離子點火裝置及火焰檢測系統的製作方法

2023-05-29 06:35:01 1

本實用新型涉及離子體產生及火焰檢測技術領域，尤其是涉及一種耐高溫高靈敏度離子體點火裝置及火焰檢測系統。

背景技術：

近年來，隨著蓄熱式高溫空氣燃燒技術的迅猛發展，蓄熱式高溫空氣燃燒器的點火裝置變得尤其重要。目前蓄熱式高溫空氣燃燒器多採用離子體點火裝置進行點火，但工程項目中應用的點火燒嘴主要存在點火困難，易回火、脫火和滅火，火焰剛度不強，火焰檢測信號不穩定導致火焰檢測控制系統誤判等問題，尤其對於點火燃燒室較長的點火燒嘴，其點火電極絲往往伸出較長，在點火火焰的長時間烘烤下，容易變形彎曲，導致再次點火困難，點火不成功。

相關技術中公開了一種點火燒嘴，其特點在於通過設置旋流器，從空氣進口進入的空氣可在旋流器的作用下旋流進入燒嘴噴頭內，使得火焰燃燒穩定、不回火、脫火、火焰剛度強，通過設置點火杆，火焰檢測信號穩定(火焰檢測電流高，平均在15μA以上)，且通過點火控制箱與燃燒控制系統連鎖，能夠實現自動點火。

這種點火燒嘴，可採用液化氣、天然氣等燃料進行點火燃燒，但為了實現穩定點火，其點火電極絲伸出較長，在點火火焰長時間烘烤作用下，點火電極絲容易被燒變形、彎曲，一旦陰極電極絲與陽極套管接觸，便無法實現點火。

技術實現要素：

本申請旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型旨在提供一種離子點火裝置，該離子點火裝置點火穩定、電極絲不易被燒變形、彎曲。

本實用新型的另一個目的在於提供一種火焰檢測系統，該火焰檢測系統可保證離子點火裝置燃燒穩定。

根據本實用新型的離子點火裝置，包括：絕緣套管，所述絕緣套管的管壁上設有通孔；點火電極，所述點火電極設在所述絕緣套管內，所述點火電極的外周上設有伸出所述通孔的凸刺，所述凸刺的自由端形成為尖端；管狀的噴頭，所述噴頭外套在所述絕緣套管上，所述噴頭的內周壁與所述尖端間隔開，所述噴頭的套設所述凸刺的部分構成火花區；其中，所述點火電極構成陰極，所述噴頭構成陽極，通電後陽極與陰極之間可形成電火花，可燃氣體可在所述噴頭內被電火花點燃。

根據本實用新型實施例的離子點火裝置，通過設置絕緣套管，絕緣套管的管壁上設有通孔，點火電極設在絕緣套管內，點火電極的外周上設有伸出通孔的凸刺作為陰極放電，從而放電電火花更大，點火更容易；離子點火放電電流更大，點燃燃氣的適用範圍更廣，且火檢信號更加穩定；燃氣與空氣在噴頭內進行混合點火燃燒，燃燒溫度高，火焰剛性強、不回火；點火電極加裝絕緣套管，保護電極絲不被火焰烤彎。由此，離子點火裝置具有了耐高溫、高靈敏度的特點，點火更加簡便、點火電極靈敏度更高、點火更加容易且可防止電極絲長期被火焰烘烤變形等等問題。

在一些實施例中，所述絕緣套管的管壁上設有多組所述通孔，多組所述通孔沿所述絕緣套管的軸向間隔開設置，每組所述通孔中包括沿所述絕緣套管的周向間隔設置的多個所述通孔。

在一些實施例中，離子點火裝置還包括：外管，所述外管外套在所述點火電極上，所述外管與所述噴頭對接連接；內管，所述內管位於所述外管內且外套在所述點火電極上；其中，所述內管內限定出內側氣體通道，所述內管與所述外管之間限定出外側氣體通道，所述內側氣體通道和所述外側氣體通道中的一個用於流通可燃氣體，所述內側氣體通道和所述外側氣體通道中的另一個用於流通助燃氣體。

