Свеча зажигания плазменная
Свеча зажигания плазменная относится к элементам электрического оборудования, а именно - к элементам систем зажигания, в частности применяемых для розжига горючих смесей в камерах сгорания газотурбинных двигателей, газотурбинных приводов газоперекачивающих агрегатов и энергетических установок и решает задачу создания простой и надежной конструкции свечи зажигания для розжига горючих смесей в камерах сгорания газотурбинных двигателей, газотурбинных приводов газоперекачивающих агрегатов и энергетических установок.
Поставленная задача решается свечей зажигания плазменной, содержащей основной трубчатый корпус с установленным в нем изолятором, во внутреннем канале которого в стеклогерметике закреплен центральный электрод, между изолятором и корпусом установлена медная клиновидная втулка, стержень центрального электрода, охваченный керамической втулкой и герметиком, отличающейся тем, что медная клиновидная втулка обращена острием в сторону рабочего торца, стержень центрального электрода сваркой соединен с центральным электродом, центральный электрод закреплен в изоляторе гайкой, в экранной части свечи изолятор выполнен с полостью для установки контактного устройства, корпус в рабочей части свечи выполнен с утолщением, образуя боковой электрод и вихревую камеру, центральный электрод выполнен с цилиндрической посадочной площадкой, в которую упирается искрообразующий изолятор, который, одновременно, упирается в буртик корпуса, межэлектродный зазор находится между коническими поверхностями центрального и бокового электродов, в рабочей части корпуса свечи выполнены четыре тангенциальных отверстия для подвода плазмообразующего воздуха, боковой электрод образует канал для выброса плазмы.
Полезная модель относится к элементам электрического оборудования, а именно - к элементам систем зажигания, в частности применяемых для розжига горючих смесей в камерах сгорания газотурбинных двигателей, газотурбинных приводов газоперекачивающих агрегатов и энергетических установок.
Известна свеча зажигания (патент РФ 2029196, МПК F23Q 3/00, 1991.05.05), содержащая корпус с плазменной камерой и центральный электрод, разделенные изолятором, отличающаяся тем, что, с целью повышения воспламеняющей способности свечи, поверхность изолятора, образующая искровой промежуток, расположена перпендикулярно к оси плазменной камеры.
К недостаткам данной конструкции необходимо отнести недостаточно высокие эксплуатационные характеристики свечи.
Известна свеча зажигания для газотурбинного двигателя (патент РФ на полезную модель №52529, Н01Т 13/00 (2006.01), 2005.10.24), содержащая основной трубчатый корпус с установленным в нем искрообразующим изолятором, во внутреннем канале которого в стеклогерметике закреплен центральный электрод, дополнительный корпус, частично размещенный внутри основного корпуса и соединенный с ним, герметично сваркой, с закрепленной в нем медной клиновидной втулкой, обращенной большим сечением в сторону рабочего торца свечи и стеклогерметизирующей втулкой, герметизирующий изолятор, во внутреннем канале которого в стеклогерметике закреплен токоведущий стержень, экранную керамическую промежуточную втулку, цангу, керамический трубчатый изолятор, отличающаяся тем, что между цангой и центральным электродом размещена оплетка-жгут из коррозионно-стойких проволок, пайкой соединенная с ними, в которую вставлен токоведущий стержень, в свече дополнительно имеется контакт бокового электрода, два керамических изолятора, между которыми установлена спиральная пружина, противоположные обращенным к пружине торцы этих изоляторов упираются, соответственно, в торец дополнительного корпуса, трубчатый керамический изолятор противоположным торцем упирается в буртик на боковой поверхности искрообразующего изолятора, обратная сторона этого буртика соприкасается с внутренним торцем основного корпуса свечи, рабочий торец
искрообразующего (центрального) электрода выступает за внешний торец основного корпуса свечи, на рабочем торце искрообразующего изолятора имеются тангенциальные канавки, соединяющие его боковую поверхность с кольцевой полостью, образованной конической поверхностью контакта центрального электрода и кольцевой канавкой на рабочем торце искрообразующего изолятора, при этом внутренний торец контакта бокового электрода лежит на рабочем торце искрообразующего изолятора, а в контакте бокового электрода имеется соосное с контактом центрального электрода отверстие, имеющее со стороны внешнего торца контакта бокового электрода цилиндрическое сечение, диаметр которого меньше диаметра контакта центрального электрода в месте его контакта с торцевой поверхностью искрообразующего изолятора, и коническое отверстие, меньшим диаметром сопряженное с цилиндрическим отверстием в контакте бокового электрода, а большим диаметром, выходящим на внутренний его торец, установленный на рабочей торец искрообразующего изолятора, коническое отверстие контакта бокового электрода образует с боковой конической поверхностью контакта центрального электрода кольцевую коническую полость, переходящую в цилиндрическое отверстие в контакте бокового электрода, цилиндрическая поверхность бокового электрода, охватывающая выступающую из основного корпуса цилиндрическую поверхность искрообразующего изолятора, имеет шлицы, глубина которых достигает глубины его внутреннего торца, в шлицы контакта бокового электрода входят выступы, выполненные на торце основного корпуса свечи с образованием осевых зазоров между торцевыми поверхностями корпуса и контактом бокового электрода, в осевом зазоре между шлицами на контакте бокового электрода и основного корпуса на боковой поверхности искрообразующего изолятора полностью или частично расположены начала тангенциальных канавок, выходящих в кольцевую канавку на рабочем торце искрообразующего изолятора.
