DE2322690A1 - GLOW PLUG - Google Patents
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Glühkerzenaufbau zur Verwendung beim Starten von Verbrennungsmaschinen durch Kompressionszündung, wie z. B. die üblicherweise als Dieselmotoren bezeichneten Maschinen, die Brennstoffe mit einer relativ niedergradigen Flüchtigkeit verwenden, und bei anderen Heiz- oder Zündeinrichtungen. Die Erfindung schafft ein wirksameres und dauerhafteres Produkt, das auf Grund seines neuartigen Aufbaues auch billiger ist sowohl im Hinblick auf die Materialien als auch auf die Montage. The invention relates to an improved glow plug assembly for use in starting internal combustion engines by compression ignition, such as e.g. B. the machines commonly referred to as diesel engines that use fuels with a relatively low volatility, and other heating or ignition devices. The invention provides a more effective and durable product which, due to its novel construction, is also cheaper both in terms of materials and assembly.
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Die extremen ümgebungsbedingungen, denen Glühkerzen bei der normalen Verbrennung im Triebwerksbetrieb ausgesetzt sind, wozu beispielsweise die sehr hohen Temperaturen und Drucke und desgleichen die korrosive Wirkung der heißen Verbrennungsgase gehören, machen es erforderlich, daß das elektrische Widerstands-Heizelement der Glühkerze geschützt wird, indem es in einer Ummantelung umschlossen wird. Weiterhin muß der umschließende Mantel seinerseits den aggressiven Bedingungen standhalten, denen er über lange Benutzungszeiten ausgesetzt ist. Dies erforderte bisher die Applikation von teuren speziellen Metallegierungen, wie beispielsweise die Haynes-Alloy (Legierungen auf Kobaltbasis der Haynes Stellite Company), für den freiliegenden Schutzmantel des Heizelementes und desgleichen die Verwendung der Legierungen in relativ starken Wanddicken. Alle diese Maßnahmen erhöhen die Kosten. Damit sie auch den Triebwerksvibrationen und der physikalischen Erschütte- rung für eine adäquate Betriebsdauer standhalten, ist es notwendig gewesen, die Einheiten so auszulegen, daß sich die Komponenten der Kerze gegeneinander verstärken bzw. aussteifen, um Festigkeit und Stabilität zu erreichen und um die Anschlußstücke dazwischen zu . befestigen, üblicherweise ist diese Selbstverstärkung für Festigkeit und Stabilität und zur Befestigung der Anschlußstücke bisher dadurch erreicht worden, daß der Heizelementmantel, der normalerweise aus notwendigerweise sehr teuren Legierungen aufgebaut ist, ein wesentliches Stück zurück in den Körper des Außengehäuses ragte, um dazwischen einen ausgedehnten Bereich einer Zwischenüberlappung zu schaffen. Dies erhöht weiter die Menge der teuren für den Mantel erforderlichen Legierungen.The extreme ambient conditions to which glow plugs are exposed during normal combustion in engine operation, including for example the very high temperatures and pressures and also the corrosive effects of the hot combustion gases it is necessary that the electrical resistance heating element of the glow plug be protected by enclosing it in a jacket will. Furthermore, the enclosing coat must in turn the withstand aggressive conditions to which it is exposed over long periods of use. Until now, this required the application of expensive special metal alloys, such as the Haynes Alloy (alloys based on cobalt of the Haynes Stellite Company), for the exposed protective jacket of the heating element, and likewise the use of the alloys in relatively strong Wall thickness. All of these measures add to the cost. So they also reduce the engine vibrations and the physical shock withstand for an adequate service life, it has been necessary to design the units so that the components of the Reinforce or stiffen candles against each other in order to achieve strength and stability and to close the connecting pieces in between. fasten, usually this is self-reinforcement for strength and stability and for fastening the connecting pieces have so far been achieved in that the heating element jacket, which is normally Constructed of necessarily very expensive alloys, a substantial chunk back into the body of the outer case protruded to have an extensive area of intermediate overlap in between to accomplish. This further increases the amount of expensive alloys required for the cladding.
