在第二次世界大战之后热喷枪作为一种装置得到了发展，枪底架、 潜艇船坞以及其它大型具体结构可以通过其被快速和便利地拆散或破 坏。
热喷枪的操作通常包括供给气态分子氧使其通过具有一定长度的钢 管，上述钢管的末端被预先加热到燃烧温度。氧与喷枪钢中的铁结合来 形成富含铁氧化物的熔渣。所形成的熔渣是非常热的和很具有流动性 的，从而使得喷枪能够作为切割和/或钻孔工具来使用。从其中喷射出 的气体和蒸汽的速度造成熔渣的流动。
喷枪通常包装有钢棒，这样铁和氧的比率增加，进而提供足以熔化 混凝土(其熔点在1800至2500℃之间)和/或含铁或不含铁金属的热 量。通过将铝和/或镁增加到包装可提高喷枪的热量输出。小型喷枪包 装有代替钢棒的钢板卷。
热喷枪的例子例如在US-A-3570419(Brandenberger；1971年公 开)、US-A-3738288(Brandenberger；1973年公开)以及GB-A-2151530 (Partington；1985年公开)有所披露。
通常通过用氧乙炔炬将喷枪末端加热到燃烧温度来点燃热喷枪。通 过将末端在车用蓄电池上形成短路也可将末端加热到所需温度。不管哪 一方式，一旦加热，接下来供给氧气使其通过喷枪，促进在喷枪末端处 的熔化。燃烧反应是自维持的，并且会一直持续直到停止氧气流或消耗 完所有的燃料。显然在操作过程中喷枪本身也耗尽。
使用氧乙炔炬或车用蓄电池来点燃喷枪不是在所有的情况下都必然 是便利的。另外，氧乙炔炬的燃料气体使用是存在潜在危险的。已经开 发了作为更安全的方式来点燃热喷枪的喷枪点火管(或“LIT”)方法 (Australian Thermic Lance Company)。上述方法包括使用喷枪芯和 喷枪点火管。一旦点着，喷枪芯缓慢闷燃。将喷枪放置在LIT管之上并 且将闷燃的芯放置在同一位置处。供给氧气使其以低压通过喷枪，以及 上述芯闪火成火焰并且点燃LIT管。喷枪移动进入LIT管并且增加氧气 流使得形成强烈的火焰，其加热喷枪的端部达到燃点。
使用LIT方法的热喷枪的点火需要两个人，并且这样如果没有第二 个人的话，其是不方便的。
US-A-4055332(Sweeney；1977年公开)披露了一种热喷枪，其具 有用于点燃喷枪末端的塑料点火器单元。塑料点火器单元用诸如电导火 线或电爆管的电可燃性的点火元件来点燃。通过在经过喷枪的氧气流中 点燃点火器单元来点燃喷枪。
US-A-5622672(Swick等；1997年公开)披露了一种热喷枪，其具 有用于点燃喷枪末端的化学点火器单元。上述单元是密封的，并且包含 在氧气流中自燃的发火材料。当抵靠坚硬表面击打时，上述单元被喷枪 击穿，并且接下来通过使得氧气通过喷枪而点燃喷枪。
US-A-4915618(Brandin；1990年公开)披露了一种热喷枪，其具 有在氧气压力下激发的化学点火器单元。上述点火器单元包括雷管组合 物(例如，铁灼热剂)以及作为雷管使用的主要对摩擦敏感的爆炸物。 诸如金属丝弹簧的摩擦元件被装填在雷管中。通过喷枪的氧气流将摩擦 元件从雷管中吹出，因而点燃雷管，其依次点燃雷管组合物以及之后点 燃喷枪。
US-A-5622672和US-A-4915618的喷枪具有用于水底的特定应用。

因此本发明优选实施例的目的包括：
提供可由一个人更安全、更简单和更方便点燃的热喷枪；以及
提供可从安全距离，例如远程来点燃的热喷枪。
传统的焰火涉及使用危险、爆炸性和有毒的材料。例如，焰火中主 要的爆炸物通常是黑色粉末，其是由木炭、硫磺和硝酸钾以特定比例混 合的公知混合物。由黑色粉末爆炸形成的产物包括烟、诸如二氧化硫的 污染气体以及可以破害或损害不耐盐植物的钠和钾离子。另外，焰火中 的着色通常是由一般为高毒性的金属氯酸盐和/或高氯酸盐提供的。
因此本发明优选实施例的进一步目的包括提供一种与传统焰火相异 的更安全和更便利的焰火。
发明人认识到由热喷枪在使用中形成的一系列“闪火”是美学愉悦 的，并且因而相信优选合适改型的热喷枪提供合适替代物，其替代一些 形式的包括“喷泉”和“gerb”焰火的传统焰火。发明人还认识到传统 热喷枪的当前点火模式可以改进，因此它们适用于热喷枪焰火。当前的 点燃模式通常涉及燃料气体源，并且因此是存在潜在危险的。
发明人发现塑料材料以及具体为聚氨酯和聚苯乙烯的塑料材料可用 于点燃热喷枪的末端。使用低功率的电装置可点燃塑料导火索，并且点 燃的导火索本身点燃热喷枪。发明人还惊奇地发现塑料材料还可通过摩 擦点燃。在该方式下，热喷枪的可控和可靠的点燃可由一个人从远程位 置便利地实现。发明人还发现远程点燃对于将热喷枪用于焰火来说是非 常可靠的。