Преимуществом данной свечи перед существующими является образование удлиненной плазменной струи, что позволяет устанавливать свечу в камере сгорания на меньшую глубину, тем самым выводя ее из зоны воздействия высоких температур и повышая ресурс.
К недостаткам данной конструкции необходимо отнести сложность устройства, сварную конструкцию, наличие значительного количества деталей сложной формы.
Кроме того, искрообразующий изолятор данной свечи выполнен с тангенциальными канавками, что затрудняет процесс его изготовления и приводит значительному увеличению материальных и временных затрат, а боковой электрод
выполнен съемным, что может привести к выходу свечи из строя в ходе ее монтажа-демонтажа на двигателе, затрудняет процесс технического обслуживания и приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик.
Также при изготовлении свечи используются драгоценные и редкоземельные металлы, что приводит к значительному увеличению ее себестоимости.
Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является создание простой и надежной конструкции свечи зажигания для розжига горючих смесей в камерах сгорания газотурбинных двигателей, газотурбинных приводов газоперекачивающих агрегатов и энергетических установок.
Поставленная задача решается свечой зажигания плазменной, содержащей основной трубчатый корпус с установленным в нем изолятором, во внутреннем канале которого в стеклогерметике закреплен центральный электрод, между изолятором и корпусом установлена медная клиновидная втулка, стержень центрального электрода, охваченный керамической втулкой и герметиком, отличающаяся тем, что медная клиновидная втулка обращена острием в сторону рабочего торца, стержень центрального электрода сваркой соединен с центральным электродом, центральный электрод закреплен в изоляторе гайкой, в экранной части изолятор образует полость для установки контактного устройства, корпус в рабочей части свечи выполнен с утолщением, образуя боковой электрод и вихревую камеру, центральный электрод выполнен с переходом стержня к большему диаметру на уровне стеклогерметика, на уровне окончания изолятора центральный электрод выполнен со ступенчатым переходом к большему диаметру, с коническим переходом к большему диаметру, участок с достигнутым диаметром, конусообразный переход к меньшему диаметру, межэлектродный зазор находится между коническими поверхностями центрального и бокового электродов, в рабочей части корпуса свечи выполнены четыре тангенциальных отверстия для подвода плазмообразующего воздуха, канал для выброса плазмы.
Экранная часть корпуса свечи имеет резьбу для крепления гайки угольника в целях передачи электрического контакта от агрегата зажигания.
Корпус выполнен с фланцем для монтажа свечи на двигателе.
На фиг.1 представлена заявляемая свеча зажигания плазменная, содержащая трубчатый корпус 1 с установленным в нем изолятором 2, во внутреннем канале которого в стеклогерметике 3 закреплен центральный электрод 4, между изолятором 2 и корпусом 1 установлена медная клиновидная втулка 5, стержень 6 центрального
электрода, охваченный герметиком 7, стержень центрального электрода 6 сваркой соединен с центральным электродом 4, центральный электрод 4 закреплен в изоляторе 2 гайкой 8, в экранной части свечи изолятор 9 образует полость 10 для установки контактного устройства (на фиг.1 не показано), корпус 1 в рабочей части свечи выполнен с утолщением 11, образуя боковой электрод и вихревую камеру, центральный электрод 4 выполнен с цилиндрической посадочной площадкой, в которую упирается изолятор 2, который, одновременно, упирается в буртик корпуса 1, межэлектродный зазор 12 величиной от 0,7 до 2 мм находится между коническими поверхностями центрального 4 и бокового 11 электродов, в рабочей части корпуса свечи 1 выполнены четыре тангенциальных отверстия 13 диаметром от 2 до 4 мм для подвода плазмообразующего воздуха, боковой электрод 11 образует канал 14 диаметром от 2 до 7,5 мм и длиной от 2 до 30 мм для выброса плазмы.
