一种高背压等离子体点火器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种点火器，特别涉及一种可作为各种高室压燃烧器的高背压等离子 体点火器。
【背景技术】
[0002] 目前，火箭发动机和航空发动机试验台的各类加热器、燃烧室、推力室的点火装置 多为电爆管、点火剂、火花塞。电爆管和点火剂点火存在安全性差、难实现多次启动的缺点， 普通电火塞花点火存在点火能量低、点火可靠性一般的缺点。为实现火箭发动机、航空发动 机的多次点火和重复使用，等离子体点火技术是一种有效的途径。但是常规等离子体点火 器在高背压和背压急剧上升的情况下，很容易断电熄火。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是：设计一种高背压等离子体点火器，克服现有等离子体 点火技术不能在高背压和变背压环境中工作的缺点和不足，提供一种可用于高背压环境下 启动和运行的等离子体点火器。
[0004] 本发明的技术方案是：设计一种高背压等离子体点火器，包括壳体3、阴极20、阳 极1、进气口 7、接线柱13、旋流器2、密封圈结构和绝缘套筒结构，其特征在于：还包括调节 螺母12、弹簧5、节流器4和内螺帽15 ;所述壳体3的内腔为凹形结构，节流器4通过支架17 和内螺帽15固定在底部，使得节流器4上的接气孔与壳体3上的通孔以及进气口 7连通； 壳体3的开口端设有具有外螺纹的调节螺母12,调节螺母12的外螺纹与壳体3上的内螺 纹进行啮合；调节螺母12的内孔为台阶结构，设在调节螺母12与阴极20之间的第二绝缘 套筒11设有与调节螺母12的内孔台阶结构相吻合的台阶结构，所述阴极20上设有凸台， 且凸台所在方向和阴极20的轴线所在方向相互垂直，凸台与第二绝缘套筒11的台阶结构 贴合，凸台与第一绝缘套筒18之间压缩有弹簧5,弹簧5的内径大于阴极20的外径，弹簧5 的外径小于第一绝缘套筒18的外径；所述阴极20与阳极1的一端为圆弧状，与阳极1之间 设有放电间隙；所述阳极1的喉部为同轴通孔，旋流器2位于阳极1与第一绝缘套筒18之 间，且第一绝缘套筒18未与壳体3接触。
[0005] 本发明的进一步技术方案是：所述第一绝缘套筒18采用陶瓷材料。
[0006] 本发明的进一步技术方案是：所述第二绝缘套筒11采用陶瓷材料。
[0007] 本发明的进一步技术方案是：所述支架17采用陶瓷材料。
[0008] 本发明的工作原理为：阴极的接线柱接入外部电源的阴极，阳极的接线柱的一端 接入外部电源的阳极，外部电源为点火器实现供电。工质气体从进气口进入后，经壳体内的 通孔进入节流器；经节流器获得恒定流率的工质气体后，经支架上的孔，进入第一绝缘套筒 与壳体之间的间隙处；经旋流器形成旋转气流后，进入阳极与阴极之间的间隙处；在旋转 气流穿过阳极孔的同时，阳极与阴极的头部放电，形成等离子射流，即实现点火，最终经阳 极喷口喷出。
[0009] 发明效果
[0010] 本发明的技术效果在于：本发明具有体积小、重量轻、使用方便、点火能力强、可多 次启动、可在高背压下运行的优点，可作为各种加热器、燃烧室以及航空发动机、火箭发动 机的点火装置。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明结构示意图
[0012] 图2为本发明阳极结构示意图
[0013] 图3为本实施例中阴极与阳极配合处的一端结构示意图
[0014] 图4为本实施例中阴极另一端带有调节螺母结构示意图
[0015] 图5为本实施例中节流器的结构示意图
[0016] 附图标记说明：1_阳极；2-旋流器；3-壳体；4-节流器；5-弹簧；6-第一密封 圈；7-进气口；8-第二密封圈；9-第三密封圈；10-螺母；11-第二绝缘套筒；12-调节螺 母；13-接线柱；14-第一垫片；15-内螺帽；16-第四密封圈；17-支架；18-第一绝缘套筒； 19-第二垫片；20-阴极。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施实例，对本发明技术方案进一步说明。
[0018] 1.参见图1和图4,设计一种高背压等离子体点火器，包括壳体3、阴极20、阳极1、 进气口 7、接线柱13、旋流器2、密封圈结构和绝缘套筒结构、调节螺母12、弹簧5、支架17、 节流器4和内螺帽15,其中绝缘套筒采用陶瓷材料，支架也采用陶瓷材料。
