用于光谱仪的火焰模块的制作方法

[0001]
本公开涉及使用火焰模块的光谱仪，特别是原子吸收光谱仪(aas)和原子发射光谱仪(aes)。特别地，本公开涉及用于这类光谱仪的火焰模块。


背景技术：

[0002]
原子吸收光谱法(aas)和原子发射光谱法(aes)是测定样品中元素浓度的已知分析技术。
[0003]
aas和aes的技术取决于以下原理：原子形式的元素具有离散的能级，并且将通过吸收或发射对应于这些离散能级的特定波长的光子来吸收或发射能量。光子可具有电磁光谱的任何波长，并且可例如属于可见光谱。每个原子元素具有独特的多个离散能级，这些能级与壳结构及其电子的能级有关。因此，原子吸收或发射的光的波长(一种或多种)将指示离散的能级，并可用来识别特定元素。此外，吸收或发射的光量与存在的原子数成比例，因此也可确定样品中存在的原子数(浓度)。
[0004]
典型的aas系统包括用于提供已知波长光源的光源，例如空心阴极灯(hcl)、用于雾化待测样品的雾化器、单色仪和光检测器。
[0005]
从hcl源发出的光(样品光)可穿过雾化器，所述雾化器提供要从所供应的样品中进行分析的雾化样品。当样品光穿过雾化样品时，如果光的波长与雾化样品的离散能级匹配，则一部分样品光可被雾化样品吸收。然后，未被雾化样品吸收的样品光由单色仪过滤，以将待检测元素的目标波长(一种或多种)与其它波长分开。最终的光信号聚焦在光电检测器上，以便测量信号。基于具有指示接收到的样品元素的波长(一种或多种)的光的强度(以及根据普朗克-爱因斯坦关系e＝h*ν的对应光子能量e)，可确定样品中元素的浓度。
[0006]
为了使用aas分析样品，使用样品雾化器将样品雾化。一种已知类型的样品雾化器是火焰模块(燃烧器)，其提供用于雾化样品的火焰。
[0007]
通常，火焰模块包含燃烧器头和室(例如喷雾室)。火焰模块的室可供应有气雾剂。气雾剂可为氧化剂流体、燃料流体和待分析样品的混合物。样品可以液滴的形式提供。样品的液滴通常由喷雾器提供给室。另选地，可将气体样品供应到室。
[0008]
燃烧器头可包括狭缝，所述狭缝的横向延伸部通常为5至10cm且宽度为几毫米。燃烧器室内的气雾剂混合物可从室流过狭缝流动，在狭缝中可点燃以形成火焰。燃烧器的火焰被布置为由于气雾剂的流动方向而远离燃烧器头延伸并且可不与燃烧器头直接接触。重要的是，火焰不要进入火焰模块的室。火焰的形状由燃烧器头的狭缝的尺寸决定。
[0009]
样品在火焰中被雾化。样品光的光信号可被引导通过火焰，使得雾化的样品可吸收样品光。aas的样品光的光束在其最长轴线上穿过此火焰，并且可调节火焰气体的流速以产生最高浓度的自由原子。
[0010]
同样在原子发射光谱仪(aes)中，必须在样品雾化器中将样品雾化，所述雾化器可为火焰模块。在火焰中产生的单个原子处于其电子的激发能级，并在回落到较低能级时发射光子。然后使用单色仪和光子检测器测量这些发射的光子。
[0011]
燃烧器头供应有气体组合以产生火焰。通常，提供燃气和氧化气体。一种已知的组合是乙炔气体(燃气)与空气(氧化气体)的组合，其可产生温度通常在1000℃至2500℃之间，优选在1200℃至2150℃之间的火焰。替代的气体组合是乙炔气体与一氧化二氮，其可产生温度在2500℃至3400℃之间，优选在2700℃至3200℃之间的火焰。
[0012]
尽管在原子吸收光谱仪(aas)和原子发射光谱仪(aes)中可使用非常高的火焰温度，但在一些实验中，仍有可能并非样品的所有原子均被雾化。这些残留分子的分子光谱属于所测光谱的背景信号，可通过aas和aes中使用的背景校正进行分离。
[0013]
液体或溶解的样品通常与火焰雾化器一起使用。样品溶液可被抽吸，例如通过气动分析喷雾器，并转化成液滴，然后将其引入喷雾室，例如通过使用喷射泵或喷雾过程中已知的喷射效应进行抽吸。在喷雾室中，将样品与火焰气体混合，并且优选仅最细的气雾剂液滴(<10μm)进入火焰的方式进行调节。
[0014]
火焰模块燃烧器中使用的气体通常由所存储气体(例如瓶装压缩气体)供应来供应。因此，从所储存气体供应到燃烧器头的气体流量通常由机械限流阀控制。这些阀可被电子致动，使得气体流量可由控制器(例如微处理器)电子控制。
[0015]
在光谱仪意外关闭的情况下(例如，由电力故障引起)，提供给火焰模块机械限流阀的电子控制信号可能失效。在这类情况下，机械限流阀的不协调关闭可导致发生回火事件。在回火事件的一个示例中，助燃气供应与燃气供应之间可发生压力差。压力差可能是由于气体流速降低，或由于电力故障而引起氧化剂和/或燃气供应中的一种或多种的中断。回火事件也可能由助燃气供应和燃气供应的停止引起(例如，由于电力故障)。这可使得火焰在燃烧器内部或朝向所存储气体供应(一种或多种)行进。举例来说，助燃气供应或燃气供应的中断可引起这类压力差。如果一些残留的助燃气和燃气残留在燃烧器的室中并且燃烧器的火焰被点燃，则也会发生回火事件。这类回火事件冒着对系统造成重大损害的风险。
[0016]
图1示出了用于已知燃烧器模块的气体供应系统的示意图。所述图示出了多个正常打开的、电子致动的机械流量阀(sv1、sv2)。在此系统中，为了降低发生回火的风险，电容器(c22、c23)与机械流量阀的电子致动器并联设置。这些电容器由用来在正常使用中打开(驱动)致动器的电力充电，使得在电力故障的情况下，可对已充电的电容器进行放电，以短暂地维持每个机械限流阀的电子致动器的电力。因此，电容器可用来逐渐关闭机械限流阀。可结合机械限流阀的已知电阻来选择每个电容器的大小，以提供已知的排放速率，使得可以预定方式控制机械限流阀。
[0017]
举例来说，图2示出了在电力故障的情况下(时间t1)乙炔气体和空气气体的气体流速随时间变化的曲线图。如上所述，使用电容器c22、c23控制气体流速。选择电容器，使得乙炔气体流速以比空气气体流速更快的速率降低。这样，作为关闭程序的一部分，所述系统确保火焰干燥(贫燃料环境)。因此，可降低回火事件发生的可能性。
[0018]
本发明人已认识到，需要改进对进入燃烧器头的气体流量的控制。然而，对限流阀的任何修改均不得增加在电力故障的情况下发生回火的风险。