具體地，離子點火裝置還包括：穩燃器，所述穩燃器設在所述噴頭內且外套在所述點火電極上，所述穩燃器與所述內管對接，所述穩燃器上設有連通所述內側氣體通道和所述火花區的噴氣孔。

可選地，所述穩燃器上設有六至十個所述噴氣孔，多個所述噴氣孔環繞所述點火電極間隔開設置。

在一些實施例中，離子點火裝置還包括：旋流葉輪，所述旋流葉輪設在所述外側氣體通道的朝向所述火花區的一側。

具體地，所述噴頭在鄰近所述外側氣體通道的內周壁上設有導向凸臺。

進一步地，所述外管和所述內管在遠離所述噴頭的一端設有堵頭以封堵所述外側氣體通道、所述內側氣體通道，所述外管上設有連通所述外側氣體通道的外側進氣口，所述堵頭上設有連通所述內側氣體通道的內側進氣口，所述點火電極的遠離所述噴頭的一端從所述堵頭內伸出。

在一些實施例中，所述絕緣套管為陶瓷套管。

根據本實用新型的火焰檢測系統，用於檢測根據本實用新型上述實施例所述的離子點火裝置，所述火焰檢測系統包括：火焰檢測器，所述火焰檢測器與所述點火電極電連接；用於控制所述離子點火裝置的可燃氣體及助燃氣體的氣體充入量的控制器，所述控制器與所述火焰檢測器電連接以根據所述點火電極的電流大小調控氣體充入量。

根據本實用新型實施例的火焰檢測系統，火焰檢測器可根據火檢信號強弱所形成的火檢電流大小反饋回控制器，控制器分別通過調節空氣和燃氣閥門達到穩定燃燒火焰的目的，實現合理燃燒。

本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本實用新型實施例的離子點火裝置的結構示意圖；

圖2是圖1中絕緣套管與點火電極的結構示意圖；

圖3是圖2中沿A-A方向剖面圖；

圖4是圖2中沿B-B方向剖面圖；

圖5是根據本實用新型實施例的離子點火裝置及火焰檢測系統結構示意圖。

附圖標記：

離子點火裝置100、

絕緣套管1、通孔11、點火電極2、凸刺21、

噴頭3、導向凸臺31、內管4、內側氣體通道41、內側進氣口42、

外管5、外側氣體通道51、外側進氣口52、穩燃器6、噴氣孔61、旋流葉輪7、堵頭8、密封連接件9、

火焰檢測系統200、火焰檢測器210、點火控制箱211、火檢指示燈212、電源指示燈213、故障提示燈214、控制器220。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

下面參考附圖描述根據本實用新型實施例的離子點火裝置100。

根據本實用新型實施例的離子點火裝置100，如圖1和圖2所示，包括：絕緣套管1、點火電極2和管狀的噴頭3。絕緣套管1的管壁上設有通孔11，點火電極2設在絕緣套管1內，點火電極2的外周上設有伸出通孔11的凸刺21，如圖3和圖4所示，凸刺21的自由端形成為尖端。噴頭3外套在絕緣套管1上，噴頭3的內周壁與尖端間隔開，噴頭3的套設凸刺21的部分構成火花區，噴頭3的除火花區外的部分為非火花區。其中，點火電極2構成陰極，噴頭3構成陽極，通電後陽極與陰極之間可形成電火花，可燃氣體混合空氣後，可在噴頭3內被電火花點燃。

其中，點火電極2也叫點火杆，把點火杆上加裝絕緣套管1可有效保護電極絲，避免長期被火焰烘烤燒變形、彎曲，達到電極絲長壽命的要求。通過對點火電極絲的改造，使其可專用於點火火焰較長的工況。裸露電極絲通過在絕緣套管1上挖出多個通孔11，並設置尖端突起，用以作為陰極，工作時形成尖端放電，電極工作時，由於尖端放電原理，使得帶有尖端的陰極與陽極噴頭3之間更易形成電弧，產生電火花，這樣點火更加快速、穩定。由於其放電更容易且具有長壽命的特點，所以其適用範圍較廣，不僅適用於高熱值的燃氣，而且對於熱值較低的燃燒也可以點火成功，形成穩定的點火火焰。

