DE69706149T2 - Monolithische Sonde/Rohr für Glühkerze - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glühkerze zum Vorwärmen von Dieselmotoren sowie ein Verfahren zum Herstellen derartiger Kerzen.
• Glühkerzen des bekannten Typs sind gekennzeichnet durch einen Hauptkörper mit länglicher Form und einem Gewindeabschnitt, der die Anbringung in dem Zylinderkopf ermöglicht. Von einem Ende des Hauptkörpers steht ein Ummanfelungselement vor, das aus Metallmaterial besteht, das hervorragende Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und Korrosion durch die Gase aufweist, die im Brennraum entstehen. Das Ummantelungselement enthält einen Heizwiderstand, der über einen Anschluss elektrisch gespeist wird, der vom anderen Ende des Hauptkörpers vorsteht. Bei den bekannten Lösungen ist das Ummantelungselement des Weiteren ein von dem Hauptkörper getrenntes Element und wird an letzterem durch Einsetzen oder Schweißen befestigt, wie dies Patent abstracts of Japan, Vol. 18, Nr. 34 sowie JP 09264034 und Vol. 10, Nr. 234 und JP 61066018 zu entnehmen ist.
• Wenn herkömmliche Herstellungsverfahren eingesetzt werden, treten zunehmend Probleme bei der Einhaltung der immer strengeren Herstellungstoleranzen auf, die von den Motorproduzenten hinsichtlich der Konzentrizität des Ummantelungselements in Bezug auf den Hauptdurchmesser des Gewindeabschnitts und in Bezug auf eine konische Sitzdichtung gefordert werden, die an dem Hauptkörper vorhanden ist. Ein zweites Problem, das bei Glühkerzen des herkömmlichen Typs auftritt, besteht in der Gewährleistung einer sicheren Dichtung gegenüber den Verbrennungsgasen im Dichtungsbereich zwischen dem Ummantelungselement und dem Hauptkörper.
• Um die oben genannten Probleme zu lösen, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Glühkerze und eines Verfahrens zur Herstellung derselben, die die in Anspruch 1 und 3 aufgeführten Merkmale aufweisen.
• Der neuartige Aspekt, der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht im Wesentlichen in der Tatsache, dass sowohl das Ummantelungselement als auch der Hauptkörper der Kerze in integraler Form hergestellt werden, indem von einem einzelnen monolithischen Werkstück ausgegangen wird.
• Dank dieser Lösungsidee ist es möglich, eine weitaus größere Herstellungsgenauigkeit hinsichtlich der Konz entrizitätstoleranzen zwischen dem Hauptkörper und dem Ummantelungselement zu gewährleisten, als sie sich mit den bekannten Systemen erzielen lässt. Des Weiteren fällt durch die monolithische Struktur der Kerze jegliches Dichtungsproblem im Bereich des Übergangs von dem Hauptkörper zu den Ummantelungselement weg.
• Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Verlauf der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, die lediglich als Beispiel dient und in keiner Weise als einschränkend zu verstehen ist, wobei die Beschreibung auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in denen Fig. 1 bis 7 eine schematische Darstellung der Herstellungsabfolge zum Herstellen einer Glühkerze gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
• In Fig. 1 kennzeichnet 10 ein röhrenförmiges Element, dessen genaue Form (Länge, Durchmesser, Wanddicke) in Abhängigkeit von den Endabmessungen bestimmt wird, deren Herstellung vorgeschlagen wird. Der Durchmesser des röhrenförmigen Elementes 10 könnte beispielsweise in der Größenordnung von 8-14 mm liegen, wobei die Wanddicke in der Größenordnung von 0,5-3 mm liegt. Das Material, aus dem das röhrenförmige Element 10 besteht, ist eine Legierung, die eine besonders gute Beständigkeit sowohl gegenüber hohen Temperaturen, als auch gegenüber den Korrosionswirkungen der Gase aufweist, die in der Brennkammer eines Dieselmotors entstehen. Zu Materialien, die geeignete Eigenschaften aufweisen, gehören beispielsweise Legierungen aus Eisen, Nickel und Chrom mit einem hohen Chromgehalt (beispielsweise in der Größenordnung von 20-24%) und von dem Typ, der den Legierungen ähnelt, die unter den Handelsnamen Nicrofer 6023 oder Niccrofer 6025 bekannt sind.