技术实现要素：

[0019]
本发明人已认识到，图1的系统中的气体流量仅由只能完全打开或完全关闭的机械限流阀控制。燃气供应和助燃气供应的电容器均充有电源电压，以完全打开机械限流阀。
在电力故障的情况下，由于用于助燃气供应的电容器的电容要比用于燃气供应的电容器的电容高，因此提供了贫燃料(干燥)气氛，通过这种方式，在电力故障的情况之后，助燃气供应的机械限流阀在较长的时间内完全打开。
[0020]
本发明人已认识到，期望将可变气体流速控制结合到火焰模块中。为了控制气体通过气体阀的流速，需要气体流量控制器。这类气体流量控制器通常包含反馈，以便精确地控制气体通过气体阀的流速。通常，气体阀和控制器可组合在单个单元(模块)中。
[0021]
一种已知类型的组合式可变气体流速阀和控制器模块是质量流量控制器(mfc)。mfc通常包含可变气体流速阀和用于感测通过阀的气体流量的装置，以便精确地控制气体流速。这类系统的一个问题是，mfc的控制器也依赖于电源以便正确地操作。另外，mfc模块可包含它们自己的固件，所述固件可能不容易被修改以符合和/或与系统中的其它安全措施配合。特别地，不可能为上述系统的电力故障向质量流量控制器添加安全系统，这意指要用可变气体流速阀的电源电压给电容器充电，因为这些电压会随时间变化并且与气体流速阀的已定义(特别是完全打开)状态无关。
[0022]
应当理解，火焰模块的燃烧器的安全关闭必须是单一故障安全的。因此，安全关闭必须由系统硬件来确保，并且不应依赖单个组件的固件。
[0023]
因此，本发明人已开发了一种用于光谱仪的火焰模块的新的气体阀装置，，其目的在于进一步降低发生回火的风险。
[0024]
根据本公开的第一方面，提供了一种用于原子吸收光谱仪的火焰模块的气体供应系统。气体供应系统包括用于提供助燃气供应的助燃气供应管线、用于改变助燃气供应管线中的助燃气的气体流速的助燃气流量阀，以及助燃气安全控制器。助燃气安全控制器被配置为控制助燃气流量阀，并且包括第一开关和能量存储电路。在正常操作期间，助燃气安全控制器被配置为给能量存储电路充电。在电力故障的情况下(即不在正常操作期间)，助燃气安全控制器的第一开关被配置为将能量存储电路连接到助燃气流量阀，其中能量存储电路被配置为将能量排放到助燃气流量阀以增加助燃气流速，以便熄灭火焰模块的火焰。所述系统气体供应系统还包括燃气供应管线、被配置为控制燃气供应管线上的燃气的气体流速的燃气流量阀；以及被配置为控制燃气流量阀的燃气安全控制器。在电力故障的情况下，燃气安全控制器配置为关闭燃气流量阀。
[0025]
有利地，助燃气安全控制器的第一开关被配置为在电力故障的情况下将能量存储电路连接到助燃气流量阀。通过排放能量，助燃气流量阀可进一步打开，以便增加通过助燃气供应管线的助燃气流速。举例来说，能量存储电路可提供足够的能量(即电压、电流)以使得助燃气流量阀完全打开。这样，助燃气流速相对于燃气流速可显著增加(降低)，使得火焰模块中的助燃气与燃气的比率发生显著变化，以便熄灭火焰。应当理解，助燃气流速的这类增加将吹灭火焰模块上的火焰。
[0026]
此外，在正常操作期间，气体流量安全控制器给能量存储电路进行充电。因此，能量存储电路不由用来控制第一气体供应管线上的助燃气流量阀的控制信号充电。这样，应当理解，可将这类控制信号独立地提供给能量存储电路。
[0027]
因此，本公开的第一方面提供了一种气体供应系统，所述气体供应系统被布置为响应于电力故障而增加助燃气流速。因此，火焰模块的火焰可通过助燃气流速的增加而迅速熄灭，而不是随着两个气体流量阀逐渐关闭而逐渐燃烧掉燃料。由于响应于电力故障，火
焰立即(迅速)熄灭，因此回火的风险进一步降低，因为如果不存在火焰，则不会发生回火。
[0028]
优选地，气体供应系统包含助燃气流量控制器，用于设定助燃气供应管线中的助燃气的气体流速。助燃气流量控制器连接到助燃气安全控制器。在正常操作期间，助燃气安全控制器的第一开关被配置为将助燃气流量控制器连接到助燃气流量阀。
[0029]
有利地，助燃气流量控制器可独立于助燃气安全控制器来提供，使得所述信号独立于向能量存储电路的充电信号。
[0030]
优选地，燃气安全控制器还包括第二开关和燃气安全电路。在电力故障的情况下，燃气安全控制器的第二开关被配置为将燃气安全电路连接到燃气流量阀以关闭燃气流量阀。优选地，燃气安全电路在正常操作期间包括短路或开路。如果燃气安全电路在正常操作期间包括开路，则进一步优选的是，二极管跨接在燃气流量阀上，以减少或消除在电力故障的情况下火花的生成。
[0031]
在一些实施例中，燃气安全控制器和助燃气安全控制器可被组合(集成)为气体安全控制器。有利地，由于氧化剂流量阀被控制以增加助燃气流速以便迅速熄灭火焰，因此燃气流量阀可迅速关闭，而不考虑助燃气流速。由于火焰将通过助燃气流速的增加而熄灭，因此不需要电容器来控制燃气流量阀，以便在熄灭火焰时提供受控的逐步关闭。
[0032]
特别优选地，助燃气流量控制器和/或燃气控制器分别由质量流量控制器(mfc)提供。助燃气流量阀和/或燃气流量阀也可由所述mfc提供。这样，本公开的第一方面可结合一个或多个mfc，用于控制燃气流速和助燃气流速。这样，可提供对助燃气和燃气的可变流速控制，同时还减少或消除了回火的风险。此外，用mfc控制氧化剂和/或燃气的流量可使得具有火焰模块的光谱仪的测量具有更高的重复精度和温度独立性。
[0033]
优选地，气体供应系统还包括燃气流量控制器，用于设定燃气供应管线中的燃气的气体流速。在正常操作期间，燃气安全控制器的第二开关被配置为将燃气流量控制器连接到燃气流量阀。因此，可在正常操作期间可变地控制燃气流速，同时独立地提供安全控制功能。
[0034]
优选地，助燃气安全控制器和/或燃气安全控制器还包括被配置为接收控制信号的控制信号输入端。助燃气安全控制器和/或燃气安全控制器被配置为响应于接收到控制信号而将第一和/或第二开关从相应的第一位置切换到相应的第二位置。控制信号可用来在气体流量阀不可操作的安全模式和气体流量阀可被控制(即操作)的通电模式之间切换助燃气安全控制器和/或燃气安全控制器。应当理解，在电力故障的情况下，所述系统仍被布置为确保第一开关将能量存储电路连接到助燃气流量阀，以便熄灭火焰。
