DE69933530T2

DE69933530T2 - Zünder mit mehrfachen Elektroden

Info

Publication number: DE69933530T2
Application number: DE69933530T
Authority: DE
Inventors: James Alan Topsfield Huffman
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2019-12-23
Also published as: JP2000303859A; US6232703B1; EP1013924B1; DE69933530D1; EP1013924A2; EP1013924A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein elektrische Zündvorrichtungen und insbesondere eine Mehrfach-Elektrodenzündvorrichtung zum Zünden eines Brennstoff/Luft-Gemisches in einer Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks.
Eine Vielzahl existierender Triebwerke, wie zum Beispiel Flugzeugtriebwerke, und welche auch Automobil-, Schiffs-Industrie- und andere Triebwerke umfasst, erfordert eine Zündvorrichtung zum Starten und Aufrechterhalten der Verbrennung in dem Triebwerk. Eine Zündvorrichtung für die Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks ermöglicht die Erzeugung eines elektrischen Zündfunkens über einem entgegengesetzt geladenen Elektroden ausgebildeten Spalt. Der so erzeugte Zündfunken bewirkt eine Zündung eines brennbaren Brennstoff/Luft-Gemisches innerhalb der Brennkammer.
Zündvorrichtungen in der bestehenden Technik verwenden üblicherweise nur eine Elektrode als Quelle für den Zündfunken. Dieses lässt keine direkte Verbindung einer zweiten Quelle mit der Zündvorrichtung zu. In einem Teil der bestehenden Technik ist eine einzelne Elektrodenquelle für den Zündfunken intern aufgeteilt, um mehrere Zündfunkenpunkte zu erzeugen. Diese bestehende Technik erfordert Masseelektroden. Ein Beispiel einer existierenden Zündvorrichtung ist die in dem US Patent Nr. 4,275,559 offenbart, in welchem eine Zündvorrichtung an einer Brennkammer befestigt ist, wobei sich die Elektroden über eine kurze Strecke zu einer Zündposition in die Brennkammer erstrecken. Diese Vorrichtung enthält eine Halterung der Elektroden durch eine Feder in der Zündposition. Die Feder ermöglicht den Elektroden sich aus der Brenn kammer bei Vorhandensein eines hohen Druckes in der Brennkammer zurück zu ziehen, wie er auftritt, nachdem eine Zündung erreicht wurde.
Um eine Redundanz bereit zu stellen und die Sicherheit zu erhöhen, erfordern existierende Systeme oft die Verwendung einer zweiten Zündvorrichtung. Jedoch kann die Verwendung einer zweiten Zündvorrichtung erheblich Kosten, Gewicht und Komplexität beeinflussen. In GB-A-2,275,505 ist eine Zündkerze mit zwei oder mehr getrennten Elektroden innerhalb eines Isolators beschrieben, welche mit einer oder mehreren Masseelektroden zusammenarbeiten, um mehrere Zündfunkenstrecken zu erzeugen.
Es wäre wünschenswert, wenn man in der Lage wäre, die Systemzuverlässigkeit zu erhöhen, ohne eine zweite oder zusätzliche Zündvorrichtung zu benötigen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Mehrfachelektroden-Zündvorrichtung bereit, welche die Systemzuverlässigkeit erhöhen kann, ohne zusätzliche Zündvorrichtungen zu erfordern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Zündvorrichtung für eine Brennkammer eines Gasturbinentriebwerkes, auf:
mindestens zwei elektrische Zündfunkenquellenleiter;
einen elektrischen Massemantelleiter, welcher einen elektrischen Massepfad zurück zu den wenigstens zwei elektrischen Zündfunkenquellenleitern bereitstellt;
wenigstens einen Isolator zum Isolieren der wenigstens zwei elektrischen Zündfunkenquellenleiter voneinander und von dem elektrischen Massemantelleiter; und
wenigstens eine elektrische Verbindungseinrichtung, um mit einer Zündquelle eine elektrische Zuleitung für die Zündvorrichtung zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Massemantelleiter einen äußeren Abschnitt außerhalb des wenigstens einen Isolators und einen inneren Abschnitt innerhalb der Zündvorrichtung aufweist.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1A und 1B eine aufgeschnittene Ansicht bzw. eine Draufsicht auf das Spitzenende einer Doppelelektroden-Zündvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
2 eine schematische Blockdarstellung ist, welche die Anwendung der Doppelelektroden-Zündvorrichtung der 1A und 1B darstellt;
3A und 3B eine aufgeschnittene Ansicht bzw. eine Draufsicht auf das Spitzenende einer Doppelelektroden-Zündvorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform darstellen;
4A und 4B eine aufgeschnittene Ansicht bzw. eine Draufsicht auf das Spitzenende einer Dreifachelektroden-Zündvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen; und
5 den Stromflusspfad für die in 1A dargestellte Mehrfachelektrodenvorrichtung darstellt.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine Mehrfachelektroden-Zündvorrichtung für die Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks vor, um die Erzeugung eines zwischen entgegengesetzt geladenen Elektroden ausgebildeten elektrischen Zündfunkens zu ermöglichen. Die Mehrfachelektroden-Zündvorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt eine zuverlässige Zündquelle bereit und kann dazu genutzt werden, die Notwendigkeit für zusätzliche oder Reservezündquellen zu reduzieren oder zu eliminieren.
In den Zeichnungen stellen 1A und 1B eine gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Doppelelektroden-Zündvorrichtung 10 dar. Das Spitzenende 12 stellt die zwei elektrischen Quellenleiter 14 der Doppelelektroden-Zündvorrichtung 10 dar. Die mehreren Leiter 14 können unabhängig aktiviert werden, wobei der Betrieb von jedem der zwei elektrischen Pfade über die Quellenleiter erfolgt. Zusätzliche Isolatoren 16 isolieren die Zündfunkenquellen 14 voneinander und von dem Massemantelleiter 18, welcher den elektrischen Massepfad zurück zu der Zündquelle bereitstellt. Der mittige Massemantel erzeugt einen zusätzlichen Oberflächenbereich für den Zündfunken. Elektrische Verbindungspunkte 20 bestehen typischerweise aus einer Verbindereinrichtung, die auf einen elektrischen Zündfunkenquellenleiter passt. Der Zündfunkenquellenleiter weist typischerweise einen Quellenleiter, einen Masseleiter und eine Isolation zum Trennen dieser Leiter auf.
Gemäß 2 wird der Betrieb der Zündvorrichtungsdoppelelektrode 10 durch eine elektrische Zündquelle, wie zum Bei spiel einen oder mehrere Zünderreger 21 erzeugt, die mittels der elektrischen Quellenverbindungspunkte 20 über die elektrischen Zündquellenleiter 23 verbunden sind. Ein Zündfunken wird an der Zündvorrichtungsspitze zwischen den Zündvorrichtungs-Doppelelektrodenleiter und dem Massemantel an der Stelle 25 erzeugt, und ein zweiter Zündfunken wird zwischen dem zweiten Zündvorrichtungs-Doppelelektrodenleiter und dem Massemantel an der Stelle 27 erzeugt.
Eine weitere Ausführungsform der Doppelelektroden-Zündvorrichtung der 1A und 1B ist in den 3A und 3B dargestellt, um eine alternative Konfiguration zu veranschaulichen. In 3A ist die Aufteilung der zwei elektrischen Quellenleiter 14 innerhalb der Zündvorrichtung 10 ausgeführt. Die Ausführungsform von 3A und 3B kann vorteilhaft sein, wenn nur eine einzige Zündquelle vorhanden ist, da die Bereitstellung von zwei Entladungspfaden der Zündvorrichtung der Zündvorrichtung eine Zündung selbst dann ermöglicht, wenn eine Seite erodiert ist oder so ausfällt, dass keine ausreichende Energie zum Erzeugen eines Zündfunkens auf diese Seite zur Verfügung steht.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß Darstellung in den 4A und 4B können die Mehrfachelektroden aus mehr als zwei Elektroden bestehen. Beispielsweise sind in den 4A und 4B drei Elektroden 14 anstelle der in den 1A und 3A dargestellten zwei Elektroden 14 dargestellt.
In 5 ist eine Mehrfachelektroden-Zündvorrichtung der vorliegenden Erfindung dargestellt, die den Stromflusspfad zeigt. In dieser Ausführungsform ist der Stromflusspfad von den Leitern 14 zu dem Massemantel 18 für jeden Leiter 14 an der Spitze 12 an der Zündvorrichtung 10 unabhängig vorgesehen. Jede elektrische Quelle, wie zum Beispiel ein Kapazitiv-Entladungs-Zünderreger würde sich entladen, was das Auftreten eines Zündfunkens über der Strecke zwischen diesem Leiter 14 und dem Massemantel 18 bewirken würde.

