[发明专利]一种用于轴流式发动机的等离子体火焰发生器及点火系统

说明书

本申请提供了一种用于轴流式发动机的等离子体火焰发生器，包括：与公共负极电连接的中心电极；自所述中心电极由里向外依次设置的起弧电极和弧炬电极，所述起弧电极和弧炬电极在周向上包围所述中心电极且相对于所述中心电极的中心设有气流口，其中，所述起弧电极与正极输出相连接，所述弧炬电极与弧炬电源正极输出相连接；设置在所述起弧电极和弧炬电极之间间隙末端靠近的绝缘填充体；以及设置在中心电极外侧的旋流环，所述旋流环用于使流入中心电极与起弧电极之间间隙的气体形成旋流；当自中心电极与起弧电极之间的内流道流入的气体经过中心电极与起弧电极形成起始电弧，进而流过弧炬电极时产生温度高、火焰稳定的等离子体电弧火焰炬。

技术领域

本申请属于燃气轮机技术领域，特别涉及一种用于轴流式发动机的等离子体火焰发生器及点火系统。

背景技术

航空发动机及燃气轮机点火系统通常采用电火花点燃油气混合物的结构形式，点火可靠性受季节环境和发动机温度影响较大。同时，在点火电嘴上的火花能量和频率是决定点火成功率的主要因素，需要通过储能元件的蓄能作用决定了点火电嘴放电的能量大小，这就使得燃气轮机在使用一段时间后，会发生起动点火成功率低的问题，

此外，虽然电火花点火装置原理结构简单，但不能实现智能化自适应控制，无法满足现代智能发动机点火要求，且电火花点火装置能量转化效率不高，尤其是点火电嘴要连续提供点火能量时效率较低，点火电嘴的工作寿命较短。

发明内容

本申请的目的是提供了一种用于轴流式发动机的等离子体火焰发生器，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

一方面，本申请提供了一种用于轴流式发动机的等离子体火焰发生器，所述等离子体火焰发生器包括：

与公共负极电连接的中心电极；

自所述中心电极由里向外依次设置的起弧电极和弧炬电极，所述起弧电极和弧炬电极在周向上包围所述中心电极且相对于所述中心电极的中心设有气流口，其中，所述起弧电极与正极输出相连接，所述弧炬电极与弧炬电源正极输出相连接；

设置在所述起弧电极和弧炬电极之间间隙末端靠近的绝缘填充体；以及

设置在中心电极外侧的旋流环，所述旋流环用于使流入中心电极与起弧电极之间间隙的气体形成旋流；

当自中心电极与起弧电极之间的内流道流入的气体经过中心电极与起弧电极形成起始电弧，进而流过弧炬电极时产生等离子体电弧火焰炬。

进一步的，所述等离子体火焰发生器的进口气流为压缩气体。

进一步的，所述起弧电极和/或弧炬电极成收缩状包裹在中心电极的外侧，使得内流道形成收敛结构的流体通道。

进一步的，所述中心电极采用高温合金材料制成。

进一步的，所述弧炬电极上设有多个排气孔，所述排气孔连通所述起弧电极和弧炬电极之间的外流道。

进一步的，所述排气孔在弧炬电极上周向均布。

进一步的，所述排气孔的轴线垂直于所述中心电极的轴线。

进一步的，所述绝缘填充体为陶瓷材料制成。

另一方面，本申请提供了一种轴流式发动机等离子体点火系统，所述点火系统主要包括：

如上任一所述的等离子体火焰发生器；

等离子体点火电源装置，所述等离子体点火电源装置包括与所述等离子体火焰发生器中的所述中心电极电连接的公共负极电、与所述起弧电极电连接的高频高压正极和与所述弧炬电极电连接的弧炬电源正极；以及

气源增压附件，所述气源增压附件用于向所述中心电极与起弧电极之间的内流道和/或所述起弧电极与弧炬电极之间的外流道内通入气体。