• Das röhrenförmige Element 10 wird, wie in Fig. 2 zu sehen ist, einem Hämmervorgang unterzogen, bei dem an dem röhrenförmigen Element 10 zwei Abschnitte 12, 14 entstehen, die Durchmesser d bzw. d' aufweisen, die durch eine dazwischen befindliche kegelstumpfförmige Fläche 16 getrennt sind. Der Hämmervorgang wird ausgeführt, indem der Endabschnitt 12 nach innen wirkenden radialen Kräften ausgesetzt wird, die durch eine Reihe von Drehhämmern ausgeübt werden und eine plastische Verformung des Abschnitts 12 bewirken, wobei gleichzeitig der Zustand der Koaxialität der Abschnitte 12 und 14 mit hoher Genauigkeit aufrechterhalten wird. Obwohl der Hämmervorgang eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, schließt der Schutzbereich der Erfindung andere Methoden zum Erzielen des gleichen Ergebnisses nicht aus, zu denen auch Pressverfahren und die einfache Entfernung von Material durch spanende Bearbeitung gehören.
• In der anschließenden, in Fig. 3 dargestellten Phase erhält das freie Ende des Abschnitts 12 eine Spitzbogenform, und zwar mit Verfahren der plastischen Verformung, wie sie bekannt sind. Anschließend wird ein spiralförmiger Widerstand 18, an dem zuvor ein Anschluss 20 angebracht wurde, in den Abschnitt 12 eingeführt und an dem Ende 22 angeschweißt, das die Form eines Spitzbogens hat. Der Anschluss 20 steht über das hintere Ende des Abschnitts 14, d. h. das freie Ende, vor das von dem Abschnitt 12 mit kleinerem Durchmesser entfernt ist. Der spiralförmige Widerstand 18 kann entweder aus einem einzelnen Material (Monospirale) oder aus zwei oder mehreren Spiralen aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die hintereinander miteinander verbunden sind. Nachdem das vordere Ende des Widerstandes 18 an dem Ende 22 durch Schweißen angebracht worden ist, wird Pulver eines keramischen Materials (beispielsweise Magnesiumoxyd) in das Innere des Abschnitts 12 eingegeben, und dann wird eine Dichtung 24 auf den Anschluss 20 geschoben. Anschließend wird der Abschnitt 12, wie in Fig. 5 dargestellt, einem zweiten Vorgang der plastischen Verformung unterzogen, bei dem sein Durchmesser weiter auf einen Wert dII verringert wird und das spitzbogenförmige Ende 22 vollständig verschlossen wird. Dabei nimmt der Abschnitt 12 des röhrenförmigen Elementes 10 die Form eines geschlossenen röhrenförmigen Elementes an, das als Ummantelung wirkt, die den Heizwiderstand 18 umschließt.
• Die anschließenden Vorgänge dienen dazu, dem Abschnitt 14 mit größerem Durchmesser die Form des Hauptkörpers einer Kerze zu geben. Dieses Ergebnis wird durch einen Vorgang plastischer Verformung erzielt, bei dem der Durchmesser des Abschnitts 14 verringert wird, so dass zwei Abschnitte 26 und 28 mit geringfügig verschiedenen Durchmessern entstehen. Das heißt der Abschnitt 28 hat einen Durchmesser dIII, was es ermöglicht, nach einem Walzvorgang einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 30 mit einem Durchmesser dIV herzustellen, der an einer mit Gewinde versehenen Aufnahme angebracht werden kann, die am Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) vorhanden ist. Anschließend wird das offene Ende des Abschnitts 28 mit einer ringförmigen Dichtung und einer isolierenden Hülse (von denen keine dargestellt ist) versehen, und danach wird der Anschlussteil 32 des Abschnitts 28 so geformt, dass er entweder ein sechseckiges oder ein achteckiges Profil erhält. Abschließend wird, wie in Fig. 7 dargestellt, der Abschnitt des Anschlusses 20, der aus der Kerze vorsteht, mit einem Verbinder 34 versehen, der jede gewünschte Form und Größe haben kann und entsprechend arretiert wird. Nunmehr ist die Kerze fertig und weist einen Hauptkörper 14 mit einem mit Gewinde versehenen Abschnitt 30, ein Ummantelungselement 12, das einen spiralförmigen Widerstand aufnimmt, sowie eine konische Dichtungsfläche 16 auf, die das Ummantelungselement 12 mit dem Hauptkörper 14 verbindet. Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht es, die Toleranzen bezüglich der Konzentrizität bzw. Koaxialität des Ummantelungselementes 12 in Bezug auf die konische Dichtungsfläche 16 und den Hauptdurchmesser des mit Gewinde versehenen Abschnitts 30 mit erheblich geringen Grenzen (als bei den herkömmlichen Verfahren) aufrechtzuerhalten. Des Weiteren gewährleistet das Verfahren dadurch, dass der Hauptkörper 14 und das Ummantelungselement 12 aus einem monolithischen Körper hergestellt worden sind, eine Dichtung, die erheblich besser ist als bei den bekannten Lösungen, bei denen das röhrenförmige Element 12 ein von dem Hauptkörper 14 verschiedenes und getrenntes Teil ist.

