一种放电结构外露式的航空发动机半导体电嘴的制作方法

1.本实用新型涉及半导体点火电嘴技术领域，具体地说，涉及一种放电结构外露式的航空发动机半导体电嘴。


背景技术：

2.点火电嘴是航空发动机点火系统中关键部件之一，其功能是将点火装置产生的高压电能脉冲转化成电火花以点燃发动机燃烧室内的可燃油气混合物。航空发动机的点火电嘴按照放电击穿原理进行区分可以分为沿面电嘴和半导体电嘴。其中，半导体电嘴根据放电结构又可分为内陷式与齐平式两种类型。如图1所示，内陷式半导体电嘴即中心电极内陷于发火孔端面；如图2所示，齐平式半导体电嘴即中心电极与发火孔端面齐平。
3.现阶段各航空发动机半导体电嘴的需求单位开始对点火电嘴的火花长度提出一定要求。但现有的航空半导体电嘴的不足之处在于无论是内陷式还是齐平式的半导体电嘴，其产生火花的起点均在发火孔内部，同样长度的火花，由于火花在半导体电嘴发火孔内部发生，经数毫米的距离到达半导体电嘴发火孔端面后，有效火花会出现明显变短的现象。


技术实现要素：

4.针对现有技术中半导体电嘴的有效火花长度无法满足更高点火需求的问题，本实用新型提出一种放电结构外露式的航空发动机半导体电嘴，通过外露的放电结构使得放电火花在发火孔外部产生，大大减少了放电火花在半导体电嘴发火孔内部的火花长度损耗，显著提高半导体电嘴的有效火花长度，从而提升了半导体电嘴的点火能力和发动机的起动能力。
5.本实用新型具体内容如下：
6.一种放电结构外露式的航空发动机半导体电嘴，包括从外向内依次套设的半导体部件、壳体、中心电极，所述中心电极与半导体部件组成的放电结构外露于壳体，且放电结构的发火端位于壳体外部。
7.所述壳体设置有大发火孔；
8.所述半导体部件为设置有大径端面、半导体内锥面、半导体釉层端面的凸型半导体部件；
9.所述中心电极为设置有电极外锥面、发火凸部的t型中心电极；
10.所述中心电极的电极外锥面与所述半导体部件的半导体内锥面形成面接触，所述中心电极的发火凸部与所述半导体部件的半导体釉层端面形成面接触，同时所述半导体部件的大径端面与所述大发火孔的内部端面形成面接触，共同实现中心电极、半导体部件、壳体三者的限位安装，且中心电极的发火凸部位于壳体的大发火孔的外部。
11.现有的半导体电嘴由于火花在发火孔内部发生导致火花长度损耗，进而导致发火孔端面火花明显变短。本实用新型针对现有半导体电嘴发火孔端面火花明显变短的问题，采用了外露式放电结构，使得放电火花在发火孔外部产生，从而减少火花长度的损耗。对比
现有的内陷式和齐平式的传统半导体电嘴，可以提升半导体电嘴的点火能力。
12.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述半导体电嘴还包括辅助加固组件；所述辅助加固组件包括锁紧螺母、铜套、绝缘瓷管和接触螺母；
13.所述锁紧螺母与所述中心电极螺纹连接，用于对放入半导体部件的中心电极进行限位固定；
14.所述铜套填充在所述半导体部件与所述壳体之间，用于对放入壳体的半导体部件进行限位固定；
15.所述绝缘瓷管外套于所述中心电极的尾部，用于绝缘；
16.所述接触螺母与所述中心电极螺纹连接，用于对绝缘瓷管限位。
17.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述辅助加固组件还包括微晶玻璃填充结构；所述微晶玻璃填充结构，用于填充满中心电极、半导体部件、壳体共同形成的内部腔室实现密封。
18.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述半导体部件还设置有用于内嵌式安装锁紧螺母的凹槽，锁紧螺母的端部相比较于凹槽开口不突出。
