3. Электрические системы зажигания. Авиационные свечи зажигания
2.3,2 Авиационные свечи.
В системах зажигания ГТД используются три типа свечей: искровые свечи, в которых выделение энергии, необходимо для воспламенения топливовоздушной смеси, происходит между электродами, разделенными газовыми промежутком; свечи поверхностного разряда – полупроводниковые свечи, рабочая поверхность которых обладает полупроводниковыми свойствами; эрозионные свечи – их рабочая поверхность образованна керамическим изолятором, металлизированным за счет эрозии материала электродов.
2,3,3. Электрический пробой газового промежутка между электродами искровой свечи.
Газ, являясь диэлектриком, электрический ток не проводит. В атмосфере при воздействии космического излучения, рентгеновских или ультрафиолетовых лучей в газе наряду с нейтральными молекулами или атомами появляются частицы, несущие электрический заряд
(свободные электроны, положительные и отрицательны ионы ), вследствие чего газ становится проводящим.
Напряжение (пробивное напряжение Uпр ), необходимо для пробоя промежутка между электродами, зависит от целого ряда факторов : длины разрядного промежутка, давления и температуры газа, в котором происходит пробой. Приближенно можно считать, для равномерного поля средне значение напряженности при пробое 30 кВ/см , что
Uпр=1,36 – 30dδ ,
где d – расстояние между электродами, см ;
δ=0,386 P/T – относительная плотность воздуха.
При работе свечи на двигателе благодаря ионизации за счет высоких температур, предшествующих искр и т.п. на расстоянии между электродами свечи 2-3 мм напряжение, необходимое для пробоя промежутка, не превышает 10-12 кВ.
2,3,4 Искровые свечи зажигания.
Свеча состоит из керамического изолятора с центральным электродом , установленным в корпусе свечи из жаропрочной стали. Центральный электрод изготавливается также из специальной жаропрочной стали и укрепляется на резьбе и термоцементе в изоляторе.
Изолятор из электропрочной керамики
Корпус завальцовывается на шайбу. Расстояние между электродами свечи составляет 2 мм.
Свеча обеспечивает нормальное искрообразование при температуре в искровом промежутке до 973 К. В процессе эксплуатации свеча не разбирается и расстояние между электродами не регулируется.
2,3.5 Разряд вдоль поверхности полупроводника.
Образование разряда по поверхности полупроводника нельзя объяснить теорией электрического разряда в газах. Это связано с тем, разряд обусловлен в основном тепловыми явлениями в полупроводнике, протекание которых определяется энергетическими соотношениями. Для получения разряда вдоль поверхности полупроводника можно использовать схему, включающую: полупроводник, электроды, разделительное устройство (газовый разрядник или контактное устройство) и предварительно заряженный конденсатор
В качестве полупроводника обычно применяют керамический материал на основе двуокиси титана, подвергнутого частичному восстановлению в водороде. При замыкании разделительного устройства в толще полупроводника возникает ток. Вследствие неоднородности структуры материала его проводимость, а, следовательно, и плотность тока на различных участках полупроводника неодинаковы. В результате этого и отрицательного температурного коэффициента сопротивление наиболее участок полупроводника нагревается сильнее, что вызывает дальнейшее увеличение его проводимости. При использовании полупроводника в форме усеченного конуса ток протекает в основном по какому-то участку вблизи его верней поверхности.
Максимальная температура, которая может быть достигнута в проводящем канале, зависит от энергии, запасенной в конденсаторе к моменту срабатывания разделительного устройства. Если это количество энергии достаточно велико, то проводящий канал за малый промежуток времени приобретает температуру, при которой происходит испарение материала полупроводника, и на границе паров материала окружающего газа возникает скачок температуры и давления. В результате этого между электродами образуется область, заполненная сильно ионизированными парами материала с пониженной электрической прочностью, в которой при определенных условиях возникает электрический емкостный разряд. Энергия, выделяющаяся в канале разряда, обусловлена количеством энергии, сохранившейся к этому времени в конденсаторе.
Разряд вдоль поверхности полупроводника происходит в две стадии. В течение первой (подготовительной ) образуется токопроводящий канал и нагрев его до некой критической температуры Ткр , при которой наступает испарение материала и ионизация пространства между электродами. Этот процесс сопровождается разрядом конденсатора до некоторого напряжения Uк . часть энергии, запасенная конденсатором до замыкания разделительного устройства, тратится на нагрев полупроводника и теплоотдачу в окружающую среду.
Благодаря скоротечности процесса разряда конденсатора в первом приближении теплоотдачей можно пренебречь и считать, что
(1)
где 
U0 - начальное напряжение на конденсаторе;
CН - емкость накопительного конденсатора;
Ст - теплоемкость токопроводящего участка полупроводника;
Т0 - начальная температура полупроводника.
Вторая стадия процесса (емкостный разряд на свече) характеризуется разрядом конденсатора через ионизированный канал в газовой среде у поверхности полупроводника.
