CN1097507A - 火焰检查装置 - Google Patents

Abstract

一种检查火焰的装置包括壳体(1)，与壳体(1)机 械相连的二根压力选择管路(5，6)，它们的一端与差 动气动继电器(7)的不同腔连接，至于另一端，则管路 (6)与可能有火焰的区域相连，管路(5)与邻近这个区 域的部位相连，装置还包括可压缩的工作介质压力源 (2)。在壳体(1)的工作端面上安装有二个同轴配置 的旋转射流发生器(3，4)，一个为外发生器(3)，一个 为内发生器(4)，管路(6)与后者同轴相连。

Description

本发明属于检查各种用途的炉膛，主要是能源锅炉炉膛的自动化装置，更确切地说，是涉及检查是否存在火焰的装置。

检查火焰装置可用于使用气体或液体燃料（包括水-煤浆）的基本燃烧喷咀，发出存在（不存在）火苗燃烧的信号，也可用于炉腔操作控制系统中的点火装置的火苗，检查在能源，石油化工和冶金工业中使用的各种用途的燃烧喷咀装置存在（不存在）的火焰。

迄今为止，为了检查基本燃烧喷咀和点火装置的火焰，采用的是电子和光电设备，如离子燃烧信号指示器，它利用燃烧区导电率变化的效应和阀门效应，在燃烧区有辐射产生，在不同区段光谱吸收效应改变，亮度波动和热电动势效应变化。

所有这些设备的固有缺点是可靠性不够，离子化装置有电绝缘的电极埋入火焰中，炭黑，灰尘在电极和绝缘子上的沉积，当电离的电流小时，水份落在绝缘子上都可使这种设备工作不可靠。光电信号指示器不太可靠的原因是辐射源和辐射接收器寿命低，对污染敏感，火焰检查选择性差。

本发明的基本思想是要实现一种火焰检查方法，其原理是利用在炉膛腔中流动的射流与燃烧区相互作用时产生的气体动力学效应，这样，可以专门形成这种射流，使它与燃烧喷咀装置，例如喷油咀所使用的射流相同。本发明的基础是当旋转的射流流入燃烧区时，其近轴线部分处的静压力改变的效应，即燃烧时，旋转射流近轴线部分的真空消失。

已知一种火焰检查装置-射流火焰信号指示器，其基本动作原理是气动节流器的阻力，在工作介质流量被，例如，另一节流器标定后，只决定于工作介质温度（苏联专利A，1152324）。

所述装置与离子化的和光电的设备相比有许多优点，特别是具有较高的火焰检查选择性，且对于辐射热流完全不敏感。

这个火焰检查装置包括有热交换器，其套壳之间有空腔和热交换管子，两个节流器，其中一个与燃烧区外燃烧室的内腔（炉膛）接通，两个附加的节流器，差动变换器，容积变化的空腔和排气道。

在所述装置中组成一个流通的气桥，它的桥臂由两上所谓的“热”和“冷”的节流变径管组成。在气桥的一个对角线上导入由喷射器形成的排气道上产生的真空，而在另一对角线上形成压力降形式的输出信号，此输出信号通向接通和断开电气触头的差动气动继电器。

装置按下列方式工作。

在不燃烧的情况下，“冷”变径管节流器间容积内的压力低于“热”变径管内的压力，它们之间压力降的符号是这样的，即继电器薄膜挠曲，不接通触头。当燃烧时，在“热”变径管入口处落下许多高温的燃烧物质，这些物质在这个变径管的节流器间容积内将热量传给冷却套壳的壁。由于燃烧物质的冷却，在“热”变径管出口处，温度比在入口处低得多，在通过这个变径管节流器的实际流量相同的情况下，这将使换算流量产生本质上的差别（换算流量等于实际流量乘以绝对温度的平方根，再除以工作介质压力）。通过“热”变径管入口节流器的换算流量比通过出口节流器的换算流量增加，这会导致入口节流器的阻力增大，从而使节流器喑容积内的压力降低。结果，在“热”变径管节流器间容积内的压力变得低于在“冷”变径管内的压力，压力降改变了它特有的符号，继电器薄膜向相反方向挠曲并接通触头。

所述装置在使用纯净的工作介质，例如，燃烧航空汽油，天然煤气或丙烷-丁烷混合物产生的物质时具有很好的可靠性，它把比较简单的结构和足够的快速动作结合起来，具有火焰检查的选择性。这些相对离子化和光电的设备的优点已经使之有可能成功地将这种装置用在航空透平发动机的加速腔控制系统和钻探含石油和天然气的矿层的海上平台“谢里夫”号的火焰装置的中间燃烧喷咀的控制系统中。