[0035]
优选地，气体供应系统包括用于供应替代助燃气的替代助燃气供应管线、布置在连接到助燃气供应管线和替代助燃气供应管线的助燃气阀的上游的三通阀，以及连接到三通阀的第三开关。在正常操作期间，第三开关被配置为控制三通阀以将助燃气供应管线或替代助燃气供应管线流体地连接到助燃气阀。在电力故障的情况下，第三开关被配置为控制三通阀以将助燃气供应管线流体地连接到助燃气阀。优选地，助燃气供应管线提供空气供应。因此，气体供应系统还可包括第三气体供应管线，用于供应替代助燃气，例如一氧化二氮。因此，所述系统可从例如乙炔气体和空气的燃料混合物(助燃气)，或者乙炔和一氧化二氮的燃料混合物(替代助燃气)提供火焰，以产生具有不同温度的火焰。期望的燃料混合物可通过三通阀的操作来控制。然而，在电力故障的情况下，气体安全控制器将确保使用最
合适的氧化性气体来熄灭火焰。举例来说，在一个实施例中，气体流量安全控制器的第三开关可控制三通阀，以将供应空气的第一气体供应管线流体地连接到助燃气阀，用于熄灭火焰。在其它实施例中，不同的气体可用来熄灭火焰。
[0036]
优选地，第一开关、第二开关和/或第三开关是继电器。继电器特别适合于安全关键型开关应用。这是因为继电器以其可预测的行为和可靠性以及(故障安全)而闻名。当然，应当理解，可使用其它开关元件(开关)。举例来说，在一些应用中，三重晶闸管、晶体管或晶闸管可能是合适的。
[0037]
在气体供应系统的实施例中，第一开关和第二开关可连接。在气体供应系统的优选实施例中，第一开关和第二开关可由单个开关提供。这样，第一开关和第二开关可由单个电子组件(例如继电器)提供。在气体供应系统的优选实施例中，第一开关和第二开关由一个继电器实现。继电器在电力故障的情况下被配置为切换回第一位置，在所述第一位置，继电器被配置为将能量存储电路连接到助燃气流量阀并关闭燃气流量阀。
[0038]
优选地，第一能量存储电路包括电容器。
[0039]
根据本公开的第二方面，提供了一种用于火焰模块的助燃气安全控制器。助燃气安全控制器包括助燃气阀信号输出端，所述助燃气阀信号输出端被配置为将助燃气阀信号输出到助燃气阀，用于控制助燃气通过助燃气阀的流速。助燃气安全控制器还包括第一开关和第一能量存储电路。助燃气安全控制器被配置为在第一开关通电时给第一能量存储电路充电。助燃气安全控制器还被配置为当第一开关从通电状态切换到非通电状态时，通过助燃气阀输出端作为助燃气阀信号来排放第一能量存储电路，以增加助燃气通过助燃气阀的流速。
[0040]
应当理解，第一方面的优点和任选特征也可应用于本公开的第二方面。
[0041]
根据本公开的第三方面，提供了一种用于控制火焰模块的方法。所述方法包括向有火焰的燃烧器头提供第一流速的助燃气供应和第二流速的燃气供应。响应于对所述火焰模块的电力供应的中断，所述方法包含降低燃气供应的流速，使得其被切断，以及增加助燃气供应的流速，使得火焰被熄灭。
[0042]
优选地，在切断燃气供应的过程中，降低燃气供应的流速的时间段不大于300毫秒，优选不大于200毫秒，且特别优选不大于50毫秒。这样，应当理解，在电力故障的情况下，燃气供应被布置为相对迅速地被切断。举例来说，燃气流量阀可以正常关闭配置提供，使得在没有电力的情况下，燃气流量阀迅速关闭。重要的是，通过切断来实现，火焰模块的室中不再存在可燃混合物。在一个优选实施例中，在一段时间内降低燃气阀的流速，以将待切断的燃气供应的流速降低到燃气阀的最大流速的0.5％以下，并且在一个特别优选的流速中，降低到燃气阀的最大流速的0.05％以下。
[0043]
优选地，将助燃气供应的流速增加到第三流速以熄灭火焰，第三流速大于或等于第一流速和第二流速之和。这样，在电力故障的情况下，助燃气供应被布置为增加至少与燃气流速的对应下降相同的流速(即，总气体流速基本上等于或大于)。因此，可熄灭火焰，并且回火发生的风险进一步降低。
[0044]
优选地，将助燃气供应以第三流速保持至少0.5秒的保持时间。优选地，保持时间不大于5秒。更优选地，保持周期在1秒至3秒的范围内。因此，提供一段时间来确保火焰熄灭。在此保持时间之后，助燃气流速然后可降低。
[0045]
应当理解，第一方面和/或第二方面的优点和任选特征也可作为等效方法特征应用于本公开的第三方面。
附图说明
[0046]
现在将参考附图描述本公开的实施例，在附图中；
[0047]-图1示出了现有技术中已知的用于燃烧器模块的气体供应系统的示意图；
[0048]-图2示出了对于现有技术的系统，在电力故障(时间t1)的情况下，乙炔气体和空气气体的气体流速随时间变化的曲线图；
[0049]-图3示出了根据本公开的实施例的火焰模块的示意图；
[0050]-图4示出了根据本公开的实施例的包含助燃气安全控制器电路的气体供应系统的一部分的示意性电路图，所述系统处于关闭配置；
[0051]-图5示出了根据本公开的实施例的包含助燃气安全控制器电路的气体供应系统的一部分的示意性电路图，所述系统处于正常操作配置；
[0052]-图6a示出了处于正常操作配置的燃气阀的示意图；
[0053]-图6b示出了处于正常操作配置的助燃气阀的示意图；
[0054]-图7示出了根据本公开的实施例的包含燃气安全控制器的气体供应系统的一部分的示意性电路图；
[0055]-图8示出了根据本公开的实施例的包含助燃气安全控制器电路的气体供应系统的一部分的示意性电路图，所述系统处于电力故障配置；
[0056]-图9a示出了处于电力故障配置的燃气阀的示意图；
[0057]-图9b示出了处于电力故障配置的助燃气阀的示意图；
[0058]-图10示出了在电力故障的情况下助燃气(空气)和燃气(乙炔)的流速随时间的典型变化的曲线图；
[0059]-图11示出了经历关闭程序的火焰模块的示意图，其中火焰处于被熄灭的过程中；
[0060]-图12示出了根据本公开的替代实施例的气体供应系统的一部分的示意性系统图。
具体实施方式
[0061]
根据本公开的实施例，公开了一种火焰模块1。