Условием возникновения электрического разряда вдоль поверхности полупроводника является наличие между электродами некоторого напряжения Up , которое значительно меньше напряжения, требующегося для пробоя воздушного промежутка, т.е.
(2)
Минимальное значение начального напряжения на конденсаторе, достаточное для образования разряда (двух его стадий) вдоль поверхности полупроводника
(3)
U0min – минимальное напряжение разряда.
При емкости Сн=10 Ммкф и при расстоянии между электродами δ=3 мм минимальное напряжение разряда составляет 300-400 В, в то время как при отсутствии полупроводника пробивное напряжение для такого же промежутка равно примерно 10 кВ. Собственно поэтому системы зажигания с полупроводниковыми свечами и называют низковольтными. В реальных системах емкость Сн составляет 1-3 мкф, при этом напряжение U0min=2-4 кВ.
Первая стадия разряда (подготовительная) характеризуется сравнительно медленным нарастанием разрядного тока и соответственно медленным снижением напряжения. Затем разряд переходит во вторую стадию, сопровождающуюся резким возрастанием тока. При достаточно больших значениях емкости накопительного конденсатора максимальное значение тока достигает 1000 и более ампер.
Особенность разряда вдоль поверхности полупроводника в том, что на его образование практически не влияет плотность окружающего газа, ибо первая стадия низковольтного разряда протекает в материале полупроводника, в то время как обычный разряд в газе определяется процессом ударной ионизации, интенсивность которой существенно зависит от длины свободного пробега электронов, определяемой плотностью газовой среды.
В емкостной части разряда реализуется примерно половина энергии от первоначально запасенной в накопительном конденсаторе. В реальных системах зажигания мощность в импульсе составляет 0,8·106 – 2,0·106 Вт. емкостной разряд вызывает эрозию рабочей поверхности полупроводника, приводящую к ее постепенному разрушению и образованию между электродами характерных “дорожек”.
2,3.6. Полупроводниковые свечи.
Между проводящим стержнем, соединенным с центральным электродом , и боковым электродом расположен керамический изолятор. Боковой электрод выполнен в форме кольца. Полупроводник 6 имеет в поперечном сечении трапецеидальную форму в нижней части изолятора установлено металлическое уплотнительное кольцо . У некоторых свечей полупроводниковый состав наносят тонким слоем на поверхность изолятора . Расстояние между электродами обычно 1 мм. Герметизацию свечи обеспечивает гермоцемент.
В ряде случаев полупроводниковые свечи используются для непосредственного розжига топливовоздушной смеси в камерах сгорания ГТД. При этом свеча подвергается воздействию температуры до 1500 К и давления (10-20)·105 Па.
studfiles.net
| ПОИСК ПО САЙТУdata-ad-client="ca-pub-3212457511290915"data-ad-slot="1266282814"data-ad-format="auto"> НОВЫЕ ТЕМЫ НА ФОРУМЕ
Статьи на сайте по разделамРазделы сайта (блоги/статьи) НОВЫЕ СТАТЬИ НА ГЛАВНОЙ |
oppozit.ru
3. Электрические системы зажигания
Электрические системы зажигания предназначены для воспламенения топливоздушной смеси в основных и форсажных камерах сгорания ГТД. При этом тепловая энергия, необходимая для воспламенения топлива, выделяется при электрическом разряде между электродами специального разрядника, называемого авиационной свечой.
Система зажигания является частью системы запуска двигателя. Включение зажигания происходит в момент, согласованный с работой топливной аппаратуры, стартера и других устройств системы запуска.
В зависимости от назначения различают пусковые и рабочие системы зажигания. Пусковые системы используются для воспламенения топлива в основных и форсажных камерах сгорания только при запуске авиадвигателя и включении форсажа на земле и в полете. Рабочие системы служат для воспламенения горючей смеси в течение всего времени работы двигателя.
Для поршневых двигателей необходима как пусковая, так и рабочая системы зажигания. На газотурбинных авиадвигателях применяются только пусковые системы, обеспечивающие запуск. В дальнейшем процесс горения поддерживается за счет непрерывного поступления топлива воздуха в камеру сгорания.
Для зажигания топливовоздушной смеси используют следующие виды электрических разрядов: искровой разряд, разряд по поверхности полупроводника, разряд по металлизированной поверхности диэлектрика.
В соответствии с видом электрического разряда системы зажигания разделяются на две группы:
- высоковольтные искровые;
- низковольтные с полупроводниковыми свечами;
- низковольтные с эрозионными свечами.
Кроме того, применяются комбинированные системы зажигания, в которых воспламенение топлива осуществляется двойным разрядом. Первый разряд - высоковольтный ионизирующий, второй - низковольтный емкостной или разряд по поверхности полупроводника или металлизированного диэлектрика.
Основными элементами электрических систем зажигания являются источники высокого напряжения, авиационные свечи, соединительные провода и коммутационная аппаратура.
