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Bougie incandescente.
Les bougies incandescentes pour le démarrage de mo- teurs a huile brute contiennent fréquemment un fil incandescent d'épaisseur considérable qui est fixé par exemple librement @ en spires hédlicoïdales à l'extrémité inférieure de la bougie.
Comme matière pour. le fil métallique, on a obtenu les melleurs résultats avec un alliage chrome-nickel car il supporte sans protection des températures d'incandescence relativement éle- vées. Les fils incandescents en chrome-nickel ont toutefois la propriété désavantageuse qu'ils absorbent, lors du fonc- tionnement du moteur, du carbone venant du combustible et de l'huile de graissage, de sorte que la matière devient cassan- te. Comme le fil incandescent est mis en vibration en outre par les secousses du moteur, le fil devenu cassant se détruit rapidement.
Aecaci s'ajoute quele fil incandescent est baigné
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en alternances rapides par le combustible pulvérisé frôla et par les gaz :le combustion chauds; il est incapable de résister de façon durable à ces changements élevés de température.
Il est vrai qu'on a déjà proposé d'enrouler le fil incandescent sur un corps isolant et de le supporter ainsi. Les corps isolants usuels ne supportent toutefois pas les sollici- tations qui se produisent lors du fonctionnement du moteur, en particulier par les changements continuels intenses de tempé- rature. En outre, le fil de nickel-chrome réagit, aux tempéra- tures élevées, avec la matière de support contenant des silicates et est ainsi détruite.
Suivant la présente invention une bougie incandescente est établie de telle manière que le fil incandescent est incor- poré par cuisson dans un corps cylindrique en un oxyde métal- lique'pur fortement fritté ou en un mélange de plusieurs oxydes métalliques.
La fig, 1 du dessin montre une coupe longitudinale dans une bougie incandescente, la fig. 2 une autre forme de réa- lisation du corps incandescent, la fig. 3 une coupe longitudi- nale dans une autre forme de réalisation d'une bougie incan- descente.
La fige 4 est une coupe longitudinale dans une troi- sième forme de réalisation d'une bougie incandescente et la fig.
5 est une vue de dessus du corps Incandescent correspondant.
Sur la fige 1 on a désigné par 1 le logement de la bougie. A l'extrémité antérieure se trouve le corps incandescent 2, s'étendant dans le cylindre du moteur et fait en oxyde d'az- luminium fortement fritté, avec le fil incandescent 3. Les ex- trémités du fil incandescent sortent, sur une petite longueur, du corps céramique. Une extrémité se pose contre une pièce de contact 4 3' une tige métallique centrale 5 et l'autre extrémité contre un anneau de contact 6 d'un corps métallique 7. On uti- lise les points de contact 4 et 6 de préférence lorsque les pièces 5 et 7 sont faites en une matière relativement dure et on
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les établit alors en un métal tendre, par exemple le cuivre ou l'aluminium.
Le corps 7 est pressé par un vissage 8 dans le logement et il refoule alors le corps incandescent 2 contre la garniture d'étanchéité 9 et également les points de contact 4 et 6 contre les extrémités du fil incandescent. Le corps mé- tallique 7 est pourvu à sa surface supérieure d'une couche iso- lante 10 qui sert d'isolement par rapport à la tige centrale et au logement de la bougie. Dans le cas de l'aluminium, cet iso- lement peut être actuellement une couche oxydée qui est fabriquée suivant un des procédés connus. Les matières isolantes usuelles, comme le mica, qui se modifient avec la chaleur, sont difficiles à rendre étanches et rendent coûteuse la construction d'ensem- ble, sont ainsi supprimées.
A la fig. 3, le cors incandescent 2 est pressé isolé- ment par une pièce de pression 11 contre la garniture d'étanchéi- té 9. Les amenées de courant 5 et 7 sont également pressées individuellement par un écrou à recouvrement 12 contre les ex- trémités du fil incandescent 3, Les amenées de courant 5 et 7 sont placées l'une dans l'autre avec des surfaces de limitation coniques et sont également pourvues de couches isolantes créées sur celles-ci. Dans le cas présent, la tige 135 aussi bien que le corps 7 présentent cette couche isolante sur la surface ex- térieure. La tige 135 est chassée dans le corps extérieur 7 et se trouve monte alors de façon solide et isolée dans le corps 7.
