CN114704385B - 一种双通路冷却的点火电嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明给出了一种双通路冷却的点火电嘴，包括侧电极(1)、弹簧(2)、壳体(3)、第一绝缘管(4)、第二绝缘管(5)、中心电极(6)和衬套(7)；所述侧电极(1)与所述壳体(3)对接形成点火电嘴外层型壳。本发明通过设计第一冷却通路，使得燃气轮机外涵道的冷却气体由点火电嘴外层型壳的进气通槽流向侧电极的出气通孔，可将侧电极和第一绝缘管的温度由850℃降低至485℃，避免了侧电极在高温环境中的烧蚀问题及第一绝缘管在高温环境中出现破损的问题。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机点火系统领域，具体涉及一种双通路冷却的点火电嘴。
背景技术
点火系统产品是燃气轮机的重要部件，其中点火电嘴用于将点火装置产生的高压脉冲电转变为电火花，以点燃燃烧室内的燃料。点火电嘴安装在燃烧室机匣上，其侧电极和中心电极前端处于燃烧室内，因此侧电极和中心电极长期处于850℃以上的高温工作环境中，严重影响了产品性能和寿命，具体表现为侧电极、中心电极烧蚀，绝缘管破损等。
发明内容
本发明为了适应燃气轮机点火系统高能量、长寿命的特性需求，提出一种双通路冷却的点火电嘴，降低点火电嘴侧电极和中心电极的温度，避免燃烧室高温对点火电嘴的烧蚀，提高点火电嘴的可靠性。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
提供一种双通路冷却的点火电嘴，包括侧电极1、弹簧2、壳体3、第一绝缘管4、第二绝缘管5、中心电极6和衬套7；其特征是：
所述侧电极1与所述壳体3对接形成点火电嘴外层型壳；
所述壳体3的前端为对接端，且对接端外环面上开有多个轴向进气通槽3a，使得所述点火电嘴外层型壳的外侧与内侧之间连通；所述侧电极1的后端为对接端，所述侧电极1的前端开有多个出气通孔1a，使得所述点火电嘴外层型壳的内侧与燃烧室连通；
所述第一绝缘管4同轴设置在点火电嘴外层型壳内，且所述第一绝缘管4与点火电嘴外层型壳之间存在第一间隙8；
所述进气通槽3a、所述第一间隙8和所述出气通孔1a构成第一冷却通路；
所述第一绝缘管4的前端与所述侧电极1的内侧为型面配合,所述壳体3与所述第一绝缘管4之间设置有弹簧2，对第一绝缘管4形成弹性轴向预紧力，使得第一绝缘管4压紧在所述侧电极1的内侧，所述第一绝缘管4的后端位于所述点火电嘴外层型壳内；
所述第二绝缘管5的前端位于所述第一绝缘管4内，且同轴设置；所述第二绝缘管5的后端位于所述点火电嘴外层型壳内，且同轴设置；
所述衬套7同轴设置在壳体3与第二绝缘管之间，且所述壳体3、衬套7以及第二绝缘管5的后端固定为一体；
所述中心电极6的前端与所述第一绝缘管4滑动配合，且所述中心电极6与所述第一绝缘管4同轴设置；所述中心电极6后部插装在所述第二绝缘管5内，且同轴固定为一体；
所述第二绝缘管5与所述第一绝缘管4之间存在第二间隙9，所述第二绝缘管5与所述壳体3之间存在第三间隙10；
所述中心电极6的前端开有中心通道6a，所述中心通道6a连通所述第二间隙与燃烧室；
所述壳体3轴向上距离对接端一定距离处，开有多个进气通孔3b，使得所述点火电嘴外层型壳的外侧与所述第三间隙10之间连通；
所述进气通孔3b、第三间隙10、第二间隙9和中心通道6a构成第二冷却通路。
进一步的，所述第一绝缘管4的前端形成外锥面，与所述侧电极1的内侧锥面形成型面配合。
