具有改善响应速率和灵敏度的流动剖面设计的排放检测设备制造技术

一种传感器，具有会聚形状(例如，椭圆形)，根据伯努利原理，该会聚形状使得液流速度从入口向中心(最窄区域)直线增加。该传感器包括可用于检测气体分子的圈闭容积。该传感器在狭窄区域中的定位可将其暴露于更高的速度和更高的ppm，这反过来又导致环境与该传感器内的气体感测元件前面的空隙之间更好的分子交换，从而提高该传感器在较低浓度下以较高响应速度检测气体分子的能力。该排放检测设备的形状允许与360

【技术实现步骤摘要】
具有改善响应速率和灵敏度的流动剖面设计的排放检测设备
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求印度临时专利申请号202211028940(于2022年5月19日提交)的优先权，该专利申请以全文引用的方式并入本文中。


[0003]实施方案整体涉及排放检测领域。实施方案还涉及用于检测工业环境中的气体泄漏的流量传感器和检测设备。

技术介绍

[0004]司法管辖区可能要求对工业温室气体排放(包括从例如工业厂房设备产生的燃烧和逸散性排放)进行严格控制。尽管与燃烧相关的排放量更多，但未燃烧的甲烷(和其他化学物质)的逸散性排放对于给定的排放量会对全球变暖影响更大。
[0005]如今，美国、英国和其他发达国家的工业设施运营公司需要提供所有厂房设备资产(诸如阀门、泵、法兰、燃烧器等)的库存，这些资产可能潜在地是逸散性排放的来源。公司还需要周期性地监测每个资产附近的气体浓度，以确保没有重大泄漏或者在有问题时进行补救。如适用标准所定义的，这可以由使用手持式泄漏检测设备的人员手动实现。然而，这种方法是不切实际且低效的，因为它非常耗时且因此价格昂贵。在大型现场，最多可全职雇佣例如二十五名技术人员来监测所有的设备资产。此外，由于资产数量庞大(例如，中型精炼厂有250000个资产)，单个资产的监测频率较低(例如，每季度一次或每年一次)。
[0006]用于监测工业温室气体排放的当前工业传感器所固有的其他问题包括在任何风速下检测气体泄漏的能力不足，以及缺乏360度气体泄漏检测。此外，传统的传感器/检测器不容易携带并且难以安装无线远程通信功能。
[0007]关于上述风速问题，在工业应用中使用的传统气体传感器缺乏空气动力学形状来优化灵敏度和响应速度。例如，图1示出了传统工业气体传感器/检测器12、14、16和18的图像。图1中描绘的各种传感器/检测器12、14、16和18被示为面朝下以防止灰尘和水的进入，但是这些传感器显然不具有可用于优化灵敏度和响应速度的空气动力学设计。
[0008]例如，一些超声波风速计具有空气动力学设计，但这些设计和形状不足以用于气体检测优化。例如，图2示出了传感器22、24和26的典型2D超声波风速计形状。然而，这些设备不是很适合于工业温室气体排放检测的任务。

