Brevet FR2624318A1 — publié le 19890609

- 1 - DISPOSITIF D'ALLUMAGE ELECTRIQUE RESISTANT A L'OXYDATION A HAUTE TEMPERATURE La présente invention se rapporte à un dispositif d'allumage électrique comportant deux électrodes distantes l'une de l'autre à la pointe active du dispositif et formant un intervalle au travers duquel se produit une décharge. L'invention concerne plus particulièrement les dispositifs d'allumage à pointe de tungstène. Les allumeurs utilisés dans les applications à haute température, telles que les machines à turbine à gaz, sont sujets à une érosion électrique excessive. Afin de réduire cette érosion au minimum, les pointes de ces dispositifs d'allumage sont généralement en tungstène. Ceci favorise, dans une certaine mesure, la longévité du dispositif d'allumage, mais ces pointes peuvent encore s'oxyder et s'éroder rapidement à haute température, entraînant une perte d'efficacité et un remplacement coûteux. L'oxydation des électrodes peut conduire à une augmentation de la dimension de celles-ci avec rupture résultante, par exemple, de la couche semiconductrice de décharge ou de l'isolation entre électrodes. L'objet de la présente invention est de fournir un dispositif d'allumage ayant une résistance accrue aux effets d'oxydation à haute température et à l'érosion électrique. La présente invention fournit un dispositif d'allumage électrique du type spécifié ci-dessus, caractérisé en ce qu'au moins 1' une des électrodes est à base de tungstène et comporte une couche superficielle dans laquelle a été diffusé du chrome afin d'obtenir une surface résistant à l'oxydation à haute température. De préférence, les deux électrodes sont à base de tungstène et ont une couche superficielle dans laquelle du chrome a été diffusé. -2- Le trajet de la décharge, à la surface du semiconducteur, peut s'étendre entre les deux électrodes. Une première des deux électrodes peut avoir une forme annulaire, et la deuxième électrode peut être disposée au centre de la première. La première électrode peut être formée par une tête, d'une enveloppe externe métallique, la deuxième électrode étant formée par une tête d'une tige métallique s'étendant axialement à l'intérieur de l'enveloppe externe. La tête de l'enveloppe externe peut être en tungstène et la base de l'enveloppe externe peut être en un métal différent du tungstène, tel que l'acier inoxydable. La tête de la tige métallique peut être en tungstène et la base de la tige métallique peut être en un métal différent du tungstène, tel qu'un alliage de nickel. On décrira ci-dessous un dispositif d'allumage ayant des électrodes en tungstène, et un procédé de traitement de ces électrodes, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la fig. I est une vue latérale partiellement coupée du dispositif d'allumage, et la fig. 2 est une vue en coupe agrandie de la pointe active du dispositif. Le dispositif d'allumage a une enveloppe métallique externe I tubulaire dans laquelle une tige métallique centrale 2 est disposée axialement, la tige centrale étant isolée de l'enveloppe extérieure, sur toute sa longueur, par un manchon en céramique 3. La tête de l'enveloppe métallique I forme une électrode externe annulaire du dispositif d'allumage et la tête de la tige 2 forme l'électrode interne. A la base 4 du dispositif d'allumage, l'enveloppe métallique 1 et l'électrode centrale 2 sont agencées, comme d'habitude, pour recevoir un connecteur électrique (non représenté) grâce auquel s'établit la connexion électrique du dispositif d'allumage. A l'avant de la tête active 5 du dispositif d'allumage, l'électrode centrale 2 est séparée de l'enveloppe externe 1 par une surface semiconductrice 6 formée par la face frontale plate et annulaire d'un embout tubulaire 7 de carbure de silicium. L'application 262 4 3 18 -3- d'une tension électrique entre l'électrode centrale 2 et l'enveloppe externe 1, à la base, provoque une décharge électrique entre les deux électrodes, à la pointe active, au-dessus de la surface semiconductrice 6. L'enveloppe externe 1 est formée de deux parties: une base 10 en acier inoxydable ou en alliage de nickel comme le Nimonic 75, et une tête 11 en tungstène. L'extrémité arrière 12 de la tête Il est brasée à la base , la partie avant de la tête formant l'électrode externe de l'allumeur. Le tungstène est utilisé pour la tête du dispositif d'allumage parce qu'il est plus résistant à l'électro-érosion que le nickel ou les alliages d'acier inoxydable. De même, l'électrode centrale 2 est formée de deux parties: une base 20 en alliage de