RU2300164C2 - Surface-discharge spark plug for capacitive ignition system - Google Patents
Surface-discharge spark plug for capacitive ignition system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2300164C2 RU2300164C2 RU2005117111/06A RU2005117111A RU2300164C2 RU 2300164 C2 RU2300164 C2 RU 2300164C2 RU 2005117111/06 A RU2005117111/06 A RU 2005117111/06A RU 2005117111 A RU2005117111 A RU 2005117111A RU 2300164 C2 RU2300164 C2 RU 2300164C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spark
- insulator
- gap
- electrode
- forming
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к устройствам, предназначенным для розжига камер сгорания газотурбинных двигателей, и может быть использовано в системах зажигания жидкостных ракетных двигателей. Свечи работают от низковольтной пусковой катушки и являются элементом низковольтной системы зажигания.The invention relates to aircraft engine building, in particular to devices designed to ignite the combustion chambers of gas turbine engines, and can be used in ignition systems of liquid rocket engines. Candles operate from a low-voltage starting coil and are part of a low-voltage ignition system.
Известна эрозионная свеча зажигания ГТД [Свеча СЭ-4МА. // Техническое описание и инструкция по эксплуатации / М.: Машиностроение, 1966.], содержащая центральный электрод с контактом из серебра, искрообразующий изолятор из высокоглиноземистой керамики, корпус и контакт из серебра, образующий боковой электрод и кольцевой искровой зазор по поверхности искрообразующего изолятора с контактом центрального электрода, дополнительный изолятор, размещенный в кольцевом зазоре между искрообразующим изолятором и корпусом со стороны противоположной рабочему торцу с искровым зазором.Known erosion spark plug GTD [Candle SE-4MA. // Technical description and operating manual / Moscow: Mashinostroenie, 1966.], containing a central electrode with a contact from silver, a spark-forming insulator made of high-alumina ceramics, a housing and a contact from silver, forming a side electrode and an annular spark gap along the surface of the spark-forming insulator with the contact of the Central electrode, an additional insulator located in the annular gap between the spark-forming insulator and the housing from the side opposite to the working end with a spark gap.
Недостатком таких свечей является невозможность длительной работы после воздействия температуры 550°С и их низкая термостойкость при длительной работе, не превышающая 450°С, а также ограниченный ресурс при работе с низковольтными емкостными агрегатами зажигания, обладающими повышенной воспламеняющей способностью по сравнению с индуктивными агрегатами зажигания, с которыми работают свечи, имеющие аналогичную [Свеча СЭ-4МА. // Техническое описание и инструкция по эксплуатации/ М.: Машиностроение, 1966. Свечи поверхностного разряда СПН-4-3, СЭ-20Б и СПН-6. // Техническое описание, инструкция по эксплуатации и руководство по ремонту / М.: ОборонГИЗ. 1963.] конструкцию.The disadvantage of such candles is the impossibility of long-term operation after exposure to a temperature of 550 ° C and their low heat resistance during long-term operation, not exceeding 450 ° C, as well as a limited life when working with low-voltage capacitive ignition units, which have an increased igniting ability compared to inductive ignition units, with which work candles having a similar [Candle SE-4MA. // Technical description and operating instructions / M .: Mechanical Engineering, 1966. Candles for surface discharge SPN-4-3, SE-20B and SPN-6. // Technical description, instruction manual and repair manual / M .: OboronGIZ. 1963.] design.
Частично указанных недостатков лишена свеча зажигания, принятая за прототип [Патент №1713399, А1, МПК Н01Т 13/00, 1994], включающая искрообразующий изолятор, центральный электрод, размещенный во внутреннем канале искрообразующего изолятора, корпус, в котором установлен искрообразующий изолятор, торцевую часть корпуса, образующую с центральным электродом по торцевой поверхности искрообразующего изолятора кольцевой зазор, дополнительный изолятор, размещенный в кольцевом зазоре между искрообразующим изолятором и корпусом со стороны, противоположной рабочему торцу свечи с искровым зазором.The spark plug adopted for the prototype is partially deprived of the drawbacks [Patent No. 1713399, A1, IPC Н01Т 13/00, 1994], including a spark-forming insulator, a central electrode located in the inner channel of the spark-forming insulator, a housing in which the spark-forming insulator is installed, the end part housing, forming with the Central electrode along the end surface of the spark-forming insulator an annular gap, an additional insulator located in the annular gap between the spark-forming insulator and the housing from the side opposite the working end of the candle with a spark gap.
