RU182925U1 - SURFACE IGNITION CANDLE FOR CAPACITIVE IGNITION SYSTEM - Google Patents

SURFACE IGNITION CANDLE FOR CAPACITIVE IGNITION SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
RU182925U1
RU182925U1 RU2018113853U RU2018113853U RU182925U1 RU 182925 U1 RU182925 U1 RU 182925U1 RU 2018113853 U RU2018113853 U RU 2018113853U RU 2018113853 U RU2018113853 U RU 2018113853U RU 182925 U1 RU182925 U1 RU 182925U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spark
insulator
forming
oxide
surface layer
Prior art date
Application number
RU2018113853U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Людмила Александровна Напольская
Андрей Николаевич Мурысев
Александр Владимирович Краснов
Андрей Алексеевич Беляев
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 RU2018113853U priority Critical patent/RU182925U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU182925U1 publication Critical patent/RU182925U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation

Landscapes

  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к авиадвигателестроению, в частности к устройствам, предназначенным для розжига камер сгорания газотурбинных двигателей.Свеча зажигания поверхностного разряда для емкостной системы зажигания, содержащая основной трубчатый металлический корпус с установленным в нем искрообразующим изолятором, во внутреннем канале которого закреплен центральный электрод, образующий с торцевой частью корпуса по торцевой поверхности искрообразующего изолятора, выполненного из высокоглиноземистой керамики, кольцевой искровой зазор, поверхностный слой которого содержит CuO, а между торцевой поверхностью корпуса, образующего боковой электрод, и торцевой поверхностью изолятора расположен контакт, который выполнен из сплава с повышенной термостойкостью, в состав которого входит 80% серебра и 20% палладия, отличающаяся тем, что изолятор выполнен из высокоглиноземистой керамики, содержащей, % мас.: AlO(оксид алюминия) - 95,06%, SiO(диоксид кремния) - 1,6%, СаО (оксид кальция) - 2,4%, CrO(оксид хрома) - 0,1%, BO(оксид бора) - 0,8%, а поверхностный слой искрообразующего изолятора в зоне искрового зазора и сопряжения с контактами электродов содержит, % объема: NiO (оксид никеля) - 2%, Мо (молибден) - 2%, CuCrO(хромит меди) - 70-80%, CuO (куприт) - 10-20%.The invention relates to aircraft engine manufacturing, in particular to devices designed to ignite the combustion chambers of gas turbine engines. A surface discharge spark plug for a capacitive ignition system, comprising a main tubular metal housing with a spark-forming insulator installed in it, in the inner channel of which a central electrode is mounted, forming with the end part of the housing along the end surface of the spark-forming insulator made of high alumina ceramics, annular sparks oh gap, the surface layer of which contains CuO, and between the end surface of the housing forming the side electrode and the end surface of the insulator is a contact made of an alloy with high heat resistance, which includes 80% silver and 20% palladium, characterized in that the insulator is made of high-alumina ceramics containing, wt%: AlO (alumina) - 95.06%, SiO (silica) - 1.6%, CaO (calcium oxide) - 2.4%, CrO (chromium oxide) - 0.1%, BO (boron oxide) - 0.8%, and the surface layer of the spark-forming insulator in the spark zone of the clearance and contacts for interfacing with electrodes comprises volume%: NiO (nickel oxide) - 2% Mo (molybdenum) - 2%, CuCrO (copper chromite) - 70-80%, CuO (cuprite) - 10-20%.

Description

Полезная модель относится к авиадвигателестроению, в частности к устройствам, предназначенным для розжига камер сгорания газотурбинных двигателей.The utility model relates to aircraft engine building, in particular to devices designed to ignite the combustion chambers of gas turbine engines.