根据本发明的第一方面，提供热喷枪作为焰火的用途。发明人不认 为喷枪本身的设计对于其作为焰火的应用是关键的。典型的热喷枪包括 易燃金属外管，其具有氧化剂气体的入口端部分和出口端部分，并且上 述端部分沿至少一气体流动路径处于气流流通。具有这种构造的喷枪适 用于本发明。然而，点火系统或单元优选安装在外管的出口端部分处。 优选的点火系统允许可靠地、可控地以及远程地点燃喷枪，例如从喷枪 的处于闪火范围之外的安全距离来点燃喷枪。
发明人设计了实施例，其中点火系统直接安装到喷枪外管的外端部 分上。但是，这种布置不是必须的。只要点火系统安装在外端部分处或 附近就足够了。术语“附近”意味着对于点火器单元来说用于点燃喷枪 的合适距离。
在一个实施例中，热喷枪具有电点火单元，包括：
易燃的塑料导火索；以及
用于点燃所述导火索的电点火系统。
在US-A-4055322(其披露内容结合在此作为参考)中披露的电点火 单元适用于本发明。
塑料导火索可由任意合适的塑料材料制成。塑料导火索可只由塑料 材料制成或主要由塑料材料制成。合适的塑料材料是那些材料，其“清 洁”燃烧，即散发少量或不散发毒性烟，并且其燃烧(在氧化剂气体流 中，具体是氧气分子)形成足够的热量来点燃外管的易燃金属或优选点 燃在导火索中提供的金属丝的易燃金属(见下述)。
合适的塑料材料在分子氧中“白热”燃烧，例如在至少1800℃的 温度下，通常在2000℃之上和具体在大约2500℃下燃烧。燃烧温度 依赖于氧化剂气体的流速，但是其通常不超过3000℃。
合适塑料材料的例子选自于由聚氨酯；聚乙烯；聚苯乙烯；以及尼 龙组成的组，其中聚氨酯优选适用于导火索。
塑料导火索通常还包括若干从导火索延伸进入所述外管的易燃金属 丝。塑料导火索点燃上述金属丝，其依次促进外管的点燃。金属丝的直 径应该不大于3mm，例如通常从大约1mm到大约2mm。
塑料导火索优选是管状的，一般为处于短长度(例如，从大约1cm 到大约10cm)形式的柔性塑料管，其可共轴安装在外管的出口端部分处。 也可用粘合剂或任意其它类型的合适固定手段将塑料导火索附连到外管 的出口端部分。但是，在优选实施例中，管状塑料导火索的至少一部分 的内径是基本与外管的外径相同(或如果上述管是弹性的话，甚至稍微 比外管的外径小)，从而在外管的出口端部分之上提供塑料导火索的“摩 擦配合”。那么就不需要使用粘合剂来将塑料导火索附连到上述管。
发明人发现热喷枪的点燃需要氧化剂气体的低流速，至少直到点火 充分建立。通过对经过喷枪的氧化剂气体流速的仔细调节可提供低流 速。
可替换的，降低的流速可至少部分由在喷枪的出口端部分处设置至 少一个第一气体流动控制孔来提供。上述一个或多个孔可设置在导火索 中或在外管的出口端部分中。在导火索耗尽之后，上述一个或多个流动 控制孔消失，从而自动增加通过喷枪的氧化剂气体的流动。
上述或至少一个孔可由从在外管出口端部分上设置的管状塑料导火 索的内表面或从外管本身的出口端的内表面径向凸出的壁限定。
电点火系统通常包括：
至少在导火索的点火范围之内提供的电点火器；
在所述点火器中形成电流的装置；
电连接，以便在电点火器和用于产生电流的所述装置之间提供电回 路；以及
用于远程控制绕所述电回路到所述点火器的电流流量的开关。
电点火器可接触塑料导火索而设置。
电点火器优选是NiChromeTM金属丝的长度。“NiChromeTM”是具有 高电阻和经受高温能力的镍铬合金。NiChromeTM金属丝的长度通常从大约 10mm到大约30mm，优选大约20mm。在其中塑料导火索是管状的例如短 长度塑料管的实施例中，NiChromeTM金属丝通常形成环圈，并且设置在塑 料导火索的内部。在NiChromeTM金属丝通过例如不大于诸如从大约1A到 大约3A的几安培的小电流时，金属丝变得非常热，从而点燃塑料导火索。 NiChromeTM金属丝的一个优点是其在大气中甚至在存在大气污染物的大 气中不生锈。
电点火器可以是诸如用于点燃传统焰火或模型火箭的那些电导火 线。电导火线为大约传统导火线头的尺寸，并且一般包括氧化剂/燃料 混合物与非常细的金属丝快速燃烧的实心液滴，上述金属丝与两个粗的 金属丝相连构建。在通过不大于约1A的小电流时，电导火线即时点燃， 伴随微弱的“砰”爆炸声。在其中塑料导火线是管状的例如短长度塑料 管的实施例中，电导火索可设置在塑料管的内部。
用来形成电流的装置优选是电池，例如诸如用于汽车中的12伏特的 电池。
