RU2757292C1 - Ignition plug of gas turbine industrial units - Google Patents

Ignition plug of gas turbine industrial units Download PDF

Info

Publication number
RU2757292C1
RU2757292C1 RU2020137158A RU2020137158A RU2757292C1 RU 2757292 C1 RU2757292 C1 RU 2757292C1 RU 2020137158 A RU2020137158 A RU 2020137158A RU 2020137158 A RU2020137158 A RU 2020137158A RU 2757292 C1 RU2757292 C1 RU 2757292C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
insulator
fixed
main
emphasis
central electrode
Prior art date
Application number
RU2020137158A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Петрович Домбровский
Андрей Николаевич Мурысев
Александр Владимирович Краснов
Original Assignee
Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" filed Critical Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния"
Priority to RU2020137158A priority Critical patent/RU2757292C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2757292C1 publication Critical patent/RU2757292C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/02—Details
    • H01T13/06—Covers forming a part of the plug and protecting it against adverse environment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/56—Sparking plugs characterised by having component parts which are easily assembled or disassembled

Abstract

FIELD: engine building.SUBSTANCE: invention relates to gas turbine engine building, in particular, to a structure of ignition plugs of gas turbine industrial units. Proposed is an ignition plug for a gas turbine engine, containing a main tubular body with a spark-forming insulator installed therein with an inner channel, accommodating a center electrode, a metal sleeve fixed in the main body of the plug and pressing the spark-forming insulator to the inner end of the main body forming a lateral electrode of the plug, a sealing insulator with legs and an inner channel with a conductive shaft fixed therein in a glass sealing agent, installed supported by the collar of the additional body and fastened therein with a copper wedge sleeve facing by the large cross-section thereof in the direction of the spark-forming insulator, and a glass sealing sleeve covering the sealing insulator, screen tube, collet connecting the conductor rod with the central electrode. The plug additionally comprises no less than one intermediate body and a mounting body, wherein an additional body is partially located in the mounting body and connected therewith by welding, and the intermediate body is located between the main and the mounting bodies, wherein the mounting, intermediate and main bodies are not in contact, a ceramic tube is additionally located in the main body, an intermediate insulator is placed in the intermediate body, and an additional insulator is installed in the mounting body, in addition to the inner channel of the main insulator, the central electrode is located in the inner channels of the ceramic tube, intermediate insulator and additional insulator, wherein the intermediate insulator is installed supported by the collar of the intermediate body and fastened therein with a metal sleeve fixed in the intermediate body by welding.EFFECT: provided increase in the manufacturability of assembly of the plugs as part of burners of promising low-emission combustion chambers due to elimination of the influence of mutual runouts of the surfaces of the special sleeve and the ignition plug on the assemblability thereof.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению, в частности к конструкции свечей зажигания газотурбинных промышленных установок.The invention relates to gas turbine engine building, in particular to the design of spark plugs for gas turbine industrial plants.

Известны свечи зажигания, описанные в [Патент РФ №1720459, 30.10.1989 г., Патент РФ №51445, 10.02.2006 г., Патент РФ №2285318, 10.10.2006 г., Патент РФ №54466, 22.08.2005 г., Патент РФ №2300164, 26.05.2005 г., Патент РФ №2678860, 12.02.2018 г., Патент РФ №182925, 16.04.2018 г., Патент США №4951173, 21.08.1990 г., Патент Японии №1200587, 08.11.1989 г., Патент США №4814664, 21.03.1984 г., Свеча зажигания СП-04М. Руководство по эксплуатации 8Г3.242.251 РЭ], содержащие корпус из жаропрочного металла, керамический изолятор с установленным в нем центральным электродом, размещенным и закрепленным в корпусе с помощью стеклогерметика, закрепленную в корпусе экранную керамическую трубку, концевой участок которой, обращенный к изолятору, размещен между корпусом и изолятором с образованием внутреннего и наружного кольцевых каналов.Known spark plugs described in [RF Patent No. 1720459, 10/30/1989, RF Patent No. 51445, 02/10/2006, RF Patent No. 2285318, 10/10/2006, RF Patent No. 54466, 08/22/2005. , RF Patent No. 2300164, May 26, 2005, RF Patent No. 2678860, 02/12/2018, RF Patent No. 182925, April 16, 2018, US Patent No. 4951173, 08/21/1990, Japan Patent No. 1200587, 11/08/1989, US Patent No. 4814664, 03/21/1984, Spark plug SP-04M. Operation manual 8Г3.242.251 OM], containing a housing made of heat-resistant metal, a ceramic insulator with a central electrode installed in it, placed and fixed in the housing with a glass sealant, a ceramic shield tube fixed in the housing, the end section of which, facing the insulator, is located between housing and insulator to form inner and outer annular channels.

Малые осевые размеры этих свечей зажигания и аналогичных им не позволяют использовать их в составе многогорелочных перспективных малоэмиссионных камер сгорания (далее - МЭКС) промышленных газотурбинных установок, а также газотурбинных энергетических установок с выносными камерами сгорания, в которых для установки свечей зажигания применяются специальные втулки большой протяженности более 500 мм, как это описано в [Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учеб./ А.А. Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий. - М.: Машиностроение, 2008. - T. l. - 201 с.. Рекламный проспект системы зажигания LO-4 на официальном сайте фирмы «CHENTRONICS» www.chentronics.com., Рекламный проспект системы зажигания ХЕ18РВ06 на официальном сайте фирмы «TESI» www.tesigroup.com]. Размеры свечей зажигания, описанных в [Патент РФ №1720459, 30.10.1989 г., Патент РФ №51445, 10.02.2006 г., Патент РФ №2285318, 10.10.2006 г., Патент РФ №54466, 22.08.2005 г., Патент РФ №2300164, 26.05.2005 г., Патент РФ №2678860, 12.02.2018 г., Патент РФ №182925, 16.04.2018 г., Патент США №4951173, 21.08.1990 г., Патент Японии №1200587, 08.11.1989 г., Патент США №4814664, 21.03.1984 г., Свеча зажигания СП-04М. Руководство по эксплуатации 8Г3.242.251 РЭ], для их установки требуют их размещения в зоне рабочего торца этих втулок, т.е. в зоне с повышенной температурой, воздействующей на рабочий торец свечи зажигания. Повышенная температура на рабочем торце свечи зажигания приводит к растрескиванию или размягчению стеклогерметика, возникновению значимых утечек через свечу продуктов сгорания и газообразного топлива (природного газа) из камеры сгорания в отсек, в котором установлен двигатель, что создает взрывоопасную среду в его объеме, как это описано в [Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учеб./ А.А. Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий. - М.: Машиностроение, 2008. - Т. 1. - 201 с., ГОСТ IEC 60079-10-1].The small axial dimensions of these spark plugs and similar ones do not allow their use as part of multi-burner promising low-emission combustion chambers (hereinafter - MEKS) of industrial gas turbine plants, as well as gas turbine power plants with remote combustion chambers, in which special long-length bushings are used to install spark plugs more than 500 mm, as described in [Fundamentals of the design of aircraft engines and power plants: textbook / А.А. Inozemtsev, M.A. Nikhamkin, V.L. Sandratsky. - M .: Mechanical Engineering, 2008. - T. l. - 201 p. Advertising brochure of the LO-4 ignition system on the official website of the CHENTRONICS company www.chentronics.com., Advertising brochure of the XE18PB06 ignition system on the official website of the TESI company www.tesigroup.com]. The dimensions of the spark plugs described in [RF Patent No. 1720459, 10/30/1989, RF Patent No. 51445, 02/10/2006, RF Patent No. 2285318, 10/10/2006, RF Patent No. 54466, 08/22/2005. , RF Patent No. 2300164, May 26, 2005, RF Patent No. 2678860, 02/12/2018, RF Patent No. 182925, April 16, 2018, US Patent No. 4951173, 08/21/1990, Japan Patent No. 1200587, 11/08/1989, US Patent No. 4814664, 03/21/1984, Spark plug SP-04M. Operation manual 8G3.242.251 OM], for their installation they require their placement in the area of the working end face of these bushings, ie. in an area with a high temperature affecting the working end of the spark plug. The increased temperature at the working end of the spark plug leads to cracking or softening of the glass sealant, the occurrence of significant leaks through the plug of combustion products and gaseous fuel (natural gas) from the combustion chamber into the compartment in which the engine is installed, which creates an explosive atmosphere in its volume, as described in [Fundamentals of designing aircraft engines and power plants: textbook / А.А. Inozemtsev, M.A. Nikhamkin, V.L. Sandratsky. - M .: Mashinostroenie, 2008. - T. 1. - 201 p., GOST IEC 60079-10-1].