Известны искровые свечи зажигания поверхностного разряда, указанные в [Патент Великобритании №2097469 А, опубликовано 03.11.1982, Патент РФ №94070 U1, опубликовано 10.05.2010, Патент США №4,764,703, опубликовано 16.08.1988, Романовский Г. Ф., Матвеев И. Б., Сербии С.И. Плазменные системы газоперекачивающих агрегатов. СПб.: «Недра», 1992], а также свечи зажигания типа СН31806, AA72S фирмы «Champion», описанные в [Проспект фирмы «CHAMPION». Champion Aviation Products Division, 1991. Проспект фирмы «CHAMPION». CHAMPION SPARK PLUG CO, 1973], содержащие изолятор, устанавливаемый в корпус, являющийся массовым электродом, и центральный электрод. Недостатком таких свечей зажигания является их повышенное пробивное напряжение - более 10 кВ. Это требует использования агрегатов зажигания с повышенным выходным напряжением. Емкостные агрегаты зажигания с повышенным выходным напряжением, обладающие высокой воспламеняющей способностью, имеют увеличенные габариты и массу, так как для обеспечения высокого напряжения в агрегаты вводят повышающие импульсные высоковольтные трансформаторы и дополнительные конденсаторы для разряда на первичную обмотку этого трансформатора [AIR784C INTERRELATION OF ENGINE DESIGN AND BURNER CONFIGURATION WITH SELECTION AND PERFORMANCE OF ELECTRICAL IGNITION SISTEMS FOR GAS TURBINE ENGINES]. При повышенных выходных напряжениях агрегата зажигания уменьшается надежность системы зажигания в части обеспечения электропрочности и повышенных ресурсов высоковольтного кабеля зажигания и его соединений с высоковольтным выводом агрегата зажигания и свечой зажигания.Known are spark spark plugs of a surface discharge, indicated in [UK Patent No. 2097469 A, published November 3, 1982, RF Patent No. 94070 U1, published May 10, 2010, US Patent No. 4,764,703, published August 16, 1988, Romanovsky G. F., Matveev I. . B., Serbia S.I. Plasma systems of gas pumping units. St. Petersburg: "Nedra", 1992], as well as spark plugs of the CH31806, AA72S type from Champion, described in [Prospect of the CHAMPION company. Champion Aviation Products Division, 1991. Prospectus from CHAMPION. CHAMPION SPARK PLUG CO, 1973], comprising an insulator mounted in a body, which is a mass electrode, and a central electrode. The disadvantage of such spark plugs is their increased breakdown voltage - more than 10 kV. This requires the use of ignition units with increased output voltage. Capacitive ignition units with a high output voltage, which have a high flammability, have increased dimensions and weight, because to provide a high voltage, a pulse high-voltage transformer and additional capacitors are introduced into the units to discharge to the primary winding of this transformer [AIR784C INTERRELATION OF ENGINE DESIGN AND BURNER CONFIGURATION WITH SELECTION AND PERFORMANCE OF ELECTRICAL IGNITION SISTEMS FOR GAS TURBINE ENGINES]. With increased output voltages of the ignition unit, the reliability of the ignition system decreases in terms of ensuring electrical strength and increased resources of the high-voltage ignition cable and its connections to the high-voltage output of the ignition unit and the spark plug.

Указанных недостатков частично лишены эрозионные свечи зажигания, описанные в [Свеча СЭ-4МА. Техническое описание и инструкция по эксплуатации - М: Машиностроение, 1966, Патент СССР №191275 А, опубликовано 14.01.1967, Патент РФ №119532U8, опубликовано 20.08.2012, Патент РФ №2497251 С1, опубликовано 27.10.2013, Патент РФ №2621700 С2, опубликовано 07.06.2017], содержащие 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. В процессе изготовления таких свечей зажигания в искровой зазор на рабочем торце путем приработки (так называемой «тренировки») наносится (напыляется) материал контактов электродов, который обеспечивает уменьшение пробивного напряжения таких свечей зажигания до значений не более 3 кВ [Балагуров В.А. Аппараты зажигания. М.: «Машиностроение», 1968]. Это исключает применение в агрегатах зажигания высоковольтных трансформаторов и дополнительных конденсаторов и обеспечивает уменьшение массы и габаритов емкостных агрегатов зажигания.The indicated disadvantages are partially deprived of the erosion spark plugs described in [Candle SE-4MA. Technical description and operating manual - M: Mechanical Engineering, 1966, USSR Patent No. 191275 A, published 01/14/1967, RF Patent No. 119532U8, published 08/20/2012, RF Patent No. 2497251 C1, published 10.27.2013, RF Patent No. 2621700 C2 , published on June 7, 2017], containing a central electrode with a silver contact, a spark-forming insulator made of high-alumina ceramics, a silver case and a contact, forming a side electrode and an annular spark gap along the surface of a spark-forming insulator with a central electrode contact, an additional insulator, is placed first in the annular gap between the insulator and spark test body on the side opposite to the working end of a spark gap. In the process of manufacturing such spark plugs, the material of the contacts of the electrodes is applied (sprayed) to the spark gap at the working end by means of running-in (so-called "training"), which ensures a breakdown voltage of such spark plugs to values of no more than 3 kV [Balagurov V.A. Devices of ignition. M .: "Engineering", 1968]. This eliminates the use of high-voltage transformers and additional capacitors in the ignition units and provides a reduction in the mass and dimensions of capacitive ignition units.

Недостатком этих эрозионных свечей зажигания является относительно низкие термостойкость (не более 450°С) [Свеча СЭ-4МА. Техническое описание и инструкция по эксплуатации - М.: Машиностроение, 1966, Патент СССР №191275 А, опубликовано 14.01.1967, Патент РФ №119532 U8, опубликовано 20.08.2012, Патент РФ №2497251 С1, опубликовано 27.10.2013, Патент РФ №2621700 С2, опубликовано 07.06.2017] и ресурс во включениях при работе совместно с низковольтными емкостными агрегатами зажигания.The disadvantage of these erosion spark plugs is the relatively low heat resistance (not more than 450 ° C) [Candle SE-4MA. Technical description and operating instructions - M .: Engineering, 1966, USSR Patent No. 191275 A, published 01/14/1967, RF Patent No. 119532 U8, published 08/20/2012, RF Patent No. 2497251 C1, published 10/27/2013, RF Patent No. 2621700 C2, published on 06/07/2017] and a resource in inclusions when working in conjunction with low-voltage capacitive ignition units.