在另一实施例中，点火单元是摩擦点火系统。在US-A-4915618中披 露的系统(其披露内容结合在此作为参考)是合适的。但是，在一个优 选的实施例中，上述系统包括一转子和一易燃外壳。外壳包括一与上述 或至少一个气体流动路径气流流通设置的气体入口和至少一气体出口。 上述外壳在气体入口和一个或多个气体出口之间限定一气体流动路径。 上述转子设置在气体流动路径中，以便靠氧化剂气体沿着气体流动路径 的流动在所述外壳中旋转。当足够高的氧化剂气流沿外壳的气体流动路 径流过时，上述转子相对于外壳旋转。在转子与外壳接触之处，在转子 和外壳之间产生摩擦，产生点燃易燃外壳的热量。接下来外壳点燃喷枪， 如果存在塑料导火索的话通过塑料导火索点燃喷枪。
上述转子通常具有心轴，以便将转子安装在外壳中。心轴的至少一 端可与外壳接触，在优选实施例中，上述转子是在涡轮机外壳内的涡轮 机。可使用佩尔顿水轮机、轴向或离心流动的涡轮机。
易燃外壳优选包括塑料材料。上述塑料材料通常是低成本的塑料材 料并且可选自于与导火索相同的材料组。优选的，上述材料是聚苯乙烯。
上述转子可由塑料材料或金属制成。
摩擦点火系统优选包括在转子和外壳之间的一接触点。为了促进摩 擦点火，在上述或至少一接触点处提供研磨材料。可使用任意合适的研 磨材料，包括金刚砂、沙子和硫化硅。
可在转子和外壳之间提供摩擦配磨组合物。可使用任意合适的摩擦 配磨组合物。一种合适的摩擦配磨组合物可包括氯酸盐和/或高氯酸 盐。合适的氯酸盐和/或高氯酸盐包括铵盐和来自周期表中IA族和IIA 族的金属盐。优选的氯酸盐和/或高氯酸盐包括钠盐；钾盐；镁盐；和 氨盐。
热喷枪优选包括共轴设置在外管出口端部分和摩擦点火系统的气体 入口之间的易燃塑料管状导火索。上述导火索可如上限定。
上述喷枪可只由外管、塑料导火索和电点火系统构成。但是，至少 一易燃金属长形插入物通常封裹在外管中。上述一插入物或多个插入物 的一个目的是为了增加存在的燃料量，从而增加由喷枪形成的氧化产物 的量和热量。上述一插入物或多个插入物在外管中限定至少一气体流动 路径，使得在所述外管的端部分之间处于气流流通。
上述插入物可为易燃金属板卷的形式，在该情形下气体流动路径处 于卷的各层之间。但是，若干易燃金属棒或金属丝可充填在外管内部， 在该情形下气体流动路径在每一金属棒或金属丝之间。可以使用易燃金 属的内管作为插入物，其具有小于外管内径的外径，例如大约为外管内 径的一半。
热喷枪优选还包括：
具有氧化剂气体入口端部分和出口端部分的易燃金属内管，所述内 管共轴设置在所述外管内，其中所述内管的出口端部分延伸超出外管的 出口端部分；以及
若干易燃金属棒，所述若干金属棒的一部分封裹在内管中，并且剩 余部分设置在内管和外管之间，所述棒在外管中限定气体流动路径，使 得在所述外管的端部分之间处于气流流通。
在上述实施例中，塑料导火索可只设置在内管的出口端部分之上。 但是，塑料导火索优选具有两部分，第一部分设置在内管的出口端部分 之上，而第二部分设置在外管的出口端部分之上。塑料导火索还可包括 从导火索的第一部分延伸进入所述内管的若干第一易燃金属丝以及从导 火索的第二部分延伸进入所述外管的若干第二易燃金属丝。
在喷枪包括易燃金属内管的实施例中，可以具有在喷枪的出口端部 分处提供的至少一个额外的第一气体流动控制孔。上述额外的孔可由从 内管出口端部分的内表面或从塑料导火索第一部分的内表面径向凸出的 整体壁限定。
氧化剂气体源的压力波动可导致喷枪燃烧过程中的波动。上述热喷 枪优选包括从外管的内表面在其中的氧化剂气体的入口端部分处径向凸 出的整体壁，限定用于控制氧化剂气体流动通过外管的第二气体流动控 制孔。这样的孔具有限制氧化剂气体通过喷枪的流速的效果，从而抑制 在喷枪燃烧过程中的波动。上述孔的尺寸与喷枪的尺寸成比例。
这样的气体流动控制孔在其中若干喷枪连接到单一氧化剂气体源并 作为焰火的实施例中具有特定应用。在这些实施例中，在氧化剂气体压 力下的波动可足够大以熄灭喷枪。
可以在易燃金属的表面在外管出口端部分处提供固体氧化剂材料， 并且如果存在内管和/或一根或多根棒等等的话，在易燃金属的表面在内 管和/或一根或多根棒等的出口端部分处提供固体氧化剂材料，从而允许 喷枪的末端基本保持在所需的燃烧温度下。这样的特征可称为“缓慢熔 化”。合适的固体氧化剂包含金属硝酸盐或高氯酸盐。
可替换的，通过保持到喷枪的“备用”流速，恰好是氧化剂气体例 如分子氧的几l/min(从大约1l/min到大约10l/min，例如大约5 l/min)，喷枪的末端可基本保持在所需的燃烧温度下。
当热喷枪将被用作焰火时，通常希望其具有由其形成的不同颜色的 闪火。不同的金属在燃烧时产生不同颜色的闪火。例如，主要包含铝的 喷枪会产生银/白色闪火的喷泉，而主要包含铁的喷枪会产生一系列黄色 的闪火。
