CN116025905A - 一种用于手持火炬的双燃烧系统及其燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于手持火炬的双燃烧系统，第一燃烧系统利用燃料储罐提供燃料，第二燃烧系统通过气电一体集成插接装置利用外部气源为第二燃烧器提供燃料，集成点火及火检对第二燃烧器进行火检，外部点火控制系统根据火检结果将熄火的第二燃烧器重新点燃；第一燃烧系统和第二燃烧系统可相互引燃；本发明还公开了上述双燃烧系统的燃烧方法，利用简单的插接动作就可以完成火炬使用场景的转变。本发明保证了燃烧系统使用的安全性与便利性，满足火炬高集成度、小型化及气电一体化快速插接的需求。

Description

一种用于手持火炬的双燃烧系统及其燃烧方法

技术领域

本发明涉及一种用于手持火炬的双燃烧系统及其燃烧方法，属于燃烧及燃烧器领域。

背景技术

火炬及火炬接力活动是大型运动会中备受瞩目的内容，手持火炬一般为自带燃料的完整燃烧系统，具备火炬气的开关功能，可以满足火炬接力所需的燃烧时间。现有相关专利所描述的火炬仅能够应用在接力过程中、燃烧时长受内部燃料储存限制的场景中。如有应用场景要求既能进行接力，又能快速固定于展示台上进行长期燃烧展示的手持火炬时，以上专利均不能满足要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种用于手持火炬的双燃烧系统及其使用方法，解决了现有技术中手持火炬应用场景受限，火炬集成度低、尺寸大、插接不便、安全性差等问题。利用本发明双燃烧系统的手持火炬既可以进行短期接力传递，又可以插接到展示台上进行长期燃烧展示。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于手持火炬的双燃烧系统，包括位于火炬壳体内部的第一燃烧系统和第二燃烧系统；

第一燃烧系统包括燃料储罐、第一燃烧器和设于燃料储罐和第一燃烧器之间的阀门，燃料储罐在阀门开启后为第一燃烧器提供燃料；

第二燃烧系统包括气电一体集成插接装置、集成点火及火检和第二燃烧器；气电一体集成插接装置包括第一插接部和第二插接部，第一插接部与外部气源连接，第二插接部与第二燃烧器连接；当第一插接部和第二插接部插接后，外部气源为第二燃烧器提供燃料，集成点火及火检用于对第二燃烧器进行火检，并将火检结果输出至外部点火控制系统，外部点火控制系统根据火检结果判断第二燃烧器发生熄火时，控制集成点火及火检点燃第二燃烧器；

第二燃烧器的引燃方式为被外部火源引燃或被第一燃烧器引燃，第一燃烧器的引燃方式为被外部火源引燃或被第二燃烧器引燃。

进一步的，第一插接部和第二插接部中分别设有下燃气管道和上燃气管道，上燃气管道利用管道与第二燃烧器连接；

管道中包含依次连接的下段刚性管、上段刚性管和金属软管，其中，下段刚性管的下端与上燃气管道连接，金属软管上端与第二燃烧器连接；下段刚性管设于火炬壳体内部，上段刚性管与火炬壳体相互独立；内部设置下段刚性管的火炬壳体采用3D打印成型；

火炬壳体由上壳体和下壳体装配形成，气电一体集成插接装置位于下壳体内部，利用管道连接上燃气管道和第二燃烧器后，再进行上壳体和下壳体的装配，第二燃烧器位于上壳体内部。

进一步的，第一插接部包括底座、底座芯、下绝缘体、下燃气管道、第一电缆和点火用母电触头；

底座芯固定安装于底座上，底座芯中设有下燃气腔和下电路腔，下燃气腔位于底座芯中心，下电路腔位于下燃气腔外侧；

下绝缘体设于下燃气腔外侧，点火用母电触头装配于下绝缘体中，与点火用母电触头尾部连接的第一电缆穿过下电路腔后与集成点火及火检连接；

下燃气管道设于下燃气腔中，下燃气管道与外部气源连接；

第二插接部包括上燃气管道、点火用公电触头、第二电缆和上绝缘体；

上燃气管道固定于火炬壳体中心，上燃气管道与第二燃烧器连接；

上绝缘体设于上燃气管道外侧，点火用公电触头装配于上绝缘体中，与点火用公电触头尾部连接的第二电缆与第二燃烧器连接；

第一插接部和第二插接部插接时，底座锁紧火炬壳体，上燃气管道和下燃气管道连通，点火用公电触头和点火用母电触头连接。

进一步的，气电一体集成插接装置还包括插接到位反馈机构；

插接到位反馈机构包括2个反馈用母电触头、2个反馈用公电触头和通电感应电路；

反馈用母电触头装配于下绝缘体中，与反馈用母电触头尾部连接的第一电缆穿过下电路腔后与通电感应电路连接；

反馈用公电触头装配于上绝缘体中，与2个反馈用公电触头尾部连接的2根第二电缆短接；

第一插接部和第二插接部插接时，反馈用母电触头和反馈用公电触头连接，通电感应电路判断第一插接部和第二插接部插接是否插接到位，在插接到位时向外部点火控制系统发送插接到位信号，外部点火控制系统在接收到插接到位信号后，且根据火检结果判断第二燃烧器发生熄火时控制集成点火及火检点燃第二燃烧器；