Кроме этого, для подключения высоковольтного провода зажигания к свече зажигания потребуется использовать специальный переходник, обеспечивающий со стороны свечи зажигания высокотемпературное высоковольтное соединение с ним. Размещение в указанной выше специальной втулке свечи зажигания с герметизацией стеклом непосредственно центрального электрода в керамическом изоляторе, формирующем искровой зазор свечи зажигания, самого керамического изолятора в корпусе свечи зажигания, необходимость подключения к свече специального высокотемпературного переходника для подключения высоковольтного провода зажигания не позволяют обеспечить возможность уменьшения диаметральных размеров специальной втулки, что необходимо для обеспечения сборки форсуночной головки камеры сгорания с горелкой.In addition, to connect the high-voltage ignition wire to the spark plug, you will need to use a special adapter that provides a high-temperature high-voltage connection to the spark plug from the side of the spark plug. The placement in the above-mentioned special sleeve of the spark plug with glass sealing directly of the central electrode in the ceramic insulator that forms the spark gap of the spark plug, the ceramic insulator itself in the spark plug housing, the need to connect a special high-temperature adapter to the spark plug for connecting the high-voltage ignition wire does not allow for the possibility of reducing the diametric dimensions of a special sleeve, which is necessary to ensure the assembly of the nozzle head of the combustion chamber with the burner.

Циклические воздействия повышенных температур на рабочий торец свечи зажигания, размещенной в специальной втулке, приводит к созданию напряжений, передаваемых от корпуса свечи зажигания на керамический изолятор. С наработкой двигателя это приводит к возникновению в изоляторе трещин и, соответственно, к электрическому пробою изолятора по мере электроэрозионной выработки электродов свечи (увеличения искрового зазора свечи зажигания). В пределе это приводит к прекращению искрообразования на рабочем торце свечи зажигания и срыву воспламенения топливовоздушной смеси в горелке камеры сгорания.The cyclic effects of elevated temperatures on the working end of the spark plug, located in a special sleeve, leads to the creation of stresses transmitted from the spark plug body to the ceramic insulator. With the engine running, this leads to cracks in the insulator and, accordingly, to electrical breakdown of the insulator as the spark plug electrodes are depleted (increasing the spark gap of the spark plug). In the limit, this leads to the cessation of sparking at the working end of the spark plug and the disruption of the ignition of the fuel-air mixture in the burner of the combustion chamber.

Частично указанных недостатков лишены свечи зажигания, описанные в [Патент РФ №51446, 18.08.2005 г., Патент РФ №2007004, 27.06.1991 г., Патент РФ №51793, 28.08.2005 г., Патент РФ №52529, 24.10.2005 г., Патент РФ №156352, 16.03.2015 г., Патент РФ №101872, 30.08.2010 г., Патент РФ №62297, 13.11.2006 г., Патент РФ №94071, 11.01.2010 г., Патент РФ №150820, 14.08.2014 г., Патент РФ №2621700, 27.11.2015 г., Патент США №4771209, 13.09.1988 г., Патент США №3691419, 12.09.1972 г., Патент США №5973443, 26.10.1999 г.]. Свеча, описанная в [Патент РФ №51446, 18.08.2005 г.], наиболее близка к заявляемому изобретению и принята за прототип, содержит основной трубчатый корпус с установленным в нем искрообразующим изолятором с полупроводниковым покрытием и внутренним каналом, в котором расположен центральный электрод, металлическую втулку, закрепленную в основном корпусе свечи и поджимающую искрообразующий изолятор к внутреннему торцу основного корпуса, образующего боковой электрод свечи, герметизирующий изолятор с ножками и внутренним каналом с закрепленным в нем в стеклогерметике токоведущим стержнем, установленный с упором в бурт дополнительного корпуса и закрепленный в нем медной клиновой втулкой, обращенной своим большим сечением в сторону искрообразующего изолятора, и стеклогерметизирующей уплотнительной втулкой, выполненной из нетокопроводящего стеклогерметика, охватывающей герметизирующий изолятор, экранную трубку, цангу, соединяющую токоведущий стержень с центральным электродом.The spark plugs described in [RF Patent No. 51446, 08/18/2005, RF Patent No. 2007004, 06/27/1991, RF Patent No. 51793, 08/28/2005, RF Patent No. 52529, 24.10. 2005, RF Patent No. 156352, 03/16/2015, RF Patent No. 101872, 08/30/2010, RF Patent No. 62297, 11/13/2006, RF Patent No. 94071, 01/11/2010, RF Patent No. 150820, 08/14/2014, RF Patent No. 2621700, 11/27/2015, US Patent No. 4771209, 09/13/1988, US Patent No. 3691419, 09/12/1972, US Patent No. 5973443, 10/26/1999 G.]. The candle described in [RF Patent No. 51446, 08/18/2005] is closest to the claimed invention and is taken as a prototype, contains a main tubular body with a spark-generating insulator installed in it with a semiconductor coating and an internal channel in which the central electrode is located, a metal sleeve fixed in the main body of the candle and pressing the spark-generating insulator to the inner end of the main body, which forms the side electrode of the candle, a sealing insulator with legs and an internal channel with a current-carrying rod fixed in it in the glass sealant, installed with an emphasis on the shoulder of the additional body and fixed in it a copper wedge bushing facing its large cross-section towards the spark-generating insulator, and a glass-sealing sealing bushing made of non-conductive glass-sealant, covering the sealing insulator, a shield tube, a collet connecting the current-carrying rod with the central electrode.

Технические решения, реализованные в свечах, описанных в [Патент РФ №51446, 18.08.2005 г„ Патент РФ №2007004, 27.06.1991 г., Патент РФ №51793, 28.08.2005 г., Патент РФ №52529, 24.10.2005 г., Патент РФ №156352, 16.03.2015 г., Патент РФ №101872, 30.08.2010 г., Патент РФ №62297, 13.11.2006 г., Патент РФ №94071, 11.01.2010 г., Патент РФ №150820, 14.08.2014 г., Патент РФ №2621700, 27.11.2015 г., Патент США №4771209, 13.09.1988 г., Патент США №3691419, 12.09.1972 г., Патент США №5973443, 26.10.1999 г.], увеличивают их осевые размеры, однако эти свечи зажигания, во-первых, не позволяют значимо уменьшить их диаметр, так как в них для обеспечения электрической прочности применяются такие же керамические изоляторы, как в свечах, описанных в [Патент РФ №1720459, 30.10.1989 г., Патент РФ №51445, 10.02.2006 г., Патент РФ №2285318, 10.10.2006 г., Патент РФ №54466, 22.08.2005 г., Патент РФ №2300164, 26.05.2005 г., Патент РФ №2678860, 12.02.2018 г., Патент РФ №182925, 16.04.2018 г., Патент США №4951173, 21.08.1990 г., Патент Японии №1200587, 08.11.1989 г., Патент США №4814664, 21.03.1984 г., Свеча зажигания СП-04М. Руководство по эксплуатации 8Г3.242.251 РЭ], а во-вторых, свечи такого типа с увеличенной длиной имеют низкую технологичность в части обеспечения собираемости в специальной втулке (кожухе), так как с увеличением длины свечи не обеспечиваются высокие требования по собираемости в специальной втулке форсуночной головки в связи с невозможностью обеспечения необходимой соосности сопрягаемых поверхностей свечи и специальной втулки соответственно.Technical solutions implemented in candles described in [RF Patent No. 51446, 08/18/2005, RF Patent No. 2007004, 06/27/1991, RF Patent No. 51793, 08/28/2005, RF Patent No. 52529, 10/24/2005 RF Patent No. 156352, 03/16/2015, RF Patent No. 101872, 08/30/2010, RF Patent No. 62297, 11/13/2006, RF Patent No. 94071, 01/11/2010, RF Patent No. 150820, 08/14/2014, RF Patent No. 2621700, 11/27/2015, US Patent No. 4771209, 09/13/1988, US Patent No. 3691419, 09/12/1972, US Patent No. 5973443, 10/26/1999 .], increase their axial dimensions, however, these spark plugs, firstly, do not significantly reduce their diameter, since they use the same ceramic insulators to ensure dielectric strength as in the candles described in [RF Patent No. 1720459, 10/30/1989, RF Patent No. 51445, February 10, 2006, RF Patent No. 2285318, 10/10/2006, RF Patent No. 54466, 08/22/2005, RF Patent No. 2300164, May 26, 2005, RF Patent No. 2678860, 02/12/2018, RF Patent No. 182925, 04/16/2018, US Patent No. 495117 3, 08.21.1990, Japan Patent No. 1200587, 11/08/1989, US Patent No. 4814664, 03/21/1984, Spark plug SP-04M. Operation manual 8G3.242.251 OM], and secondly, candles of this type with an increased length have low manufacturability in terms of ensuring collection in a special sleeve (casing), since with an increase in the length of the candle, high requirements for collection in a special nozzle sleeve are not provided heads due to the impossibility of ensuring the necessary alignment of the mating surfaces of the spark plug and the special sleeve, respectively.

