ПРОВОД ЗАЖИГАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ Российский патент 2025 года по МПК H01B7/04 F02C7/266 H01T13/04 

Изобретение относится к электрическим системам зажигания авиационных газотурбинных двигателей, в частности к проводам или кабелям зажигания высоковольтным для емкостных систем зажигания газотурбинных авиационных двигателей, а также может использоваться в системах зажигания промышленных газотурбинных установок.

Известны провода зажигания высоковольтные для систем зажигания газотурбинных двигателей (патент RU 191750 U1 кл. Н01B 7/02, 20.08.2019, патент RU 2710203 B2, кл. Н01B 7/02, 25.12.2019, патент US 7124724 B2, кл. Н01Т 13/00, 24.10.2006, EP1856703A1, кл. Н01В 1/02, 21.11.2007, WO 2006/088828 кл. Н01В 1/02, 24.08.2006, патент US 7147493 B1, кл. Н01R 13/44, 12.12.2006, патент RU 2406172 C2 кл. Н01В 7/04, 10.12.2010, патент RU 178111 U1, кл. Н01В 7/16, 23.03.2018, патент US 7065956 B2, кл. F02C 7/264, 23.03.2006, патент RU 2773695 C1, кл. F02C 7/266, 07.06.2022), содержащие проводник разрядного тока, окруженный изоляцией, заключенный во внутреннем объеме экранирующей металлической оплетки, контактные устройства для подключения проводника разрядного тока к контактам высоковольтного вывода агрегата зажигания и контактной головки свечи зажигания, также фитинги, обеспечивающие соединение металлической экранирующей оплетки с экраном свечи зажигания и высоковольтного вывода агрегата зажигания.

Одним из недостатков при использовании этих проводов зажигания высоковольтных является затруднение их размещения в подкапотном пространстве газогенератора газотурбинных двигателей. Это связано с тем, что для обеспечения вибропрочности и удовлетворительного размещения в нем провода зажигания высоковольтного, проводника разрядного тока в изоляции требуется применение г-образных металлических угольников или разворота провода под прямым углом, что обусловлено необходимостью размещения провода зажигания высоковольтного вдоль близкого к цилиндрической поверхности газотурбинного двигателя (вдоль компрессора или камеры сгорания), что в свою очередь обусловлено радиальным к оси газотурбинного двигателя размещением свечи зажигания. Необходимость уменьшения газодинамических потерь при работе газотурбинных двигателей требует уменьшения диаметра мотогондолы в зоне газогенератора этих двигателей, т.е. максимального уменьшения подкапотного пространства в зоне размещения экрана корпуса свечи зажигания, установленной в камере сгорания. Провода зажигания высоковольтные без специальных г-образных металлических угольников с фитингами, предназначенными для подключения к экрану свечей зажигания и к металлической экранирующей оплетке, не обеспечивают необходимых минимальных радиусов изгиба провода зажигания высоковольтного для его размещения в подкапотной зоне, в случае ограничения ее размеров. Например, у провода зажигания марки ПВЗРО-15, согласно ТУ 16-505.240-81 п.5.5, допускается изгиб по радиусу не менее 50 мм.

Кроме того, имеет место низкая вибропрочность соединений металлической экранирующей оплетки с фиттингами и г-образными металлическими угольниками при допустимых радиусах изгиба расположенных в них проводниках разрядного тока в изоляции.

Указанных недостатков, а именно пониженной вибропрочности провода зажигания высоковольтного с г-образными металлическими угольниками и фитингами с гайками, лишен провод зажигания высоковольтный (патент US 6684621 B1, кл. F02G 7/266, 03.02.2004), принятый за прототип и содержащий проводник разрядного тока, окруженный изоляцией, заключенный во внутреннем объеме экранирующей металлической оплетки, со стороны подключения к агрегату зажигания дополнительно включающий первый цилиндрический ступенчатый фитинг, к которому подсоединена экранирующая металлическая оплетка и гайка, а также первое контактное устройство, соединенное пайкой с проводником разрядного тока, а со стороны подключения к свече зажигания включает второй цилиндрический ступенчатый фитинг, г-образный сварной трубчатый металлический угольник, сваркой соединенный со вторым трубчатым фиттингом, а также соединенный с экранирующей металлической оплеткой, второе контактное устройство, пайкой соединенное с проводником разрядного тока и располагающееся на торце, как минимум одну цилиндрическую витую пружину, цилиндрический керамический изолятор, гайку, закрепленную на втором цилиндрическом ступенчатом фитинге.

Использование г-образного сварного трубчатого металлического угольника повышает вибропрочность провода зажигания высоковольтного, однако не решает проблемы размещения элементов его конструкции в подкапотном пространстве газотурбинного двигателя в связи с большими размерами г-образного сварного трубчатого металлического угольника, в т.ч. из-за необходимости его соединения сваркой со вторым трубчатым фиттингом, т.к. сварные соединения требуют дополнительного увеличения линейных размеров для облегчения соединения.