通过在易燃金属的至少一部分表面上提供至少一种着色剂或将着色 剂加入到流动到喷枪的氧化剂气体流中也可产生不同颜色的闪火。上述 着色剂优选包括金属离子，其在加热时发射处于电磁光谱的可见光部分 中的光。不同的金属离子发射不同的颜色。合适的金属离子包括碱金属、 碱土金属和特定过渡金属的离子。合适的着色剂可选自于由诸如钠和钾 的碱金属、诸如钡和锶的碱土金属以及诸如铜的特定过渡金属的氯化 物、氯酸盐和高氯酸盐组成的组。
通过提供易燃但不熔化诸如纸材料的外包装，可以控制由热喷枪特 别是具有铝外管的喷枪产生的闪火尺寸。因此喷枪可进一步包括封裹外 管的至少一层纸。例如，6层深褐色的牛皮纸外观上保留外管的易燃金 属，特别是铝，直到其足够热来分裂成非常小的闪火，例如直径大约1mm 到大约2mm或甚至更小。
喷枪外管的氧化剂气体入口端部分通过第一管道连接到氧化剂气体 流动控制阀。上述流动控制阀可依次通过第二管道连接到在压缩的氧化 剂气体的气缸上设置的气体调节器。上述气体流动控制阀可以是通常关 闭的螺线阀。因此，热喷枪还可包括：
用于控制氧化剂气体流动通过喷枪的通常关闭的螺线阀；
用于在所述阀和所述热喷枪外管的氧化剂入口端部分之间提供气流 流通的第一管道；
用于产生电流的装置；
用于在所述螺线阀和用于产生电流的所述装置之间提供电回路的电 连接；以及
用于控制绕电回路到每一阀的电流流量的开关。
优选的，氧化剂气体流动控制阀具有提供自动切断的装置，这样一 旦热喷枪被耗尽就会自动停止氧化剂气体的供给。
一种选择是在电连接中包括保险丝电路断路器。上述电路断路器优 选在喷枪外管的氧化剂气体入口端部分处设置。一旦喷枪向下燃烧到电 路断路器，上述断路器熔化，从而切断回路。接下来通常关闭的螺线阀 自动关闭，切断氧化剂气体的供给。
上述电路断路器可以是整体设置的金属丝环圈，包括例如，覆盖在 PVC绝缘层中的铜丝束。通过燃烧的外管上述环圈燃烧并变为“开放回 路”，其也可用来切断螺线阀。
另一种选择是使用在喷枪外管的氧化剂气体入口端部分处的氧气流 动管道中设置的弹簧施压阀，所述阀通过保险制动器在开放位置偏置， 上述保险制动器也就是在可由热喷枪产生的温度下例如从大约1000℃ 到大约2600℃下熔化的制动器。此外，一旦燃烧的外管达到制动器， 上述制动器熔化，从而释放弹簧施压阀以便关闭氧化剂气体的供给。
上述弹簧施压阀可以是设置的“球型簧”类型的止回阀，这样其指 向上游。这种阀包括密封在圆柱形入口端部上由弹簧推住的球，并且通 常只允许倒流而不是向前的流动。在圆柱形输入管内部的诸如一片金 属，例如薄管的球开启器，容许上述向前的流动，其推动上述球离开其 密封面。其由例如环面或横向流动销的由可易熔材料制成的制动器保持 在位。当氧气火焰到达制动器时，上述制动器熔化，允许阀开启器向后 与流动反向移动，允许上述球在弹簧压力下面对入口流动而密封。
在紧急事件发生时有必要立即熄灭喷枪。因此，上述喷枪通过阀可 连接到施压的诸如氮或二氧化碳的惰性气体源。在紧急事件发生时，可 切断氧化剂气体的供给，并且打开惰性气体的供给。上述喷枪将立即熄 灭，但是其将保持一段时间的热量。
外(或内)管的横断面形状对于本发明来说不是关键的。形状通常 是圆形的。但是，其它的多边形诸如三角形、矩形、五边形等可用作合 适的横断面形状。
同样的，外管的尺寸对于本发明来说也不是关键的。对具有高达大 约30mm例如大约26mm的外径的管进行测试，并且展示如所希望的那样 工作。外管的孔的尺寸通常从大约5mm到大约30mm，但通常不大于20mm， 例如大约14mm。管壁的厚度通常从0.75mm到大约1.25mm，例如大约 1mm。外管的长度对于本发明来说也不是关键的。对长度的唯一限制是能 够提供足够高的氧化剂气体的流动。上述长度通常从大约0.5m到大约 10m，例如大约6m，或者从大约0.5m到大约3m，例如2m。
任意合适的易燃金属可用于外管、塑料导火索的金属丝和一个或多 个插入物。合适的易燃金属包括包含铁、铝或镁的金属。合适的金属优 选是铁或更通常为钢，诸如软钢(CAS号为7439-89-6)或碳钢(例如， 大约1％的碳，0.35％的镁，剩余的是大部分铁和一些杂质)；诸如高纯 铝的铝(CAS号为742-99-05)以及镁。但是，也可使用铁和其它金属诸 如铝和/或镁的合金。通过使用至少选自于铁和铝的第一金属和至少选自 于周期表的IA族和IIA族金属的至少一种第二金属的合金来产生另外的 颜色。优选的合金由铝和锶制成。该合金产生红色的闪火。发明人发现 如果用碳钢代替软钢的话，会产生更好的闪火。
在优选的实施例中，外管由铁或钢制成；若干插入物的一部分由铁 或钢制成；若干插入物的剩余部分由铝或镁制成；并且在塑料导火索中 的金属丝由铁或钢制成。在具有将内管作为插入物、同时具有若干棒的 实施例中，内管通常由铝制成；并且每一棒由铁或钢制成。如果存在的 话，喷枪中铝的比例通常从大约5wt％到大约95wt％的范围内。
