12之孔15且排出出口14。因此在殼體5內引起真空,即受到壓力。在此操作狀態下,節流部分12經配置以引起節流部分之上游(即在第一腔室9中)比節流部分12之下游(即在第二腔室10中)之一更小真空。歸因於此壓力關係,穿過開口19進入第一腔室之氣體依對於沿殼體5之整個長度之全部開口之一相對類似氣流速度穿過開口19。藉此一洩漏可獨立於其在過濾器中出現之位置而被同等地偵測。 引起此情況之機制如下。若導數δΔp/δv大,則在朝向具有更低速度之一區域之一小空氣封裝體上之力大。此意味著一大δΔp/δv將迫使更多空氣選擇另外將具有低速度之路徑。因為在慣性效應占主導之一高雷諾數Re流經過一障礙之壓降與v2
成比例,所以δΔp/δv與v成比例。因此,藉由減少在節流部分12處之開放面積及藉此局部增大v來增大該導數。同時,改變空氣之方向所需之力(其等亦係慣性的)可影響在節流部分12之上游之更低速度區域中之空氣流。 較佳地,節流區域之總開放面積(即孔15之總面積)小於入口部分7之總開放面積(即開口19之總面積)。該等總開放面積之間之一有利關係節流部分之總開放面積係入口部分7之總面積之1%至80%。一更佳關係為10%至60%且一最佳關係為20%至40%。應注意,若百分比過低,則所需吸力努力變得過高,而若百分比過高,則使沿節流部分12之氣流分佈均勻化之所要效果變得過低。 如圖5中所繪示,根據測試探頭之一第二實施例,中間元件40之節流部分41包括作為第一實施例之孔15之一替代物之一網42。 如圖6中所繪示,根據測試探頭之一第三實施例,中間元件45之節流部分46包括一多孔材料,諸如一過濾介質47。選擇過濾介質47,使得其使待檢測之任何顆粒穿過,但仍限制氣流。 如圖7中所繪示,根據測試探頭之一第四實施例,中間部分50之節流部分51之孔52、53具有不同維度,使得配置為與一間隔部分54相對之一孔52大於配置為與入口處之一開口相對(即在間隔部分54之間)之一孔53。此係補償間隔部分54引起之微小阻礙。 如圖8中所繪示,根據測試探頭59之一第五實施例,其包括沿殼體62穿過第一腔室及第二腔室橫向配置,將該等腔室劃分為子腔室63、64之分隔壁60、61,其中出口部分包括各子腔室63、64處之一出口。各自管65、66與各出口通口相連接。此等分隔壁60、61及子腔室63、64可提供作為插入相同殼體62中之個別分隔壁60、61或作為彼此並排附接之若干個別殼體。在此實施例中,各分隔壁60、61在前元件67與後元件68之間沿測試探頭59橫向延伸,且將中間元件69劃分為區段70、71。因此,各區段70在兩個鄰近分隔壁60、61之間延伸。 如圖9中所繪示,根據測試探頭75之一第六實施例,其包括在第一腔室77與第二腔室78之間之一第三腔室76,及一額外節流部分79,該額外節流部分79平行於中間元件81之節流部分80且在入口部分82與中間元件81之節流部分80之間延伸。在操作狀態中,即當測試探頭75在使用時,額外節流部分79經配置以引起額外節流部分79之上游比額外節流部分79之下游之一更小真空。如熟習此項技術者所瞭解,替代地,可在中間元件81之節流部分與出口部分83之間提供額外節流部分79。此雙重節流部分實施例可經提供以在整個測試探頭內具有比具有一單個節流部分之實施例更低之一總壓降,同時達成氣流速度之相同等化。 如圖10中所繪示,根據測試探頭85之一第七實施例,在入口部分90處將前元件88與後元件89分離之中間元件87之突部86可視為墊圈。各突部86具備靠近其之自由端之一鏜孔,且前元件88及後元件89具備與突部之鏜孔對準之鏜孔。一緊固元件(諸如一鉚釘)91延伸穿過鏜孔且將元件87、88、89夾持在一起。 根據在圖11之分解圖中展示其之一短區段之測試探頭95之一第八實施例,凹窩96取而代之經配置為用於提供入口部分之開口之間隔元件。在此第八實施例中,中間元件97在入口部分100下方附接至後元件98,且因此其未在入口部分100處到達前元件99與後元件98之間。