Результат интеллектуальной деятельности: СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ

Изобретение относится к системам зажигания газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.

Известна свеча зажигания камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус, охватываемый кожухом с выпускным отверстием с образованием охлаждающей полости, имеющий перфорированную перегородку, причем кожух снабжен отражателем, а между перфорированной перегородкой и отражателем образована кольцевая щель для выхода охлаждающего воздуха [1].

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность из-за слабой защищенности электрода и отверстия в отражателе для выхода плазменного разряда от воздействия высокотемпературного потока продуктов горения, что приводит к обгоранию отражателя.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является свеча зажигания газотурбинного двигателя, содержащая корпус и расположенный в нем центральный электрод, а также боковой электрод в виде втулки с центральным цилиндрическим каналом и кожух, охватывающий корпус с образованием охлаждающей полости, и снабженный впускными и выпускными отверстиями и отражателем с выходным отверстием, причем 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 выпускное 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 [2].

Недостатком известной свечи зажигания, принятой за прототип, является снижение надежности из-за коксования топлива и накопления сажистых отложений на внутренней поверхности цилиндрического канала бокового электрода, что ухудшает пусковые характеристики свечи и ее ресурс.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности и в улучшении пусковых характеристик свечи зажигания за счет исключения коксования топлива и накопления сажистых отложений на внутренней поверхности цилиндрического канала бокового электрода.

Сущность технического решения заключается в том, что в свече зажигания, содержащей корпус с центральным электродом и боковой электрод в виде втулки с центральным цилиндрическим каналом, а также кожух, охватывающий корпус с образованием охлаждающей полости и снабженный отражателем с выходным отверстием, согласно изобретению в стенках бокового электрода выполнены тангенциальные к боковой поверхности его канала отверстия, на входе соединенные с воздушной полостью между корпусом и кожухом свечи, причем Z=1...5; Fкан./Fотв.=30...250, где:

Z - число тангенциальных отверстий;

Fкан. - площадь поперечного сечения центрального цилиндрического канала;

Fотв. - суммарная площадь тангенциальных отверстий.

Разряд полупроводниковой свечи зажигания при запуске камеры сгорания происходит между центральным электродом и поверхностью центрального цилиндрического канала бокового электрода, выполненного в виде втулки, в результате чего в канале и на выходе у него образуется струя плазмы, поджигающая топливовоздушную смесь. Дополнительным изолятором, препятствующим разряду свечи и способствующим снижению интенсивности плазменной струи служат сажистые твердые частицы и продукты коксования топлива, которые могут откладываться на стенках цилиндрического канала бокового электрода при работе камеры сгорания в результате неполного сгорания топлива. Одновременно присутствие топливовоздушной смеси в канале бокового электрода способствует улучшению воспламенения топливовоздушной смеси в жаровой трубе при запуске камеры сгорания. Поэтому с целью исключения отложения сажистых частиц и продуктов коксования топлива на стенках цилиндрического канала бокового электрода, выполненного в виде втулки, в стенках этой втулки выполнены тангенциальные к каналу отверстия, соединенные на входе с воздушной полостью между корпусом и кожухом свечи зажигания, а на выходе - с цилиндрическим каналом бокового электрода. Вытекающий из тангенциальных отверстий охлаждающий воздух формирует вдоль стенки цилиндрического канала воздушную завесу, препятствующую отложению сажистых частиц и продуктов коксования топлива на этих стенках. Одновременно внутри цилиндрического канала формируется вращающийся вихрь, способствующий концентрации топлива вдоль оси канала и улучшению воспламенения топливовоздушной смеси в жаровой трубе.

При Z<1 - снижается надежность из-за отложения сажистых частиц и продуктов коксования топлива на стенках бокового электрода и ухудшение запуска.

При Z>5 - снижается надежность из-за возможного засорения тангенциальных отверстий посторонними частицами в охлаждающем воздухе.

При Fкан./Fотв.<30 - снижается надежность запуска из-за обеднения топливовоздушной смеси в канале бокового электрода и на выходе из него.

При Fкан./Fотв.>250 - снижается надежность запуска из-за отложения сажистых частиц и продуктов коксования топлива на стенках бокового электрода.

На фиг.1 - изображен продольный разрез свечи зажигания.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 в увеличенном виде.

Свеча зажигания 1 состоит из кожуха 2 и корпуса 3 с образованием охлаждающей воздушной полости 4 между ними, а также центрального электрода 5, расположенного в корпусе 3 и бокового электрода 6, выполненного в виде втулки с центральным цилиндрическим каналом 7. В стенках 8 бокового электрода 6 выполнены тангенциальные к боковой поверхности 9 цилиндрического канала 7 отверстия 10, соединенные на входе с воздушной полостью 4, а на выходе - с каналом 7 электрода 6. Воздушная полость 4 на входе через отверстия 11 соединена с воздушной полостью 12 между наружным корпусом 13 и жаровой трубой 14 камеры сгорания 15. На кожухе 2 установлен также отражатель 16 с отверстием 17, соосным с каналом 7 бокового электрода 6, через которое в газовую полость 18 жаровой трубы 14 истекает охлаждающий воздух 19 из воздушной полости 4.

Работает устройство следующим образом. При работе камеры сгорания 15 в газовую полость 18 жаровой трубы 14 подается топливовоздушная смесь, которая воспламеняется плазмой, образованной разрядом электрического тока между центральным электродом 5 и поверхностью 9 канала 7 бокового электрода 6. В результате неполного сгорания топлива при работе камеры сгорания 15 на поверхности 9 бокового электрода 6 могли бы отложиться частицы сажи и продукты коксования топлива, однако этого не происходит, так как охлаждающий воздух 19, истекающий из тангенциальных отверстий 10, образует воздушную завесу вдоль стенки 9, препятствуя таким образом отложению частиц кокса и сажи, что повышает надежность свечи зажигания 1 при повторном запуске камеры сгорания 15.

Источники информации

1. Патент RU №2111592 от 20.05.1998 г.

2. Патент RU №2136094 от 27.08.1999 г. - прототип.