RU51446U1 - IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE - Google Patents
IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE Download PDFInfo
- Publication number
- RU51446U1 RU51446U1 RU2005126317/22U RU2005126317U RU51446U1 RU 51446 U1 RU51446 U1 RU 51446U1 RU 2005126317/22 U RU2005126317/22 U RU 2005126317/22U RU 2005126317 U RU2005126317 U RU 2005126317U RU 51446 U1 RU51446 U1 RU 51446U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulator
- spark
- sleeve
- sealing
- central electrode
- Prior art date
Links
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 102
- 239000000565 sealant Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 19
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
Полезная медаль относится к свечам зажигания авиационных газотурбинных двигателей и решает задачу дальнейшего повышения термостойкости свечей. Поставленная задача решается свечой, содержащей основной трубчатый корпус с установленным в нем искрообразующим изолятором с полупроводниковым элементом и внутренним каналом, закрепленный в последнем в стеклогерметике центральный электрод, дополнительный корпус, соединенный с основным корпусом сваркой, медную клиновую втулку, герметизирующий изолятор с ножками и внутренним каналом с закрепленным в нем в стеклогерметике токоведущим стержнем, экранную керамическую трубку, цангу, соединяющую токоведущий стержень, центральный электрод, кольцевое уплотнение из нетоковедущего стеклогерметика, закрепленную на внутренней поверхности основного корпуса металлическую втулку, поджимающую искрообразующий изолятор с полупроводниковым элементом к внутреннему торцу основного корпуса, образующего боковой электрод свечи, при этом дополнительный корпус выполнен с буртом, герметизирующий изолятор установлен с упором в бурт, длина всей ножки герметизирующего изолятора выполнена больше в 1,4 раза длины его части, выступающей из уплотняющей втулки, ножка герметизирующего изолятора установлена с образованием кольцевого зазора с частью дополнительного корпуса, кольцевое уплотнение из нетоковедущего стеклогерметика размещено в этом кольцевом зазоре на медной клиновой втулке, керамическая изолирующая втулка установлена между этим уплотнением и металлической втулкой, стеклогерметик, закрепляющий токоведущий стержень во внутреннем канале герметизирующего изолятора, размещен в ножке изолятора со стороны экранной керамической втулки выше прямой линии, перпендикулярной оси свечи, проходящей через торец медной втулки с большим поперечным сечением. A useful medal relates to spark plugs of aircraft gas turbine engines and solves the problem of further increasing the heat resistance of candles. The problem is solved by a candle containing a main tubular body with a spark-forming insulator installed in it with a semiconductor element and an internal channel, a central electrode fixed in the glass sealer, an additional body connected to the main body by welding, a copper wedge sleeve, a sealing insulator with legs and an internal channel with a current-conducting rod fixed in it in glass sealant, a ceramic screen tube, a collet connecting the current-carrying rod, a central electro e, an annular seal made of non-conductive glass sealant, a metal sleeve fixed on the inner surface of the main body, pressing the spark-forming insulator with a semiconductor element to the inner end of the main body forming the side electrode of the candle, while the additional body is made with a collar, the sealing insulator is installed with an emphasis in the collar, the length of the entire leg of the sealing insulator is 1.4 times greater than the length of its part protruding from the sealing sleeve, the leg of the sealing insulator It is installed with the formation of an annular gap with a part of the additional housing, an annular seal made of non-conductive glass sealant is placed in this annular gap on a copper wedge sleeve, a ceramic insulating sleeve is installed between this seal and a metal sleeve, a glass sealant securing the current-carrying rod in the inner channel of the sealing insulator is placed in the insulator leg from the side of the screen ceramic sleeve above a straight line perpendicular to the axis of the candle passing through the end face of the copper ulki with a large cross-section.
Новым, согласно изобретению, является выполнение металлической втулки, закрепленной на внутренней поверхности основного корпуса, плотно охватывающей искрообразующий изолятор с полупроводниковым элементом, как по конической, так и по цилиндрической поверхностям, располагаемым со стороны рабочего торца свечи и имеющим больший диаметр, чем ножка этого изолятора, в которой во внутреннем канале закреплен центральный электрод, между стеклогерметиком, закрепляющим центральный электрод и торцевой поверхностью части контакта центрального электрода, размещенной во внутреннем канале искрообразующего изолятора, размещена дополнительная керамическая втулка, причем между торцевой поверхностью этой втулки и контактом центрального электрода имеется осевой зазор, между частью контакта центрального электрода, размещенной во внутреннем канале искрообразующего изолятора и внутренним торцем канала искрообразующего изолятора с большим диаметром, также имеется осевой зазор, а центральный электрод со стороны стеклогерметика, закрепляющего его в канале искрообразующего изолятора, имеет буртик, который расположен во внутреннем канале дополнительной керамической втулки. New according to the invention is the implementation of a metal sleeve mounted on the inner surface of the main body, tightly covering the spark-forming insulator with a semiconductor element, both on the conical and cylindrical surfaces located on the side of the working end of the candle and having a larger diameter than the leg of this insulator in which the central electrode is fixed in the inner channel, between the glass sealant fixing the central electrode and the end surface of the contact part of the central an electrode is placed in the inner channel of the spark-forming insulator, an additional ceramic sleeve is placed, and there is an axial clearance between the end surface of this sleeve and the contact of the central electrode, between the contact part of the central electrode located in the internal channel of the spark-forming insulator and the inner end of the channel of the spark-forming insulator with a large diameter, there is also an axial clearance, and the central electrode on the side of the glass sealant securing it in the channel of the spark-forming insulator It has a collar, which is located in the inner channel of the additional ceramic sleeve.
