真空贝尔探头和用于泄露检测的方法与流程

本发明涉及一种真空贝尔探头(vacuumbellprobe)和用于在地下气体管道中检测泄露的方法。

背景技术

气体将通过地下管道中的泄漏逸出，并且可以使用探头在地面检测到。已知真空贝尔探头，其包括具有呈开口状的底部的真空钟形壳体，其在假定的泄漏上方压靠在地面上。需要将特定的力施加到真空罩上，以便在钟形壳体和通常由混凝土或沥青制成的地面之间形成足够的密封，以便能够在钟形壳体内产生真空。真空罩壳连接到真空泵，以便在其吸入口被充分密封时抽空钟形。

现有技术的真空贝尔探头已经包括细长的手柄，用于携带和移动探针并且由操作者将其放置在地面上。需要由操作员施加将探针充分密封在地面上所需的力。

还已知通过将波纹管型探针放置在特定位置处的地面上来检测从地下气体管道逸出的气体，在该特定位置处呈现气体泄漏。探针包括在操作者携带的细长手柄的下端处的波纹管形式的吸杯。这种类型的探针例如是瑞典inficonab的8612表面探针。该探针在低于大气压的100-200毫巴范围内产生真空，以便收集吸杯内的气体并将气体输送到气体传感器。探头不能产生足以从地面下方和沥青或混凝土表面吸取气体的真空压力。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种改进的真空贝尔探头，用于地下管道中的泄漏检测。

本发明的主题由独立权利要求1,7和10中的每一个限定。

因此，真空贝尔探头包括围绕内部容积的柔性吸杯，并且具有底部侧，该底部侧包括吸入口。吸入口由密封环包围，密封环的弹性高于吸杯的弹性。密封环界定了用于接触地面的接触面，在该接触面的下方假定地下管道中是泄漏的。

本发明基于通过硬质地面(例如沥青或混凝土铺路)吸取天然气(例如甲烷)的想法。这是通过建立足够低的真空来实现的。这实现了主要优点，即不需要现有技术方法所要求的将孔钻入地面。在用于检测地下管道中的泄漏的现有技术方法中没有实现直接通过坚硬的地面表面抽取气体。

密封环可以由连接到吸杯的压环和连接到压环的软密封环形成。软密封环的弹性高于压环的弹性。最优选地，软密封环和/或压环是扁平的和圆柱形的。压环连接到吸杯侧壁的底部表面或下环。

将吸杯压在地面上，使弹性密封环与地面接触，形成密封。连接到吸杯内部容积的真空泵用于在低于大气压的200毫巴或低于200毫巴的内部产生真空。柔软的吸杯允许适应较大的结构，而弹性密封环适应较小的结构，如小石头或污垢，从而实现足够紧密的密封，以便从地面下方通过地面吸入气体进入吸杯的内部容积。在吸杯内产生真空时，吸杯像波纹管一样塌陷，从地下管道中的泄漏中逸出的气体通过地面并通过吸杯被吸入连接到吸杯的气体传感器。

气体检测器与真空贝尔探头以一定距离连接，并且优选地由在其下端承载吸杯的细长手柄承载。手柄还可以带有至少一个真空泵，用于产生真空压力。

气体流动路径连接真空贝尔探头，真空泵和气体检测器可包括通向大气的排气口。此外，参考气体入口和转换阀可以位于真空泵和气体检测器之间的气体流动路径中。根据转换阀的转换状态，转换阀可以适于将真空贝尔探头和排气口交替地连接到气体检测器，或者连接到气体检测器的参考气体入口。

真空贝尔探头可包括形成至少一个踩踏部分的轭架，操作者可将脚放置在该踩踏部分上，以便将吸杯压靠在地面上。

根据一个实施例，手柄包括弹簧，该弹簧允许手柄部分相对于钟形壳体在弹簧上方倾斜而不损坏手柄。优选地，手柄包括碳纤维材料或者完全由碳纤维材料制成。踩到踩踏表面上以便在握住把手的同时将足够大的力施加到钟形壳体上将不会由于弹簧而使手柄断裂。弹簧可以是拉簧，其可以是圆柱形的。

手柄可以是中空的，以形成或包括连接到吸入口的气管。然后可以将由吸入口抽吸的气体通过手柄引导到达传感器以进行分析或检测。

本发明还可以涉及一种气体泄漏检测系统，其包括本发明的如上所述的真空贝尔探头，以及至少一个气体检测器和真空泵。真空泵位于真空贝尔探头和气体检测器之间的气体流动路径中，以便将气体拉起并通过真空贝尔探头并将气体输送到气体检测器。特别地，真空泵足够强大以将气体拉起并通过沥青或混凝土表面，真空贝尔探头放置在沥青或混凝土表面上。

优选地，连接管道连接真空泵和至少一个气体检测器包括或连接到排气口至开放的大气。此外，气体泄漏检测系统可包括参考气体入口和转换阀，该转换阀在两个转换状态之间交替转换。一个转换状态将参考气体入口连接到气体检测器。另一个转换状态将真空贝尔探头，真空泵或真空贝尔探头，真空泵和排气出口分别连接到气体检测器。在该实施例中，排气口可以连接到真空泵和转换阀之间的连接管道。当转换阀处于将参考气体入口连接到气体检测器的转换状态时，真空泵将通过排气口吸入真空贝尔探头的气体输送到开放的大气。这具有的优点是，当转换阀将参考气体入口连接到气体检测器时，真空泵可以继续其操作，从而关闭从探针和真空泵到气体检测器的气体流动路径。