4. Авиационные свечи
Авиационные свечи представляют собой специальные разрядники, между электродами которых происходит электрический разряд, воспламеняющий топливовоздушную смесь. Наибольшее применение находят высоковольтные искровые свечи поверхностного разряда. Последние подразделяются на полупроводниковые и эрозионные.
У искровых свечей энергия, необходимая для воспламенения горючей смеси, выделяется при искровом разряде в газовом межэлектродном промежутке.
Искровой разряд возникает после приложения к электродам свечи высокого напряжения (15-20 кВ), при котором происходит пробой газового промежутка и между электродами образуется сильно разогретый и ярко светящийся столб газа. Искровой разряд сопровождается характерным треском, который вызывается резким расширением газовой оболочки.
Демпфирующий резистор 6, сопротивление которого составляет 600-2000 Ом, включается последовательно с разрядным промежутком и служит для снижения радиопомех и уменьшения эрозии материала электродов свечи. Резистор способствует быстрому гашению концевой части искры. Медная втулка 7 служит для отвода тепла от свечи.
В результате сгорания топлива на изоляторе свечи откладывается копоть, которая шунтирует искровой промежуток свечи, вызывая большие потери энергии и затрудняя его пробой. Для уменьшения нагарообразования поверхность изолятора покрывается глазурью.
Искровая свеча газотурбинного двигателя не всегда имеет боковой электрод, иногда боковым электродом служат специальные выступы на внутренней части корпуса камеры сгорания (запального устройства). Расстояние между электродами составляет 2-3 мм.
Для пробоя воздушного промежутка и образования искры к электродам должно подводится напряжение, равное пробивному напряжению Uпр, зависящему от плотности газовой среды р и расстояния между электродами d, которые определяются экспериментальным законом Пашена. Для относительно больших давлений он практически линеен:
Uпр=К р d, (2.13)
где К - коэффициент пропорциональности.
Основным недостатком искровых свечей является зависимость их работы от окружающих условий (давления и температуры), а также от степени загрязнения межэлектродного промежутка.
Полупроводниковая свеча, называемая иногда самоионизирующей, по внешнему виду не отличаются от обычной искровой свечи и состоит из тех же элементов. Однако, в соответствии с рис.___, в нижней части изолятора 2 она имеет дополнительный элемент - полупроводник 3, заполняющий пространство между электродами. Расстояние между электродами составляет 1-2 мм.
В качестве полупроводника применяется керамика из рутила, поверхность которой частично восстанавливается в водороде. Такой полупроводник обладает электронной проводимостью, отрицательным температурным коэффициентом сопротивления и характеризуется значительной неоднородностью электропроводности различных участков.
Принцип работы полупроводниковой свечи можно пояснить с помощью схемы (рис. ___). Между электродами 1 помещен слой полупроводника 2, имеющий в сечении трапецеидальную форму. К электродам подводится напряжение конденсатора С емкостью в несколько микрофарад, заряженного до напряжения 2-3 кВ. Разряд происходит в 2 стадии: подготовительную и искровую.
Подготовительная стадия заключается в образовании токоведущего канала в материале полупроводника. При замыкании выключателя В через толщу полупроводника начинает протекать ток разряда конденсатора. Вследствие неоднородности структуры материала и относительно малой его проводимости плотность протекающего тока мала и на различных участках неодинакова. Трапецеидальная форма материала дает возможность получить участок с максимальной плотностью тока где-то у верхней поверхности полупроводника, так как ток всегда течет по пути наименьшего сопротивления.
Из-за отрицательного температурного коэффициента сопротивления полупроводника проводимость участка с максимальной плотностью тока продолжает увеличиваться, что, в свою очередь, вызывает дальнейшее увеличение плотности тока через данный участок до тех пор, пока весь ток разряда не окажется сосредоточенным в узком проводящем канале на поверхности полупроводника (одновременное образование двух или более параллельных каналов не наблюдается). Это приводит к значительной концентрации энергии, полупроводник нагревается на столько, что в его небольшой части происходит взрыв, испарение полупроводника и сильная ионизация. При этом возникает проводящее состояние над полупроводником.
Искровая стадия разряда характеризуется возникновением разряда в ионизированной газовой среде, причем напряжение искрового разряда значительно ниже необходимого пробивного напряжения обычного межэлектродного промежутка такой же величины. Для того чтобы возникла вторая стадия разряда, конденсатор должен сохранить достаточный заряд после первой стадии. Достоинством полупроводниковых свечей является независимость их работы от плотности окружающей среды (высоты полета), так как первая стадия разряда протекает в материале полупроводника, а вторая в газовой среде, которая характеризуется высокой температурой и низкой плотностью (т. е. пониженной электрической прочностью). Значительно меньшее влияние на работу полупроводниковых свечей по сравнению с искровым оказывают загрязнение межэлектродного промежутка. Более низкие рабочие напряжения исключают возникновение коронных разрядов вдоль проводов высокого напряжения при малых плотностях окружающей среды.