Darüber hinaus erforderten viele bekannte Konstruktionen wegen der extremen Triebwerks vibrationen, die bei diesem Betrieb auf*· treten, daß die internen Lücken, zu denen im allgemeinen der Bereich zwischen dem elektrischen Mittelleiter und den diesen umgebenden Strukturwänden gehört, mit einem Isolierzement, wie beispielsweise Sauereisen-Zement, gefüllt werden. Anderenfalls führen die Vibrationen dazu, daß sich der Mittelleiter oder das Anschlußstück mit der Zeit lockert, sich verschiebt und die Einheit verläßt. Derartige Zemente müssen im allgemeinen mittels einerIn addition, many known constructions required because of the extreme engine vibrations, which during this operation occur that the internal gaps, which are generally the area between the electrical center conductor and those surrounding it Structural walls belongs to, with an insulating cement, such as Sauereisen cement to be filled. Otherwise, the vibrations will cause the center conductor or connector to move with time loosens, shifts and unity leaves. Such cements must generally by means of a
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hyperdermischen Nadel oder einer Vorrichtung nach Art einer Injektionsspritze in die Einheit eingeführt werden, um das Zementmaterial in alle Bereiche in der Baueinheit zu führen. Um eine vollständige Füllung und die Vermeidung von Luftblasen oder Lükken sicherzustellen, ist es weiterhin notwendig gewesen, die Baueinheit nach dem Einführen eines derartigen Zementmaterials entweder zu zentrifugieren oder Vibrationskräften auszusetzen.hyperdermal needle or a syringe type device be introduced into the unit to guide the cement material into all areas in the assembly. To a To ensure complete filling and the avoidance of air bubbles or gaps, it was still necessary to use the structural unit after the introduction of such a cement material, either to centrifuge or to subject it to vibratory forces.
Es ist demzufolge eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine wirksame Glühkerze zu schaffen, die in ihrem Aufbau stabiler ist und im Betrieb langer aushält und wirtschaftlicher ist durch niedrigere Materialkosten, die auf die kleinere Menge an erforderlichen teuren Legierungen und auf vereinfachte Herstellungsmaßnahmen zurückzuführen sind.Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide an effective glow plug which is more stable in structure and withstands longer operation and is more economical due to lower material costs due to the smaller amount of material required expensive alloys and simplified manufacturing processes.
Diese Aufgabe wird durch eine neuartige Glühkerzengestaltung und eine Konstruktion einer spezifischen Zusammenfassung und Anordnung von Komponenten gelöst. Die erfindungsgemäße Glühkerze weist ein Gehäuse, dessen mittlere Axialbohrung mit einer einstückigen Innenschulter neben dessen Außen- oder Verbindungsende versehen ist, und eine eng passende Hohlhülse aus relativ billigem Material auf, die teleskopartig in die Bohrung geschoben ist und sich auf einer wesentlichen Länge des Gehäuses erstreckt, vorzugsweise von einem Anschlag gegen die Innenschulter bis zu einem Bereich relativ nahe dem entgegengesetzten Gehäuseende. Die Hülse bildet ihrerseits einen Anschlag für und kann mit dem Ende des Heizelementmantels verbunden werden, der in die Bohrung eingesetzt ist. Deshalb führt die Schutzmanteleinheit nur für eine begrenzte vorbestimmte Strecke durch die Gehäusebohrung. Diese Anordnung erzielt eine maximale Wirksamkeit der kombinierten Komponenten bei minimalen Materialkosten und sorgt desgleichen für die voneinander abhängige Komponentenverstärkung für die Gesamtfestigkeit und -Stabilität der Einheit und die Anbringung der"Anschlußstücke, die die entsprechenden Komponenten der Einheit miteinander verbinden. Zusätzlich kann dieser.relativ unkomplizierte Aufbau einschließlich des langen Hülsenabschnittes leicht und wirkungsvoll auf der gesamten Länge des inneren Hohlraumes mit MagnesiumoxidThis task is accomplished through a novel glow plug design and construction of a specific summary and arrangement solved by components. The glow plug according to the invention has a housing, the central axial bore of which is integral with a Inner shoulder is provided next to its outer or connecting end, and a tight-fitting hollow sleeve made