Указанные недостатки данных свечей связаны с особенностями протекания рабочих процессов в них. Низкие пробивные напряжения на этих свечах обеспечивают так называемые «тренировки» [Балагуров В.А. Аппараты зажигания. М.: «Машиностроение», 1968], осуществляемые за счет напыления на поверхность искрообразующего изолятора в искровой кольцевой зазор 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 контактов электродов обеспечивает наличие полу проводящих свойств поверхностного слоя искрообразующего изолятора в искровом зазоре и, соответственно, уменьшает его пробивное напряжение.These shortcomings of these candles are associated with the peculiarities of the flow of work processes in them. Low breakdown voltage on these candles provide the so-called "training" [Balagurov VA Devices of ignition. M .: "Engineering", 1968], carried out by spraying on the surface of the 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 of the contacts of the electrodes ensures the presence of semi-conductive properties of the surface layer of the spark-forming insulator in the spark gap and, accordingly, reduces its breakdown voltage.

После подачи топлива в искровой зазор на поверхности искрообразующего изолятора между контактами происходит выжигание напыленного в процессе «тренировки» материала за счет конденсированных искровых 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 condensed spark discharges following each other.

Повышенная температура 600°С и выше в зоне искрового зазора таких свечей приводит к дополнительному окислению оставшихся напыленных в процессе тренировки на поверхность искрового зазора электроэрозионных частичек материалов контактов, и как следствие, к потере этой поверхностью полупроводящих свойств.An increased temperature of 600 ° С and higher in the zone of the spark gap of such candles leads to additional oxidation of the remaining sprayed particles during contact with the electrode gap erosion contact materials, and as a result, to the loss of semiconducting properties by this surface.

Тренировка и выжигание повторяются в процессе каждого запуска газотурбинного двигателя, обеспечивая низкий уровень напряжения пробоя свечи, соответствующий выходному напряжению емкостного агрегата зажигания (менее выходного напряжения агрегата зажигания). Однако при повышении температуры в зоне рабочего торца длительно до 600-700°С и выше, 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, соответственно отказу свечей зажигания.Training and burning are repeated during each start of the gas turbine engine, providing a low spark breakdown voltage corresponding to the output voltage of the capacitive ignition unit (less than the output voltage of the ignition unit). However, when the temperature in the zone of the working end rises for a long time up to 600-700 ° С and higher, the process of oxidizing the contacts of electrodes and the products of electrical contact erosion sprayed onto the surface of the spark gap, as tests have shown, leads to faster removal of the so-called “training” and an increase in breakdown voltage candles above the voltage developed by the units, respectively, the failure of the spark plugs.

Повышение эффективности систем зажигания (их воспламеняющей способности) связано с возможностью приближения искрового зазора свечей зажигания к зоне обратных токов в камере сгорания. Это позволяет расширить диапазон запуска камеры сгорания по скорости и высоте полета, уменьшить массу агрегата зажигания за счет уменьшения накопленной энергии [Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД. М.: «Мир», 1986. Алабин М.А., Кац Б.М., Литвинов Ю.А. Запуск авиационных газотурбинных двигателей. М.: «Машиностроение», 1968]. Однако заглубление описанных выше эрозионных свечей невозможно из-за существенно ограниченных допустимых температур на их рабочем торце. Поэтому они нашли применение в основном совместно с индуктивными агрегатами зажигания в системах запуска газотурбинных двигателей с пусковыми воспламенителями [Алабин М.А., Кац Б.М., Литвинов Ю.А. Запуск авиационных газотурбинных двигателей. М.: «Машиностроение», 1968. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Под редакцией Хронина Д.В. М.: «Машиностроение», 1989], в которых в зоне расположения рабочего торца свечей температура не превышает 450-500°С.Improving the efficiency of ignition systems (their flammability) is associated with the possibility of approaching the spark gap of the spark plugs to the reverse current zone in the combustion chamber. This allows you to expand the launch range of the combustion chamber by speed and altitude, to reduce the mass of the ignition unit by reducing the stored energy [Lefebvre A. Processes in the combustion chamber of a gas turbine engine. M.: Mir, 1986. Alabin M.A., Katz B.M., Litvinov Yu.A. Launch of aircraft gas turbine engines. M .: "Engineering", 1968]. However, the deepening of the erosion candles described above is impossible due to the significantly limited permissible temperatures at their working end. Therefore, they found application mainly in conjunction with inductive ignition units in starting systems for gas turbine engines with starting ignitors [Alabin MA, Kats BM, Litvinov Yu.A. Launch of aircraft gas turbine engines. M .: "Engineering", 1968. Design and engineering of aircraft gas turbine engines. Edited by D. Chronin. M .: "Mechanical Engineering", 1989], in which the temperature in the zone of the working end of the candles does not exceed 450-500 ° C.

