一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器
本发明公开了一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，包括输氨管、气路底座、点火器外壳、阳极、阴极、旋流器；所述输氨管与气路底座同轴安装；所述气路底座上设置有空气管座；所述点火器外壳与气路底座通过螺纹连接，所述阳极与输氨管通过螺纹连接，所述阳极与点火器外壳的内壁之间预留有环形气流通道；所述旋流器将气流通道分为整流室与预燃室；所述阴极通过外螺纹与点火器外壳连接，所述阴极内表面与阳极外表面之间预留有放电间隙，所述阴极设置有多个喷射孔用于等离子体与氨燃料、空气通过，产生射流火焰喷入主燃烧室，实现多点点火。本发明充分发挥了等离子体点火的优势，降低对电极的烧蚀，点火延迟时间更短，点火成功率高。
发明专利
CN202311456940.7
2023-11-03
CN117345500A
2024-01-05
F02P23/00(2006.01)
合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)
王志伟;陈龙威;朱晓慧
230000 安徽省合肥市包河区滨湖卓越城文华园9号楼
北京科迪生专利代理有限责任公司
李晓莉
安徽;34
1.一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，用于以氨为燃料的内燃机，所述内燃机包括往复式发动机、发电或动力用燃气轮机、或涡喷/涡轴/涡桨发动机，其特征在于，所述等离子体射流多点点火器包括： 输氨管； 气路底座，输氨管同轴安装在所述气路底座上，所述气路底座上设有空气管座； 点火器外壳，所述点火器外壳套装在气路底座的外侧，侧面设有外壳延伸体，所述输氨管与点火器外壳之间安装有绝缘段； 阳极，所述阳极与输氨管相连通，阳极内部依次安装有固定环、雾化柱和雾化喷嘴，所述阳极与点火器外壳之间预留有环形气流通道； 阴极，所述阴极设置在阳极外侧，所述阴极内部带有螺旋沟槽并与阳极喷嘴之间预留放电间隙，所述阴极沿阳极喷嘴喷射方向设有氨燃料、空气和滑动弧等离子体通过的喷射孔； 旋流器，所述旋流器上开设有旋流孔并套装在绝缘套管外侧，所述旋流器将阳极与点火器外壳之间的环形气流通道分割为整流室与预燃室。 2.根据权利要求1所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述输氨管为中空回转体结构，外表面自上而下分为粗圆柱体和细圆柱体两部分，内部开有圆形通孔，输氨管粗圆柱体外壁设置有外螺纹，输氨管细圆柱体底端外设设置有外螺纹；所述输氨管中部外壁沿与输氨管轴线垂直的方向上设置有螺孔。 3.根据权利要求1所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述气路底座自上而下分为粗圆柱体和细圆柱体两部分，气路底座细圆柱体外壁设置有外螺纹；所述气路底座在中心设置有中心孔，中心孔自上而下分为粗圆柱孔和细圆柱孔两部分，粗圆柱孔内径等于输氨管粗圆柱体直径，细圆柱孔内径等于输氨管细圆柱体直径，粗圆柱孔的内壁设置有内螺纹，所述输氨管通过粗圆柱体上设置的外螺纹与气路底座的内螺纹配合安装固定；所述气路底座在中心孔周围沿气路底座的圆周方向均匀设置有3个气孔，气孔贯通气路底座、绝缘段，每个气孔对应连接一个空气管座。 4.根据权利要求1所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述点火器外壳外径与气路底座粗圆柱体外径相同；所述点火器外壳顶部和底部内侧设置有内螺纹，点火器外壳通过顶部内螺纹与气路底座细圆柱体外螺纹配合安装固定；所述点火器外壳上部沿与点火器轴线垂直的方向上设置有外壳延伸体。 5.