19.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述锁紧螺母设置有用于端面夹持进行旋转安装的一字槽。
20.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述半导体部件还设置有用于导向安装铜套的导向外锥面。
21.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述中心电极的直杆段分为靠近发火端的粗杆部和靠近尾端的细杆部，所述粗杆部、所述细杆部均设置有外螺纹，所述锁紧螺母安装在所述粗杆部，所述接触螺母安装在所述细杆部。
22.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述接触螺母与所述中心电极还通过熔焊加固连接。
23.本实用新型具有以下有益效果。
24.（1）本实用新型所述一种放电结构外露式的航空发动机半导体电嘴，采用了外露式放电结构，解决了内陷式半导体电嘴发火端的空腔结构及齐平式半导体电嘴发火端的环形间隙结构导致的放电火花在发火孔内部的长度损耗而火花的有效长度较短的问题，由此提升半导体电嘴的点火能力和发动机的起动能力。
25.（2）本实用新型采用了外露式放电结构，解决了传统结构的半导体电嘴放电结构不易清洗的问题。
26.（3）本实用新型采用了外露式放电结构，提高了半导体电嘴常见的半导体部件发火端面碎裂故障的确认及排除效率。
27.（4）本实用新型采用了外露式放电结构，使得整个半导体电嘴中不存在内陷式半导体电嘴的空腔结构及齐平式半导体电嘴发火端的环形间隙结构，因此解决了内陷式半导体电嘴发火孔内空腔及齐平式半导体电嘴的中心电极与壳体间的间隙结构导致的发火端易积油问题。
28.（5）本实用新型采用了具有发火凸部的t型中心电极，增大半导体部件与中心电极的有效贴合面积，改善了内陷式半导体电嘴的半导体部件与中心电极之间存在仅为线接触或环形接触导致的接触不好的缺陷。
29.（6）本实用新型采用了具有电极外锥面、发火凸部的t型中心电极和具有半导体内锥面的半导体部件，通过电极外锥面、半导体内锥面相互接触配合，改善了齐平式半导体电嘴常见的中心电极与半导体部件之间发生偏心的缺陷。
附图说明
30.图1为现有技术中内陷式半导体电嘴的剖面结构示意图。
31.图2为现有技术中齐平式半导体电嘴的剖面结构示意图。
32.图3为本实用新型所述放电结构外露式的航空发动机半导体电嘴的外观示意图。
33.图4为本实用新型所述放电结构外露式的航空发动机半导体电嘴的局部剖结构示意图。
34.图5为本实用新型中放电结构的装配示意图。
35.图6为本实用新型中壳体的局部剖结构示意图。
36.图7为本实用新型中半导体部件的剖面结构示意图。
37.图8为本实用新型中中心电极的剖面结构示意图。
38.其中，100、放电结构；
39.1、壳体；11、大发火孔；
40.2、半导体部件；21、大径端面；22、半导体内锥面；23、凹槽；24、导向外锥面；25、半导体釉层端面；26、半导体瓷管；
41.3、中心电极；31、电极外锥面；32、发火凸部；33、粗杆部；34、细杆部；35、外螺纹；
42.4、锁紧螺母；
43.5、铜套；
44.6、绝缘瓷管；
45.7、接触螺母；
46.8、微晶玻璃填充结构；
47.a、侧电极。
具体实施方式
48.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
49.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
50.实施例1：
51.本实施例提供一种放电结构外露式的航空发动机半导体电嘴，包括从外向内依次
套设的半导体部件2、壳体1、中心电极3，如图3、图4所示，所述中心电极3与半导体部件2组成的放电结构100外露于壳体1，且放电结构100的发火端位于壳体1外部。