Целью предлагаемого изобретения является повышение технологичности сборки свечей в составе горелок перспективных МЭКС, применяемых в ГТУ, за счет исключения влияния взаимных биений поверхностей специальной втулки и свечи зажигания на их собираемость.The aim of the present invention is to improve the manufacturability of the assembly of candles in the composition of the promising MEKS burners used in gas turbines, by eliminating the influence of mutual beating of the surfaces of the special sleeve and spark plug on their assembly.

Поставленная задача решается свечой зажигания, содержащей основной трубчатый корпус с установленным в нем искрообразующим изолятором с полупроводниковым покрытием и внутренним каналом, в котором расположен центральный электрод, металлическую втулку, закрепленную в основном корпусе свечи и поджимающую искрообразующий изолятор к внутреннему торцу основного корпуса, образующего боковой электрод свечи, герметизирующий изолятор с ножками и внутренним каналом с закрепленным в нем в стеклогерметике токоведущим стержнем, установленный с упором в бурт дополнительного корпуса и закрепленный в нем медной клиновой втулкой, обращенной своим большим сечением в сторону искрообразующего изолятора, и стеклогерметизирующей уплотнительной втулкой, выполненной из нетокопроводящего стеклогерметика, охватывающей герметизирующий изолятор, экранную трубку, цангу, соединяющую токоведущий стержень с центральным электродом, при этом свеча дополнительно содержит не менее одного промежуточного и монтажного корпусов, при этом в монтажном корпусе частично расположен дополнительный корпус и соединен с ним сваркой, а промежуточный корпус расположен между основным и монтажным корпусами, при этом контакт между монтажным, промежуточным и основным корпусами отсутствует, в основном корпусе дополнительно расположена керамическая трубка, в промежуточном корпусе размещен промежуточный изолятор, а в монтажном корпусе установлен дополнительный изолятор, помимо внутреннего канала основного изолятора центральный электрод расположен во внутренних каналах керамической трубки, промежуточного изолятора и дополнительного изолятора, при этом промежуточный изолятор установлен с упором в бурт промежуточного корпуса и закреплен в нем металлической втулкой, зафиксированной в промежуточном корпусе сваркой, при этом с упором в торцы промежуточного изолятора на центральном электроде закреплены сваркой два металлических кольца, керамическая трубка расположена с упором в бурт основного корпуса и закреплена в нем металлической втулкой, установленной с упором в бурт на месте перехода внешних диаметров керамической трубки и закрепленной внутри основного корпуса сваркой, с упором в другой торец керамической трубки на центральном электроде закреплено сваркой третье металлическое кольцо, внутри канала керамической трубки с упором в бурт на месте перехода ее внутренних диаметров на центральном электроде закреплена сваркой металлическая шайба, дополнительный изолятор установлен с упором в бурт монтажного корпуса и закреплен в нем металлической втулкой, зафиксированной в монтажном корпусе сваркой с упором в бурт дополнительного изолятора, со стороны промежуточного корпуса с упором в торец дополнительного изолятора на центральном электроде закреплено сваркой четвертое металлическое кольцо, при этом внутренний диаметр металлических колец и металлической шайбы соответствует внешнему диаметру центрального электрода, максимальный внешний диаметр промежуточного и основного корпусов равны и соответствуют внутреннему диаметру специальной втулки форсуночной головки, в которую устанавливается свеча, внешний диаметр части основного корпуса, образующей боковой электрод свечи, не является максимальным и соответствует диаметру отверстия в рабочем торце специальной втулки форсуночной головки, через которое рабочий торец свечи выступает в камеру сгорания газотурбинной установки.The problem is solved by a spark plug containing a main tubular body with a spark-generating insulator installed in it with a semiconductor coating and an internal channel in which the central electrode is located, a metal sleeve fixed in the main body of the candle and pressing the spark-generating insulator to the inner end of the main body, which forms a side electrode candles, a sealing insulator with legs and an internal channel with a current-carrying rod fixed in it in the glass sealant, installed with an emphasis on the shoulder of the additional body and fixed in it with a copper wedge bushing facing its large cross-section towards the spark-generating insulator, and a glass-sealing sealing bushing made of non-conductive glass sealant, covering a sealing insulator, a shield tube, a collet connecting the current-carrying rod with the central electrode, while the candle additionally contains at least one intermediate and mounting body c, while an additional body is partially located in the mounting body and is connected to it by welding, and the intermediate body is located between the main and mounting bodies, while there is no contact between the mounting, intermediate and main bodies, a ceramic tube is additionally located in the main body, in the intermediate body an intermediate insulator is placed, and an additional insulator is installed in the mounting case, in addition to the internal channel of the main insulator, the central electrode is located in the internal channels of the ceramic tube, intermediate insulator and additional insulator, while the intermediate insulator is installed with an emphasis on the collar of the intermediate housing and is fixed in it by a metal sleeve, fixed in the intermediate body by welding, while with an emphasis on the ends of the intermediate insulator on the central electrode, two metal rings are fixed by welding, a ceramic tube is located with an emphasis on the shoulder of the main body and a metal with a bushing installed with a stop in the collar at the place of transition of the outer diameters of the ceramic tube and fixed inside the main body by welding, with an emphasis on the other end of the ceramic tube on the central electrode, a third metal ring is fixed by welding, inside the channel of the ceramic tube with an emphasis on the collar at the place of its transition inner diameters, a metal washer is welded to the central electrode, an additional insulator is installed with an emphasis on the collar of the mounting body and fixed in it with a metal sleeve, fixed in the mounting case by welding with an emphasis on the collar of an additional insulator, from the side of the intermediate case with an emphasis on the end of the additional insulator on the central electrode, the fourth metal ring is fixed by welding, while the inner diameter of the metal rings and the metal washer corresponds to the outer diameter of the central electrode, the maximum outer diameter of the intermediate and main bodies are equal and correspond to the inner diameter The outer diameter of the part of the main body that forms the side electrode of the candle is not maximum and corresponds to the diameter of the hole in the working end of the special nozzle sleeve, through which the working end of the candle protrudes into the combustion chamber of the gas turbine unit.