Экранная часть корпуса свечи имеет резьбу 15 для крепления гайки угольника (на фиг.1 не показана) в целях передачи электрического контакта от агрегата зажигания.
Корпус выполнен с фланцем 16 для монтажа свечи на двигателе.
Уменьшение диаметра отверстий до величины менее 2 мм приводит к уменьшению расхода воздуха, увеличению температуры плазменной струи и снижению ресурсных показателей свечи.
Увеличение диаметра отверстий до величины более 4 мм приводит к увеличению расхода воздуха, снижению температуры плазменной струи и ухудшению воспламеняющей способности свечи.
Уменьшение диаметра канала до величины менее 2 мм приводит к увеличению перепада давления плазмообразующего воздуха на свече, снижению скорости истечения плазмы и устойчивости горения дуги в связи с увеличением влияния сносящего потока в камере сгорания.
Увеличение диаметра канала до величины более 7,5 мм приводит к уменьшению перепада давления плазмообразующего воздуха на свече и возникновению электрической дуги в межэлектродном зазоре без образования плазменной струи, выбрасываемой в камеру сгорания.
Уменьшение длины канала до величины менее 2 мм приводит к интенсивному нагреву электродов и, как следствие, снижению ресурса свечи.
Увеличение длины канала до значения более 30 мм приводит к увеличению теплоотвода в электроды и снижению энергии, выделяемой на рабочем торце.
Межэлектродный зазор 12 образован коническими поверхностями центрального 4 и бокового 11 электродов, обращенными большими сечениями друг к другу.
Уменьшение его до величины менее 0,7 мм приводит к снижению мощности, выделяемой на свече и, как следствие, к ухудшению воспламеняющей способности системы плазменного зажигания.
Увеличение его до величины более 2 мм приводит к возрастанию мощности, потребляемой системой зажигания из бортсети, и увеличению пробивного напряжения свечи, что, в свою очередь, может привести к нарушению работоспособности выходных цепей агрегата зажигания вследствие воздействия высоких напряжений.
Свеча работает следующим образом.
Высокое напряжение, поступающее от агрегата зажигания через высоковольтный кабель прикладывается к центральному электроду 4 - через центральную жилу высоковольтного кабеля, контактное устройство (на фиг.1 не показаны) и стержень центрального электрода 6, к боковому электроду 11 - через экранную оплетку кабеля, гайку угольника (на фиг.1 не показаны) и корпус 1. Происходит интенсивная ионизация межэлектродного зазора с последующим его пробоем; между центральным и боковым электродами свечи зажигается электрическая дуга, разогревающая воздух, поступающий через тангенциальные отверстия 13 в корпусе, до температуры, при которой происходит образование низкотемпературной плазмы. Далее плазма выбрасывается в камеру сгорания через канал 14 и поджигает горючую смесь.
Заявляемая свеча зажигания технологична, имеет простую конструкцию, обеспечивающую требуемые характеристики для розжига горючих смесей в камерах сгорания газотурбинных двигателей, газотурбинных приводов газоперекачивающих агрегатов и энергетических установок, как следствие - невысокую стоимость.
Свеча зажигания плазменная, содержащая основной трубчатый корпус с установленным в нем изолятором, во внутреннем канале которого в стеклогерметике закреплен центральный электрод, между изолятором и корпусом установлена медная клиновидная втулка, стержень центрального электрода, охваченный керамической втулкой и герметиком, отличающаяся тем, что медная клиновидная втулка обращена острием в сторону рабочего торца, стержень центрального электрода сваркой соединен с центральным электродом, центральный электрод закреплен в изоляторе гайкой, в экранной части свечи изолятор выполнен с полостью для установки контактного устройства, корпус в рабочей части свечи выполнен с утолщением, образуя боковой электрод и вихревую камеру, центральный электрод выполнен с цилиндрической посадочной площадкой, в которую упирается искрообразующий изолятор, который одновременно упирается в буртик корпуса, межэлектродный зазор находится между коническими поверхностями центрального и бокового электродов, в рабочей части корпуса свечи выполнены четыре тангенциальных отверстия для подвода плазмообразующего воздуха, боковой электрод образует канал для выброса плазмы.