Такая свеча обеспечивает высокие ресурсы при работе с емкостными агрегатами зажигания, однако их термостойкость ограничена температурами не более 600°С, и с повышением температуры в зонах их рабочего торца ресурс таких свечей значительно уменьшается.Such a candle provides high resources when working with capacitive ignition units, however, their heat resistance is limited by temperatures no more than 600 ° C, and with an increase in temperature in the zones of their working end, the life of such candles significantly decreases.
Недостатки свечей, принятых за аналоги и прототип, связаны с особенностями протекания рабочих процессов в них. Низкие пробивные напряжения на этих свечах обеспечивают так называемые «тренировки» [В.А.Балагуров. Аппараты зажигания. М.: Машиностроение, 1968], осуществляемые за счет напыления на поверхность искрообразующего изолятора в искровом кольцевом зазоре материала контактов электродов (или по крайней мере одного из контактов) в течение времени работы системы зажигания до подачи пускового топлива в искровой зазор свечи. Напыление на поверхности искрового зазора материала обеспечивает наличие полупроводящих свойств поверхностного слоя искрообразующего изолятора.The disadvantages of the candles, taken for analogues and prototype, are associated with the features of the flow of work processes in them. Low breakdown voltages on these candles provide the so-called "training" [V.A. Balagurov. Devices of ignition. M .: Mashinostroenie, 1968], carried out by spraying on the surface of a spark-forming insulator in the spark annular gap of the material of the contacts of the electrodes (or at least one of the contacts) during the operation of the ignition system until the starting fuel is fed into the spark gap of the spark plug. Spraying on the surface of the spark gap of the material ensures the presence of semiconducting properties of the surface layer of the spark-forming insulator.
После подачи топлива в искровой зазор на поверхности искрообразующего изолятора между контактами происходит выжигание напыленного в процессе «тренировки» материала за счет искровых емкостных разрядов, следующих друг за другом.After fuel is fed into the spark gap on the surface of the spark-forming insulator between the contacts, the material sprayed during the “training” burns out due to spark capacitive discharges following each other.
Повышенная температура в зоне искрового зазора таких свечей приводит к дополнительному окислению напыленных в процессе тренировки на поверхность искрового зазора электроэрозионных частичек материалов контактов, что приводит к потере этой поверхностью полупроводящих свойств.The increased temperature in the zone of the spark gap of such candles leads to additional oxidation of the electroerosive particles of the contact materials deposited during the training on the spark gap surface, which leads to the loss of semiconducting properties by this surface.
Тренировка и выжигание повторяются в процессе каждого запуска авиационного двигателя, обеспечивая низкий уровень напряжения пробоя свечи, соответствующий напряжению емкостного агрегата зажигания. Однако при повышении температуры в зоне рабочего торца длительно выше 600-700°С процесс окисления контактов электродов и напыленных на поверхность искрового зазора продуктов электрической эрозии контактов, как показали испытания, приводит к ускорению снятия так называемой «тренировки» и повышению пробивного напряжения свечей выше развиваемого агрегатами напряжения.Training and burning are repeated during each start of the aircraft engine, providing a low level of breakdown voltage of the spark plug, corresponding to the voltage of the capacitive ignition unit. However, when the temperature in the zone of the working end rises for a long time above 600-700 ° C, the process of oxidation of the electrode contacts and the products of electrical contact erosion sprayed onto the surface of the spark gap, as shown by tests, leads to an acceleration of the removal of the so-called “training” and an increase in the breakdown voltage of candles above the developed voltage aggregates.
Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение термостойкости и ресурса эрозионных свечей зажигания.The problem solved by the claimed invention is to increase the heat resistance and resource erosion spark plugs.
Поставленная задача решается свечей зажигания поверхностного разряда для низковольтной емкостной системы зажигания, включающей искрообразующий изолятор, центральный электрод, размещенный во внутреннем канале искрообразующего изолятора, корпус, в котором установлен искрообразующий изолятор, торцевую часть корпуса, образующую с центральным электродом по торцевой поверхности искрообразующего изолятора кольцевой зазор, дополнительный изолятор, размещенный в кольцевом зазоре между искрообразующим изолятором и корпусом со стороны, противоположной рабочему торцу свечи с искровым зазором.The problem is solved by surface discharge spark plugs for a low-voltage capacitive ignition system, including a spark-forming insulator, a central electrode located in the inner channel of the spark-forming insulator, a housing in which a spark-forming insulator is installed, an end part of the housing, which forms an annular gap with the central electrode along the end surface of the spark-forming insulator , an additional insulator located in the annular gap between the spark-forming insulator and the housing from the side, pr opposite to the working end of the candle with a spark gap.