該等凹窩在入口部分100處形成於後元件98中,但作為後元件98之凹窩的替代或補充,其等可形成於前元件99中。前元件99及後元件98藉由鉚釘101或一些其他適當緊固元件互連。 第七實施例及第八實施例可具備上文描述之不同種類的節流部分之任一者。此外,儘管未在上文明確書寫,但熟習此項技術者可瞭解不同實施例之哪些特徵可組合。 雖然已在圖式及先前描述中詳細繪示及描述本發明,但是此繪示及描述應被視為說明性或例示性而非限制性;本發明不限於所揭示之實施例。 熟習此項技術者在實踐本發明時可自對圖式、本發明及隨附申請專利範圍之一研究而瞭解對所揭示的實施例之其他變動。在申請專利範圍中,字詞「包括」不排除其他元件或步驟,且不定冠詞「一」或「一個」不排除複數個。在互不相同之附屬申請專利範圍中陳訴某些方法之單純事實並非表示不能利用此等方法之一組合而得到好處。申請專利範圍中之任何參考符號不應解釋為限制範疇。
1‧‧‧測試探頭
2‧‧‧過濾器
3‧‧‧管道
4‧‧‧導引件
5‧‧‧殼體
6‧‧‧管
7‧‧‧縱向入口部分
8‧‧‧出口部分
9‧‧‧第一腔室
10‧‧‧第二腔室
11‧‧‧中間元件
12‧‧‧節流部分
13‧‧‧入口
14‧‧‧出口
15‧‧‧孔
16‧‧‧長形前元件
17‧‧‧長形後元件
18‧‧‧間隔部分
19‧‧‧開口
20‧‧‧前元件第一邊緣部分
21‧‧‧後元件第一邊緣部分
22‧‧‧中間元件第一邊緣部分
23‧‧‧突部
24‧‧‧前元件第二邊緣部分
25‧‧‧後元件第二邊緣部分
26‧‧‧中間元件第二邊緣部分
27‧‧‧前壁
28‧‧‧後壁
29‧‧‧中間壁
30‧‧‧中壁部分
31‧‧‧第一中間壁部分
32‧‧‧第二中間壁部分
33‧‧‧管
40‧‧‧中間元件
41‧‧‧節流部分
42‧‧‧網
45‧‧‧中間元件
46‧‧‧節流部分
47‧‧‧過濾介質
50‧‧‧中間部分
51‧‧‧節流部分
52‧‧‧孔
53‧‧‧孔
54‧‧‧間隔部分
59‧‧‧測試探頭
60‧‧‧分隔壁
61‧‧‧分隔壁
62‧‧‧殼體
63‧‧‧子腔室
64‧‧‧子腔室
65‧‧‧管
66‧‧‧管
67‧‧‧前元件
68‧‧‧後元件
69‧‧‧中間元件
70‧‧‧區段
71‧‧‧區段
75‧‧‧測試探頭
76‧‧‧第三腔室
77‧‧‧第一腔室
78‧‧‧第二腔室
79‧‧‧額外節流部分
80‧‧‧節流部分
81‧‧‧中間元件
82‧‧‧入口部分
83‧‧‧出口部分
85‧‧‧測試探頭
86‧‧‧突部
87‧‧‧中間元件
88‧‧‧前元件
89‧‧‧後元件
90‧‧‧入口部分
91‧‧‧緊固元件
95‧‧‧測試探頭
96‧‧‧凹窩
97‧‧‧中間元件
98‧‧‧後元件
99‧‧‧前元件
100‧‧‧入口部分
101‧‧‧鉚釘
現將更詳細地且參考附圖描述本發明,其中: 圖1示意性地繪示安裝於一過濾器處之一測試探頭; 圖2係根據本發明之一測試探頭之一項實施例之一切出部分之一透視圖; 圖3係圖2中所展示之測試探頭之一截面圖; 圖4係圖2中所展示之測試探頭之一部分之一分解圖; 圖5至圖7係根據測試探頭之不同實施例之測試探頭之一內部元件之一部分之示意性透視圖; 圖8係測試探頭之另一實施例之一部分之一部分剖視透視圖; 圖9係測試探頭之另一實施例之一截面圖; 圖10係測試探頭之另一實施例之一區段之一部分切出圖;且 圖11係測試探頭之另一實施例之一區段之一分解圖。
1‧‧‧測試探頭
2‧‧‧過濾器
4‧‧‧導引件
5‧‧‧殼體
6‧‧‧管
Claims (18)