下电路腔的个数等于反馈用母电触头和点火用母电触头的总个数，各下电路腔之间相互独立。

进一步的，底座包括第一座体、设于第一座体上的第二座体和锁紧装置；

火炬壳体上设有锁定孔；

第二座体为筒状结构，底座芯位于第二座体内且与第一座体固定连接；第二座体内壁与底座芯外壁之间设有容纳火炬壳体的空隙；

第二座体侧壁设有向外的凸起，凸起内设有贯穿侧壁的销孔；销孔的方向与第二座体轴线垂直；

锁紧装置包括外螺母、弹簧和销轴；弹簧套于销轴外部，销轴第一端插入销孔中，第二端与外螺母固定连接，外螺母与凸起外表面螺接；

销轴第一端端面为斜面，第一插接部和第二插接部插接时，火炬壳体向下进入第二座体内壁与底座芯外壁之间所设空隙与所述斜面接触，向外推动销轴并压缩弹簧，直至火炬壳体上所设锁定孔与销轴对齐，销轴在弹簧的作用下进入定位孔实现底座对火炬壳体的锁紧。

进一步的，下燃气管道下端与下燃气腔内壁螺接，上燃气管道上端与火炬壳体螺接，第一插接部和第二插接部插接时，下燃气管道上端和上燃气管道下端插接，下燃气管道上端外壁与上燃气管道下端内壁配合，配合位置利用≥3道O型圈进行密封；

O型圈表面和上燃气管道内壁涂有润滑脂，所述润滑脂在使用温度下的相似粘度≤700Pa.s；

下燃气腔上端为上大下小的喇叭口。

进一步的，下绝缘体为设于下燃气腔外侧的筒形结构，下绝缘体内壁与下燃气腔外壁接触；将点火用公电触头和反馈用公电触头统一称为公电触头，将点火用母电触头和反馈用母电触头统一称为母电触头；

母电触头装配于下绝缘体内壁和外壁之间；

上绝缘体为设于上燃气管道外侧的筒形结构，公电触头装配于上绝缘体的内壁和外壁之间；

各下电路腔沿周向均匀分布于下燃气腔外侧，母电触头均匀分布于下燃气腔外侧。

进一步的，母电触头和公电触头利用压力装配方法分别固定于下绝缘体和上绝缘体中；

母电触头头部位置低于下绝缘体上端；公电触头的头部伸出上绝缘体；

第一插接部和第二插接部插接时，下绝缘体上端和上绝缘体下端配合，母电触头头部和公电触头的头部连接；下绝缘体外壁上端设有倒角，上绝缘体外壁下端留有与所述倒角匹配的凸台；

下绝缘体内壁上端高于下燃气腔上端，下燃气管道上端低于下燃气腔上端；

下绝缘体内壁上端设有环向凸台，上绝缘体内壁下端设有与环向凸台匹配的环向凹槽；

下绝缘体和上绝缘体中分别设有下绝缘体槽和上绝缘体槽；

母电触头与第一电缆的连接处位于下绝缘体槽中，公电触头与第二电缆的连接处位于上绝缘体槽中，下绝缘体槽和上绝缘体槽中填充绝缘胶。

进一步的，下绝缘体外径与底座芯最大外径相等；下绝缘体外壁面和底座芯外壁面组成连续的圆柱壁面；

所述圆柱壁面上设有沿轴向的限位凹槽，火炬壳体内壁设有沿轴向的限位凸起，第一插接部和第二插接部插接时，限位凹槽和限位凸起配合进行周向限位。

一种用于手持火炬的双燃烧系统的燃烧方法，包括：

第二燃烧系统中的第一插接部和第二插接部插接前，第一燃烧系统中的燃料储罐为第一燃烧器提供燃料，第一燃烧器被外部火源引燃；

第二燃烧系统中的第一插接部和第二插接部插接后，外部气源为第二燃烧器提供燃料，第一燃烧器引燃第二燃烧器，第一燃烧器和第二燃烧器同时燃烧；

燃料储罐中的燃气耗尽后，第一燃烧器熄灭，第二燃烧器持续燃烧；集成点火及火检用于对第二燃烧器进行火检，并将火检结果输出至外部点火控制系统，外部点火控制系统根据火检结果判断第二燃烧器发生熄火时控制集成点火及火检点燃第二燃烧器；

或包括：

第二燃烧系统中的第一插接部和第二插接部插接，外部气源为第二燃烧器提供燃料，第二燃烧器被外部火源引燃；集成点火及火检用于对第二燃烧器进行火检，并将火检结果输出至外部点火控制系统，外部点火控制系统根据火检结果判断第二燃烧器发生熄火时控制集成点火及火检点燃第二燃烧器；