但是，这种装置只能在有可能保证真空源，有可能用比较洁净的燃烧物质工作的地方才能成功地使用，因为装置可从燃烧区吸入少量工作介质，并且燃料热破坏产生的物质可能沉积在装置的通流部分，而燃烧时生成的二氧化硫和含灰的渣滓会导致“热”变径管入口节流器的腐蚀性侵蚀损耗，此外，在对输出信号水平没有严格要求的条件下（压力降不超过真空值的40%）也可使用。

还已知一种火焰检查装置，它有一个通流的壳体，壳体在其一个端面附近的地方与有压力的流动介质源相通，而在其相反的输出端具有形成流动介质射流的装置，它还包括有差动气动继电器和二根压力选择管路，二根管路的每一个第一端和气动继电器的相应腔连通，而第二端，则一根管路与可能有火焰的区域连通，另一根管路与这个区域之外的区域连通（苏联专利，A，1273693）。

在所述的装置中，压力选择管路有四个节流器，它们成对的串联起来，形成二个通流的压力变径管，在输入与输出节流器之间具有节流器间空腔，这就是所谓的“冷”与“热”变径管，它们和差动气动继电器接通，在其中一个变径管的节流器间空腔内设有一个小尺寸的燃烧室，这个变径管的输出节流器做成喷咀形式，这样，有压力的流动介质源（压缩的工作介质）就和两个变径管的输入节流器相通。

所述装置与前述装置比较的优点是，这个装置不需要真空源，它一点也不吸入燃烧物质，而且相反，将它们排出去。

所述装置按如下方式工作。

在没有燃烧压力的情况下，喷咀前面的压力比“冷”变径管节流器间容积内的压力低（压力比值由节流器和喷咀的通流载面积保证）。在燃烧时，由于燃烧室的散热和喷咀前方温度升高，通过喷咀的换算流量比通过入口节流器的换算流量急剧增加。这造成喷咀前方的压力增大，这个压力大于“冷”变径管节流器间容积内的压力。差动继电器的薄膜向相反方向挠曲并接通触头。

所述装置的特点是：由于喷咀受腐蚀损耗，故寿命不高，另外输出信号水平低，这是因为与“热”变径管和喷咀入口节流器液压阻力有关的以及与喷咀前方燃烧物质的温度对空气温度的比值有关的压力突跳的数值小于装置前面空气剩余压力的30%，本装置的还有一个特点是为了显示燃烧情况，可以使用小尺寸的燃烧室，例如点火装置。所有这一切导致结构可靠性和使用可靠性都低。

本发明的基本任务是要创立一种火焰检查装置，其结构型式可以减少热和化学作用对装置结构元件的影响，而这是决定装置工作质量的，另外要提高调整的稳定性，降低在装置通流部分点火的概率，要把输出信号水平提高到能与供压大小相比或超过它的水平，这最终将保证提高装置的结构可靠性和工作的可靠性。

这点是这样达到的：火焰检查装置有一个通流壳体，它在其一个端面附近与具有压力的流动介质源相连通，在其相反的出口端面上有形成流动介质射流的装置，此外该装置还有一个差动气动继电器和二个压力选择管路，每一根管路的第一端与气动继电器的相应空腔连通，至于管路第二端，则一根管路与可能有火焰的区域连通，另一根管子与这个区域之外的区域连通，根据本发明，流动介质射流形成装置为两个同轴分布的旋转射流发生器，一个内，一个外，它们安装在壳体出口端与壳体同轴，同时，第一根压力选择管路的一端放在壳体内，与旋转射流的内发生器同轴，并且通过这个发生器的内腔与可能有火焰的区域连通。

给这个装置配备第二个压力流动介质源是合理的，为此可在壳体中，与其同轴设置一个圆柱形的隔断，将壳体分成两个隔离的，同轴分布的容积，一外，一内，其中第一个容积与一个压力源和旋转射流的外发生器相连通，而第二个容积与另一个压力源和旋转射流的内发生器相连通。

装置也可能作成这种型式，在两个压力源中流动介质是可压缩的工作介质，并且两个压力源联结成一个公共的压力源，这里，壳体中，同轴分布的容积之一通过减压装置和这个联合的压力源相连通。

在这种情况下，希望将旋转射流外发生器作成螺旋涡流器形式，在涡流器的一个通道上有径向孔，第二根压力选择管路通过此孔与接近可能有火焰的区域的区域连通，此时，这根管路本身就放在壳体外层环形容腔内。

