СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ И ЗАЖИГАНИЯ ПЛАМЕНИ ЗАПАЛЬНИКА Российский патент 2015 года по МПК F23Q21/00 F23Q9/14 F23D14/72 F23N5/12 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к обнаружению и зажиганию пламени и, в частности к механизмам противодействия атмосферным осадкам для запальников, которые обеспечивают обнаружение и зажигание пламени.

Сущность изобретения

Изобретение обеспечивает способ для обнаружения и зажигания пламени, характеризующийся тем, что обеспечивают стержень пламени, причем один конец стержня пламени размещают в месте нахождения пламени горелки; закрывают участок стержня пламени изолятором на заданном расстоянии от указанного конца стержня пламени; определяют наличие пламени на горелке путем обнаружения напряжения на стержне пламени, которое обусловлено областью ионизированного газа пламени; и зажигают горелку искрой на стержне пламени, чтобы инициировать пламя на горелке; при этом изолятор устраняет влияние влажности для предотвращения электрической неисправности стержня пламени, которая делает стержень пламени неспособным обнаруживать напряжение на стержне пламени, вызываемое областью ионизированного газа пламени, или зажигать горелку с помощью искры.

Предпочтительно, к изолятору с помощью высокотемпературной пайки твердым припоем или сварки прикрепляют соединитель; и прикрепляют стержень пламени к указанному соединителю с помощью высокотемпературной пайки твердым припоем или сварки; при этом высокотемпературная пайка твердым припоем или сварка выдерживает температуру до 1100°C; изолятор содержит материал, выдерживающий температуру до 1100°C; и стержень пламени содержит электропроводный материал, выдерживающий температуру до 1100°С.

В частности, изолятор содержит гофрированную внешнюю поверхность; причем изолятор размещают на заданном расстоянии от горелки; при этом изолятор фактически немедленно высыхает, когда в горелке присутствует пламя. Кроме того, изолятор располагают на заданном расстоянии от выводной трубы факела; при этом изолятор фактически немедленно высыхает, когда в выводной трубе факела присутствует пламя.

Вторым объектом изобретения является система для обнаружения и зажигания пламени. Система содержит стержень пламени, имеющий первый конец и второй конец; электрически изолирующую втулку, расположенную вокруг части стержня пламени на первом конце; переключатель, подключенный к первому концу стержня пламени; усилитель сигнала, соединенный с переключателем; и источник искры, соединенный с переключателем; при этом переключатель имеет первое положение и второе положение; в первом положении переключатель подключает усилитель к стержню пламени; во втором положении переключатель подключает источник искры к стержню пламени; а электрически изолирующая втулка предотвращает электрическое повреждение стержня пламени от атмосферных осадков.

Предпочтительно, второй конец стержня пламени расположен в горелке запальника; стержень пламени выполнен с возможностью зажигать горелку запальника с помощью искры; и стержень пламени также выполнен с возможностью обнаруживать пламя в горелке запальника через область ионизированного газа, создаваемого пламенем, что вызывает появление напряжения на стержне пламени.

В частности, электрически изолирующая втулка содержит гофрированную внешнюю поверхность, предпочтительно содержит керамический материал. Кроме того, второй конец стержня пламени обеспечивает двойной режим функционирования, который включает режим обнаружения и режим зажигания; усилитель сигнала соединен с помощью переключателя с первым концом стержня пламени в режиме обнаружения; и источник искры соединен с помощью переключателя с первым концом стержня пламени в режиме зажигания.

Система также содержит кабель, соединяющий переключатель с первым концом стержня пламени; кабель выдерживает температуру до 1100°С; при этом стержень пламени содержит стальной сплав. Соединение кабеля с первым концом стержня пламени обеспечивается с помощью высокотемпературной пайки твердым припоем или сварки; и высокотемпературная пайка твердым припоем или сварка выдерживает температуру до 1100°С.

Третьим объектом изобретения является второй вариант системы для обнаружения и зажигания пламени, которая содержит: первый удлиненный элемент из металла; удлиненный изолятор, имеющий первый конец, прикрепленный к первому концу первого удлиненного элемента из металла; и второй удлиненный элемент из металла, имеющий первый конец, прикрепленный к первому концу первого удлиненного элемента из металла и расположенный таким образом, что проходит через отверстие в удлиненном изоляторе; при этом первый удлиненный элемент из металла, второй удлиненный элемент из металла и удлиненный изолятор выполнены с возможностью выдерживать температуру до 1100°С; первый удлиненный элемент из металла способен переносить сигнальное напряжение, указывающее на наличие пламени в горелке запальника, и способен переносить напряжение для воспламенения пламени в горелке запальника; а удлиненный изолятор расположен в пределах заданного расстояния от горелки запальника, имеющей пламя, обеспечивающего фактически мгновенное удаление влаги с удлиненного изолятора.