根据权利要求1所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述绝缘段为中空回转体并套装在输氨管细圆柱体的外侧，其中心孔自上而下分为细圆柱孔和粗圆柱孔两部分，绝缘段外径等于点火器外壳内径，细圆柱孔内径等于输氨管细圆柱体外径，粗圆柱孔内壁设置有内螺纹，且绝缘段的一端与气路底座的细圆柱体连接；所述绝缘体安装在外壳延伸体内部，且绝缘体与一端与绝缘段的外壁连接；所述螺钉的一端依次穿过绝缘体和绝缘段，而后与输氨管外壁上的螺孔连接固定。 6.根据权利要求5所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述绝缘段内部沿点火器轴线方向设置有3个气孔，其内径等于气路管座气孔内径并保证气孔同轴导通；所述绝缘套管为中空回转体结构并套装在输氨管细圆柱体外部，其内径等于输氨管细圆柱体外径，其外径等于绝缘段中心粗圆柱孔内径；所述绝缘套管顶端外壁设置有外螺纹，绝缘套管通过外螺纹与绝缘段中心孔的内螺纹配合安装固定；所述绝缘段底端设置有凸台。 7.根据权利要求1所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述旋流器上设置有均匀分布的旋流孔，旋流孔中心线与旋流器中心线的夹角为45～60°，旋流器的外径等于点火器外壳的内径，其内径等于绝缘套管外径；所述旋流器套装在绝缘套管外部并由绝缘套管凸台支撑。 8.根据权利要求1所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述阳极为中空回转体结构，其内径等于输氨管细圆柱体的外径，其外径等于绝缘套管的外径；所述阳极顶端的内表面设置有内螺纹，所述阳极通过顶端的内螺纹与输氨管细圆柱体底端的外螺纹配合固定安装在输氨管外侧，并与绝缘套管连接；所述阳极侧面与底部断面交界处为弧面，底端设置有阳极喷嘴。 9.根据权利要求1所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述固定环、雾化柱、雾化喷嘴设置于阳极内，所述固定环的一端与输氨管的细圆柱体连接，所述固定环、雾化柱与雾化喷嘴依次连接，雾化喷嘴与阳极喷嘴相连通。 10.根据权利要求9所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述固定环为中心回转体结构，其外表面自上而下分为粗圆柱体和细圆柱体两部分，粗圆柱体外径略小于阳极内径；所述固定环粗圆柱体中沿其轴线方向设置有轴向孔，所述固定环细圆柱体中沿其径向方向设置有均匀分布的2-6个径向孔，轴向孔的一端与输氨管连接，轴向孔的另一端与径向孔相连通；所述固定环细圆柱体外侧设置有环形槽，径向孔与环形槽相连通；所述雾化柱为回转体结构，其上部为圆柱状，下部呈球面；所述雾化柱直径略小于阳极内径；所述雾化喷嘴为倒置的圆锥体空腔，其直径等于阳极内径，其高度略小于固定环与雾化喷嘴间距使其可上下浮动；所述固定环、雾化柱、雾化喷嘴、阳极与输氨管同轴设置。 11.根据权利要求1所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述阴极为倒置的圆台体空腔，其外径等于点火器外壳外径，其外侧表面设置有外螺纹，其内侧圆台区内壁设置有螺旋沟槽；所述阴极通过外螺纹与点火器外壳底端的内螺纹配合安装固定；所述阴极内表面与阳极外表面之间预留有放电间隙；所述阴极中心设置有2-8个均匀分布的喷射孔，氨燃料、空气与等离子体由喷射孔喷入主燃烧室，达到多点点火的目的。 12.根据权利要求11所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述氨燃料可以允许液态氨、纯氨气、氨裂解器产生的氨氢氮混合气、氢气其中的一种或多种耦合喷入；所述放电等离子体类型可以是滑动电弧结构，或是直流电弧结构，或是微波激励，产生的等离子体可以实现氨燃料的稳定燃烧；所述等离子体放电模式可以是连续式或是脉冲式，所述脉冲式是指放电为间歇式模式，所述间歇式模式的脉冲频率可以是1Hz-1kHz。 13.根据权利要求7所述的一种氨用预燃式等离子体射流多点点火器，其特征在于：所述旋流器将绝缘套管、阳极与点火器外壳之间的环形气流通道分为整流室与预燃室，预燃室分为圆柱区与圆台区，圆台区位于阴极内部。