也可能把装置做成这种形式，在一个压力源中，流动介质为可压缩的工作介质，而在第二个压力源中，流动介质为不可压缩的热工作介质。

同时可将壳体外层环形容积与不可压缩的热工作介质压力源相连通，而将旋转射流外发生器作成离心喷咀的形式。

最好将旋转射流的内发生器作成由带有与壳体的内容腔相通的切线喷咀的圆柱形旋转腔，圆柱形通道和扩散管串联的形式，而把第一根压力选择管路通过中心孔与内发生器相连通，中心孔作在圆柱形旋转腔的端面上并与该腔同轴。

当壳体内容积腔与不可压缩的热工作介质压力源相通，而壳体外容积腔与可压缩工作介质的压力源相通时，可将旋转射流内发生器作成离心喷咀形式，而旋转射流外发生器作成由圆柱形腔，圆柱形通道和扩散管串联的形式，它与壳体同轴，按照工作介质流向位于喷咀后面并互相连通，其中圆柱形腔的直径大于离心喷咀旋转腔直径，腔上配备有切向通道。该腔通过这些通道与壳体外层环形容腔相通，同时将第一根压力选择管路借助穿过离心喷咀旋转腔并与它同轴的短管和圆柱形腔连通。

希望在壳体侧壁的外表面上作出一些缝隙或喷咀，其方向是沿着壳体轴线朝向其输出端，以形成外围射流屏帘。

也可能在装置中设置一个位于壳体之外的喷射枪，这时应将喷射枪喷咀入口与可压缩工作介质的压力源出口相连通，将混合腔的入口和第二根压力选择管路的入口端相连接，而将扩散管的出口端安放在靠近可能有火焰区域的部位内。

火焰检查的这种专利装置的特点是工作可靠，结构可靠性也高，因此在炉膛操作控制系统中使用它时可以减少炉膛爆裂和设备破坏的损害。

以下将用具体的实例和附图来说明本发明，其中：

图1表示根据本发明的火焰检查装置的总图;

图2表示根据本发明的装置的另一方案的总图;

图3为根据图2装置实施例之一的总图;

图4为根据图2的装置的另一实施例的总图;

图5为根据图1和图2的装置的旋转射流外发生器（轴测投影）;

图6为根据图2装置的又一实施例的总图;

图7为根据图1，2，6的装置旋转射流的外现内发生器（纵截面）;

图8为根据图4的装置旋转射流的外与内发生器（纵截面）;

图9为根据图3的装置旋转射流的外与内发生器（纵截面）;

图10为根据图1的装置的又一实施例的总图;

图11为在根据图1的装置的邻近区域中火焰颗粒轨迹图;

图12为根据图1的装置在有（没有）火焰时输出信号变化的图形;

图13为在根据图1的装置的邻近区域内硬颗粒的轨迹图形;

图14a、b为根据图1和5的装置在有（没有）火焰时输出信号的变化图形;

图15是在根据图1，2，6的装置的旋转射流发生器内部区域内火焰颗粒和硬颗粒轨迹图形。

根据本发明的火焰检查装置有一基壳（图1），由压力比炉膛内压力高的压力源，例如鼓风机或压缩机的气源2来的可压缩的工作介质送入其内腔。在壳体1的朝着被检查火焰（炉膛）的工作端设置有两个同轴的旋转射流发生器，外发生器为3，内发生器为4。

在壳体1内有二根结构上与壳体1相连的压力选择管路5和6。第一根管子6伸向壳体1的朝着被检查火焰（炉膛）的工作端，并且通过发生器4的内腔与可能有火焰的区域相连通，以便取出炉膛内的压力，第二根管路5与管路6同轴配置，它与可能有火焰在区域外的部位连通。管路5和6的另一端与差动气动继电器7相连。

这个装置主要用于检查使用气体燃料的燃烧喷咀的火焰，为了使旋转射流与火焰更可靠地接触，最好把壳体1插入喷咀内一个小距离深度。

在这个装置中，基本的发生器是内发生器4，一般压力源2出来的较小一部分可压缩工作介质通过这里流出去。其他大部分可压缩工作介质用于冷却壳体1，它流过旋转射流的另一个发生器3，这部分流动必需扭转，目的是不使它靠近从内发生器4流出的射流，即排除流经外发生器3的冷却流对从发生器4流出的旋转射流内部接近区域中流动模式的影响。

沿壳体1流动，并经过旋转射流发生器3和4流出的空气使本装置可靠地冷却，这就可保证寿命长，并排除腐蚀性介质（炉腔气体）对其结构零件的影响。

同时，本发明的装置能可靠地检查火焰，因为在从发生器4流出的基本旋转射流内的直空度决定于有无火焰，这个真空度的变化通过发生器4和管路6传递给继电器7。这样，装置好象“知道”旋转射流流到那里去了，流到的区域有或没有燃烧。