Предпочтительно удлиненный изолятор имеет внешнюю поверхность, которая содержит углубления в поверхности для создания большей внешней поверхности, чем внешняя поверхность без углублений.

В частности, система также содержит селекторный выключатель, соединенный со вторым концом второго удлиненного элемента из металла; усилитель, соединенный с селекторным выключателем; и источник напряжения, соединенный с селекторным выключателем; при этом селекторный выключатель выполнен с возможностью подключать усилитель или источник напряжения ко второму концу второго удлиненного элемента из металла, а также отображать выбор режима обнаружения пламени или режима зажигания пламени; усилитель выполнен с возможностью усиливать напряжение, создаваемое на первом удлиненном элементе из металла областью ионизированного газа из пламени горелки запальника; источник напряжения выполнен с возможностью обеспечивать искру для зажигания пламени в горелке запальника; и второй конец первого удлиненного элемента из металла расположен достаточно близко к горелке запальника, чтобы зажигать пламя в горелке запальника, а также чтобы обнаруживать напряжение, создаваемое областью ионизированного газа из пламени в горелке запальника.

Система может работать в суровых климатических условиях, до - 40°С, включая сильные ветры и значительное количество влаги и дождей. Система обеспечивает обнаружение и зажигание пламени с помощью узла стержня пламени, включающего быстро сохнущий изолятор, расположенный вокруг указанного стержня.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схема запальника для факельного модуля производственного процесса;

фиг. 2 - схема иллюстративного примера узла стержня пламени, предназначенного для механизма обнаружения и зажигания пламени;

фиг. 3a и 3b - схемы узла стержня пламени для горелки запальника; и

фиг. 4 - схема другой конструкции узла стержня пламени.

Осуществление изобретения

Для факела производственного процесса может быть необходима компьютеризированная электронная система управления для постоянного отслеживания наличия пламени в его запальнике. Это может гарантировать, что при необходимости факел будет воспламенен. Благодаря преимуществам технологии электронного управления требуемый временной цикл системы управления с обратной связью может быть уменьшен. Однако технология отслеживания пламени существующего уровня техники в настоящее время не всегда обеспечивает необходимое малое время отклика.

Технология использования стержня (стержня пламени) для измерения ионизации в области пламени может указывать на наличие пламени практически мгновенно. Вследствие экстремальных окружающих условий необходимо изделие для использования в оборудовании запальника факела. Может использоваться несколько характеристик этого изделия для преодоления различных проблем. Место расположения стержня пламени может гарантировать, что он будет работать постоянно в условиях с высокой скоростью ветра. Герметичное уплотнение и особый профиль изолятора стержня может предотвратить воздействие сильного дождя и влажности, которые могут вызвать неисправность стержня пламени. Сигнальный кабель, присоединенный к стержню на изоляторе, должен быть такого типа, который может выдержать высокую температуру. Материалы и способ изготовления могут позволить полученному в результате изделию в виде стержня пламени выдерживать очень высокую температуру во время его эксплуатационного срока службы. Кроме того, такое изделие может быстро высыхать. Эти соображения могут дифференцировать изделие в виде стержня пламени по настоящему изобретению от другой технологии использования стержня пламени исходя из его надежности и долговечности, таким образом давая обладателю настоящего изделия в виде стержня пламени конкурентное преимущество на рынке факелов и запальников факела.

Настоящее изделие может содержать ограниченное количество деталей. Стержень пламени и его резьбовые соединения могут быть литыми или обработанным на станке и выполненным из стали или из нержавеющего стального сплава (выбранного в соответствии с требованиями при эксплуатации). Изолятор может быть выполнен из любого подходящего изолирующего материала, такого как керамика. Материал изолятора может быть отлит со специальной геометрией и прикреплен к стержню пламени на концевых соединениях с помощью высокотемпературного соединения пайкой твердым припоем или сваркой. «Пайка твердым припоем» или «сварка» могут здесь называться «пайкой твердым припоем». «Высокотемпературная» пайка твердым припоем может выдерживать температуры по меньшей мере до 1100°С. Процесс пайки твердым припоем может удовлетворять характеристикам целостности и требованиям по температуре.

