阅读说明：本技术 一种大气压环境下可控等离子体点火器 (Controllable plasma igniter in atmospheric pressure environment ) 是由 王春生 尚东星 张歆悦 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种大气压环境下可控等离子体点火器,属于等离子技术的技术领域,其包括阴极和阳极,所述阴极的顶端和阳极均放置在空心介质管内并且顶端相对设置,所述阳极的末端与外部电源的正极相连,所述阴极的末端接地,所述阳极形状为由导电材料制成的渐缩渐扩型喷管,所述阴极由薄壁管制成；阳极的顶端与阴极顶端形成放电对；所述空心介质管外对应阴极的位置处套接固定感应线圈,所述阳极与阴极构成的等离子体发生系统的出口设置钝体稳流器。本发明具有结构简单、使用方便、调节能力强的效果。(The invention relates to a controllable plasma igniter under an atmospheric pressure environment, which belongs to the technical field of plasma technology and comprises a cathode and an anode, wherein the top end of the cathode and the anode are both arranged in a hollow medium tube and are oppositely arranged, the tail end of the anode is connected with the anode of an external power supply, the tail end of the cathode is grounded, the anode is a tapered and gradually-expanded spray tube made of a conductive material, and the cathode is made of a thin-walled tube; the top end of the anode and the top end of the cathode form a discharge pair; and the position of the hollow dielectric tube corresponding to the cathode is sleeved and fixed with an induction coil, and the outlet of a plasma generation system formed by the anode and the cathode is provided with a blunt body current stabilizer. The invention has the advantages of simple structure, convenient use and strong adjusting capability.)

一种大气压环境下可控等离子体点火器

技术领域

本发明涉及一种大气压环境下可控等离子体点火器，属于等离子技术的技术领域。

背景技术

等离子体是自然界物质存在的第四种形态，它通过热力学路径、化学动力学路径、电子直接撞击燃料分子使其分解和改变流体的流动速度、湍流强度等途径来实现点火和助燃，改善燃烧室的性能相较于电火花点火，等离子体点火射流穿透力强，能够更好地点燃流场中心;且由于活性粒子对化学反应动力学的促进使得点火延迟时间更短。2016年普林斯顿大学的Yiguang Ju等实验证明了非平衡等离子体是加速低温点火和强化燃料燃烧的有效方法，可以在大气压力下建立稳定的冷焰等离子体为燃烧室的点火、燃烧控制和污染物排放控制提供了新的解决方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种大气压环境下可控等离子体点火器，具有结构简单、使用方便、调节能力强的效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种大气压环境下可控等离子体点火器，包括阴极和阳极，所述阴极的顶端和阳极均放置在空心介质管内并且顶端相对设置，所述阳极的末端与外部电源的正极相连，所述阴极的末端接地，所述阳极形状为由导电材料制成的渐缩渐扩型喷管，所述阴极由薄壁管制成；阳极的顶端与阴极顶端形成放电对；所述空心介质管外对应阴极的位置处套接固定感应线圈，所述阳极与阴极构成的等离子体发生系统的出口设置钝体稳流器。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述空心介质管对应阴极末端开有一次风入口；所述空心介质管对应阳极末端设置环形的二次风喷嘴，所述二次风喷嘴的一侧开有与二次风喷嘴内部二次风管道相通的二次风入口，所述二次风管道出口设置在阳极的末端；所述二次风喷嘴紧密连接渐扩形的混流罩，所述混流罩远离二次风喷嘴的端部固定连接旋流稳定器。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述旋流稳定器为环形结构，内环与外环之间开通有若干斜孔。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述阳极的导电材料为金属钨丝，其直径为3～10mm；所述阴极选用的材料为铜丝或者钨丝。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

1、本发明在大气压条件下，通过一次风带动气流运动，从而实现放电范围内气压的调节，通过钝体稳流器增强等离子体火焰扰动，通过旋流稳定器可以提供三次风，助燃整流，使得经过扰动、旋涡的等离子体焰矩成为一束，增强焰矩冲击力，增强点燃效果；