En 13 se trouve le raccordement du courant pour la tige cen- ttale 5 et en 14 pour le corps métallique 7.
Il est désirable de développer la chaleur autant que possible à 1'extrémité libre du corps cylindrique et de main- tenir plus froide la partie restante située à l'inférieur dela bougie pour parmettre un chauffage rapide de la bougie incandasse cente et empêcher une oxydation aux exrémités du fil incan- descent sortant du corps cylindrique et produire en outre un contact sûr aux extrémités du fil incandescent.
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A cet effet, le fil incandescent est établi :le telle manière qu'il passe progressivement des extrémités épaisses,. sortant à l'extérieur, à la section transversale destinée à être portée à l'incandescence. Cette disposition est représentée à la fig. 4.
La bougie consiste en un logement extérieur 1 et en un corps incandescent 2 avec le fil incandescent 3. Les extrémités
15 et 16 du fil incandescent sont épaissies. Le fil incandescent passe progressivement des extrémités épaisses 15 et 16 à la sec- tion 3 destinée à être portée à l'incandescence* On peut obtenir cette forme du fil par laminage ou martelage de la section trans- versale initialement épaisse. Les extrémités épaisses 15 et 16 sont également noyées dans le corps incandescent 2 à part les courtes parties sortant du corps incandescent 2.
Les extrémités
15 se posent contre l'amenée de courant 5. cOMME les extrémités 15 et 16 sont plus rapprochées que ce qui correspond au diamètre :le l'amenée de courant centrale 5, la liaison de l'extrémité épaisse 16 avec l'amenée de courant extérieure 7 est réalisée par le fait qu'une plaquette métallique 17 est fixée par l'in- terméldiaire d'une broche 18 à l'amenée de courant extérieure 7 et que l'extrémité 16 du fil incandescent se presse contre cette plaquette métallique 17. La broche.18 est isolée par rapport à l'électrode centrale par une couche intermédiaire 19. Le corps incandescent 2 est maintenu par un rebord de l'amenée de courant extérieure 7.
Dans cette disposition, la chaleur est développée es- sentiellement seulement dans la section transversale mince 3 du fil incandescent et est transmise de là par le chemin le plus court .au corps incandescent @. Les extrémités épaisses 15 et 16 restent par conséquent plus froides et les parties du corps cé- ramique qui les environnent sont moins chauffées.
Par le fait que la résistance de chauffage est faite d'une pièce avec ses extrémitéà épai-ses, on supprime toutes les possibilités de dérangements qui peuvent être produites par :les épaississements rapportés, vu que ces épaississements doivent -d-
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est d'aboi, chauffé; sa chaleur se transmet rapidement au corps céramique qui l'entoure et qui devient incandescent en peu de temps. 1 cause de la bonne conductibilité thermique au corps céramique fortement fritté, on doit donner seulement au fil incandescent un minime excès de température; aussi le chauffage dure-t-il un temps relativement court.
En fonctionnement, le corps incandescent agissant directement n'est pas le fil in- candescent comme dans les bougies connues, mais le corps cérami- que fortement fritté; ce dernier peut encore être recouvert aussi d'une glaçure. Le corps incandescent a une grande surface por- tée uniformément à l'incandescente. Il n'est influencé ni par les températures élevées régnant à l'intérieur du moteur, ni par le combustible ou l'huile ni par les gaz de combustion,Par suite de sa résistanee élevée aux changements de température, il est insensible aux grandes différences de température entre les gaz de combustion chauds et le combustible pulvérisé froid.