nickel, tel que le Nilo-K, et une tête 21 en tungstène. Les électrodes conventionnelles en tungstène résistent à l'oxydation jusqu'à des températures d'environ 650 C, pour des durées normales d'utilisation. Les électrodes en tungstène formées par les têtes 11 et 21, dans le présent dispositif d'allumage, sont traitées pour résister à l'oxydation à haute température, par formation d'une couche superficielle respective , 25 contenant du chrome diffusé. On a trouvé que ceci permettait d'étendre le domaine des températures jusqu'à environ 750 C. En réduisant l'oxydation, on diminue l'augmentation résultante de la taille des électrodes. De cette manière, toute augmentation radiale de la dimension de l'électrode centrale 2 est maintenue à un minimum, réduisant de ce fait le risque de cassure de l'embout semiconducteur 7. Ceci diminue la fréquence de remplacement du dispositif d'allumage pour défectuosité. Grâce à sa plus grande résistance aux températures élevées, le dispositif d'allumage peut être placé là o des dispositifs conventionnels seraient rapidement corrodés, ce qui donne une plus grande liberté au concepteur de machines quant à l'emplacement de ces dispositifs d'allumage. La couche 15 et 25 de chrome diffusé est produite, de préférence, avant 26243 18 -4- d'assembler les têtes Il et 21 en tungstène aux bases 10 et 20. On nettoie les organes 11 et 21 en tungstène, puis on les place dans un four, dans une atmosphère riche en chrome et on les porte à une température atteignant environ 1000 à 1200 C. Les organes en tungstène sont maintenus à ces températures pendant 10 à 20 heures jusqu'à ce qu'une quantité suffisante de chrome ait été diffusée dans la couche superficielle du tungstène, en fonction de l'application particulière à laquelle est destiné le dispositif d'allumage. Les organes Il et 21 en tungstène sont refroidis et enlevés ensuite du four. Les extrémités arrière des organes sont ensuite polies pour éliminer la couche de chrome et préparées pour être brasées aux bases et 20 des électrodes externe et interne. On peut envisager d'autres méthodes pour diffuser du chrome sur les pointes des électrodes en tungstène. D'autre part, la diffusion de chrome sur les pistes pourrait se faire après soudure aux bases 10 et 20 du dispositif d'allumage. L'invention s'applique aussi bien aux dispositifs d'allumage à pont d'éclatement qu'aux dispositifs d'allumage à décharge superficielle. Revendications 1. Dispositif d'allumage électrique comportant deux électrodes distantes l'une de l'autre à la pointe active du dispositif et formant un intervalle au travers duquel se produit une décharge, caractérisé en ce qu'au moins l'une des électrodes (1, 2) est à base de tungstène et comporte une couche superficielle (15, 25) dans laquelle a été diffusé du chrome afin d'obtenir une surface résistant à l'oxydation à haute température. 2. Dispositif d'allumage électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux électrodes (1, 2) sont à base de tungstène et ont une couche superficielle (15, 25) dans laquelle a été diffusé du chrome. 3. Dispositif d'allumage électrique selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une voie de décharge formée par une surface semiconductrice (6) qui s'étend entre les deux électrodes (1, 2). 4. Dispositif d'allumage électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première des deux électrodes (1) a une forme annulaire, et en ce que la deuxième électrode est située au centre de la premiere. 5. Dispositif d'allumage électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première électrode est formée par une tête d'une enveloppe métallique externe (1), et en ce que la deuxième électrode est formée par une tête d'une tige métallique (2) s'étendant axialement à l'intérieur de l'enveloppe externe (1). 6. Dispositif d'allumage électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tête (1) de l'enveloppe externe (1) est en tungstène, et en ce que la base (10) de l'enveloppe externe (1) est en un métal différent du tungstène. 7. Dispositif d'allumage électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la base (10) de l'enveloppe externe (1) est en acier inoxydable. -6- 8. Dispositif d'allumage électrique selon l'une quelconque des revendi- cations 5 à 7, caractérisé en ce que la tête (21) de la tige métallique (2) est en tungstène, et en ce que la base (20) est en un métal différent du tungstène. 9. Dispositif d'allumage électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la base (20) de la tige métallique (2) est en alliage de nickel.