2、本发明通过钝体稳流器使形成的等离子体焰矩气流从其边界上分离，导致尾流中形成旋涡，可以有效增强等离子体焰矩与空气相互间的混合，达到最佳燃烧效果；

3、本发明采用渐扩形的混流罩，可以显著提高气体流速，使等离子体焰矩更具有冲击力，增强点燃效果；

4、本发明在二次风入口处引入二次风，扰动等离子体焰矩，增强其与空气相互间的混合，空气二次风可以提供一部分氧气，帮助燃烧。从而在不增大过量空气系数的情况下,减少热损失；与此同时，可以通过控制二次风量，合理进行一二次风配比，使等离子体焰矩达到最佳燃烧效果；

5、本发明的旋流稳定器可以提供三次风，提供一部分氧气，帮助燃烧。同时起到整流的作用，使得经过扰动、旋涡的等离子体焰矩成为一束，增强焰矩冲击力，增强点燃效果。

附图说明

图1是本发明的结构剖面简图；

图2是本发明的旋流稳定器结构示意图。

其中，1、一次风入口，2、感应线圈，3、阴极，4、二次风喷嘴，5、钝体稳流器，6、旋流稳定器，7、混流罩，8、阳极，9、二次风入口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明公开了一种大气压环境下可控等离子体点火器，结合图1和图2所示，包括阴极3和阳极8，阴极3的顶端和阳极8的顶端相对的放置在空心介质管内，阳极8的末端与外部电源的正极相连，阴极3的末端接地；阳极8形状为由导电材料制成的渐缩渐扩型喷管，阳极8选用的导电材料为金属钨丝，其直径为3～10mm；阴极3由铜丝或者钨丝材质的薄壁管制成；空心介质管外对应阴极3的位置处套接固定感应线圈2，阳极8与阴极3构成的等离子体发生系统的出口设置钝体稳流器5，钝体稳流器5使等离子体焰矩气流从其边界上分离，导致尾流中形成旋涡，可以有效增强等离子体焰矩与空气相互间的混合，达到最佳燃烧效果。

空心介质管对应阴极3末端开有一次风入口1，一次风入口1为一空心管与空心介质管连通，图1中一次风入口1沿径向设置在空心介质管的侧壁。空心介质管对应阳极8末端设置环形的二次风喷嘴4，二次风喷嘴4的一侧左端开有与二次风喷嘴4内部二次风管道相通的二次风入口9，二次风管道出口设置在阳极8的末端；二次风喷嘴4紧密连接渐扩形的混流罩7，混流罩7远离二次风喷嘴4的端部固定连接旋流稳定器6，旋流稳定器6为环形结构，内环与外环之间开通有若干斜孔，斜孔设置在旋流稳定器6的中间，且沿斜孔的两端与圆心连线的夹角为相同角度。

本实施例的具体实施方式：当在感应线圈2上施加高频电场时，阴极3与阳极8产生的电火花，导致在从一次风入口1处进入的等离子体工作气体部分电离，产生的带电粒子在高频交变电磁场的作用下做高速运动，碰撞气体原子，使之迅速、大量电离，形成雪崩式放电，电离的气体在垂直于磁场方向的截面上形成闭合环形的涡流，在感应线圈2内形成相当于变压器的次级线圈并同相当于初级线圈的感应线圈耦合，这种高频感应电流产生的高温又将气体加热、电离，并在管口形成一个火炬状的稳定的等离子体焰矩。设置在等离子体发生系统出口的钝体稳流器5使等离子体焰矩气流从其边界上分离，导致尾流中形成旋涡，可以有效增强等离子体焰矩与空气相互间的混合，达到最佳燃烧效果。

通过二次风入口9处引入二次风，扰动等离子体焰矩，增强其与空气相互间的混合，空气二次风可以提供一部分氧气，帮助燃烧。从而在不增大过量空气系数的情况下,减少热损失。与此同时，可以通过控制二次风量，合理进行一二次风配比，使等离子体焰矩达到最佳燃烧效果；通过与二次风喷嘴4紧密相连的渐扩的混流罩7可以显著提高气体流速，使等离子体焰矩更具有冲击力，增强点燃效果；混流罩7远离二次风喷嘴4的端部固定连接的旋流稳定器6可以提供三次风，提供一部分氧气，帮助燃烧。同时起到整流的作用，使得经过扰动、旋涡的等离子体焰矩成为一束，增强焰矩冲击力，增强点燃效果。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理等所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。