Свічка запалювання

Реферат: UA 69993 U UA 69993 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до енергомашинобудування, зокрема, до запалювача паливоповітряної суміші в енергетичних установках, наприклад при запуску газотурбінних двигунів. Відома свічка запалювання, яка містить два ізольованих один від одного встановлених коаксіально циліндричних електрода і міжелектродний зазор з напівпровідниковим покриттям. [Лефевр А. Процеси в камерах згоряння ГТД, [перекл. з англ. А. Лефевр]. - М.: Світ, 1986.-364 с.]. У відомій свічці запалювання напівпровідникове покриття розташоване на ізоляторі в міжелектродному зазорі робочого торця свічки. Імпульс напруги подають на електроди і низьковольтний розряд проходить по поверхні напівпровідникового покриття. Іскровий розряд протікає у дві стадії. У першій стадії виникає провідна смуга на напівпровідниковому покритті, викликаючи її розігрів розрядним струмом. Матеріал напівпровідника розжарюється до білого кольору, частково випаровується і іонізується, викликаючи іонізацію повітря над поверхнею напівпровідника. У другій стадії в іонізованому газовому середовищі виникає іскровий розряд з утворенням невеликого обсягу високотемпературної плазми, що супроводжується ударною хвилею і акустичними коливаннями. Високотемпературний реакційний об'єм плазми запалює паливо-повітряну суміш. Основні недоліки відомої свічки запалювання полягають у наступному. Під час роботи свічки високотемпературне ядро іскри локалізовано в безпосередній близькості до поверхні напівпровідника, викликаючи його ерозійний знос, при цьому значна частина енергії іскри розсіюється через контактні плями в електроді свічки, що призводить до зниження запальної здібності іскрового розряду. Крім того торцева частина свічки запалювання під час роботи двигуна покривається окисною адгезійною плівкою, що негативно впливає на процес формування іскрового розряду, а також знижує надійність займання паливоповітряної суміші. Прототипом заявленої корисної моделі є свічка запалювання, яка містить міжелектродний зазор з напівпровідниковим покриттям та два ізольованих один від одного та встановлених коаксіально циліндричних електрода. На зовнішньому електроді розташовані тангенціальні канали з виходом перерізів на його торцеву поверхню, що утворюють гострі кути з віссю центрального електрода [Патент України на корисну модель № 34041 МПК F02P 1/00, бюл. № 14, 2008]. Свічку запалювання встановлюють на штатне місце двигуна. На електроди подають імпульс напруги пробою, розряд відбувається по поверхні напівпровідникового покриття. Матеріал напівпровідника розрядним струмом розігрівається до білого кольору, частково випаровується, пари іонізуються і викликають іонізацію молекул повітря над поверхнею напівпровідникового покриття. Зростання струму призводить до виникнення іскрового розряду в іонізованому середовищі між електродами невеликої хмари високотемпературної реакційної плазми. Одночасно потоки повітря, що надходять з міжтрубного простору камери згорання через розташовані на зовнішньому електроді тангенціальні канали, зливаються завдяки нахилу осей каналів до осі центрального електрода на деякій відстані від поверхні торця свічки. Завдяки тангенціальному розташуванню каналів над торцем свічки виникає закручений повітряний потік, тиск у якому за законами газової динаміки нижче тиску на поверхні торця свічки. За рахунок перепаду тиску високотемпературне ядро іскрового розряду віддаляється від напівпровідникового покриття, довжина дуги розряду збільшується, площі контактних плям дуги на електродах зменшуються, скорочуючи розсіювання енергії дуги в електроди. У результаті температура та ерозійний знос напівпровідникового покриття знижується, енергія електричної дуги зростає, що призводить до підвищення надійності запалювання паливоповітряної суміші та ресурсу свічки запалювання. Основні недоліки відомої свічки запалювання полягають у наступному. Під час роботи свічки запалювання збільшення довжини електричної дуги та видалення високотемпературного ядра іскрового розряду від поверхні торця свічки залежить від сумарного повітряного потоку через тангенціальні канали на зовнішньому електроді і потоку іонізованого газу від поверхні напівпровідникового покриття в бік змикання повітряних струменів. При фіксованій енергії дугового розряду (встановлена технічною задачею) величина цих потоків залежить від сумарної площі вихідних перерізів тангенціальних каналів і площі напівпровідникового покриття. При малій витраті повітря через тангенціальні канали не відбувається злиття окремих повітряних струменів та утворення закрученого повітряного потоку, що призводить до утворення перепаду тиску над торцем свічки запалювання. У результаті робота свічки запалювання прототипу аналогічна роботі свічки запалювання аналога. При занадто великій витраті повітря через тангенціальні канали на зовнішньому електроді відбувається інтенсивне охолодження ядра іскрового розряду аж до зриву дуги і займання паливоповітряної суміші неможливо. В результаті знижується надійність і ефективність відомої свічки запалювання. 1 UA 69993 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В основу корисної моделі поставлена задача створення такої свічки запалювання, в якій виконання тангенціальних каналів на зовнішньому електроді у відповідність з габаритами напівпровідникового покриття в міжелектродному зазорі дозволило б скоротити розсіювання енергії іскрового розряду в електроди, на конвективний теплообмін і за рахунок цього підвищити надійність запалювання паливоповітряної суміші і ефективність роботи свічки. Поставлена задача вирішується тим, що в свічці запалювання, яка містить міжелектродний зазор з напівпровідниковим покриттям і два ізольованих один від одного встановлених коаксіально циліндричних електрода з розташованими на зовнішньому електроді тангенціальними каналами, які утворюють гострі кути з віссю центрального електрода. Тангенціальні канали виконані таким чином, що відношення сумарної площі їх вихідних перерізів і площі напівпровідникового покриття на міжелектродному зазорі приймають значення із інтервалу: 0,2 1,7 закручений повітряний потік з окремих струменів, які зіткнулися інтенсивно охолоджує ядро іскрового розряду, що приводить до значної втрати енергії шляхом конвективного теплообміну, 2 UA 69993 U 5 нестабільності і навіть до зриву дуги, що знижує надійність запалювання паливоповітряної суміші та ефективність її роботи. Дослідження показали стабільність роботи свічки запалювання і надійність займання паливоповітряної суміші при значеннях відношення сумарної площі вихідних перерізів тангенціальних каналів 6 на зовнішньому електроді до площі напівпровідникового покриття 4 в інтервалі: 0,2