Новым согласно заявляемым изобретением является то, что свеча дополнительно содержит не менее одного промежуточного и монтажного корпусов, при этом в монтажном корпусе частично расположен дополнительный корпус и соединен с ним сваркой, а промежуточный корпус расположен между основным и монтажным корпусами, при этом контакт между монтажным, промежуточным и основным корпусами отсутствует, в основном корпусе дополнительно расположена керамическая трубка, в промежуточном корпусе размещен промежуточный изолятор, а в монтажном корпусе установлен дополнительный изолятор, помимо внутреннего канала основного изолятора центральный электрод расположен во внутренних каналах керамической трубки, промежуточного изолятора и дополнительного изолятора, при этом промежуточный изолятор установлен с упором в бурт промежуточного корпуса и закреплен в нем металлической втулкой, зафиксированной в промежуточном корпусе сваркой, при этом с упором в торцы промежуточного изолятора на центральном электроде закреплены сваркой два металлических кольца, керамическая трубка расположена с упором в бурт основного корпуса и закреплена в нем металлической втулкой, установленной с упором в бурт на месте перехода внешних диаметров керамической трубки и закрепленной внутри основного корпуса сваркой, с упором в другой торец керамической трубки на центральном электроде закреплено сваркой третье металлическое кольцо, внутри канала керамической трубки с упором в бурт на месте перехода ее внутренних диаметров на центральном электроде закреплена сваркой металлическая шайба, дополнительный изолятор установлен с упором в бурт монтажного корпуса и закреплен в нем металлической втулкой, зафиксированной в монтажном корпусе сваркой с упором в бурт дополнительного изолятора, со стороны промежуточного корпуса с упором в торец дополнительного изолятора на центральном электроде закреплено сваркой четвертое металлическое кольцо, при этом внутренний диаметр металлических колец и металлической шайбы соответствует внешнему диаметру центрального электрода, максимальный внешний диаметр промежуточного и основного корпусов равны и соответствуют внутреннему диаметру специальной втулки форсуночной головки, в которую устанавливается свеча, внешний диаметр части основного корпуса, образующей боковой электрод свечи, не является максимальным и соответствует диаметру отверстия в рабочем торце специальной втулки форсуночной головки, через которое рабочий торец свечи выступает в камеру сгорания газотурбинной установки.New according to the claimed invention is that the candle additionally contains at least one intermediate and mounting housings, while an additional housing is partially located in the mounting housing and is connected to it by welding, and the intermediate housing is located between the main and mounting housings, while the contact between the mounting, there are no intermediate and main bodies, a ceramic tube is additionally located in the main body, an intermediate insulator is located in the intermediate body, and an additional insulator is installed in the mounting body, in addition to the inner channel of the main insulator, the central electrode is located in the inner channels of the ceramic tube, intermediate insulator and additional insulator, when In this case, the intermediate insulator is installed with an emphasis on the shoulder of the intermediate housing and is fixed in it by a metal sleeve fixed in the intermediate housing by welding, while with an emphasis on the ends of the intermediate insulator on the central electrode two metal rings are welded, the ceramic tube is located with an emphasis on the shoulder of the main body and is fixed in it with a metal sleeve installed with an emphasis on the shoulder at the place of transition of the outer diameters of the ceramic tube and fixed inside the main body by welding, with an emphasis on the other end of the ceramic tube on the central electrode, the third metal ring is fixed by welding, inside the channel of the ceramic tube with an emphasis on the shoulder at the place of transition of its internal diameters, a metal washer is fixed by welding on the central electrode, an additional insulator is installed with an emphasis on the shoulder of the mounting body and is fixed in it with a metal sleeve fixed in the mounting body by welding with an emphasis on the collar of the additional insulator, from the side of the intermediate case with an emphasis on the end face of the additional insulator, the fourth metal ring is welded to the central electrode by welding, while the inner diameter of the metal rings and the metal washer corresponds to the outer the diameter of the central electrode, the maximum outer diameter of the intermediate and main bodies are equal and correspond to the inner diameter of the special sleeve of the nozzle head into which the candle is installed, the outer diameter of the part of the main body forming the side electrode of the candle is not maximum and corresponds to the diameter of the hole in the working end of the special nozzle sleeve a head through which the working end of the candle protrudes into the combustion chamber of the gas turbine unit.

Разделение свечи на независимые части путем введения промежуточного корпуса и, соединенного с дополнительным корпусом, монтажного корпуса, с отсутствием контакта между монтажным, промежуточным и основным корпусами, обеспечивает возможность их свободного взаимного радиального смещения для исключения влияния взаимных биений поверхностей специальной втулки форсуночной головки и свечи на их собираемость. При этом центральный электрод, расположенный во внутренних каналах керамической трубки, промежуточного изолятора и дополнительного изолятора обеспечивает целостность свечи, не оказывая существенного сопротивления взаимному радиальному смещению составляющих ее корпусов. Выполнение максимальных внешних диаметров промежуточного и основного корпусов взаимно равными и соответствующими внутреннему диаметру специальной втулки форсуночной головки обеспечивает самоцентрируемость каждого отдельного корпуса свечи в любой точке специальной втулки форсуночной головки в процессе их сборки, а за счет выполнения диаметра бокового электрода меньше максимального диаметра основного корпуса и соответствующего диаметру отверстия в рабочем торце специальной втулки форсуночной головки, обеспечивается гарантированный проход части основного корпуса, образующей боковой электрод свечи, в отверстие в рабочем торце специальной втулки форсуночной головки, через которое рабочий торец свечи выступает в камеру сгорания газотурбинной установки.Dividing the spark plug into independent parts by introducing an intermediate body and, connected to an additional body, a mounting body, with no contact between the mounting, intermediate and main bodies, provides the possibility of their free mutual radial displacement to eliminate the influence of mutual beating of the surfaces of the special sleeve of the nozzle head and the spark plug on their collection. At the same time, the central electrode located in the inner channels of the ceramic tube, intermediate insulator and additional insulator ensures the integrity of the candle without exerting significant resistance to the mutual radial displacement of its constituent bodies. The implementation of the maximum outer diameters of the intermediate and main bodies are mutually equal and corresponding to the inner diameter of the special sleeve of the nozzle head ensures self-centering of each individual plug body at any point of the special sleeve of the nozzle head during their assembly, and due to the diameter of the side electrode is less than the maximum diameter of the main body and the corresponding the diameter of the hole in the working end of the special nozzle head sleeve, guaranteed passage of the part of the main body, which forms the side electrode of the candle, into the hole in the working end of the special nozzle head sleeve, through which the working end of the candle protrudes into the combustion chamber of the gas turbine unit.