Comme'les oxydes fortement frittés, par exemple l'oxyde :l'alu- minium, ont un coefficient de dilatation qui correspond sensi- blement à celui du tungstène ou du molybdène ou d'un alliage de ces métaux, il n'est pas à redouter non plus que le corps cé- ramique éclate par suite d'une dilatation différente du fil incandescent. Comme le fil incandescent est noyé de façon étan- che dans le corps céramique, il n'est pas influencé par les processus de fonctionnement se produisant dans le cylinire du moteur.
Dans les bougies incandescentes employées jusqu'à présent, la température d'incandescence du fil incandescent est relativement rapprochée de son point de fusion. Dans la bougie faisant l'objet de la présente invention, cette tempé- rature est fortement éloignée du point de fusion du fil in- candescent et également de la température de frittage du corps céramique. Une surcharge éventuellement plus élevée du fil in- candescent est par conséquent sans effet nuisible. Dans les
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être fixés au fil de résistance par soudure autogène, soudure tendre, coincement, etc....Ces fixations sont toutefois peu sû- res. Il se produit en outre des résistances :le transition qui sont considérables dans le cas des tensions minimes employées pour le fonctionnement.
Comme matière pour le fil incandescent, le tungstène et le molybdène ou des alliages de ces métaux conviennent par- ticulièremc-nt. Pour le corps céramique, l'oxyde 3' aluminium, l'oxyde de béryllium, l'oxyde de magnésium et les oxydes ana- logues ou des mélanges de plusieurs de ces oxydes conviennent particulièrement. Pour la fabrication de la bougie incandescente, on opère de telle manière que l'on enroule le fil incandescent en spires hélicoïdales continues relativement étroites,co mme le montre lafig. 2, ou bien en une spire un peu plus large et qu'on ramène l'autre extrémité par le milieu des spires (fig.1).Un enroulement bifilaire est également possible suivant la fig.3.
Celu-ci a l'avantage que lors du retrait du corps céramique, l'enroulement bifilaire cède quelque peu élastiquement de sorte qu'on évite les sollicitations du fil incandescent. Le corps incandescent est placé par exemple dans le corps céramique de telle manière qu'on le suspend librement dans un moule de plâtre et qu'on remplit le moule d'une barbotine de la matière céra- mique. par exemple d'oxyde d'aluminium. Apres le départ de l'hu- midité et un durcissement suffisant, le cors céramique avec la résistance de chauffage qui y est noyée peut être retiré du moule. Il estalors fritté à une température de plus de 16002, par exemple à environ 1750 .
Pour empêcher que les courtes extrémités, sortant du corps céramique, de la résistance de chauffage, soient attaquées, le frittage se fait dans une atmos- ph ere protectrice. Le corps terminé est introduit dans le logement de la bougie incandescente comme le montrent les fig.l et 3. L'assemblage est facile à réaliser.
Lors du raccordement de la bougie incandescente à une source de courant à basse tension usuelle , le fil incandescent
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bougies incandescentes connues, une surcharge conduit souvent à la destruction de la bougie.
Cette nouvelle bougie incandescente perfectionne la partie sensible des moteurs à huile brute dans une mesure tel lement essentielle que la sécurité de fonctionnement de ces moteurs s'accroît considérablement.
Revendications.
EMI7.1
¯+¯+¯+¯++-+¯+-+=+¯+¯++=+++¯+¯ 1/ Bougie incandescente, caractérisée en ce que le fil incan- descent est noyé de façon étanche aux gaz dans un corps cérami- que qui est fait en un oxyde métallique pur fortemeht fritté ou en un mélange de plusieurs oxydes métalliques purs.
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Glowing candle.
Glowing spark plugs for starting crude oil engines frequently contain an incandescent wire of considerable thickness which is attached freely, for example, in hedlical turns to the lower end of the spark plug.
As material for. the metal wire, the best results have been obtained with a chromium-nickel alloy because it withstands relatively high incandescent temperatures without protection. Chromium-nickel incandescent wires, however, have the disadvantageous property that they absorb, during engine operation, carbon from fuel and lubricating oil, so that the material becomes brittle. As the glowing wire is further vibrated by the jerking of the motor, the wire which has become brittle is quickly destroyed.