К недостаткам полупроводниковой свечи следует отнести эрозию рабочей поверхности полупроводника, приводящую к постепенному разрушению свечи и к образования между электродами характерных полосок.
У эрозионных свечей энергия выделяется в результате электрического разряда по металлизированной поверхности керамического изолятора.
Если к электродам свечи подвести высокое напряжение, достаточное для пробоя воздушного промежутка между ними, то в результате искрового разряда материал электродов распыляется и осаждается на изоляторе в виде мелких зерен. Поверхность изолятора металлизируется электроэрозией. В целях экономии серебра центральный 1 и боковой 2 электроды изготовляются из стали и только между ними и изоляторами выпрессовываются втулки из серебра или из сплава никеля. Растояние между электродами 0,8-1 мм. Свечи выпускаются заводом с электрической "тренировкой", то есть с эрозионным слоем серебра на рабочей кольцевой поверхности изолятора. При работе эрозионный слой выгорает, вследствии чего вначале каждого запуска свечу необходимо "тренировать" - вновь наносить под действием искровых разрядов слой серебра. Поэтому система зажигания с эрозионными свечами должна включаться раньше чем подается топливо.
Использование разряда по поверхности металлизированного изолятора позволяет значительно повысить энергию, выделяемую при разряде, а также использовать более низкие напряжения, чем при искровом разряде в газе. Это можно объяснить следующим образом. На поверхности изолятора свечи расположено множество металлических частиц, каждую пару из которых можно рассматривать как обкладки конденсатора, разделенные слоем керамического диэлектрика. Вследствие неравномерного распределении эрозированных частиц расстояние между ними колеблется в широких пределах, что проводит к значительной неоднородности электрического поля элементарных конденсаторов, пробою между отдельными частицами и значительному снижению общего разрядного напряжения.
При разряде по поверхности металлизированного изолятора, напряжение к которому подводится от индукционной катушки, наблюдается две стадии разряда: емкостная и индуктивная. Подготовительная стадия разряда является емкостной. Электроды свечи связаны друг с другом через множество конденсаторов, образующих последовательно- и параллельносоединенные группы, емкости которых различны. Подводимое к электродам напряжение распределяется между группами обратно пропорционально их емкостям. Поэтому наибольшая часть напряжения окажется приложенной к группе, емкость которой наименьшая.
При достаточном напряжении на электродах свечи произойдет пробой конденсаторов данной группы. В результате повышается напряжение, приложенное к другим группам, и происходит пробой следующей группы конденсаторов, емкость которой наименьшая, и т.д. При этом металлические частицы в месте, где произошел разряд, испаряются. Возникает токопроводящий канал, благодаря чему подготавливается вторая стадия разряда.
Для нормальной работоспособности эрозионной свечи необходимо обеспечить динамическое равновесие между выгоранием металлических частиц на поверхности при емкостной, подготовительной части разряда и восстановлении их во время заключительной, индуктивной части разряда. Это достигается подбором емкости конденсатора во вторичной цепи индукционной катушки.
Достоинствами эрозионных свечей являются сравнительно низкое рабочее напряжение (1,5-2кВ), большая высотность, отсутствие влияния загрязнений межэлектродного промежутка на работоспособность.
studfiles.net
СВЕЧИ И МАГНЕТО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ | Авиация
Рис. 325 и 326. Современные авиамоторы развивают большую мощность на килограмм своего веса, чем моторы старых моделей. Мотор большей мощности, естественно, развивает больше тепловой энергии, и это создает необходимость в соответствующей свече. Наивыгоднейшая мощность может быть получена от мотора только тогда, когда хорошо составленная смесь воспламеняется в цилиндре в момент искрообразования.
Надежность воспламенения смеси в цилиндре зависит от интенсивности искры, которая в свою очередь сильно зависит от зазора между электродами. Для свечи типа ВО рекомендуется допускать зазор не больше 0,635 мм. Свеча никогда не должна нагреваться слишком сильно, чтобы не произошло самовоспламенения смеси, в особенности когда применяется высокая степень сжатия. Это может привести к потере мощности. Часть тепла, развиваемого в цилиндре, поглощается свечой. Последняя отдает часть этого тепла головке цилиндра, а остальное — окружающему воздуху. При работе мотора поверхность электродов свечи, сделанных из никелевого сплава, постепенно покрывается нагаром, и зазор между электродами сокращается. Поэтому рекомендуется вынимать из мотора свечу для прочистки не реже, чем через 50—60 часов работы. После наружного
осмотра и проверки свеча должна быть проверена на искро- образование под давлением, соответствующим давлению, развиваемому в моторе в момент зажигания смеси. Хорошей свечой для авиамоторов считается такая, которая регулярно дает искру при давлении 7 атмосфер. Чем выше давление, тем затруднительнее работа свечи.