Частично этих недостатков лишена, принятая за прототип, свеча зажигания поверхностного разряда [Патент РФ №2300164 С2, опубликовано 27.05.2007], содержащая 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 искровой зазор, торцевая часть корпуса образует боковой электрод, между которым и торцевой частью искрообразующего изолятора расположен контакт, выполненный из сплава с повышенной термостойкостью, в состав которого входит 80% серебра и 20% палладия, искрообразующий изолятор выполнен из высокоглиноземистой керамики, содержащей Al2O3 (оксид алюминия) - 94,07%, SiO2 (диоксид кремния) - 4,3%, СаО (оксид кальция) - 1,63%, а поверхностный слой искрообразующего изолятора в зоне искрового зазора и сопряжения с контактами электродов содержит силицид, серебро, оксид меди, окись марганца, кубическую шпинель и алюминат. Данное сочетание материалов контакта электрода, фазового состава поверхностного слоя высокоглиноземистого керамического искрообразующего изолятора и самого искрообразующего изолятора повышает термостойкость свечей зажигания до 800°С (до 900°С кратковременно), обеспечивает низкие пробивные напряжения свечи зажигания, повышает ресурс работы свечей с емкостным агрегатом зажигания по сравнению с ресурсом свечей зажигания аналогов. Это обеспечивается за счет более устойчивого закрепления напыленных частиц контакта из серебряно-палладиевого сплава на поверхностном слое керамики в искровом зазоре при выполнении «тренировки».Partially devoid of these drawbacks, adopted for the prototype, a spark plug surface discharge [RF Patent No. 2300164 C2, published 05.27.2007] containing 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, an end part is installed a housing, forming an annular spark gap with the central electrode along the end surface of the spark-forming insulator, the end part of the housing forms a side electrode, between which and the end part of the spark of the developing insulator, there is a contact made of an alloy with increased heat resistance, which includes 80% silver and 20% palladium, the spark-forming insulator is made of high-alumina ceramics containing Al2O3 (aluminum oxide) - 94.07%, SiO2 (silicon dioxide) - 4 , 3%, CaO (calcium oxide) - 1.63%, 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 silicide, silver, copper oxide, manganese oxide, cubic spinel and aluminate. This combination of electrode contact materials, phase composition of the surface layer of a high-alumina ceramic spark-forming insulator and the spark-forming insulator itself increases the temperature resistance of spark plugs to 800 ° C (up to 900 ° C for a short time), provides low breakdown voltage of the spark plug, increases the service life of spark plugs with a capacitive ignition unit by compared with the life of spark plugs analogues. This is ensured by more stable fixing of the sprayed contact particles of silver-palladium alloy on the surface layer of ceramics in the spark gap when performing a "training".

Однако поверхностный слой искрообразующего изолятора в зоне искрового зазора и сопряжения с контактами электродов содержащий силицид, серебро, оксид меди, окись марганца, кубическую шпинель и алюминат имеет относительно слабую диффузионную составляющую адгезии с высокоглиноземистой керамикой этого изолятора, содержащего Al2O3, SiO2, СаО. Это приводит при использовании емкостных агрегатов зажигания к уменьшению ресурса свечей по следующим причинам. Мощные конденсированные искровые разряды, генерируемые емкостным агрегатом зажигания в искровом промежутке свечей зажигания, принятых за прототип, приводят в условиях попадания жидкой фазы топлива на рабочий торец свечи зажигания к значимой электроэрозионной выработке поверхностного слоя керамики искрообразующего изолятора. Этому процессу способствует указанная выше слабая диффузионная составляющая адгезии поверхностного слоя к основному материалу керамического искрообразующего изолятора. Электроэрозионные разрушения поверхностного слоя керамики искрообразующего изолятора (скалывание поверхностного слоя в процессе ресурсной наработки) свечи не достаточно компенсируются процессами напыления материала электродов на поверхность керамики в искровом зазоре, что постепенно в процессе наработки двигателя (обеспечения включений системы зажигания для осуществления запусков двигателя) приводит к росту пробивного напряжения свечей зажигания, принятых за прототип. Кроме этого, воздействие повышенных температур до 800°С в процессе работы двигателя (в течение времени при котором свеча зажигания не работает) приводит за счет поэтапной выработки поверхностного слоя к постепенному окислению продуктов электрической эрозии контактов (в том числе контактов содержащих сплав серебра и палладия) в искровом зазоре. Этот процесс также приводит к ускоренному «снятию тренировки», дополнительному повышению напряжения, к отказу свечей зажигания и ограничению ресурса свечей зажигания при работе с емкостными агрегатами зажигания с повышенной накопленной энергией.However, the surface layer of the spark-forming insulator in the zone of the spark gap and the interface with the contacts of the electrodes containing silicide, silver, copper oxide, manganese oxide, cubic spinel and aluminate has a relatively weak diffusion component of adhesion with high-alumina ceramics of this insulator containing Al2O3, SiO2, CaO. When using capacitive ignition units, this leads to a decrease in the life of the candles for the following reasons. Powerful condensed spark discharges generated by a capacitive ignition unit in the spark gap of the spark plugs adopted as a prototype lead to significant electroerosive generation of the surface layer of the spark-forming insulator ceramic when the liquid phase of the fuel hits the working end of the spark plug. This process is facilitated by the aforementioned weak diffusion component of the adhesion of the surface layer to the main material of the ceramic spark-forming insulator. Electroerosive destruction of the surface layer of ceramics of a spark-forming insulator (spalling of the surface layer during the life time) of a candle is not sufficiently compensated by the processes of sputtering of the electrode material on the ceramic surface in the spark gap, which gradually increases during the time the engine is running (providing ignition system starts for starting the engine) breakdown voltage of spark plugs taken as a prototype. In addition, the effect of elevated temperatures up to 800 ° C during the operation of the engine (during which the spark plug does not work) leads to the gradual oxidation of the products of electrical contact erosion due to the gradual development of the surface layer (including contacts containing an alloy of silver and palladium) in the spark gap. This process also leads to an accelerated “removal of training”, an additional increase in voltage, to the failure of spark plugs and to a limited life of spark plugs when working with capacitive ignition units with increased stored energy.