已知高压气体通过热喷枪外管的流动会吹动在管内设置的插入 物。因此，外管在其中的氧化剂入口端部分处或附近可以是“卷曲”或 可包括S-弯曲，从而抑制一个或多个插入物被吹动以及从外管的出口端 射出。
可以使用任意合适的氧化剂气体。但是，氧化剂气体通常包括气态 的分子氧。这样，氧化剂气体可以是空气。但是，在众多的优选实施例 中，氧化剂气体是分子氧(“O2”)。
氧化剂气体的操作压力通常从100MPa到大约5MPa，例如从大约 200Kpa到大约400Kpa。
根据本发明的第二方面，提供焰火系统，所述系统包括：
施压的氧化剂气体源；
若干热喷枪；
用于每一热喷枪的氧化剂气体流动控制阀；
用于每一对阀和热喷枪的第一管道，每一第一管道用于在所述阀和 所述热喷枪的外管的氧化剂气体入口端部分之间提供气流流通；以及
第二管道，用于在所述施压氧化剂气体源和每一阀之间提供气流流 通。
上述喷枪可以是相同的，或至少稍微不同，例如具有不同的长度、 直径、颜色等。每一上述喷枪通常具有远程的点火系统或至少一喷枪， 优选所有都如上所述。
上述系统优选还包括用于远程操作所述阀的控制系统。在那每一阀 是通常关闭的螺线阀，所述控制系统优选包括：
用于产生电流的装置；
用于在每一螺线阀和用于产生电流的所述装置之间提供电回路的电 连接；以及
用于控制绕每一电回路到每一阀的电流流量的开关。
通过提供平行于氧化剂气体流动控制阀的流动限制阀可提供降低的 氧化剂气体的流速。例如，热喷枪可包括平行于螺线阀的旁路阀，以便 将氧化剂气体以“点火”的流速提供到热喷枪，从而点燃热喷枪，同时 螺线阀关闭。因此上述喷枪可被点燃，同时螺线阀关闭以及接下来通过 打开螺线阀以“展示”流速行进。另外的优势是该平行阀的布置提供了 用于在下述两种状态之间进行切换，一种是喷枪处于“运行”同时在高 的氧化剂气体流速下行进，以及另一种是处于“备用”的足以保持在喷 枪末端具有火焰以便防止焰火熄灭的低氧化剂气体流速。
在合适之处，上述系统优选包括用于产生电流以便操作每一电点火 器的单一装置。在合适之处，同一控制金属丝可操作当前的点火系统以 及控制阀系统。
施压的氧化剂气体源可以是所述气体的单一气缸，例如，用于较小 尺寸的展示。压缩气体的一气缸罐诸如多套气缸或气缸组可用作施压气 体源，例如，用于中度尺寸的展示。至少一罐液态氧化剂气体可用作施 压气体源，例如用于大型(或多重)展示。在这些实施例中，液态的氧 化剂气体气化并且调节气体压力使其适应于操作压力。显然，在氧化剂 气体是气态分子氧的实施例中，上述一罐和多罐可包含液态氧(“LOX”)。
在氧化剂气体是一个或多个施压气体气缸时，存储的氧化剂气体的 压力通常是大约30Mpa。供给氧化剂气体使其通过调节器来降低使用前的 压力到处于从大约100Kpa到大约5Mpa范围内的操作压力，并且通常不 大于大约1Mpa。优选的操作压力包括大约700Kpa或从大约200Kpa到大 约400Kpa。在氧化剂气体源是液态的氧化剂气体罐时，液化气体气化以 产生氧化剂气体并且然后按所需对压力进行调节。
当氧化剂气体是分子氧时，上述系统的高压部分必须由诸如铜或黄 铜(其在氧气中不燃烧)的金属制成，并且必须是“氧气清洁的”，即 严格去污的。
将上述一个或多个气缸供给到(例如，以大约30Mpa)例如压力调 节器的压力降低装置调节到操作压力，上述装置降低氧化剂气体的压 力，例如从大约100Kpa到大约1Mpa，其允许塑料和橡胶部分以及在系 统剩余部分中的一般充气装置的安全使用。
在紧急事件发生时，通过切断到喷枪的供给而简单将喷枪熄灭。但 是，如果需要更快或完全的灭火，那么也可使用诸如氮或二氧化碳的惰 性气体。在这种实施例中，上述系统还包括：
施压惰性气体源；
惰性气体流动控制阀；
用于在所述施压惰性气体源和所述惰性气体流动控制阀之间提供 气流流通的第三管道；以及
其中所述惰性气体流动控制阀与每一喷枪处于气流流通。
在一些实施例中，用于氧化剂气体和惰性气体的流动控制阀可集成 在同一阀集成件中，例如如果用作切割或钻孔工具的话，流动控制阀可 集成在喷枪固定器的阀集成件中。在其它实施例中，这些流动控制阀可 是单独的，并且上述系统可进一步包括用于在惰性气体流动控制阀和第 二管道之间提供气流流通的第四管道。在这些实施例中，氧化剂气体供 应可被切断，并且之后允许惰性气体流动通过一个或多个喷枪来熄灭一 个或多个喷枪。
如果需要带颜色的焰火，上述系统还可包括喷枪，其具有在易燃 金属表面的至少一部分上提供的着色剂。可替换的，上述系统还可包 括：