Новым, согласно заявляемому изобретению, является то, что центральный электрод содержит контакт, торцевая часть корпуса образует боковой электрод, искрообразующий изолятор выполнен из высокоглиноземистой керамики, содержащей AL2О3 (оксид алюминия) - 94,07 %, SiO2 (оксид кремния) - 4,3%, СаО (оксид кальция) - 1,63%, а между боковым электродом корпуса и торцевой поверхностью искрообразующего изолятора расположен контакт, при этом, по крайней мере, один из контактов выполнен из сплава повышенной термостойкости, в состав которого входит 80% серебра и палладия - остальное, а поверхностный слой искрообразующего изолятора в зоне искрового зазора и сопряжения с контактами электродов содержит AL2SiO5, Ag, CuO, Mn3O4, CuMn2O4, CuAl2O.New, according to the claimed invention, is that the central electrode contains a contact, the end part of the body forms a side electrode, the spark-forming insulator is made of high-alumina ceramics containing AL 2 O 3 (aluminum oxide) - 94.07%, SiO 2 (silicon oxide) - 4.3%, CaO (calcium oxide) - 1.63%, and a contact is located between the side electrode of the housing and the end surface of the spark-forming insulator, while at least one of the contacts is made of an alloy of increased heat resistance, which includes 80% silver and palla diium - the rest, and the surface layer of the spark-forming insulator in the zone of the spark gap and the interface with the contacts of the electrodes contains AL 2 SiO 5 , Ag, CuO, Mn 3 O 4 , CuMn 2 O 4 , CuAl 2 O.
Выполнение контактов электродов из сплава повышенной термостойкости, содержащего серебро - 80% и палладий - остальное, обеспечивает, с одной стороны, уменьшение электроэрозии контактов при работе с емкостными агрегатами зажигания, с другой стороны, оптимальную напыляемость продуктов электроэрозии контактов на поверхности искрообразующего изолятора в искровом зазоре свечи - «тренируемость» в течение времени работы системы зажигания до подачи пускового топлива на свечу. При этом поверхностный слой искрообразующего изолятора в искровом зазоре для лучшего закрепления продуктов электроэрозии контактов электродов содержит AL2SiO, Ag, CuO, Mn3O4, CuMn2O4, CuAl2О3.The implementation of the contacts of the electrodes of an alloy of high temperature resistance containing silver - 80% and palladium - the rest, provides, on the one hand, a reduction in the electrical discharge of contacts when working with capacitive ignition units, on the other hand, an optimal sputtering of the products of electrical discharge of contacts on the surface of the spark-forming insulator in the spark gap candles - “trainability” during the operating time of the ignition system until the starting fuel is supplied to the candle. In this case, the surface layer of the spark-forming insulator in the spark gap contains AL 2 SiO, Ag, CuO, Mn 3 O 4 , CuMn 2 O 4 , CuAl 2 O 3 to better fix the products of electroerosion of the contacts of the electrodes.
Сочетание материала контакта электродов (или одного из электродов) и фазового состава поверхностного слоя высокоглиноземистого керамического искрообразующего изолятора, повышает ресурс и термостойкость эрозионной свечи зажигания.The combination of the contact material of the electrodes (or one of the electrodes) and the phase composition of the surface layer of a high-alumina ceramic spark-forming insulator increases the life and heat resistance of an erosive spark plug.
Проведенные испытания показали повышение термостойкости свечей до 800°С длительно и 900°С кратковременно и увеличение ресурса свечи более чем в 2-3 раза в зависимости от уровня воздействующих температур.The tests showed an increase in the temperature resistance of candles to 800 ° C for a long time and 900 ° C for a short time and an increase in the life of a candle by more than 2-3 times, depending on the level of exposure to temperatures.
На фиг.1 приведена заявляемая свеча зажигания. Свеча содержит корпус 1, размещенный в нем искрообразующий изолятор 2, в канале которого размещен центральный электрод 3, имеющий контакт 4, образующий с контактом 5 корпуса 1 искровой зазор 6 на рабочем торце свечи, герметик 7 для закрепления центрального электрода 3 в канале искрообразующего изолятора 2 и искрообразующего изолятора 2 в корпусе 1, при этом по крайней мере один из контактов (бокового электрода или центрального электрода 3) выполняют из сплава, содержащего 80% серебра, палладия - остальное, а торцевая часть 8 искрообразующего изолятора 2 имеет фазовый состав: AL2SiO, Ag, CuO, Mn3О4, CuMn2O4, CuAl2О3. В свече имеется дополнительный изолятор 9 для обеспечения электропрочного соединения с высоковольтным проводом.Figure 1 shows the inventive spark plug. The candle contains a housing 1, a spark-forming insulator 2 located in it, in the channel of which a central electrode 3 is placed, having a contact 4, forming a spark gap 6 with the contact 5 of the housing 1 on the working end of the candle, a sealant 7 for fixing the central electrode 3 in the channel of the spark-forming insulator 2 and spark-forming insulator 2 in the housing 1, while at least one of the contacts (side electrode or central electrode 3) is made of an alloy containing 80% silver, palladium - the rest, and the end part 8 of the spark-forming isolate pa 2 has a phase composition: AL 2 SiO, Ag, CuO, Mn 3 O 4, CuMn 2 O 4, CuAl 2 O 3. In the candle there is an additional insulator 9 to provide an electrical connection with a high-voltage wire.