[0062]
图3示出了根据本公开的实施例的火焰模块的示意图。火焰模块1包括燃烧器头3、喷雾室5、混合器7和膜9。将用于燃烧的气体通过燃料供应管11、氧化剂供应管13和样品供应管15供应到喷雾室5。
[0063]
燃料供应管11连接到燃气源，使得可将燃气供应到喷雾室5。举例来说，燃料供应管11可连接到乙炔气体供应，以用作火焰模块中的燃气。可使用的其它燃气是例如氢气、甲烷、乙烯、丙烷和氰。
[0064]
氧化剂供应管13可连接到助燃气供应。举例来说，助燃气供应可为空气(压缩空气)源、一氧化二氮气体源或氧气源。
[0065]
一般来说，燃气和氧化可通过考虑待研究样品的种类和至少几乎完全雾化样品(优选完全雾化样品)所需的火焰温度来选择。
[0066]
样品供应管15可连接到待由火焰模块/原子吸收光谱仪或原子发射光谱仪分析的样品源。沿样品供应管15供应的样品可为由气动分析喷雾器提供的气雾剂的形式，所述喷雾器被配置为抽吸液体样品或溶解在溶剂中的样品。举例来说，液体样品可由lc(液相色谱)系统，特别是高压lc系统供应。气体样品也可例如从gc(气相色谱)系统供应到火焰模块的室。
[0067]
如图3的示意图所示，样品供应管15、燃料供应管11和氧化剂供应管13被布置为将它们各自的气体和应用于液体样品的喷雾过程的气雾剂或细液滴供应到喷雾室5的注入部分17。注入部分17形成由喷雾室5包围的总容积的一部分。在喷雾室5中，混合器7设置在喷雾室5的剩余容积与气体注入部分17之间。提供混合器7以促进燃烧气体(燃气、助燃气和样品气体、气雾剂或液滴)的混合。如图3的实施例所示，混合器7具有螺旋桨的形状。螺旋桨被配置为在燃烧气体的流动中产生湍流以增加混合过程，其中燃烧气体从气体注入部分17通过喷雾室5流到燃烧器头3的狭缝。燃烧气体的混合物从喷雾室5的注入部分17通过混合器7流到燃烧器头3，在那里它可通过点火装置(未示出)点燃。因此，如图3所示，火焰19形成在燃烧器头3的外表面上(其远离喷雾室5延伸)。当在aas中使用时，应当理解，样品光可穿过火焰19，以便与存在于火焰19中的雾化样品相互作用。可将一个或多个止回阀(未示出)安装到燃料供应管11、氧化剂供应管13和样品供应管15中的每一个上，以减少和/或防止流体的意外流动。
[0068]
附接到喷雾室5的外表面的至少一部分的膜9被设置成在回火的情况下减少对喷雾室的损坏。膜被配置为响应于喷雾室5中的压力增加而膨胀，从而减少和/或防止对火焰模块和/或气体供应系统的其它组件的损坏。优选地，膜是非弹性膜。这样，膜被配置为在回火的情况下不可逆地膨胀，甚至爆炸。这类膜在回火事件之后可更换。这样，膜形成喷雾室的可膨胀部分，以便防止在回火的情况下对喷射室的进一步损坏。在一些实施例中，膜可由厚度为约0.05mm的聚四氟乙烯(ptfe)材料构造。膜的直径可为约5cm(取决于喷雾室的大小)。
[0069]
火焰模块1可设置在外壳(即壳体)中，以将火焰和样品光与外界环境干扰隔离开，并且为了操作者的安全。
[0070]
沿燃料供应管11的燃气供应由燃气阀21控制。燃气阀21的一个示例在图6a和图9a中示出。燃气阀21可为电子致动的气体阀。这样，燃气阀21可由电子信号来控制(操作、致动)。燃气阀21设置在沿燃料供应管11的一点处，以便控制沿燃料供应管11的气体流量(即，燃气流速)。燃气阀21可被电子控制(致动)，以针对气体流速的不同值的范围来改变沿燃料供应管的气体流动的速率。举例来说，在一个实施例中，燃气阀21可被设置成将沿燃料供应管流动的燃气的速率控制在0slm(slm＝根据德国标准din 1343的每分钟标准升)至5.1slm之间。当由燃气阀21控制时，沿燃料供应管流动的燃气的最大速率优选在4slm至6slm之间，且特别优选在4.5slm至5.5slm之间。燃气阀21可被配置为通过调节气体阀的开口的大小来控制燃气流动的速率，所述阀由电子信号控制。这样，燃气阀21的开度的大小可与供应到燃气阀21的电子致动器的电子信号(能量)成比例。
[0071]
沿氧化剂供应管13的助燃气供应由助燃气阀20控制。助燃气阀20的一个示例在图6b和图9b中示出。助燃气阀20可为电子致动的气体阀。这样，助燃气阀20可由电子信号来控制(操作、致动)。助燃气阀20设置在沿氧气供应管13的一点处，以便控制沿氧化剂供应管13
的气体流量(即，助燃气流速)。助燃气阀20可被电子控制(致动)，以针对气体流速的不同值的范围来改变沿氧化剂供应管13的气体流动的速率。举例来说，在一个实施例中，助燃气阀20可被设置成将沿氧化剂供应管13流动的助燃气的速率控制在0slm至7.8slm之间。当由助燃气阀20控制时，沿氧化剂供应管13流动的助燃气的最大速率优选在6slm至10slm之间，且特别优选在7.5slm至8.5slm之间。这样，助燃气阀20可在构造和操作上类似于上述燃气阀21。
[0072]
图6a示出了根据本公开的实施例的燃气阀21的示意图。燃气阀21设置在沿燃料供应管11的一点处，以便可变地控制沿所述燃料供应管11的流速。燃气阀21可被电子致动。这样，燃气阀21包括被配置为节流燃气流的可调节阀塞22和被配置为控制可调节阀塞22的位置的电子致动装置23。举例来说，燃气阀21可为电磁阀，其中电子致动装置23可为螺线管，所述螺线管响应于电信号可在可调节阀塞22上施加磁力以改变其可调节阀22的位置，使得调节气体通过气体供应管11的流速。燃气阀21可被配置为提供一系列不同的气体流速。举例来说，在一个实施例中，燃气阀可被配置为提供介于0slm至5.1slm之间，或更优选介于0slm至3slm之间的气体流速。
[0073]
如果没有电压差作为电信号施加到燃气阀21的螺线管23的端子25、26，因此螺线管23不在可调节阀塞22上施加磁力，则燃气阀21关闭，因为此时可调阀塞22完全阻塞燃料供应管11(如图8所示)。
[0074]
类似地，图6b示出了助燃气阀20的实施例的示意图。助燃气阀20设置在沿氧化剂供应管13的一点处，并且被配置为可变地控制沿所述氧气供应管13的助燃气流的速率。助燃气阀20可以类似于燃气阀21的方式构造。举例来说，助燃气阀20可为电磁阀。