第一燃烧系统中的阀门打开，第二燃烧器引燃第一燃烧器，第一燃烧器和第二燃烧器同时燃烧；

第二燃烧系统中的第一插接部和第二插接部分离，第二燃烧器熄灭，第一燃烧器继续燃烧至燃料储罐中的燃气耗尽或阀门关闭。

本发明与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：

(1)本发明双燃烧系统创造性的提供了一种完美解决手持火炬既有接力功能又有固定长周期展示功能的方案，该方案在不改变原手持火炬外观的前提下，既可以作为接力用手持火炬使用，也可以作为固定展示的火炬台使用，利用简单的插接动作就可以完成火炬使用场景的转变；

(2)本发明双燃烧系统火焰在内部相互引燃，显示在外部的是同一火焰。双燃烧系统相互独立，第一、第二燃烧系统可分别独立燃烧工作，无相互影响，保证了燃烧系统使用的安全性与便利性；

(3)本发明一种用于火炬的气电一体集成插接装置，能够满足插接装置置于火炬底部时高集成度、小型化及气电一体化快速插接的要求；

(4)本发明插接装置设计了锁紧装置，保证了快速插接和可靠锁紧；

(5)本发明插接装置中设计了插接反馈机构，以简单的方式实现了插接到位的直接反馈，减少了判定环节，降低了实现过程中出现故障的概率，具有简单、高效、高可靠性的特点；

(6)本发明插接装置具有良好的导向作用，所形成的插接装置可使运动员在不利用视觉的前提下，通过简单的步骤即可完成顺畅的插接；

(7)本发明插接装置具有良好的密封性与插接顺畅性，通过整体结构设计和绝缘胶的使用，既能安全可靠的将燃气密封，又能够将顺畅的完成插接。

(8)本发明插接装置具有可靠的介电效果，插接装置内的各电路之间、电路与金属之间不发生爬电现象，具有较好的安全性。

附图说明

图1为本发明一种优选的实施方式中用于手持火炬的双燃烧系统示意图；

图2为本发明一种优选的实施方式中管道与火炬壳体融合段示意图；

图3为本发明一种优选的实施方式中管道与火炬壳体分离段示意图；

图4为本发明一种优选的实施方式中管道中的刚性管与金属软管连接示意图；

图5为本发明一种优选的实施方式中插接装置整体剖面图；

图6为本发明一种优选的实施方式中插接装置下部外形图；

图7为本发明一种优选的实施方式中插接装置下部剖面图；

图8为本发明一种优选的实施方式中插接装置燃气路剖面图；

图9为本发明一种优选的实施方式中插接装置电路剖面图；

图10为本发明一种优选的实施方式中插接装置上部剖面图；

图11为本发明一种优选的实施方式中插接装置上部立体图；

图12为本发明一种优选的实施方式中插接装置的锁紧装置示意图；

图13为本发明一种优选的实施方式中插接装置的插接到位反馈机构示意图；

图中，1-第一燃烧系统，2-第二燃烧系统，11-燃料储罐，12-阀门，13-第一燃烧器，21-气电一体集成插接装置，22-管道，23-电缆，24-第二燃烧器，25-集成点火及火检，222-金属软管；

101-火炬壳体，102-电缆槽，103-限位凸起，104-锁定孔，111-上绝缘体，112-公电触头，113-第二电缆，114-上绝缘体槽，121-上燃气管道，1111-凸台，1112-环向凹槽，1211-上燃气管道下部；

201-底座，202-底座芯，203-螺钉，211-下绝缘体，212-母电触头，213-第一电缆，214-下绝缘体槽，221-下燃气管道，122、222-O型圈，230-锁紧装置，231-外螺母，232-弹簧，233-销轴，240-限位凹槽，2021-底座芯上口，2111-收缩槽，2112-环向凸台，2211-下燃气管道上部，2331-斜面。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

下文将结合图1～13对本发明技术方案详细说明。

本发明用于手持火炬的双燃烧系统，包括设于火炬壳体内部的两套独立的燃烧系统，其第一燃烧系统为完整的、原有的手持火炬燃烧系统，第二燃烧系统为包含了气电一体化集成插接装置、第二燃烧器、集成点火及火检在内的燃烧系统。第二燃烧系统在气电一体集成插接装置插接到位后，引入外部气源，由接力阶段被点燃的第一燃烧系统火焰引燃，可在燃烧过程中实现火焰的快速切换。第二燃烧系统的设置在结构上与第一燃烧系统存在关联：气电一体集成插接装置置于火炬壳下部，便于完成插接动作，第二燃烧系统的燃烧器需置于火炬壳上方，且能够被第一燃烧系统引燃。内置双燃烧系统均不涉及火炬壳体外观的改动，火炬壳体外观与未置第二燃烧系统的原手持火炬外观保持一致。