Изделия, полученные в результате высокотемпературной пайки твердым припоем, могут выдерживать температуру, которая равна или превышают около 815°С (1500°F). Процесс высокотемпературной пайки твердым припоем может включать в себя использование сплавов, которые содержат такие материалы, как хром, никель и другие подобные материалы. Обычная или низкотемпературная пайка твердым припоем может включать в себя использование таких материалов, как медь, серебро и другие подобные материалы.

Сигнальный кабель, присоединенный к стержню пламени, может иметь высокотемпературный коэффициент, который достаточен для условий эксплуатации. Например, изделие в виде стержня пламени может отвечать требованиям по геометрии, как показано на фиг.2. Металлические материалы могут быть обработанными на станке или отлитыми из подходящей стали или из нержавеющих стальных сплавов. Сплавы могут включать в себя, но необязательно ограничиваясь этим, ASTM 304, ASTM 310, ASTM 316, Inconel™, Kanthol (или Kanthal), hastaloy (или hastelloy™) и т.д.

Стержень для обнаружения пламени/зажигания пламени для факела может обеспечивать зажигание пламени с помощью искры и обнаруживать пламя путем обнаружения ионизации в запальнике для факельной системы. Изделие может подвергаться воздействию экстремальных температур (т.е. от -40 до 1100°С). Изделие может быть установлено на высоте нескольких сотен футов над уровнем земли в воздухе, или может устанавливаться близко к земле, или где-то в промежуточных положениях. Этому изделию нужно противостоять экстремальным температурам и при этом не ухудшить свои эксплуатационные качества. Изделие должно быть достаточно прочным, чтобы иметь по меньшей мере пять лет срока службы без вывода из эксплуатации, что может быть типичным сроком эксплуатации нефтеперерабатывающего завода между периодами обслуживания. Обнаружение должно быть надежным на уровне методики «шести сигм» и при этом без неправильных положительных определений.

В целом определенные аспекты настоящего изделия могут включать в себя возможность самостоятельного высушивания, температурную стойкость вплоть до 1100°С и объединение возможности обнаружения и зажигания. В частности, керамический изолятор способен самостоятельно высыхать. Аналогичным образом стержень пламени может также самостоятельно высыхать.

Стержень пламени может быть выполнен из высокотемпературного сплава с отличными характеристиками (HP), чтобы противостоять экстремальным температурам, создаваемым как факелом запальника, так и факельным пламенем. Стержень может быть присоединен к более длинному стержню или трубке, выполненной из сплава, устойчивого к высоким температурам. Электрический сигнал может передаваться через оголенный стержень/трубку к проводу, расположенному несколькими футами ниже, а затем - к ящику с переключателями. Шкаф с переключателем может обеспечивать несущее напряжение для обнаружения ионизированного газа от пламени запальника через реле факела, а также другое напряжение для создания искры с помощью высоковольтного трансформатора. Переключатель может позволить выборочное электрическое соединение между двумя устройствами. Шкаф с переключателем может быть размещен на уровне земли. Два керамических изолятора могут обеспечивать защиту от короткого замыкания и могут размещаться в верхней части модуля, где оголенный стержень проходит на некотором расстоянии между двумя керамическими узлами (фиг. 4). Это расстояние может, например, составлять несколько футов. Кончик стержня может вставляться в верхний конец запальника выше газового соединительного патрубка.

Может быть обеспечен узел керамического изолятора. Стержень пламени может быть приобретен и вставлен в керамический изолятор. Трубка или стержень из высокотемпературного сплава могут быть прикреплены к нижнему концу узла изолятора с помощью соединительной втулки. Второй узел керамического изолятора может быть вставлен в трубку или стержень из высокотемпературного сплава. Провод может прикрепляться к нижней части сборочного узла изолятора и проходить весь путь к шкафу с переключателем. Шкаф с переключателем может быть размещен на уровне земли или там, где определит заказчик, и может подключаться к источнику напряжения.

Фиг. 1 является схемой запальника 11 для факельного модуля 12 производственного процесса. Факел 12 может иметь трубу или выводную трубу 13. На вершине трубы 13 может быть сопло 16, над которым может подниматься и гореть главное пламя 17 факела 12. В примерах применения газовый факел или факельная труба могут использоваться для уничтожения жидкостей, таких как горючие отходы, технологический газ или другие материалы на нефтяных скважинах, газовых скважинах, буровых установках, нефтеперерабатывающих заводах, химических заводах, установках по переработке нефти, установках по химической переработке и т.д. Имеющаяся проблема состоит в том, чтобы постоянно отслеживать наличие пламени запальника 11 для факела 12. Факел 12 необязательно должен всегда иметь пламя 17, если не существует жидкости или материала для сгорания; однако факел 12 должен быть готов для горения с пламенем 17 фактически в любое время. Такая готовность может потребовать, чтобы запальник 11 находился вблизи факела 12.