[0075]
如果没有电压差作为电信号施加到助燃气阀20的螺线管23a的端子25a、26a，因此螺线管23a没有在可调节阀塞22a上施加磁力，则助燃气阀20关闭，因为然后可调节阀塞22a完全阻塞氧化剂供应管13。
[0076]
图4示出了根据本公开的实施例的包含助燃气安全控制器30的气体供应系统的一部分的示意性电路图。助燃气安全控制器30包括助燃气阀控制输出端32、33，所述助燃气阀控制输出端被配置为向(电子致动的)助燃气阀20提供电子信号，以便通过打开和关闭所述气体阀来控制所述气体阀。优选地，通过所提供的电子信号，助燃气的气体流量可以逐步方式或者更优选以无级可变方式来控制。
[0077]
助燃气安全控制器30还包括继电器34(开关)。继电器34被配置为控制助燃气安全控制器30内到助燃气阀控制输出端32、33的电连接。继电器34具有第一位置和第二位置。在图4的示意图中，继电器34被示出处于第一位置。在第一位置，继电器34被配置为将助燃气阀控制输出端32、33连接到氧化剂关闭电路31。如图4所示，第一助燃气阀控制输出端32连接到第一关闭端子36，并且第二助燃气阀控制输出端33连接到第二关闭端子37。
[0078]
在图4所示的关闭配置(即关闭电路31)中，第一关闭端子36(直接)连接到气体安全控制器30的电源电压(vcc)，使得第一关闭端子36供应有vcc电压。第一关闭端子36和第二关闭端子37连接到电容器80，所述电容器可作为电源充电，如稍后说明。如果电容器在关闭配置中充电，则电容器将经由第一关闭端子36和第二关闭端子37放电，所述第一关闭端子和第二关闭端子经由助燃气阀控制输出端32、33与助燃气阀20的螺线管23a的端子25a、26a连接。当电容器80已放电时，这是当图4所示的气体供应系统已一段时间没有使用时的
情况，其中继电器34处于其第一位置，在图4所示的关闭配置中，助燃气阀控制输出端32、33两端的电压将为约0v。响应于接收到0v的助燃气阀控制输出信号，助燃气阀20将被完全关闭。
[0079]
如图4所示，助燃气安全控制器30的继电器34还包含第一质量流量端子52和第二质量流量端子54。助燃气流量控制电路50可通过第一质量流量端子52和第二质量流量端子54连接到助燃气阀输出端32、33。在图4所示的实施例中，继电器34处于第一位置，因此助燃气流量控制电路50未连接到助燃气阀输出端32、33。
[0080]
继电器34提供了将助燃气阀控制输出端32、33与关闭电路31或助燃气流量控制电路50电隔离的装置。在图4所示的实施例中，继电器34被配置为将助燃气阀控制输出端32、33连接到安全电路31和助燃气流量控制电路50中的一个，并且将助燃气阀控制输出端32、33与其未连接到的另一个电路隔离。继电器通过在第一位置和第二位置之间物理移动一组触点来执行此功能，以便与第一和第二关闭端子36、37或第一和第二质量流量端子52、54建立电连接。举例来说，这类移动可由继电器34的螺线管39提供。在螺线管39中布置有可移动铁芯44，所述铁芯切换助燃气安全控制器30的助燃气阀控制输出端32、33的触点。当继电器34的螺线管39未通电时，继电器34的铁芯44被偏置到第一位置。继电器34的铁芯44可通过弹簧或其它弹性装置偏置到第一位置。当向继电器34的螺线管39提供电流时，螺线管可向铁芯44提供力，以移除继电器34与第一和第二关闭端子36、37的触点并接触第二位置(质量流量端子52、54)。继电器的操作在本领域技术人员中是众所周知的。图4所示的继电器34的螺线管39的一端连接到电源电压vvc。继电器34的螺线管39在另一相对端子处连接到第一控制开关60。控制开关60设置在继电器34的螺线管39和地(0v)之间。如图4所示，控制开关60打开，使得在图4所示的布置中没有相应地接地。在关闭配置中，继电器34的螺线管39两端没有电压，因此继电器34的离子芯44处于第一位置。
[0081]
第一控制开关60连接在继电器34的螺线管39和地之间。第一控制开关60被配置为在继电器34的螺线管39和地之间提供导电连接，或者另选地使继电器34的螺线管39与地隔离。第一控制开关60的控制由控制信号输入端70提供。如图4的电路图所示，第一控制开关60以打开配置设置，其中继电器34的螺线管39与地隔离。在图5的电路图中，第一控制开关60以关闭配置设置，其中继电器34的螺线管39电接地。
[0082]
助燃气安全控制器30还包含能量存储电路75。如图4的电路图所示，能量存储电路75可包括电容器80和第二控制开关82。电容器80和第二控制开关82串联布置在vcc和地之间的电路中。如图4和图5的电路图所示，电容器80(能量存储组件)连接在第一关闭端子36和第二关闭端子37之间。也就是说，电容器80两端的任何电压也将提供在第一和第二关闭端子36、37之间。电容器80的连接到第一关闭端子36的端子也连接到电源电压vcc。电容器80的另一相对端子也连接到第二控制开关82的一个端子。控制开关82布置在第二关闭端子37和地之间的电路中。如图4的电路图中的关闭配置所示，第二控制开关82处于打开配置，使得第二关闭端子37与地电隔离。在图5所示的配置中，第二控制开关82处于关闭配置。因此，第二关闭端子37和它所连接的电容器80的端子均接地。
[0083]
图6a和图6b示出了处于部分打开配置的燃气阀21和氧气阀20。这样，助燃气阀20和燃气阀21中的每一个均处于允许气体通过相应的供应管11、13的配置。在这类配置中，助燃气阀20和燃气阀21供应有电能，以便将阀20、21维持在部分打开的配置中。当能量没有供
应到电子致动装置23、23a时，可调节阀22、22a正常被弹性偏置以关闭。也就是说，在能量没有供应到电子致动装置23、23a的情况下，助燃气阀20和燃气阀21均被配置为防止气体流动。
[0084]
助燃气阀20可被配置为允许流体通过助燃气阀20的最大流速大于流体通过燃气阀21的最大流速。这样，当助燃气阀20和燃气阀21均完全打开时，通过助燃气阀20的流体流速可大于通过燃气阀21的流体流速。在一些实施例中，应当理解，在正常操作下，燃气阀21和助燃气阀20可能没有完全打开，因此助燃气流速20的增加可显著大于燃气流速的对应减少。