Электроды свечи изолированы слюдой. Этот материал устойчив в отношении высокой температуры, не подвергается значительным изменениям в объеме при изменении температуры, а также обладает хорошими изоляционными свойствами, что делает его наиболее подходящим для применения в качестве изолятора свечи.
Провода, идущие от магнето к свечам, должны обладать хорошей изоляцией. Искрообра — зование может быть нарушено, если провода, по которым проходит ток, недостаточно хорошо изолированы. Экранирование системы зажигания предохраняет от распространения электромагнитного излучения, создающего помехи радиоприему. Экранирование системы состоит из плотно пригнанной металлической оболочки, охватывающей проводники и магнето и заканчивающейся в виде латунной изогнутой трубки, характерной для свечи ВО. Эта трубка показана на рисунке. Экранироваться должны не только магнето и свечи, но и все выключатели.
Для наилучшей работы мотора необходимо, чтобы искра между электродами свечи была своевременна. Искра должна воспламенить смесь в цилиндрах не слишком рано и не слишком поздно, так как в любом из этих случаев мощность мотора будет падать. Опережение или запаздывание зажигания, регулируемое рычагом опережения
№
на магнето, координирует образование искры с положением поршня в цилиндре, в котором должно произойти воспламенение смеси. Запаздывание искры вызывает потерю энергии и, кроме того, ведет к перегреву.
Зажигание. Зажимание с помощью магнето применяется почти во всех авиамоторах по целому ряду соображений. Основные из них следующие: магнето высокого напряжения является законченной самостоятельной системой зажигания. Оно не зависит в своей работе от других частей системы (как, например, генератора и батареи). Работа магнето улучшается с увеличением скорости вращения. При нормальной работе авиамотора обеспечивается надежное искро — образование.
Авиамоторы в 100 л. с. и выше обычно имеют две зажигательные системы для получения в каждом цилиндре одновременно двух искр. В этом случае может быть применена система из двух «самостоятельных магнето» или одного спаренного магнето. Здесь рассматриваются только отдельные магнето (рис. 327), так как основные принципы их действия одинаковы.
Работа магнето основана на принципе электромагнитной индукции.
Сущность индукции заключается в следующем: когда магнитное поле пересекается замкнутым проводником, в этом проводнике возникает электрический ток. Когда электрический ток проходит по проводнику, вокруг этого проводника возникает магнитное поле.
В качестве проводника берется такой материал, который обладает малым сопротивлением при прохождении электрического тока. Для наших целей проводником служит медная проволока.
Магнитное поле представляет собой пространство вокруг какого — либо магнита, в котором проходят магнитные силовые линии (или магнитный поток). Линии эти расположены гуще между полюсами магнита.
Переменный ток может быть возбужден в проводнике при быстрой перемене направления пересекающего его магнитного потока, например, при поворачивании магнита около проволочной катушки. На этом принципе основана работа магнето с вращающимся магнитом.
На рис. 328 схематически показаны вращающийся магнит и проволочная обмотка, намотанная на железный стержень. Когда магнит вращается, магнитный поток, проходящий через стержень, изменяется по величине и направлению; в результате в обмотке возникает электрический ток, сначала в одном направлении, а затем в другом.
Современные магнето для авиамоторов являются магнето высокого напряжения, потому что в катушке добавлена вторичная обмотка, повышающая напряжение до величины, достаточной для того, чтобы пробить зазор между электродами 327. свечи. Первичная обмотка состоит из сравнительно небольшого числа витков толстой медной эмалированной проволоки, в то время как вторичная обмотка состоит из большого числа витков тонкой проволоки.
Как показано на рис. 329, первичная цепь проходит от первичной обмотки к прерывателям, на массу и затем обратно к обмотке. Эта цепь остается выключенной, пока контакты прерывателя разомкнуты. Конденсатор присоединен параллельно кон — рис. тактам прерывателя, для ‘ того чтобы ослабить новообразование, возникающее при прерывании первичного тока на контактах прерывателя.
Конденсатор служит для улучшения работы как магнето, так и особенно прерывателя. Благодаря ему, вся энергия реализуется в кратчайший период вре — С конденсатором образуется силь — слабая. Прерыватель действует, как
Представьте себе сосуд со сжатым воздухом, снабженный клапаном, имеющим очень малое отверстие. Воздух из сосуда будет выходить постепенно, но если сосуд снабжен дном, которое может быть открыто мгновенно, сжатый воздух выйдет наружу сразу.
Вторичная цепь, как показано на рис. 330, проходит от массы через первичную и вторичную обмотки к подвижному распределительному бегунку, затем к одной из свечей и через зазор обратно на массу.
Работа магнето заключается в следующем.
Когда магнит вращается, он возбуждает ток в первичной обмотке, замкнутой накоротко контактами прерывателя.