Кроме того, недостатком является то, что простая форма керамического изолятора и его последовательное взаимное расположение с цилиндрической витой пружиной вкупе со вторым контактным устройством, непосредственно располагающимся на торце, для контакта со свечой зажигания делает необходимым применение в свече зажигания своего, экранного керамического изолятора, охватывающего и изолирующего в радиальном направлении область контакта, в связи с чем применение двух керамических изоляторов - одного экранного керамического изолятора в свече зажигания, другого в проводе зажигания высоковольтном, увеличивает осевые размеры соединения свечи зажигания с проводом зажигания высоковольтным в зоне размещения г-образного цилиндрического патрубка. Что обуславливает увеличение требуемого подкапотного пространства в этом месте и, таким образом, увеличивает динамические потери при работе газотурбинного

Задачей предлагаемого изобретения является создание простой и в то же время технологичной в изготовлении конструкции провода зажигания высоковольтного, обеспечивающего надежную работу и небольшие его габариты в осевом направлении в зоне соединения со свечой зажигания с целью размещения его в подкапотном пространстве газотурбинного двигателя при его ограниченных размерах.

Технический результат заключается в сокращении габаритов провода зажигания высоковольтного и исключении необходимости увеличения радиальных размеров мотогондолы либо выступания капота в месте соединения провода со свечой зажигания, что, соответственно, уменьшает газодинамические потери при работе газотурбинного двигателя.

Предлагаемая конструкция провода зажигания высоковольтного для емкостных систем зажигания газотурбинных авиационных двигателей содержит проводник разрядного тока, окруженный изоляцией, заключенный во внутреннем объеме экранирующей металлической оплетки, со стороны подключения к агрегату зажигания дополнительно включающий первый цилиндрический ступенчатый фитинг, к которому подсоединена экранирующая металлическая оплетка и гайка, а также первое контактное устройство, соединенное пайкой с проводником разрядного тока, а со стороны подключения к свече зажигания включает второй цилиндрический ступенчатый фитинг, металлический угольник, с одной стороны соединенный с экранирующей металлической оплеткой, второе контактное устройство, пайкой соединенное с проводником разрядного тока, цилиндрическую витую пружину, керамический изолятор, гайку, закрепленную на втором цилиндрическом ступенчатом фитинге, при этом металлический угольник выполнен в виде г-образного цилиндрического патрубка и пайкой соединен со вторым цилиндрическим ступенчатым фитингом, причем паяный шов локализован на внутренней поверхности упомянутого второго цилиндрического ступенчатого фитинга, с меньшим диаметром, керамический изолятор выполнен ступенчатым по внутренней и внешней поверхности, часть керамического изолятора с меньшим внутренним и внешним диаметрами обращена к стороне второго цилиндрического ступенчатого фитинга, цилиндрическая витая пружина размещена между торцом второго цилиндрического ступенчатого фитинга и внешней поверхностью керамического изолятора в месте перехода большего внешнего диаметра керамического изолятора на его меньший внешний диаметр, при этом второе контактное устройство размещено во внутреннем объеме керамического изолятора со стороны большего внутреннего диаметра.

Новым, согласно заявляемому изобретению, является то, что металлический угольник выполнен в виде г-образного цилиндрического патрубка и пайкой соединен со вторым цилиндрическим ступенчатым фитингом, причем паяный шов локализован на внутренней поверхности упомянутого второго цилиндрического ступенчатого фитинга, с меньшим диаметром, керамический изолятор выполнен ступенчатым по внутренней и внешней поверхности, часть керамического изолятора с меньшим внутренним и внешним диаметрами обращена к стороне второго цилиндрического ступенчатого фитинга, цилиндрическая витая пружина размещена между торцом второго цилиндрического ступенчатого фитинга и внешней поверхностью керамического изолятора в месте перехода большего внешнего диаметра керамического изолятора на его меньший внешний диаметр, при этом второе контактное устройство размещено во внутреннем объеме керамического изолятора со стороны большего внутреннего диаметра.

Выполнение металлического угольника в виде г-образного цилиндрического патрубка, пайкой соединённого со вторым цилиндрическим ступенчатым фитингом, локализация паяного шва на внутренней поверхности упомянутого второго цилиндрического ступенчатого фитинга с меньшим диаметром, керамический изолятор ступенчатый по внутренней и внешней поверхности, расположение части керамического изолятора с меньшим внутренним и внешним диаметрами со стороны второго цилиндрического ступенчатого фитинга, размещение цилиндрической витой пружины между торцом второго цилиндрического ступенчатого фитинга и внешней поверхностью керамического изолятора в месте перехода большего внешнего диаметра керамического изолятора на его меньший внешний диаметр, размещение второго контактного устройства во внутреннем объеме керамического изолятора со стороны большего внутреннего диаметра позволяет существенно уменьшить осевые размеры необходимые для размещения экрана свечи зажигания, соединенного с проводом зажигания высоковольтным в подкапотном пространстве газотурбинного двигателя и тем самым обеспечить уменьшение газодинамических потери при его работе.