Предложенные подход и устройство могут быть использованы для того, чтобы гарантировать, что имеется пламя из запальника 11 для факела 12. Запальник 11 может включать в себя горелку 21 запальника, обеспечивающую пламя для поджига факела 12 в случае, если факел должен быть зажжен для получения пламени 17, чтобы сжигать газ или какой-либо другой продукт, подаваемый через трубу или выводную трубу 13. Труба 22 может обеспечивать смесь воздуха и топлива для поддержания пламени горелки 21 запальника 11. Труба 23 с экраном и/или отражателем 24 может обеспечить генератор фронта пламени (FFG) для воспламенения горелки 21 запальника в ситуациях, когда горение пламени горелки 21 запальника прекращается. Труба 25 может быть присоединена к трубе 22. Труба 25 может обеспечивать зажигание искрой (емкостной разряд) потока топливно-воздушной смеси, подаваемой к горелке 21 из трубы 22. Трубы 23 и 25 могут обеспечивать альтернативные формы зажигания для горелки 21 запальника. В горелке 21 может быть термопара и провод 26, которые могут определять, работает или нет горелка 21 с помощью измерения температуры горелки. Термопара и провод 26 могут быть присоединены к индикатору 64 температуры. Проблемой в данном случае может быть медленная индикация изменения температуры на горелке. Медленная индикация подразумевает, что если факел запальника на горелке 21 погаснет, может произойти задержка, чтобы горелка 21 охладилась в достаточной степени, так чтобы обнаружилось отсутствие факела 11 запальника и, следовательно, задержка в зажигании факела, которое должно быть произведено. Тепло от главного пламени 17 может непреднамеренно нагреть термопару 26, когда факел запальника погашен, вызывая ложную положительную индикацию наличия пламени на горелке 21 запальника.

Высокотемпературный кабель 37 может быть прикреплен к концу стержня 39 с помощью обжимного соединения, винтового соединения, пайки твердым припоем или сварки. Кабель 37 может проходить через трубку или канал 36 к переключателю 38.

Стержень 32 может рассматриваться как многорежимное устройство. В одном режиме стержень 32 может быть частью ионизирующего устройства для обнаружения наличия пламени на горелке 21 запальника или его отсутствия. Обнаружение может быть почти мгновенным. В другом режиме стержень 32 может быть частью устройства зажигания для зажигания газовоздушной смеси на горелке 21 запальника в случае, когда пламя в горелке запальника погасло. Рабочее напряжение на стержне 32 в режиме ионизации или обнаружения может составлять, например, от 100 до 200 В. Обозначенный диапазон рабочего напряжения для режима обнаружения является иллюстративным примером, но этот диапазон может быть в других пределах. Рабочее напряжение на стержне 32 в режиме зажигания может быть в диапазоне от 10 до 20 тысяч вольт. Обозначенный диапазон рабочего напряжения зажигания является иллюстративным примером, но этот диапазон может быть в других пределах. Переключатель 38 может обеспечивать выбранное напряжение на стержне 32 через стержень 39 и кабель 37.

Стержни 32 и 39 в некоторых способах могут быть стержнем в виде одной детали.

Изолятор 34 может быть изолятором, обеспечивающим высоковольтную изоляцию (т.е. до 20000 вольт) стержня 32 от различных факторов в окружающей среде. Часть стержня 39 в изоляторе 34 может быть герметизирована от воздействия окружающей среды. Изолятор 34 может иметь гофрированную форму или другую предпочтительную форму на внешней стороне для предотвращения влияния различных факторов, таких как сильный дождь, вызывающих электрическое замыкание или неисправность. Изолятор 34 может быть позиционирован относительно пламени 17 и/или пламени 21 таким образом, чтобы он высыхал почти мгновенно. Изолятор 34 может быть изготовлен помимо керамики и из других подходящих изолирующих материалов.

Конструкция 82 может удерживать и поддерживать трубу 22, трубу 23, трубу 25, трубу 36 и провод 26 термопары.