of relatively cheap material which is telescoped into the bore and extends for a substantial length of the housing, preferably from a stop against the inner shoulder up to a range relative near the opposite end of the housing. The sleeve in turn forms a stop for and can with the end of the heating element jacket be connected, which is inserted into the hole. Therefore, the protective jacket unit performs only for a limited predetermined Route through the housing bore. This arrangement achieves maximum effectiveness of the combined components minimal material costs and also ensures the interdependent component reinforcement for the overall strength and -Stability of the unit and the attachment of the "fittings, which connect the corresponding components of the unit to one another. In addition, this relatively uncomplicated structure can include of the long sleeve section easily and effectively over the entire length of the inner cavity with magnesium oxide
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oder einem anderen geeigneten, elektrisch isolierenden Peststoffmaterial gefüllt werden, wie beispielsweise Berylliumoxid, Bornitrid oder Aluminiumoxid, um den elektrischen Mittelleiter wirksam zu haltern und stabil zu fixieren, so daß er einer Vibrationsbewegung und physikalischen Erschütterungen widersteht, ohne daß Zement und die Komplikationen dessen Einbringung erforderlich werden.or other suitable electrically insulating pesticide material be filled, such as beryllium oxide, boron nitride or aluminum oxide, in order to hold the electrical center conductor effectively and stably fix so that it withstands vibratory movement and physical shocks without Cement and the complications its introduction will require.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will now be based on further features and advantages the following description and the accompanying drawing of an exemplary embodiment.
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Figur 1 ist eine allgemeine Seitenansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten Glühkerze.Figure 1 is a general side view of a device made in accordance with the present invention built-up glow plug.
Figur 2 ist eine axiale Teilschnittansicht der in Figur 1 gezeigten Glühkerze und stellt Einzelheiten des Aufbaues und der Anordnung von Komponenten dar.FIG. 2 is a partial axial sectional view of that shown in FIG Glow plug and shows details of the structure and arrangement of components.
Eine Glühkerze gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Figur 1 insgesamt mit 10 bezeichnet, die ein Gehäuse 12 mit einem Außengewindeabschnitt 14 aufweist, um die Kerze in einem Zylinderblock des Motors oder einer anderen Struktur in Betriebsstellung zu befestigen, wie beispielsweise in der Einlaßöffnung einer Vorverbrennungskammer eines durch Kompression gezündeten Triebwerkes. ■ Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist das Gehäuse 12 "mit einer mittleren axialen Bohrung 16 versehen, die sich über die Gehäuselänge erstreckt. Die Axialbohrung 16 ist in zwei Abschnitten mit unterschiedlichen Innendurchmessern ausgebildet, wobei der Abschnitt 18 neben dem Heizelementende des Gehäuses einen größeren Durchmesser aufweist als der Abschnitt 20 neben dem Anschlußende 24. Dabei bildet die Grenzfläche zwischen den Abschnitten mit unterschiedlichem Innendurchmesser einen stufenförmigen Teil, der eine ringförmige integrale Schulter 22 um den Innenraum der Bohrung herum bildet.A glow plug according to the present invention is designated as a whole by 10 in FIG. 1, which has a housing 12 with an externally threaded section 14 to secure the plug in a cylinder block of the engine or other structure in the operating position, such as in the inlet port of a pre-combustion chamber a compression-ignited engine. ■ As can be seen from Figure 2, the housing 12 ″ with a middle axial bore 16 provided which extends over the length of the housing. The axial bore 16 is in two sections with different Inner diameters formed, the portion 18 next to the heating element end of the housing a larger diameter than the section 20 next to the connection end 24. The interface between the sections with different inner diameters forms a step-shaped part, the one annular integral shoulder 22 forms around the interior of the bore.