Одновременно выполнение внешнего диаметра промежуточного и основного корпусов соответствующим внутреннему диаметру специальной втулки обеспечивает их свободное скольжение внутри нее при термическом расширении центрального электрода свечи, что исключает возникновение механических напряжений в керамических изоляторах и трубке свечи, а расположенная и зафиксированная металлической втулкой в основном корпусе керамическая трубка, закрепленная на центральном электроде металлическими шайбой и кольцом, обеспечивает надежное соединение основного корпуса с центральным электродом, а также, принимая на себя вибрационные и термомеханические напряжения, возникающие от воздействия центрального электрода, исключает их передачу на искрообразующий изолятор, на который в процессе работы газотурбинной установки воздействуют максимальные градиенты температур, что исключает образование в нем трещин, приводящих к потере его электрической прочности, а, соответственно, и незапуску газотурбинной установки. Кроме этого, сочетание закрепления промежуточного, дополнительного изоляторов и керамической трубки на центральном электроде с помощью металлических колец и шайбы, с их закреплением в основном, промежуточном и монтажном корпусах металлическими втулками, обеспечивает высокую технологичность сборки самой свечи и исключает высокотемпературное и механическое воздействие на керамические изоляторы и трубку в процессе сборки свечи, которые могут приводить к возникновению микротрещин в их структуре, как, например, при закреплении методом высокотемпературной герметизации стеклогерметиком. Наличие монтажного корпуса, соединенного сваркой с дополнительным корпусом, с размещенным в нем дополнительным изолятором, исключает термомеханическое и вибрационное воздействие на герметизирующий изолятор от центрального изолятора, так как приходящие на дополнительный изолятор механические нагрузки не передаются на герметизирующий изолятор, с которым он соединен посредством скользящей цанги и токовода с обеспечением надежного электрического контакта, что препятствует образованию в герметизирующем изоляторе механических напряжений, которые могут привести к образованию трещин в нем или в закрепляющем его стеклогерметике, а, соответственно, значительной утечке горячих газов через свечу, что, в свою очередь, может приводить к созданию взрывоопасной среды в отсеке, в котором установлена газотурбинная установка. При этом рост температуры среды в зоне экрана свечи даже при небольшой утечке горячих газов через свечу может привести к разрушению электроизоляционных материалов в проводе зажигания, соединенном со свечой, внутренний электрический пробой которого может стать причиной отсутствия разрядов в искровом промежутке свечи, а, соответственно, и незапуска газотурбинной установки.At the same time, the implementation of the outer diameter of the intermediate and main bodies corresponding to the inner diameter of the special sleeve ensures their free sliding inside it during thermal expansion of the central electrode of the candle, which eliminates the occurrence of mechanical stresses in the ceramic insulators and the candle tube, and the ceramic tube located and fixed by the metal sleeve in the main body, fixed on the central electrode with a metal washer and a ring, ensures a reliable connection of the main body with the central electrode, and also, taking on vibrational and thermomechanical stresses arising from the action of the central electrode, excludes their transfer to a spark-generating insulator, which is affected by maximum temperature gradients, which excludes the formation of cracks in it, leading to a loss of its electrical strength, and, accordingly, the failure to start the gas turbine unit. In addition, the combination of fixing the intermediate, additional insulators and a ceramic tube on the central electrode using metal rings and a washer, with their fastening in the main, intermediate and mounting housings with metal bushings, ensures high manufacturability of the assembly of the plug itself and excludes high-temperature and mechanical impact on ceramic insulators and a tube in the process of assembling the spark plug, which can lead to the occurrence of microcracks in their structure, such as, for example, when fixed by high-temperature sealing with a glass sealant. The presence of the mounting body, welded to the additional body, with an additional insulator placed in it, excludes the thermomechanical and vibration effects on the sealing insulator from the central insulator, since mechanical loads coming to the additional insulator are not transmitted to the sealing insulator, to which it is connected by means of a sliding collet and a current lead with the provision of reliable electrical contact, which prevents the formation of mechanical stresses in the sealing insulator, which can lead to the formation of cracks in it or in the glass sealant fixing it, and, accordingly, significant leakage of hot gases through the candle, which, in turn, can lead to to the creation of an explosive atmosphere in the compartment in which the gas turbine unit is installed. At the same time, an increase in the temperature of the environment in the area of the spark plug screen, even with a small leak of hot gases through the plug, can lead to the destruction of electrical insulating materials in the ignition wire connected to the plug, the internal electrical breakdown of which can cause the absence of discharges in the spark gap of the plug, and, accordingly, and not starting the gas turbine unit.

На фигуре 1 представлена свеча зажигания для газотурбинной установки, содержащая основной трубчатый корпус 1 с установленным в нем искрообразующим изолятором 2 с полупроводниковым покрытием и внутренним каналом, в котором расположен центральный электрод 3, металлическую втулку 4, закрепленную в основном корпусе 1 свечи и поджимающую искрообразующий изолятор 2 к внутреннему торцу основного корпуса 1, образующего боковой электрод свечи, герметизирующий изолятор 5 с ножками и внутренним каналом с закрепленным в нем в стеклогерметике 6 токоведущим стержнем 7, установленный с упором в бурт дополнительного корпуса 8 и закрепленный в нем медной клиновой втулкой 9, обращенной своим большим сечением в сторону искрообразующего изолятора 2, и стеклогерметизирующей уплотнительной втулкой 10, выполненной из нетокопроводящего стеклогерметика, охватывающей герметизирующий изолятор 5, экранную керамическую трубку 11, цангу 12, соединяющую токоведущий стержень 7 с центральным электродом 3 отличающаяся тем, что свеча дополнительно содержит не менее одного промежуточного корпуса 13 и монтажного корпуса 14, при этом в монтажном корпусе 14 частично расположен дополнительный корпус 8 и соединен с ним сваркой, а промежуточный корпус 13 расположен между основным 1 и монтажным 14 корпусами, при этом контакт между монтажным 14, промежуточным 13 и основным 1 корпусами отсутствует, в основном корпусе 1 дополнительно расположена керамическая трубка 15, в промежуточном корпусе 13 размещен промежуточный изолятор 16, а в монтажном корпусе 14 установлен дополнительный изолятор 17, помимо внутреннего канала основного изолятора 2 центральный электрод 3 расположен во внутренних каналах керамической трубки 15, промежуточного изолятора 16 и дополнительного изолятора 17, при этом промежуточный изолятор 16 установлен с упором в бурт промежуточного корпуса 13 и закреплен в нем металлической втулкой 18, зафиксированной в промежуточном корпусе 13 сваркой, при этом с упором в торцы промежуточного изолятора 16 на центральном электроде 3 закреплены сваркой два металлических кольца 19, керамическая трубка 15 расположена с упором в бурт основного корпуса 1 и закреплена в нем металлической втулкой 20, установленной с упором в бурт на месте перехода внешних диаметров керамической трубки 15 и закрепленной внутри основного корпуса 1 сваркой, с упором в другой торец керамической трубки 15 на центральном электроде 3 закреплено сваркой третье металлическое кольцо 19, внутри канала керамической трубки 15 с упором в бурт на месте перехода ее внутренних диаметров на центральном электроде 3 закреплена сваркой металлическая шайба 21, дополнительный изолятор 17 установлен с упором в бурт монтажного корпуса 14 и закреплен в нем металлической втулкой 22, зафиксированной в монтажном корпусе 14 сваркой с упором в бурт дополнительного изолятора 17, со стороны промежуточного корпуса 13 с упором в торец дополнительного изолятора 17 на центральном электроде 3 закреплено сваркой четвертое металлическое кольцо 19, при этом внутренний диаметр металлических колец 19 и металлической шайбы 21 соответствует внешнему диаметру центрального электрода 3, максимальный внешний диаметр промежуточного 13 и основного 1 корпусов равны и соответствуют внутреннему диаметру специальной втулки форсуночной головки, в которую устанавливается свеча, внешний диаметр части основного корпуса 1, образующей боковой электрод свечи, не является максимальным и соответствует диаметру отверстия в рабочем торце специальной втулки форсуночной головки, через которое рабочий торец свечи выступает в камеру сгорания газотурбинной установки. На фигуре 2 представлен эскиз заявляемой конструкции свечи с двумя промежуточными корпусами.Figure 1 shows a spark plug for a gas turbine installation, containing a main tubular body 1 with a spark-generating insulator 2 installed in it with a semiconductor coating and an internal channel in which the central electrode 3 is located, a metal sleeve 4, fixed in the main body 1 of the candle and pressing the spark-generating insulator 2 to the inner end of the main body 1, which forms the side electrode of the candle, a sealing insulator 5 with legs and an internal channel with a current-carrying rod 7 fixed in it in glass-sealant 6, installed with an emphasis on the collar of the additional body 8 and fixed in it by a copper wedge bushing 9 facing its large cross-section towards the spark-generating insulator 2, and a glass-sealing sealing sleeve 10, made of non-conductive glass-sealant, enclosing the sealing insulator 5, a ceramic shield tube 11, a collet 12 connecting the current-carrying rod 7 with the central electrode 3, which is different in that the candle additionally contains at least one intermediate body 13 and a mounting body 14, while an additional body 8 is partially located in the mounting body 14 and is connected to it by welding, and the intermediate body 13 is located between the main 1 and mounting body 14, while the contact between the mounting 14, intermediate 13 and main 1 housings is absent, in the main housing 1 there is additionally a ceramic tube 15, in the intermediate housing 13 there is an intermediate insulator 16, and in the mounting housing 14 there is an additional insulator 17, in addition to the inner channel of the main insulator 2, the central electrode 3 is located in the inner channels of the ceramic tube 15, the intermediate insulator 16 and the additional insulator 17, while the intermediate insulator 16 is installed with an emphasis on the shoulder of the intermediate housing 13 and is fixed in it by a metal sleeve 18, fixed in the intermediate housing 13 by welding, with an emphasis on the ends intermediate insulator 16 on the central electrode 3, two metal rings 19 are fixed by welding, the ceramic tube 15 is located with an abutment against the shoulder of the main body 1 and is fixed in it by a metal sleeve 20 installed with an emphasis on the shoulder at the place of transition of the outer diameters of the ceramic tube 15 and fixed inside the main body 1 by welding , with an emphasis on the other end of the ceramic tube 15 on the central electrode 3, the third metal ring 19 is fixed by welding, inside the channel of the ceramic tube 15 with an emphasis on the shoulder at the place of transition of its inner diameters, a metal washer 21 is fixed by welding on the central electrode 3, an additional insulator 17 is installed with with an emphasis on the collar of the mounting body 14 and secured in it by a metal sleeve 22, fixed in the mounting body 14 by welding with an emphasis on the shoulder of the additional insulator 17, from the side of the intermediate housing 13 with an emphasis on the end face of the additional insulator 17 on the central electrode 3, the fourth metal ring 19 is welded to , NS At the same time, the inner diameter of the metal rings 19 and the metal washer 21 corresponds to the outer diameter of the central electrode 3, the maximum outer diameter of the intermediate 13 and the main body 1 are equal and correspond to the inner diameter of the special sleeve of the nozzle head into which the candle is installed, the outer diameter of the part of the main body 1 forming the side electrode of the candle is not maximum and corresponds to the diameter of the hole in the working end of the special sleeve of the nozzle head, through which the working end of the candle protrudes into the combustion chamber of the gas turbine unit. Figure 2 shows a sketch of the inventive design of a candle with two intermediate bodies.