Когда пламя испускается из горелки 21 запальника, процесс горения может создавать и перемещать область ионизированного газа 81 как часть пламени горелки. Эффект этой области 81 ионизированного газа в пламени может привести к тому, что между металлической горелкой 21 и стержнем 32 пламени создается электрическое напряжение или потенциал, поскольку стержень 32 может проходить через отверстие 79 горелки 21 в область 81 ионизированного газа. Напряжение может передаваться через несущий сигнал, генерируемый усилителем 42 сигнала стержня 32 пламени. Сигнал может передаваться от стержня 32 через соединитель 33, стержень 39, соединитель 35, кабель 37, переключатель 38 и провод 43 к усилителю 42 для преобразования в полезный сигнал на выходе 44. Усилитель 42 и горелка 21 могут присоединяться к общему заземлению 63.

Выход 44 может указывать на присутствие пламени в горелке 21 запальника. Если пламя отсутствует, тогда выходной сигнал 44 через процессор 45 может привести к тому, что от переключателя 38 передается очень высокое напряжение от источника 46 напряжения через провод 47 к стержню 32 в виде искры для воспламенения топливовоздушной смеси из трубы 22, и таким образом для поджига горелки 21 запальника. Источник 46 напряжения и горелка 21 могут присоединяться к общему заземлению 63.

Переключатель 38, процессор 45, усилитель 42 сигнала и источник 48 напряжения могут быть собраны вместе, как проиллюстрировано, или альтернативно, сконструированы вместе в едином электрическом устройстве. Альтернативно переключатель 38, процессор 45, усилитель 42 сигнала и источник 46 напряжения могут быть сконструированы в любой комбинации объединяемых устройств.

Фиг. 2 является схемой узла 31 стержня пламени для механизма обнаружения и зажигания. Механизм может быстро обнаруживать сбой в работе горелки запальника 11 и обеспечивать быстрое зажигание пламени горелки 21 запальника 11. Стержень пламени может состоять из двух компонентов 32 и 39. Стержень 32 может быть частью стержня для пламени, который является отливкой и/или механически обработанным сплавом из нержавеющей стали. Соединитель 33 может соединять стержень 32 с изолятором 34. Конец 51 стержня 32 и конец 52 стержня 39 могут иметь резьбу и могут ввинчиваться в ответные резьбовые части на обоих концах соединителя 33. Соединитель 33 может быть отливкой и/или механически обработанным сплавом из нержавеющей стали. Изолятор 34 может быть составлен из керамического или другого соответствующего аналогичного материала. Соединитель 33 может быть прикреплен к изолятору 34 с помощью прессуемого соединения, пайки твердым припоем и соединения с высокотемпературным уплотнением. В основании изолятора 34 может быть соединитель 35 из нержавеющей стали, припаянный с помощью пайки твердым припоем к изолятору 34. Соединитель 35 также может быть прикреплен с помощью сварки, пайки твердым припоем или концов с нарезанной резьбой, к трубопроводу или трубе 36, как показано на фиг. 1. На конце 54 стержня 39 и верхней части соединителя 35 может быть нарезана резьба для присоединения друг к другу. Нижняя часть соединителя 35 на конце 55 может иметь резьбу для присоединения к трубе или трубопроводу 36 (фиг. 1). Несмотря на то, что стержень пламени показан состоящим из двух стержней или деталей 32 и 39, соединенных вместе путем ввинчивания по резьбе в соединитель 33, альтернативно стержни 32 и 39 могут быть стержнем в виде единой детали. В этих двух конструкциях стержень или часть 32 стержня могут иметь значительную часть неприсоединенного конца, помещаемую в горелку 21 запальника через отверстие 79 (фиг. 1).

Фиг. 2 дополнительно показывает пример размеров узла 31. Размер 56 в ¾ дюйма может составлять диаметр частей 32 и 39 стержня. Длина 57 части 32 стержня может составлять 5 с половиной дюймов. Длина 58 изолятора 34 может составлять приблизительно 6 дюймов или более. Размер 59 диаметра соединителя 33 может составлять приблизительно 1 дюйм. Размер 61 длины соединителя 33 может составлять приблизительно ¾ дюйма. Размер 62 длины соединителя 35 может составлять 2 дюйма. Эти размеры вместо указанных значений могут иметь другие значения величин.