Когда первичный ток достигает своего максимума, контакты прерывателя размыкаются. Первичный ток вследствие этого мгновенно прерывается. Магнитное поле, которое было создано первичным током, также исчезает. Это внезапное изменение магнитного потока создает во вторичной цепи высокое напряжение, достаточное для того, чтобы образовать искру, способную пробить зазор между электродами соответствующей свечи. Дальнейшее вращение магнето вызывает образование новой искры и т. д.
|
Рис. 331. |
ooobskspetsavia.ru
свеча зажигания для двигателей летательных аппартов - патент РФ 2285318
Изобретение относится к авиационному двигателестроению, в частности к конструктивному выполнению свечей зажигания газотурбинных двигателей. Свеча зажигания для двигателей летательных аппаратов содержит корпус с размещенным в нем изолятором с каналом, снабженным центральным электродом, и закрепленную в корпусе экранную керамическую трубку, концевой участок которой, обращенный к изолятору, размещен между корпусом и изолятором с образованием наружного и внутреннего кольцевого каналов, снабженную демпфирующей обмоткой из стеклоткани, пропитанной неорганическим термостойким клеем, установленной в наружном кольцевом канале с образованием щели, и стеклогерметическую кольцевую втулку U-образного поперечного сечения, верхние части которой размещены соответственно во внутреннем канале и щели, а нижняя часть охватывает торец концевого участка экранной керамической трубки, причем глубина погружения последней в кольцевую втулку не превышает высоты демпфирующей обмотки. Демпфирующая обмотка на ней выполнена многослойной, внутренний слой обмотки выступает за торец экранной трубки и образует с торцевой прилегающей поверхностью трубки острый угол. Задача изобретения - повышение электропрочности свечей зажигания путем исключения возникновения трещин в экранных керамических трубках в процессе изготовления, что повышает ресурс свечей зажигания. 1 ил. 
Рисунки к патенту РФ 2285318
Изобретение относится к авиационному двигателестроению, в частности - к конструктивному выполнению свечей зажигания газотурбинных двигателей.
Известна свеча зажигания для авиационных двигателей [1, 2, 3], содержащая корпус с размещенным в нем изолятором с каналом, снабженным центральным электродом, закрепленную в корпусе экранную керамическую трубку, концевой участок которой, обращенный к изолятору, размещен между корпусом и изолятором с образованием внутреннего и наружного кольцевых каналов, на керамической экранной трубке размещена демпфирующая обмотка из стеклоткани, пропитанной неорганическим термостойким клеем, и размещенную в наружном кольцевом канале с образованием щели стеклогерметическую кольцевую втулку U-образного поперечного сечения, верхние части которой размещены соответственно во внутреннем канале и щели, а нижняя часть охватывает торец концевого участка экранной керамической трубки, причем глубина погружения последней в кольцевую втулку не превышает высоты демпфирующей обмотки.
Недостатком известных свечей [1-3] является ограниченный ресурс. Причина ограничения ресурса определяется возникновением в экранной керамической трубке поперечных трещин в процессе изготовления свечи. Наличие таких трещин уменьшает электропрочность конструкции свечи.
По мере выработки ресурса свечи по включениям происходит рост пробивного напряжения свечи и, соответственно, пробой искрового промежутка между центральным и боковым электродами свечи происходит при более высоком значении напряжения. При достижении определенной электроэрозионной выработки электродов свечи в искровом зазоре увеличение расстояния между электродами приводит к тому, что напряжение пробоя искрового зазора свечи становится соизмеримым с электропрочностью изоляционных элементов, в состав которых входит экранная керамическая трубка с поперечной трещиной. При дальнейшем увеличении пробивного напряжения свечи электрический разряд протекает не в искровом зазоре свечи, а по стеклогерметизационной U-образной втулке и трещине в керамической экранной трубке на корпус свечи.
Отсутствие электрического разряда в искровом зазоре свечи в этом случае приводит к отсутствию воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания авиационного двигателя и срыву его запуска.
Поперечная трещина в керамической трубке возникает по следующим причинам. При изготовлении свечи экранную керамическую трубку погружают в нагретую стеклогерметическую втулку, расположенную между изолятором и корпусом, а в наружный кольцевой канал размещают демпфирующую обмотку.
Стеклогерметическая кольцевая втулка, помещенная между изолятором и корпусом, при нагреве свечи в процессе ее изготовления для установки экранной керамической трубки размягчается, приобретая вязкость пасты. При этом в разогретую стеклогерметическую втулку вдавливают экранную керамическую трубку. В отдельных изготовляемых свечах при таком вдавливании (армировке) демпфирующая обмотка поднимается вверх по экранной керамической трубке, освобождая торец керамической трубки. При последующем охлаждении корпуса возникают значительные нагрузки на экранную керамическую трубку от остывающего корпуса через стеклогерметическую U-образную втулку, приводящие к образованию поперечных трещин в керамической трубке, в зоне, определяемой высотой подъема демпфирующей обмотки в процессе армировки.