进一步的，所述侧电极1与壳体3对接面之间为焊接固定。可通过氩弧焊接、激光焊接或电子束焊实现。
进一步的，所述壳体3的多个轴向进气通槽均为矩形截面通槽，且均布在圆周上；更进一步的，进气通槽数量为4～8个。
进一步的，所述壳体3的多个进气通孔均为圆形截面通孔，且均布在圆周上；更进一步的，进气通孔数量为4～8个。
进一步的，所述壳体3的进气通孔与进气通槽之间的距离为15～40mm。
进一步的，所述侧电极1的前端形成多个出气通孔1a，且多个出气通1a孔环向均匀分布。更进一步的，所述出气通孔1a的出气方向呈辐射向外的方向，并与侧电极的轴向形成夹角α，所述夹角α为20°～90°，使得出气不干涉到侧电极与中心电极的火花。更进一步的，出气通孔1a数量为8～14个。更进一步的，出气通孔1a均为圆形截面通孔。
进一步的，所述中心电极6的出气通道由中心通道6a和辐射通道6b构成，所述中心通道6a连通燃烧室，所述辐射通道6b连通第二间隙；
进一步的，所述中心通道6a的出口为圆口状或缝隙状，使得出气不干涉到侧电极与中心电极的电火花。当为缝隙状时，出气仅仅可能影响距离缝隙近处的电火花形态，对于其他位置的电火花不构成影响。
进一步的，所述中心电极6的前端形成有凸肩，所述凸肩对所述第一绝缘管4形成轴向限位。
进一步的，所述弹簧2采用高温合金材料。耐高温，例如，在600℃以上的环境中可有效工作。
进一步的，所述第一绝缘管4和第二绝缘管5采用氧化铝陶瓷材料。耐高温、耐绝缘，例如，在850℃以上的环境中可有效工作。
进一步的，所述衬套7为锥套，插紧在所述壳体3与第二绝缘管5之间，并在所述壳体3与第二绝缘管5之间涨紧固定。优选地，所述所述壳体3或第二绝缘管5具有锥面，与所述衬套7形成楔形固定配合。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1.本发明通过设计第一冷却通路，使得燃气轮机外涵道的冷却气体由点火电嘴外层型壳的进气通槽流向侧电极的出气通孔，可将侧电极和第一绝缘管的温度由850℃降低至485℃，避免了侧电极在高温环境中的烧蚀问题及第一绝缘管在高温环境中出现破损的问题。
2.本发明通过设计第二冷却通路，使得燃气轮机外涵道的冷却气体由点火电嘴外层型壳的进气通孔流向中心电极的中心通道，可将中心电极的温度由850℃降低至485℃，避免了中心电极在高温环境中的烧蚀问题。
3.本发明通过在第一绝缘管和壳体之间设计弹簧，对第一绝缘管形成弹性轴向预紧力，使得第一绝缘管与侧电极形成型面配合，尤其在高温环境下起到热膨胀补偿作用，解决了高温下绝缘管和侧电极不贴合的问题。
附图说明
图1是本发明双通路冷却点火电嘴装配剖视示意图。
图2是本发明侧电极的轴测示意图。
图3是本发明侧电极的剖视示意图。
图4是本发明壳体的轴测示意图。
图5是本发明弹簧的轴测示意图。
图6是本发明第一绝缘管的轴测示意图。
图7是本发明第二绝缘管的轴测示意图。
图8是本发明中心电极的轴测实施例示意图。
图9是本发明中心电极的轴测另一实施例示意图。
图10是本发明中心电极的剖视示意图。
图11是本发明衬套的轴测示意图。
图中序号：1侧电极；1a出气通孔；2弹簧；3壳体；3a进气通槽；3b进气通孔；4第一绝缘管；5第二绝缘管；6中心电极；6a中心通道；6b辐射通道；7衬套；8第一间隙；9第二间隙；10第三间隙。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明创造的技术方案做详细的说明。
实施例1：
结合附图1～8、10、11，一种双通路冷却的点火电嘴，包括侧电极1、弹簧2、壳体3、第一绝缘管4、第二绝缘管5、中心电极6和衬套7；
