CN106677905A - 一种用于航空发动机的铂铱合金型点火电嘴 - Google Patents

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陈艳武
吴恩会
邵跃
夏国斌
程蕾
程大强
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26—Starting; Ignition
    • F02C7/264—Ignition
    • F02C7/266—Electric

Abstract

本发明属于航空发动机点火系统技术领域，涉及对航空发动机点火系统中点火电嘴的材料改进和结构优化，尤其涉及一种用于航空发动机的铂铱合金型点火电嘴。铂铱合金型点火电嘴包括电极、封接丝、壳体、侧电极、瓷管、外壳。中心电极与电极通过螺纹连接，采用激光焊接固定，电极与封接丝采用氩弧焊焊接，且中心电极材料为铂铱合金，中心电极、电极、封接丝焊接后形成一体。本发明铂铱型点火电嘴具有熔点高(约1850℃)、硬度高、耐腐蚀能力强、接触电阻低和加工性能好等优点，一定程度上提高了产品使用寿命和抗氧化性能。本发明适用于高压、高能点火系统。

Description

一种用于航空发动机的铂铱合金型点火电嘴
技术领域
本发明属于航空发动机点火系统技术领域，涉及对航空发动机点火系统中点火电嘴的材料改进和结构优化，尤其涉及一种用于航空发动机的铂铱合金型点火电嘴。
背景技术
在航空发动机点火系统中，最常用的点火电嘴中心电极材料为高温合金，因其具有成本低、性价比高等优点而被广泛应用。但随着发动机推重比的不断增加，对发动机点火电嘴的耐温及使用寿命提出了更高的要求，传统点火电嘴一般只适合触发电压较低和火花能量相对较小的点火系统。当点火装置产生的高触发电压和高能脉冲作用在点火电嘴时，高能电火花使点火电嘴的电极和侧电极发生电腐蚀，同时随着发动机机舱内温度的上升，长时间使用下点火电嘴的中心电极会发生腐蚀变形，对发动机点火系统以及发动机的正常工作造成一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是：针对传统点火电嘴存在的缺点，提出一种高可靠性的用于航空发动机的铂铱合金型点火电嘴。
本发明的技术方案是：
铂铱合金型点火电嘴包括电极、封接丝、壳体、侧电极、瓷管、外壳。中心电极与电极通过螺纹连接，采用激光焊接固定，电极与封接丝采用氩弧焊焊接，且中心电极材料为铂铱合金，中心电极、电极、封接丝焊接后形成一体，作为点火电嘴电路接入的正极。壳体内的底端放置铂铱合金材料的侧电极，壳体的上端与外壳连接，中心电极与侧电极之间存有间隙0.1mm～3mm,壳体、铂铱合金材料侧电极、外壳形成一体作为点火电嘴电路接入的负极，中心电极、电极、封接丝置于瓷管内，正负电极间通过瓷管绝缘。
中心电极采用PtIr25铂铱合金材料。
侧电极采用PtIr25铂铱合金材料。
中心电极与侧电极采用PtIr25铂铱合金材料，瓷管采用95％氧化铝陶瓷作为绝缘介质。
本发明具有的优点和有益效果是：
1.铂铱型点火电嘴具有熔点高(约1850℃)、硬度高、耐腐蚀能力强、接触电阻低和加工性能好等优点，一定程度上提高了产品使用寿命和抗氧化性能。
2.本发明适用于高压、高能点火系统。因其抗氧化能力和耐腐性，所以本产品除适合以航空煤油混合气为燃烧介质的大推重比发动机，也同样适合以重油混合气作为燃烧介质的燃气轮机等点火系统。
3.本发明在传统点火电嘴基础上进行材料改进及结构优化，电极由原钨合金材料更改为PtIr25铂铱合金材料，侧电极也更改为PtIr25铂铱合金材料。结构上为降低原材料成本，电极在结构上一分为二，中心电极采用PtIr25铂铱合金材料，中心电极与电极间采取螺纹紧固加激光焊接方式，一方面保证了中心电极的牢固性，另一方面节省了经济成本。通过高温试验及主机长试，铂铱型点火电嘴的使用寿命得到了充分验证。
附图说明
图1所示为本发明点火电嘴结构示意图；
