[發明專利]一種拉長電弧等離子體射流點火器

有效

• 申請號: 201410568885.5
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104454290A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 何立明;趙兵兵;陳高成;金濤;張華磊;祁文濤;劉興建
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: F02P23/04
• 分類號: F02P23/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及能源動力領域的等離子體點火與燃燒強化技術，具體是一種拉長電弧等離子體射流點火器。

背景技術

隨著能源動力領域的快速發展，對惡劣條件下點火與燃燒強化技術提出了更高的要求。目前我國燃燒室中的點火裝置存在點火能量低，點火電弧不能拉長，很難滿足現代能源動力領域中發動機在寬參數變化的惡劣條件下對可靠點火與燃燒強化技術的要求。

在20世紀70年代開始引起各國專家廣泛關注的等離子體射流點火技術具有點火能量大，火舌穿透力強等特點，能夠提高發動機在高機動，惡劣條件下的點火可靠性，擴大點火范圍。近年來，世界各國都開始加大對等離子體射流點火技術的研究，使等離子點火的很多關鍵技術取得了較大的發展。1992年，美國GE公司以發動機主燃燒室或加力燃燒室為應用對象申請了等離子體點火系統的專利。2009年中國科技大學與皖能集團聯合研發“電站鍋爐等離子體煤粉點火系統”，具有點火熱效率高，適應工況范圍廣等特點。但上述等離子體點火器都具有體積和重量較大、結構復雜、電極溫度高、壽命短、點火能量低，而且工作環境壓力低等特點。空軍工程大學針對上述特點在2013年提出了一種航空發動機空氣旋流等離子體點火器，專利申請號為CN201310084697，該點火器實現了體積和重量小、結構簡單、使用和維護方便等特點，但點火器電弧弧根沒有拉長至陽極通道的外壁面，會對電極造成嚴重燒蝕，降低點火器的工作可靠性。

因此研制一種適于在寬參數變化的惡劣環境中使用且滿足工作可靠性的拉長電弧等離子體射流點火器具有重要的應用價值。

發明內容

為克服現有技術中存在的會對電極造成嚴重燒蝕，降低點火器的工作可靠性的不足，本發明提出了一種拉長電弧等離子體射流點火器。

本發明包括殼體、陰極安裝座、陰極、陽極、旋流器、絕緣套和進氣管；其中，旋流器固定在殼體內腔底部，并使該旋流器的上端面與陰極安裝座下端外圓周表面的凸臺端面接觸；所述陽極位于殼體內并與所述旋流器固連；所述絕緣套下端裝入旋流器的中心孔內，絕緣套上端的外圓表面與殼體上端的內表面干涉配合，并且絕緣套上端外圓表面的定位臺的端面與殼體內表面的定位臺配合，實現對絕緣套的定位；所述絕緣套中部的外圓周表面與殼體的內表面之間的間隙形成了氣室。所述陰極安裝座位于絕緣套內，該陰極安裝座一端的定位凸臺與絕緣套上端內表面的陰極安裝座定位面配合，實現對該陰極安裝座的軸向定位；陰極安裝座有定位凸臺一端與同軸電纜連接。陰極嵌裝在所述陰極安裝座下端端面中心的螺紋盲孔中，并使陰極的引弧端伸出絕緣套的下端面位于位于陽極內；所述陰極的引弧端與陽極噴口保持2～8mm放電距離；進氣管位于所述殼體的上端，與由絕緣套殼體之間形成的氣室空間貫通。

所述陰極安裝座一端端面的中心有陰極的安裝孔。

在所述殼體的中上部開有一個進氣管的安裝孔；進氣管的一端與殼體焊接，通過安裝孔與殼體氣室連通，另一端與發動機供氣裝置連接，進氣管的軸線與殼體軸線間的夾角γ＝30゜。

在所述絕緣套的上端有與殼體內表面的軸向定位凸臺配合的定位面；在絕緣套的下端有與旋流器的上端面配合的軸向定位凸臺。在該絕緣套上端的內表面形成了陰極安裝座的定位凸臺。所述絕緣套的上端與殼體上端干涉配合，絕緣套中部外表面與殼體中部內表面之間形成氣室；絕緣套內孔的孔徑與陰極安裝座的外徑為干涉配合，同時同軸電纜中陰極接線柱安裝在該絕緣套內孔上端。

所述的陰極安裝座的外徑與絕緣套的小內徑相同。所述陰極安裝座上端的圓周表面有徑向凸出的定位凸臺，該定位凸臺的下表面形成了與絕緣套上端內表面的定位凸臺配合的定位面。所述陰極安裝座下端端面的中心有陰極的安裝孔。

所述的陰極為桿狀，其外徑為2～3mm。該陰極的一端為外螺紋，用于將該陰極與陰極安裝座連接。該陰極的另一端為引弧端，該引弧端的端頭處為錐體，該錐體的錐角β為40°

所述陽極內表面的中部為錐面，該錐面的錐角α為60～90°，形成了陽極的收縮段；收縮段的最小內徑處與噴口連通。所述的噴口由位于陽極下部的內孔形成；噴口的形狀可以是孔徑為2～6mm等徑孔，也可以是錐角為20～50°的錐形擴張孔。

所述旋流器該旋流器的端面均布8個孔徑為3mm的旋流孔，使通過旋流器的工作介質產生旋流。所述旋流孔的開孔方與旋流器的軸向同向，旋流孔的螺旋角為45°。

本發明是一種具有火焰傳播速度大，穿透力強，富含活性空氣等離子體的拉長電弧等離子體射流點火器。與現有技術相比，本發明具有以下效果和優點：