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In dem größeren Bohrungsabschnitt 18 der axialen Bohrung 16 des '■ Gehäuses befindet sich in einer eng passenden teleskopartigen Anordnung mit diesem eine hohle zylinderförmige Hülse 26. Diese Hülse 26 ist im allgemeinen auf der Länge der axialen Bohrung 16 angeordnet, wobei ein innerstes Ende vorzugsweise an der Schulter 22 anstößt und ein äußeres Ende mit Innenabstand zum Ende des Gehäuses 12 angeordnet ist. Die Schulter 22 bildet einen Anschlag, der die axiale Bewegung der Hülse in der Bohrung 16 in einer Richtung auf den Außenanschluß 2k begrenzt. Die Hülse 26 ist typischerweise aus einem Rohr aufgebaut, das aus rostfreiem Stahl oder einem ähnlichen, eine hohe Temperaturbeständigkext aufweisenden, aber relativ billigen Metall oder einer entsprechenden Legierung hergestellt ist.In the larger bore portion 18 of the axial bore 16 of the '■ housing is in a closely fitting telescopic arrangement therewith a hollow cylindrical sleeve 26. This sleeve 26 is arranged generally along the length of the axial bore 16, with an innermost end preferably at the shoulder 22 abuts and an outer end with an inner distance to the end of the housing 12 is arranged. The shoulder 22 forms a stop which limits the axial movement of the sleeve in the bore 16 in a direction towards the external connection 2k. The sleeve 26 is typically constructed from a tube made of stainless steel or similar high temperature resistant but relatively inexpensive metal or alloy.
Das offene Ende eines im allgemeinen langgestreckten Schutzmantels 28 aus Metall für-den Einschluß eines elektrischen Heizelementes 30 ist in einer knapp passenden teleskopartigen Anordnung in dem einen größeren Durchmesser aufweisenden Abschnitt 18 der Gehäusebohrung 16 eingesetzt, wobei das Endstück des Schutzmantels 28 ein vorbestimmtes Stück in die Bohrung hineinragt und an das benachbarte Ende der Hülse 26 anstößt. Der Schutzmantel 28, der normalerweise direkt den extremen Umgebungsbedingungen einer Verbrennungsmaschine und den sehr hohen Temperaturen und Drucken und desgleichen der korrosiven Wirkung der Verbrennungsgase ausgesetzt ist, muß aus einem sehr dauerhaften und widerstandsfähigen Metall aufgebaut sein, um eine lange und effektive Betriebsdauer zu erreichen. Typische geeignete Metalle für einen derartigen harten Betrieb sind Haynes- oder ähnliche Legierungen, die relativ teuer sind. Demzufolge kann die Tiefe oder die Strecke, mit der der Endabschnitt des Mantels 28 in das Gehäuse 12 hineinragt, durch die Länge der Hülse 26 begrenzt oder geregelt werden, wodurch eine Reduzierung der Menge des teureren Materials ermöglicht wird, das für den Schutzmantel erforderlich ist. Indem das ringförmige Ende des Gehäuses 12 an der äußeren Oberfläche des Mantels 28 fest angebracht wird, was beispielsweise durch Löten und Verbinden bei 34 geschehen kann, und vorzugsweise auch die aneinander anstoßenden Enden der Hülse 26 und des Mantels 28 aneinanderThe open end of a generally elongated protective jacket 28 made of metal for the inclusion of an electrical heating element 30 is in a closely fitting telescopic arrangement in the A larger diameter section 18 of the housing bore 16 is used, the end piece of the protective jacket 28 being a predetermined piece protrudes into the hole and to the adjacent one End of the sleeve 26 abuts. The protective jacket 28, which is normally directly exposed to the extreme environmental conditions of an internal combustion engine and exposed to the very high temperatures and pressures and likewise the corrosive effects of the combustion gases must be made of a very durable and tough metal in order to have a long and effective service life to reach. Typical metals suitable for such severe operation are Haynes or similar alloys which are relatively are expensive. Accordingly, the depth or the distance that the end portion of the shell 28 protrudes into the housing 12, be limited or regulated by the length of the sleeve 26, whereby a reduction in the amount of the more expensive material required for the protective jacket. By the ring-shaped End of the housing 12 is firmly attached to the outer surface of the jacket 28, for example by soldering and Joining can be done at 34, and preferably also those to each other abutting ends of the sleeve 26 and the jacket 28 to one another