На фиг. 3а показана схема узла стержня 65 пламени, выполненного из нержавеющей стали, расположенного в горелке 66 запальника. Керамический изолятор 67 может располагаться на стержне 65 пламени с помощью прессуемых соединительных деталей 68 и 69, припаиваемых с помощью пайки твердым припоем или с помощью прессования и уплотнения к керамике на концах изолятора 67. Высокотемпературный кабель 71 может присоединяться к стержню 65 в соединительной детали 69. Установочный кронштейн 72 может быть закреплен вокруг керамического изолятора 67.

На фиг. 3b показана схема другой конструкции узла стержня 65 пламени. Соединительные детали 68 и 69 могут быть припаяны с помощью пайки твердым припоем к концам керамического изолятора 67 для прикрепления их к стержню 65. Стержень 65 может быть изогнут для использования с горелкой другого вида. Стержень 65 может иметь изолятор 73 на части стержня около горелки. Кольцеобразный кронштейн 74 на изоляторе 73 может быть приварен или припаян твердым припоем на кончике запальника.

На фиг. 4 показана схема еще одной конструкции узла стержня 65 пламени. Возможно присоединение электропроводящего стержня или кабеля 76 к стержню 65 пламени с помощью соединителя 77. Керамический изолятор 67 может располагаться вокруг стержня 65, при этом он закрепляется с помощью прессуемых соединительных деталей 68 и 69, припаиваемых с помощью пайки твердым припоем, к керамическому изолятору 67. С левой стороны от соединительной детали 68 на фиг.4 может быть значительная по длине часть неизолированного стержня 65, до другого керамического изолятора 78 на стержне 65, начиная от другой прессуемой при нормальном давлении и температуре (NPT) соединительной детали 69, которая припаивается с помощью пайки твердым припоем, или уплотняется на изоляторе 78. На другом конце изолятора 78 может быть другая соединительная деталь 68, которая припаивается с помощью пайки твердым припоем или уплотняется на изоляторе 78. Установочные кронштейны 72 могут закрепляться вокруг изоляторов 67 и 78. Стержень 65 может выходить из изолятора 78 и иметь кривизну, которая подходит для специфического вида горелки. Керамический изолятор 73 может быть сформирован на стержне 65, близко от его конца. Кольцеобразный кронштейн 74, сформированный на изоляторе 73, может опираться, привариваться или припаиваться с помощью пайки твердым припоем к кончику запальника.

Как показано на фиг. 1-4, изоляторы 34, 67 и 78 могут стать влажными от воздействия факторов окружающей среды, таких как атмосферные осадки. Изоляторы 34, 67 и 78 могут иметь длину, форму и конструкцию, которая должна минимизировать возможность электрического короткого замыкания стержня 32, 39, 65, 71 и 76 для обнаружения/зажигания пламени на заземленные опоры 35 и 72. Изоляторы 34, 65 и 78 также могут размещаться относительно горелки 21 и/или пламени 17 главного факела таким образом, что излучаемое тепло от каждого из пламени 21 и 17 или от них вместе, будет быстро (почти мгновенно) высушивать влажные изоляторы 34, 67 или 78, таким образом устранять возможность короткого замыкания. В противном случае, короткое замыкание может привести систему зажигания и обнаружения пламени в нерабочее состояние.

Положение изоляторов 34, 67 и 78 относительно факела 12 и горелки 21 может изменяться по отношению к размеру факельного пламени 17 и/или пламени горелки 21. Однако если факельное пламя 17 погаснет, например, в случае отсутствия материала для сжигания, тогда необходимо, чтобы пламя горелки 21 было достаточно большим или достаточно горячим для сохранения изолятора сухим фактически постоянно, даже в короткий период времени, когда пламя горелки 21 может быть случайно или преднамеренно погашено по какой-либо причине. В случае такого гашения пламени изолятор должен быть достаточно горячим, чтобы поддерживать сухое состояние при наихудших условиях окружающей среды при атмосферных осадках в течение достаточно долгого периода времени (например, за счет тепловой инерции) до тех пор, пока в горелке 21 снова не зажжется пламя.

Длина изоляторов 34, 67 и 78 должна быть достаточно большой и они должны быть достаточно толстыми, чтобы предотвратить возникновение электрической дуги между стержнем и, например, заземленным компонентом, таким как подвесная опора, во время передачи высокого напряжения через стержень при зажигании горелки 21. Необходимая длина, толщина и/или диаметр изоляторов может зависеть от величины напряжения для зажигания. Кроме того, размеры (например, диаметр, толщина и длина) изоляторов должна быть достаточной, чтобы утечка сигналов ионизации для индикации присутствия или отсутствия пламени горелки 21 была достаточно маленькой, так чтобы сигналы были достаточно сильными на приемной стороне для их успешного обнаружения. Материал, из которого состоит изолятор, также должен иметь очень маленький коэффициент проводимости. Керамика может быть примером такого изолирующего материала.