Уменьшение осевых размеров при размещении провода зажигания высоковольтного, а, следовательно, и необходимых размеров подкапотного пространства в этом месте достигается использованием г-образного цилиндрического патрубка, запаянного непосредственно во второй цилиндрический ступенчатый фитинг, взаимным расположением и формой керамического изолятора и цилиндрической витой пружины, размещением второго контактного устройства во внутреннем объеме керамического изолятора со стороны большего внутреннего диаметра.

Замена сварного соединения г-образного цилиндрического патрубка со вторым цилиндрическим ступенчатым фитингом пайкой обеспечивает уменьшение осевых размеров, плеча г-образного цилиндрического патрубка, спаянного с фитингом соосно оси свечи зажигания, позволяет разместить цилиндрическую часть г-образного цилиндрического патрубка в зоне паянного соединения.

Кроме того, форма керамического изолятора и его взаимное расположение с цилиндрической витой пружиной и размещение второго контактного устройства во внутреннем объеме керамического изолятора со стороны большего внутреннего диаметра позволяет исключить необходимость применения в экране свечи зажигания так называемого экранного керамического изолятора, при этом фактически вместо двух керамических изоляторов - одного в свече зажигания, другого в проводе зажигания высоковольтном, в отличие от прототипа, применяется один керамический изолятор провода зажигания высоковольтного. Исключение экранного керамического изолятора из конструкции свечи зажигания за счет применения предлагаемого провода зажигания высоковольтного позволяет значительно сократить осевые размеры соединения свечи зажигания с проводом зажигания высоковольтным в зоне размещения г-образного цилиндрического патрубка. Это, в свою очередь, обеспечивает дополнительное уменьшение требуемого подкапотного пространства в этом месте, и таким образом уменьшает динамические потери при работе газотурбинного двигателя в полете.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1-2.

На фиг. 1 изображен пример реализации провода зажигания согласно предлагаемому изобретению.

Провод зажигания высоковольтный для емкостных систем зажигания газотурбинных авиационных двигателей содержит проводник разрядного тока 1, окруженный изоляцией 2, заключенный во внутреннем объеме экранирующей металлической оплетки 3, со стороны подключения к агрегату зажигания дополнительно включающий первый цилиндрический ступенчатый фитинг 4, к которому подсоединена экранирующая металлическая оплетка 3 и гайка 5, а также первое контактное устройство 6, соединенное пайкой с проводником разрядного тока 1, а со стороны подключения к свече зажигания включает второй цилиндрический ступенчатый фитинг 7, металлический угольник 8, с одной стороны соединенный с экранирующей металлической оплеткой 3, второе контактное устройство 9, пайкой соединенное с проводником разрядного тока 1, цилиндрическую витую пружину 10, керамический изолятор 11, гайку 12 закрепленную на втором цилиндрическом ступенчатом фитинге 7, при этом металлический угольник 8 выполнен в виде г-образного цилиндрического патрубка и пайкой соединен со вторым цилиндрическим ступенчатым фитингом 7, причем паяный шов локализован на внутренней поверхности упомянутого второго цилиндрического ступенчатого фитинга 7 с меньшим диаметром, керамический изолятор 11 выполнен ступенчатым по внутренней и внешней поверхности, часть керамического изолятора с меньшим внутренним и внешним диаметрами обращена к стороне второго цилиндрического ступенчатого фитинга 7, цилиндрическая витая пружина 10 размещена между торцом второго цилиндрического ступенчатого фитинга 7 и внешней поверхностью керамического изолятора 11 в месте перехода большего внешнего диаметра керамического изолятора на его меньший внешний диаметр, при этом, второе контактное устройство 9 размещено во внутреннем объеме керамического изолятора 11 со стороны большего внутреннего диаметра.

На фиг. 2а показан пример провода зажигания высоковольтного, спроектированного в соответствии с прототипом, где в него входит металлический угольник 8, выполненный в виде г-образного цилиндрического патрубка, который сваркой соединён со вторым цилиндрическим ступенчатым фитингом 7, при этом провод зажигания высоковольтный соединен со свечой зажигания 13, где провод зажигания высоковольтный включает применяемый керамический изолятор 14 цилиндрического вида, а свеча зажигания 13 включает экранный керамический изолятор 15. За счет оснащения экранным керамическим изолятором 15 свечи зажигания 13 и металлического угольника 8, выполненного в виде г-образного цилиндрического патрубка, сваркой соединённого со вторым цилиндрическим ступенчатым фитингом 7 габариты соединения недостаточно компактны.

