一种航空沿面电嘴筛选工装及方法与流程

本发明涉及电气产品测试技术领域，具体为一种航空沿面电嘴筛选工装及方法。

背景技术：

航空科技工业的迅猛发展，促进了飞机发动机的不断发展与更新，航空发动机点火电嘴也由早期的火花电嘴、电蚀电嘴发展到现在的半导体电嘴和沿面电嘴。电嘴是点火系统重要组成部件之一，沿面电嘴(TDZ型)与高压点火装置和点火电缆组成高压高能点火系统，利用高压击穿电嘴放电端瓷绝缘体表面间隙，产生点火花，点燃发动机燃烧室的燃油、空气混合气。沿面电嘴与同能量级低压高能半导体电嘴比较具有较好的耐高温性能和高的使用寿命，目前大推比发动机如XX10系列发动机、X20发动机等主燃烧室点火均采用这种电嘴。

电嘴安装在发动机壳体上，放电端伸进燃烧室内。由于电嘴经常暴露在高温燃气中，随发动机机械振动、温度和高度变化，工作条件恶劣，要求电嘴电气性能好，绝缘性能好。产品在使用环境下，如果内部绝缘不好，如陶瓷件裂纹等，导致电嘴内部击穿而放电端不工作。沿面电嘴配套的高压高能点火装置输出电压15kVDC以上，电嘴内部陶瓷件的耐压大于点火装置输出电压，才能保证电嘴在使用环境下内部不击穿而可靠地工作。

现有技术中沿面电嘴的绝缘性能主要由其装入的绝缘体陶瓷件决定的。陶瓷件都按照Q/2E76-70的要求进行了各项性能检查，包括外观、抗弯强度、吸水率、抗电强度、热稳定性、表面飞弧和体积电阻的检查，其中外观和抗电强度进行100％检测。通过各项检测，可有效剔除不合格的陶瓷件。

沿面电嘴在装配过程中，零组件要经过清洗、调整尺寸、压装、热密封、车余量、收口、校正等十余道工序，才能完成产品的全部装配。陶瓷件属于脆性材料，在此过程中陶瓷件有外界的机械碰撞，压装、车余量、校正产生的机械应力，热密封加工产生的热应力等作用，都可能使陶瓷件产生裂纹、断裂等隐患，由此会影响产品的使用性能。

由于沿面电嘴放电电压小于7kV，当给电嘴施加更大的电压时，电嘴会从放电端放电，则电嘴装配后无法直接进行高于放电电压的抗电检查。故需要寻找一种能在总装配后进行抗电检测的试验方法，剔除绝缘性能不好的产品，以保证产品可靠的工作。

技术实现要素：

要解决的技术问题

对于高压沿面电嘴而言，常规的性能检测放电电压和气密性检测无法判定电嘴内部绝缘性能的好坏，现有的各项试验也不能检测出绝缘体装入壳体后产品的绝缘性能。为了提高航空发动机点火电嘴寿命和可靠性，需要进行沿面电嘴筛选试验方法研究。

绝缘体零件按照企业标准进行了各项性能试验，能够满足零件的技术要求。经过对各项试验的分析，确定可通过对产品装配后进行抗电试验而筛选出有隐患的绝缘体。本发明的目的是为了解决同类型电嘴装配后绝缘性能的检测方法，并可筛选出隐患绝缘体，提高产品的可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明提出一种航空沿面电嘴筛选工装及方法，通过对放电端施加一定气压的压缩空气，阻止电嘴放电端放电，则可实现升高施加给电嘴的电压，这样便能对整个产品进行抗电检查。

本发明的技术方案为：

所述一种航空沿面电嘴筛选工装，其特征在于：包括进气座、连接座、第一试验夹具和第二试验夹具；

所述第一试验夹具为中空柱状结构，沿面电嘴放置在第一试验夹具内；第一试验夹具一端能够与连接座连接，另一端与沿面电嘴配合固定；

所述第二试验夹具为中空柱状结构；第二试验夹具套装在第一试验夹具内，处于第一试验夹具与沿面电嘴之间；

所述连接座为中空结构，一端与第一试验夹具连接，另一端与进气座密封连接；

所述进气座具有进气孔以及中心轴孔；进气座中心轴孔一端密封；进气座与连接座连接后，进气座中心轴孔另一端与沿面电嘴放电端之间通过绝缘密封件密封配合，并与沿面电嘴放电端之间形成密闭空腔，进气孔通入所述密闭空腔。

进一步的优选方案，所述一种航空沿面电嘴筛选工装，其特征在于：第二试验夹具利用沿面电嘴壳体侧面的台阶定位。

所述一种航空沿面电嘴筛选方法，其特征在于：将沿面电嘴安装在所述筛选工装内，通过进气孔向密闭空腔施加设定气压；将沿面电嘴帽盖接地；通过可调变压器向沿面电嘴施加电压，并逐步升压，如果能够升至设定电压，则表示沿面电嘴绝缘性能满足要求，否则表示沿面电嘴绝缘性能不满足要求；所述设定电压大于沿面电嘴绝缘部件出现裂纹缺陷时的击穿电压；所述设定气压根据设定电压确定，能够使绝缘性能满足要求的沿面电嘴在设定气压下的放电电压不低于设定电压。

有益效果

本发明提供的技术解决了电嘴装配后产品绝缘性能的检测问题，从而可剔除有质量隐患的产品，提高了产品的稳定性和可靠性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1：巴申定律曲线图；