Форма изоляторов 34, 67 и 78 может способствовать уменьшению влияния атмосферных осадков на изоляторы. Например, конструкция может иметь гофрированную внешнюю поверхность на изоляторах. Форма изоляторов может быть выбрана из множества конструкций. Кроме того, изоляторы могут иметь прямолинейную и/или изогнутую конфигурацию. Могут приниматься во внимание и другие параметры изоляторов.

В целом, параметры, относящиеся к изоляторам 34, 67 и 78, такие как положение относительно факела 12 и/или горелки 21 и расстояние до нее, температура изолятора, длина, толщина, диаметр, материал, из которого состоит изолятор, его форма, конфигурация и другие параметры могут быть взаимозависимыми (например, исходя из количественного представления) в том отношении, что, например, параметр с сильным влиянием может компенсировать параметр со слабым влиянием. Конструкция и схема размещения факела 12 и горелки 21 могут отображать факторы, необходимые для эффективной работы изоляторов. Расположение и окружающее пространство факела и горелки могут принимать во внимание такие факторы, как холод, влажность, жаркая погода, сухость, ветреная погода, безветренная погода и другие условия, которые могут диктовать необходимость специфических качеств для изоляторов.

В настоящем описании некоторые материалы могут иметь гипотетическую или предсказывающую природу, хотя сформулированы в другом характере или грамматическом времени.

Хотя настоящая система и/или подход были описаны по отношению по меньшей мере к одному иллюстративному примеру, множество изменений и модификаций будут очевидны для специалистов в данной области техники после прочтения этого описания. Поэтому предполагается, что прилагаемую формулу изобретения следует интерпретировать настолько широко, насколько это возможно, принимая во внимание родственные области техники, чтобы включать в себя все такие изменения и модификации.

Изобретение относится к области энергетики. Способ для обнаружения и зажигания пламени характеризуется тем, что обеспечивают стержень пламени, причем один конец стержня пламени размещают в месте нахождения пламени горелки; закрывают участок стержня пламени изолятором на заданном расстоянии от указанного конца стержня пламени; определяют наличие пламени на горелке путем обнаружения напряжения на стержне пламени, которое обусловлено областью ионизированного газа пламени; и зажигают горелку искрой на стержне пламени, чтобы инициировать пламя на горелке; при этом изолятор устраняет влияние влажности для предотвращения электрической неисправности стержня пламени, которая делает стержень пламени неспособным обнаруживать напряжение на стержне пламени, вызываемое областью ионизированного газа пламени, или зажигать горелку с помощью искры. Изобретение позволяет противодействовать атмосферным осадкам запальникам, которые обеспечивают обнаружение и зажигание пламени. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ для обнаружения и зажигания пламени, характеризующийся тем, что:
обеспечивают стержень пламени, причем один конец стержня пламени размещают в месте нахождения пламени горелки;
закрывают участок стержня пламени изолятором на заданном расстоянии от указанного конца стержня пламени;
определяют наличие пламени на горелке путем обнаружения напряжения на стержне пламени, которое обусловлено областью ионизированного газа пламени; и
зажигают горелку искрой на стержне пламени, чтобы инициировать пламя на горелке;
при этом изолятор устраняет влияние влажности для предотвращения электрической неисправности стержня пламени, которая делает стержень пламени не способным обнаруживать напряжение на стержне пламени, вызываемое областью ионизированного газа пламени, или зажигать горелку с помощью искры.

2. Способ по п. 1, в котором дополнительно:
прикрепляют соединитель к изолятору с помощью высокотемпературной пайки твердым припоем или сварки; и
прикрепляют стержень пламени к указанному соединителю с помощью высокотемпературной пайки твердым припоем или сварки;
при этом высокотемпературная пайка твердым припоем или сварка выдерживает температуру до 1100°C;
изолятор содержит материал, выдерживающий температуру до 1100°C; и
стержень пламени содержит электропроводный материал, выдерживающий температуру до 1100°C.

3. Способ по п. 1, в котором изолятор содержит гофрированную внешнюю поверхность.

4. Способ по п. 1, в котором:
изолятор размещают на заданном расстоянии от горелки; при этом
изолятор фактически немедленно высыхает, когда в горелке присутствует пламя.