进一步地，第一燃烧系统、第二燃烧系统可同时燃烧，直到第一燃烧系统内置储罐里的燃料耗尽。

进一步地，第二燃烧系统的可燃烧时间取决于外部供气装置的燃料供应情况。

进一步地，由于手持火炬壳体内部空间紧凑，需对原有第一燃烧系统进行位置上的调整，第二燃烧系统在结构上依附于第一燃烧系统，并需采用快插管道接头、软管、快速电缆插头、等过度连接件以满足装配需求。

进一步地，集成点火及火检组件维持火焰的长期燃烧，如有熄灭情况可快速判断，并点燃火焰。

进一步地，第一燃烧系统一般包含燃料储罐、阀门、燃烧器等基本内容，其具体内容以手持火炬原有燃烧系统为准。

含有该双燃烧系统的火炬在投入应用时，由火炬手手持本火炬，打开第一燃烧系统阀门，第一燃烧系统中燃料储罐包含的燃料释放，由上一棒手持火炬引燃本火炬的第一燃烧系统。火炬手持本火炬进行规定的传递动作后，将本火炬插接在展示台上，由气电一体集成插接装置接通外置供气、供电、信号系统，外置供气装置供应气体进入第二燃烧系统，并被第一燃烧系统的火焰引燃，此时双燃烧系统火焰处于共存状态，直到第一燃烧系统储罐内的燃料耗尽，仅留第二燃烧系统处于燃烧状态。

含有该双燃烧系统的火炬在投入应用时，也可先将本火炬插接到展示台上，先对第二燃烧系统进行引燃，展示的结尾阶段，由火炬手打开第一燃烧系统阀门使燃料释放，由第二燃烧系统引燃第一燃烧系统，此时火焰处于并存状态。火炬手将本火炬从展示台上拔出，进入传递展示状态，此时仅有第一燃烧系统处于燃烧状态，直到内部燃料耗尽或主动关闭阀门。

第二燃烧系统燃烧时，由集成点火及火检检测火焰状态，并在有熄火工况发生时进行二次点火或根据需要随时进行点火。

在一种优选的实施方式中，本发明一种用于手持火炬的双燃烧系统，如图1所示，火炬壳体101内部包含两套独立的燃烧系统，其第一燃烧系统1为完整的、原有的手持火炬燃烧系统，第二燃烧系统2为包含了气电一体集成插接装置21、管道22、第二燃烧器24、集成点火及火检25、电缆23及附件在内的燃烧系统。内置双燃烧系统均不涉及火炬壳体101外观的改动，火炬壳体外观与未置第二燃烧系统的原手持火炬外观保持一致。内置双燃烧系统的火炬，既可以作为手持火炬进行火炬接力，又可以通过插接装置固定在仪式台上进行长周期的燃烧展示，两种工作状态可实现在燃烧状态下切换。

第一燃烧系统1、第二燃烧系统2可同时燃烧，直到第一燃烧系统内置储罐11里的燃料耗尽。

第二燃烧系统2的可燃烧时间取决于外部供气装置的燃料供应情况。

第二燃烧系统2所包含的气电一体集成插接装置21，位于手持火炬下方，在手持火炬与展示台完成插接动作后，可通过气电一体集成插接装置21由外部供气装置和点火控制系统对第二燃烧系统供气供电，并向外部点火控制系统传递信号。

第二燃烧系统所包含的燃烧器24可被第一燃烧系统引燃，集成点火及火检25可用于维持火焰的长期燃烧，如有熄灭情况可快速判断，并点燃火焰。管道22连接气电一体集成插接装置21与第二燃烧器24，将燃气依次从外部气源、气电一体集成插接装置21提供到第二燃烧器24。电缆23连接气电一体集成插接装置21与集成点火及火检25，用于在二者之间传输火检信号和点火电流。

如图2、图3和图4，第二燃烧系统2的管道22采用先结合后分离的方式依附于火炬壳体101之中，管道22从气电一体集成插接装置21处作为火炬壳体101的内部管道向上发展，再分离成独立管道与金属软管222相连接，金属软管222的上端与第二燃烧器24相连接。该处设计是考虑到小型化的要求，第一燃烧系统已经充分的利用的手持火炬的内部空间，在不对手持火炬外形做改动的情况下，优选将火炬壳体与管道结合起来，内部设置管道的火炬壳体采用3D打印成型。

金属软管222具有较好的挠性和反复折弯的密封可靠性，可在火炬壳体101的上下两部分闭合前，利用软管挠性完成第二燃烧器24入口接头的装配，再闭合火炬壳体101，完成整支火炬的装配，如果不采用金属软管222，会导致火炬壳体101闭合后第二燃烧器24相对于火炬壳体101无法调整，不能满足装配关系。

第一燃烧系统1一般包含燃料储罐11、阀门12和第一燃烧器13，其具体内容以手持火炬原有燃烧系统为准。

气电一体集成插接装置21包括第一插接部和第二插接部，第一插接部即插接装置下部，第二插接部即插接装置上部，其中插接装置上部作为火炬的一部分，与火炬壳体101相结合，插接装置上部与插接装置下部插接完毕后，使火炬点火。