所述侧电极1与所述壳体3对接形成点火电嘴外层型壳；
所述壳体3的前端为对接端，且对接端外环面上开有多个轴向进气通槽3a，使得所述点火电嘴外层型壳的外侧与内侧之间连通；所述侧电极1的后端为对接端，所述侧电极1的前端开有多个出气通孔1a，使得所述点火电嘴外层型壳的内侧与燃烧室连通；
所述第一绝缘管4同轴设置在点火电嘴外层型壳内，且所述第一绝缘管4与点火电嘴外层型壳之间存在第一间隙8；
所述进气通槽3a、所述第一间隙8和所述出气通孔1a构成第一冷却通路；
所述第一绝缘管4的前端与所述侧电极1的内侧为型面配合,所述壳体3与所述第一绝缘管4之间设置有弹簧2，对第一绝缘管4形成弹性轴向预紧力，使得第一绝缘管4压紧在所述侧电极1的内侧，所述第一绝缘管4的后端位于所述点火电嘴外层型壳内；
所述第二绝缘管5的前端位于所述第一绝缘管4内，且同轴设置；所述第二绝缘管5的后端位于所述点火电嘴外层型壳内，且同轴设置；
所述衬套7同轴设置在壳体3与第二绝缘管之间，且所述壳体3、衬套7以及第二绝缘管5的后端固定为一体；
所述中心电极6的前端与所述第一绝缘管4滑动配合，且所述中心电极6与所述第一绝缘管4同轴设置；所述中心电极6后部插装在所述第二绝缘管5内，且同轴固定为一体；
所述第二绝缘管5与所述第一绝缘管4之间存在第二间隙9，所述第二绝缘管5与所述壳体3之间存在第三间隙10；
所述中心电极6的前端开有中心通道6a，所述中心通道6a连通所述第二间隙与燃烧室；
所述壳体3轴向上距离对接端一定距离处，开有多个进气通孔3b，使得所述点火电嘴外层型壳的外侧与所述第三间隙10之间连通；
所述进气通孔3b、第三间隙10、第二间隙9和中心通道6a构成第二冷却通路。
所述第一绝缘管4的前端形成外锥面，与所述侧电极1的内侧锥面形成型面配合。
所述侧电极1与壳体3对接面之间为焊接固定。可通过氩弧焊接、激光焊接或电子束焊实现。
所述壳体3的多个轴向进气通槽均为矩形截面通槽，且均布在圆周上；进气通槽数量为6个。
所述壳体3的多个进气通孔均为圆形截面通孔，且均布在圆周上；进气通孔数量为4个。
所述壳体3的进气通孔与进气通槽之间的距离为30mm。
所述侧电极1的前端形成多个出气通孔1a，且多个出气通1a孔环向均匀分布。所述出气通孔1a的出气方向呈辐射向外的方向，并与侧电极的轴向形成夹角α，所述夹角α为30°，使得出气不干涉到侧电极与中心电极的火花。更进一步的，出气通孔1a数量为8个。出气通孔1a均为圆形截面通孔。
所述中心电极6的出气通道由中心通道6a和辐射通道6b构成，所述中心通道6a连通燃烧室，所述辐射通道6b连通第二间隙；
进一步的，所述中心通道6a的出口为圆口状，使得出气不干涉到侧电极与中心电极的电火花。
所述中心电极6的前端形成有凸肩，所述凸肩对所述第一绝缘管4形成轴向限位。
所述弹簧2采用高温合金材料。耐高温600℃以上的环境中可有效工作。
所述第一绝缘管4和第二绝缘管5采用氧化铝陶瓷材料。耐高温、耐绝缘，在850℃以上的环境中可有效工作。
所述衬套7为锥套，插紧在所述壳体3与第二绝缘管5之间，并在所述壳体3与第二绝缘管5之间涨紧固定。优选地，所述所述壳体3或第二绝缘管5具有锥面，与所述衬套7形成楔形固定配合。
实施例2：
结合附图1～7、9～11，一种双通路冷却的点火电嘴，包括侧电极1、弹簧2、壳体3、第一绝缘管4、第二绝缘管5、中心电极6和衬套7；
所述侧电极1与所述壳体3对接形成点火电嘴外层型壳；
