RU2105402C1

RU2105402C1 - Device for ignition of electric spark in gas and liquid

Info

Publication number: RU2105402C1
Application number: RU93018816A
Authority: RU
Inventors: Валентин Ромуальдович Магнушевский; Анатолий Николаевич Свиридов; Игорь Исаакович Таубкин
Original assignee: Валентин Ромуальдович Магнушевский; Анатолий Николаевич Свиридов; Игорь Исаакович Таубкин
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1993-04-12
Publication date: 1998-02-20

Abstract

FIELD: ignition of mixes of air with combustible gases and vapors. SUBSTANCE: electrodes are connected by means of additional member which is made from conducting material. Current between electrodes runs under application of voltage of several dozens of volts. This results in decreased break-through voltage in inter-electrode gap and eliminates need in high-voltage power supply. EFFECT: decreased ignition voltage, decreased cost, increased reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники (техники - электрического разряда) и может быть использовано в некоторых электрических приборах, например в приборах для зажигания смесей воздуха с горючими газами и парами. The invention relates to the field of electrical engineering (technology - electrical discharge) and can be used in some electrical devices, for example in devices for igniting mixtures of air with combustible gases and vapors.

Известно устройство для получения электрической искры в смесях воздуха с парами бензина или в смесях воздуха с горючими газами [1]. Это устройство широко используется в автомобильных двигателях для воспламенения рабочей смеси. Устройство содержит источник импульсного питания и два электрода, разделенных газоразрядным промежутком /шириной t ≅ 0,15 - 0,5 мм/, причем каждый из электродов соединен с одной из двух клемм источника питания. Электрический разряд /искра/ возникает при подаче высоковольтного /10 - 20 кВ/ импульсного напряжения на электроды, образующие разрядный промежуток. Основными недостатками этого устройства является ухудшение надежности работы, во-первых, из-за снижения поверхностного сопротивления изолятора во влажной атмосфере и, во-вторых, из-за образования нагара между электродами. A device for producing an electric spark in air mixtures with gasoline vapors or in air mixtures with combustible gases [1]. This device is widely used in automotive engines to ignite the mixture. The device contains a switching power supply and two electrodes separated by a gas-discharge gap / width t ≅ 0.15 - 0.5 mm /, and each of the electrodes is connected to one of the two terminals of the power source. An electric discharge / spark / occurs when a high-voltage / 10 - 20 kV / pulse voltage is applied to the electrodes forming the discharge gap. The main disadvantages of this device is the deterioration of the reliability, firstly, due to a decrease in the surface resistance of the insulator in a humid atmosphere and, secondly, due to the formation of soot between the electrodes.

Наиболее близкой по конструкции к предлагаемому устройству является зажигалка для газовой плиты [2], содержащая импульсный источник питания и два электрода, каждый из которых соединен проводником с одной из клемм импульсного источника питания. Электрическая искра, зажигающая газовую горелку, возникает между электродами при подаче высоковольтного /10 кВ/ импульса напряжения. Основным недостатком описываемого устройства является ухудшение надежности работы во влажной и пыльной атмосфере, а также усложнение и удорожание изделия из-за наличия высоковольтного импульсного блока. Closest in design to the proposed device is a lighter for a gas stove [2], containing a switching power supply and two electrodes, each of which is connected by a conductor to one of the terminals of the switching power supply. An electric spark igniting a gas burner occurs between the electrodes when a high voltage / 10 kV / voltage pulse is applied. The main disadvantage of the described device is the deterioration of reliability in a humid and dusty atmosphere, as well as the complexity and cost of the product due to the presence of a high-voltage pulse unit.

Целью настоящего изобретения является увеличение надежности работы и уменьшение стоимости устройства. The aim of the present invention is to increase the reliability and reduce the cost of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем два электрода, между концами которых имеется зазор величиной t и импульсный источник питания, с одной из двух клемм которого соединен посредством проводника один электрод, а с другой соединен второй электрод, имеется дополнительный элемент /вставка/, изготовленный из электропроводного материала не сваривающегося с материалом электродов, расположенный таким образом, чтобы он одновременно прижимался к обоим электродам, например, с помощью пружины, а его точки касания с каждым из электродов или, по крайней мере, с одним из электродов были бы видны для условного наблюдателя, находящегося в зазоре между электродами. This goal is achieved by the fact that in a device containing two electrodes, between the ends of which there is a gap of magnitude t and a switching power supply, one electrode is connected to one of the two terminals and a second electrode is connected to the other, there is an additional element / insert / made of an electrically conductive material that is not welded to the material of the electrodes, arranged so that it is simultaneously pressed against both electrodes, for example, using a spring, and its contact points with each from the electrodes or at least with one of the electrodes would be visible to the conditional observer in the gap between the electrodes.

Положительный эффект - увеличение надежности работы и уменьшение стоимости, устройства достигается благодаря тому, что электроды электрически соединены с помощью дополнительного элемента, изготовленного из электропроводного материала, и ток между ними возникает при подаче напряжения в несколько десятков вольт, что приводит в конечном итоге к снижению напряжения пробоя в промежутке между электродами и устраняет необходимость в высоковольтном блоке питания, вследствие чего снижается стоимость устройства, увеличивается его надежность. Предлагаемое устройство обеспечивает возможность получения электрической искры в пыльной и влажной атмосфере и даже в жидкости. A positive effect is an increase in reliability and cost reduction, the device is achieved due to the fact that the electrodes are electrically connected using an additional element made of an electrically conductive material, and the current between them occurs when a voltage of several tens of volts is applied, which ultimately leads to a decrease in voltage breakdown in the gap between the electrodes and eliminates the need for a high-voltage power supply, which reduces the cost of the device, increases its reliability . The proposed device provides the ability to obtain an electric spark in a dusty and humid atmosphere and even in a liquid.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства. The drawing shows a schematic diagram of a device.

Предлагаемое устройство содержит импульсный источник питания 1, два электрода 5 и 6, между которыми имеется зазор величиной t и дополнительный элемент 4, прижимаемый к электродам с помощью пружины 3, которая упирается в диэлектрическую пластину 2, прикрепленную к корпусу устройства. Дополнительный элемент изготовлен из электропроводного материала, не приваривающегося к электродам, например из графита, и расположен таким образом, чтобы он одновременно прижимался к обоим электродам, например, с помощью пружины, а его точки касания с каждым из электродов или, по-крайней мере, с одним из электродов были видны для условного наблюдателя, находящегося в зазоре между электродами. Оптимальная величина зазора t подбирается экспериментально в зависимости от состава и давления используемой среды, допустимого напряжения источника питания и требуемой мощности электрической искры. The proposed device contains a switching power supply 1, two electrodes 5 and 6, between which there is a gap of magnitude t and an additional element 4, pressed against the electrodes by means of a spring 3, which abuts against a dielectric plate 2 attached to the body of the device. The additional element is made of an electrically conductive material that is not welded to the electrodes, such as graphite, and is positioned so that it is simultaneously pressed to both electrodes, for example, by means of a spring, and its point of contact with each of the electrodes, or at least with one of the electrodes were visible to the conditional observer in the gap between the electrodes. The optimal gap value t is selected experimentally depending on the composition and pressure of the medium used, the permissible voltage of the power source and the required power of the electric spark.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При подаче напряжения на электроды возникает ток между электродами 5 и 6, который проходит через дополнительный элемент 4, расположенный между электродами, при этом в точках контакта электродов с дополнительным элементом происходит быстрый разогрев контактирующих участков электродов и дополнительного элемента, сопровождающийся тепловой и ударной ионизацией прилегающих слоев газа /или паров жидкости/, а также фотоионизацией молекул газа в разрядном промежутке, освещаемом ультрафиолетовым излучением, исходящим из точек /зон/ контакта электродов с дополнительным элементом, в результате чего происходит пробой промежутка между электродами 5 и 6, завершающийся электрической искрой между электродами, которая приводит к поджигу горючей смеси. When voltage is applied to the electrodes, a current arises between the electrodes 5 and 6, which passes through an additional element 4 located between the electrodes, while at the contact points of the electrodes with the additional element, the contacting sections of the electrodes and the additional element are quickly heated, accompanied by thermal and impact ionization of the adjacent layers gas / or liquid vapor /, as well as photoionization of gas molecules in the discharge gap illuminated by ultraviolet radiation emanating from points / zones / electrical contact electrodes with an additional element, resulting in a breakdown of the gap between the electrodes 5 and 6, ending with an electric spark between the electrodes, which leads to ignition of the combustible mixture.

Авторами была проведена экспериментальная проверка предложенного устройства. Надежный пробой воздушного промежутка между электродами при величине воздушного зазора t ≅ 0,2 - 3 мм наблюдался уже при импульсных напряжениях на электродах, не превышающих соответственно 200 - 400 В. Работа устройства была проверена также в жидкой среде - в воде, в этом случае также обеспечивался надежный пробой промежутка между электродами. The authors conducted an experimental verification of the proposed device. Reliable breakdown of the air gap between the electrodes with an air gap of t ≅ 0.2 - 3 mm was already observed at pulsed voltages at the electrodes not exceeding 200 - 400 V, respectively. The device was also tested in a liquid medium - in water, in this case also reliable breakdown of the gap between the electrodes was provided.

Claims

A device for producing an electric spark in gaseous and liquid media, containing two electrodes, between the ends of which there is a gap and a switching power supply, one electrode is connected to one of the two terminals of the electrode and a second electrode is connected to the other, characterized in that an additional element (insert) made of an electrically conductive material that is not welded with the material of the electrodes, located so that it is simultaneously pressed against both electrodes, for example, by means of a spring, and its t touch points with each of the electrodes or with at least one of the electrodes would be visible to the conditional observer in the gap between the electrodes.