附图说明

在下文中，参考附图描述了本发明的实施例。

图1示出了真空贝尔探头的第一实施例；

图2示出了真空贝尔探头的第二实施例；

图3示意性地示出了气体泄漏检测系统的布局；

图4示出了气体泄漏检测系统的示意图；和

图5示出了根据另一实施例的图3的布局。

具体实施方式

图1示出了根据第一实施例的真空贝尔探头10，其包括细长的垂直手柄14。在手柄14的下端连接有吸杯12，其形成围绕吸杯12的内部容积36的柔性波纹管。吸杯12的上部16连接到手柄14。吸杯12的与其上部16相对的底侧20界定了吸入口22并且包括软密封环32。密封环32的弹性高于吸杯12的弹性。当压在诸如沥青路面的地面上时，密封环32以允许产生低于周围的大气压力至少200毫巴的真空压力的方式接触地面。

因此，从地面下方的地下管道中的泄漏中逸出的气体被抽吸通过地面并通过吸入口22进入内部空间36，并从那里通过空心手柄14到达气体检测器102，104。

图2示出了第二实施例，其中吸杯12是扁平的并且是圆柱形的，并且细长的手柄14从那里向上延伸。

吸杯12包括侧向侧壁15，在其上侧形成踩踏表面18的封闭上壁16和形成吸入口22的开放底壁20。

附图中未示出的拉簧设置在手柄14的上手柄部分和下手柄部分26之间。这允许两个手柄部分相对于彼此倾斜，从而使上手柄部分相对于吸杯12倾斜。当操作者在握持上手柄部分的同时踏入踩踏表面18上，吸杯12可相对于上手柄部分倾斜。由此避免了手柄14的破坏或损坏。

如图2所示，圆柱形实心橡胶压环30可以连接到钟形壳体的底侧20，而闭孔膨胀橡胶的软密封环32连接到与钟形壳体12相对的固体压环30上。软密封环32的下部34形成用于与地面气密接触的接触面，在该地面处呈现气体泄漏。

手柄14是中空的，形成连接到钟形壳体12的内部36的管，使得通过吸入口22被吸入内部36的气体被引导通过手柄14到达气体传感器102，104，其可以是连接到手柄14的上端，如图4所示。

图3示出了根据图1和图2的真空贝尔探头是如何结合到气体泄露检测系统中。该真空贝尔探头10通过样气管道114连接到转换阀112。该样气管道114包括位于真空贝尔探头10和转换阀112之间的气体流动路径上的真空泵106。连接真空泵106和转换阀112的样气导管114的一部分通过入口导管116连接到排气口108，从而将样气导管114连接到开放的大气。

该样气导管114连接到转换阀112的第一入口118。转换阀112的第二入口120经由参考气体导管122连接到参考气体入口110。

该转换阀112还包括通过样品泵126连接到第一和第二气体检测器102,104的出口124。

该转换阀112包括两个转换状态。在第一转换状态下，它将第一入口118连接到出口124，从而经由样气导管114和真空泵106将气体检测器102，104连接到真空贝尔探头10。在其第二转换状态下，转换阀112将第二入口120连接到出口124，从而经由参考气体导管122和样品泵126将参考气体入口110连接到气体检测器102，104。

在第二转换状态中，通过转换阀112关闭样气导管114。然后真空泵106抵靠转换阀112的关闭的第一入口118输送。然而，排气口108和入口导管116允许对于真空泵106的未改变的操作。

此外，定位吸入口22以在地面(例如沥青或混凝土)上形成密封导致样气导管114中的相当大的压降，并且流量可以降低至甚至低于样品泵126的压力。在这种情况下，直到吸气罩被抬起并且空气被吸入吸气口22并将积聚的气体输送到传感器之前，没有传感器信号。为了避免这种间歇性的信号响应，通过排出口108和入口导管116获得额外的流量来实现永久的样品气流。由于从真空贝尔探头10获得的信号通常相当高，所以样品气体通过排气的相应稀释不是问题。

如图5所示，也可以将阀门向下移动靠近主泵(又靠近真空钟形)并避开入口108。图5中的示例主要对应于图3中的示例。唯一的区别是排气口108没有连接到转换阀112的入口118，因为缺少导管116。泵与钟形越近，钟形体积越小，响应时间越短。

然后可以通过阀112的工作循环另外控制速度/浓度损失平衡。可以通过选择或调整以下参数来调整速度/浓度损失平衡：

入口108的限制；

样品泵126的速度。

换句话说，两个泵106和126的构造一方面允许通过真空贝尔探头10通过沥青表面抽真空，另一方面通过样品泵126使得恒定的样品流到检测器102，104上。

图4示出了气体泄漏检测系统100的示意性外部视图。该吸杯12由具有阶梯构造的轭38覆盖，从而在吸杯12的相对侧上界定了踩踏表面40。操作者可以将脚放置在每个踩踏表面40上从而将吸杯12压在地面上。

可以提供未在图中示出的压缩塞，以将其推入吸入口22中，从而密封吸入口22。该压缩塞可以具有气体导管并且可以适于将吸杯12固定到孔上，例如通过螺钉啮合孔。