[0085]
类似于助燃气安全控制器30，气体供应系统还包括用于控制燃气阀21的燃气安全控制器40。
[0086]
图7示出了根据本公开的实施例的包含燃气安全控制器40的气体供应系统的一部分的示意性电路图。燃气安全控制器40包括燃气阀控制输出端32a、33a，所述燃气阀控制输出端被配置为向(电子致动的)燃气阀21提供电子信号，以便通过打开和关闭所述气体阀来控制所述气体阀。优选地，通过所提供的电子信号，也可控制燃气的气体流量，所述控制是逐步的但优选是以无级可变的。
[0087]
燃气安全控制器40还包括继电器34a(开关)。继电器34a优选包括螺线管39a，在螺线管中布置有可移动铁芯44a，所述铁芯切换燃气阀控制输出端32a、33a的触点。继电器34a被配置为控制燃气安全控制器40内到燃气阀控制输出端32a、33a的电连接。继电器34a的铁芯44a具有第一位置和第二位置，类似于助燃气安全控制器30的继电器34的铁芯44。在图7的示意图中，继电器34a的铁芯44a被示出处于第一位置。在第一位置，继电器34a被配置为将燃气阀控制输出端32a、33a连接到燃料关闭电路41。如图7所示，第一燃气阀控制输出端32a连接到第一燃料关闭端子42，并且第二燃气阀控制输出端33a连接到第二燃料关闭端子43。
[0088]
在图7所示的关闭配置(即关闭电路41)中，可在第一燃料关闭端子42和第二燃料关闭端子43之间设置短路或开路。这样，关闭电路41可为短路或开路。关闭电路被配置为在电力故障的情况下使燃气阀21迅速关闭，优选接近瞬时关闭。由于燃气阀21可为正常关闭阀，因此本实施例的短路或开路实现了这种效果。如果关闭电路是开路电路，则有利的是另外经由二极管连接燃气阀21的螺线管23的端子25、26。因此，当燃气阀控制输出端32a、33a处于与第一燃料关闭端子42和第二燃料关闭端子43连接的电力故障的情况下时，不会产生可能引起火花的高电荷。以这种方式将二极管布置在端子25、26之间，使得将保持燃气阀21打开的开路电压立即降低。
[0089]
在其它实施例中，燃料关闭电路41可为本领域技术人员已知的任何其它电路，其被布置为在电力故障的情况下导致燃气阀21关闭。举例来说，燃料关闭电路41可包含第一关闭端子42和第二关闭端子43之间的接地连接，或者第一关闭端子42和第二关闭端子43的任何其它直接连接。这样，当继电器34a处于第一位置时，第一和第二燃气阀输出端32a、33a可接地，或者它们的电压差为0v。
[0090]
因此，应当理解，在燃气安全控制器40的燃料关闭电路41中，可不存在能量存储电路。应当理解，在本公开的实施例中，在电力故障的情况下，火焰模块1的火焰19通过控制助燃气流速来熄灭。这样，应当理解，可设想用于控制燃气供应的关闭的各种不同方法。
[0091]
如图7所示，燃气安全控制器40的继电器34a还包含第一燃料质量流量端子52a和第二燃料质量流量端子54a。燃气流量控制电路50a可通过第一燃料质量流量端子52a和第二燃料质量流量端子54a连接到燃气阀输出端32a、33a。在图7所示的实施例中，继电器34a处于第一位置，因此燃气流量控制电路50a未连接到燃气阀输出端32a、33a。当继电器处于第二位置时，如上所述，燃气流量控制电路50a以与助燃气安全控制器30的助燃气流量电路50类似的方式连接到燃气阀控制输出端32a、33a。
[0092]
助燃气流量控制电路50和燃气流量控制电路50a可设置为质量流量控制器。举例来说，由荷兰布朗克豪斯特高科产品(bronkhorst high-tech b.v.)供应的质量流量控制器可用作助燃气流量控制电路50和/或燃气流量控制电路50a。
[0093]
接下来，将参考图4、图5、图7和图8中的电路图来描述根据本公开的火焰模块的操作方法。
[0094]
图4示出处于第一关闭配置的气体供应系统的一部分的电路图。在第一关闭配置中，控制信号70为0v。因此，在第一关闭配置中的第一控制电路60和第二控制电路82实际上是开路。在关闭配置中，控制信号70使得第一控制开关60打开(不导电)。因此，继电器34的螺线管39与地面隔离，使得没有电流从vcc通过继电器34的螺线管39流到地。因此，继电器34的螺线管39未通电，因此继电器34的铁芯44将处于第一位置，在所述第一位置，第一和第二气体控制输出端32、33连接到第一和第二关闭端子36、37。在这类配置中，第一和第二关闭端子36、37将处于相同的电压，因为两个端子均连接到vcc(尽管第二关闭端子37通过电容器80连接到vcc)。因此，在关闭配置中，安全电路31被配置为在助燃气阀控制输出端32、33两端提供基本上为零的电压差(电势)。因此，助燃气阀20在其端子两端将没有电压，使得助燃气阀20将被关闭。因此，在关闭配置中，没有助燃气将流过助燃气供应管13。
[0095]
类似地，如图7所示，当控制信号70为0v时，控制电路60a被配置为开路。因此，继电器34a与地隔离，使得没有电流从vcc通过继电器34a的螺线管39a流到地。因此，继电器34a的螺线管39a未通电，因此继电器34a的铁芯44a将处于第一位置，在所述第一位置，第一和第二燃气控制输出端32a、33a连接到第一和第二燃料关闭端子42、43。在这类配置中，如上所述，当在端子之间设置有短路或开路时，第一和第二关闭端子42、43将处于相同的电压。因此，在关闭配置中，关闭电路41被配置为在燃气阀控制输出端32a、33a两端提供基本上为零的电压差(电势)。因此，燃气阀21在其端子25、26两端将没有电压，使得燃气阀21将被关闭。因此，在关闭配置中，没有燃气将流过燃气供应管11。
[0096]
