一种纯机械式气体泄漏监测装置及方法与流程

本发明涉及气体监测技术领域，特别涉及一种纯机械式气体泄漏监测装置及方法。

背景技术：

在日常生活和工业生产中，有很多需要使用气体的地方，但一些气体的泄漏会导致严重的后果，比如有些气体对人体有害，当人体接触或吸入时会有损人体健康甚至严重威胁生命；还有些气体的泄漏可能会导致生产机器的腐蚀、空气的污染，给社会造成经济损失；特别是有些易燃易爆气体发生泄漏时容易引起火灾或爆炸事故，同时危及经济生产和人民生命安全。

气体泄漏报警装置是防止事故发生的有效方法之一，越来越受到人们的关注。目前市售的气体泄漏报警器多为电气产品，而且体积较大，价格较高，不易在生活中普及，特别对易燃易爆气体，电气产品更有引爆的风险。

因此有必要提供一种气体泄漏报警装置，安全、简洁，便于在日常生活和生产中使用，气体泄漏监测装置则为其核心部件。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种纯机械式气体泄漏监测装置，能够在气体泄漏时给出警告，而不采用任何电气元件，特别是对易燃易爆气体，可降低引爆风险。

本发明还提供了一种应用上述装置的纯机械式气体泄漏监测方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种纯机械式气体泄漏监测装置，包括：进气接口、监测活塞、弹性件、报警杆、外壳、后盖板和告警器；

所述进气接口位于所述外壳的前段，所述后盖板固定在所述外壳的后段，所述监测活塞可前后滑动设置于所述外壳的中段，所述监测活塞与所述外壳之间密封配合，所述外壳设有阻止所述监测活塞向前的限位结构，所述弹性件设置于所述监测活塞和所述后盖板之间，所述报警杆连接于所述监测活塞和所述告警器之间。

优选的，进气接口为螺纹结构。

优选的，所述监测活塞包括第一密封板、第二密封板和连接于两者之间的连杆，所述第一密封板位于所述第二密封板的前方，所述第二密封板的径向尺寸大于所述第一密封板的径向尺寸；所述限位结构为与所述第二密封板配合的台阶孔。

优选的，所述弹性件为高压气囊。

优选的，所述高压气囊为柔性橡胶材料，内充惰性高压气体。

优选的，所述弹性件与所述监测活塞和/或所述后盖板相连。

优选的，所述报警杆的一端连接于所述监测活塞，另一端穿过所述后盖板连接所述告警器。

优选的，所述报警杆具有伸缩结构，且带有用于锁紧的防拉伸钮。

优选的，还包括设置于所述外壳尾部的透明外罩。

一种纯机械式气体泄漏监测方法，采用如上述的监测装置；将所述监测装置通过所述进气接口连接至待监测气体的容器，在所述监测活塞两侧受力达到平衡处于静止状态时，将所述报警杆锁紧连接于所述监测活塞和所述告警器之间。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的纯机械式气体泄漏监测装置，采用机械活塞作为气体泄漏监测装置的主要部件，而不采用任何电气元件，降低了易燃易爆的风险；本发明结构简单，可操作性强，能够很好地应用于气体泄漏特别是易燃易爆气体泄漏的监测当中。本发明还提供了一种纯机械式气体泄漏监测方法，由于采用了上述的监测装置，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的纯机械式气体泄漏监测装置的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的高压气囊工作原理示意图；

图3为本发明实施例提供的活塞运动原理示意图。

其中，1为进气接口，2为第一密封板，3为连杆，4为第二密封板，5为高压气囊，6报警杆，7为外壳，8为后盖板，9为告警器，10为透明外罩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的纯机械式气体泄漏监测装置，包括：进气接口1、监测活塞、弹性件、报警杆6、外壳7、后盖板8和告警器9，其结构可以参照图1所示；

其中，进气接口1位于外壳7的前段，后盖板8固定在外壳7的后段，监测活塞可前后滑动设置于外壳7的中段，监测活塞与外壳7之间密封配合，外壳7设有阻止监测活塞向前的限位结构，弹性件设置于监测活塞和后盖板8之间，报警杆6连接于监测活塞和告警器9之间。

工作原理说明：

本发明的基本原理就是气体压强原理，即气体压强和有效面积变化时监测活塞两侧压力不同导致活塞运动，其工作原理示意图如图3所示；

将本监测装置通过进气接口1连接至待监测气体的容器，打开阀门，让待监测气体进入监测装置，由于气体压强，推动监测活塞向右移动，监测活塞推动弹性件左侧端面右移，弹性件长度缩短，同时左端面面积s2变大，直至监测活塞两侧受力达到平衡处于静止状态；

如果发生漏气，监测活塞左侧待监测气体压强变小，受弹性件压力推动，监测活塞将向左侧移动，拉动报警杆6触发告警器9，完成报警。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的机械式气体泄漏监测装置，采用机械活塞作为气体泄漏监测装置的主要部件，而非电气元件，降低了易燃易爆的风险；本发明结构简单，可操作性强，能够很好地应用于气体泄漏特别是易燃易爆气体泄漏的监测当中。

作为优选，进气接口1为螺纹结构，便于连接，能够起到密封效果。当然，进气接口1的类型并不仅仅限定于此，可根据待监测气体容器上的接口进行选择。具体的，进气接口1和外壳7为一体式，结构简单，保证密封；外壳7外壁由金属材料制成，牢固可靠。