На фигуре 3 представлен эскиз монтажа свечи в специальной втулке форсуночной головки 23.Figure 3 shows a sketch of mounting a candle in a special sleeve of the nozzle head 23.

Свеча зажигания работает следующим образом.The spark plug works as follows.

В процессе подготовки газотурбинного двигателя промышленной установки к работе в специальную втулку 23 его форсуночной головки с противоположной от ее рабочего торца стороны устанавливается свеча зажигания, описанная на фигуре 1. При этом сначала в специальную втулку 23 заходит основной корпус свечи 1, затем промежуточный 13 и монтажный 14. Последний фиксируется на корпусе форсуночной головки крепежными элементами. Имеющая место не прямолинейность специальной втулки 23 не препятствует заходу в нее свечи, так как разделенная на три отдельных корпуса конструкция свечи позволяет свободно смещаться основному 1, промежуточному 13 и монтажному 14 корпусам относительно друг друга в радиальных направлениях за счет упругих свойств, изгиба центрального электрода 3. При этом выполнение максимального диаметра основного корпуса свечи 1 соответствующим внутреннему диаметру специальной втулки 23 обеспечивает его самоцентровку и достаточную соосность со специальной втулкой 23 для прохода бокового электрода свечи, диаметр которого не является максимальным диаметром основного корпуса 1, в отверстие в рабочем торце специальной втулки 23, через которое разрядный промежуток свечи выступает в камеру сгорания газотурбинного двигателя.In the process of preparing a gas turbine engine of an industrial installation for operation, a spark plug, described in figure 1, is installed in a special bushing 23 of its nozzle head from the side opposite to its working end. 14. The latter is fixed to the body of the nozzle head with fasteners. The non-straightness of the special sleeve 23 does not prevent the candle from entering it, since the candle structure, divided into three separate bodies, allows the main 1, intermediate 13 and mounting bodies 14 to move freely relative to each other in radial directions due to the elastic properties, bending of the central electrode 3 In this case, the implementation of the maximum diameter of the main body of the plug 1 corresponding to the inner diameter of the special sleeve 23 ensures its self-centering and sufficient alignment with the special sleeve 23 for the passage of the side electrode of the candle, the diameter of which is not the maximum diameter of the main body 1, into the hole in the working end of the special sleeve 23 , through which the discharge gap of the plug protrudes into the combustion chamber of the gas turbine engine.

В процессе запуска газотурбинного двигателя промышленной установки в его камеру сгорания поступает топливовоздушная смесь. При приложении к свече высокого выходного напряжения агрегата зажигания через высоковольтный провод зажигания возникает разность потенциалов между центральным 3 и боковым электродами, в результате чего происходит электрический пробой по керамической поверхности искрообразующего изолятора 2, образующей искровой зазор. В это время надежный электрический контакт и минимальные электрические потери в цепи от провода зажигания до центрального электрода 1 обеспечиваются достаточной площадью цангового соединения центрального электрода 1 с тоководом 7, расположенным в герметизирующем изоляторе 5. В свою очередь электрический контакт провода зажигания с боковым электродом обеспечивается по цепи, последовательно контактируемых, дополнительного корпуса 8, монтажного корпуса 14, корпуса форсуночной головки, ее специальной втулки 23 и основного корпуса 1, при этом контакт основного корпуса 1 со специальной втулкой 23 обеспечивается, как по его максимальному внешнему диаметру, так и по диаметру бокового электрода свечи, расположенного в отверстии в рабочем торце специальной втулки 23 форсуночной головки.In the process of starting a gas turbine engine of an industrial plant, an air-fuel mixture enters its combustion chamber. When a high output voltage of the ignition unit is applied to the spark plug through the high-voltage ignition wire, a potential difference arises between the central 3 and side electrodes, as a result of which an electrical breakdown occurs along the ceramic surface of the spark-generating insulator 2, which forms a spark gap. At this time, reliable electrical contact and minimal electrical losses in the circuit from the ignition wire to the central electrode 1 are provided by a sufficient area of the collet connection of the central electrode 1 with the current lead 7 located in the sealing insulator 5. In turn, the electrical contact of the ignition wire with the side electrode is provided along the circuit , in series contacting, of the additional body 8, the mounting body 14, the body of the nozzle head, its special sleeve 23 and the main body 1, while the contact of the main body 1 with the special sleeve 23 is ensured both by its maximum outer diameter and by the diameter of the side electrode candles located in the hole in the working end of the special sleeve 23 of the nozzle head.

Плазменный выброс, генерируемый свечой, инициирует в камере сгорания двигателя воспламенение топливовоздушной смеси, после чего подача напряжения на свечу прекращается. В процессе такого типового запуска газотурбинного двигателя промышленной установки и его дальнейшей работы, когда давление в камере сгорания составляет порядка 16 кгс/см2, а температура по всей длине специальной втулки 23, в которую установлена свеча составляет порядка 400°С, а на рабочем торце свечи в зоне бокового электрода может достигать 700°С и более, закрепление герметизирующего изолятора 5 медной втулкой 9 и стеклогерметической втулкой 10, во-первых, исключает утечку взрывоопасной топливо-воздушной смеси в отсек с газотурбинным двигателем, тем самым исключается создание взрывоопасной ситуации, а во-вторых, исключает утечку горячих газов через свечу, воздействие которых на высоковольтный провод в месте соединения со свечой может приводить к разрушению его изоляции и, соответственно, внутреннему электрическому пробою, что может привести к отсутствию искрообразования на рабочем торце свечи и незапуску газотурбинного двигателя.The plasma emission generated by the plug initiates the ignition of the air-fuel mixture in the engine combustion chamber, after which the supply of voltage to the plug is cut off. In the process of such a typical start-up of a gas turbine engine of an industrial plant and its further operation, when the pressure in the combustion chamber is about 16 kgf / cm 2 , and the temperature along the entire length of the special sleeve 23, in which the candle is installed, is about 400 ° C, and at the working end candles in the area of the side electrode can reach 700 ° C and more, fixing the sealing insulator 5 with a copper bushing 9 and a glass-tight bushing 10, firstly, excludes the leakage of an explosive fuel-air mixture into the compartment with a gas turbine engine, thereby eliminating the creation of an explosive situation, and secondly, it excludes the leakage of hot gases through the candle, the effect of which on the high-voltage wire at the point of connection with the candle can lead to the destruction of its insulation and, accordingly, an internal electrical breakdown, which can lead to the absence of sparking at the working end of the candle and the non-starting of the gas turbine engine.