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание свечей зажигания, имеющих повышенный ресурс и термостойкость по сравнению со свечами зажигания, принятыми за прототип.The problem solved by the proposed utility model is the creation of spark plugs having an increased resource and heat resistance compared to spark plugs adopted as a prototype.

Поставленная задача решается свечой зажигания поверхностного разряда для емкостной системы зажигания, содержащей основной трубчатый металлический корпус с установленным в нем искрообразующим изолятором, во внутреннем канале которого закреплен центральный электрод, образующий с торцевой частью корпуса по торцевой поверхности искрообразующего изолятора, выполненного из высокоглиноземистой керамики, кольцевой искровой зазор, поверхностный слой которого содержит CuO, а между торцевой поверхностью корпуса, образующего боковой электрод, и торцевой поверхностью изолятора расположен контакт, который выполнен из сплава с повышенной термостойкостью, в состав которого входит 80% серебра и 20% палладия, при этом изолятор выполнен из высокоглиноземистой керамики, содержащей % масс.: Al2O3 (оксид алюминия) - 95,06%, SiO2 (диоксид кремния) - 1,6%, СаО (оксид кальция) - 2,4%, Cr2O3 (оксид хрома) - 0,1%, B2O3 (оксид бора) - 0,8%, а поверхностный слой искрообразующего изолятора в зоне искрового зазора и сопряжения с контактами электродов содержит % объема: NiO (оксид никеля) - 2%, Мо (молибден) - 2%, CuCrO2 (хромит меди) - 70-80%, Си20 (куприт) - 10-20%.The problem is solved by a surface discharge spark plug for a capacitive ignition system containing a main tubular metal casing with a spark-forming insulator installed in it, in the inner channel of which a central electrode is fixed, forming a ring spark with an end part of the casing along the end surface of the spark-forming insulator made of high-alumina ceramics the gap, the surface layer of which contains CuO, and between the end surface of the housing forming the lateral electro , and the end face of the insulator is a contact, which is made of an alloy with high heat resistance, which includes 80% silver and 20% palladium, while the insulator is made of high alumina ceramics containing% wt .: Al2O3 (aluminum oxide) - 95.06 %, SiO2 (silicon dioxide) - 1.6%, CaO (calcium oxide) - 2.4%, Cr2O3 (chromium oxide) - 0.1%, B2O3 (boron oxide) - 0.8%, and the surface layer of spark-forming the insulator in the zone of spark gap and pairing with the contacts of the electrodes contains% of the volume: NiO (nickel oxide) - 2%, Mo (molybdenum) - 2%, CuCrO2 (copper chromite) - 70-80%, 20 (cuprite) - 10-20%.

Новым, согласно полезной модели, является то, что при использовании контакта электрода из сплава серебра с палладием искрообразующий изолятор выполнен из высокоглиноземистой керамики, содержащей % масс.: Al2O3 (оксид алюминия) - 95,06%, SiO2 (диоксид кремния) - 1,6%, СаО (оксид кальция) - 2,4%, Cr2O3 (оксид хрома) - 0,1%, B2O3 (оксид бора) - 0,8%, а поверхностный слой искрообразующего изолятора в зоне искрового зазора и сопряжения с контактами электродов содержит % объема: NiO (оксид никеля) - 2%, Мо (молибден) - 2%, CuCrO2 (хромит меди) - 70-80%, Cu2O (куприт) - 10-20%.According to the utility model, the novelty is that when using the contact of a silver alloy electrode with palladium, the spark-forming insulator is made of high-alumina ceramics containing% wt .: Al2O3 (aluminum oxide) - 95.06%, SiO2 (silicon dioxide) - 1, 6%, CaO (calcium oxide) - 2.4%, Cr2O3 (chromium oxide) - 0.1%, B2O3 (boron oxide) - 0.8%, and the surface layer of the spark-forming insulator in the zone of the spark gap and the interface with the electrode contacts contains% of the volume: NiO (nickel oxide) - 2%, Mo (molybdenum) - 2%, CuCrO2 (copper chromite) - 70-80%, Cu2O (cuprite) - 10-20%.