Claims (5)

1. Glühkerze zum Vorwärmen von Dieselmotoren, die umfasst:

einen Hauptkörper (14) mit länglicher Form und einem Gewindeabschnitt (30) zum Anbringen der Kerze im Zylinderkopf des Motors und

ein Ummantelungselement (12), das von einem Ende des Hauptkörpers (14) vorsteht und ein geschlossenes Ende (22) aufweist und einen spiralförmigen Widerstand (18) aufnimmt, der an einem Anschluss (20) angebracht ist, der von einem zweiten Ende des Hauptkörpers (14) vorsteht,

dadurch gekennzeichnet, dass das Ummantelungselement (12) und der Hauptkörper (14) in integraler Form aus einem einzelnen monolithischen Werkstück (10) hergestellt werden.

2. Kerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine kegelstumpfförmige Dichtungsfläche (16) umfasst, die zwischen dem Ummantelungselement (12) und dem Hauptkörper (14) angeordnet ist.

3. Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze zum Vorwärmen von Dieselmotoren, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Phasen umfasst:

Bereitstellen eines röhrenförmigen Elementes (10), das aus einer Metalllegierung besteht, die gegenüber den hohen Temperaturen und der Korrosion durch die Gase beständig ist, die in dem Brennraum entstehen, und

integrales Herstellen eines Hauptkörpers (14) mit länglicher Form und einem mit Gewinde versehenen Abschnitt (30) zum Anbringen der Kerze im Zylinderkopf des Motors und einem Ummantelungselement (12), das von einem Ende des Hauptkörpers (14) vorsteht, aus dem röhrenförmigen Element (10),

Formen des freien Endes (22) des Ummantelungselementes (12) zu einem Spitzbogen,

Einführen eines spiralförmigen Widerstandes (18) in den Ummantelungselementabschnitt (12), und

Anschweißen eines Endes des spiralförmigen Widerstandes (18) an dem spitzbogenförmigen Ende (22).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren die folgenden Phasen umfasst:

Herstellen von wenigstens zwei Abschnitten (12, 14) mit unterschiedlichem Durchmesser (d', d) und einer dazwischen befindlichen kegelstumpfförmigen Fläche (16) an dem röhrenförmigen Element (10).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (12) mit kleinerem Durchmesser durch plastische Verformung ausgebildet wird, die durch das Einwirken von radialem Druck auf das röhrenförmige Element (10) verursacht wird.