Пример провода зажигания высоковольтного с металлическим угольником 8, выполненным в виде г-образного цилиндрического патрубка, который пайкой соединен со вторым цилиндрическим ступенчатым фитингом 7, и керамическим изолятором, выполненным ступенчатым по внутренней и внешней поверхности, в сборе со свечой зажигания 16 изображен на фиг. 2б, при этом отсутствует необходимость комплектования свечи зажигания 16 собственным экранным керамическим изолятором, а габариты в осевом направлении в зоне соединения со свечой зажигания, по сравнению с прототипом, изображенным на фиг 2а, уменьшаются на расстояние Н, что исключает необходимость увеличения радиальных размеров мотогондолы либо выступания капота в месте соединения провода со свечой зажигания и, что, соответственно, уменьшает газодинамические потери при работе газотурбинного двигателя.

На фиг. 2в изображен провод зажигания с керамическим изолятором 11, выполненным ступенчатым по внутренней и внешней поверхности, в разъединенном со свечой зажигания 16 положении.

Провод зажигания высоковольтный соединяется с агрегатом зажигания посредством гайки 5, а со свечой зажигания путем наворачивания на корпус свечи зажигания гайки 12 (см. фиг.1). Импульсы высокого напряжения, генерируемые агрегатом зажигания, передаются с первого контактного устройства 6, проходя через проводник разрядного тока 1 на второе контактное устройство 9, которое в свою очередь передает их на контактную головку свечи зажигания.

Испытания экспериментальных образцов провода зажигания высоковольтного, изготовленных согласно предлагаемому изобретению в составе со свечой зажигания авиационного газотурбинного двигателя, подтверждает эффективность технических решений.

Предлагаемая конструкция соответствует современным требованиям к проводам зажигания высоковольтным для емкостных систем зажигания газотурбинных авиационных двигателей, а также может использоваться в системах зажигания промышленных газотурбинных установок.

Изобретение относится к проводам систем зажигания газотурбинных двигателей. Технический результат заключается в сокращении габаритов провода зажигания и достигается тем, что провод зажигания, содержащий проводник разрядного тока, изоляцию и экранирующую металлическую оплетку, включает первый цилиндрический ступенчатый фитинг, к которому подсоединена оплетка и гайка, а также первое контактное устройство, соединенное пайкой с проводником. Провод включает металлический угольник в виде г-образного цилиндрического патрубка, соединенный с оплеткой с одной стороны и соединенный пайкой со вторым цилиндрическим ступенчатым фитингом с другой стороны. Паяный шов локализован на внутренней поверхности второго цилиндрического ступенчатого фитинга с меньшим диаметром. Провод включает второе контактное устройство, соединенное пайкой с проводником, керамический изолятор, выполненный ступенчатым, пружину и гайку, закрепленную на втором ступенчатом фитинге. Пружина размещена между торцом второго ступенчатого фитинга и внешней поверхностью керамического изолятора. Второе контактное устройство размещено во внутреннем объеме керамического изолятора. 2 ил.

Провод зажигания высоковольтный для емкостных систем зажигания газотурбинных авиационных двигателей, содержащий проводник разрядного тока, окруженный изоляцией, заключенный во внутреннем объеме экранирующей металлической оплетки, со стороны подключения к агрегату зажигания дополнительно включающий первый цилиндрический ступенчатый фитинг, к которому подсоединена экранирующая металлическая оплетка и гайка, а также первое контактное устройство, соединенное пайкой с проводником разрядного тока, а со стороны подключения к свече зажигания включает второй цилиндрический ступенчатый фитинг, металлический угольник, с одной стороны соединенный с экранирующей металлической оплеткой, второе контактное устройство, пайкой соединенное с проводником разрядного тока, цилиндрическую витую пружину, керамический изолятор, гайку, закрепленную на втором цилиндрическом ступенчатом фитинге, отличающийся тем, что металлический угольник выполнен в виде г-образного цилиндрического патрубка и пайкой соединен со вторым цилиндрическим ступенчатым фитингом, причем паяный шов локализован на внутренней поверхности упомянутого второго цилиндрического ступенчатого фитинга с меньшим диаметром, керамический изолятор выполнен ступенчатым по внутренней и внешней поверхности, часть керамического изолятора с меньшим внутренним и внешним диаметрами обращена к стороне второго цилиндрического ступенчатого фитинга, цилиндрическая витая пружина размещена между торцом второго цилиндрического ступенчатого фитинга и внешней поверхностью керамического изолятора в месте перехода большего внешнего диаметра керамического изолятора на его меньший внешний диаметр, при этом второе контактное устройство размещено во внутреннем объеме керамического изолятора со стороны большего внутреннего диаметра.