图5示出了正常操作中的气体供应系统的配置。应当理解，正常操作是当火焰模块在使用中并且气体被供应到火焰模块时。在这类操作中，电源(即vcc)在其预期电压下正常操作。如图5所示，通过关闭第一和第二控制开关60、82来触发气体安全控制器30的正常操作。通过关闭第一控制开关60，电流通过继电器34的螺线管39在电源电压vcc和地之间流动。由于电流流过继电器34的螺线管39，继电器34的铁芯44移动到第二位置，在所述第二位置，第一和第二助燃气阀控制输出端32、33连接到第一和第二质量流端子52、54。因此，由助燃气流量控制器50设定的控制值可向助燃气阀20供应合适的电力(电流、电压)，以便控制其位置。这样，助燃气控制器50可为助燃气供应管13设定期望的助燃气流速。举例来说，助燃气控制器50可将助燃气阀20设定为部分打开，如图6b所示。
[0097]
如图5所示，当继电器34的铁芯44处于第二位置时，第一和第二关闭端子36、37未
连接到助燃气阀控制输出端32、33。在此配置中，由于第二控制开关82的关闭，电容器80现在连接在电源电压vcc和地之间。因此，电容器80将随时间充电(存储电能)。只要维持电源电压，此能量就将由电容器80维持(存储)。电容器80存储的电能的量将取决于电容器的大小。
[0098]
在正常操作中，燃气安全控制器40的操作类似于如上所述的助燃气安全控制器30。通过关闭控制开关60a来触发燃气安全控制器40的正常操作，这将继电器34a的铁芯44a移动到第二位置。因此，由燃气流量控制器50a设定的控制值可为燃气供应管11设定期望的燃气流速。举例来说，燃气控制器50a可将燃气阀21设定为部分打开，如图6a所示。
[0099]
应当理解，在正常操作中，可改变由助燃气流量控制器50和燃气流量控制器50a设定的控制值，以调节供应到火焰模块1的燃气和助燃气混合物。这样，助燃气阀20和燃气阀21的打开程度可改变，并且不限于仅完全打开或完全关闭。燃气流量控制器50a和助燃气流量控制器50中的每一个均可由另一控制器和/或直接由用户控制以指定期望的流速。
[0100]
图8示出了在电力故障的情况下助燃气安全控制器30的电路图。在电力故障的情况下，应当理解，电源电压vcc和控制信号70将不再将电能供应到助燃气安全控制器30。因此，第一控制开关60将回复到打开配置，使得继电器34与地隔离。因此，在继电器34的螺线管39两端不存在电压降的情况下，继电器34的铁芯44回复到第一位置。因此，助燃气阀控制输出端32、33将从连接到质量流量端子52、54转变为连接到关闭端子36、37。一旦连接到第一和第二关闭端子36、37，电能将由电容器80供应到助燃气阀控制输出端32、33。应当理解，先前在电源电压vcc和地之间充电的电容器80将首先以基本上类似于电源电压vcc的电压供应电能。
[0101]
电容器80被配置为将足够的电能供应到助燃气阀20，以增加助燃气通过助燃气供应管13的气体流速。举例来说，在图9b所示的实施例中，电容器80提供足够的电能以完全打开助燃气阀80。通过增加助燃气流速，火焰模块的火焰可由于助燃气流速的阶跃变化而熄灭。优选地，选择电容器的大小以完全打开阀，并保持阀打开至少1秒，优选至少2秒，或更优选至少3秒的时间。举例来说，至少40mf的电容器可足以在期望的持续时间内完全打开助燃气流量阀20。当然，技术人员将理解，电容器的选择将取决于电路和阀的电阻，因此电容器80的其它值可能是合适的。
[0102]
如图9a所示，在电力故障的情况下，用于燃气流量阀21的电子致动装置23a将不通电。这进而将使得燃气流量阀21关闭，从而导致切断了向喷雾室5的燃气供应。
[0103]
优选地，当熄灭火焰时的总气体流速(即，助燃气流速和燃气流速之和)不小于气体供应系统在正常操作中时的总气体流速。
[0104]
优选地，在电力故障的情况下，助燃气流速的变化率(即，增加率)大于燃气流速的绝对变化率(即，绝对减少率)，以便熄灭火焰。应当理解，在燃气阀21关闭且助燃气阀20进一步打开的时间段期间，这类不等式适用，直至气体阀基本上处于它们的极限(即，助燃气阀20完全打开且燃气阀21完全关闭)。举例来说，不等式可在长达燃气阀21关闭所花费的时间的90％的时间段期间适用。另选地，不等式可在长达燃气阀21关闭所花费的时间的80％、70％、60％或50％的时间段期间适用。本领域技术人员将理解，随着气体阀达到其运动的极限，气体流量的变化速率可进一步受到限制，或受阀门特性(特别是它们的类型和形状)和/或气体供应管的影响。
[0105]
在一段时间之后，应当理解，存储在电容器中的能量将耗尽，因此供应到助燃气阀的电力量可在短暂的一段时间之后减少。因此，在助燃气阀20被电容器80偏置为完全打开的初始时段之后，随着存储在电容器80中的电能衰减，助燃气阀20随后将缓慢关闭。
[0106]
在电力故障的情况下，燃气安全控制器40被配置为关闭燃气阀21。参考图7中的图，应当理解，在电力故障的情况下，电源电压vcc和控制信号70将不再向燃气安全控制器40供应电能。因此，控制开关60a将回复到打开配置，使得继电器34a的螺线管39a与地隔离。因此，在继电器34a的螺线管39a两端没有电压降的情况下，继电器34a的铁芯44a回复到第一位置。因此，在图7所示的配置中，在第一和第二关闭端子42、43之间形成开路，从而迅速降低了燃气阀21的螺线管23的端子25、26处的电压，因此燃气阀21将关闭，如图9a所示。
[0107]
图10示出了在电力故障的情况下助燃气(空气)和燃气(乙炔)的流速随时间的典型变化的曲线图。在正常操作下，助燃气流速(f
空气
)和燃气流速(f
c2h2
)可处于稳定状态。如图10所示，由于助燃气安全控制器30的操作，电容器80首先向助燃气阀20提供电力，以通过增加阀的开度来增加助燃气流速，如图9b所示。电容器80随后随时间放电，使得供应到助燃气阀20的电力(电压、电流)减小，使得助燃气阀逐渐关闭，从而降低助燃气流速。因此，经过一段时间后，系统回复到图4所示的关闭配置。通常，助燃气安全控制器30被配置为提供助燃气的流速的增加，使得在电力故障(f
省电
)的情况下(即，当助燃气阀20完全打开时)的助燃气流速大于正常操作(f
空气
+f
c2h2
)下的总气体流速。因此，在电力故障的情况下，在熄灭火焰的同时可短暂地增加通过喷雾室5的总气体流速。
[0108]
优选地，助燃气安全控制器30被配置为提供助燃气的流速的增加，使得在电力故障(f