Введение в состав высокоглиноземистой керамики оксида бора снижает температуру плавления стеклофазы керамики [Большая техническая энциклопедия. Технический словарь. Том III] и тем самым улучшает диффузию элементов поверхностного слоя в стеклофазу на этапе изготовления искрообразующего изолятора свечи и синтеза поверхностного слоя керамики в искровом зазоре искрообразующего изолятора [Саматов А.Г., Магдыч З.Н., Асадуллина Р.Р. Исследование фазового состава (параметров) полупроводниковых керамических материалов и влияния на него эксплуатационных факторов. Отчет №113/90 от 23.04.90 г. Уфа: «РОСОРГТЕХСТРОМ», 1990]. В результате при работе свечи фазовый состав поверхностного слоя искрообразующего изолятора разрушается с меньшей скоростью, чем в прототипе, что обеспечивает более длительное по времени закрепление напыленных в процессе «тренировки» продуктов электроэрозии контакта бокового электрода из сплава серебра с палладием. Конденсированные искровые разряды, генерируемые емкостным агрегатом зажигания в искровом промежутке свечей зажигания, приводят, в условиях попадания жидкой фазы топлива на рабочий торец свечи зажигания, к электроэрозионной выработке поверхностного слоя керамики искрообразующего изолятора. При этом, за счет диффузии элементов поверхностного слоя в материал изолятора, замедляется его электроэрозионная выработка и сколы, а «тренировка» - напыление материала контакта электрода, выполненного из сплава с повышенной термостойкостью, в состав которого входит 80% серебра и 20% палладия, лучше закрепляется в поверхностном слое искрообразующего изолятора, что позволяет использовать такие свечи на протяжении большего ресурса при повышенных температурах с емкостными агрегатами зажигания и для непосредственного розжига камер сгорания авиационных газотурбинных двигателей. Таким образом, сочетание материалов изолятора, его поверхностного слоя и контакта бокового электрода позволяет повысить ресурс и термостойкость свечи зажигания поверхностного разряда.The introduction of boron oxide into the composition of high-alumina ceramics lowers the melting point of the ceramic glass phase [Big Technical Encyclopedia. Technical Dictionary. Volume III] and thereby improves the diffusion of elements of the surface layer into the glass phase at the stage of manufacturing the spark-forming insulator of the candle and the synthesis of the surface layer of ceramics in the spark gap of the spark-forming insulator [Samatov AG, Magdych Z.N., Asadullina R.R. Study of the phase composition (parameters) of semiconductor ceramic materials and the influence of operational factors on it. Report No. 113/90 of 04/23/90. Ufa: ROSORGTEHSTROM, 1990]. As a result, when the candle is working, the phase composition of the surface layer of the spark-forming insulator is destroyed at a lower speed than in the prototype, which provides a longer fixation of the products of electroerosion of the contact of the side electrode of silver alloy with palladium deposited during the “training”. Condensed spark discharges generated by a capacitive ignition unit in the spark gap of the spark plugs lead, under conditions of the liquid phase of the fuel entering the working end of the spark plug, to electrical discharge erosion of the surface layer of the ceramic of the spark-forming insulator. At the same time, due to the diffusion of the surface layer elements in the insulator material, its electroerosive production and chips are slowed down, and "training" is the deposition of the electrode contact material made of an alloy with high heat resistance, which includes 80% silver and 20% palladium, better fixed in the surface layer of the spark-forming insulator, which allows the use of such candles for a longer life at elevated temperatures with capacitive ignition units and for direct ignition of the combustion chambers Aircraft gas turbine engines. Thus, the combination of the materials of the insulator, its surface layer and the contact of the side electrode can increase the life and heat resistance of the spark plug surface discharge.

На фиг. 1 представлена заявляемая свеча зажигания, предназначенная для розжига камер сгорания газотурбинных двигателей, содержащая металлический корпус 1 с размещенным в нем искрообразующим изоляторомIn FIG. 1 presents the inventive spark plug intended for ignition of the combustion chambers of gas turbine engines, comprising a metal housing 1 with a spark-forming insulator placed therein

2, выполненным из высокоглиноземистой керамики содержащей % масс.: Al2O3 (оксид алюминия) - 95,06%, SiO2 (диоксид кремния) - 1,6%, СаО (оксид кальция) - 2,4%, Cr2O3 (оксид хрома) - 0,1%, B2O3 - 0,8% (оксид бора), во внутреннем канале которого закреплен, например стеклогерметиком2, made of high alumina ceramics containing% wt .: Al2O3 (alumina) - 95.06%, SiO2 (silicon dioxide) - 1.6%, CaO (calcium oxide) - 2.4%, Cr2O3 (chromium oxide) - 0.1%, B2O3 - 0.8% (boron oxide), in the inner channel of which is fixed, for example with a glass sealant

3, центральный электрод 4, в боковом электроде корпуса расположен контакт 5, выполненный из сплава с повышенной термостойкостью, в состав которого входит 80% серебра и 20% палладия, боковой электрод образует с центральным электродом по торцевой поверхности искрообразующего изолятора кольцевой искровой зазор 7, поверхностный слой искрообразующего изолятора в зоне искрового зазора и сопряжения с контактами электродов содержит % объема: NiO (оксид никеля) - 2%, Мо (молибден) - 2%, CuCrO2 (хромит меди) - 70-80%, Cu2O (куприт) - 10-20%.3, the central electrode 4, in the side electrode of the housing there is a contact 5 made of an alloy with increased heat resistance, which includes 80% silver and 20% palladium, the side electrode forms an annular spark gap 7 with a central electrode on the end surface of the spark-forming insulator, surface the layer of the spark-forming insulator in the zone of the spark gap and the interface with the electrode contacts contains% of the volume: NiO (nickel oxide) - 2%, Mo (molybdenum) - 2%, CuCrO2 (copper chromite) - 70-80%, Cu2O (cuprite) - 10 -twenty%.

Свеча зажигания работает следующим образом по команде от системы управления запуска двигателя на агрегат зажигания подается напряжение от системы электроснабжения. Агрегат зажигания генерирует разрядные импульсы выходного напряжения, амплитуда которого превышает пробивное напряжение свечи. При этом в искровом зазоре 7 образуется конденсированный искровой разряд.The spark plug works as follows on command from the engine start control system to the ignition unit, voltage is supplied from the power supply system. The ignition unit generates discharge pulses of the output voltage, the amplitude of which exceeds the breakdown voltage of the candle. In this case, a condensed spark discharge is formed in the spark gap 7.