52.如图6所示，所述壳体1设置有大发火孔11；
53.如图7所示，所述半导体部件2为设置有大径端面21、半导体内锥面22、半导体釉层端面25的凸型半导体部件；
54.如图8所示，所述中心电极3为设置有电极外锥面31、发火凸部32的t型中心电极；
55.如图5所示，所述中心电极3的电极外锥面31与所述半导体部件2的半导体内锥面22形成面接触，所述中心电极3的发火凸部32与所述半导体部件2的半导体釉层端面25形成面接触，同时所述半导体部件2的大径端面21与所述大发火孔11的内部端面形成面接触，共同实现中心电极3、半导体部件2、壳体1三者的限位安装，且中心电极3的发火凸部32位于壳体1的大发火孔11的外部。
56.第一、本实施例中提供的航空发动机半导体电嘴，其放电结构100外露于壳体1，使得放电火花在发火孔外部产生，从而减少火花长度的损耗，对比现有的内陷式和齐平式的传统半导体电嘴，可以提升半导体电嘴的点火能力。
57.第二、本实施例中采用外露的放电结构100，使电嘴重要的放电结构100更易进行清洗等处理，对比现有的内陷式和齐平式的半导体电嘴，可以避免电嘴因放电结构100难清洗导致的积炭等问题，提高半导体电嘴的使用寿命。
58.第三、本实施例中采用了外露式放电结构100，使得发火端处半导体部件2有裂纹或碎裂的故障可以在第一时间被发现，对比现有的传统内陷式和齐平式的航空半导体电嘴如出现发火端处半导体部件2有裂纹或碎裂的故障通常只能通过对半导体电嘴进行分解才能进行确认，故可减少半导体部件2有裂纹或碎裂的故障确认及排除时间，提高此类故障的确认及排除效率。
59.第四、本实施例中采用了外露式放电结构100，使得整个半导体电嘴中不存在内陷式半导体电嘴的空腔结构及齐平式半导体电嘴发火端的环形间隙结构，因此不会出现因放电结构100内置于壳体1中时存在的内陷式半导体电嘴从中心电极3到发火孔端面之间的空腔易积油的问题，也不会出现齐平式半导体电嘴中心电极3与壳体1和/或侧电极a之间的间隙易积油的问题。从而避免了传统的半导体电嘴因放电结构100内置导致的半导体电嘴发火端积油问题，同时也避免了半导体电嘴发火端积油导致的发火电压升高使半导体电嘴无法击穿发火的问题，提高了半导体电嘴的点火可靠性。
60.第五、本实施例中采用了具有发火凸部32的t型中心电极，增大半导体部件2与中心电极3的有效贴合面积，对比现有的内陷式半导体电嘴中心电极3外锥面与半导体部件2内锥面的贴合面小，甚至由于半导体部件2因半导体釉层烧结面不均匀使半导体部件2与中心电极3之间仅为线接触或环形接触的情况，可以保证半导体端面与中心电极3接触紧密，由此提高半导体电嘴的点火可靠性。
61.第六、本实施例中采用了具有电极外锥面31、发火凸部32的t型中心电极和具有半导体内锥面22的半导体部件2，电极外锥面31、半导体内锥面22两者接触紧密并在后端紧固后可以有效地限制中心电极3在径向上产生相对位移。对比现有的齐平式半导体电嘴，解决了常见的因半导体部件2的内孔与中心电极3的外圆之间在装配或力学环境条件下出现偏心的问题。
62.实施例2：
63.在实施例1的基础上，如图5所示，本实施例提供一种放电结构外露式的航空发动机半导体电嘴，包括从外向内依次套设的半导体部件2、壳体1、中心电极3，以及用于将半导体部件2、壳体1、中心电极3更加稳固限位安装的辅助加固组件。所述中心电极3与半导体部件2组成的放电结构100外露于壳体1，且放电结构100的发火端位于壳体1外部。
64.如图5所示，所述半导体电嘴还包括辅助加固组件；所述辅助加固组件包括锁紧螺母4、铜套5、绝缘瓷管6和接触螺母7；
65.所述锁紧螺母4与所述中心电极3螺纹连接，用于对放入半导体部件2的中心电极3进行限位固定；