Aecaci adds that the glowing wire is bathed
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in rapid alternations by the pulverized fuel grazed and by the hot gases: combustion; it is unable to withstand these high temperature changes on a lasting basis.
It is true that it has already been proposed to wind the incandescent wire on an insulating body and to support it in this way. The usual insulating bodies do not, however, withstand the stresses which occur during operation of the engine, in particular by continuous intense changes in temperature. Furthermore, the nickel-chromium wire reacts at elevated temperatures with the support material containing silicates and is thus destroyed.
In accordance with the present invention a glow plug is made such that the glow wire is incorporated by firing in a cylindrical body of a highly sintered pure metal oxide or a mixture of several metal oxides.
Fig, 1 of the drawing shows a longitudinal section through an incandescent candle, fig. 2 another embodiment of the incandescent body, FIG. 3 is a longitudinal section through another embodiment of a glow plug.
Fig 4 is a longitudinal section in a third embodiment of an incandescent candle and FIG.
5 is a top view of the corresponding Incandescent body.
On fig 1 we have designated by 1 the housing of the spark plug. At the anterior end is the glowing body 2, extending into the engine cylinder and made of strongly sintered az-luminium oxide, with glowing wire 3. The ends of the glowing wire come out, on a small length, of the ceramic body. One end rests against a contact piece 4 3 'a central metal rod 5 and the other end against a contact ring 6 of a metal body 7. The contact points 4 and 6 are preferably used when the parts 5 and 7 are made of a relatively hard material and
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then establishes them in a soft metal, for example copper or aluminum.
The body 7 is pressed by a screw 8 into the housing and it then pushes the incandescent body 2 against the seal 9 and also the contact points 4 and 6 against the ends of the incandescent wire. The metal body 7 is provided on its upper surface with an insulating layer 10 which serves as an insulation from the central rod and the spark plug housing. In the case of aluminum, this insulation can currently be an oxidized layer which is produced according to one of the known methods. The usual insulating materials, such as mica, which change with heat, are difficult to seal and make the entire construction expensive, are thus eliminated.
In fig. 3, the incandescent corns 2 is pressed in isolation by a pressure piece 11 against the seal 9. The current leads 5 and 7 are also pressed individually by a cover nut 12 against the ends of the gasket. glowing wire 3, The current leads 5 and 7 are placed one inside the other with conical limiting surfaces and are also provided with insulating layers created on them. In the present case, the rod 135 as well as the body 7 have this insulating layer on the outer surface. The rod 135 is driven into the outer body 7 and is then mounted in a solid and isolated manner in the body 7.
At 13 is the current connection for the central rod 5 and at 14 for the metal body 7.
It is desirable to develop the heat as much as possible at the free end of the cylindrical body and to keep the remaining part below the spark plug cooler to allow rapid heating of the central glow plug and to prevent oxidation at the ends. ends of the glowing wire exiting the cylindrical body and further producing a secure contact at the ends of the glowing wire.
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For this purpose, the glowing wire is established: the such way that it gradually passes thick ends ,. exiting to the outside, in the cross section intended to be incandescent. This arrangement is shown in FIG. 4.
The candle consists of an outer housing 1 and an incandescent body 2 with the incandescent wire 3. The ends
15 and 16 of the glowing wire are thickened. The glowing wire progressively passes from thick ends 15 and 16 to section 3 intended to be incandescent. This shape of the wire can be obtained by rolling or hammering the initially thick cross section. The thick ends 15 and 16 are also embedded in the glowing body 2 apart from the short parts coming out of the glowing body 2.
The extremities
15 rest against the current lead 5. AS the ends 15 and 16 are closer than what corresponds to the diameter: the central current lead 5, the connection of the thick end 16 with the current lead 7 is produced by the fact that a metal plate 17 is fixed by means of a pin 18 to the external current supply 7 and that the end 16 of the incandescent wire presses against this metal plate 17 The pin 18 is isolated from the central electrode by an intermediate layer 19. The incandescent body 2 is held by a rim of the external current lead 7.