這樣的離子點火裝置100，可具有諸多優勢：採用新型耐高溫高靈敏度離子點火杆可有效解決電極絲長期被火焰烘烤變形致使點火失敗的問題；採用新型耐高溫高靈敏度離子點火杆點火靈敏度更高，可有效提高點火成功率。

根據本實用新型實施例的離子點火裝置100，通過設置絕緣套管1，絕緣套管1管壁上設有通孔11，點火電極2設在絕緣套管1內，點火電極2的外周上設有伸出通孔11的凸刺21作為陰極放電，從而放電電火花更大，點火更容易；離子點火放電電流更大，點燃燃氣的適用範圍更廣，且火檢信號更加穩定；燃氣與空氣在噴頭3內進行混合點火燃燒，燃燒溫度高，火焰剛性強、不回火；點火電極2加裝絕緣套管1，保護電極絲不被火焰烤彎。由此，離子點火裝置100具有了耐高溫、高靈敏度的特點，點火更加簡便、點火電極2靈敏度更高、點火更加容易且可防止電極絲長期被火焰烘烤變形等問題。

在一些實施例中，如圖2所示，絕緣套管1的管壁上設有多組通孔11，多組通孔11沿絕緣套管1的軸向間隔開設置，每組通孔11中包括沿絕緣套管1的周向間隔設置的多個通孔11。多組通孔11的設置，相應地在點火電極2的外周上設置多組凸刺21，形成多組陰極，這樣噴頭3與點火電極2之間在通電後可形成規則排布的多組電火花，從而保證點火可靠、點燃後火焰燃燒穩定。

這裡絕緣套管1的管壁上通孔11的設置形式有多樣，例如，每組的多個通孔11與相鄰組的多個通孔11對應排列，也可以如圖2-圖4所示的每組的多個通孔11與相鄰組的多個通孔11錯開排列。

在一些實施例中，離子點火裝置100還包括：外管5和內管4，外管5外套在點火電極2上，外管5與噴頭3對接連接，內管4位於外管5內且外套在點火電極2上。其中，內管4內限定出內側氣體通道41，內管4與外管5之間限定出外側氣體通道51，內側氣體通道41和外側氣體通道51中的一個用於流通可燃氣體，內側氣體通道41和外側氣體通道51中的另一個用於流通助燃氣體。為簡化描述，下文中均稱內側氣體通道41中流通可燃氣體，外側氣體通道51中流通助燃的空氣。

這樣點火電極2外套有兩層氣體通道，流向噴頭3的氣體可冷卻點火電極2，保護絕緣套管1和點火電極2不被高溫火焰燒壞。即這樣設置的離子點火裝置100，可對點火電極2和絕緣套管1形成氣體冷卻保護。

具體地，如圖1所示，離子點火裝置100還包括：穩燃器6，穩燃器6設在噴頭3內且外套在點火電極2上，穩燃器6與內管4對接，穩燃器6上設有連通內側氣體通道41和火花區的噴氣孔61。

其中，穩燃器6設置在噴頭3的非火花區內，穩燃器6的噴氣孔61朝向火花區設置，即內側氣體通道41內的可燃氣體可通過穩燃器6噴向陰極與陽極之間。

穩燃器6的設置可使內側氣體通道41內氣體排出穩定，保證噴頭3內空氣與可燃氣體能以設定比例混合，避免空氣量過多導致的無法點燃，也避免空氣量過少導致燃燒不足的問題。另外，設置穩燃器6可將內側氣體通道41與火花區隔離開，避免火焰竄入內側氣體通道41內。

可選地，穩燃器6上設有六至十個噴氣孔61，多個噴氣孔61環繞點火電極2間隔開設置。這樣設置，可保證穩燃器6向噴頭3的火花區內均勻射出可燃氣體，進一步保證可燃氣體燃燒的穩定、充分。

在一些實施例中，如圖1所示，離子點火裝置100還包括：旋流葉輪7，旋流葉輪7設在外側氣體通道51的朝向火花區的一側。這樣設置，可使外側氣體通道51內的氣體形成旋流氣流，這樣氣體可均勻快速射入噴頭3中。