图2的本发明的装置与图1的装置类似。

差别只在于，在图2的装置中有一附加的隔断8，它做成管子形式，安装在壳体1内旋转射流发生器3与4之间，并与它们同轴，这样就形成二个隔离的容腔，外容腔Ⅰ与内容腔Ⅱ，容积Ⅱ直接与可压缩工作介质压力源2相通。

根据本发明，在装置中有两个被隔断8隔开的容腔Ⅰ和Ⅱ可以将流向发生器3和4的流动隔开。这样做是因为，这样一来可以保持内发生器4前端的压力足够大，而与通过外发生器3的工作介质流量无关，这对输出信号大小是很有利的（点火时压力突跳）。

图3和图4所示的本发明装置与图2的装置类似。

差别在于，根据本发明，在装置的这个方案中有一附加的燃料压力源9（图3与图4），它与内容腔Ⅱ（图3）相连，而可压缩工作介质的压力源2与外容腔Ⅰ相连通，或相反，燃料压力源9（图4）与外容腔Ⅰ相连，而可压缩工作介质压力源2与内容腔Ⅱ相连。

在第一种情况下，根据本发明图3的装置实际上是一个能够检查火焰本身的喷咀或喷射器。如果燃料压力源9是一个气体燃料压力源，则根据本发明图3的装置是一个气体喷咀（点火装置喷咀，中间喷咀，基本喷咀）。本装置的燃烧只在靠近发生器4的旋转射流出口附近产生，这里的燃烧对旋转射流内部真空度大小有影响，因此本装置具有非常高的火焰检查选择性，即实际上其他喷咀的燃烧对真空度大小没有影响。

如果燃料压力源9是液体燃料压力源，则根据本发明图3的装置是一个带燃料蒸汽机械式的或空气雾化的喷咀，并且外发生器3，除了工作过程必需的流动扭转外，同时起雾化装置的作用。压力源2这时成了蒸汽或压缩空气压力源。

在第二种情况下，当燃料压力源9（图4）与外容积1连通时，图4的装置实际上为一有内装燃烧信号指示器的机械雾化喷咀，其作用主要是由压力源2，在目前情况下是压缩空气压力源供应的旋转射流内发生器4所引起的。与第一种情况一样，根据本发明的装置除了上述的优点之外还具有检查火焰的高度选择性，这也是由于对旋转流动内部真空度有影响的只是与此有联系的被检查喷流本身内部放热的燃烧。

在上述根据本发明图1，图2的装置的实施例中旋转射流的外发生器3（图5）作成螺旋涡流器10的形式，在其一个通道上有径向孔11，管路5通过这个孔与邻近可能存在被检查火焰区域的部位相连。

螺旋涡流器10是旋转射流发生器最普遍的实施例之一。在目前情况下，这个实施例的方便之处在于，涡流器10的通道为单独的喷咀，喷咀内的流速可达到很大，而静压力却很小。由于径向孔11处的压力比炉膛内压力略小，当把管路5与径向孔11连接时，有可能改变点火时管路5和6中压力降的符号。后面所述这点使得本发明的火焰检查装置的工作与可压缩工作介质压力源2的压力和火焰被检查腔的压力无关。

图6的装置，当使用纯粹空气时可用于检查各种用途的炉膛基本燃烧喷咀的火焰，而当使用天然气与空气的混合物，可用于检查点火装置和中间喷咀的火焰。

图6的装置与图2的装置类似。

差别在于其基壳1（图6）的外表面上有隙缝式喷咀12，用于形成外部射流屏帘，其方向是沿着壳体1的轴线朝向工作端。射流屏帘可以降低壳体1外表面的温度，这有利于装置延长寿命。

这种形式的装置用于检查使用气体燃料的基本燃烧喷咀的火焰。

根据本发明，在图1，2，6的装置实施例中，旋转射流的内发生器4（图7）作成圆柱形旋转腔13，圆柱形通道15和扩散管16串联的形式，在圆柱形旋转腔13上有切向喷咀14，它与壳体1的内容腔Ⅱ相通，同时压力选择管路6通过作在圆柱形旋转腔13的壁上，并与腔13同轴的中心孔17与内发生器4相通。

正如上面对图7的装置所述的那样，内发生器4作为检查火焰的专利装置的敏感元件是最好的，它可使点火时压力突跳（初级输出信号）超过供压1.2-1.8倍。输出信号水平高有利于装置工作的可靠性，也可用低压的鼓风机给装置供气，这可使装置的应用范围扩大。