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befestigt werden, indem sie beispielsweise durch Schweißen oder andere Verbxndungsverfahren verbunden werden, wie es durch die Schweißnaht 32 in Figur 2 dargestellt ist, kann die Strecke, auf · der der Mantel 28 innen in die Bohrung 16 hineinragen muß, in signifikanter Weise verkürzt werden, ohne daß die Festigkeit oder Stabilität der Gesamtstruktur der Kerze und die aussteifende Relation ihrer Komponenten beeinträchtigt werden.be attached by for example by welding or other joining methods can be joined, as indicated by the Weld seam 32 is shown in Figure 2, the distance on which the jacket 28 must protrude inside into the bore 16, in can be significantly shortened without affecting the strength or Stability of the overall structure of the candle and the stiffening relation of its components are impaired.
Ein'elektrisches Heizelement 30, das typischerweise von einem schraubenförmig gewickelten Widerstandsdraht gebildet wird, ist innerhalb des Schutzmantels 28 angeordnet, wobei der eine elektrische Kontakt des Heizelementes mit der innenseitigen Spitze des Mantels leitend verbunden ist. Der andere elektrische Kontaktanschluß des Elementes 30 ist mit einem elektrischen Leiter leitend verbunden, der in der Mitte durch die hohle Hülse 26 und die axiale Bohrung l6 des Gehäuses 12 zurückgeführt wird, im Abstand dazu angeordnet ist und elektrisch mit dem äußeren Verbindungsanschluß 24 verbunden ist. Der Leiter 36 führt in der Mitte durch eine elektrische Isolierbuchse 38 hindurch, die in einer endseitigen Gegenbohrung oder einem Hohlraum 40 neben dem Ende der Bohrung l6 angeordnet ist. Eine ringförmige Scheibe 42, die im Abstand, zu dem hindurchführenden Mittelleiter 36 angeordnet ist, befindet sich in der Gegenbohrung 40 und das ringförmige Ende des Gehäuses 12 ist nach innen gebogen, um einen Halteflansch 44 zu bilden. Eine elektrisch isolierende Scheibe 46 trennt das Gehäuse 12 von dem äußeren Verbindungsanschluß 24. ,An 'electrical heating element 30, which is typically from a helically wound resistance wire is formed, is arranged within the protective jacket 28, the one electrical Contact of the heating element is conductively connected to the inside tip of the jacket. The other electrical contact connection of the element 30 is conductively connected to an electrical conductor which is in the middle through the hollow sleeve 26 and the axial bore l6 of the housing 12 is returned, at a distance is arranged to and electrically with the external connection terminal 24 is connected. The conductor 36 leads in the middle through an electrical insulating sleeve 38, which is in a end counterbore or a cavity 40 adjacent the end the bore l6 is arranged. An annular disc 42 which at a distance from the center conductor 36 passing through is located in the counterbore 40 and the annular end of the housing 12 is bent inwardly to form a retaining flange 44. An electrically insulating disk 46 separates the housing 12 from the external connection terminal 24.,
Die Länge der Hülse 26 entspricht im wesentlichen der Länge des Mittelleiters 36, der durch die axiale Bohrung l6 hindurchführt. Der Leiter 36 ist deshalb auf wirksame Weise gehaltert und fest in seiner axialen Lage gehalten, um so Vibration und physikalischer Erschütterung zu widerstehen und desgleichen elektrisch isoliert zu sein, indem der Ringraum um den Leiter innerhalb der Hülse und/oder die Gehäusebohrung herum mit einem granulären elektrisch isolierenden Material 48 gefüllt und verdichtet wird, das beispielsweise Magnesiumoxid, Berylliumoxid, Bornitrid, Aluminiumoxid oder ein ähnliches Material sein kann.The length of the sleeve 26 corresponds essentially to the length of the Center conductor 36, which passes through the axial bore l6. The conductor 36 is therefore effectively supported and fixed in its axial position, so as to be vibration and physical To withstand shock and also to be electrically isolated by the annulus around the conductor within the Sleeve and / or the housing bore around with a granular electrically insulating material 48 is filled and compressed, for example magnesium oxide, beryllium oxide, boron nitride, Can be aluminum oxide or a similar material.
