[發明專利]一種微型半導體電嘴結構

有效

• 申請號: 201811527548.6
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109854388B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 萬思明;烏凱
• 申請（專利權）人: 陜西航空電氣有限責任公司
• 主分類號: F02C7/266
• 分類號: F02C7/266
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種微型半導體電嘴結構，包括殼體、絕緣體、中心電極和圓片，中心電極主體為臺階圓柱結構，放電端具有帽蓋，表面鍍鎳；絕緣體主體為外圓具有臺階面，內部具有軸向臺階通孔的圓柱結構；絕緣體的小徑端為放電端，燒結有半導體材料；絕緣體通孔臺階面以及與通孔臺階面處于同一徑向位置的外圓部位有金屬化層，絕緣體通孔小徑段直徑與中心電極大徑段直徑一致，長度一致；殼體與絕緣體外圓金屬化位置對應的部位有退刀槽；圓片具有中心通孔，通過圓片能夠中心電極和絕緣體釬焊在一起。本發明降低微型半導體電嘴氣壓下的放電電壓、提高產品合格率、提高產品質量、延長其使用壽命。

技術領域

本發明屬于航空發動機微型半導體電嘴，本發明涉及一種微型半導體電嘴結構。

背景技術

微型半導體電嘴是飛機發動機的重要附件，該微型半導體電嘴的優點是結構簡單、可加工性好；缺點是氣壓下放電電壓高，產品合格率低，使用壽命短。該微型半導體電嘴的結構是由殼體1、絕緣體2、中心電極3、襯套4組成(現行微型半導體電嘴結構簡圖見圖1)。氣壓下放電電壓高的原因是中心電極3與絕緣體2之間存在無法避免的間隙(主要因為中心電極3為金屬件，絕緣體2為陶瓷件，如果兩者之間沒有間隙，會在很高的工作溫度下，金屬件熱漲將陶瓷件撐裂)；產品壽命短的原因是中心電極3放電端損耗過快，當中心電極3放電端損耗超過一定尺寸后，產品就會失效。

圖1中現行微型半導體電嘴各零件的關系為：絕緣體2與中心電極3在部分區域通過金屬化釬焊工藝連接在一起，形成絕緣體組件。然后將殼體1和襯套4通過釬焊的方式與絕緣體組件連接成一個整體。要求各個焊接部位在1MPa氣壓下不漏氣，要求殼體1與中心電極3之間的絕緣電阻不大于0.5MΩ，1MPa氣壓下殼體1與中心電極3之間的放電電壓不大于1500V。

主要工藝過程為：絕緣體2與中心電極3在爐中釬焊成絕緣體組件7(見圖2)；將殼體1與襯套4在爐中與絕緣體組件7釬焊形成半導體電嘴(見圖3)。釬焊采用銀銅焊料，氫氣保護，釬焊溫度820℃，保溫15min。

現行微型半導體電嘴的最大缺陷是氣壓下放電電壓高、合格率低、使用壽命短。其根本原因是中心電極放電端直線式的結構，該結構造成的設計缺陷是中心電極3與絕緣體2之間無法避免的間隙，在一定的氣壓下，間隙會形成一個難以擊穿的絕緣介質層，造成氣壓下放電電壓高；同時中心電極3直線式的結構造成了其放電端的尺寸偏小，微型半導體電嘴工作中中心電極3放電端耐電蝕時間短，造成該微型半導體電嘴使用壽命短。同時在釬焊后，由于焊料過渡浸潤到殼體1的螺紋上以及部分螺紋變形，造成微型半導體電嘴報廢，產品合格率低。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，降低微型半導體電嘴氣壓下的放電電壓、提高產品合格率、提高產品質量、延長其使用壽命，本發明提出一種微型半導體電嘴結構。

為了解決氣壓下放電電壓高的問題，本發明將中心電極3直線式的結構改為帽蓋式的結構，帽蓋式結構的中心電極通常采用在較大的能夠有空間采用膠密封的半導體電嘴上。微型半導體電嘴由于本身空間很小，膠密封不能達到需要的密封效果，只能采用金屬化釬焊的方式進行固定和密封。這樣就出現了一個新問題，如果為了確保金屬化釬焊固定和密封的效果，中心電極兩端就都需要帽蓋，這樣中心電極就無法裝入絕緣體2中。為了解決該問題，本發明將中心電極后端的帽蓋去掉，而增加一個單獨的圓片8，這樣就解決了中心電極裝配問題，同時降低了放電電壓，再由于放電端增加了帽蓋，中心電極耐電蝕時間延長，也就延長了該電嘴的使用壽命。

而為了解決焊料過度浸潤引起的產品報廢問題，本發明采用改變絕緣體2外圓金屬化及釬焊位置的辦法；為了避免釬焊后殼體1螺紋變形，采取加厚該部位壁厚的辦法。通過對現行微型半導體電嘴結構分析，襯套4只是起到釬焊過渡作用，可以取消。取消襯套4之后，不僅能增大殼體1螺紋部位的壁厚，減少該部位變形，同時可取消絕緣體2的臺階，也增加了絕緣體2的強度。總之，通過改進能全面提高該微型半導體電嘴的質量。

基于上述原理：本發明的技術方案為：