在圖1中，旋流葉輪7設在噴頭3的非火花區內，且旋流葉輪7鄰近穩燃器6設置，甚至旋流葉輪7外套在穩燃器6上，旋流葉輪7運轉時，不僅外側氣體通道51噴入的氣體可形成旋流氣體，旋流氣體也可帶動噴氣孔61噴出的氣體形成旋流，從而可燃氣體與空氣可充分混合，保證可燃氣體充分燃燒。

具體地，如圖1所示，噴頭3在鄰近外側氣體通道51的內周壁上設有導向凸臺31，這樣，從外側氣體通道51內排出的氣體可朝向點火電極2的方向導向，保證氣體引導至產生電火花的位置處。

在圖1中，導向凸臺31設在噴頭3的火花區與非火花區的連接處，且導向凸臺31位於旋流葉輪7的遠離外側氣體通道51的一側。導向凸臺31的朝向旋流葉輪7的側面，形成為遠離該旋流葉輪7且朝向點火電極2的中心軸線延伸的錐面，旋流葉輪7吹出的外側氣體可被導向凸臺31導向點火電極2，從而保證氣體可充分混合燃燒。

在圖1中，外管5與管狀的噴頭3之間連接有外側過渡管，內管4的朝向噴頭3的一端連接有內側過渡管，穩燃器6和旋流葉輪7均連在該內側過渡管上。

進一步地，如圖1所示，外管5和內管4在遠離噴頭3的一端設有堵頭8，堵頭8用以封堵外側氣體通道51、內側氣體通道41，外管5上設有連通外側氣體通道51的外側進氣口52，堵頭8上設有連通內側氣體通道41的內側進氣口42，點火電極2的遠離噴頭3的一端從堵頭8內伸出。

堵頭8的設置，起到了固定絕緣套管1、點火電極2、內管4和外管5的作用，而且堵頭8還能密封外側氣體通道51和內側氣體通道41，不僅結構簡單，而且也能保證密封性。

具體地，堵頭8形成為環形，內管4與環形堵頭8的內周壁緊密配合以密封，堵頭8的周壁上設有內側進氣口42。外管5與環形堵頭8的外周壁緊密配合以密封。在圖1中，套有絕緣套管1的點火電極2從環形的堵頭8中穿過，且與堵頭8之間設有密封連接件9以形成密封連接。

在一些實施例中，絕緣套管1為陶瓷套管，採用陶瓷製作絕緣套管1，不僅成本較低，且絕緣套管1質地堅實、緊密，材料耐高溫、耐衝擊能力強。

下面參考圖1-圖5，描述根據本實用新型實施例的火焰檢測系統200。

根據本實用新型實施例的火焰檢測系統200，用於檢測根據本實用新型上述實施例所述的離子點火裝置100，參照圖1-圖4，離子點火裝置100的結構已由上述實施例說明，這裡不再贅述。

火焰檢測系統200包括：火焰檢測器210和控制器220，控制器220用於控制離子點火裝置100的可燃氣體及助燃氣體的氣體充入量，火焰檢測器210與點火電極2電連接，控制器220與火焰檢測器210電連接以根據點火電極2的電流大小調控氣體充入量。

由此，根據本實用新型實施例的火焰檢測系統，火焰檢測器210可根據火檢信號強弱所形成的火檢電流大小反饋回控制器220，控制器220分別通過調節空氣和燃氣閥門達到穩定燃燒火焰的目的，實現合理燃燒。

為便於理解，下面結合圖1-圖5所示實施例描述一個實施例中離子點火裝置100的結構、工作原理，及火焰檢測系統200的結構、工作原理。

1)圖1即為耐高溫高靈敏度的離子點火裝置100，裝置依次包括點火電極2、密封連接件9、堵頭8、燃氣進口42、外管5、內管4、穩燃器6、噴頭3、點火電極2的凸刺21、空氣進口52和旋流葉輪7。

2)堵頭8上有一個開孔做為煤氣進口42；內管4安裝在堵頭8上，作為煤氣通道；外管5上有一個開孔作為空氣進口52；外管5安裝在堵頭8上作為空氣通道；點火電極2與密封連接件9組合到一起，然後安裝在堵頭8上；穩燃器6安裝在內管4上，且穩燃器6的出口端面上有環周向孔，共6～10個作為燃氣的噴氣孔61，可共8個作為燃氣的噴氣孔61；噴頭3安裝在外管5上，且在與穩燃器6結合位置安裝有旋流葉輪7，用以形成旋流的空氣氣流；帶尖端的凸刺21安裝在點火電極2上，作為陰極與噴頭3(陽極)之間形成電火花，進而點燃空氣-燃氣的混合氣體。