在本实施例中，监测活塞包括第一密封板2、第二密封板4和连接于两者之间的连杆3，第一密封板2位于第二密封板4的前方，第一密封板2的径向尺寸大于第二密封板4的径向尺寸；限位结构为与第二密封板4配合的台阶孔。本方案结构简单，体积小巧，可以参照图1所示；优选采用耐腐蚀自润滑材料，便于同外壳7的密封配合。

优选的，弹性件为高压气囊5，因其体积不变，故而内部压强p不变，弹力性能良好。其原理示意图如图2所示，气囊形状可随外力发生改变，轴向长度发生变化时径向r随之改变，而保持体积不变，其内部气压为p，对端面的力为f＝pπr²。

进一步的，高压气囊5为柔性橡胶材料，内充惰性高压气体，性能稳定。

在本实施例中，弹性件与监测活塞和/或后盖板8相连，使其结构和性能稳定可靠。具体可以为通过法兰连接。

作为优选，报警杆6的一端连接于监测活塞，另一端穿过后盖板8上的小孔连接告警器9，结构紧凑，可以参照图1所示。

为了进一步优化上述的技术方案，报警杆6具有伸缩结构，且带有用于锁紧的防拉伸钮。如此设置，在装配时，当防拉伸钮打开，可自由进行拉伸缩短，当防拉伸钮锁紧后，不可再次拉伸，便于操作。

具体的，告警器9为机械结构，避免采用电气元件，降低了易燃易爆的风险。

本发明实施例提供的纯机械式气体泄漏监测装置，还包括设置于外壳7尾部的透明外罩10，便于观察告警器9的变化。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

本发明的纯机械式气体泄漏监测装置如图1所示，包括进气接口1、监测活塞a、高压气囊5、外壳7和后盖板8，配合报警杆6、告警器9和透明外罩10使用时可作为纯机械气体泄漏报警器使用。其中，进气接口1为螺纹结构，配合待监测气体容器上的接口使用。监测活塞a由第一密封板2、连杆3和第二密封板4构成，为刚性结构，选用耐腐蚀自润滑材料。高压气囊5为柔性橡胶材料，内充惰性高压气体，其原理示意图如图2所示，气囊形状可随外力发生改变，轴向长度发生变化时径向r随之改变，而保持体积不变，其内部气压为p，对端面的力为f＝pπr²，高压气囊5与密封板4和后盖板8相连。报警杆6的一端穿过后盖板8上的小孔连接到第二密封板4上，另一端连接告警器9，报警杆6带有防拉伸钮，当防拉伸钮打开时，可自由进行拉伸缩短，当防拉伸钮锁紧后，不可再次拉伸。在外壳7的尾部后面固定透明外罩10，便于观察告警器9的变化。

工作原理说明：本发明的基本原理就是气体压强原理，即气体压强和有效面积变化时监测活塞两侧压力不同导致活塞运动，其工作原理示意图如图3所示。本发明在该原理的基础上，增加了一个高压气囊，因其体积不变，故而内部压强p不变，对端面(第二密封板4)产生的压力为f＝ps(其中s为高压气囊端面面积)，气囊端面面积s可以根据受力情况发生变化。从而，当气体发生泄漏时，待监测气体压强下降，监测活塞两侧受力不平衡而发生移动，高压气囊端面面积随之改变，直至达到平衡状态，在此过程中，检测活塞牵动报警杆引发告警。

本发明实施例还提供了一种纯机械式气体泄漏监测方法，采用如上述的监测装置；将监测装置通过进气接口1连接至待监测气体的容器，在监测活塞两侧受力达到平衡处于静止状态时，将报警杆6锁紧连接于监测活塞和告警器9之间。由于采用了上述的监测装置，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

本发明中，外壳7外壁由金属材料制成，进气接口为螺纹结构，可根据待监测气体容器上的接口进行选择。本发明的用于气体泄漏监测报警装置的连接顺序及关系为：先将密封板2、连杆3和密封板4组装成监测活塞a，由外壳7尾部装入，监测活塞a可在监测室内自由滑动，并且对气体密封。将带有法兰的高压气囊安装至后盖板8上，报警杆6的一端连接到密封板4上，另一端通过后盖板8穿出，固定后盖板8至外壳7尾部。报警杆6穿出后盖板8后与告警器9连接。

使用时，将本发明连接至待监测气体的容器上，打开阀门，让待监测气体进入监测装置，由于气体压强，推动监测活塞a向右移动，密封板4将报警杆6压短，同时推动高压气囊5左侧端面右移，气囊长度缩短，同时左端面面积s2变大，直至监测活塞a两侧受力达到平衡处于静止状态，此时将报警杆6锁紧，锁紧后报警杆6不可再次拉伸。

如果发生漏气，监测活塞a左侧压强变小，受压力推动，监测活塞a将向左侧移动，密封板4拉动报警杆6触发告警器9，完成报警。

综上所述，本发明实施例公开了一种纯机械式气体泄漏监测装置，采用机械活塞作为气体泄漏监测装置的主要部件，而不采用任何电气元件，降低了易燃易爆的风险；本发明结构简单，可操作性强，能够很好地应用于气体泄漏特别是易燃易爆气体泄漏的监测当中。本发明实施例还公开了一种应用上述装置的纯机械式气体泄漏监测方法。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。