[0019] 所述壳体3的内腔为凹形结构，节流器4通过支架17和内螺帽15固定在底部，内 螺帽的外螺纹与壳体3的内螺纹相互啮合，使得节流器4和支架17卡死固定在壳体内。节 流器4上的接气孔直径为0. 5_，采用小孔节流使得气流流率稳定，稳定的气流利于电弧放 电稳定。
[0020] 节流器4的接气孔与壳体3上的通孔以及进气口 7连通，支架17上设有孔；壳体 3的开口端设有具有外螺纹的调节螺母12,调节螺母12的外螺纹与壳体3上的内螺纹进行 啮合；调节螺母12的内孔为台阶结构，设在调节螺母12与阴极20之间的第二绝缘套筒11 设有与调节螺母12的内孔台阶结构相吻合的台阶结构，所述阴极20上设有的凸台与第二 绝缘套筒11的台阶结构贴合，且第二绝缘套筒11与凸台之间设有第一垫片14。
[0021] 凸台与第一绝缘套筒18之间压缩有弹簧5,弹簧5的内径大于阴极20的外径，弹 簧5的外径小于第一绝缘套筒18的外径。通过旋转调节螺母12,在弹簧5带动下阴极20 进行轴向运动，从而调整阴极20与阳极1之间形成的放电间隙，放电间隙调整至0. 2_时， 采用30kV的高压脉冲，实现在5MPa环境下可靠启动。即调整两极之间的放电间隙，实现了 高背压环境下的启动和运行。旋流器2位于阳极1与第一绝缘套筒18之间，旋流器2与第 一绝缘套筒18之间设有第二垫片，且第一绝缘套筒18未与壳体3接触，两者之间形成间 隙。
[0022] 2.参见图2,阳极1的喉部为同轴通孔，且同轴通孔的尺寸分别为Φ1和Φ6,两者 的交界处，气流形成回流，速度低，电场梯度大，使得阳极弧斑落在小孔和大孔的交界处。
[0023] 3.参见图3,所述阴极20与阳极1的一端为圆弧状，且圆弧端的半径为5mm，使得 放电面积大，散热速度快，有效降低阴极头部温度，减缓烧蚀速度，提高了阴极使用寿命。
[0024] 4、参见图5,所述节流器4的接气孔直径为0. 5_，节流器4内部设有节流孔，其出 口和入口压比小于临界压比N
【主权项】
1. 一种高背压等离子体点火器，包括壳体（3)、阴极（20)、阳极（1)、进气口（7)、接线 柱（13)、旋流器（2)、密封圈结构和绝缘套筒结构，其特征在于：还包括调节螺母（12)、弹簧 (5)、节流器⑷和内螺帽（15);所述壳体⑶的内腔为凹形结构，节流器⑷通过支架（17) 和内螺帽（15)固定在底部，使得节流器（4)上的接气孔与壳体（3)上的通孔以及进气口 (7)连通；壳体（3)的开口端设有具有外螺纹的调节螺母（12)，调节螺母（12)的外螺纹与 壳体（3)上的内螺纹进行啮合；调节螺母（12)的内孔为台阶结构，设在调节螺母（12)与阴 极（20)之间的第二绝缘套筒（11)设有与调节螺母（12)的内孔台阶结构相吻合的台阶结 构，所述阴极（20)上设有凸台，且凸台所在方向和阴极（20)的轴线所在方向相互垂直，凸 台与第二绝缘套筒（U)的台阶结构贴合，凸台与第一绝缘套筒（ 18)之间压缩有弹簧（5)， 弹簧（5)的内径大于阴极（20)的外径，弹簧（5)的外径小于第一绝缘套筒（18)的外径；所 述阴极（20)与阳极⑴的一端为圆弧状，与阳极⑴之间设有放电间隙；所述阳极⑴的 喉部为同轴通孔，旋流器（2)位于阳极（1)与第一绝缘套筒（18)之间。
2. 如权利要求1所述的一种高背压等离子体点火器，其特征在于，所述第一绝缘套筒 (18)为采用陶瓷材料制成的陶瓷套筒。
3. 如权利要求1所述的一种高背压等离子体点火器，其特征在于，所述第二绝缘套筒 (11)为采用陶瓷材料制成的陶瓷套筒。
4. 如权利要求1所述的一种高背压等离子体点火器，其特征在于，所述支架（17)为采 用陶瓷材料制成的支架。
【专利摘要】本发明涉及一种高背压等离子体点火器，解决了现有点火器的不能在高背压和变背压环境中工作的缺点和不足，其技术方案是构建一种高背压等离子体点火器，包括壳体、阴极、阳极、进气口、接线柱、旋流器、密封圈结构和绝缘套筒结构、调节螺母、弹簧、节流器和内螺帽。节流器上的接气孔与壳体上的通孔以及进气口连通；调节螺母的外螺纹与壳体上的内螺纹进行啮合；所述阴极上设有的凸台与第二绝缘套筒的台阶结构贴合，凸台与第一绝缘套筒之间压缩有弹簧。本发明体积小、重量轻、使用方便、点火能力强、可多次启动、可在高背压下运行的优点，可作为各种加热器、燃烧室以及航空发动机、火箭发动机的点火装置。
【IPC分类】F02P23-00
【公开号】CN104612879
【申请号】CN201510025617
【发明人】王飞, 林榕, 方吉汉, 王妍, 张志豪, 魏建国, 韩先伟
【申请人】西安航天动力研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月19日