Description
Полезная модель относится к свечам зажигания, в частности - к свечам зажигания поверхностного разряда авиационных газотурбинных двигателей.The utility model relates to spark plugs, in particular, to spark plugs for a surface discharge of aircraft gas turbine engines.
Известна свеча зажигания [1], которая содержит корпус из жаропрочного металла, керамический изолятор, полупроводниковый элемент в виде кольца, центральный электрод с рабочей частью и контактным стержнем и стеклогерметик, заключенный между корпусом, полупроводниковым элементом и стержнем центрального электрода, стержень выполнен из металла, имеющего коэффициент линейного расширения, равный коэффициенту термического расширения материала керамического изолятора, рабочая часть центрального электрода снабжена буртиком для закрепления в полупроводниковом элементе и глухим отверстием для размещения в нем частично контактного стержня, при этом стержень заглублен в отверстие до упора с образованием между частями электрода электрического контакта.Known spark plug [1], which contains a body made of heat-resistant metal, a ceramic insulator, a semiconductor element in the form of a ring, a central electrode with a working part and a contact rod and glass sealant enclosed between the body, a semiconductor element and the core of the central electrode, the rod is made of metal, having a coefficient of linear expansion equal to the coefficient of thermal expansion of the material of the ceramic insulator, the working part of the central electrode is provided with a shoulder for fixing in a semiconductor element and a blind hole for positioning a partially contact rod therein, the rod being buried into the hole until it stops to form an electrical contact between the parts of the electrode.
При повышенных температурах в камере сгорания газотурбинных двигателей, а также повышенных температурах воздуха за компрессором, используемого для охлаждения таких свечей зажигания, тепловые потоки, воздействующие на рабочий торец и корпус свечей, приводят к возникновению трещин в стеклогерметических втулках, расслоениям в зоне соединения стеклогерметической втулки с корпусом свечи. Это приводит к потере свечами герметичности и прорыву горячих газов из камеры сгорания в подкапотные пространства двигателей, дополнительному перегреву свечей и их прогару.At elevated temperatures in the combustion chamber of gas turbine engines, as well as elevated temperatures of the air behind the compressor used to cool such spark plugs, the heat fluxes acting on the end face and the body of the plugs cause cracks in the glass-tight bushings, and delamination in the connection zone of the glass-tight bush with candle body. This leads to the loss of tightness by the candles and the breakthrough of hot gases from the combustion chamber into the engine compartment, additional overheating of the candles and their burnout.
Кроме этого, при выполнении встречных запусков двигателей при повышенных давлениях в камерах сгорания на отдельных свечах происходит электрический пробой между центральным электродом и корпусом по поверхности изоляторов, контактирующих со стеклогерметической втулкой.In addition, when performing counter-starts of engines at elevated pressures in the combustion chambers on individual candles, an electrical breakdown occurs between the central electrode and the housing on the surface of the insulators in contact with the glass-tight sleeve.
Электрический пробой внутри свечи исключает наличие электрического разряда в искровом зазоре свечи, соответственно срывается встречный запуск двигателя, последующий холодный или горячий запуск двигателя.An electrical breakdown inside the spark plug eliminates the presence of an electric discharge in the spark gap of the plug; accordingly, the engine starts up again, followed by a cold or hot engine start.
Таким образом, свечи, реализующие [1] имеют низкую надежность при работе в условиях воздействия повышенных температур, т.е. обладают низкой термостойкостью.Thus, candles that implement [1] have low reliability when operating under conditions of exposure to elevated temperatures, i.e. have low heat resistance.
Известна также свеча зажигания для газотурбинного двигателя [2], содержащая основной трубчатый корпус, экранную керамическую трубку, изолятор, закрепленный в основном корпусе со стороны экранной керамической трубки, медную клиновую втулку, своим большим поперечным сечением обращенную к экранной керамической трубке с кольцевым уплотнением из стеклогерметика, размещенным на медной клиновой втулке в кольцевом зазоре, образованном ножкой изолятора и основным корпусом, токопроводящий стержень с контактной головкой, закрепленный во внутреннем канале изолятора, дополнительный изолятор с полупроводниковым элементом, во внутреннем канале которого стеклогерметиком закреплен центральный электрод, пружину, керамическую изолирующую трубку, термокомпенсационный элемент, пайкой соединенный с токопроводящим стрежнем и центральным электродом, в дополнительном корпусе с ввертной резьбой во внутренней полости размещенный основной корпус, герметично сваркой закрепленный в дополнительном корпусе выше резьбы.Also known is a spark plug for a gas turbine engine [2], comprising a main tubular body, a ceramic screen tube, an insulator fixed to the main body on the side of the ceramic ceramic tube, a copper wedge bush, with its large cross section facing the ceramic ceramic tube with a glass sealant ring placed on a copper wedge sleeve in the annular gap formed by the insulator leg and the main body, a conductive rod with a contact head fixed in the inside the main channel of the insulator, an additional insulator with a semiconductor element, in the inner channel of which a central electrode, a spring, a ceramic insulating tube, a heat compensation element, are soldered to the conductive rod and the central electrode, and the main body is placed in an additional case with screw thread in the internal cavity, hermetically sealed by welding in an additional housing above the thread.