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Dieser Aufbau vermeidet das Erfordernis für das schwierigere Einbringen eines Zementes und zugehöriger notwendiger Vorsichtsmaßnahmen und schafft wesentliche Einsparungen sowohl in Materialals auch in Montagekosten, die zusammen mit den zusätzlichen Einsparungen bei der Reduzierung der Menge von teurem Material, das für die Schutzummantelung erforderlich ist, eine Glühkerze mit unverminderter Leistungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit bei einer signifikanten Wirtschaftlichkeit schaffen.This structure avoids the need for the more difficult loading a cement and associated necessary precautions and creates substantial savings in both material and also in assembly costs, along with the additional savings in reducing the amount of expensive material that is required for the protective coating, a glow plug with undiminished performance and durability at a create significant profitability.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal des Glühkerzenaufbaues gemäß der Erfindung besteht darin, daß der innenseitige Durchmesser der Gehäusebohrung am Anschlußende kleiner ist als das Heizelementende. Sollte sich die Verbindung bei 3** lösen, die den Heizmantel an dem Außengehäuse befestigt, wird der Mantel durch die Innenschulter und den folgenden kleineren Durchmesser der Bohrung gehindert, zu vibrieren oder auf andere Weise durch das Gehäuse hindurch in Richtung auf den Verbindungsanschluß 2k bewegt zu werden. Ferner wird aus der vorstehenden Beschreibung deutlich, daß die vorliegende Erfindung für eine sichere Befestigung und Halterung des Mantels und des Heizelementes in einer festen Lage und Anordnung sorgt, wobei sich die Elemente gegenseitig unterstützen, um gemeinsam eine Struktur verbesserter Festigkeit und Integrität zu erzeugen. Darüber hinaus schafft dieser Aufbau einen-geräumigen elektrischen. Spielraum zwischen dem Mittelleiter 36 und der Hülse 26 einschließlich der Stelle, wo der Mittelleiter aus der Hülse austritt, wodurch die Verwendung eines Rohres mit einer dünneren Wandung für die Hülse 26 gestattet wird.Another advantageous feature of the glow plug structure according to the invention is that the inside diameter of the housing bore at the connection end is smaller than the heating element end. Should the connection loosen at 3 ** securing the heating jacket to the outer housing, the jacket will be prevented from vibrating or otherwise moving through the housing towards the connection port 2k by the inner shoulder and the subsequent smaller diameter of the bore to become. It will also be apparent from the foregoing description that the present invention provides for the secure attachment and retention of the jacket and heating element in a fixed location and arrangement with the elements supporting one another to collectively create a structure of improved strength and integrity. In addition, this structure creates a spacious electric. Clearance between the center conductor 36 and the sleeve 26, including where the center conductor exits the sleeve, thereby allowing the use of a tube with a thinner wall for the sleeve 26.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OGA | New person/name/address of the applicant | ||
OHA | Expiration of time for request for examination |