所述壳体3的前端为对接端，且对接端外环面上开有多个轴向进气通槽3a，使得所述点火电嘴外层型壳的外侧与内侧之间连通；所述侧电极1的后端为对接端，所述侧电极1的前端开有多个出气通孔1a，使得所述点火电嘴外层型壳的内侧与燃烧室连通；
所述第一绝缘管4同轴设置在点火电嘴外层型壳内，且所述第一绝缘管4与点火电嘴外层型壳之间存在第一间隙8；
所述进气通槽3a、所述第一间隙8和所述出气通孔1a构成第一冷却通路；
所述第一绝缘管4的前端与所述侧电极1的内侧为型面配合,所述壳体3与所述第一绝缘管4之间设置有弹簧2，对第一绝缘管4形成弹性轴向预紧力，使得第一绝缘管4压紧在所述侧电极1的内侧，所述第一绝缘管4的后端位于所述点火电嘴外层型壳内；
所述第二绝缘管5的前端位于所述第一绝缘管4内，且同轴设置；所述第二绝缘管5的后端位于所述点火电嘴外层型壳内，且同轴设置；
所述衬套7同轴设置在壳体3与第二绝缘管之间，且所述壳体3、衬套7以及第二绝缘管5的后端固定为一体；
所述中心电极6的前端与所述第一绝缘管4滑动配合，且所述中心电极6与所述第一绝缘管4同轴设置；所述中心电极6后部插装在所述第二绝缘管5内，且同轴固定为一体；
所述第二绝缘管5与所述第一绝缘管4之间存在第二间隙9，所述第二绝缘管5与所述壳体3之间存在第三间隙10；
所述中心电极6的前端开有中心通道6a，所述中心通道6a连通所述第二间隙与燃烧室；
所述壳体3轴向上距离对接端一定距离处，开有多个进气通孔3b，使得所述点火电嘴外层型壳的外侧与所述第三间隙10之间连通；
所述进气通孔3b、第三间隙10、第二间隙9和中心通道6a构成第二冷却通路。
所述第一绝缘管4的前端形成外锥面，与所述侧电极1的内侧锥面形成型面配合。
所述侧电极1与壳体3对接面之间为焊接固定。可通过氩弧焊接、激光焊接或电子束焊实现。
所述壳体3的多个轴向进气通槽均为矩形截面通槽，且均布在圆周上；更进一步的，进气通槽数量为6个。
所述壳体3的多个进气通孔均为圆形截面通孔，且均布在圆周上；进气通孔数量为4个。
所述壳体3的进气通孔与进气通槽之间的距离为20mm。
所述侧电极1的前端形成多个出气通孔1a，且多个出气通1a孔环向均匀分布。所述出气通孔1a的出气方向呈辐射向外的方向，并与侧电极的轴向形成夹角α，所述夹角α为30°，使得出气不干涉到侧电极与中心电极的火花。更进一步的，出气通孔1a数量为10个。出气通孔1a均为圆形截面通孔。
所述中心电极6的出气通道由中心通道6a和辐射通道6b构成，所述中心通道6a连通燃烧室，所述辐射通道6b连通第二间隙；
所述中心通道6a的出口为缝隙状，出气仅仅可能影响距离缝隙近处的电火花形态，对于其他位置的电火花不构成影响。
所述中心电极6的前端形成有凸肩，所述凸肩对所述第一绝缘管4形成轴向限位。
所述弹簧2采用高温合金材料。耐高温600℃以上的环境中可有效工作。
所述第一绝缘管4和第二绝缘管5采用氧化铝陶瓷材料。耐高温、耐绝缘，在850℃以上的环境中可有效工作。
所述衬套7为锥套，插紧在所述壳体3与第二绝缘管5之间，并在所述壳体3与第二绝缘管5之间涨紧固定。优选地，所述所述壳体3或第二绝缘管5具有锥面，与所述衬套7形成楔形固定配合。
Claims (10)
1.一种双通路冷却的点火电嘴，其特征在于：包括侧电极(1)、弹簧(2)、壳体(3)、第一绝缘管(4)、第二绝缘管(5)、中心电极(6)和衬套(7)；
所述侧电极(1)与所述壳体(3)对接形成点火电嘴外层型壳；
所述壳体(3)的前端为对接端，且对接端外环面上开有多个轴向进气通槽(3a)，使得所述点火电嘴外层型壳的外侧与内侧之间连通；所述侧电极(1)的后端为对接端，所述侧电极(1)的前端开有多个出气通孔(1a)，使得所述点火电嘴外层型壳的内侧与燃烧室连通；