至少一着色剂源；以及
用于将所述着色剂从所述源添加到在第二管道中的氧化剂气体 流。每一喷枪可连接到不同的着色剂源，从而产生不同颜色的焰火。在 着色剂为粉末形式之处，上述系统还可包括用于将粉末着色剂添加到氧 化剂气体流的装置。合适的装置包括粉末供给系统，其使用如在金属喷 射和焰火喷射工业中使用的密封粉末储料器。
在所述系统中的每一喷枪可具有任意关于第一方面描述的上述特 征的任意合适组合。
根据本发明的第三方面，提供将至少一热喷枪用作焰火的方法，所 述方法包括：
将施压氧化剂气体以“点火”流速从外管的氧化剂气体入口端部 分通过所述热喷枪到其出口端；
点燃所述喷枪；
在点燃之后，保持施压氧化剂气体流以“备用”流速通过所述喷 枪，直到所述焰火是所需的；以及接下来
当需要时，将施压氧化剂气体流从所述“备用”流速增加到“展 示”流速。
上述“点火”流速优选从大约1l/min到大约10l/min，例如大 约5l/min。上述“备用”流速优选从大约1l/min到大约10l/min， 例如大约5l/min。上述“备用”流速通常恰好足以保持在喷枪末端处 的燃烧温度，并且这样通常不小于或可与“点火”流速相同。使用“备 用”流速发射最小量的闪火。依赖于所要实现的效果和喷枪的尺寸，上 述“展示”流速通常从大约10l/min到大约1000l/min，例如从大 约200到大约600l/min。
如果在刚点燃之后马上需要焰火，那么可以将流速从所述“备用” 流速增加到所述“展示”流速，或者在点燃之后不立即需要焰火，那么 可增加一段时间，但是将需要在某一时刻爆发出来。上述“备用”流速 通常与上述“点火”流速相同。
闪火从喷枪喷射出的高度在一定程度上依赖于上述氧化剂气体 的“展示”流速。这样，较高的“展示”流速一般导致闪火喷射出较大 的高度。
氧化剂气体的高“展示”流速获得从喷枪的“喷泉”效果。例 如，在具有14mm孔的热喷枪中的500l/min的流速在空气中喷射出至少 5m的闪火。
相反，氧化剂气体的低“展示”流速可产生“瀑布”的效果， 在那即使喷枪朝上，也形成闪火的向下流动。例如，低“展示”流速从 30l/min到150l/min，例如100l/min。
上述“展示”流速在展示过程中可变化以便改变闪火的展示。另 外，在“展示”流速之后喷枪可回复到“备用”流速，直到再次需要喷 枪。
上述一个或多个喷枪以任意角度或倾斜例如旁侧或向下取向的取向 显然也是可能的。如果喷枪是在坚硬的表面上操作的话，下落的熔化液 滴当其接触表面时可进一步分裂成较小的闪火，从而提供另外所需的美 学效果。另外，喷枪可波动和/或旋转来提供另外的美学效果。由于喷枪 的快速移动以及喷枪的开/关的切换，可能“写出”符号、单词和/或信 息或在空气中“描绘”图片。
通过使用旋转连接来提供到氧化剂气体来应用垂直旋转喷泉产生诸 如轮转烟花(Catherine Wheels)、Revolving Suns或Pin Wheels的 旋转闪火喷泉。诸如Carousels或“girandolas”的水平旋转喷泉也可 以该方式实现。快速旋转的喷枪末端移动地非常快，其可提供闪火喷射 的增加的长距离。在旋转过程中通过设计氧化剂气体的压力来形成开和 关的脉冲，可以获得具有旋转闪火喷泉的另外效果。
形成氧化剂气体压力脉冲也可应用来实现带有音乐声为‘son-et- lumiere’焰火展示方式的同步闪火喷泉。
还提供一种设备，包括：
至少一热喷枪；
施压氧化剂气体源；
用于上述或每一热喷枪的氧化剂气体流动控制阀；
用于每一对阀和热喷枪的第一管道，上述或每一第一管道用于在所 述阀和所述热喷枪的氧化剂气体入口端部分之间提供气流流通；
第二管道，用于在所述施压氧化剂气体源和上述或每一阀之间提供 气流流通；
其特征在于所述设备还包括：
施压惰性气体源；
惰性气体流动控制阀；
用于在所述施压惰性气体源和所述惰性气体流动控制阀之间提供 气流流通的第三管道；以及
其中所述惰性气体流动控制阀与上述或每一喷枪处于气流流通。
上述一个或多个热喷枪可以是传统的热喷枪，也就是不具有依然的 塑料导火索。可替换的，上述一个或多个喷枪可以是如上所述的喷枪。 在包含多于一个喷枪的实施例中，每一喷枪可以是传统的喷枪或如上所 述的喷枪。可替换的，可使用传统和当前喷枪的混合。上述一个或多个 喷枪可具有如上所述喷枪的一些或所有特征的任意合适组合。
根据本发明的第四方面，提供一种热喷枪，包括：
具有氧化剂气体入口端部分和出口端部分的易燃金属外管，所述端 部分沿着至少一气体流动路径处于气流流通；以及