技术实现思路

[0009]以下的
技术实现思路
是为了便于理解本专利技术所公开的实施方案的一些特征而提供的，并非旨在作为完整的描述。通过将说明书、权利要求书、附图和说明书摘要作为一个整体，能够获得对本文公开的实施方案的各个方面的全面理解。
[0010]因此，实施方案的一个方面是提供一种能够在任何风速下检测气体泄漏的排放检测设备。
[0011]实施方案的另一方面是提供一种排放检测设备，该排放检测设备提供360度气体泄漏检测。
[0012]实施方案的又一方面是提供一种排放检测设备，该排放检测设备易于安装在工业设施中且与具有无线远程通信功能的设备配合使用。
[0013]提供由电池供电并且包括用于气体泄漏位置检测的AI(人工智能)功能的便携式排放检测设备也是实施方案的一个方面。
[0014]现在可如本文所述实现上述方面以及其他目标。可实施排放检测设备，其可包括传感器，该传感器具有会聚形状(例如，椭圆形)，根据伯努利原理，该会聚形状使得液流速度从入口向中心(最窄区域)增加。该传感器可包括其用于检测气体分子的圈闭容积。该传感器在该排放检测设备的狭窄区域中的定位可将其暴露于更高的速度和更高的ppm，这反过来又导致环境与该传感器内部的气体感测元件前面的空隙之间更好的分子交换，从而提高该传感器在较低浓度下以较高响应速度检测气体分子的能力。
[0015]该排放检测设备的形状允许与360
°
的风向无关的流动会聚。该排放检测设备的这种空气动力学形状可以用其他几何形式实施；然而，根据伯努利原理，将气体传感器放置在会聚部分会导致流体的静压降低，使其成为该应用中的独特特征。
[0016]这种设计可以进一步扩展到气量计中的排放物感测。在气体传感器面朝下并安装在空竹的顶部中的一些实施方案中，排放检测设备的设计可提高该气体分子朝向该气体传感器中的空隙内的感测元件的垂直速度，从而改进其响应性。
附图说明
[0017]附图还示出了本专利技术，并且与本专利技术的具体实施方式一起用于解释本专利技术的原理，其中类似的附图标号在整个单独的视图中是指相同的或功能上类似的元件，并且并入说明书中并形成说明书的一部分。
[0018]图1示出了已经在工业应用中使用并且缺乏足以优化灵敏度和响应速度的空气动力学形状的各种现有技术气体检测器的图像；
[0019]图2示出了已经在工业应用中使用的现有技术2D超声波风速计形状的示例性图像；
[0020]图3示出了根据实施方案的用于气体传感器的空气动力学设计的示意图；
[0021]图4示出了根据实施方案的在图4左侧的气体传感器的示意图，其包括气体传感器外壳和在小空隙中的气体传感器芯片，以及描绘改进的进入传感器空隙的气体传感器分子的垂直图像的图像；
[0022]图5示出了根据实施方案的CFD模拟详图及其数据，其将空竹设计与汉堡包设计进行比较，没有适用于各种泄漏尺寸和风速的会聚形状。
[0023]图6示出了根据实施方案的0.2m/s的风速和227升/小时的泄漏速率的模拟结果；
[0024]图7示出了根据实施方案的模拟结果，其示出了气体感测元件处的流动循环；
[0025]图8示出了根据实施方案所公开的检测器的示意图，其中底部空竹的尺寸缩小以捕获向上的羽流(由于低风速下的浮力效应)；
[0026]图9示出了根据实施方案的空竹模型的非限制性和示例性实施方案；并且
[0027]图10A和图10B分别示出了根据实施方案的传感器的前视图和后视图。
[0028]各附图中的类似的附图符号或附图标号表示类似的元件。
具体实施方式
[0029]这些非限制性示例中讨论的具体值和配置可变化，并且被引用为仅例示一个或多个实施方案，并且不旨在限制其范围。
[0030]现在将在下文参考附图更充分地描述主题，这些附图构成主题的一部分并且以例示的方式示出具体示例性实施方案。然而，主题能够体现为多种不同形式，因此所涵盖或要求保护的主题旨在被解释为不限于本文列出的任何示例性实施方案；提供示例性实施方案仅仅是为了说明。同样，旨在要求保护或所涵盖的主题拥有适当宽泛的范围。除了别的问题以外，主题可具体体现为方法、设备、部件或系统。因此，实施方案可例如采用硬件、软件、固件或它们的组合的形式。因此，以下具体实施方式并非旨在被解释为具有限制意义。
[0031]在整个说明书和权利要求书中，除了明确说明的含义之外，术语可具有上下文中提出或暗示的有细微差别的含义。同样，如本文所用，短语诸如“在实施方案中”或“在一个实施方案中”或“在示例性实施方案中”及其变型可以或可以不一定指相同的实施方案。类似地，如本文所用，短语“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器，所述传感器包括：具有入口和中心的传感器，所述传感器包括会聚形状，所述会聚形状使得液流速度从所述入口向中心直线增加，所述传感器包括用于检测气体分子的圈闭容积；其中，所述中心的定位将所述中心暴露于更高的速度和更高的ppm，这促进气体分子在环境与所述传感器内的气体感测元件前面的空隙之间的交换。2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述气体感测元件在低浓度下检测气体。3.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述气体感测元件以高响应速度检测气体。4.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述气体感测元件在低浓度下以高响应速度检测气体。5.根据权利要求1所述的传感器，其中，无论360
°
风向如何，所述会聚形状都有利于流动会聚。6.根据权利要求1所述的传感器，所述传感器还包括喉部，所述气体感测元件位于所述喉部内。7.根据权利要求6所述的传感器，其中所述气体感测元件相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：