Недостатком таких свечей зажигания является то, что применяемая пружина выполняет свои функции как силовой элемент, обеспечивающий контакт между изолятором с полупроводниковым элементом и боковым электродом в расчетном режиме при температуре 500°С в течении 1000 часов. Однако при температуре 600-650°С пружины не обеспечивают необходимый ресурс уже после 200 часов наработки.The disadvantage of such spark plugs is that the applied spring performs its functions as a power element that provides contact between the insulator with the semiconductor element and the side electrode in the calculated mode at a temperature of 500 ° C for 1000 hours. However, at a temperature of 600-650 ° C, the springs do not provide the necessary resource after 200 hours of operation.
Кроме того, ножка основного герметизирующего изолятора выполнена так, что отношение всей ее длины к той части, которая выступает из герметика, составляет более 1,25, и из-за перепада температур между выступающей частью In addition, the leg of the main sealing insulator is made so that the ratio of its entire length to the part that protrudes from the sealant is more than 1.25, and due to the temperature difference between the protruding part
ножки и частью ножки в герметике возможно образование поперечных трещин в этом изоляторе (так называемый «краевой эффект»), которые при повышенных температурных воздействиях быстро раскрываются и при работе от высоковольтных агрегатов зажигания с высоковольтными импульсными трансформаторами в разрядном контуре (применение таких агрегатов необходимо для получения максимального ресурса системы зажигания) приводят к потере электропрочности свечей.the legs and part of the legs in the sealant may cause transverse cracks in this insulator (the so-called "edge effect"), which, when exposed to high temperature influences, quickly open when working from high-voltage ignition units with high-voltage pulse transformers in the discharge circuit (the use of such units is necessary to obtain maximum resource of the ignition system) lead to a loss of electrical strength of candles.
Применение таких свечей в условиях повышенных температур в зоне закрепления (600-700°С) невозможно из-за нагрева корпуса, размягчения кольцевого слоя герметика, прилегающего к корпусу, вызывающего потерю герметичности с прорывом газов камеры сгорания в экранную часть свечи, прогар корпуса и подвижку изолятора.The use of such candles under conditions of elevated temperatures in the fixing zone (600-700 ° C) is impossible due to heating of the body, softening of the annular layer of sealant adjacent to the body, causing loss of tightness with a breakthrough of the combustion chamber gases into the screen of the candle, burnout of the body and movement insulator.
Кроме этого, разделение в свече узлов по своему функциональному назначению на герметизирующий и искрообразующий и расположение герметизирующего узла в зоне относительно более низких температурных воздействий, т.е. в экранной части свечи, не позволяет применить это техническое решение в свечах, имеющих осевые габариты менее 180 мм, т.к. отсутствует место для размещения соответствующей пружины.In addition, the separation in the candle of the nodes according to their functional purpose into the sealing and spark-generating and the location of the sealing node in the zone of relatively lower temperature effects, i.e. in the screen part of the candle does not allow to apply this technical solution in candles having an axial dimension of less than 180 mm, because there is no space to accommodate the corresponding spring.
Таким образом, такие свечи имеют ограниченный ресурс и термостойкость, кроме этого, при использовании технических решений по [2] невозможно обеспечить уменьшение осевых габаритов свечей.Thus, such candles have a limited resource and heat resistance, in addition, when using technical solutions according to [2], it is impossible to reduce the axial dimensions of the candles.
Указанных недостатков лишено техническое решение [3], принятое за прототип.These shortcomings are deprived of the technical solution [3], adopted as a prototype.