- 一種用於過濾器洩漏偵測之測試探頭,該測試探頭(1)包括: 一長形殼體(5),其具有:一縱向入口部分(7),其用於允許氣體穿過該入口部分之一入口(13)進入該殼體之一第一腔室(9);及一出口部分(8),其用於使氣體穿過該出口部分之一出口(14)排出該殼體之一第二腔室(10);及 一中間元件(11),其包括一節流部分(12); 其中該中間元件配置於該入口部分與該出口部分之間,其中該第一腔室及該第二腔室經由該節流部分流體互連,其中該節流部分係長形且沿該殼體縱向延伸,其中在將氣體自該出口吸出之一操作狀態中,該節流部分經配置以引起該節流部分之上游比該節流部分之下游之一更小真空。
- 如請求項1之測試探頭,其中該節流部分(12)經配置以在該操作狀態中提供高於穿過該入口部分(7)之一平均氣流速度之穿過該節流部分之一平均氣流速度。
- 如請求項1或2之測試探頭,其中該節流部分(12)之一總開放面積小於該入口部分(7)之一總開放面積。
- 如請求項1或2之測試探頭,其中該節流部分(12)之該總開放面積係入口部分(7)之該總面積之20%至40%。
- 如請求項3之測試探頭,其中該節流部分(12)之該總開放面積係藉由沿該節流部分之長度分佈之若干孔(15)提供。
- 如請求項1之測試探頭,其中該殼體包括一長形前元件(16)及一長形後元件(17),該長形前元件(16)及該長形後元件(17)沿該殼體(5)縱向延伸且界定該殼體之一內部空間,藉由在該前元件與該後元件之間延伸穿過該內部空間之該節流部分(12)將該內部空間劃分為第一腔室(9)及第二腔室(10)。
- 如請求項6之測試探頭,其中該入口部分包括 該前元件(16)之一前元件第一邊緣部分(20)及 該後元件(17)之一後元件第一邊緣部分(21),該等邊緣部分鄰近且平行於彼此配置且與配置於該前元件第一邊緣部分與該後元件第一邊緣部分之間之縱向隔開間隔部分(18)接合,其中該等間隔部分之間之空間構成至該第一腔室(9)中之開口(19)。
- 如請求項7之測試探頭,其中該等間隔部分(18)包括該中間元件(11)之一梳形中間元件第一邊緣部分(22)之突部(23)。
- 如請求項6之測試探頭,其中該等間隔部分(18)包括凹窩(96)或墊圈(86)之至少一者。
- 如請求項6之測試探頭,其中該入口(13)包括開口(19)之一縱向陣列。
- 如請求項8之測試探頭,其中該前元件(16)包括一前元件第二邊緣部分(24),其中該後元件(17)包括一後元件第二邊緣部分(25),其中該中間元件(11)包括一中間元件第二邊緣部分(26),其中該前元件第二邊緣部分、該後元件第二邊緣部分及該中間元件第二邊緣部分彼此接合,且該中間元件第二邊緣部分定位於其他各者之間,其中該前元件進一步包括在該前元件第一邊緣部分(20)與該前元件第二邊緣部分(24)之間延伸之一前壁(27),其中該後元件包括在該後元件第一邊緣部分(21)與該後元件第二邊緣部分(25)之間延伸之一後壁(28),其中該中間元件包括在該中間元件第一邊緣部分(22)與該中間元件第二邊緣部分(26)之間延伸之一中間壁(29),該中間壁包括在該前壁與該後壁之間延伸且包括該節流部分(12)之一中壁部分(30)。
- 如請求項11之測試探頭,其中該前壁(27)與該後壁(28)彎曲以形成該殼體(5)之一菱形橫截面。
- 如請求項11之測試探頭,其中該中間壁(29)彎曲以具有一階梯形。
- 如請求項1之測試探頭,其中該節流部分(41)包括一網(42)。
- 如請求項1之測試探頭,其中該節流部分(46)包括一多孔材料(47)。
- 如請求項1之測試探頭,其中該節流部分(12)包括孔(15)之一縱向陣列。
- 如請求項1之測試探頭,其包括沿該殼體(62)穿過該等腔室(9、10)橫向配置,將該等腔室劃分為子腔室(63、64)之分隔壁(60、61),其中該出口部分(8)包括各子腔室處之一出口(14)。
- 如請求項1之測試探頭,其包括在該第一腔室(77)與第二腔室(78)之間之一第三腔室(76),及一額外節流部分(79),該額外節流部分(79)平行於該中間元件(81)之該節流部分(80)延伸。
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