[發明專利]磁穩等離子流點火發生器

有效

• 申請號: 200910071234.4
• 申請日: 2009-01-09
• 公開（公告）號: CN101463763A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 楊家龍;鄭洪濤;譚智勇;陳明敏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F02C7/266
• 分類號: F02C7/266
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及的是一種發動機的點火器，特別是一種適用于燃氣輪機的點火發生器。

(二)背景技術

現如今燃氣輪機由于其功率大、重量尺寸小、效率高等優點，在航空、船舶、發電等諸多領域得到廣泛應用和發展。在燃氣輪機的啟動過程中，點火是關鍵。點火的成功率將直接關系到整個裝置的安全可靠運行。

目前，常用的燃氣輪機點火方法有電火花點火和半導體表面放電點火，電火花點點火能量較低，點火延時長。半導體表面放電點火雖然可以得到較大的點火功率，但由于半導體的壽命問題，直接影響整個點火裝置的性能和壽命，且電磁輻射相當嚴重。

等離子點火是近年來的一種新型點火裝置，利用電弧激發高溫等離子體引燃燃料。其優點在于點火功率大，可以提高點火的成功率和燃燒的穩定性。現有的等離子點火技術有脈沖式等離子點火和連續等離子射流點火，脈沖式等離子點火由于放電頻率的限制，持續點火能量不足，能提供的等離子體不多，因此，出現了連續等離子射流點火的概念，既改變脈沖的工作方式為連續的等離子射流。該設想具有十分重要的現實意義和很高的可行性。因此，本發明在前期做了大量的理論研究，并掌握了一定的技術基礎。(如哈爾濱工程大學碩士論文：《等離子點火器燃燒流場的數值模擬》，《等離子點火器三維燃燒流場數值模擬》，《等離子發生器空氣流動數值模擬》等)對于數值模擬以及仿真結果的分析證明本發明的可行及重大的實際意義：對于燃氣輪機在惡劣工況下的點火可靠性大大提高，并能維持燃燒室的穩定，擴大了邊界條件。本發明提出了磁穩等離子流點火發生器構思，進行了多次的設計與改進，并經過多次試驗，證明其與仿真結果相符合，切實可行并具有實用價值。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種可以解決小電流工作狀態下等離子弧的穩定及等離子射流發生問題，并能使發生器的使用壽命大大提高的磁穩等離子流點火發生器。

本發明的目的是這樣實現的：

其組成包括安裝座1，絕緣體2，旋流器7，陰極5和陽極6；在安裝座1外設置磁穩線圈4；安裝座1和陽極6成一體且其內部為空腔、側壁上開有空氣入口；陰極5置于安裝座1和陽極6的空腔內，安裝座1和陽極6與陰極5之間設置絕緣體2；陰極5后部為尖錐形且尖錐形處開有旋流出孔構成旋流器7；陽極6的出口形狀為縮放噴口狀，其內壓縮角與陰極5配合將電弧壓縮推入陽極6中部，噴出的等離子射流由外擴角放大，形成錐面；安裝座1與高壓點火電纜屏蔽層相連并與大地相通；安裝座1內有內極3，內極3與陰極5緊密相接。

其工作時由點火激勵器通過高壓點火電纜與其連接，高壓點火電纜的外部屏蔽層連接點火激勵器的正極與本發明的安裝座；高壓點火電纜的內芯連接點火激勵器的負極與本發明的內極。高壓點火電纜的屏蔽層與內芯間有聚四氟乙烯絕緣層，絕緣層平均厚度不小于2mm。

本發明還可以包括這樣一些結構特征：

1、陽極6內開有氣冷噴道。

2、陰極5上開的旋流出孔的孔數量為偶數，沿軸向對稱均勻分布，出孔方向與軸向平行，出孔數量在4～8個為宜。

3、磁穩線圈4的內部繞組沿軸向纏繞。

4、陰極5的尖端釬焊有一小塊鋯金屬。

本發明的技術特點是通過點火激勵器在點火發生器內部建立起連續電弧，由磁穩線圈4與流過的壓縮空氣對電弧產生磁壓縮與氣冷壓縮作用，將電弧壓縮成等離子弧，此時壓縮空氣與等離子弧接觸產生連續的高速高溫等離子體射流噴出，點燃燃料/空氣混合物。

本發明可以實現在小電流工作狀態下，等離子弧的穩定以及等離子射流的發生。可以解決小電流工作狀態下等離子弧的穩定及等離子射流發生問題，并能使發生器的使用壽命大大提高。

(四)附圖說明

附圖是本發明的結構示意圖。

(五)具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

結合附圖，本發明的磁穩等離子流點火發生器的結構包括安裝座1、絕緣體2、內極3、磁穩線圈4、陰極5、陽極6和旋流器7。

安裝座1上接頭設有螺紋接口與高壓點火電纜相連，內極3與陰極5緊密相接，安裝座1與陽極6是一體結構并與大地相通。

絕緣體2采用耐高溫絕緣材料，將安裝座1與陰極5可靠絕緣分離開以避免短路打火。在本實施例中絕緣體2采用絕緣陶瓷材料。

旋流器7與陰極5是一體式結構，其原理是在陰極5頭部錐面上開出旋流出孔，開孔數量為6個，沿軸向對稱均勻分布，出孔方向與軸向平行，其作用是使空氣流旋轉噴出以對等離子弧產生氣冷壓縮作用。