如上所述，内发生器4可放在用于检查基本燃烧喷咀火焰的装置中（这时压力源2为低压空气源），也可放在检查点火喷咀和中间喷咀火焰的装置中（这时压力源2为低压的天然气和空气混合物压力源），还可放在燃料机械雾化的喷咀中，这里它是作为安插在喷咀内，也就是用于检查这些喷咀火苗燃烧火焰情况的装置（这时压力源2为低压空气源）。

在图4的装置中，旋转射流的内发生器4（图8）作成如图1，2，6中的装置一样，而旋转射流的外发生器3作成离心喷咀18的形式，实际上它是带有内藏的检查这个喷咀火苗燃烧火焰情况的装置的一个喷咀。为了使装置正常工作，在旋转射流外发生器3和内发生器4中的气流扭转应当是同时发生的（旋转方向应该一致）。图8所示的装置，由于外壳1具有有效的液体冷却，因此结构可靠性特别高。

在图3所示的装置中，旋转射流的内发生器4（图9）作成离心喷咀19的形式，而旋转射流的外发生器作成与壳体1同轴、按工作介质流动方向位于喷咀19的后面，并且彼此相通的圆柱形旋转腔13′，圆柱形通道15和扩散管16串联的形式，腔13′的直径比喷咀19的旋转腔直径大，并配有切向通道14，腔13′通过切向通道14与外层环状容腔Ⅰ相通，压力选择管路的借助穿过离心喷咀19的旋转腔并与之同轴的短管20和圆柱形腔13′相通。

专利装置的这种形式实际上是一个有蒸汽或空气雾化作用的喷咀，外发生器3造成在喷咀内构成工作过程所必需的气流高速扭转，外发生器3实际上为一蒸汽的或空气的喷雾器。

装入短管20是由于，尽管在喷咀19内，在工作状态下，在接近轴线部分存在涡流气流，而压力脉冲原理理是可以沿涡流传递的，但在过渡工况下（液体燃料供应启动与切断），液体燃料可能落入管路6中，这会破坏装置的工作。短管20插入外发生器3的根部，该处涡流运动的角速度很高，这样，燃料颗粒被抛向周边，因此短管20不会堵塞。

图10的装置与图1的装置类似。

差别在于，在图10的装置中，在壳体1之外有一喷射器21，管路5通过它与靠近有被检查火焰的区域的容腔相连通，喷射器的主动喷咀22与可压缩工作介质的压力源2相连。在这种情况下，管路5移出壳体1外面。

根据本发明的装置用于检查具有液体燃料蒸汽机械式，空气式及机械式雾化的喷咀火苗。

引入喷射器21是因为必需在管路5和6中形成具有特定符号的压力降形式的信号，为此必需使基准压力比有被检查火焰的容腔中的压力略小一些。喷射器21就产生这个低压力。换言之，在有喷咀装置的实施例中喷射器21所起的作用与在本发明装置的空气和天然气与空气混合的方案中的径向孔11（图5）所起的作用相同。

本发明装置的工作原理如下：

旋转射流C从内发生器4（图1）流出，沿其轴线有足够大的抽真空作用作用离发生器4的距离越小，真空度越大。在这个真空作用下，射流从有被检查火焰的容积中吸入介质，并且沿射流轴线，产生一个按箭头d的方向从容腔至本发明装置的流动。就在从发生器4流出的射流的主动部分附近，先前从有被检查火焰的容腔中流出的介质又被向后喷射入容腔中，即流动方向变成相反了，如图11所示。

同时，旋转射流内部的介质，由于与射流主动部分进行脉冲更换，转化为回转运动，在流动的这个部分上圆周（切线）速度的分布服从循环不变规律（圆周速度与半径的乘积为常数）。由于这样，在半径小的轴线附近，速度高或相反，在速度高的轴线附近，静压力低。

在没有燃烧的情况下（没有火焰），所述的真空沿管路6传给差动气动断电器7的薄膜（图1），薄膜断开触头。为了消除被检查容积（炉膛）的压力对本装置工作的影响，这个压力沿着管路5传送至同一差动气动继电器7的薄膜对面的空腔。在燃烧的情况下（有火焰），旋转射流从被检查容腔吸入燃烧的热物质，这些物质与从旋转射流发生器4流出的工作介质进行热交换，使工作介质加热，这时旋转射流内部各点的压力均升高，提高最大的是直接靠近发生器4的出口处。真空实际上已消失，差动气动继电器7的薄膜接通触头。

