[发明专利]使用热电发电机的火焰检测和抑制系统

说明书

有关申请

本申请要求2008年7月3日提交的美国临时专利申请61/078,131的权益，该申请全部引用在此作为参考。

技术领域

本发明一般涉及在灭火和防爆系统中使用塞贝克(Seebeck)设备。通常，把塞贝克设备设置在诸如容器和连接管道之类的处理装置中，并且用于检测爆炸的火焰前沿。在检测到火焰前沿时，系统激励灭火机构，例如，该灭火机构释放灭火剂或关闭阀门，防止火或爆炸传播到周围或互连的装置中。

背景技术

当处理易燃材料时，粉尘爆炸是一个不幸但很实际的问题。在许多情况中，爆炸缓和系统的功效取决于所涉及的粉尘的类型。

传统的爆炸抑制系统一般使用光学传感器“可见地”检测处理装置中的火焰。大多数通常检测红外辐射的光学传感器是十分简单和不昂贵的设备。光学传感器的优点在于它们给出很快的响应时间，然而，这些传感器还展现出一些显著的缺点。光学传感器可能会经受“杂散”辐射，因此在传感器可能暴露于环境光的风洞出口处或附近不能够使用它们。此外，传感器会由于处理装置中产生的粉尘而变成“失明”。

也可以使用压力传感器来检测爆炸产生的压力前沿。然而，与光学传感器极相像，压力传感器在不能够形成压力前沿的风洞出口处或附近也不能很好地工作。

已普遍用于各种类型的烟雾检测器的离子化检测器也表现出某些缺点。最显著地，离子化检测器不直接测量火焰，并且具有有限的生存能力。

发明内容

在一个实施例中，本发明针对与处理装置一起使用的火和/或爆炸保护系统。该系统包括至少一个检测器，用于发出在处理装置中检测到火焰的信号。至少一个检测器包括两个相对的基板以及位于这两个基板之间的成对的热电焊脚的阵列。至少一个检测器响应于由爆燃波在这两个基板之间形成的温度差，产生一电信号。该系统还包括：处理器，用于接收和分析来自至少一个检测器的电信号；以及缓和装置，处理器响应于来自至少一个检测器的电信号而驱动该缓和装置。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种用于检测处理装置内的爆燃波的方法。该方法包括在处理装置中设置至少一个检测器，所述检测器包括两个相对的基板以及位于这两个基板之间的成对的热电焊脚的阵列。至少一个检测器响应于爆燃波所形成的温度差，产生一电信号。

在根据本发明的再另一个实施例中，提供一种防止处理装置着火或爆炸的方法。该方法包括在处理装置中设置至少一个检测器，至少一个检测器包括两个相对的基板以及位于这两个基板之间的成对的热电焊脚的阵列。通过响应于由爆燃波在基板之间形成的温度差而产生一电信号，该检测器被用于检测爆燃波的存在。把该信号被发送到包括处理器的控制单元。处理器接收该信号，并且响应于该信号而驱动缓和装置。

附图说明

图1示出根据本发明可以使用的示例性塞贝克传感器；

图2是示出塞贝克效应的热电焊脚对的示意图；

图3是使用塞贝克传感器的示例性火焰/爆炸抑制系统的示意图；

图4是在火焰/爆炸抑制系统中使用的示例性塞贝克传感器设备的透视图；

图5是来自包括塞贝克传感器的图4的一部分的特写视图；

图6是示出可以与本发明一起使用的“标准的”TEG设备在层流条件下的响应时间的图；

图7是示出可以与本发明一起使用的“减少厚度的”TEG设备在层流条件下的响应时间的图；

图8是比较两个TEG设备与传统光学火焰检测器的响应时间的图；

图9是示出可以与本发明一起使用的“标准的”TEG设备在层流条件下的响应时间的图；

图10是示出可以与本发明一起使用的“减少厚度的”TEG设备在层流条件下的响应时间的图；

图11是比较层流条件下从TEG设备产生的信号的速率和量值的图；以及图12是比较湍流条件下从TEG设备产生的信号的速率和量值的图。

具体实施方式

已知与本发明一起使用的检测器有热电发电机(TEG)、塞贝克传感器或珀耳帖(Peltier)冷却器，下面互换地使用这些术语。根据本发明使用的TEG采用塞贝克效应的优点，该效应把温度差直接转换成电。在两个不同的金属或半导体之间存在温度差时建立了电压即热电EMF，并且可以用于建立连续的电流。塞贝克效应与珀耳帖效应相反，如果把电源提供给热电设备，则珀耳帖效应产生冷却。