本發(fā)明屬于動力裝置領(lǐng)域，特別是涉及燃氣輪機或鍋爐起動點火的等離子點火裝置。

技術(shù)背景

燃氣輪機等離子點火器為燃氣輪機或鍋爐等熱力設(shè)備提供起動點火的等離子點火裝置。等離子點火器功能是通過施加外部能量(電場、高溫等)將燃氣輪機燃燒室中空氣-燃料(液體或氣體)混合物部分裂解為等離子體(即物質(zhì)存在的第四態(tài))，降低燃料開始燃燒的活化能，以達到加速燃燒并有強化燃燒作用的裝置。

等離子點火器作為一種新型的起動點火裝置已經(jīng)開始應(yīng)用，但現(xiàn)階段的等離子點火器還存在很多問題，如不能對等離子弧進行有效控制，致使點火效果未達到最佳。點火器的性能直接影響燃氣輪機的工作可靠性。發(fā)動機要求在各種復(fù)雜環(huán)境以及不可預(yù)測條件下(緊急熄火)，都能成功點火，也就是說在燃燒室進口壓力為0.6-1.1mpa，燃油進口溫度在-50℃-50℃都能點燃。目前常用的燃氣輪機點火方式有電火花點火和半導(dǎo)體表面放電點火，電火花點火能量較低，點火延時長。半導(dǎo)體表面放電點火雖然可以得到較大的點火功率，但由于半導(dǎo)體的壽命問題，直接影響整個點火裝置的性能和壽命，且電磁輻射相當(dāng)嚴重。

等離子點火是近年來的一種新型的點火裝置，利用電弧激發(fā)高溫等離子體引燃燃料。其優(yōu)點在于點火成功率大，可以提高點火的成功率和燃燒的穩(wěn)定性。由于應(yīng)用等離子點火器的環(huán)境為燃料與空氣的流場，當(dāng)流場中空氣的速度較大，而等離子點火器的電弧的剛性不夠時，容易導(dǎo)致電弧的傾斜，從而影響點火的有效直徑，容易造成點火成功率低的情況。

申請?zhí)朿n201220244597.0，提供了一種旋流式等離子點火嘴，包括電嘴，電嘴上開有旋流孔，電嘴底部開有出口通道，旋流孔與電嘴的內(nèi)徑相切，旋流孔為單排分布或上下排分布。該實用新型旋流孔與電嘴的內(nèi)徑相切，保證進入到電嘴腔體內(nèi)的空氣和出口的等離子電弧具有旋流作用，從而使等離子電弧具有一定的剛性，保證等離子電弧的有效點火直徑，防止被外部氣體吹斜，調(diào)高點火的成功率。

本發(fā)明通過對現(xiàn)有的電嘴進行改進，以達到改善上述不能對等離子弧進行有效控制，致使點火效果未達到最佳的問題的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種產(chǎn)生定向等離子電弧，高度聚集能量，可靠性強，使用壽命長的氣流定向聚能等離子弧點火噴嘴。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明氣流定向聚能等離子弧點火噴嘴，包括陰極和陽極，其特征是：陰極與陽極同軸安裝，管型陽極與陰極柱之間形成環(huán)型空腔，陽極根部開有空氣進口，陰極柱采用變截面結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還可以包括：

1.所述的空氣進口，成橢圓型，空氣進口面積要大于噴口面積，沿周向均勻分布。

2.所述的空氣進口位于陽極根部，橢圓型進口上邊緣與噴口上平面距離大于口氣進口最大長度。

3.所述的陰極柱的頭部截面較大，與陽極開口處對應(yīng)位置的截面較小。陰極柱的頂部截面與陽極柱的頂部截面在同一平面上。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：通過壓差產(chǎn)生的空氣流動定向壓縮等離子弧來實現(xiàn)對等離子弧的聚能，空氣進口開在電嘴的根部增加了電嘴空腔的空氣流道長度，促使壓縮空氣向外噴出，陰極采用變截面的結(jié)構(gòu)，可以增加進氣量和電嘴出口處的空氣流速，從而增加電弧的長度和等離子弧聚能來改善點火的效果，由于陰極頭部截面增加，可以延長電嘴的使用壽命和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的半剖結(jié)構(gòu)圖

圖2為本發(fā)明的a-a剖視圖

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本專利做更詳細地描述

結(jié)合圖1-2本發(fā)明包括1陰極頭部2電嘴內(nèi)部空腔3裝卸六角頭4連接螺紋5噴口6陽極管7進氣口8陰極柱。當(dāng)本發(fā)明氣流定向聚能等離子弧點火噴嘴開始工作時，等離子瞬間壓縮空氣，由于2電嘴空腔流道阻力較大促使壓縮空氣從噴口5噴出，同時2電嘴內(nèi)部空腔式變截面結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)空氣從7進氣口的到5噴口的加速流動，實現(xiàn)較長等離子弧從5噴口射出，點燃燃料。由于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計保證了點火器工作時能有高度聚焦的等離子弧從噴口射出，提高等離子弧點火器的點火效率和穩(wěn)定性。同時由于陰極頭部直徑變大，可以提高電嘴的使用壽命的穩(wěn)定性。

圖2是本發(fā)明氣流定向聚能等離子弧點火噴嘴俯視全剖視圖，從圖中可以看出其包括三個進氣口，沿周向均勻分布。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案可以實現(xiàn)兩種效果：一是通過陽極根部開口增加內(nèi)部空腔長度使等離子弧定向聚能壓縮，電嘴內(nèi)腔變截面來增大流向電嘴噴口的空氣流速，從而增大等離子的噴射長度和剛性，保證點火效率和穩(wěn)定性；二是通過增大陰極頭部直徑來增加電嘴的使用壽命和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明是一種利用氣流壓縮定向聚能等離子弧點火噴嘴，主要由外部的陽極管和內(nèi)部的陰極柱組成，陽極管的根部開有橢圓形的進氣孔，該結(jié)構(gòu)可以使高能等離子弧經(jīng)陰極、陽極之間空腔內(nèi)的空氣與外部形成的壓差將等離子弧壓縮并聚能，經(jīng)噴嘴定向噴出，提高等離子弧的噴射距離和能量聚集。本發(fā)明應(yīng)用于燃氣輪機等離子點火器噴嘴，可以明顯提高等離子點火器的點火效率和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：楊家龍;包東冉;張建國;賈雄斌
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.10
技術(shù)公布日：2017.08.29