Полупроводниковая свеча зажигания содержит основной трубчатый корпус с установленным в нем искрообразующим изолятором с полупроводниковым элементом и внутренним каналом, закрепленный в последнем в стеклогерметике центральный электрод, дополнительный корпус, частично размещенный внутри основного корпуса и соединенный с ним, медную клиновую втулку, герметизирующий изолятор с ножками и внутренним каналом с закрепленным в нем в стеклогерметике токоведущим The semiconductor spark plug contains a main tubular body with a spark-forming insulator installed in it with a semiconductor element and an internal channel, a central electrode fixed in the latter in glass-sealing, an additional body partially placed inside the main body and connected to it, a copper wedge sleeve, a sealing insulator with legs and an internal channel with a current-carrying sealed in it
стержнем и экранную керамическую изолирующую втулку, свеча снабжена цангой, кольцевым уплотнением из нетоковедущего стеклогерметика, закрепленной на внутренней поверхности основного корпуса металлической втулкой, изготовленной из материала, имеющего коэффициент термического расширения больший, чем коэффициент термического расширения материала части основного корпуса на участке между втулкой и торцевой поверхностью полупроводникового элемента искрообразующего изолятора, последний закреплен в основном корпусе между его торцевой частью и металлической втулкой, токоведущий стержень соединен с центральным электродом цангой, дополнительный корпус выполнен с буртом, герметизирующий изолятор установлен с упором в бурт, размещен в нетоковедущем стеклогерметике, длина всей ножки герметизирующего изолятора выполнена больше в 1,4 раза длины его части, выступающей из нетоковедущего герметика, охватывающего герметизирующий изолятор, медная клиновая втулка обращена своим большим сечением в сторону искрообразующего изолятора, ножка герметизирующего изолятора установлена с образованием кольцевого зазора с частью дополнительного корпуса, размещенного внутри основного, кольцевое уплотнение из нетоковедущего стеклогерметика размещено в кольцевом зазоре на медной клиновой втулке, керамическая изолирующая втулка установлена между кольцевым уплотнением и металлической втулкой, причем стеклогерметик, закрепляющий токоведущий стержень во внутреннем канале герметизирующего изолятора, размещен в ножке изолятора со стороны экранной керамической втулки выше прямой линии, перпендикулярной оси свечи, проходящей через торец медной втулки с большим поперечным сечением.the rod and the ceramic shield insulating sleeve, the candle is equipped with a collet, an annular seal made of non-conductive glass sealant, mounted on the inner surface of the main body with a metal sleeve made of a material having a thermal expansion coefficient greater than the thermal expansion coefficient of the material of the main body part in the area between the sleeve and the end surface of the semiconductor element of the spark-forming insulator, the latter is fixed in the main body between its end part and a metal sleeve, the current-carrying rod is connected to the central electrode of the collet, the additional housing is made with a collar, the sealing insulator is installed with an emphasis in the collar, placed in non-conducting glass-sealing material, the length of the entire leg of the sealing insulator is 1.4 times longer than the length of its part protruding from non-conductive sealant covering the sealing insulator, the copper wedge sleeve faces its large cross section towards the spark-forming insulator, the leg of the sealing insulator is installed and with the formation of an annular gap with a part of the additional housing located inside the main one, an annular seal made of non-conductive glass sealant is placed in the annular gap on a copper wedge sleeve, a ceramic insulating sleeve is installed between the annular seal and the metal sleeve, the glass sealant fixing the current-conducting rod in the inner channel of the sealing insulator , placed in the insulator leg from the side of the screen ceramic sleeve above a straight line perpendicular to the axis of the candle, pass yaschey through the end of the copper sleeve with a large cross-section.
Однако при повышении температур в зоне расположения рабочего торца таких свечей до 1000°С на искрообразующем изоляторе с полупроводниковым элементом возникает значительный температурный градиент как в осевом, так и в радиальном направлении. Это проводит к возникновению недопустимых термомеханических напряжений в керамическом материале искрообразующего However, with increasing temperatures in the area of the working end of such candles to 1000 ° C, a significant temperature gradient arises in the axial and in the radial direction on the spark-forming insulator with a semiconductor element. This leads to unacceptable thermomechanical stresses in the spark-forming ceramic material.
изолятора и к образованию в нем микро- и макротрещин, которые, по мере электроэрозионной выработки контакта центрального электрода, приводят к потере этим изолятором электропрочности и, соответственно, электрическому пробою по ним с протеканием разрядного тока и разрушением изолятора (см. фиг.1).the insulator and to the formation of micro- and macrocracks in it, which, as the central electrode contacts the discharge, leads to the loss of electrical strength by this insulator and, consequently, electrical breakdown through them with the flow of discharge current and destruction of the insulator (see Fig. 1).
К таким же последствиям приводит вызванное повышенными температурами размягчение стеклогерметика, закрепляющего центральный электрод в канале искрообразующего изолятора, и попадание его в зазор между контактом центрального электрода и керамическим изолятором - после остывания рабочего торца свечи, в этом случае затвердевший стеклогерметик в зазоре вызывает возникновение значительных разрывных механических усилий, вызывающих возникновение в изоляторе трещин непосредственно в зоне искрового зазора свечи.The same effects are caused by the softening of the glass sealant, which fixes the central electrode in the channel of the spark-forming insulator, caused by elevated temperatures, and when it enters the gap between the contact of the central electrode and the ceramic insulator, after cooling the working end of the candle, in this case, the hardened glass sealant in the gap causes significant discontinuous mechanical forces causing cracks in the insulator directly in the zone of the spark gap of the candle.
Кроме этого, при повышенных температурах часть контакта центрального электрода, поджатая стеклогерметиком в процессе изготовления к внутреннему торцу канала искрообразующего изолятора, имеющего больший диаметр, вследствие более высокого температурного коэффициента расширения по сравнению с материалом керамического искрообразующего изолятора, оказывает расклинивающие механические усилия на этот изолятор, которые также приводят к образованию в нем трещин и электрическому пробою по ним. Электрический пробой в искрообразующем изоляторе исключает наличие электрической искры в искровом зазоре свечи, соответственно обеспечение розжига топливовоздушной смеси в камере сгорания двигателя.In addition, at elevated temperatures, the part of the contact of the central electrode pressed by the glass sealer during the manufacturing process to the inner end of the channel of the spark-forming insulator having a larger diameter, due to the higher temperature coefficient of expansion compared to the material of the ceramic spark-forming insulator, exerts proppant mechanical forces on this insulator, which also lead to the formation of cracks in it and electrical breakdown along them. An electrical breakdown in the spark-forming insulator eliminates the presence of an electric spark in the spark gap of the plug, respectively, ensuring the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the engine.
Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью является дальнейшее повышение термостойкости свечей, принятых за прототип, повышение надежности их работы в условиях воздействия повышенных температур.The problem solved by the claimed utility model is to further increase the heat resistance of the candles taken as a prototype, increase the reliability of their work in conditions of exposure to elevated temperatures.
Указанная задача решается тем, что в отличие от прототипа, металлическая втулка, закрепленная на внутренней поверхности основного корпуса, плотно охватывает искрообразующий изолятор с полупроводниковым This problem is solved in that, unlike the prototype, a metal sleeve mounted on the inner surface of the main body tightly covers the spark-forming insulator with a semiconductor
элементом, как по конической, так и по цилиндрической поверхностям, располагаемым со стороны рабочего торца свечи и имеющим больший диаметр, чем ножка этого изолятора, во внутреннем канале которого закреплен центральный электрод, между стеклогерметиком, закрепляющим центральный электрод во внутреннем канале искрообразующего изолятора, и торцевой поверхностью части контакта центрального электрода, размещенной во внутреннем канале искрообразующего изолятора, размещена дополнительная керамическая втулка, причем между торцевой поверхностью этой дополнительной керамической втулки и контактом центрального электрода имеется осевой зазор, между частью контакта центрального электрода, размещенной во внутреннем канале искрообразующего изолятора и внутренним торцем канала искрообразующего изолятора с большим диаметром, также имеется осевой зазор, а центральный электрод со стороны стеклогерметика, закрепляющего его в канале искрообразующего изолятора, имеет буртик, который расположен во внутреннем канале дополнительной керамической втулки.an element, both on the conical and cylindrical surfaces, located on the side of the working end of the candle and having a larger diameter than the leg of this insulator, in the inner channel of which the central electrode is fixed, between the glass sealant fixing the central electrode in the inner channel of the spark-forming insulator and the end the surface of the contact part of the central electrode located in the inner channel of the spark-forming insulator, an additional ceramic sleeve is placed, and between the end face There is an axial clearance between this additional ceramic sleeve and the contact of the central electrode, between the part of the contact of the central electrode located in the inner channel of the spark-forming insulator and the inner end of the channel of the spark-forming insulator with a large diameter, there is also an axial clearance, and the central electrode on the side of the glass sealant securing it to channel sparking insulator, has a collar, which is located in the inner channel of an additional ceramic sleeve.
На фиг.2 представлена заявляемая свеча зажигания для газотурбинных двигателей, содержащая основной трубчатый корпус 1 с установленным в нем искрообразующим изолятором 2 с полупроводниковым элементом и внутренним каналом, закрепленный в последнем в стеклогерметике 3 центральный электрод 4, дополнительный корпус 6, частично размещенный внутри основного корпуса 1 и соединенный с ним герметично сваркой, медную клиновую втулку 7, герметизирующий изолятор 8 с ножками, во внутреннем канале закрепленный в стеклогерметике 9 токоведущий стержень 10, экранную керамическую трубку 11, цангу 12, соединяющую токоведущий стержень 10 и центральный электрод 4, кольцевое уплотнение 13 из нетоковедущего стеклогерметика, металлическую втулку 14, закрепленную на внутренней поверхности основного корпуса, поджимающую искрообразующий изолятор 2 с полупроводниковым элементом к внутреннему торцу основного корпуса 1, образующего боковой электрод свечи, при этом дополнительный корпус 6 Figure 2 presents the inventive spark plug for gas turbine engines, comprising a main tubular body 1 with a spark-forming insulator 2 installed therein with a semiconductor element and an internal channel, a central electrode 4 fixed in the glass sealant 3, an additional body 6 partially placed inside the main body 1 and connected to it hermetically by welding, a copper wedge sleeve 7, a sealing insulator 8 with legs, a current-carrying rod 10 fixed in a glass sealant 9 in the internal channel, a ceramic screen tube 11, a collet 12 connecting the current-carrying rod 10 and the central electrode 4, an annular seal 13 of non-conductive glass-based sealant, a metal sleeve 14 mounted on the inner surface of the main body, pressing the spark-forming insulator 2 with the semiconductor element to the inner end of the main body 1, forming the side electrode of the candle, while the additional housing 6