图中具体标号如下：
中心电极1、电极2、封接丝3、壳体4、侧电极5、瓷管6、外壳7；
图2所示为本发明点火电嘴电极部件结构示意图；
图中具体标号如下：
中心电极1、电极2、封接丝3；
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步的说明。
参见图1。在图中点火电嘴结构示意图中，具有中心电极1、电极2、封接丝3、侧电极4、壳体5、瓷管6、外壳7。由于点火电嘴使用在高温高压的环境下，同时还经受燃油腐蚀等，对电极的使用材料要求很高，故选用抗氧化性能强、耐腐蚀的铂铱合金材料。因95％氧化铝陶瓷具有很高的介电常数和防电晕性能，所以内部瓷管6主要依靠95％氧化铝陶瓷作为绝缘介质。在瓷管6与外壳7后端填充高温玻璃胶，将产品内部各个零件烧结成一体阻止发动机内高温、高压燃油混合气外泄。此方法既能提高产品的绝缘性能，又能提高产品的机械性能，增强产品随发动机工作时的抗振能力。该型点火电嘴工作时，主要利用中心电极1与铂铱型侧电极5的空气间隙进行放电。击穿电压Ub不仅仅由极间距离d决定,还与气体压力p有关。击穿电压Ub与pd的关系满足巴申定律，Ub＝f(pd),不同气体,巴申曲线上的最低击穿电压和此时的pd值各不相同。如空气的击穿电压极小值出现在低气压下,即空气相对密度较小的情况下,Ub min＝325V，pd＝0.55cm.mmHg。铂铱材料优良的抗电腐蚀性，提高了点火电嘴的使用寿命。
参见图2。在图中电极部件结构中，具有铂铱合金材料的中心电极1、高温合金材料电极2、封接丝3。为降低生产成本，铂铱合金材料仅在发火端部使用，总长度仅为6mm的中心电极1(包括螺纹长度3mm)。电极部件的具体实施方式首先将中心电极1与电极2通过螺纹固定后激光焊接，然后电极2与封接丝3通过氩弧焊焊接，提高电极部件的结合强度。中心电极1和侧电极5均选用铂铱合金材料，包括PtIr10、PtIr20、PtIr25的牌号合金。由于铱是一种挥发性非常强的金属，在高温熔炼时其挥发性是铂的几十倍，所以在进行合金选用时必须考虑铱过量的问题。PtIr25铂铱合金的熔点最高，其主要特点是耐腐蚀、耐磨损、开关可靠性高和寿命长。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种用于航空发动机的铂铱合金型点火电嘴，包括电极(2)、封接丝(3)、壳体(4)、侧电极(5)、瓷管(6)，外壳(7)，其特征在于：中心电极(1)与电极(2)通过螺纹连接，采用激光焊接固定，电极(2)与封接丝(3)采用氩弧焊焊接，且中心电极(1)材料为铂铱合金，中心电极(1)、电极(2)、封接丝(3)焊接后形成一体，作为点火电嘴电路接入的正极，壳体(4)内的底端放置铂铱合金材料的侧电极(5)，壳体(4)的上端与外壳(7)连接，中心电极(1)与侧电极(5)之间存有间隙0.1mm～3mm,壳体(4)、铂铱合金材料侧电极(5)、外壳(7)形成一体作为点火电嘴电路接入的负极，中心电极(1)、电极(2)、封接丝(3)置于瓷管(6)内，正负电极间通过瓷管(6)绝缘。
2.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机的铂铱合金型点火电嘴，其特征在于：中心电极(1)采用PtIr25铂铱合金材料。
3.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机的铂铱合金型点火电嘴，其特征在于：侧电极(5)采用PtIr25铂铱合金材料。
4.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机的铂铱合金型点火电嘴，其特征在于：中心电极(1)与侧电极(5)采用PtIr25铂铱合金材料，瓷管(6)采用95％氧化铝陶瓷作为绝缘介质。
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