在一种优选的实施方式中，如图5，插接装置上部和插接装置下部各包含一体化集成的如图8的燃气路和如图9电路两个部分；其中燃气为单通道，位于装置的中心，用于燃气的流通，外部燃气依次经底座芯202、下燃气管道221和上燃气管道121输入第二燃烧器，下燃气管道221和上燃气管道121的插接位置采用3道O型圈222进行密封；电路为多通道，位于燃气通道的周边，用于外部点火控制系统比如高压电路或插接到位反馈信号等电信号的传输，主要由底座芯202、下绝缘体211、母电触头212、第一电缆213、第二电缆113、上绝缘体111、公电触头112组成，其中，母电触头212包括点火用母电触头和反馈用母电触头两类，公电触头112包括点火用公电触头和反馈用公电触头，两类母电触头之间、以及两类公电触头之间的区别仅在于，通过电缆连接的设备不同，点火用母电触头连接集成点火及火检25，反馈用母电触头连接通电感应电路，点火用公电触头连接第二燃烧器24，反馈用公电触头短接。

公电触头112、母电触头212采用压力装配方法分别装配到上绝缘体111、下绝缘体211的孔内，电触头尾部与电缆相连接，触头尾部与电缆的连接口分别位于上绝缘体槽114、下绝缘体槽214内，槽内填充绝缘胶。

为了防止电触头之间出现高压电爬电现象，将母电触头212端部缩进下绝缘体211内部，形成收缩槽2111，收缩槽2111以母电触头端部为起点，延伸至下绝缘体211上端，收缩槽2111槽口的外壁留倒角，与之对应的上绝缘体111与公电触头112连接处，留凸台1111，凸台1111的下端为与收缩槽2111外壁的倒角互补的形状。未插接时，收缩槽2111可有效延长母电触头212之间的爬电间距，防止爬电现象。插接完成后凸台1111与下绝缘体收缩槽2111外壁的倒角配合，配合面为斜面，可切断公电触头112之间的爬电路线。

为防止电触头插接位置与燃气管道之间的爬电现象，下绝缘体211上设置环向凸台2112，上绝缘体设置环向凹槽1112，底座芯202、下燃气管221均收缩在下绝缘体211内部。未插接时，环向凸台2112与底座芯202、下燃气管221收缩在绝缘体内部的设置均有效延长了爬电间距，杜绝了爬电现象的产生。插接后环向凸台2112与环向凹槽1112的配合面可有效切断爬电路线。

为确保插接方位的准确性，上燃气管道下部1211、下燃气管道上部2211、底座芯202的喇叭形的上出口三个结构共同组成轴向的导向槽，形成轴向的导向。火炬外壳101内壁面设置沿轴向的限位凸起103，限位凸起103与插接装置下部上的限位凹槽240共同组成周向定位。轴向定位、周向定位支撑了插接装置方位的准确性。

为确保插接顺畅性，O型圈222表面、上燃气管道121内表面均涂润滑脂。如插接装置在低温下使用，应涂相应温度下的低温润滑脂，润滑脂在使用温度下的相似粘度应≤700Pa.s。

如图6和图7，插接装置下部包括底座201、底座芯202、下燃气管道221、下绝缘体211、母电触头212、第一电缆213。其中底座芯202安装在底座201中心，采用凸台限位，利用螺钉203锁紧。下燃气管道221与底座芯202采用螺纹连接。底座201包括锁紧装置230，如图12，锁紧装置230包括外螺母231、弹簧232、销轴233，插接时火炬壳体101向下移动，与销轴233一端的斜面2331接触后，使销轴233向外移动，同时压缩弹簧232。插接到位后，销轴233会在弹簧232的推动下插入火炬壳体101上的锁定孔104，形成对火炬的单向锁紧。合理设定销轴的斜面2331与垂直方向的夹角θ，使得作用在斜面2331上的火炬的重量≥与弹簧232的推力，使用火炬自身的重量即可完成插接，改设计的目的是为了减少火炬手插接动作的阻力，使插接动作能够轻松完成。

如图10和图11，插接装置上部中，上燃气管道121通过螺纹与火炬壳体101连接，同时利用上燃气管道121与火炬壳体101压紧上绝缘体111。

本发明中，利用2个母电触头212、2个公电触头112和通电感应电路组成了插接到位反馈机构，如图13所示，将上述2个母电触头212、2个公电触头112分别命名为反馈用母电触头和反馈用公电触头；插接到位反馈机构中，两个反馈用公电触头利用电缆进行短接串联连接。该插接到位反馈机构的工作方法是：通电感应电路与两个反馈用母电触头分别相连接，当插接装置上部和插接装置下部完成插接的动作后，串联的反馈用公电触头可形成闭合的电路，通电感应电路即判定插接动作的完成，向外部点火控制系统发送插接到位信号，完成插接到位的反馈，外部点火控制系统在插接完成后控制集成点火及火检向电触头发送高压电信号。该插接到位反馈机构不使用传感器，不采用繁多的元器件，以最简单巧妙的方式实现了插接到位的直接反馈，减少了判定环节，降低了实现过程中出现故障的概率，具有简单、高效、高可靠性的特点。

