[发明专利]烟火设备

说明书

本发明涉及烟火设备领域，并且更具体地涉及一种烟火设备(1)，该烟火设备(1)包括主烟火药料(3)、用于点燃主烟火药料(3)的点燃设备(2)、用于排放通过点燃主烟火药料(3)所产生的气体的排放通道(5)，以及构造成将冷却流体(10)喷射到所述气体排放通道(5)中的喷射设备(9)，以便在相对低的温度下提供特别是用于驱动涡轮机的气体。本发明还涉及一种通过喷射冷却流体(10)来冷却通过点燃主烟火药料(3)所产生的气体的方法。

技术领域

本发明涉及烟火设备领域。

背景技术

烟火设备包括主烟火药料，用于点燃主烟火药料的点火设备，以及用于排放通过点燃主烟火药料所产生的气体的排放通道，特别是用于诸如用于火箭发动机的推进剂馈送涡轮泵或涡轮发动机的启动涡轮机组。在这些应用中，通过点燃主烟火药料所产生的气体被排放到涡轮机的进气通道，以便致动该涡轮机以启动涡轮机组。

因此，借助示例，在诸如在航空中使用的直流涡轮喷气发动机或旁通涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机的涡轮发动机中，包括压缩机、燃烧室和联接到压缩机的涡轮机，为了致动它，例如连接起动涡轮机的这种烟火设备用作启动涡轮机和压缩机，以在其点火之前将压缩空气馈送到燃烧室。类似地，在具有涡轮泵馈送的火箭发动机中，无论是涉及气体发生器循环、集成循环还是膨胀器循环，这种烟火设备都允许在点火之前启动推进剂馈送涡轮泵。

然而，这样的烟火设备的缺点是，通过点燃烟火药料所产生的气体具有非常高的温度，因此需要适当地设计涡轮机，特别是需要使用能承受非常高的温度的材料，这在成本方面是不利的，并且在重量和寿命也可能是不利的。

发明内容

本公开寻求通过提供一种烟火设备以克服这些缺点，该烟火设备包括主烟火药料、用于点燃主烟火药料的点燃设备，以及用于排放通过点燃主烟火药料所产生的气体的排放通道，从而能降低所述气体的温度并因此降低位于下游的材料上的热应力。

在至少一个实施例中，这个目的通过烟火设备还包括构造成将冷却流体喷射到所述排放通道中的喷射设备的事实来实现。

由于这些规定，可以降低气体的温度，从而保护位于气体排放通道下游的元件。此外，在吸收由气体输送的一部分热量之后冷却流体的膨胀用于基本上增加由容积设备提供的体积流量，并因此增加可以通过涡轮机从下游提取的功。

为了使其易于使用，所述主烟火药料可以具体是固体。然而，同样可以设想其它烟火药料(液体或液固混合物)。

冷却流体可以具体是含水的。在本文中，术语“含水”是指其中主要或甚至唯一组分(在质量和/或体积方面)为水的流体。水不仅是一种容易获得的物质，而且它还提供高的汽化焓，使它能显著减少由点燃主烟火药料所产生的气体的温度，而同时使用相对少量的冷却流体。此外，它向气态的转变产生了非常大量的额外体积，允许增加在下游可以通过涡轮机提取的功。然而，也可以设想其它不含水的冷却流体。

为了即使在低环境温度下也能使用含水冷却流体，冷却流体可以包括防冻剂，诸如例如甲醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇。

为了将冷却流体喷射到气体排放通道中，喷射设备可以具体包括用于冷却流体的储罐，储罐与排放通道连通，以及用于加压所述储罐的加压设备。因此，即使在通过排放通道排放气体期间，借助加压设备来加压储罐也能将冷却流体从储罐排出到排放通道中。然而，也能够设想使用替代装置，例如诸如喷射泵之类。

为了将压力直接施加在储罐中的冷却流体上，加压设备具体可以包括在所述储罐中的活塞。然而，诸如例如隔膜的替代装置，同样可以用于相同的目的。