In this arrangement, heat is developed essentially only in the thin cross section 3 of the glow wire and is transmitted from there by the shortest path to the glow body @. The thick ends 15 and 16 therefore remain cooler and the parts of the ceramic body surrounding them are less heated.
By the fact that the heating resistor is made in one piece with its thick ends, all the possibilities of disturbances which can be produced by: reported thickenings, since these thickenings must -d-
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is barked, heated; its heat is transmitted quickly to the ceramic body which surrounds it and which becomes incandescent in a short time. 1 because of the good thermal conductivity of the strongly sintered ceramic body, only a minimal excess of temperature should be given to the glowing wire; therefore the heating lasts a relatively short time.
In operation, the directly acting glow body is not the glow wire as in known spark plugs, but the heavily sintered ceramic body; the latter can also be covered also with a glaze. The incandescent body has a large surface area uniformly exposed to the incandescent. It is not influenced by the high temperatures prevailing inside the engine, neither by fuel or oil nor by combustion gases, Due to its high resistance to temperature changes, it is insensitive to large differences temperature between hot combustion gases and cold pulverized fuel.
Since the strongly sintered oxides, for example the oxide: aluminum, have a coefficient of expansion which corresponds appreciably to that of tungsten or molybdenum or an alloy of these metals, it is not not to be feared either that the ceramic body will burst as a result of a different expansion of the incandescent wire. As the glow wire is tightly embedded in the ceramic body, it is not influenced by the operating processes occurring in the engine cylinder.
In the incandescent candles employed heretofore, the temperature of the incandescent wire is relatively close to its melting point. In the spark plug which is the object of the present invention, this temperature is very far from the melting point of the sparkling wire and also from the sintering temperature of the ceramic body. A possibly higher overload of the sparkling wire is therefore harmless. In the
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be fixed to the resistance wire by autogenous welding, soft welding, jamming, etc. These fasteners are however not very secure. There are also resistances: the transition which are considerable in the case of the minimal voltages used for operation.
As the material for the glow wire, tungsten and molybdenum or alloys of these metals are particularly suitable. For the ceramic body, aluminum oxide, beryllium oxide, magnesium oxide and the like or mixtures of several of these oxides are particularly suitable. For the manufacture of the incandescent candle, the procedure is such that the incandescent wire is wound in relatively narrow continuous helical turns, as shown in FIG. 2, or in a slightly wider turn and that the other end is brought back through the middle of the turns (fig. 1). A bifilar winding is also possible according to fig. 3.
This has the advantage that when the ceramic body is removed, the two-wire winding yields somewhat elastically so that the stresses of the glowing wire are avoided. The incandescent body is placed, for example, in the ceramic body in such a way that it is suspended freely in a plaster mold and that the mold is filled with a slip of the ceramic material. for example aluminum oxide. After the moisture has evaporated and sufficient hardening, the ceramic cores with the heating resistor embedded in it can be removed from the mold. It is then sintered at a temperature of over 16002, for example at about 1750.
To prevent the short ends protruding from the ceramic body of the heating resistor from being attacked, the sintering is carried out in a protective atmosphere. The finished body is introduced into the housing of the incandescent candle as shown in fig.l and 3. The assembly is easy to achieve.
When connecting the glow plug to a common low voltage current source, the glow wire
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known glowing candles, overloading often leads to the destruction of the candle.
This new glow plug improves the sensitive part of crude oil engines to such an essential extent that the operational safety of these engines increases considerably.
Claims.
EMI7.1
¯ + ¯ + ¯ + ¯ ++ - + ¯ + - + = + ¯ + ¯ ++ = +++ ¯ + ¯ 1 / Incandescent candle, characterized in that the incandescent wire is embedded in a gas-tight manner in a ceramic body which is made of a strong sintered pure metal oxide or a mixture of several pure metal oxides.