ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ Российский патент 2012 года по МПК H01T13/24 H01T13/16 

Предлагаемое изобретение относится к энергетике и может быть использовано в ракетных двигателях, в дожигательных устройствах и других энергоустановках, в которых необходимо осуществление многократного воспламенения (поджига) горючих компонентов.

Одной из проблем создания воспламенителей для высокоэнергетических установок является повышение их надежности, особенно в случае их многоцикличной работы.

Как правило, при таких режимах происходит обгорание и загрязнение электродов воспламеняющего устройства продуктами неполного сгорания (т.н. процесс «закоксовывания»), что снижает надежность работы всей энергоустановки.

Известно коническое вихревое устройство смешения и сжигания (воспламенения) для реактивных двигателей, описанное в патенте США 3199295 от 26.08.1968 года, содержащее тангенциальные и радиальные отверстия для впрыска компонентов топлива во внутреннюю полость конуса - камеры сгорания и цилиндрическое отверстие - сопло в центре конического устройства для выхода продуктов сгорания. Для воспламенения несамовоспламеняющихся компонентов топлива в устройстве предусмотрена электрическая свеча.

Такое устройство для смешения компонентов топлива образует весьма неоднородную топливную смесь, для воспламенения которой требуется достаточно высокая мощность электрического тока, подводимого к электрической свече.

Кроме того, такое устройство неработоспособно при многоразовом запуске двигателя, работающего на углеводородном топливе в напряженных условиях при малых расходах топлива.

Известно также устройство для воспламенения компонентов топлива в камере сгорания ЖРД (преимущественно для кислородно-водородных двигателей, например для двигателя SSME американского ракетоплана «Спейс шаттл») (см. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. / Под ред. Г.Г.Гахуна. М.: Машиностроение, 1989, стр.77, рис.4.7 - прототип).

Устройство содержит корпус, внутри которого расположены реакционная полость, сужающаяся к выходу в камеру сгорания, трубопроводы подачи горючего и окислителя. Пусковые порции компонентов поджигаются электроискровой свечой, установленной в корпусе. Устройство работает следующим образом.

Окислитель и горючее в реакционную полость подаются практически одновременно и смешиваются. Вниз по течению, где произошло смешение компонентов до заданного состава, на смесь воздействует искра от включенной свечи, которая поджигает смесь.

Недостатком данного устройства является то, что такое устройство неэффективно при работе на углеродосодержащих компонентах топлива при малых расходах топлива и многократных включениях, когда на запусках и остановах продукты неполного сгорания загрязняют электроды свечи, а также происходит их подгар.

Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности работы воспламеняющего устройства и снижение вероятности загрязнения и прогара электродов воспламенителя.

Указанная цель достигается тем, что, в известном техническом решении, содержащем корпус и изолированный токопроводящий стержень, согласно изобретению корпус выполнен с уплотняющей крышкой и каналом подачи управляющего вещества, внутри корпуса расположен подпружиненный подвижный поршень, жестко соединенный с контактным корпусом, внутри которого закреплен изолированный токопроводящий стержень, а в нижней части контактного корпуса, перед стержнем, выполнена завесочная форсунка, соединенная с каналом подвода газовой завесы.

Кроме того, подвижный поршень полностью выполнен из токоизоляционного материала, а стержень выполнен из двух подпружиненных между собой частей.

Указанная совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что благодаря подвижности электрода (токопроводящего стержня) появляется возможность убирать его из зоны горения компонентов (после их поджига), а благодаря наличию форсунки - организовать газовую «завесу» с целью недопущения попадания продуктов сгорания на него.

Предлагаемое техническое решение представлено на фиг.1, где:

1 - корпус;

2 - уплотняющая крышка;

3 - канал подачи управляющего вещества;

4 - пружина;

5 - поршень;

6 - контактный корпус;

7 - токопроводящий стержень;

8 - завесочная форсунка;

9 - канал подвода;

10 - высоковольтный кабель;

11 - штуцер управления;

12 - штуцер продувки.

На корпусе 1 расположена уплотняющая крышка 2, в которой выполнен канал 3 подачи управляющего вещества. Внутри корпуса 1 расположен подпружиненный посредством пружины 4 поршень 5, жестко соединенный с контактным корпусом 6, внутри которого закреплен изолированный токопроводящий стержень 7. В нижней части корпуса 1, перед стержнем 7, выполнена завесочная форсунка 8, соединенная с каналом подвода 9. Стержень 7 выполнен из двух подпружиненных между собой частей, причем к верхней его части подстыкован высоковольтный кабель 10.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости воспламенения горючих компонентов сначала подается управляющее вещество (сжатый воздух) в штуцер управления 11, которое давит на поршень 5 и сжимает пружину 4. При этом токоизолированный стержень 7 вместе с контактным корпусом 6 выдвигаются в рабочую зону воспламенения горючих компонентов (на фиг.1 не показано).

На высоковольтный кабель 10 подается напряжение, и в области завесочной форсунки 8 возникает искра, приводящая к возгоранию компонентов.

После поджига компонентов напряжение снимается, давление в штуцере 11 сбрасывается. При этом под действием пружины 4 поршень 5, а вместе с ним и токоизолированный стержень 7 выводится из зоны горения компонентов. Этому способствует и поступающий в штуцер продувки 12 воздух продувки, который по каналу подвода 9 поступает в форсунку 8, осуществляя завесу места возникновения искры и предохраняя электроды как от обгорания, так и от образования на них коксообразного налета, появляющегося при неполном сгорании компонентов.

При необходимости повторного поджига процесс повторяется.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволит повысить надежность работы воспламенителя за счет снижения вероятности закоксования и подгара электродов.

Предлагаемый воспламенитель относится к энергетике и может быть использован в ракетных двигателях, в дожигательных устройствах и других энергоустановках, в которых необходимо осуществление многократного воспламенения (поджига) горючих компонентов. Воспламенитель содержит корпус и изолированный токопроводящий стержень. Корпус выполнен с уплотняющей крышкой и каналом подачи управляющего вещества. Внутри корпуса расположен подпружиненный подвижный поршень, жестко соединенный с контактным корпусом. Внутри контактного корпуса закреплен изолированный токопроводящий стержень. В нижней части контактного корпуса, перед стержнем, выполнена завесочная форсунка, соединенная с каналом подвода. Предпочтительно подвижный поршень полностью выполнен из токоизоляционного материала. Предпочтительно стержень выполнен из двух подпружиненных между собой частей. Достигается повышение надежности работы воспламеняющего устройства и снижение вероятности загрязнения и прогара электродов воспламенителя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Воспламенитель, содержащей корпус и изолированный токопроводящий стержень, отличающийся тем, что корпус выполнен с уплотняющей крышкой и каналом подачи управляющего вещества, внутри корпуса расположен подпружиненный подвижный поршень, жестко соединенный с контактным корпусом, внутри которого закреплен изолированный токопроводящий стержень, а в нижней части контактного корпуса перед стержнем выполнена завесочная форсунка, соединенная с каналом подвода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижный поршень полностью выполнен из токоизоляционного материала.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что стержень выполнен из двух подпружиненных между собой частей.