[發明專利]一種射流引弧型長間距高能等離子體點火器

有效

• 申請號: 202011283400.X
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112443401B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 張志波;吳云;賈敏;崔巍;宋慧敏;金迪;梁華;李應紅
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 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

一種射流引弧型長間距高能等離子體點火器，由陽極109、內層絕緣件108、中間引弧電極107、外層絕緣件106、陰極105組成；這些部件依次從內到外嵌套安裝：陽極109嵌入內層絕緣件108后作為一個整體嵌入中間引弧電極107；這三個部件作為一個整體嵌入內層絕緣件106中，上述四個部件嵌入陰極105內，形成點火器整體結構。等離子體射流通過設計的射流孔往外傳播，最終和外部陰極接觸，使得外部陰極105和陽極107之間的空氣擊穿導通，形成大間距放電，從而增加放電間距、提升能量利用率，能夠解決目前電火花點火器存在間距小、效率低問題，無法滿足大能量放電需求的問題。

技術領域

本發明涉及等離子體技術，具體涉及一種利用合成射流引弧，從而實現長間距放電的高效高能等離子體點火器。

背景技術

基于火花放電的火花塞電嘴被廣泛應用于航空發動機、燃氣輪機、超燃沖壓發動機。電極間距是設計火花塞電嘴的關鍵參數。間距過大則需要較高的擊穿電壓，影響點火系統工作的可靠性；間距過小將導致放電效率降低，影響點火系統的點火性能。

目前，行業內普遍采用0.8～1.2mm作為電極間距。此時，點火系統單次儲存能量通常不大于20J，典型放電效率為10％～30％。對于超燃沖壓發動機而言，來流速度高、燃燒室內部湍流度大，對點火系統提出了更高要求，需要的點火能量更大、火花穿透深度更高。但是，如果仍沿用目前現有的點火電嘴，單純的只是提高點火系統中電源單次儲能，受限于點火電嘴電極間距較小，放電效率將隨能量增加而降低，增加的能量無法得到有效利用。因此，增加電源單次儲能的同時，放電間距必須同步增大，才能有效提高點火系統的能量。

綜上所述，現有火花塞電嘴存在著電極間距小、電能利用率低的問題，無法匹配大能量電源，不能滿足超燃沖壓發動機的點火需求。

發明內容

有鑒于此，為了解決大能量情況下，火花塞電嘴電極間距過小導致效率較低的突出問題，本發明提出一種利用合成射流實現引弧，增大放電電極間距的高能等離子體點火器。

提供一種射流引弧型長間距高能等離子體點火器，由陽極109、內部絕緣件 108、中間引弧電極107、外層絕緣件106、陰極105組成；這些部件依次從內到外嵌套安裝：陽極109嵌入內部絕緣件108后作為一個整體嵌入中間引弧電極107；這三個部件作為一個整體嵌入外層絕緣件106中，上述四個部件嵌入陰極105內，形成點火器整體結構；其中

陽極109為帶有一定凸臺的細長圓柱體，頭部為細長圓柱體209，尾部為相對短粗的圓柱體形凸臺210，圓柱體209和凸臺210同軸且成為一體；

內部絕緣件108大致為中空圓柱體，其頭部具有封堵面，封堵面中央具有第一通孔207，便于圓柱體209的頭部穿過，其尾部開放；內部絕緣件108內部形成第一圓孔208，第一圓孔208的直徑大于第一通孔207的直徑；圓柱體209 的直徑、長度與第一通孔207直徑、深度一致，且要保證陽極109頭部端面與絕緣件108頭部端面齊平；凸臺210直徑與第一圓孔208直徑一致，或凸臺210 直徑略小于第一圓孔208直徑；陽極109從第一圓孔208的尾部放入，全部嵌入第一圓孔208中；陽極109尾部端面與第一圓孔208尾部端面保證一定的絕緣安全距離；凸臺210的尾部距離208的尾部留有足夠的絕緣距離；

引弧電極107為中空圓柱體形狀，其頂部具有封堵面，尾部開放；頂部封堵面中央開第二通孔205，作為射流孔的一部分；引弧電極107內部形成第二圓孔206，第二圓孔206的直徑大于第二通孔205的直徑；絕緣件108自第二圓孔 206尾部放入，全部嵌入第二圓孔206中；引弧電極107的尾部與絕緣件108的尾部對齊；第二圓孔206的直徑等于內部絕緣件108的外徑，或內部絕緣件108 直徑略小于第二圓孔206直徑，便于二者之間以緊配合的方式連接；內部絕緣件108的尾部端面與第二圓孔206的尾部端面齊平；第二通孔205的直徑與射流孔101的直徑一致；陽極109與引弧電極107的頂部之間，在徑向上留有一定間距；第二通孔205的直徑與第一射流孔203、第二射流孔101的直徑一致；