火炬外壳101上设有电缆通过孔，第二电缆113一端与公电触头112尾部连接，另一端穿过电缆通过孔与第二燃烧器连接或短接，电缆通过孔上方设有电缆槽102，将火炬壳体101的电缆通过孔和电缆槽102中填充绝缘胶，可防止雨水通过火炬进入插接装置，同时也可以防止插接装置密封失效的燃气通过电缆槽102进入火炬内腔。绝缘体采用可精加工的高强度轻型绝缘塑料材料。

本发明除下绝缘体211和上绝缘体111外，其余部件均采用金属材料。

本发明插接装置集成度高，解决了复杂的气、电插接功能结构与有限空间之间(外形小于手握尺寸)的矛盾。插接装置内置于火炬的底部，内部空间狭小，同时气电插一体接装置承载了多项功能，只能通过高度的集成来解决本矛盾。本发明通过将气路、电路与火炬形状结合，利用燃气路在中心、多路电路周向均布的方式将结构集成一体，同时将电路、气路的结构相互融合使用，形成高度集成的、小型化的、多功能插接装置。

本发明解决了非可视插接与可靠对接的矛盾。依据装置的功能要求，本插接装置需要满足火炬手盲插要求，即在火炬手完全不利用视觉的情况下完成插接。本发明采用周向定位与轴向导向结构提供了完美的盲插解决方案：火炬手通过插接装置完成插接之后，仅需简单的旋转即可找到周向定位槽即(限位凹槽240)，然后进行下压即可在轴向导向装置(即上燃气管道下部1211、下燃气管道上部2211、喇叭形的底座芯上出口2021)的引导下完成可靠对接。

本发明解决了顺畅插接与可靠密封的矛盾。燃气的密封不同于液体介质的密封，气体介质可能会在密封的过程中有不同程度的轻微泄漏，在插接装置的半密闭空间内，轻微泄漏的累积可能会使插接装置内的燃气浓度达到爆炸下限，此时电路的任意的轻微放电均可能会导致插接装置内的爆燃。特别是被密封的介质为及其容易泄漏的氢气时，对密封可靠性的要求提升到了最高的程度。本发明采用了三道O型圈轴向密封的方法，可将氢气泄漏量降低至1ppm以下。但多道密封导致插接顺畅性下降，本发明采用轴向导向方法使环向O型圈在插接时均匀压紧，利用润滑脂有效降低O型圈压缩面与金属表面的摩擦力，使插接顺畅性极大的提高。如插接装置在低温状态下使用，因低温而僵硬的O型圈会极大的阻碍插接顺畅性，故应采用在低温状态下具有较好弹性形变O型圈材料。同时，低温状态下润滑脂的粘度上升也会导致插接困难，应采用在低温下具有较低相似粘度的润滑脂。

本发明解决了小型化与高压爬电间距的矛盾。本发明中插接装置电路以5000kV以上的高压电为主，高压电路对地爬电现象极为严重，特别是在潮湿环境下使用时，空气介电能力下降，进而拉长介电间距。爬电现象主要集中公母电触头的端部、电缆连接处等位置。电缆连接处为静态结构，采用孔槽将连接点缩进绝缘内部，并将孔槽内填充绝缘胶封装。公母电触头端部的爬电现象无法采用绝缘胶封装，仅能通过结构拉长介电间距，或切断爬电线路。公母电触头端部的爬电分为电触头之间的爬电、电触头对燃气路金属的爬电、电触头对火炬外壳的爬电三种爬电方式，具体解决办法是将公母电触头的插接点缩入孔槽内部，同时设置孔槽与端面的配合，将爬电通路切断。在绝缘体内环和外环均设置凸面与凹面的配合，有效延长介电间距。通过结构方法、封装方法有效解决了小型化与高压爬电间距的矛盾。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种用于手持火炬的双燃烧系统，其特征在于，包括位于火炬壳体(101)内部的第一燃烧系统(1)和第二燃烧系统(2)；

第一燃烧系统(1)包括燃料储罐(11)、第一燃烧器(13)和设于燃料储罐(11)和第一燃烧器(13)之间的阀门(12)，燃料储罐(11)在阀门(12)开启后为第一燃烧器(13)提供燃料；

第二燃烧系统(2)包括气电一体集成插接装置(21)、集成点火及火检(25)和第二燃烧器(24)；气电一体集成插接装置(21)包括第一插接部和第二插接部，第一插接部与外部气源连接，第二插接部与第二燃烧器(24)连接；当第一插接部和第二插接部插接后，外部气源为第二燃烧器(24)提供燃料，集成点火及火检(25)用于对第二燃烧器(24)进行火检，并将火检结果输出至外部点火控制系统，外部点火控制系统根据火检结果判断第二燃烧器(24)发生熄火时，控制集成点火及火检(25)点燃第二燃烧器(24)；