这样，在点火时在旋转射流内部形成了压力突跳，它是表明火焰（燃烧）的初始信号。

假如，比如由于中断对被检查燃烧喷咀的燃料供应或其他原因，火焰消失，则旋转射流内部的真空恢复，气动继电器7的薄膜重新使能触头断开。

压力源2必需是可压缩工作介质的压力源，因为只有在这种情况下，与吸入热的燃烧物质有联系的热量供应才会引起上成所述的压力升高。

为了正常工作，本发明设置从需与被检查的火焰接触，或者至少应该非常靠近它，以便射流能吸入热的燃烧物质。为此，在发明的装置中，考虑了防护装置免遭辐射和对流热热加热。由于内发生器4工作所必需的可压缩工作介质为流量不大，一般情况下，这个流量对于壳体1的冷却是不够的，因此，我们将大部分工作介质抛向火焰被检查的容腔，从而增加壳体1中的流量。这个大部分的工作介质流量也应当扭转，并且扭转方向应与发生器4出口处的射流扭转方向相同，这样才不致破坏装置出口附近的流动状态。旋转射流已从那里流出的旋转射流外发生器3起这个作用。

如果为了抛开作为冷载体使用的大部分工作介质不使用发生器3，而简单地使用隙缝式喷咀代替的话，则被抛开的工作介质流会阻断发生器4的旋转射流，这样本发明装置的工作将被破坏。

图1所示的装置，当使用压缩空气源时可用于检查动力锅炉炉膛基本燃烧喷咀的火焰，当使用天然气空气混合物压力源时，可用于检查点火喷咀和中间喷咀的火焰本身。在后者情况下，两股射流都是热混合物流，它的燃烧会促进点火时压力突跳的加大。

本专利装置的典型特性-真空度与供压和点火时压力突跳h的关系表示于图12中，图中直线n没有燃烧的情况，直线g为燃烧的情况（P₂-横轴，表示压力源2的压力;P₆-纵轴，表示管路6中的压力）。

促使本专利检查火焰装置可靠性提高的旋转流动的重要特点是灰尘，燃料热破坏产物，及在被吸入气流轴心部分的未燃烧燃料的颗粒的运动是不稳定的，在离心力作用下颗粒f被抛向主动射流，并被吹回被检查容腔;在气流的接近轴心部分离心力特别大，因该处切向速度分量与半径成反比地增加，而角速度与半径平方成反比地增加。颗粒f的轨迹特性示于图13。

在图2的本发明火焰检查装置中，引入了附加的内隔断8，这样送径旋转射流发生器3和4的工作介质流被分隔开来，这有利于保持发生器4前面的足够高的全部压力，而这最终导致输出信号水平增大，因为在没有燃烧，没有火焰的情况下，保持了高的真空度，而同时在燃烧，有火焰的情况下，当真空消失时又有足够大的压力突跳。

引入燃料压力源9（图3，4）可拓宽装置的应用领域。

如果液体燃料压力源9（图3）与壳体1的内容腔Ⅱ相连，而蒸汽或压缩空气压力源2与壳体1的外容腔Ⅰ相连，则装置就好象一个有蒸汽机械式或空气雾化的，检查火苗本身燃烧情况的喷咀。在装置的这种实施例中，外发生器3起使流动扭转的基本动力源作用，同时又起雾化器的作用，因为蒸汽或空气射流的流动速度比液体射流的流动速度高得多。然而，装置的工作原理没有改变：液体燃料燃烧时的放热和吸入热的燃烧物质使得旋转射流轴向部分产生压力突跳（真空），最终使差动气动继电器7工作。

假如压力源2和9（图4）的连接位置交换，则本发明装置的这个实施例可作为一个有燃料机械雾化的喷咀使用，也可作为带有低供压的内发生器4的火焰检查装置使用。用液体燃料冷却壳体1是有效的，装置寿命延长。在装置的这个实施例中，压力源2可以是低压的，因为内发生器4不起雾化器作用，从形成深度真空和有火焰时压力突跳的观点来看，它可具有最佳的通流部分，这点将在下面说明。

将外发生器3（图5）作成螺旋涡流器10的形式，并在涡流器10的一个通道上作出径向孔11将管路5与有被检查火焰的容腔相通可以改变气动继电器7薄膜上压力降的符号，这里由于涡流器10通道有真空的缘故，这点可进一步提高整个本专利装置工作的可靠性。

如图14a所示，在装置的这种实施例中，沿管路5和6送往气动继电器7的压力P₅，P₆（P-纵轴）的压力降符号的变化是在出现火焰或火焰消失时发生的，与供压P₂无关（横轴）。