3)耐高溫、高靈敏度、火焰檢測小流量的離子點火裝置100及火焰檢測系統200如圖5所示，燃氣和空氣在點火燒嘴的噴頭3處充分混合，通過點火電極2點火後燃燒，燃燒後在噴頭8的火花區形成火焰，並通過點火控制箱211上火檢指示燈212現場顯示和遠傳至控制器220，(該點火控制箱211上還設有電源指示燈213和故障提示燈214)，根據火檢信號強弱所形成的火檢電流大小反饋回控制器220，控制器220分別通過調節空氣和燃氣閥門達到穩定燃燒火焰，實現合理燃燒。

4)點火電極作為傳統的電極伸出部分均是電極絲裸露在外，為了實現穩定點火，往往裸露電極絲較長(長度約20cm)，這樣在點火火焰長期的烘烤之下，裸露電極絲會變形彎曲，彎曲的電極絲一旦接觸到作為陽極的噴頭，就形成短路，火焰檢測信號丟失，便無法點火成功。

而本實用新型實施例中，新型耐高溫高靈敏度離子點火裝置100及火焰檢測系統200完美地解決了這個問題。其方案為在伸出裸露電極絲上安裝陶瓷套管，用以保護電極絲不被燒彎，然後在陶瓷套管上等距離的挖一些小孔，露出電極絲，為了放電更容易，在每一個小孔上又安裝有尖端突起，尖端突起的底部與電極絲焊接在一起，而尖端向外作為放電陰極，由尖端放電原理可知，雖然伸出電極絲被陶瓷套管包裹，但裸露的尖端更易放電，產生電火花更容易，燃氣更易被點燃；

5)陶瓷套管為空心管，用以通過冷卻空氣，防止絕緣套管1和點火電極2被燒壞；

6)空氣管噴出端設置有旋流葉輪7，用於充分混合空氣與燃氣，使氣體更易被點燃。

在一個具體實施方案中，離子點火裝置100設置耐高溫高靈敏度的點火杆，具有長壽命火焰檢測功能；火焰檢測信號穩定，能通過點火控制箱211上火檢指示燈212與控制器220連鎖實現自動點火，並根據火焰檢測電流大小自動調節燃氣和空氣閥，使火焰檢測電流平均在15μA以上，確保系統安全穩定運行；由特殊設計的旋流葉輪7和燒嘴噴頭3，能適應較小流量(小於1m3/h)燃氣與空氣的完全外部混合點火，且燃燒穩定，不回火、脫火。

因此根據本實用新型實施例具有如下特性：

1)本實用新型的目的是提供一種耐高溫-高靈敏度離子點火裝置100及火焰檢測系統200，通過對點火電極絲的改造，使其專用於點火火焰較長的工況；

2)本實用新型採用的新型耐高溫高靈敏度的離子點火裝置100，由於在點火電極絲伸出段加裝了陶瓷套管，致使電極絲在點火火焰的烘烤下不再彎曲，達到電極絲長壽命的要求；

3)本實用新型採用的新型耐高溫高靈敏度的離子點火裝置100，通過在電極絲伸出段套管上鑽出一排有序排列的孔，且每個孔均有尖狀金屬突起，其底部與電極絲焊接在一起，電極工作時，由於尖端放電原理，使得帶有尖端的陰極與陽極套管之間更易產生電火花，這樣點火更加快速、穩定；

4)本實用新型採用的新型耐高溫高靈敏度的離子點火裝置100，由於其放電更容易且具有長壽命的特點，所以其適用範圍較廣，不僅適用於高熱值的燃氣，而且對於熱值較低的燃燒也可以點火成功，形成穩定的點火火焰。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「長度」、「上」、「下」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」、「軸向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

在本說明書的描述中，參考術語「實施例」、「示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由權利要求及其等同物限定。