[发明专利]一种用于产生滑动弧的结构及具有该结构的等离子体点火器

说明书

本发明公开了一种用于产生滑动弧的结构及具有该结构的等离子体点火器；所述等离子体点火器，包括在前部来流区与尾部着火区之间设有产生滑动弧的结构，该结构包括安装在中心轴上的接地电极座，所述中心轴的进气端套接有与接地电极座相连的涡轮，位于高压电极绝缘座中的所述接地电极座上分布有多个向外凸起的接地电极，所述高压电极绝缘座上分布有多个向内凸起的高压电极；所述高压电极绝缘座通过绝缘外套安装在点火器外壳上。采用旋转滑动弧点火的方式，可在高空高速的极端条件下有效点火；产生滑动弧的结构与涡轮相配合，可保证来流置于电场中，并且接地电极的旋转能有效的提高放电效率，确保了来流与电弧的充分接触，从而提高点火成功率。

技术领域

本发明涉及等离子体点火技术领域，具体涉及一种用于产生滑动弧的结构及具有该结构的等离子体点火器。

背景技术

滑动弧等离子体放电是一种介于热等离子体和冷等离子体之间的等离子体产生方法，兼具热等离子体和冷等离子体的特点。这一特点决定了滑动弧等离子体既有较高的温度，可以应用于点火、助燃等需要高温效应的领域；而且其大部分能量(75％～80％)均消耗在非热平衡阶段，拥有大量的高能量电子和良好的化学选择性，因此滑动弧放电在等离子体重整等领域也有重要的应用价值。

目前，主要的滑动弧等离子体放电大多采用刀片电极和旋转滑动弧两种。其中，刀片电极常与沿电极刀片方向的进气相结合，在两个刀片的间距最短处形成电弧，电弧随着气流运动而逐渐增长直至熄灭；旋转滑动弧多采用进气旋流和旋转电极结构相结合，利用旋转气流在两电极之间的空间内形成旋转的滑动弧放电。与刀片电极相比，旋转滑动弧能够提高电弧与气体的接触时间和接触面积，促进反应的进行。

然而，在需要结合高速进气的工况时，上述两种方式将不可避免的面临电弧范围过小、与气体接触不足的问题。相对于刀片电极和旋转滑动弧电极所对应的空间尺寸而言，所形成的滑动弧尺寸远小于放电空间尺寸，与电弧接触的气体量过少，这种情况在高速进气时更为显著。因此，有必要研发能够在空间大范围内产生滑动弧的装置，以增加电弧与气体的接触范围。

现有技术公开了关于滑动弧在等离子体点火器中的应用，如①中国发明专利申请号：201911272687.3，名称：基于燃烧室二次流的多阳极滑动弧等离子体点火器及点火方法；②中国发明专利申请号：201911272688.8，名称：一种多阴极滑动弧等离子体点火器；③中国发明专利申请号：CN201711225205.X，名称：基于自引气的航空发动机等离子体射流点火器；④中国实用新型专利申请号：CN109057972A，名称：一种预燃式航空发动机等离子体点火器；以上方案都是利用等离子体来辅助点火，以达到在恶劣条件的可靠点火，优点是可以提高燃料点火时的稀燃极限，缺点是点火时的产生电弧能量不是很充分且不可调节。

发明内容

针对现有滑动弧放电结构中存在的气体与电弧接触过少问题，本发明提出了一种用于产生滑动弧的结构及具有该结构的等离子体点火器，其在保证电弧能量的前提下，可有效避免能量的浪费。

第一方面，本申请提出一种用于产生滑动弧的结构，包括高压电极座和接地电极座，在所述高压电极座上分布有多个向内凸起的高压电极，在所述接地电极座上分布有多个向外凸起的接地电极，所述高压电极和接地电极呈环形布置；所述高压电极座或接地电极座绕中心轴转动时，气流流经高压电极与接地电极间的滑动弧产生区，在高压电极施加电压后，所述高压电极与接地电极之间产生电弧，该电弧在跨高压电极表面和接地电极表面时，沿着气流的运动方向滑动产生滑动弧。

进一步的，每个所述高压电极是由电源单独供电。