СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК H01T13/06 H01T13/00 

Изобретение относится к системам зажигания двигателей, преимущественно газотурбинных.

Известна свеча зажигания, содержащая корпус и кожух обдува с окном для подвода воздуха из диффузора камеры сгорания [1]. Недостатком такой конструкции является затрудненный розжиг горючей смеси при запуске двигателя вследствие того, что охлаждающий воздух уменьшает концентрацию топлива в зоне розжига свечи, что ухудшает пусковые характеристики камеры сгорания.

Известна также свеча зажигания, содержащая корпус с расположенным в нем центральным электродом и кожух, охватывающий корпус свечи [2]. Внутри кожуха установлена гильза с перфорированной перегородкой. Однако, при нагреве происходит деформация подвижного соединения между корпусом и кожухом свечи, что нарушает герметизацию данного соединения и приводит к прорыву горячих газов из камеры сгорания наружу двигателя и выгоранию свечи. Кроме того, центральный электрод такой свечи не защищен от воздействия высокотемпературного потока продуктов горения, что вызывает коксование топлива на нем и перегрев свечи.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция свечи зажигания, содержащая корпус с расположенным в нем центральным электродом и кожух, охватывающий корпус свечи, снабженный отражателем, образующим с торцом корпуса кольцевой канал в форме щели [3]. Электрод и отверстие в отражателе для выхода плазменного разряда не защищены от воздействия высокотемпературного потока продуктов горения. Это снижает защитные свойства отражателя, ухудшает теплоизоляцию свечи, а также приводит к коксованию топлива на центральном электроде свечи, что снижает ресурс, надежность и пусковые характеристики свечи.

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в увеличении ресурса, надежности и пусковых характеристик свечи за счет повышения эффективности ее охлаждения и уменьшения коксования топлива на электроде путем создания воздушной завесы над электродом и эжекции топливно-воздушной смеси при розжиге из камеры сгорания через выходное отверстие отражателя.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в свече зажигания, содержащей корпус, расположенный в нем центральный электрод и кожух, охватывающий корпус с образованием охлаждающей полости, снабженный впускными и выпускными отверстиями и отражателем с выходным отверстием, согласно изобретению, отражатель скреплен с торцом кожуха перегородкой, выполненной в форме незамкнутого кольца по профилю кожуха, и образует над торцем электрода щелевой канал, при этом по меньшей мере одно выпускное отверстие охлаждающей полости выполнено на торце кожуха между электродом и участком перегородки, расположенном против ее незамкнутой части, а выходное отверстие отражателя сообщается со щелевым каналом.

Выполнение перегородки, скрепленной с торцом кожуха и выполненной в форме незамкнутого кольца по профилю кожуха с образованием над торцом электрода щелевого канала позволяет создать заградительное воздушное охлаждение над центральным электродом свечи, что повышает эффективность охлаждения электрода, корпуса и кожуха свечи за счет теплоизоляции их поверхностей от воздействия высоких температур, создаваемых в зоне горения и уменьшает коксование топлива на центральном электроде.

Выполнение по меньшей мере одного выпускного отверстия на торце кожуха между электродом и участком перегородки, расположенном против ее незамкнутой части, а также выполнение выходного отверстия отражателя сообщающимся со щелевым каналом позволяет создать дополнительный эффект эжекции топливовоздушной смеси из камеры сгорания через выходное отверстие отражателя при розжиге. В продольном щелевом канале воздух будет иметь большую скорость движения, чем скорость потоков в полости жаровой трубы камеры сгорания. Статическое давление в продольном щелевом канале будет ниже, чем в выходном отверстии отражателя свечи и в полости жаровой трубы в месте установки свечи зажигания, что в свою очередь приводит к эжекции топливо-воздушной смеси из зоны обратных токов жаровой трубы к отверстию для выхода плазмы в отражателе, и далее - в щелевой канал.