Электропрочность между центральным электродом и корпусом специальной втулки, в которую устанавливается свеча зажигания, в местах где между ними отсутствуют керамические изоляторы, обеспечивается электроизоляционными свойствами этого радиального зазора и обеспечением более низкого по величине искрового зазора свечи на ее рабочем торце, в котором размещен полупроводниковый элемент, уменьшающий пробивное напряжение свечи зажигания до значений меньших, чем пробивные напряжения зазора между центральным электродом и корпусом специальной втулки.The electrical strength between the central electrode and the body of a special sleeve in which the spark plug is installed, in places where there are no ceramic insulators between them, is ensured by the electrical insulating properties of this radial gap and the provision of a lower spark gap at its working end, in which the semiconductor element is located, reducing the breakdown voltage of the spark plug to values lower than the breakdown voltage of the gap between the central electrode and the body of the special sleeve.

В результате воздействия повышенной до 400°С температуры происходит значительное удлинение центрального электрода свечи 3, однако за счет выполнения максимальных диаметров основного 1 и промежуточного 13 корпусов соответствующими внутреннему диаметру специальной втулки 23, а внешнего диаметра бокового электрода соответствующим диаметру отверстия в рабочем торце специальной втулки 23, эти корпусы свободно перемещаются внутри специальной втулки 23 форсуночной головки в осевом направлении, не вызывая критичных напряжений в закрепленных на центральном электроде 3 керамической трубке 15, промежуточном 16 и дополнительном 17 изоляторах, одновременно такое закрепление керамических изоляторов 16, 17 и трубки 15, практически полностью исключает указанных выше механических нагрузок от центрального электрода 3 на герметизирующий 5 и искрообразующий 2 изоляторы, как наиболее ответственные с точки обеспечения надежности работы системы зажигания и безопасности работы газотурбинной промышленной установки, отвечающие за герметичность свечи и генерацию электрических разрядов на ее рабочем торце.As a result of exposure to temperatures increased to 400 ° C, a significant lengthening of the central electrode of the candle 3 occurs, however, due to the implementation of the maximum diameters of the main 1 and intermediate 13 bodies corresponding to the inner diameter of the special sleeve 23, and the outer diameter of the side electrode corresponding to the diameter of the hole in the working end of the special sleeve 23 , these housings move freely inside the special sleeve 23 of the nozzle head in the axial direction, without causing critical stresses in the ceramic tube 15, intermediate 16 and additional 17 insulators fixed on the central electrode 3, and at the same time such fastening of the ceramic insulators 16, 17 and the tube 15, almost completely eliminates the above mechanical loads from the central electrode 3 on the sealing 5 and spark-generating 2 insulators, as the most important in terms of ensuring the reliability of the ignition system and the safety of the gas turbine industrial installation ovki responsible for the tightness of the candle and the generation of electrical discharges at its working end.

Воздействие указанной выше повышенной температуры на специальную втулку 23 форсуночной головки также приводит к изменению ее длины и короблению. Однако имеющее место коробление специальной втулки 23 не приводит к деформации корпуса свечи и возникновению при этом напряжений в ее керамических деталях, так как свеча разделена на три независимые, самоцентрирующиеся части, которые свободно смещаются относительно друг друга в радиальных направлениях за счет центрального электрода 3.The effect of the above-mentioned elevated temperature on the special sleeve 23 of the nozzle head also leads to a change in its length and distortion. However, the warping of the special sleeve 23 does not lead to deformation of the candle body and the occurrence of stresses in its ceramic parts, since the candle is divided into three independent, self-centering parts, which are freely displaced relative to each other in radial directions due to the central electrode 3.

Имеющая место вибрация при работе газотурбинного двигателя промышленной установки может приводить к значительным перемещениям центрального электрода свечи 3. Однако наличие промежуточного корпуса 13 минимизирует такие перемещения центрального электрода 3, во-первых, уменьшая вибрационную нагрузку на керамические детали свечи, а во-вторых, ограничивая перемещения центрального электрода 3 в направлениях к специальной втулке 23 в пределах значений, при которых исключается электрический пробой воздушного промежутка между ними при работе свечи от низковольтного агрегата зажигания.The vibration that occurs during the operation of a gas turbine engine of an industrial installation can lead to significant movements of the central electrode of the plug 3. However, the presence of an intermediate housing 13 minimizes such movements of the central electrode 3, firstly, by reducing the vibration load on the ceramic parts of the plug, and secondly, by limiting the movements the central electrode 3 in the directions to the special sleeve 23 within the values at which an electrical breakdown of the air gap between them is excluded during the operation of the spark plug from the low-voltage ignition unit.

Имеющие место напряжения, возникающие в керамических изоляторах 16, 17 и трубке 15, закрепленных на центральном электроде 3, не приводят к их разрушению, так как закрепление металлическими кольцами 19 и шайбой 21 не сопровождаются термоударами с механическим воздействием, как это имеет место при высокотемпературной герметизации стеклогерметиком, в результате которых снижается механическая прочность керамических деталей.The stresses that occur in the ceramic insulators 16, 17 and the tube 15, fixed on the central electrode 3, do not lead to their destruction, since the fastening with metal rings 19 and washer 21 is not accompanied by thermal shocks with mechanical stress, as is the case with high-temperature sealing glass sealant, as a result of which the mechanical strength of ceramic parts is reduced.

Таким образом, описанная свеча зажигания выгодно отличается от известных аналогов и прототипа повышенной технологичностью сборки свечей в составе горелок перспективных МЭКС, применяемых в ГТУ, за счет исключения влияния взаимных биений поверхностей специальной втулки форсуночной головки и свечи зажигания на их собираемость. При этом предложенная конструкция свечи исключает термомеханическое и вибрационное воздействие центрального электрода на герметизирующий и искрообразующий изоляторы, отвечающие за герметичность и бесперебойность искрообразования свечи соответственно. Эффективность предлагаемого изобретения подтверждена положительными результатами автономных испытаний.Thus, the described spark plug compares favorably with the known analogs and the prototype by the increased manufacturability of assembling the spark plugs as part of the promising MEKS burners used in the gas turbine unit, due to the elimination of the influence of the mutual beating of the surfaces of the special nozzle head sleeve and the spark plug on their assembly. At the same time, the proposed design of the spark plug excludes the thermomechanical and vibration effect of the central electrode on the sealing and spark-generating insulators, which are responsible for the tightness and uninterrupted spark formation of the spark plug, respectively. The effectiveness of the proposed invention is confirmed by the positive results of autonomous tests.

Claims (1)