所述第一绝缘管(4)同轴设置在点火电嘴外层型壳内，且所述第一绝缘管(4)与点火电嘴外层型壳之间存在第一间隙(8)；
所述进气通槽(3a)、所述第一间隙(8)和所述出气通孔(1a)构成第一冷却通路；
所述第一绝缘管(4)的前端与所述侧电极(1)的内侧为型面配合,所述壳体(3)与所述第一绝缘管(4)之间设置有弹簧(2)，对第一绝缘管(4)形成弹性轴向预紧力，使得第一绝缘管(4)压紧在所述侧电极(1)的内侧，所述第一绝缘管(4)的后端位于所述点火电嘴外层型壳内；
所述第二绝缘管(5)的前端位于所述第一绝缘管(4)内，且同轴设置；所述第二绝缘管(5)的后端位于所述点火电嘴外层型壳内，且同轴设置；
所述衬套(7)同轴设置在壳体(3)与第二绝缘管之间，且所述壳体(3)、衬套(7)以及第二绝缘管(5)的后端固定为一体；
所述中心电极(6)的前端与所述第一绝缘管(4)滑动配合，且所述中心电极(6)与所述第一绝缘管(4)同轴设置；所述中心电极(6)后部插装在所述第二绝缘管(5)内，且同轴固定为一体；
所述第二绝缘管(5)与所述第一绝缘管(4)之间存在第二间隙(9)，所述第二绝缘管(5)与所述壳体(3)之间存在第三间隙(10)；
所述中心电极(6)的前端开有中心通道(6a)，所述中心通道(6a)连通所述第二间隙与燃烧室；
所述壳体(3)轴向上距离对接端一定距离处，开有多个进气通孔(3b)，使得所述点火电嘴外层型壳的外侧与所述第三间隙(10)之间连通；
所述进气通孔(3b)、第三间隙(10)、第二间隙(9)和中心通道(6a)构成第二冷却通路。
2.根据权利要求1所述的一种双通路冷却的点火电嘴，其特征在于：所述第一绝缘管的前端形成外锥面，与所述侧电极的内侧锥面形成型面配合。
3.根据权利要求1所述的一种双通路冷却的点火电嘴，其特征在于：所述侧电极与壳体对接面之间为焊接固定。
4.根据权利要求1所述的一种双通路冷却的点火电嘴，其特征在于：所述壳体的多个轴向进气通槽均为矩形截面通槽，且均布在圆周上。
5.根据权利要求1所述的一种双通路冷却的点火电嘴，其特征在于：所述壳体的多个进气通孔均为圆形截面通孔，且均布在圆周上。
6.根据权利要求1所述的一种双通路冷却的点火电嘴，其特征在于：所述壳体的进气通孔与进气通槽之间的距离为15～40mm。
7.根据权利要求1所述的一种双通路冷却的点火电嘴，其特征在于：所述侧电极的前端形成多个出气通孔，且多个出气通孔环向均匀分布。
8.根据权利要求1所述的一种双通路冷却的点火电嘴，其特征在于：出气通道由中心通道(6a)和辐射通道(6b)构成，所述中心通道连通燃烧室，所述辐射通道连通第二间隙。
9.根据权利要求1所述的一种双通路冷却的点火电嘴，其特征在于：所述中心通道(6a)的出口为圆口状或缝隙状，使得出气不干涉到侧电极与中心电极的电火花。
10.根据权利要求1所述的一种双通路冷却的点火电嘴，其特征在于：所述衬套(7)为锥套，插紧在与所述壳体(3)与第二绝缘管之间，并在所述壳体(3)与第二绝缘管之间涨紧固定。
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2021
- 2021-10-22 CN CN202111234385.4A patent/CN114704385B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Publication date |
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