图2：沿面电嘴产品总装结构图，其中1、第一绝缘体；2、第二绝缘体；3、第三绝缘体；4、芯杆；

图3：沿面电嘴产品筛选装置图；其中5、第二试验夹具；6、第一试验夹具。

图4：第一试验夹具示意图；

图5：第二试验夹具示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外、术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明的原理是通过对放电端施加一定气压的压缩空气，阻止电嘴放电端放电，从而实现升高施加给电嘴的电压，这样便能对整个产品进行抗电检查。

巴申定律是反映耐压受强度与气体压力和间隙之间的关系的定律，基本关系为：当气体成分和电极材料一定时，气体间隙击穿电压是气压和极间距离乘积的函数；当气体温度不定时，气体间隙击穿电压是气体密度和极间距离的函数。巴申定律中击穿电压Ub和气隙距离的关系见附图1。

由图1可知，曲线存在一个谷点。说明，当气隙的工作点不同时，击穿电压随气隙的变化规律也不同。在气隙变化过程中，总有一个气隙距离值对气隙中的带电质点产生最有利，使击穿电压最小，这就是谷点(图示曲线最低点)。即产品在常温常压下的放电电压。当气隙保持不变，给电嘴放电端施加一定的大气压，即在侧电极与绝缘体之间的间隙、绝缘体与中心电极之间的间隙便形成厚薄不均的气膜。随着气压增大，气体分子的相对密度增大时，电子的自由行程就缩短了，相邻两次碰撞之间积聚到足够动能的概率减小了，故击穿电压必然升高，这就是谷点的右侧。

影响气体间隙击穿电压有以下因素：

1、气体状态：密度大，击穿电压会升高；密度小，击穿电压会降低，密度太小，也降低；气压与温度通过对密度的影响，影响击穿电压；气压越大，击穿电压越高；温度增大，击穿电压增大。

2、电压作用时间：均匀电场，击穿电压与电压波形、电压作用时间无关；极不均匀电场，雷电冲击击穿电压比工频冲击电压高得多；极不均匀电场，操作冲击电压，如果波前时间T1与间隙S比，处于临界波前时间T0附件，则可能低于工频冲击击穿电压。

3、电压的极性：均匀电场，击穿电压与电压极性无关；极不均匀电场，当棒为正极时，直流击穿电压与工频冲击电压接近相等；极不均匀电场，当棒为负极时，直流击穿电压远高于工频冲击电压。

4、电场均匀程度：电场越均匀，击穿电压高。

5、电极材料与光洁：表面不易发射电子，击穿电压高；表面光洁，击穿电压高。

6、不同气体类型：卤元素气体，击穿电压比空气高几倍。

本发明对应试验条件为：在规定的气压下、一定的电压作用时间、施加电压为直流电压、电极材料一定、电场均匀、气体类型为压缩空气。为能在总装筛选出不合格的产品，提高产品质量，采取对放电端施加气压而提高产品耐压的办法。首先确定产品的耐压值，再制作工装在试验台上对产品进行筛选测试。具体方法如下：

首先通过试验确定在3～4MPa气压下电嘴的放电电压可以提高到15.5kVDC以上。TDZ-8沿面电嘴的结构如附图2所示。心杆到壳体的最大距离为5.35mm，在空气中要击穿这个距离，大约需要16kV电压。瓷件最小极限壁厚为2.05mm，若瓷件裂纹，击穿通道是：先击穿心杆与瓷件的空气间隙，然后在次级裂纹处沿面飞弧，最后再击穿瓷件与壳体的空气间隙。沿面飞弧的电压约为0.6kV/mm，若瓷件裂纹，此时击穿该通道的电压约为11.1kV。因此用15.5kV电压进行抗电检查，可以有效地检查出瓷件的裂纹缺陷。

然后制备工装：工装包括进气座、连接座、第一试验夹具和第二试验夹具。

所述第一试验夹具为中空柱状结构，沿面电嘴放置在第一试验夹具内；第一试验夹具一端能够与连接座连接，另一端与沿面电嘴配合固定；第一试验夹具与沿面电嘴配合一端为60°内缩，与沿面电嘴产品六方处的角度贴合，避免产品受到机械损伤。

所述第二试验夹具为中空柱状结构；第二试验夹具套装在第一试验夹具内，处于第一试验夹具与沿面电嘴之间。

所述连接座为中空结构，一端与第一试验夹具连接，另一端与进气座密封连接。

所述进气座具有进气孔以及中心轴孔；进气座中心轴孔一端密封；进气座与连接座连接后，进气座中心轴孔另一端与沿面电嘴放电端之间通过绝缘密封件密封配合，并与沿面电嘴放电端之间形成密闭空腔，进气孔通入所述密闭空腔。

第二试验夹具利用沿面电嘴壳体侧面的台阶定位。

将沿面电嘴安装在所述筛选工装内，放电端朝上，处于密闭空腔内，通过进气孔向密闭空腔施加3～4Mpa的气压；将沿面电嘴帽盖接地；通过可调变压器向沿面电嘴施加电压，并逐步升压，如果能够升至设定电压15.5kVDC，则表示沿面电嘴绝缘性能满足要求，否则表示沿面电嘴绝缘性能不满足要求。

通过在产品总装加工工序中增加本筛选方法，有隐患的产品都在产品提交之前筛选出来。至今产品一共交付了三千多台，没有因绝缘性能下降导致不工作的产品。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。