第二燃烧器(24)的引燃方式为被外部火源引燃或被第一燃烧器(13)引燃，第一燃烧器(13)的引燃方式为被外部火源引燃或被第二燃烧器(24)引燃。

2.根据权利要求1所述的一种用于手持火炬的双燃烧系统，其特征在于，第一插接部和第二插接部中分别设有下燃气管道(221)和上燃气管道(121)，上燃气管道(121)利用管道(22)与第二燃烧器(24)连接；

管道(22)中包含依次连接的下段刚性管、上段刚性管和金属软管(222)，其中，下段刚性管的下端与上燃气管道(121)连接，金属软管(222)上端与第二燃烧器(24)连接；下段刚性管设于火炬壳体(101)内部，上段刚性管与火炬壳体(101)相互独立；内部设置下段刚性管的火炬壳体(101)采用3D打印成型；

火炬壳体(101)由上壳体和下壳体装配形成，气电一体集成插接装置(21)位于下壳体内部，利用管道(22)连接上燃气管道(121)和第二燃烧器(24)后，再进行上壳体和下壳体的装配，第二燃烧器(24)位于上壳体内部。

3.根据权利要求1所述的一种用于手持火炬的双燃烧系统，其特征在于，第一插接部包括底座(201)、底座芯(202)、下绝缘体(211)、下燃气管道(221)、第一电缆(213)和点火用母电触头；

底座芯(202)固定安装于底座(201)上，底座芯(202)中设有下燃气腔和下电路腔，下燃气腔位于底座芯(202)中心，下电路腔位于下燃气腔外侧；

下绝缘体(211)设于下燃气腔外侧，点火用母电触头装配于下绝缘体(211)中，与点火用母电触头尾部连接的第一电缆(213)穿过下电路腔后与集成点火及火检(25)连接；

下燃气管道(221)设于下燃气腔中，下燃气管道(221)与外部气源连接；

第二插接部包括上燃气管道(121)、点火用公电触头、第二电缆(113)和上绝缘体(111)；

上燃气管道(121)固定于火炬壳体(101)中心，上燃气管道(121)与第二燃烧器(24)连接；

上绝缘体(111)设于上燃气管道(121)外侧，点火用公电触头装配于上绝缘体(111)中，与点火用公电触头尾部连接的第二电缆(113)与第二燃烧器(24)连接；

第一插接部和第二插接部插接时，底座(201)锁紧火炬壳体(101)，上燃气管道(121)和下燃气管道(221)连通，点火用公电触头和点火用母电触头连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于手持火炬的双燃烧系统，其特征在于，气电一体集成插接装置(21)还包括插接到位反馈机构；

插接到位反馈机构包括2个反馈用母电触头、2个反馈用公电触头和通电感应电路；

反馈用母电触头装配于下绝缘体(211)中，与反馈用母电触头尾部连接的第一电缆(213)穿过下电路腔后与通电感应电路连接；

反馈用公电触头装配于上绝缘体(111)中，与2个反馈用公电触头尾部连接的2根第二电缆(113)短接；

第一插接部和第二插接部插接时，反馈用母电触头和反馈用公电触头连接，通电感应电路判断第一插接部和第二插接部插接是否插接到位，在插接到位时向外部点火控制系统发送插接到位信号，外部点火控制系统在接收到插接到位信号后，且根据火检结果判断第二燃烧器(24)发生熄火时控制集成点火及火检(25)点燃第二燃烧器(24)；

下电路腔的个数等于反馈用母电触头和点火用母电触头的总个数，各下电路腔之间相互独立。

5.根据权利要求3所述的一种用于手持火炬的双燃烧系统，其特征在于，底座(201)包括第一座体、设于第一座体上的第二座体和锁紧装置(230)；

火炬壳体(101)上设有锁定孔(104)；

第二座体为筒状结构，底座芯(202)位于第二座体内且与第一座体固定连接；第二座体内壁与底座芯(202)外壁之间设有容纳火炬壳体(101)的空隙；

第二座体侧壁设有向外的凸起，凸起内设有贯穿侧壁的销孔；销孔的方向与第二座体轴线垂直；

锁紧装置(230)包括外螺母(231)、弹簧(232)和销轴(233)；弹簧(232)套于销轴(233)外部，销轴(233)第一端插入销孔中，第二端与外螺母(231)固定连接，外螺母(231)与凸起外表面螺接；

销轴(233)第一端端面为斜面，第一插接部和第二插接部插接时，火炬壳体(101)向下进入第二座体内壁与底座芯(202)外壁之间所设空隙与所述斜面接触，向外推动销轴(233)并压缩弹簧(232)，直至火炬壳体(101)上所设锁定孔与销轴(233)对齐，销轴(233)在弹簧(232)的作用下进入定位孔实现底座(201)对火炬壳体(101)的锁紧。