在外管出口端部分设置的摩擦点火系统，所述摩擦点火系统包括一 转子和一易燃外壳，所述外壳包括与所述或至少一气体流动路径处于气 流流通设置的一气体入口和一气体出口，所述外壳在气体入口和一个或 多个气体出口之间限定气体流动路径，所述转子设置在所述气体流动路 径内，以便靠气体沿着所述气体流动路径流动在所述外壳内旋转。
根据本发明的第五方面，提供一种热喷枪，包括：
具有氧化剂气体入口端部分和出口端部分的易燃金属外管，所述端 部分沿着至少一气体流动路径处于气流流通；
在所述外管的出口端部分处设置的用于点燃所述喷枪的易燃塑料 导火索；以及
用于点燃所述导火索的电点火系统，其中所述塑料导火索还包括 从所述导火索延伸进入所述外管的若干易燃金属丝。
根据第四方面和第五方面的热喷枪可具有上述特征的任意合适组 合。
上述或每一喷枪可用作切割或钻孔工具或作为焰火。在其中只具有 一个喷枪的设备的实施例中，上述喷枪通常用作切割或钻孔工具，在其 中具有若干喷枪的设备的实施例中，上述设备通常用作焰火系统。
附图说明
现在只通过例子的方式以及参照附图描述本发明，其中：
图1是具有电点火系统的热喷枪的部分横断面侧视图；
图2是图1中所示热喷枪的沿线A-A的横断面视图；
图3是根据本发明一焰火系统的一种可能布置的示意图；
图4是在将喷枪作为焰火进行测试的例子中使用布置的示意图；
图5A是在图1的热喷枪的出口端部分处设置的代替电点火系统的摩 擦点火系统的横断面视图；
图5B是图5A所示摩擦点火系统沿线B-B的横断面视图。

参照图1和2，热喷枪102包括具有氧化剂气体的入口端部分106 和出口端部分108的由铁或钢制成的外管104。所述外管104为圆形横 断面，并且具有大约16mm的外径，大约14mm的孔以及大约2m的长度。
喷枪102具有在外管104中共轴设置的内管110。内管110具有氧 化剂气体的入口端部分112和延伸超出外管104出口端部分108的出口 端部分114。内管由铝制成。
喷枪102具有封裹在外管104中的若干棒116。所述若干棒116的 一部分封裹在内管110中并且剩余部分装填在内管114和外管104之 间。所述棒116由铁或钢制成，并且限定若干气体流动路径118，使得 在氧化剂气体入口端部分106和所述外管104的端部分108之间处于气 流流通。
一聚氨酯导火索120，122设置在喷枪102的出口上。导火索120， 122具有两部分，第一部分120设置在内管110的出口端部分114之上， 而第二部分122设置在外管104的出口端部分118之上。每一部分120， 122是具有一定长度的柔性聚氨酯管。第一部分120具有不大于内管110 外径的内径，以便与内管110提供摩擦配合。第二部分122具有不大于 外管104外径的内径，以便与外管104提供摩擦配合。
在导火索的上述部分120，122中提供若干铁或钢的保险金属丝 124，并且延伸进入内管110和外管104。保险金属丝124的直径不大于 约2mm。
在聚氨酯导火索120，122的第一部分120中提供镍铬金属丝的环圈 126。上述环圈126是用于点燃所述聚氨酯导火索120，122的电点火系 统(未示出的一部分。
喷枪102具有在内管110的出口端部分114中设置的第一气体流动 控制孔128以及在外管104的氧化剂气体入口端部分106中设置的第二 气体流动控制孔130。
喷枪102在喷枪102外管104的氧化剂气体入口端部分106附近具 有“卷曲”部分132，其抓握住喷枪102的内部组件110，116，从而防 止在使用过程中将它们从喷枪102中射出。
通过使用电点火系统(未示出将大约2A的电流通过镍铬金属丝的环 圈126同时氧气以大约5l/min的低流速经过喷枪102而将热喷枪102 点燃。环圈126变热并点燃聚氨酯导火索120，122的第一部分120。
聚氨酯导火索在氧中“白热”燃烧，也就是其在足够高的温度下燃 烧，例如大约2000℃，以点燃铁保险金属丝124。在氧气流中点燃的保 险金属丝124和聚氨酯导火索120，122的第一部分120的燃烧结合就足 以点燃内管110的出口端部分114。
导火索120，122的第二部分122和剩余的铁保险金属丝124通过来 自导火索燃烧的第一部分120以及来自已经点燃铁的热量而点燃。目前 存在足够的热量来点燃在喷枪102外管104的出口端部分108中的铁以 及在氧气流中的棒116的端部。
通过喷枪102的氧气流可保持在“备用”流速下例如大约5l/min， 直到喷枪需要使用，例如用于切割或钻孔目的或作为焰火的热喷枪，依 赖于喷枪尺寸和所需喷射的闪火的程度，在该点上氧气流速可增加到从 大约10l/min到大约1000l/min的操作或“展示”流速。