Задачей, решаемой данным изобретением, является повышение электропрочности свечей зажигания, выполненных по [1], путем исключения возникновения трещин в экранных керамических трубках в процессе изготовления, что повышает ресурс свечей зажигания.
Поставленная задача решается свечей зажигания для двигателей летательных аппаратов, содержащей корпус с размещенным в нем изолятором с каналом, снабженным центральным электродом, и закрепленную в корпусе экранную керамическую трубку, концевой участок которой, обращенный к изолятору, размещен между корпусом и изолятором с образованием наружного и внутреннего кольцевого каналов, снабженную демпфирующей обмоткой из стеклоткани, пропитанной неорганическим термостойким клеем, установленной в наружном кольцевом канале с образованием щели, и стеклогерметическую кольцевую втулку U-образного поперечного сечения, верхние части которой размещены соответственно во внутреннем канале и щели, а нижняя часть охватывает торец концевого участка экранной керамической трубки, причем глубина погружения последней в кольцевую втулку не превышает высоты демпфирующей обмотки.
Новым, согласно заявляемому изобретению, является то, что демпфирующая обмотка выполнена многослойной, а внутренний слой обмотки выступает за торец экранной трубки (загнут внутрь) и образует с торцевой прилегающей поверхностью трубки острый угол.
Наличие выступающего за торец экранной керамической трубки внутреннего слоя демпфирующей обмотки, образующего острый угол с прилегающим торцом керамической трубки, исключает подъем демпфирующей обмотки вверх по экранной керамической трубке в процессе ее армировки. Тем самым предотвращается прямая (непосредственная), без демпфирующей обмотки, передача усилий от остывающего после горячей армировки корпуса через стеклогерметическую втулку на экранную керамическую трубку. В этом случае усилие от остывающего корпуса на экранную керамическую трубку передается через демпфирующую обмотку. Таким образом, исключается возникновение поперечных трещин в экранирующих трубках отдельных свечей, изготовленных по [1].
Выполнение демпфирующей обмотки многослойной препятствует проникновению значительной массы размягченного материала стеклогерметической втулки в канал между изолятором и трубкой, уменьшается усилие, передаваемое корпусом на экранную керамическую трубку в процессе остывания после армировки.
Таким образом, выполнение демпфирующей обмотки многослойной с выступанием внутреннего слоя демпфирующей обмотки за торец прилегающей поверхности экранной керамической трубки и образованием с ним острого угла позволяет исключить сползание (смещение) демпфирующей обмотки с оголением керамической экранной трубки, предотвращая тем самым образование трещин в экранной керамической трубке, образующихся за счет прямого воздействия сжимающих усилий остывающего после горячей армировки корпуса, передаваемых через стеклогерметическую втулку. Отсутствие поперечных трещин в экранной керамической трубке повышает электропрочность свечи, и, следовательно, возможность работы свечей при более высоком напряжении, генерируемом агрегатом зажигания, т.е. обеспечивает повышение ресурса свечей зажигания во включениях.
На чертеже изображена заявляемая свеча зажигания повышенного ресурса (в разрезе), а также нижняя часть демпфирующей обмотки, охватывающей торец концевого участка экранной керамической трубки.
Свеча зажигания содержит корпус 1, в котором размещен изолятор 2 с каналом, снабженным центральным электродом 3, и закрепленную в корпусе 1 экранную керамическую трубку 4, концевой участок 5 которой, обращенный к изолятору 2, размещен между корпусом 1 и изолятором 2 с образованием наружного 6 и внутреннего кольцевых каналов 7. Свеча снабжена многослойной демпфирующей обмоткой 8 из стеклоткани, пропитанной неорганическим термостойким клеем, установленной в наружном кольцевом канале 6 с образованием щели 9, и стеклогерметической кольцевой втулкой 10 U-образного поперечного сечения, верхние части которой размещены соответственно во внутреннем канале 7 и щели 9, а нижняя часть охватывает торец концевого участка экранной керамической трубки 4, причем глубина h погружения последней в кольцевую втулку 10 не превышает высоты h2 демпфирующей обмотки 8. При этом демпфирующая обмотка 8 выполнена многослойной, а внутренний слой обмотки 8 выступает за торец экранной трубки 4 и имеет подгиб в направлении оси трубки 4, образуя с ее торцом острый угол. Длина выступающего над торцом экранной керамической трубки 4 внутреннего слоя демпфирующей обмотки подобрана таким образом, чтобы исключить полное перекрытие торца трубки в процессе армировки свечи в процессе изготовления и исключить прямой контакт материала стеклогерметической втулки 10 с частью торца трубки 4. Количество слоев многослойной демпфирующей обмотки подбирают в зависимости от разности величин внутреннего диаметра корпуса 1 и наружного диаметра керамической трубки 4 и с учетом применяемого материала.