6.根据权利要求3所述的一种用于手持火炬的双燃烧系统，其特征在于，下燃气管道(221)下端与下燃气腔内壁螺接，上燃气管道(121)上端与火炬壳体(101)螺接，第一插接部和第二插接部插接时，下燃气管道(221)上端和上燃气管道(121)下端插接，下燃气管道(221)上端外壁与上燃气管道(121)下端内壁配合，配合位置利用≥3道O型圈进行密封；

O型圈表面和上燃气管道(121)内壁涂有润滑脂，所述润滑脂在使用温度下的相似粘度≤700Pa.s；

下燃气腔上端为上大下小的喇叭口。

7.根据权利要求4所述的一种用于手持火炬的双燃烧系统，其特征在于，下绝缘体(211)为设于下燃气腔外侧的筒形结构，下绝缘体(211)内壁与下燃气腔外壁接触；将点火用公电触头和反馈用公电触头统一称为公电触头(112)，将点火用母电触头和反馈用母电触头统一称为母电触头(212)；

母电触头(212)装配于下绝缘体(211)内壁和外壁之间；

上绝缘体(111)为设于上燃气管道(121)外侧的筒形结构，公电触头(112)装配于上绝缘体(111)的内壁和外壁之间；

各下电路腔沿周向均匀分布于下燃气腔外侧，母电触头(212)均匀分布于下燃气腔外侧。

8.根据权利要求7所述的一种用于手持火炬的双燃烧系统，其特征在于，母电触头(212)和公电触头(112)利用压力装配方法分别固定于下绝缘体(211)和上绝缘体(111)中；

母电触头(212)头部位置低于下绝缘体(211)上端；公电触头(112)的头部伸出上绝缘体(111)；

第一插接部和第二插接部插接时，下绝缘体(211)上端和上绝缘体(111)下端配合，母电触头(212)头部和公电触头(112)的头部连接；下绝缘体(211)外壁上端设有倒角，上绝缘体(111)外壁下端留有与所述倒角匹配的凸台(1111)；

下绝缘体(211)内壁上端高于下燃气腔上端，下燃气管道(221)上端低于下燃气腔上端；

下绝缘体(211)内壁上端设有环向凸台(2112)，上绝缘体(111)内壁下端设有与环向凸台(2112)匹配的环向凹槽(1112)；

下绝缘体(211)和上绝缘体(111)中分别设有下绝缘体槽(214)和上绝缘体槽(114)；

母电触头(212)与第一电缆(213)的连接处位于下绝缘体槽(214)中，公电触头(112)与第二电缆(113)的连接处位于上绝缘体槽(114)中，下绝缘体槽(214)和上绝缘体槽(114)中填充绝缘胶。

9.根据权利要求7所述的一种用于手持火炬的双燃烧系统，其特征在于，下绝缘体(211)外径与底座芯(202)最大外径相等；下绝缘体(211)外壁面和底座芯(202)外壁面组成连续的圆柱壁面；

所述圆柱壁面上设有沿轴向的限位凹槽(240)，火炬壳体(101)内壁设有沿轴向的限位凸起(103)，第一插接部和第二插接部插接时，限位凹槽(240)和限位凸起(103)配合进行周向限位。

10.根据权利要求1-9任一项所述的用于手持火炬的双燃烧系统的燃烧方法，其特征在于，包括：

第二燃烧系统(2)中的第一插接部和第二插接部插接前，第一燃烧系统(1)中的燃料储罐(11)为第一燃烧器(13)提供燃料，第一燃烧器(13)被外部火源引燃；

第二燃烧系统(2)中的第一插接部和第二插接部插接后，外部气源为第二燃烧器(24)提供燃料，第一燃烧器(13)引燃第二燃烧器(24)，第一燃烧器(13)和第二燃烧器(24)同时燃烧；

燃料储罐(11)中的燃气耗尽后，第一燃烧器(13)熄灭，第二燃烧器(24)持续燃烧；集成点火及火检(25)用于对第二燃烧器(24)进行火检，并将火检结果输出至外部点火控制系统，外部点火控制系统根据火检结果判断第二燃烧器(24)发生熄火时控制集成点火及火检(25)点燃第二燃烧器(24)；

或包括：

第二燃烧系统(2)中的第一插接部和第二插接部插接，外部气源为第二燃烧器(24)提供燃料，第二燃烧器(24)被外部火源引燃；集成点火及火检(25)用于对第二燃烧器(24)进行火检，并将火检结果输出至外部点火控制系统，外部点火控制系统根据火检结果判断第二燃烧器(24)发生熄火时控制集成点火及火检(25)点燃第二燃烧器(24)；

第一燃烧系统(1)中的阀门(12)打开，第二燃烧器(24)引燃第一燃烧器(13)，第一燃烧器(13)和第二燃烧器(24)同时燃烧；

第二燃烧系统(2)中的第一插接部和第二插接部分离，第二燃烧器(24)熄灭，第一燃烧器(13)继续燃烧至燃料储罐(11)中的燃气耗尽或阀门(12)关闭。

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