За определенное время, так называемого «времени тренировки», на поверхности изолятора 6 между центральным электродом 4 и боковым электродом корпуса 1 в искровом зазоре 7 напыляются продукты электрической эрозии контакта бокового электрода 5, что уменьшает пробивное напряжение свечи. При этом при прохождении электрического разряда вблизи поверхностного слоя происходит незначительная выработка продуктов напыления, затем по команде от системы управления запуска двигателя открывается клапан пускового топлива, и топливовоздушная смесь попадает на рабочий торец свечи в кольцевой искровой зазор 7, в результате чего за счет смещения электрического разряда ближе к поверхности изолятора усиливается процесс выжигания продуктов напыления и начинается процесс эрозионной выработки поверхностного слоя. Однако поверхностный слой изолятора, содержащего % объема: NiO (оксид никеля) - 2%, Мо (молибден) - 2%, CuCrO2 (хромит меди) - 70-80%, Cu2O (куприт) - 10-20%, более устойчиво закреплен на изоляторе из высокоглиноземистой керамики, содержащей % масс.: Al2O3 (оксид алюминия) - 95,06%, SiO2 (диоксид кремния) - 1,6%, СаО (оксид кальция) - 2,4%, Cr2O3 (оксид хрома) - 0,1%, B2O3 (оксид бора) - 0,8%, и с учетом напыления в искровом зазоре продуктов электроэрозии материала контакта бокового электрода 5, выполненного из сплава с повышенной термостойкостью, в состав которого входит 80% серебра и 20% палладия, вырабатывается с меньшей скоростью, так как имеет большее сцепление с основным искрообразующим изолятором за счет большей диффузионной составляющей адгезии. Это позволяет более устойчиво сохранять напыление на поверхностном слое изолятора частиц серебряно-палладиевого сплава контакта и увеличивает время непосредственной работы свечи на протяжении длительного ресурса при работе в условиях повышенных температур до 900-1000°С.For a certain time, the so-called "training time", on the surface of the insulator 6 between the central electrode 4 and the side electrode of the housing 1 in the spark gap 7, electrical erosion products of the contact of the side electrode 5 are sprayed, which reduces the breakdown voltage of the candle. In this case, during the passage of an electric discharge near the surface layer, insignificant production of spray products occurs, then, on a command from the engine start control system, the starting fuel valve opens, and the air-fuel mixture enters the working end of the candle in the annular spark gap 7, as a result of which the electric discharge is displaced closer to the surface of the insulator, the process of burning of the spraying products intensifies and the process of erosive development of the surface layer begins. However, the surface layer of the insulator containing% of the volume: NiO (nickel oxide) - 2%, Mo (molybdenum) - 2%, CuCrO2 (copper chromite) - 70-80%, Cu2O (cuprite) - 10-20%, more stable on an insulator of high alumina ceramics containing% wt .: Al2O3 (alumina) - 95.06%, SiO2 (silicon dioxide) - 1.6%, CaO (calcium oxide) - 2.4%, Cr2O3 (chromium oxide) - 0.1%, B2O3 (boron oxide) - 0.8%, and taking into account the spraying in the spark gap of the electroerosion products of the contact material of the side electrode 5, made of an alloy with high heat resistance, which includes 80% silver and 20% palladium , is produced at a lower speed, since it has a greater adhesion to the main spark-forming insulator due to the greater diffusion component of adhesion. This makes it possible to more steadily preserve the deposition on the surface layer of the insulator of particles of the silver-palladium alloy of the contact and increases the time of direct operation of the candle over a long life when working at elevated temperatures up to 900-1000 ° C.

Таким образом, предлагаемая полезная модель свечи зажигания выгодно отличается от известных аналогов и прототипа повышенным ресурсом и термостойкостью, позволяет использовать свечи зажигания в составе систем зажигания непосредственного розжига камеры сгорания, уменьшает массу и габариты агрегатов зажигания за счет исключения дополнительных высоковольтного трансформатора и конденсатора из емкостного агрегата зажигания.Thus, the proposed utility model of the spark plug compares favorably with the known analogues and prototype in the increased resource and heat resistance, allows the use of spark plugs as part of direct ignition systems of the combustion chamber, reduces the mass and dimensions of the ignition units by eliminating additional high-voltage transformer and capacitor from the capacitive unit ignition.

Claims (1)