省电
)的情况下的助燃气流速比正常操作(f
空气
+f
c2h2
)下的总气体流速大1.2倍。更优选地，助燃气安全控制器30被配置为提供助燃气的流速的增加，使得在电力故障(f
省电
)的情况下的助燃气流速比正常操作(f
空气
+f
c2h2
)下的总气体流速大1.5倍。特别优选地，助燃气安全控制器30被配置为提供助燃气的流速的增加，使得在电力故障(f
省电
)的情况下的助燃气流速比正常操作(f
空气
+f
c2h2
)下的总气体流速大2倍。
[0109]
如上所述，对于图4和图5的电路图中所示的关闭配置和正常操作，燃气安全控制器40的操作基本上与助燃气安全控制器30相同。应当理解，在图4或图5的任一配置中，电容器80的存在基本上不影响助燃气流动安全电路30的操作。在电力故障的情况下，控制用于燃气阀21的燃气流量安全控制器40的继电器34a将以与助燃气阀20所述类似的方式操作。一旦将燃气阀21连接到第一和第二燃料关闭端子42、43，就不会在燃气阀21的螺线管23两端提供电压。因此，燃气阀21将相对较快地关闭(与助燃气阀20相比)。举例来说，燃气阀可在不超过300毫秒的时间内从电力故障关闭。更优选地，阀可被布置为在不超过200毫秒的时间内从电力故障关闭，并且特别优选在不超过100毫秒的时间内从电力故障关闭。因此，由于助燃气供应的增加，在火焰被吹出的同时，可相对迅速地切断向喷雾室5的燃气供应。这样，应当理解，对燃气阀21和助燃气阀20进行不同的处理。特别地，通过迅速切断燃气供应速度，这进一步确保了火焰被迅速熄灭。这进一步降低了发生回火的风险。
[0110]
图10示出了在电力故障的情况下乙炔气体c2h2(燃气)的流速的曲线图。如图所示，在发生电力故障的时间之后，燃气流速由于燃气阀21的关闭而迅速降低。一旦燃气阀21已关闭，应当理解，用于燃气阀21的燃气安全控制器40已回复到如图7所示的配置(即，关闭配置)。
[0111]
应当理解，如图10所示，在电力故障的情况下，由助燃气安全控制器30和燃气安全控制器40控制火焰模块1的关闭的方法同样适用于有意移除控制模块的电源电压的受控关闭过程。
[0112]
图11示出了经历关闭程序的火焰模块1的示意图，其中火焰19处于被熄灭的过程中。助燃气流速的增加导致火焰19根据流体边界层效应而首先在燃烧器头3的大致中央区域中熄灭。随着助燃气继续以增加的速率流过燃烧器头3，在燃烧器头3的周边区域的火焰19也被熄灭。整个熄灭过程在相对较短的时间段内(即小于500毫秒)发生，使得火焰19可在电力故障的情况下迅速熄灭。举例来说，燃气流的关闭可在电力故障后的最初200毫秒或300毫秒内适用，使得火焰熄灭。本领域技术人员将理解，随着气体阀达到其运动的极限，气体流量的变化速率可进一步受到限制，或受阀门特性(特别是它们的类型和形状)和/或气体供应管的影响。
[0113]
在本发明的替代实施例中，火焰模块1还可设置有替代助燃气供应。举例来说，图12提供了根据本公开的替代实施例的气体供应系统的一部分的示意性系统图。在图12的替代实施例中，替代助燃气可由替代氧化剂供应管101供应。替代氧化剂供应管101可在助燃气阀20的上游点处连接到助燃气供应管13。氧化剂供应管13和替代氧化剂供应管101之间的连接可由三通阀103提供。三通阀103被配置为控制向助燃气阀20的气体供应。在三通阀103的第一位置，氧气供应管13可将助燃气供应到助燃气阀20。在第一位置，替代助燃气在替代氧化剂供应管101上的流动被三通阀103阻塞。在三通阀103的第二配置中，氧化剂供应管13被三通阀103阻塞，并且替代氧气供应管101将替代助燃气供应到助燃气阀20。这样，应当理解，在此替代实施例中，可从供应管13向喷雾室5供应助燃气，或者通过替代氧化剂供应管101向所述喷雾室供应替代助燃气。举例来说，在一个特别优选的实施例中，氧化剂供应管13可提供空气(压缩空气)供应，而替代氧化剂供应管101可提供一氧化二氮气体供应。这允许火焰模块1产生具有不同温度范围的火焰。
[0114]
在这类替代实施例中，气体供应系统/助燃气安全控制器30还可被配置为控制三通阀103。举例来说，助燃气安全控制器30还可被配置为确保在电力故障的情况下，特定的助燃气被用来熄灭火焰。举例来说，可能优选使用氧化性较低的气体来熄灭火焰。在替代实施例中，助燃气安全控制器30还被配置为在电力故障的情况下将三通阀103切换到第一位置，以将第一助燃气(空气)供应到助燃气阀20。继电器可用来基于控制信号在第一和第二气体之间切换。在电力故障的情况下，继电器将切换到所述位置，将用来熄灭火焰的特定助燃气供应到助燃气阀20，在替代实施例中，所述特定助燃气可为第一助燃气(空气)。
[0115]
在本发明的一些实施例中，还可提供用于助燃气供应的助燃气储存器90。助燃气储存器90可设置在助燃气阀20的上游位置。助燃气储存器90被配置为提供助燃气的储备供应，用于在主供应发生故障的情况下维持氧气供应管线中的压力。这样，助燃气储存器90可在电力故障的情况下提供助燃气的二次供应。
[0116]
如图12中的替代实施例所示，助燃气储存器90可位于助燃气阀20的上游。助燃气储存器90也可位于三通阀103的上游。助燃气储存器90可设置在助燃气供应管13的分支路径92上。这样，向火焰模块的助燃气供应也可在使用中用来填充助燃气储存器90。在电力故障的情况下，存储在助燃气储存器90中的助燃气可用来提供用于熄灭火焰的助燃气流速的增加中的至少一些。
[0117]
因此，可为光谱仪，特别是aas或aes的火焰模块提供气体供应系统。本公开的气体供应系统旨在提供一种减少和/或消除在电力故障的情况下发生回火的风险的气体供应系统。在本说明书中，已通过示例性实施例描述了本公开的气体供应系统。然而，本领域技术人员将理解，本公开和权利要求书不限于这些示例性实施例，并且在示例性实施例中的上述特征可组合以提供用于火焰模块的其它类型的气体供应系统。
[0118]
应该强调的是，尽管已描述了整个气体供应系统，其包括电磁组件和用于供应阀和控制阀的电路，但阀的供应和控制也可至少部分地由液压、气动或机械组件执行。