图14b所示为压力降△P＝P₅-P₆（纵轴）与供压P₂的关系。

本装置的这种实施例在这种情况下使用较好，当由于某些原因，例如，装置由带有调节空气流量的一组基本燃烧喷咀的锅炉鼓风机供压时，压力源2的压力或有被检查火焰的容腔中的反压力在大范围内变化的情况。在这种情况下，由于鼓风机负荷的变化及由于炉膛热负荷的变化引起的炉膛压力变化都会造成压力源2的压力变化。

图6所示的本发明的检查火焰装置的实施例旨在检查基本燃烧喷咀的火焰，它是由压力源2供压的，这个装置配备有产生外部射流屏帘的隙缝式喷咀12，以便防护壳体1免受热的燃烧物质的影响。由喷咀12流出的空气沿着壳体1流动，形成一屏帘防护层，此后屏帘被由发生器3流出的旋转射流冲毁，由于这样，较冷的空气就不会落入从发生器4流出的基本旋转射流内，本发明装置的工作也不致被破坏。

图7表示装置的一个实施例，其中旋转射流的内发生器4做成带切向喷咀14的圆柱形旋转腔13，圆柱形通道15和扩散管16串联的形式，管路6与内发生器4的连接是通过圆柱形旋转腔13壁上的孔17来实现的。

在图1，2，6的装置实施例中，输出信号-圆柱形腔13（图7）中的真空和出现火焰时的压力突跳（真空）会大大增大。当腔13的尺雨，这个腔的切向喷咀14，圆柱形通道15和圆锥形扩散管16的通流截面之比为最优时，压力突跳的值将大大超过供压的值。其本质在于圆柱形腔13，特别是圆柱形通道15中的旋转流动的回转角速度大大高于装置外圆锥形射流的旋转流动所具有的回转角速度。与此同时，在没有燃烧情况下的真空值和点火时持压力突跳（真空）也增加。由于最大的真空是作用在圆柱形旋转腔13的轴线上，因此连接脉冲管路6的孔17应该设在那里，并且孔17的直径应比圆柱形通道15的直径小得多。不然的话，由于在远离腔13轴线时静压力增大，真空值和点火时的压力突跳值将明显降低。

本装置的这种实施例的工作与先前实施例不同之处仅在于燃烧物质不仅从有检查火焰的容腔被吸入至旋转射流内，而且吸入至扩散管16和圆柱形通道15内，使那里靠近壁面的流动加热，着重提高（在燃烧，有火焰的情况下）通道15的液阻，这将使腔中的压力急剧升高。安装在圆柱形通道15后面的圆锥形扩散管16的主要作用是为贴近扩散管16壁面的旋转射流定向。

旋转射流发生器4的重要特点是灰尘，未燃烧的燃料颗粒在其中的运动更强烈地表现出不稳定性，因为在通道15中，气流回转的角速度很大，因此颗粒被离心力有效地朝着通道15的壁面抛开去，在还未到达壁面时，就被靠壁的高速冷气流吹出装置去了。

结果，本专利装置不会被颗粒堵塞，在含尘量大和脏的介质中工作可靠性也高。颗粒f的轨迹和颗粒穿透至图1，2，6的装置中去的边界表示在图15中。

图8表示图4装置的实施例，内发生器4包括圆柱形腔13，圆柱形通道15和产生强信号的圆锥形扩散管16，而外发生器3则为带液体燃料机械雾化的喷咀。

装置的这个实施例的优点是它作为使用低压的可压缩工作介质压力源2时的燃烧信号指示器工作的可靠性及检查火焰的选择性。

图9表示图3的装置的实施例，内发生器4为一个离心喷咀19。装置有一短管20与内发生器4同轴设置。短管20穿过喷咀19的涡旋气流，对这种喷咀工作的特性没有影响，只是为了在压力源9接通与断开时防止液体燃料落入管路6中（图3）。

装置的这个实施例用于有蒸汽机械式或空气雾化的喷咀射流火焰的检查。装置整个实施例的优点是结构简单。

图10表示检查火焰装置的实施例，它有一喷射枪21，其主动喷咀22与压力源2和管路5相连，而其出口朝着有被检查火焰的容腔。喷射枪21为一气体动力装置，与旋转射流发生器4类似，当用压力源2供压时，它产生一个与在发生器4的旋转射流中的真空度成正比的真空。当没有火焰，不燃烧时，喷射枪21中的真空度选择得比发生器4中的真空度小些。由于这样，当点火之后，旋转射流中的真空消失，气动继电器7薄膜上的压力降改变符号。采用喷射枪21等同于在图5的螺旋涡流器10中设置径向通道11。