выполнен с буртом 15, герметизирующий изолятор 8 установлен с упором в бурт 15, длина всей ножки герметизирующего изолятора 8 выполнена больше в 1,4 раза длины его части, выступающей из стеклогерметизирующей уплотняющей втулки 13, выполненной из нетокопроводящего стеклогерметика, охватывающей герметизирующий изолятор 8, медная клиновая втулка 7 обращена своей большей стороной в сторону искрообразующего изолятора 2, ножка герметизирующего изолятора 8 установлена с образованием кольцевого зазора с частью дополнительного корпуса 6, размещенного внутри основного корпуса 1, кольцевое уплотнение из нетоковедущего стеклогерметика 13 размещено в этом кольцевом зазоре на медной клиновой втулке 7, керамическая изолирующая втулка 16 установлена между этим уплотнением 13 и металлической втулкой 14, стеклогерметик 9, закрепляющий токоведущий стержень 10 во внутреннем канале герметизирующего изолятора 8, размещен в ножке изолятора 8 со стороны экранной керамической втулки 11 выше прямой линии, перпендикулярной оси свечи, проходящей через торец медной втулки 7 с большим поперечным сечением, металлическая втулка 14, закрепленная на внутренней поверхности основного корпуса 1, плотно охватывает искрообразующий изолятор 2, как по конической, так и по цилиндрическим поверхностям, располагаемым со стороны рабочего торца свечи и имеющим больший диаметр, чем ножка этого изолятора, во внутреннем канале которой закреплен центральный электрод 4, между стеклогерметиком 3, закрепляющим центральный электрод 4 во внутреннем канале искрообразующего изолятора 2 и торцевой поверхностью части контакта центрального электрода, размещенной во внутреннем канале искрообразующего изолятора, размещена дополнительная керамическая втулка 5, причем между торцевой поверхностью этой дополнительной керамической втулки 5 и контактом центрального электрода 17 имеется осевой зазор Δ1, между частью контакта центрального электрода 4, размещенной во внутреннем канале искрообразующего изолятора 2, и внутренним торцем канала искрообразующего изолятора 2 с большим диаметром также имеется осевой зазор Δ2, а центральный электрод 4 со made with a shoulder 15, the sealing insulator 8 is installed with a stop in the shoulder 15, the length of the entire leg of the sealing insulator 8 is 1.4 times longer than its part protruding from the glass-sealing sealing sleeve 13 made of non-conductive glass-sealing material, covering the sealing insulator 8, copper the wedge bush 7 is turned with its greater side towards the spark-forming insulator 2, the leg of the sealing insulator 8 is installed with the formation of an annular gap with a part of the additional housing 6, placed about inside the main body 1, an annular seal made of non-conductive glass sealant 13 is placed in this annular gap on a copper wedge sleeve 7, a ceramic insulating sleeve 16 is installed between this seal 13 and a metal sleeve 14, a glass sealant 9 securing the current-carrying rod 10 in the inner channel of the sealing insulator 8 placed in the leg of the insulator 8 from the side of the screen ceramic sleeve 11 above a straight line perpendicular to the axis of the candle passing through the end face of the copper sleeve 7 with a large cross-section, The metallic sleeve 14, mounted on the inner surface of the main body 1, tightly covers the spark-forming insulator 2, both along the conical and cylindrical surfaces located on the side of the working end of the candle and having a larger diameter than the leg of this insulator, in the inner channel of which the central electrode 4, between the glass sealant 3, fixing the central electrode 4 in the inner channel of the spark-forming insulator 2 and the end surface of the contact part of the central electrode, placed in the inner the main channel of the spark-forming insulator, an additional ceramic sleeve 5 is placed, and between the end surface of this additional ceramic sleeve 5 and the contact of the central electrode 17 there is an axial clearance Δ 1 , between the contact part of the central electrode 4, located in the inner channel of the spark-forming insulator 2, and the inner end of the channel spark-forming insulator 2 with a large diameter also has an axial clearance Δ 2 , and the Central electrode 4 with
стороны стеклогерметика 3 имеет буртик 18, который расположен во внутреннем канале дополнительной керамической втулки 5.the side of the glass sealant 3 has a shoulder 18, which is located in the inner channel of the additional ceramic sleeve 5.
Свеча зажигания работает следующим образом.The spark plug works as follows.
Высокое напряжение от емкостного агрегата зажигания прикладывается к токопроводящему стержню 10 через цангу 12 к центральному электроду 4 и через дополнительный корпус 6 к основному корпусу 1, являющемуся боковым электродом свечи. Между электродами свечи, на поверхности рабочего торца, возникает мощный емкостный электрический разряд, воспламеняющий топливовоздушную смесь.High voltage from the capacitive ignition unit is applied to the conductive rod 10 through the collet 12 to the central electrode 4 and through the additional housing 6 to the main body 1, which is the side electrode of the candle. Between the electrodes of the candle, on the surface of the working end, a powerful capacitive electric discharge arises that ignites the air-fuel mixture.
При совместном воздействии высоких температур воздуха из-за компрессора и температур в зоне рабочего торца на стеклогерметик размягчение его слоя, прилегающего к корпусу, не приводит к подвижке герметизирующего изолятора, так как изолятор упирается в бурт дополнительного корпуса, а медная втулка своим большим поперечным сечением находится в зоне давления газа камеры сгорания, что приводит к дополнительному уплотнению герметизирующего узла изолятора в дополнительном корпусе.When combined with high air temperatures due to the compressor and temperatures in the area of the working end to the glass sealant, softening of its layer adjacent to the housing does not lead to the movement of the sealing insulator, since the insulator abuts against the shoulder of the additional housing, and the copper sleeve with its large cross section is in the gas pressure zone of the combustion chamber, which leads to additional sealing of the sealing unit of the insulator in the additional housing.
