[发明专利]一种射流引弧型长间距高能等离子体点火器

说明书

一种射流引弧型长间距高能等离子体点火器，由阳极109、内层绝缘件108、中间引弧电极107、外层绝缘件106、阴极105组成；这些部件依次从内到外嵌套安装：阳极109嵌入内层绝缘件108后作为一个整体嵌入中间引弧电极107；这三个部件作为一个整体嵌入内层绝缘件106中，上述四个部件嵌入阴极105内，形成点火器整体结构。等离子体射流通过设计的射流孔往外传播，最终和外部阴极接触，使得外部阴极105和阳极107之间的空气击穿导通，形成大间距放电，从而增加放电间距、提升能量利用率，能够解决目前电火花点火器存在间距小、效率低问题，无法满足大能量放电需求的问题。

技术领域

本发明涉及等离子体技术，具体涉及一种利用合成射流引弧，从而实现长间距放电的高效高能等离子体点火器。

背景技术

基于火花放电的火花塞电嘴被广泛应用于航空发动机、燃气轮机、超燃冲压发动机。电极间距是设计火花塞电嘴的关键参数。间距过大则需要较高的击穿电压，影响点火系统工作的可靠性；间距过小将导致放电效率降低，影响点火系统的点火性能。

目前，行业内普遍采用0.8～1.2mm作为电极间距。此时，点火系统单次储存能量通常不大于20J，典型放电效率为10％～30％。对于超燃冲压发动机而言，来流速度高、燃烧室内部湍流度大，对点火系统提出了更高要求，需要的点火能量更大、火花穿透深度更高。但是，如果仍沿用目前现有的点火电嘴，单纯的只是提高点火系统中电源单次储能，受限于点火电嘴电极间距较小，放电效率将随能量增加而降低，增加的能量无法得到有效利用。因此，增加电源单次储能的同时，放电间距必须同步增大，才能有效提高点火系统的能量。

综上所述，现有火花塞电嘴存在着电极间距小、电能利用率低的问题，无法匹配大能量电源，不能满足超燃冲压发动机的点火需求。

发明内容

有鉴于此，为了解决大能量情况下，火花塞电嘴电极间距过小导致效率较低的突出问题，本发明提出一种利用合成射流实现引弧，增大放电电极间距的高能等离子体点火器。

提供一种射流引弧型长间距高能等离子体点火器，由阳极109、内部绝缘件 108、中间引弧电极107、外层绝缘件106、阴极105组成；这些部件依次从内到外嵌套安装：阳极109嵌入内部绝缘件108后作为一个整体嵌入中间引弧电极107；这三个部件作为一个整体嵌入外层绝缘件106中，上述四个部件嵌入阴极105内，形成点火器整体结构；其中

阳极109为带有一定凸台的细长圆柱体，头部为细长圆柱体209，尾部为相对短粗的圆柱体形凸台210，圆柱体209和凸台210同轴且成为一体；

内部绝缘件108大致为中空圆柱体，其头部具有封堵面，封堵面中央具有第一通孔207，便于圆柱体209的头部穿过，其尾部开放；内部绝缘件108内部形成第一圆孔208，第一圆孔208的直径大于第一通孔207的直径；圆柱体209 的直径、长度与第一通孔207直径、深度一致，且要保证阳极109头部端面与绝缘件108头部端面齐平；凸台210直径与第一圆孔208直径一致，或凸台210 直径略小于第一圆孔208直径；阳极109从第一圆孔208的尾部放入，全部嵌入第一圆孔208中；阳极109尾部端面与第一圆孔208尾部端面保证一定的绝缘安全距离；凸台210的尾部距离208的尾部留有足够的绝缘距离；

引弧电极107为中空圆柱体形状，其顶部具有封堵面，尾部开放；顶部封堵面中央开第二通孔205，作为射流孔的一部分；引弧电极107内部形成第二圆孔206，第二圆孔206的直径大于第二通孔205的直径；绝缘件108自第二圆孔 206尾部放入，全部嵌入第二圆孔206中；引弧电极107的尾部与绝缘件108的尾部对齐；第二圆孔206的直径等于内部绝缘件108的外径，或内部绝缘件108 直径略小于第二圆孔206直径，便于二者之间以紧配合的方式连接；内部绝缘件108的尾部端面与第二圆孔206的尾部端面齐平；第二通孔205的直径与射流孔101的直径一致；阳极109与引弧电极107的顶部之间，在径向上留有一定间距；第二通孔205的直径与第一射流孔203、第二射流孔101的直径一致；