Свеча зажигания поверхностного разряда для емкостной системы зажигания, содержащая основной трубчатый металлический корпус с установленным в нем искрообразующим изолятором, во внутреннем канале которого закреплен центральный электрод, образующий с торцевой частью корпуса по торцевой поверхности искрообразующего изолятора, выполненного из высокоглиноземистой керамики, кольцевой искровой зазор, поверхностный слой которого содержит CuO, а между торцевой поверхностью корпуса, образующего боковой электрод, и торцевой поверхностью изолятора расположен контакт, который выполнен из сплава с повышенной термостойкостью, в состав которого входит 80% серебра и 20% палладия, отличающаяся тем, что изолятор выполнен из высокоглиноземистой керамики, содержащей, % мас.: Al2O3 (оксид алюминия) - 95,06%, SiO2 (диоксид кремния) - 1,6%, СаО (оксид кальция) - 2,4%, Cr2O3 (оксид хрома) - 0,1%, B2O3 (оксид бора) - 0,8%, а поверхностный слой искрообразующего изолятора в зоне искрового зазора и сопряжения с контактами электродов содержит, % объема: NiO (оксид никеля) - 2%, Мо (молибден) - 2%, CuCrO2 (хромит меди) - 70-80%, Cu2O (куприт) - 10-20%.Surface discharge spark plug for a capacitive ignition system, comprising a main tubular metal casing with a spark-forming insulator installed in it, in the inner channel of which a central electrode is fixed, which forms an annular spark gap, the spark gap the layer of which contains CuO, and between the end surface of the housing forming the side electrode and the end surface of the insulator torus is a contact that is made from an alloy with high thermal stability, which included 80% silver and 20% palladium, characterized in that the insulator is made of high alumina ceramic comprising,% wt .: Al 2 O 3 (aluminum oxide) - 95 , 06%, SiO 2 (silicon dioxide) - 1.6%, CaO (calcium oxide) - 2.4%, Cr 2 O 3 (chromium oxide) - 0.1%, B 2 O 3 (boron oxide) - 0.8%, 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,% of volume: NiO (nickel oxide) - 2%, Mo (molybdenum) - 2%, CuCrO 2 (copper chromite) - 70- 80%, Cu 2 O (cuprite) - 1 0-20%.
RU2018113853U 2018-04-16 2018-04-16 SURFACE IGNITION CANDLE FOR CAPACITIVE IGNITION SYSTEM RU182925U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113853U RU182925U1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 SURFACE IGNITION CANDLE FOR CAPACITIVE IGNITION SYSTEM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113853U RU182925U1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 SURFACE IGNITION CANDLE FOR CAPACITIVE IGNITION SYSTEM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU182925U1 true RU182925U1 (en) 2018-09-06

Family

ID=63467623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018113853U RU182925U1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 SURFACE IGNITION CANDLE FOR CAPACITIVE IGNITION SYSTEM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU182925U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2799493C1 (en) * 2022-07-25 2023-07-05 Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" Spark plug for combustion chambers of power and engine installations

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020184892A1 (en) * 2001-06-06 2002-12-12 Snecma Moteurs Fastening a CMC combustion chamber in a turbomachine using brazed tabs
RU119532U8 (en) * 2012-03-30 2012-12-20 Открытое акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" (ОАО УНПП "Молния") IGNITION CANDLE FOR COMBUSTION CHAMBERS OF POWER AND ENGINE INSTALLATIONS
RU2497251C1 (en) * 2012-03-30 2013-10-27 Открытое акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" (ОАО УНПП "Молния") Ignition plug for combustion chambers of power and propulsion plants

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020184892A1 (en) * 2001-06-06 2002-12-12 Snecma Moteurs Fastening a CMC combustion chamber in a turbomachine using brazed tabs
RU119532U8 (en) * 2012-03-30 2012-12-20 Открытое акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" (ОАО УНПП "Молния") IGNITION CANDLE FOR COMBUSTION CHAMBERS OF POWER AND ENGINE INSTALLATIONS
RU2497251C1 (en) * 2012-03-30 2013-10-27 Открытое акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" (ОАО УНПП "Молния") Ignition plug for combustion chambers of power and propulsion plants

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2799493C1 (en) * 2022-07-25 2023-07-05 Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" Spark plug for combustion chambers of power and engine installations

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101185256B1 (en) Ceramic with improved high temperature electrical properties for use as a spark plug insulator
US6611083B2 (en) Torch jet spark plug electrode
CN101463764B (en) High-energy plasma igniter of gas turbine
CN111794865B (en) Linear plasma igniter and ignition method for flow direction of scramjet combustion chamber
RU182925U1 (en) SURFACE IGNITION CANDLE FOR CAPACITIVE IGNITION SYSTEM
RU184862U1 (en) SURFACE IGNITION CANDLE FOR CAPACITIVE IGNITION SYSTEM
RU2497251C1 (en) Ignition plug for combustion chambers of power and propulsion plants
CN109555593A (en) A kind of precombustion chamber structure for internal combustion engine
RU2300164C2 (en) Surface-discharge spark plug for capacitive ignition system
RU2366051C1 (en) Switching device
US2926275A (en) Pgras
JPH01163986A (en) Low voltage surface discharge type ignitor plug
US3278785A (en) Spark plug having porcelain insulator protected by plasma-jet deposited refractory coating
US2870376A (en) Electrical apparatus
GB2361264A (en) Surface discharge spark plug for i.c. engines
CN204253189U (en) Macro-energy long-life semiconductor discharge plug discharge end structure
CN209344513U (en) Spark plug for automobile
US2674237A (en) Ignition control
RU2678860C1 (en) Gas turbine engine spark plug
GB651093A (en) Improvements in and relating to combustion chambers for jet motors or gas turbines
RU94071U1 (en) IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE
CN109599744B (en) Manufacturing method of semiconductor component for electric nozzle
RU2782341C1 (en) Semiconductor spark plug for gas turbine engine
US3488544A (en) Spark plug with a semiconductor teaser gap
CN109734426A (en) Dielectric ceramic material