Свеча работает следующим образом. По команде из системы управления запуска двигателя на агрегат зажигания подается напряжение от системы электроснабжения летательного аппарата. Агрегат зажигания генерирует разрядные импульсы выходного напряжения, которое превышает пробивное напряжение свечи зажигания.The candle works as follows. At the command of the engine starting control system, voltage is supplied to the ignition unit from the aircraft power supply system. The ignition unit generates discharge pulses of the output voltage, which exceeds the breakdown voltage of the spark plug.
Через определенное время, так называемое «время тренировки», по команде от системы управления запуском двигателя, открывается клапан пускового топлива, и топливовоздушная смесь поступает на рабочий торец свечи в искровой зазор 6. За время «тренировки» на поверхности искрообразующего изолятора 2 в искровом зазоре 6 напыляются продукты электрической эрозии, по крайней мере одного контакта, выполненного из материала, содержащего 80% серебра и палладий - остальное. Электроэрозионные частицы контакта закрепляются на поверхности искрообразующего изолятора 2 в искровом зазоре 6. Созданный во время «тренировки» поверхностный слой в искровом зазоре, обладающий полупроводниковыми свойствами, обеспечивает пробивное напряжение искрового зазора в момент подачи топлива на рабочий торец свечи менее развиваемого агрегатом выходного напряжения.After a certain time, the so-called "training time", at the command of the engine starting control system, the starting fuel valve opens, and the air-fuel mixture enters the working end of the candle in spark gap 6. During the "training" on the surface of spark-forming insulator 2 in the spark gap 6, the products of electrical erosion are sprayed, at least one contact made of a material containing 80% silver and palladium - the rest. Electroerosive particles of contact are fixed on the surface of spark-forming insulator 2 in spark gap 6. The surface layer created in the spark gap during the “training” and possessing semiconductor properties provides breakdown voltage of the spark gap at the moment of fuel supply to the working end of the plug less than the output voltage developed by the aggregate.
Электроэрозионная выработка поверхностного слоя керамики искрообразующего изолятора не изменяет фазовый состав его поверхностного слоя в зоне искрового зазора (А.Г.Сомятов, P.P.Ассадуллин. Исследование фазового состава поверхностного слоя на рабочем торце эрозионной свечи, ПКМ-39, П-3564 и влияние на них эксплуатационных факторов. / Отчет РОСОРГ-ТЕХСТРОМ. г.Уфа, 1991.), тем самым обеспечивается свойство свечи сохранять низкие искровые напряжения на протяжении длительного ресурса (УНПП «Молния» // Технический акт ЛС-2001/72 от 16.08.01; Технический акт ИС-2002/66 от 23.07.02).Electroerosive production of the surface layer of ceramic of a spark-forming insulator does not change the phase composition of its surface layer in the zone of the spark gap (A.G. Somyatov, PP Assadullin. Study of the phase composition of the surface layer on the working end of an erosion candle, PKM-39, P-3564 and the effect on them operational factors. / Report ROSORG-TECHSTROM. Ufa, 1991.), thereby ensuring the property of the candle to maintain low spark voltages over a long life (UNPP "Lightning" // Technical act LS-2001/72 of 08.16.01; Technical Act And S-2002/66 from 07.23.02).
Таким образом, использование настоящего изобретения позволяет увеличить термостойкость свечей более чем на (200-400)°С, ресурс в 2-3 раза по сравнению с свечами аналогами и прототипом.Thus, the use of the present invention allows to increase the heat resistance of candles by more than (200-400) ° C, a resource of 2-3 times in comparison with candles analogues and prototype.