带喷枪21的装置实施例可用于检查喷咀火苗的火焰。

这样，从上述各点可看出，本发明的检查火焰装置具有高度的结构可靠性和工作可靠性。

Claims (10)

1、一种检查火焰的装置，它包括一个通流壳体(1)，壳体在其一端附近与有压力的流动介质源(2)相通，而在其对面的输出端有形成流动介质射流的装置，它还有差动气动继电器(7)和二根选择压力的管路(5，6)，它们每一根管的第一端都与气动继电器(7)的相应腔连通，至于第二端，则管(6)与可能有火焰的区域连通，管(5)与这个区域之外的部位连通，其特征在于，工作介质射流形成装置作成二个同轴配置的旋转射流发生器(3，4)的形式，一个为内发生器，一个为外发生器，它们与壳体(1)同轴，安装在其出口端，同时压力选择管路(6)的一端放在壳体(1)中，与旋转射流内发生器(4)同轴，并且通过这个发生器的内容腔与可能有火焰的区域连通。

2、根据权利要求1的检查火焰的装置，其特征为它有第二个有压力的流动介质源（9），并且在壳体（1）中，与其同轴安装有圆柱形隔断（8），将壳体分隔为二个隔离的同轴分布的容腔，一个外容腔（Ⅰ），和一个内容腔（Ⅱ），其中第一个容腔与一个压力源和旋转射流外发生器（3）连通，而第二个容腔与另一个压力源和旋转射流的内发生器（4）连通。

3、根据权利要求2的检查火焰的装置，其特征为在二个压力源中，流动介质均为可压缩的工作介质，两个压力源联结为一个公共的压力源（2），同时壳体中同轴设置的容腔（Ⅰ，Ⅱ）中的一个通过减压装置与联合的压力源（2）连通。

4、根据权利要求2的检查火焰的装置，其特征为在压力源（2）中，流动介质为可压缩的工作介质，在压力源（9）中，流动介质为不可压缩的热工作介质。

5、根据权利要求3的检查火焰的装置，其特征为旋转射流的外发生器（3）作成螺旋涡流器（10）的形式，在其一个通道中有径向孔（11），压力选择管路（5）通过此孔与可能有火焰的区域邻近的部位连通，管路（5）本身设在外层环形容腔（Ⅰ）中。

6、根据权利要求4的检查火焰的装置，其特征为当壳体（1）的外层环形容腔（Ⅰ）与不可压缩热工作介质压力源（9）连通时，旋转射流的外发生器（3）作成离心喷咀的形式。

7、根据权利要求5或6的检查火焰的装置，其特征为旋转射流的内发生器（4）作成由带有与壳体（1）的内容腔（Ⅱ）相通的切向喷咀（14）的圆柱形旋转腔（13），圆柱形通道（15）和扩散管（16）串联的形式，而压力选择管路（6）通过作在圆柱形旋转腔（13）端面上，并与它同轴的中心孔（17）与内发生器（4）连通。

8、根据权利要求4的检查火焰的装置，其特征为当内容腔（Ⅱ）的腔与不可压缩的热工作介质压力源（9）相连通，外容腔（Ⅰ）的腔与可压缩工作介质压力源（2）相连通时，旋转射流的内发生器（4）作成离心喷咀（19）的形式，而旋转射流的外发生器（3）作成由圆柱形腔（13′），圆柱形通道（15）和扩散管（16）串联的形式，它们都是与壳体同轴，按照工作介质流向位于喷咀（19）之后，并且互相连通的，圆柱形腔（13′）的直径超过离心喷咀（19）旋转腔的直径，并装有切向通道（14），腔（13′）通过此通道与外层环形容腔（Ⅰ）连通，同时压力选择管路（6）借助穿过离心喷咀（19），并和它由轴的旋转腔的短管（20）和圆柱形腔（13′）连通。

9、根据权利要求1的检查火焰的装置，其特征为在壳体（1）侧壁的外表面上有隙缝式喷咀（12），其方向是沿着壳体（1）的轴线朝向其出口端，用以产生外部射流屏帘。

10、根据权利要求1的检查火焰的装置，其特征为它包括一个位于壳体（1）之外的喷射枪（21），喷射枪（21）的喷咀（22）的入口与可压缩工作介质的压力源（2）的出口相连通，喷射枪（21）的混合腔的入口与压力选择管路（5）的入口端相连，而喷射枪（21）的扩散管的出口端设置在邻近可能有火焰区域的部位内。

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