Плотный охват металлической втулкой, закрепленной в основном корпусе свечи цилиндрической и конической поверхностей искрообразующего изолятора, размещенных со стороны рабочего торца (бокового электрода), т.е. со стороны подвода тепла от камеры сгорания, значительно улучшает теплоотвод тепла от изолятора в охлаждаемый вторичным воздухом корпус свечи и уменьшает имевшие место в прототипе, высокие температурные градиенты на искрообразующем изоляторе, приводившие к возникновению в нем микро- и макро трещин и электрическому пробою по ним с последующим его разрушением.Tight coverage with a metal sleeve fixed in the main body of the candle of the cylindrical and conical surfaces of the spark-forming insulator placed on the side of the working end (side electrode), i.e. from the side of heat input from the combustion chamber, significantly improves heat transfer from the insulator to the candle body cooled by secondary air and reduces the high temperature gradients on the spark-forming insulator that took place in the prototype, leading to the occurrence of micro- and macro-cracks in it and electrical breakdown along them with its subsequent destruction.
Размещение между стеклогерметиком, закрепляющим центральный электрод во внутреннем канале искрообразующего изолятора, и торцевой поверхностью части контакта центрального электрода, размещенной во внутреннем канале с большим диаметром, дополнительной керамической Placement between the glass sealant securing the central electrode in the inner channel of the spark-forming insulator and the end surface of the contact part of the central electrode placed in the inner channel with a large diameter, an additional ceramic
втулки увеличило расстояние между стеклогерметиком и рабочим торцем и тем самым, дополнительно уменьшило температуры в зоне размещения стеклогерметика. Это, совместно с введением на центральном электроде буртика (уменьшение зазора для протека стеклогерметика), предотвратило протекание стеклогерметика при воздействии повышенных температур в зазор между контактом центрального электрода и цилиндрической поверхностью канала искрообразующего изолятора с меньшим диаметром.bushings increased the distance between the glass sealant and the working end and thereby further reduced the temperature in the area of placement of the glass sealant. This, together with the introduction of a flange on the central electrode (reducing the gap for the leakage of the glass sealant), prevented the leakage of the glass sealant when exposed to elevated temperatures in the gap between the contact of the central electrode and the cylindrical surface of the channel of the spark-forming insulator with a smaller diameter.
Наличие осевых зазоров между внутренней торцевой поверхностью контакта центрального электрода 17 и дополнительной керамической втулкой 5, размещенной во внутреннем канале искрообразующего изолятора, и внутренним торцем канала искрообразующего изолятора с большим диаметром позволило исключить воздействие на изолятор разрывающих расклинивающих усилий от расширяющегося при воздействии повышенных температур контакта центрального электрода в месте перехода диаметров канала искрообразующего изолятора, а также при остывании свечи после останова двигателя, за счет протека герметика в зазор между контактом центрального электрода и изолятором, имеющих место в прототипе при кратковременном повышении температуры в зоне рабочего торца, ухудшении теплоотвода от корпуса свечи вторичным воздухом на переходных режимах работы двигателя.The presence of axial gaps between the inner end surface of the contact of the central electrode 17 and the additional ceramic sleeve 5, located in the inner channel of the spark-forming insulator, and the inner end of the channel of the spark-forming insulator with a large diameter, made it possible to exclude the action of tensile wedging forces on the insulator from the contact of the central electrode expanding when exposed to elevated temperatures at the transition point of the diameters of the channel of the spark-forming insulator, as well as when the spark plug cools down f stopping the engine due to leakage of sealant into the gap between the contact of the central electrode and the insulator, occurring in the prototype with a short-term increase in temperature in the area of the working end, deterioration of heat removal from the spark plug body with secondary air during transient engine operation.
Кроме того, при кратковременном повышении температур в зоне рабочего торца выше 1000°С, возникновении повышенных температурных градиентов на изоляторе с полупроводниковым элементом при возникновении микротрещин в ножке этого изолятора, дополнительная керамическая трубка, размещенная в его внутреннем канале и охватывающая центральный электрод, повышает электропрочность свечи и позволяет исключить электрический пробой по возникшим микротрещинам в ножке изолятора.In addition, with a short-term increase in temperature in the zone of the working end above 1000 ° C, occurrence of increased temperature gradients on the insulator with a semiconductor element when microcracks occur in the leg of this insulator, an additional ceramic tube placed in its inner channel and covering the central electrode increases the electric strength of the candle and eliminates electrical breakdown of microcracks in the insulator leg.
Таким образом, предлагаемая свеча зажигания имеет, по сравнению с прототипом, повышенную термостойкость и надежность работы в условиях воздействия повышенных температур.Thus, the proposed spark plug has, in comparison with the prototype, increased heat resistance and reliability under conditions of exposure to elevated temperatures.
Эффективность предлагаемого технического решения подтверждена испытаниями и эксплуатацией свечей СП-92П кл. К2, изготовленных с мероприятиями по настоящему изобретению в составе двигателей ПС-90А [4], используемых на самолетах ИЛ96-300, Ту-204, Ту-214.Свечи обеспечили требуемую наработку до 5000-9000 часов при воздействии температур на рабочий торец до 1000°С.The effectiveness of the proposed technical solution is confirmed by tests and operation of candles SP-92P class. K2, manufactured with the measures of the present invention as a part of PS-90A engines [4], used on IL96-300, Tu-204, Tu-214 aircraft. Candles provided the required operating time of up to 5000-9000 hours when the temperature affects the working end to 1000 ° C.