Повышение термостойкости свечей позволяет ставить их рабочий торец с большим заглублением в объем камер сгорания и тем самым улучшить проникновение плазменного факела, генерируемого свечами в объем камеры сгорания в зону обратных токов, в которой имеются более благоприятные условия по воспламенению топливовоздушной смеси. Следовательно, применение изобретения позволяет одновременно с повышением термостойкости и ресурса расширить диапазон розжига камер сгорания двигателей, улучшить их пусковые характеристики, что подтверждено испытаниями свечей. Эффективность использования изобретения подтверждена испытаниями свечей в составе двигателя [УНПП «Молния» // Технический акт МС-2001/72 от 16.08.01; Технический акт ИС-2002/66 от 23.07.02. УНПП «Молния», ОАО УМПО. // Технический акт А-85-2003; УНПП «Молния» // Отчет ЛС-2004/22 от 30.09.04].Improving the heat resistance of candles allows their working end to be inserted with a large depth into the volume of the combustion chambers and thereby improve the penetration of the plasma torch generated by candles into the volume of the combustion chamber into the reverse current zone, in which there are more favorable conditions for igniting the air-fuel mixture. Therefore, the application of the invention allows simultaneously with increasing heat resistance and resource to expand the range of ignition of the combustion chambers of engines, to improve their starting characteristics, as confirmed by tests of candles. The effectiveness of the use of the invention is confirmed by testing candles in the engine [UNPP "Lightning" // Technical act MS-2001/72 of 08.16.01; Technical Act IS-2002/66 of 07.23.02. UNPP "Lightning", OJSC UMPO. // Technical act A-85-2003; UNPP "Lightning" // Report LS-2004/22 from 09.30.04].
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005117111/06A RU2300164C2 (en) | 2005-05-26 | 2005-05-26 | Surface-discharge spark plug for capacitive ignition system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005117111/06A RU2300164C2 (en) | 2005-05-26 | 2005-05-26 | Surface-discharge spark plug for capacitive ignition system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005117111A RU2005117111A (en) | 2006-12-20 |
| RU2300164C2 true RU2300164C2 (en) | 2007-05-27 |
Family
ID=37666432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005117111/06A RU2300164C2 (en) | 2005-05-26 | 2005-05-26 | Surface-discharge spark plug for capacitive ignition system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2300164C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680477C1 (en) * | 2018-04-23 | 2019-02-21 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | Aviation gte and industrial gtu spark plugs technical condition monitoring during their manufacturing and during the engines repairs |
| US10833485B2 (en) | 2018-12-06 | 2020-11-10 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Pre-chamber spark plug |
-
2005
- 2005-05-26 RU RU2005117111/06A patent/RU2300164C2/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680477C1 (en) * | 2018-04-23 | 2019-02-21 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | Aviation gte and industrial gtu spark plugs technical condition monitoring during their manufacturing and during the engines repairs |
| US10833485B2 (en) | 2018-12-06 | 2020-11-10 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Pre-chamber spark plug |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005117111A (en) | 2006-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3140006B2 (en) | Spark plug | |
| US7714488B2 (en) | Plasma jet spark plug and ignition system for the same | |
| US6611083B2 (en) | Torch jet spark plug electrode | |
| US4798991A (en) | Surface-gap spark plug for internal combustion engines | |
| EP2908393A3 (en) | Method and apparatus for operating traveling spark igniter at high pressure | |
| WO2002057605A2 (en) | Robust torch jet spark plug electrode | |
| RU2156530C2 (en) | Spark plug | |
| RU2300164C2 (en) | Surface-discharge spark plug for capacitive ignition system | |
| EP2202854B1 (en) | Ignition Plug and Ignition System | |
| CN109555593A (en) | A kind of precombustion chamber structure for internal combustion engine | |
| RU182925U1 (en) | SURFACE IGNITION CANDLE FOR CAPACITIVE IGNITION SYSTEM | |
| RU184862U1 (en) | SURFACE IGNITION CANDLE FOR CAPACITIVE IGNITION SYSTEM | |
| KR20100127236A (en) | Spark plug | |
| GB2361264A (en) | Surface discharge spark plug for i.c. engines | |
| RU2055432C1 (en) | Spark-plug | |
| JPH01163986A (en) | Low voltage surface discharge type ignitor plug | |
| RU2175160C1 (en) | Surface-discharge spark plug | |
| JPS6123636B2 (en) | ||
| CN109599744B (en) | Manufacturing method of semiconductor component for electric nozzle | |
| US6194819B1 (en) | Spark plug with lower operating temperature | |
| JPH05242954A (en) | Ignition plug and manufacture thereof | |
| RU2033986C1 (en) | Semiconductive material | |
| RU113881U1 (en) | SPARK PLUG | |
| US6304023B1 (en) | Spark plug for an internal combustion engine having a helically-grooved electrode | |
| RU2059334C1 (en) | Spark plug for internal-combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080111 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20111206 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |