Brevet FR2641136A1 — publié le 19900629

La présente invention a pour objet une bougie d'allumage du type haute énergie - basse tension (HE-BT). Les bougies d'allumage HE-BT, utilisées notamment dans les turbines à gaz et les moteurs å réaction, sont du type capables de fournir une énergie de quelques noème de joules à plusieurs joules sous tension de deux à trois Kv, alors que la tension de fonctionnement des bougies du type haute énergie haute tension (HE-HT) est de l'ordre de 20 Kv. Les avantages d'une bougie HE-BT résident notamment dans un fonctionnement peu dépendant des conditions de la chambre de combustion et dans une chaine d'allumage de moindre importance. Linge bougie de ce type comporte du coté de son extrémité active une électrode périphérique. un semi-conducteur. et une electrode centrale, ces éléments étant disposés concentriquement les uns par rapport aux autres. L'application d'une tension suffisante aux bornes de l'électrode périphérique et de 1 électrode centrale conduit à un claquage du semi-conducteur. L'ionisation qui en resulte permet le claquage de la phase gazeuse de la chambre et l'établissement de l'étincelle entre les électrodes. Le semi-conducteur généralement en céramique à base de carbure de silicium se présente sous la forme d'une bague comportant une partie avant dirigée vers l'extrémité active de la bougie et en contact avec l'électrode centrale et 1 électrode périphérique. Cette partie avant a un profil extérieur en forme de tronc de cone complémentaire au profil interne de 1 électrode périphérique. Dans les bougies d'allumage haute énergie basse tension connues jusqu'à présent, la partie avant du semi-conducteur se prolonge par une partie carrière ayant la forme d'un cylindre et qui ménage avec l'électrode périphérique et l'électrode centrale un espace annulaire rempli d'un matériau de scellement isolant. Cette architecture du semi-conducteur présente des inconvénients. En effet, il est fréquent, en exploitation, de constater des "percements" de la bougie au niveau de 1 électrode périphérique. Ce percement est généralement lié à un fonctionnement dans des conditions difficiles c'est-8-dire à fortes pressions et/ou en cas de mauvaise pulvérisation du mélange à l'allumage. Dans ces conditions, l'étincelle a du mal à emerger à la surface de la bougie et le courant essaie de déboucher là ou l'isolement devient le plus faible, c' est-à-dire à l'endroit où le matériau de scellement est le plus mince. Ce phénoméne est encore aggrave par l'usure de la bougie c'est-à-dire lorsque 1 effet de pointe des électrodes est atténué et lors d'une érosion du semi-conducteur. La présente invention a donc pour objet une bougie d'allumage du type haute énergie - basse tension permettant d'éviter les inconvénients précités et comprenant une électrode périphérique, un semi-conducteur en forme de bague comportant d'une part une partie avant dirigée vers l'extrémité active de la bougie et de profil externe complémentaire au profil interne de l'électrode périphérique et d'autre part une partie arriére dirigée vers la queue de la bougie et une électrode centrale, ladite partie arriére du semi-conducteur ménageant avec l'électrode périphérique et 1 électrode centrale un espace annulaire rempli d'un matériau de scellement isolant, caractérisée en ce que la partie avant et la partie arriére déterminent au niveau de leur intersection une section transversale de dimension maximale dans une zone éloigne des deux extrémités dudit semi-conducteur et la partie arrière forme à partir de cette section transversale un angle par rapport à la direction de 1 axe de la bougie. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la partie arrière est rectiligne, - l'angle formé entre la partie arrière rectiligne et la direction de l'axe de la bougie est un angle aigu, - l'angle forme entre la partie arrière rectiligne et la direction de l'axe de la bougie est un angle droit, - la partie arriére rectiligne comporte une portion parallèle à l'axe de la bougie, - la partie arrière est curviligne, - la partie arrière curviligne a une convexité dirigée vers 1 axe de la bougie, - la partie arrière curviligne a une concavité dirigée vers l'axe de la bougie, - la partie arrière comporte sur sa face externe une succession de facettes. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - La figure 1 est une vue en demi-couFe d'une bougie d'allumage conforme à 1 invention, - les figures 2 sont des vues schématiques montrant différentes formes du semi-conducteur de la bougie d allumage conforme à l'invention. Comme représenté sur la figure 1, l'extrémité active de la bougie d'allumage comporte une électrode périphérique cylindrique 1 qui se prolonge par une enveloppe metallique tubulaire 2 formant la face externe de la bougie. L'enveloppe 2 comporte un premier filetage 3 destiné au montage de la bougie par exemple sur une turbine à gaz et un deuxieme filetage 4 destine à la fixation d'un connecteur électrique, non représenté, qui assure la connexion de masse avec l'enveloppe 2 et l'électrode périphérique 1 et une connexion électrique de commande à l'interieur de la bougie avec une tige métallique 5 comportant du coté de l'extrémité active de ladite bougie une électrode centrale 6 en matériau différent de celui constituant ladite tige 5. La tige 5 est isolée electriquement de l'enveloppe 2 par un manchon 7 par exemple en céramique. La bougie d'allumage comporte également entre l'électrode péripherique 1 et 1 électrode centrale 6, un semi-conducteur 10. Le semi-conducteur 10 se présente sous la forme d'une bague comportant une partie avant 10a dirigée vers l'extrémité active de la bougie et en contact avec l'électrode centrale et l'électrode périphérique. La partie avant lOa se prolonge par une partie arrière 1Ob qui ménage avec l'électrode périphérique 1 et l'électrode centrale 6 un espace annulaire 8 rempli d'un matériau de scellement isolant. Comme représenté sur les figures 2, la partie avant (10a ... 14a) et la partie arrière (10b...14b) du semi-conducteur (10. .14) déterminent au niveau de leur intersection une section transversale (10e.. .14e) de dimension maximale dans une zone éloignée des deux extrémités dudit semi-conducteur. De plus. la partie arrière (lOb... 14b) forme partir de cette section transversale (10e. ..14e) un angle a par rapport à la direction de l'axe de la bougie. Selon une première variante représentée à la figure 2a, la partie arrière lOb est rectiligne, en forme de tronc de cone, et l'angle a est un angle aigu. Selon une deuxième variante représentée à la figure 2b, l angle a entre la partie arrière rectiligne 11b et la direction de l'axe de la bougie est un angle droit et la partie arrière rectiligne 1 lob comporte une portion parallèle à l'axe de ladite bougie. Selon une troisième variante représentée à la figure 2c, l'angle a entre la partie arrière rectiligne 12b et la direction de l'axe de la bougieest également un angle droit et la partie arrière est dans ce cas limitée à la face arrière de la partie avant 12a. Selon une quatrième variante représentée à la figure Zd, l'angle a est un angle aigu et la partie arrière 13b est curviligne et présente une convexité dirigée vers l'axe de la bougie. Selon une cinquième variante représentée à la figure 2e, l'angle a est également un angle aigu et la partie arrière 14b est curviligne et présente une concavité dirigée vers l'axe de la bougie. Les parties arrières rectilignes (10b, llb) ou curvilignes (13b, 14b) peuvent comporter sur leur face externe une succession de facettes. Les formes du semi-conducteur selon la présente invention permettent d'éviter le percement de la bougie au niveau de 1 électrode périphérique et d'éliminer la zone critique cylindrique tout en assurant un meilleur écoulement du matériau isolant lors du scellement. De plus. à cotes identiques, les formes du semi-conducteur selon la présente invention permettent une plus grande hauteur conique de la partie avant du semi-conducteur et donc une plus grande érosion possible dr c et te partie avant. REVENDICATIONS 1. Bougie d'allumage du type haute énergie basse tension comprenant une électrode périphérique (1 ) , un semi-conducteur (10...14) en forme de bague comportant d'une part une partie avant (1ûa...14a) dirigée vers l'extrémité active de la bougie et de profil externe complémentaire au profil interne de 1 électrode périphérique (1) et d'autre part une partie arrière (lOb.. .14b) dirigée vers la queue de la bougie et une électrode centrale (6), ladite partie arriere (1Ob. . . 14b) du semi-conducteur (10. .14) ménageant avec l'électrode périphérique (1) et l'électrode centrale (6) un espace annulaire (8) rempli d'un matériau de scellement isolant, caractérisée en ce que la partie avant (10a. .. 14a) et la partie arrière (10b...14b) déterminent au niveau de leur intersection une section transversale (10e...14e) de dimension maximale dans une zone. éloignée des deux extrémités dudit semi-conducteur (10. .14) et la partie carrière (lOb.. .14b) forme a partir de cette section transversale (10e...14e) un angle (a) par rapport à la direction de l'axe de la bougie. 2. Bougie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie arrière (10b, tlb, 12b) est rectiligne. 3. Bougie selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'angle (a) de la partie arrière rectiligne (1Ob) et la direction de l'axe de la bougie est un angle aigu. 4. Bougie selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie arrière rectiligne (10b) a la forme d'un tronc de cène. 5. Bougie selon les revendications 1 et 2, caractérise e en ce que l'angle (a) entre la partie arrière rectiligne (10b, llb, 12b) et la direction de l'axe de la bougie est un angle droit. 6. Bougie selon la revendication 5, caractérisée en ce que la partie arrière rectiligne (1 lb) comporte une portion parallèle à l'axe de la bougie. 7. Bougie selon la revendication 1 caractérisée en ce que la partie arrière (13b, 14bl est curviligne et l'angle (a) est un anglé aigu. 8. Bougie selon la revendication 7, caractérisée en ce que la partie arrière curviligne (13b) a une convexité dirigée vers l'axe de la bougie. 9. Bougie selon la revendication 7, caractérisée en ce que la partie arrière curviligne (14b) a une concavité dirigée vers l'axe de la bougie. 10. Bougie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qur la partie arrière (10b...14b) comporte sur sa face externe une succession de facettes.