5. Способ по п. 1, в котором:
изолятор располагают на заданном расстоянии от выводной трубы факела; при этом
изолятор фактически немедленно высыхает, когда в выводной трубе факела присутствует пламя.

6. Система для обнаружения и зажигания пламени, содержащая:
стержень пламени, имеющий первый конец и второй конец;
электрически изолирующую втулку, расположенную вокруг части стержня пламени на первом конце;
переключатель, подключенный к первому концу стержня пламени;
усилитель сигнала, соединенный с переключателем; и
источник искры, соединенный с переключателем;
при этом переключатель имеет первое положение и второе положение;
в первом положении переключатель подключает усилитель к стержню пламени;
во втором положении переключатель подключает источник искры к стержню пламени; и
электрически изолирующая втулка предотвращает электрическое повреждение стержня пламени от атмосферных осадков.

7. Система по п. 6, в которой
второй конец стержня пламени расположен в горелке запальника;
стержень пламени выполнен с возможностью зажигать горелку запальника с помощью искры; и
стержень пламени выполнен с возможностью обнаруживать пламя в горелке запальника через область ионизированного газа, создаваемого пламенем, что вызывает появление напряжения на стержне пламени.

8. Система по п. 6, в которой электрически изолирующая втулка содержит гофрированную внешнюю поверхность.

9. Система по п. 6, в которой:
второй конец стержня пламени обеспечивает двойной режим функционирования;
двойной режим включает режим обнаружения и режим зажигания;
усилитель сигнала соединен с помощью переключателя с первым концом стержня пламени в режиме обнаружения; и
источник искры соединен с помощью переключателя с первым концом стержня пламени в режиме зажигания.

10. Система по п. 6, в которой указанная электрически изолирующая втулка содержит керамический материал.

11. Система по п. 6, дополнительно содержащая:
кабель, соединяющий переключатель с первым концом стержня пламени;
кабель выдерживает температуру до 1100°C;
при этом стержень пламени содержит стальной сплав.

12. Система по п. 11, в которой:
соединение кабеля с первым концом стержня пламени обеспечивается с помощью высокотемпературной пайки твердым припоем или сварки; и
высокотемпературная пайка твердым припоем или сварка выдерживает температуру до 1100°C.

13. Система для обнаружения и зажигания пламени, содержащая:
первый удлиненный элемент из металла;
удлиненный изолятор, имеющий первый конец, прикрепленный к первому концу первого удлиненного элемента из металла; и
второй удлиненный элемент из металла, имеющий первый конец, прикрепленный к первому концу первого удлиненного элемента из металла, и расположенный таким образом, что проходит через отверстие в удлиненном изоляторе;
при этом первый удлиненный элемент из металла, второй удлиненный элемент из металла и удлиненный изолятор выполнены с возможностью выдерживать температуру до 1100°C;
первый удлиненный элемент из металла способен переносить сигнальное напряжение, указывающее на наличие пламени в горелке запальника;
первый удлиненный элемент из металла способен переносить напряжение для воспламенения пламени в горелке запальника; и
удлиненный изолятор расположен в пределах заданного расстояния от горелки запальника, имеющей пламя, обеспечивающего фактически мгновенное удаление влаги с удлиненного изолятора.

14. Система по п. 13, в которой удлиненный изолятор имеет внешнюю поверхность, которая содержит углубления в поверхности для создания большей внешней поверхности, чем внешняя поверхность без углублений.

15. Система по п. 13, дополнительно содержащая:
селекторный выключатель, соединенный со вторым концом второго удлиненного элемента из металла;
усилитель, соединенный с селекторным выключателем; и
источник напряжения, соединенный с селекторным выключателем; и
при этом селекторный выключатель выполнен с возможностью подключать усилитель или источник напряжения ко второму концу второго удлиненного элемента из металла;
селекторный выключатель выполнен с возможностью отображать выбор режима обнаружения пламени или режима зажигания пламени;
усилитель выполнен с возможностью усиливать напряжение, создаваемое на первом удлиненном элементе из металла областью ионизированного газа из пламени горелки запальника;
источник напряжения выполнен с возможностью обеспечивать искру для зажигания пламени в горелке запальника; и
второй конец первого удлиненного элемента из металла расположен достаточно близко к горелке запальника, чтобы зажигать пламя в горелке запальника, а также чтобы обнаруживать напряжение, создаваемое областью ионизированного газа из пламени в горелке запальника.