Применение предлагаемых технических решений позволяет обеспечить повышенное заглубление рабочего торца свечей в камеру сгорания, тем самым приблизить источник воспламенения к зоне обратных токов в камере сгорания, следовательно, обеспечить расширение диапазона розжига топливовоздушной смеси и повысить надежность запуска двигателей. Совокупность таких свойств выгодно отличает предлагаемые в настоящем изобретении свечи от известных аналогов и прототипа при сохранении минимальных осевых и диаметральных размеров.The application of the proposed technical solutions allows for increased deepening of the working end of the candles into the combustion chamber, thereby bringing the ignition source closer to the zone of reverse currents in the combustion chamber, and therefore, expanding the range of ignition of the air-fuel mixture and increasing the reliability of engine starting. The combination of such properties favorably distinguishes the candles proposed in the present invention from the known analogues and the prototype while maintaining the minimum axial and diametrical dimensions.
Источники информации:Information sources:
1. Патент РФ №1720459, МПК (7) Н 01 T 13/00, 30.03.1994.1. RF patent No. 1720459, IPC (7) H 01 T 13/00, 03/30/1994.
2. Патент РФ №2028023, МПК (7) H 01 T 13/00, 27.01.1995.2. RF patent No. 2028023, IPC (7) H 01 T 13/00, 01/27/1995.
3. Патент РФ №2007004, МПК (7) Н 01 Т 13/00, 30.01.1994. 3. RF patent No. 2007004, IPC (7) H 01 T 13/00, 01/30/1994.
4. УНПП «Молния», Технические акты №ИС-98/49, ИС-2001/2, ИС-2001/72, ИС-2000/66.4. UNPP "Lightning", Technical acts No.IS-98/49, IS-2001/2, IS-2001/72, IS-2000/66.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005126317/22U RU51446U1 (en) | 2005-08-18 | 2005-08-18 | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005126317/22U RU51446U1 (en) | 2005-08-18 | 2005-08-18 | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU51446U1 true RU51446U1 (en) | 2006-02-10 |
Family
ID=36050305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005126317/22U RU51446U1 (en) | 2005-08-18 | 2005-08-18 | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU51446U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2426208C2 (en) * | 2006-07-19 | 2011-08-10 | Роберт Бош Гмбх | Spark plug, first and foremost for operation under high pressure conditions in combustion chamber |
| RU2621700C2 (en) * | 2015-11-27 | 2017-06-07 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | Spark plug for power and engine units |
| RU224080U1 (en) * | 2022-12-07 | 2024-03-15 | Акционерное общество "Уфимское агрегатное производственное объединение" | SEMICONDUCTOR SPARK PLUG FOR SMALL GAS TURBINE ENGINE |
-
2005
- 2005-08-18 RU RU2005126317/22U patent/RU51446U1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2426208C2 (en) * | 2006-07-19 | 2011-08-10 | Роберт Бош Гмбх | Spark plug, first and foremost for operation under high pressure conditions in combustion chamber |
| RU2621700C2 (en) * | 2015-11-27 | 2017-06-07 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | Spark plug for power and engine units |
| RU224080U1 (en) * | 2022-12-07 | 2024-03-15 | Акционерное общество "Уфимское агрегатное производственное объединение" | SEMICONDUCTOR SPARK PLUG FOR SMALL GAS TURBINE ENGINE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6757762B2 (en) | Corona igniter with improved electrical performance | |
| US8378560B2 (en) | Spark plug | |
| KR101904517B1 (en) | Corona igniter including temperature control features | |
| US7944135B2 (en) | Spark plug and methods of construction thereof | |
| RU2497251C1 (en) | Ignition plug for combustion chambers of power and propulsion plants | |
| RU51446U1 (en) | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE | |
| JP2009545856A (en) | Spark plug with threaded part at high position of integral shell | |
| EP0212079B1 (en) | Igniter with improved isulator support | |
| KR101508407B1 (en) | Spark plug | |
| KR20180066138A (en) | spark plug | |
| RU2007004C1 (en) | Semiconductor spark-plug | |
| RU101872U1 (en) | IGNITION CANDLE FOR GAS-TURBINE INSTALLATIONS | |
| RU2028023C1 (en) | Semiconductor spark-plug for gas-turbine | |
| RU94071U1 (en) | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE | |
| RU62297U1 (en) | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE | |
| RU54466U1 (en) | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE | |
| RU51793U1 (en) | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE | |
| RU52529U1 (en) | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE | |
| RU119532U1 (en) | IGNITION CANDLE FOR COMBUSTION CHAMBERS OF POWER AND ENGINE INSTALLATIONS | |
| RU150820U1 (en) | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE | |
| RU74523U1 (en) | PLASMA PLUG CANDLE | |
| RU207379U1 (en) | SPARK PLUG FOR GAS TURBINE INDUSTRIAL PLANTS | |
| RU2757292C1 (en) | Ignition plug of gas turbine industrial units | |
| RU149484U1 (en) | IGNITION DEVICE FOR IGNITION OF THE COMBUSTION CHAMBER OF A GAS TURBINE ENGINE | |
| RU2621700C2 (en) | Spark plug for power and engine units |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20111206 |
|
| PD1K | Correction of name of utility model owner |