66.所述铜套5填充在所述半导体部件2与所述壳体1之间，用于对放入壳体1的半导体部件2进行限位固定；
67.所述绝缘瓷管6外套于所述中心电极3的尾部，用于绝缘；
68.所述接触螺母7与所述中心电极3螺纹连接，用于对绝缘瓷管6限位。
69.进一步地，所述辅助加固组件还包括微晶玻璃填充结构8；所述微晶玻璃填充结构8，用于填充满中心电极3、半导体部件2、壳体1共同形成的内部腔室实现密封。
70.本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
71.实施例3：
72.本实施例在实施例1或实施例2的基础上对壳体1、半导体部件2、中心电极3、锁紧螺母4等各个零部件的具体结构进行优化设计。
73.一、壳体1
74.如图6所示，本实施例提供的壳体1设置有大发火孔11。不同于传统的内陷式半导体电嘴，本实施例中半导体电嘴的壳体1具有孔径更大的发火孔，从而保证需要满足一定外径的半导体部件2装配后期半导体凸部能外露。
75.二、半导体部件2
76.如图7所示，所述半导体部件2的主体为半导体瓷管26，且半导体瓷管26的凸部烧结了覆盖半导体内锥面22、半导体釉层端面25的半导体釉层，形成了半导体凸部。而具有半导体釉层的半导体内锥面22对应的锥形腔即为点火腔。
77.如图7所示，本实施例提供的半导体部件2为设置有大径端面21、半导体内锥面22、凹槽23、导向外锥面24、半导体釉层端面25、半导体凸部的凸型半导体部件。所述半导体部件2的本体由半导体瓷管26和烧结在半导体瓷管26上的半导体釉层组成。图中，半导体釉层用虚线示意覆盖位置。
78.一方面，所述半导体部件2的大径端面21与所述壳体1上形成大发火孔11的凸台内端面贴合，保证半导体部件2与壳体1之间接触紧密；另一方面，使半导体部件2的半导体凸部外露于壳体1之外，起到限位作用。
79.所述半导体部件2的大径端增设导向外锥面24，方便利用所述铜套5将与所述半导体部件2和所述壳体1进行限位与锁紧。
80.所述半导体部件2的大径端的端部增设凹槽23，锁紧后的所述锁紧螺母4刚好位于凹槽23中，而不占用过多的轴向空间。
81.三、中心电极3
82.如图8所示，本实施例提供的中心电极3为设置有电极外锥面31、发火凸部32的t型中心电极。所述中心电极3除了电极外锥面31、发火凸部32外剩余部分为直杆段。所述中心电极3的直杆段分为靠近发火端的粗杆部33、靠近尾端的细杆部34两部分，所述粗杆部33、所述细杆部34均设置有外螺纹35。所述锁紧螺母4安装在所述粗杆部33，将半导体部件2、中心电极3限位安装。当然，所述半导体部件2、所述中心电极3也可直接螺纹连接。所述接触螺母7安装在所述细杆部34，将绝缘瓷管6限位安装。
83.四、锁紧螺母4
84.如图5所示，所述锁紧螺母4的高度小于所述的半导体部件2凹槽23的深度，以保证用于固定半导体部件2和中心电极3的所述锁紧螺母4完全旋入。由于凹槽23的空间有限，为了方便锁紧螺母4的旋拧，所述的锁紧螺母4开一字槽，所述一字槽位于锁紧螺母4朝向外侧的端面，方便工具卡在一字槽中进行旋拧操作。
85.五、铜套5
86.如图5所示，装配到位的半导体部件2通过铜套5进行固定锁紧。锁紧时，所述铜套5的外壁面与所述壳体1的内壁面接触，所述铜套5的内壁面与所述半导体部件2的导向外锥面24接触。
87.六、绝缘瓷管6
88.如图5所示，绝缘瓷管6套入中心电极3进行限位及绝缘。
89.七、接触螺母7
90.如图5所示，接触螺母7位于中心电极3细杆部34的尾端并与中心电极3螺纹连接，用于对绝缘瓷管6限位。
91.进一步地，所述接触螺母7与所述中心电极3还通过熔焊加固连接。所述接触螺母7和所述中心电极3熔焊在一起，一方面增加半导体电嘴与点火电缆中心通路的接触头的接触面积，另一方面进一步对所述中心电极3进行了固定。