Claims

Zündvorrichtung (10) für eine Brennkammer eines Gasturbinentriebwerkes, aufweisend: mindestens zwei elektrische Zündfunkenquellenleiter (14); einen elektrischen Massemantelleiter (18), welcher einen elektrischen Massepfad zurück zu den wenigstens zwei elektrischen Zündfunkenquellenleitern (14) bereitstellt; wenigstens einen Isolator (16) zum Isolieren der wenigstens zwei elektrischen Zündfunkenquellenleiter (14) voneinander und von dem elektrischen Massemantelleiter (18); und wenigstens eine elektrische Verbindungseinrichtung (20), um mit einer Zündquelle eine elektrische Zuleitung für die Zündvorrichtung zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Massemantelleiter (18) einen äußeren Abschnitt außerhalb des wenigstens einen Isolators (16) und einen inneren Abschnitt innerhalb der Zündvorrichtung (10) aufweist.
Zündvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens zwei elektrischen Zündfunkenquellenleiter (14) aus zwei elektrischen Zündfunkenquellenleitern (14) bestehen.
Zündvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens zwei elektrischen Zündfunkenquellenleiter (14) aus drei elektrischen Zündfunkenquellenleitern (14) bestehen.
Zündvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens zwei elektrischen Zündfunkenquellenleiter (14) innerhalb der Zündvorrichtung (10) unterteilt sind.
Zündvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der innere Abschnitt des elektrischen Massemantelleiters (18) einen mittigen Massemantel aufweist, um einen zusätzlichen Oberflächenbereich für einen Zündfunken bereitzustellen.
Zündvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine elektrische Verbindungseinrichtung (20) eine elektrische Verbindung zu wenigstens einem Zünderreger (21) aufweist.