Свеча зажигания газотурбинной промышленной установки, содержащая основной трубчатый корпус с установленным в нем искрообразующим изолятором с полупроводниковым покрытием и внутренним каналом, в котором расположен центральный электрод, металлическую втулку, закрепленную в основном корпусе свечи и поджимающую искрообразующий изолятор к внутреннему торцу основного корпуса, образующего боковой электрод свечи, герметизирующий изолятор с ножками и внутренним каналом с закрепленным в нем в стеклогерметике токоведущим стержнем, установленный с упором в бурт дополнительного корпуса и закрепленный в нем медной клиновой втулкой, обращенной своим большим сечением в сторону искрообразующего изолятора, и стеклогерметизирующей уплотнительной втулкой, выполненной из нетокопроводящего стеклогерметика, охватывающей герметизирующий изолятор, экранную трубку, цангу, соединяющую токоведущий стержень с центральным электродом, отличающаяся тем, что свеча дополнительно содержит не менее одного промежуточного корпуса и монтажный корпус, при этом в монтажном корпусе частично расположен дополнительный корпус и соединен с ним сваркой, а промежуточный корпус расположен между основным и монтажным корпусами, при этом контакт между монтажным, промежуточным и основным корпусами отсутствует, в основном корпусе дополнительно расположена керамическая трубка, в промежуточном корпусе размещен промежуточный изолятор, а в монтажном корпусе установлен дополнительный изолятор, помимо внутреннего канала основного изолятора центральный электрод расположен во внутренних каналах керамической трубки, промежуточного изолятора и дополнительного изолятора, при этом промежуточный изолятор установлен с упором в бурт промежуточного корпуса и закреплен в нем металлической втулкой, зафиксированной в промежуточном корпусе сваркой, при этом с упором в торцы промежуточного изолятора на центральном электроде закреплены сваркой два металлических кольца, керамическая трубка расположена с упором в бурт основного корпуса и закреплена в нем металлической втулкой, установленной с упором в бурт на месте перехода внешних диаметров керамической трубки и закрепленной внутри основного корпуса сваркой, с упором в другой торец керамической трубки на центральном электроде закреплено сваркой третье металлическое кольцо, внутри канала керамической трубки с упором в бурт на месте перехода ее внутренних диаметров на центральном электроде закреплена сваркой металлическая шайба, дополнительный изолятор установлен с упором в бурт монтажного корпуса и закреплен в нем металлической втулкой, зафиксированной в монтажном корпусе сваркой с упором в бурт дополнительного изолятора, со стороны промежуточного корпуса с упором в торец дополнительного изолятора на центральном электроде закреплено сваркой четвертое металлическое кольцо, при этом внутренний диаметр металлических колец и металлической шайбы соответствует внешнему диаметру центрального электрода, максимальный внешний диаметр промежуточного и основного корпусов равны и соответствуют внутреннему диаметру втулки форсуночной головки, в которую устанавливается свеча, внешний диаметр части основного корпуса, образующей боковой электрод свечи, не является максимальным и соответствует диаметру отверстия в рабочем торце втулки форсуночной головки, через которое рабочий торец свечи выступает в камеру сгорания газотурбинной установки.A spark plug for a gas turbine industrial plant containing a main tubular body with a spark-generating insulator installed in it with a semiconductor coating and an internal channel in which the central electrode is located, a metal sleeve fixed in the main body of the candle and pressing the spark-generating insulator to the inner end of the main body, forming a side electrode candles, a sealing insulator with legs and an internal channel with a current-carrying rod fixed in it in the glass sealant, installed with an emphasis on the shoulder of the additional body and fixed in it with a copper wedge bushing facing its large cross-section towards the spark-generating insulator, and a glass-sealing sealing bushing made of non-conductive glass sealant, covering a sealing insulator, a screen tube, a collet connecting a current-carrying rod with a central electrode, characterized in that the candle additionally contains at least one intermediate housings and mounting housing, while in the mounting housing an additional housing is partially located and connected to it by welding, and the intermediate housing is located between the main and mounting housings, while there is no contact between the mounting, intermediate and main housings, a ceramic tube is additionally located in the main housing, an intermediate insulator is located in the intermediate housing, and an additional insulator is installed in the mounting housing, in addition to the inner channel of the main insulator, the central electrode is located in the inner channels of the ceramic tube, intermediate insulator and additional insulator, while the intermediate insulator is installed with an emphasis on the collar of the intermediate housing and is fixed in it a metal sleeve fixed in the intermediate body by welding, while with an emphasis on the ends of the intermediate insulator on the central electrode two metal rings are fixed by welding, a ceramic tube is located with an emphasis on the shoulder of the main body and closed It is sealed in it with a metal sleeve installed with an emphasis on the collar at the place of transition of the outer diameters of the ceramic tube and fixed inside the main body by welding, with an emphasis on the other end of the ceramic tube on the central electrode, a third metal ring is fixed by welding, inside the channel of the ceramic tube with an emphasis on the collar on the place of transition of its internal diameters, a metal washer is fixed by welding on the central electrode, an additional insulator is installed with an emphasis on the collar of the mounting body and fixed in it with a metal sleeve, fixed in the mounting body by welding with an emphasis on the collar of an additional insulator, from the side of the intermediate housing with an emphasis on the end of the additional insulator on the central electrode, the fourth metal ring is fixed by welding, while the inner diameter of the metal rings and the metal washer corresponds to the outer diameter of the central electrode, the maximum outer diameter of the intermediate and main bodies are equal and corresponding The inner diameter of the nozzle head sleeve, into which the candle is installed, is determined, the outer diameter of the part of the main body forming the side electrode of the candle is not maximum and corresponds to the diameter of the hole in the working end of the injector head sleeve, through which the working end of the candle protrudes into the combustion chamber of the gas turbine unit.
RU2020137158A 2020-11-11 2020-11-11 Ignition plug of gas turbine industrial units RU2757292C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137158A RU2757292C1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Ignition plug of gas turbine industrial units

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137158A RU2757292C1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Ignition plug of gas turbine industrial units

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2757292C1 true RU2757292C1 (en) 2021-10-12

Family

ID=78286356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020137158A RU2757292C1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Ignition plug of gas turbine industrial units

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2757292C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1713399A1 (en) * 1989-09-18 1994-02-15 Уфимское агрегатное конструкторское бюро "Молния" Semiconductor spark-plug for gas-turbine engine
RU2111592C1 (en) * 1994-07-04 1998-05-20 Акционерное общество "Авиадвигатель" Spark plug for gas-turbine engine combustion chamber
RU2215348C2 (en) * 2001-12-06 2003-10-27 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Gas-turbine engine spark plug
RU94071U1 (en) * 2010-01-11 2010-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE
RU101872U1 (en) * 2010-08-30 2011-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" IGNITION CANDLE FOR GAS-TURBINE INSTALLATIONS
US20200080491A1 (en) * 2018-09-12 2020-03-12 Pratt & Whitney Canada Corp. Igniter for gas turbine engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1713399A1 (en) * 1989-09-18 1994-02-15 Уфимское агрегатное конструкторское бюро "Молния" Semiconductor spark-plug for gas-turbine engine
RU2111592C1 (en) * 1994-07-04 1998-05-20 Акционерное общество "Авиадвигатель" Spark plug for gas-turbine engine combustion chamber
RU2215348C2 (en) * 2001-12-06 2003-10-27 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Gas-turbine engine spark plug
RU94071U1 (en) * 2010-01-11 2010-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE
RU101872U1 (en) * 2010-08-30 2011-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" IGNITION CANDLE FOR GAS-TURBINE INSTALLATIONS
US20200080491A1 (en) * 2018-09-12 2020-03-12 Pratt & Whitney Canada Corp. Igniter for gas turbine engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RU 2215348 C2 - 2003.10.27. RU 94071 U1 - 2010.05.10. RU 2111592 C1 - 1998.05.20. RU 101872 U1 - 2011.01.27. SU 1713399 A1 - 1994.02.15. US 2020080491 A1 - 2020.03.12. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3995183A (en) Spark gap component for use in ignition systems of internal combustion engines
KR101005121B1 (en) Plasma-Jet Spark Plug
JP6238895B2 (en) Corona igniter with temperature control function
CN101682173A (en) 14 mm extension spark plug
RU2497251C1 (en) Ignition plug for combustion chambers of power and propulsion plants
US11749972B2 (en) Passive prechamber spark plug
RU2757292C1 (en) Ignition plug of gas turbine industrial units
RU207379U1 (en) SPARK PLUG FOR GAS TURBINE INDUSTRIAL PLANTS
US2701324A (en) Air-cooled electric spark igniter
RU119532U1 (en) IGNITION CANDLE FOR COMBUSTION CHAMBERS OF POWER AND ENGINE INSTALLATIONS
RU101872U1 (en) IGNITION CANDLE FOR GAS-TURBINE INSTALLATIONS
RU94071U1 (en) IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE
RU2621700C2 (en) Spark plug for power and engine units
RU51446U1 (en) IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE
RU149484U1 (en) IGNITION DEVICE FOR IGNITION OF THE COMBUSTION CHAMBER OF A GAS TURBINE ENGINE
KR102220484B1 (en) Pulse type spark plug
RU2007004C1 (en) Semiconductor spark-plug
RU2028023C1 (en) Semiconductor spark-plug for gas-turbine
RU74523U1 (en) PLASMA PLUG CANDLE
RU2773695C1 (en) Method for cooling high-voltage wire of ignition cable of aircraft gas turbine engine
RU150820U1 (en) IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE
RU52529U1 (en) IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE
RU2782341C1 (en) Semiconductor spark plug for gas turbine engine
RU62297U1 (en) IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE
US3896344A (en) Engine igniter tip connector with compensation for differential thermal expansion