图3示意示出如在图1和2中所示的四个喷枪302a，302b，302c， 302d如何连接以便用作焰火系统。
第一喷枪302a通过第一气体管道332a连接到通常关闭的螺线阀 334a，其依次通过第二气体管道336a通过压力调节器340连接到高压氧 气源338。合适源的一个例子是压力在大约30Mpa的压缩氧气缸338。
喷枪302a的出口端部分连接到聚氨酯导火索320a，其依次连接到 电点火器342a。电点火器342a和螺线阀334a通过同一回路344连接到 开关阵列346(或者继电器的计算机操作的阵列)，其由形成电流的装置 348供电，在该情形下其为电池。
电点火器342a可以位于来自螺线阀334a的单独回路上，并且这样 电点火器342a和阀334a可独立控制。
每一剩余喷枪302b，302c，302d以与第一喷枪302a同样的方式连 接。
在使用过程中，氧气从源338流动通过调节器340，在那压力从大 约30Mpa降低到大约700Kpa，然后到达螺线阀334a，334b，334c，334d。
当需要特定的喷枪时，电流通过电路344的相关部分来打开相应的 阀以及来点燃电点火器，从而点燃喷枪本身，一旦点燃，上述喷枪可只 通过增加经过喷枪的氧气流而用作焰火(例如，通过进一步打开螺线阀。
通过螺线阀连续的打开和关闭或者特定为了产生美学愉悦的花样和 效果另外改变氧化剂气体流速来产生焰火展示。
图4是在下述例子中进行测试布置的示意图。喷枪402通过管道 432，436和阀434，440连接到氧气缸438。由电点火系统444，446来 提供喷枪的点火。压缩二氧化碳气体的气缸450通过压力调节器452和 管道454连接通到第二阀456。
焰火402如上所述操作并且在紧急事件发生时可通过切断到焰火的 氧气供应(也就是通过关闭阀434，并且取而代之供应二氧化碳(也就是 通过打开阀456到焰火而将其熄灭。
参照图5A和5B，在图1所示喷枪102外管104的出口端部分108 处设置摩擦点火系统或单元558。具体的，摩擦点火系统558设置在位 于内管110上的塑料导火索120上。
摩擦点火系统558具有一转子56和一易燃外壳562，570。所述转 子具有心轴568，以便将转子安装在外壳562的主体中。所述外壳562， 570具有与至少一气体流动路径118处于气流流通设置的气体入口564 以及至少一气体出口566。上述外壳562，570在气体入口564和一个或 多个气体出口566之间限定一气体流定路径。设置转子560以便在气体 流动路径中旋转。
外壳的顶部570保持少量的摩擦配磨组合物572，通常包括氯酸盐 和/或诸如高氯酸钡的高氯酸盐。心轴568的一端延伸进入上述组合物 572。心轴的另一端延伸进入所述外壳的主体5672中的孔内。
在示范实施例中，转子和外壳都是由诸如聚苯乙烯的塑料材料制成 的。
通常是氧气O2的氧化剂气流经过喷枪102并且使转子560转动。转 子在外壳562，570中旋转，并且在转子560和外壳562之间形成摩擦， 产生点燃外壳562的热量。转子560的旋转还点燃摩擦配磨组合物572， 其依次还点燃外壳562，570。一旦点燃，摩擦点火系统558点燃塑料导 火索120，并且接下来以常规方式点燃喷枪。
                          例子
建立如图4中所示的焰火系统，喷枪402为2m长并且包括外钢管， 其具有圆形横断面，具有大约16mm的外径和大约14mm的孔，封裹若干 软铁金属丝和铝管。在喷枪的出口端部分处提供聚氨酯导火索。
喷枪靠电并且气态分子氧以大约200Kpa到大约400Kpa的压力以10 l/min的初始流速经过喷枪而点燃，接下来在点燃之后以500l/min的 流速经过喷枪。
点火花费了大约10秒的时间，之后喷枪成功燃烧，带有一柱光亮的 白色焰火和光亮的白色和黄色的闪火展示，直到整个喷枪耗尽，其花费 了大约2分钟的时间。上述喷柱的高度大约为6米。
对具有高达6米长度和具有26mm外径的喷枪进行测试，并且使用如 图5A和5B中所示的旋转摩擦点火系统成功点燃。
本发明优选实施例的优势，包括：
·热喷枪的更安全和更方便点燃；
·热喷枪的可靠远程点燃；
·与传统焰火相比更安全制造、运输和储存；
·与传统焰火相比使用更安全，因为可以通过切断氧气供应而熄灭 焰火；
·与传统焰火相比具有小的毒性；
·与传统焰火相比更便宜；以及
·与传统焰火相比对环境造成较少危害。
贯穿说明书全文，在上下文中用于执行一种功能的术语“装置”意 旨适于和/或构建成执行该功能的至少一种装置。
应该意识到本发明并不局限于参照优选实施例进行描述的细节，而 是在不脱离本发明范围下可作出各种改型和变化，上述范围由下述权利 要求进行限定。