92.八、微晶玻璃填充结构8
93.如图5所示，所述半导体部件2、中心电极3、锁紧螺母4和壳体1之间灌入液态微晶玻璃后烧结固化形成微晶玻璃填充结构8，对各个部件连接结构进行进一步固定。
94.本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
95.实施例4：
96.本实施例在实施例1-实施例3任一项的基础上，如图3-图8所示，提供了一种放电结构外露式的航空发动机半导体电嘴，包括从外向内依次套设的半导体部件2、壳体1、中心电极3。所述中心电极3与半导体部件2组成的放电结构100外露于壳体1，且放电结构100的发火端位于壳体1外部。所述半导体部件2、壳体1、中心电极3通过辅助加固组件进行更加稳固的安装。所述半导体电嘴还包括辅助加固组件；所述辅助加固组件包括锁紧螺母4、铜套5、微晶玻璃填充结构8、绝缘瓷管6和接触螺母7。
97.所述壳体1设置有大发火孔11。所述半导体部件2为设置有大径端面21、半导体内锥面22、凹槽23、导向外锥面24、半导体釉层端面25、半导体凸部的凸型半导体部件。所述中心电极3为设置有电极外锥面31、发火凸部32的t型中心电极。所述中心电极3的电极外锥面31与所述半导体部件2的半导体内锥面22形成面接触，所述中心电极3的发火凸部32与所述半导体部件2的半导体釉层端面25形成面接触，同时所述半导体部件2的大径端面21与所述
大发火孔11的内部端面形成面接触，共同实现中心电极3、半导体部件2、壳体1三者的限位安装，且中心电极3的发火凸部32位于壳体1的大发火孔11的外部。
98.所述锁紧螺母4与所述中心电极3螺纹连接，用于对放入半导体部件2的中心电极3进行限位固定；所述铜套5填充在所述半导体部件2与所述壳体1之间，用于对放入壳体1的半导体部件2进行限位固定；所述绝缘瓷管6外套于所述中心电极3的尾部，用于绝缘；所述接触螺母7与所述中心电极3螺纹连接，用于对绝缘瓷管6限位。所述微晶玻璃填充结构8，用于填充满中心电极3、半导体部件2、壳体1共同形成的内部腔室实现密封。
99.装配上述放电结构100外露式的航空发动机半导体电嘴的大致流程如下：
100.步骤a：先加工具有大发火孔11的壳体1，加工具有大径端面21、半导体内锥面22、凹槽23、导向外锥面24、半导体釉层端面25、半导体凸部的凸型半导体部件，加工具有电极外锥面31、发火凸部32的中心电极3，加工具有一字槽的锁紧螺母4，加工绝缘瓷管6，准备好接触螺母7和微晶玻璃；
101.步骤b：将所述中心电极3装入所述半导体部件2中，并通过锁紧螺母4将中心电极3、半导体部件2固定在一起，保证中心电极3的电极外锥面31与所述半导体部件2的半导体内锥面22形成面接触，所述中心电极3的发火凸部32与所述半导体部件2的半导体釉层端面25形成面接触；
102.步骤c：将装有中心电极3的半导体部件2放入壳体1，保证所述半导体部件2的大径端面21与所述大发火孔11的内部端面形成面接触后塞入铜套5，将装配到位的半导体部件2固定锁紧；
103.步骤d：在半导体部件2、中心电极3、锁紧螺母4和壳体1之间灌入液态的微晶玻璃，同时将绝缘瓷管6套入中心电极3，然后对半导体部件2、中心电极3、锁紧螺母4、壳体1和绝缘瓷管6之间进行玻璃烧结密封；
104.步骤e：旋入接触螺母7；还可以将接触螺母7和中心电极3熔焊在一起。
105.完成以上零、组件的加工及装配后，即可使半导体电嘴的放电结构100外露且结构稳固。
106.本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。
107.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。