Для величины внешнего диаметра керамической трубки 4, равной 14,3 мм, и величины внутреннего диаметра корпуса 1, равной 14,6 мм, с учетом используемых материалов - стекла натриевого жидкого по ГОСТу 13076-81, изоляционной ленты ЛЭС-01 (или ЛСБ-01) по ГОСТу 5937-81 - задавалось количество слоев многослойной демпфирующей обмотки, равное 3, а длина выступающего и загнутого внутрь слоя обмотки составила 1 мм.
При подаче напряжения через высоковольтные провода на рабочем торце между электродом свечи 3 и корпусом свечи 1 возникает электрическое напряжение, которое при превышении величины пробивного напряжения приводит к возникновению импульсного разряда на рабочем торце, используемого для воспламенения топливовоздушной смеси в пусковом воспламенителе или непосредственно в камере сгорания ГТД.
Отсутствие трещин в керамической трубке обеспечивает работу свечи при повышенных пробивных напряжениях на рабочем торце свечи за счет исключения электрического пробоя между корпусом и центральным электродом.
Эффективность применения свечей по [1] с изменениями по настоящему изобретению исключает трещины в экранных керамических трубках и повышает ресурс и надежность свечей зажигания ГТД [4, 5].
С увеличением ресурса свечи появляется значительная выработка электродов свечи, в связи с чем повышается пробивное напряжение, что в свою очередь требует повышения электропрочности экранной трубки. Аналогичные требования по электропрочности предъявляются к свече при высотном встречном запуске. Отсутствие трещин приводит к повышению надежности работы свечи при высотном встречном запуске. Повышение ресурса свечи возможно лишь при отсутствии трещин на экранной трубке.
Источники информации
1. Патент РФ №1625152, МПК F 23 Q 5/00, 1989.
2. Свечи зажигания СП-24ВИ. Техническая документация 8ГЗ.242.152.
3. Свеча зажигания СП-04М. Техническая документация 8ГЗ.242.251.
4. УНПП «Молния» Акт ИС-2003/109 от 06.10.2003 г.
5. УНПП «Молния» Акт ИС-2003/96 от 05.09.2003 г.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Свеча зажигания для двигателей летательных аппаратов, содержащая корпус с размещенными в нем изолятором с каналом, снабженным центральным электродом, и закрепленную в корпусе экранную керамическую трубку, концевой участок которой, обращенный к изолятору, размещен между корпусом и изолятором с образованием наружного и внутреннего кольцевого каналов, снабженную демпфирующей обмоткой из стеклоткани, пропитанной неорганическим термостойким клеем, установленной в наружном кольцевом канале с образованием щели, и стеклогерметическую кольцевую втулку U-образного поперечного сечения, верхние части которой размещены соответственно во внутреннем канале и щели, а нижняя часть охватывает торец концевого участка экранной керамической трубки, причем глубина погружения последней в кольцевую втулку не превышает высоты демпфирующей обмотки, отличающаяся тем, что демпфирующая обмотка на ней выполнена многослойной, внутренний слой обмотки выступает за торец экранной трубки и образует с торцевой прилегающей поверхностью трубки острый угол.
www.freepatent.ru
Авиационные свечи зажигания — кто ставил на оппазит авиационные свечи и какоф результат — 22 ответа
В разделе Прочие Авто-темы на вопрос кто ставил на оппазит авиационные свечи и какоф результат заданный автором Олег Григорьев (Hans Gruber) лучший ответ это Ставил на "Урал",-работал без изменений. На лёгкости запуска, расходе топлива не сказалось. Порекомендовать не могу в силу следующих прчин: 1)при стандартной системе зажигания искровой разряд будет в лучшем случае между двумя электродами (обычно сильная искра только на одном), даже если удастся сделать искровые промежутки равными по сопротивлению это приведёт к возникновению разрядов уступающих по мощности стандартной свече зажигания, что в свою очередь никак не улучшит работу двигателя.
2)Сама вероятность пробоя изолятора свечи мала из-за низкого напряжения системы зажигания (насколько мне не изменяет память напряжение во вторичной обмотке авиационного магнето 34-37Кв), но из-за плохих условий для самоочищения свечи (нестабильный температурный режим (например рабочий диапазон температур головок двигателя Аш-62ир установленного на Ан-2 +160-215градусов) , несоответствие калильного числа, итд) возможно закоксовывание изолятора нагаром вызывающим перебои в работе свечи, и удалять который порой приходится пескоструйной очисткой.
Если не доверяете моему опыту использования 2-4электродных свечей на автомобильных и мотоциклетных двигателях, можете провести эксперимент с 2электродной свечой "Сд-49см"применяемой на поршневых авиадвигателях Аи-14 (самолёты "Вильга","Як-18"),ибо её резьба (М14/1,25) полностью совпадает с резьбой стандартной свечи. Первоисточник Мой личный опыт авиатехника и мотоциклиста.
Ответ от 2 ответа[гуру]Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: кто ставил на оппазит авиационные свечи и какоф результат
Ответ от 2 ответа[гуру]Привет! Вот еще темы с нужными ответами:
Ответить на вопрос:
22oa.ru