При этом в зоне выходного разрядного отверстия отражателя горючая смесь не только не обедняется охлаждающим воздухом, а наоборот топливный аэрозоль устремляется навстречу потоку плазмы, вытекающему из выходного отверстия отражателя, повышая пусковые характеристики свечи при розжиге топливо-воздушной смеси, а также надежность и безотказность запусков газотурбинного двигателя.

Изобретение иллюстрируется следующими фигурами.

На фиг. 1 изображен продольный разрез свечи зажигания. На фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1.

Свеча зажигания содержит корпус 1, расположенный в нем центральный электрод 2 и кожух 3, охватывающий корпус 1 с образованием охлаждающей полости 4 и снабженный впускными 5 и выпускными 6 отверстиями и отражателем 7. Отражатель 7 скреплен с торцом 8 кожуха 3 перегородкой 9, выполненной в форме незамкнутого кольца по профилю 10 кожуха 3, что дает возможность течения охлаждающего воздуха 11 в продольном направлении 12. Выпускное отверстие 6 охлаждающей полости 4 расположено на торце 8 кожуха 3 между центральным электродом 2 и профилем 13 перегородки 9, расположенной против ее незамкнутой части 14 на расстоянии 15.

В отражателе 7 выполнено выходное отверстие 16, соосное с электродом 2 и сообщающееся с продольным каналом 17, который выполнен в форме щели 18 и образован торцом 8 кожуха 3, перегородкой 9 и отражателем 7. Показано направление 19 течения потока воздуха в жаровой трубе, стенка 20, полость горения 21 жаровой трубы и направление 22 течения потока топливовоздушной смеси в зоне обратных токов, где установлена свеча. Показаны направления 23 течения эжектируемого потока топливо-воздушной смеси к отверстию 16 для выхода плазмы, а также наружный корпус 24 камеры сгорания.

При работе газотурбинного двигателя охлаждающий воздух 11 из компрессора поступает через впускные отверстия 5 в охлаждающую полость 4, далее - через выпускное отверстие 6 протекает через продольный канал 17 в форме щели 18 в направлении 12, создавая воздушный слой заградительного охлаждения над корпусом 1 свечи и его центральным электродом 2, определяемым высотой щели 18 или перегородки 9. Такое выполнение конструкции повышает эффективность охлаждения свечи и устраняет коксование топлива на центральном электроде 2 свечи.

При розжиге горючей смеси при запуске двигателя воздушный поток 12, протекая в щелевом канале 17, создает побочный эффект эжекции топливо-воздушной смеси из зоны ее обратных потоков 22 через отверстие 16 в отражателе 7 в направлении 23.

При работе свечи поток плазмы выходит из отверстия 16 в противоположном направлении к эжектируемому потоку 23 топливо-воздушной смеси, улучшая розжиг горючей смеси при запуске двигателя.

Изобретение относится к системам зажигания преимущественно газотурбинных двигателей и позволяет повысить ресурс, надежность и пусковые характеристики свечи зажигания за счет повышения эффективности ее охлаждения и уменьшения коксования на электроде путем создания воздушной завесы над электродом. Отражатель свечи зажигания скреплен с торцом ее кожуха перегородкой, выполненной в форме незамкнутого кольца по профилю кожуха, и образует над торцом электрода щелевой канал, при этом по меньшей мере одно выпускное отверстие охлаждающей полости выполнено на торце кожуха между электродом и участком перегородки, расположенным напротив ее незамкнутой части, а выходное отверстие отражателя сообщено с щелевым каналом. 2 ил.

Свеча зажигания содержащая корпус расположенный в нем центральный электрод и кожух, охватывающий корпус с образованием охлаждающей полости, снабженный впускными и выпускными отверстиями и отражателем с выходным отверстием, отличающийся тем, что отражатель скреплен с торцом кожуха перегородкой, выполненной в форме незамкнутого кольца по профилю кожуха, и образует над торцом электрода щелевой канал, при этом по меньшей мере одно впускное отверстие охлаждающей полости выполнено на торце кожуха между электродом и участком перегородки, расположенным напротив ее незамкнутой части, а выходное отверстие отражателя сообщено со щелевым каналом.