DE102010062438A1

DE102010062438A1 - Glow plug and method for its production

Info

Publication number: DE102010062438A1
Application number: DE102010062438A
Authority: DE
Inventors: Andreas Reissner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2012-06-06
Also published as: CN103250002A; EP2649374A1; CN103250002B; WO2012076246A1; EP2649374B1

Abstract

Es wird eine Glühkerze mit einem in einem metallischen Gehäuse (10) aufgenommenen Glühstift (14) vorgeschlagen. Der Glühstift (14) weist ein Glührohr (16) und eine im Glührohr (16) angeordnete Glühwendel (18) auf, wobei die Glühwendel (18) an einem Ende mit dem Glührohr (16) und am anderen Ende mit einem Anschlussbolzen (17) elektrisch kontaktiert ist. Der Anschlussbolzen (17) ragt in eine axiale Öffnung (22) des Glührohres (16) hinein und ist dort in einem Dichtungsabschnitt (23) mittels einer Heizkörperdichtung (30) elektrisch isolierend mit dem Glührohr (16) verbunden. Die Heizkörperdichtung (30) ist mit einem Dichtelement (31) aus Grafit und mindestens einer elektrischen Isolierschicht (32, 33) ausgeführt, wobei das Glührohr (16) mit dem Dichtelement (31) aus Grafit auf den Anschlussbolzen (17) gepresst ist. Zur Herstellung der Heizkörperdichtung (30) wird ein vorgepresster Grafitring in der Öffnung (22) des Glührohres (16) im Dichtungsabschnitt (23) zwischen Glührohr (16) und Anschlussbolzen (17) verpresst.A glow plug with a glow plug (14) accommodated in a metallic housing (10) is proposed. The glow plug (14) has a glow tube (16) and a glow filament (18) arranged in the glow tube (16), the glow filament (18) at one end with the glow tube (16) and at the other end with a connecting bolt (17) is electrically contacted. The connecting bolt (17) protrudes into an axial opening (22) of the glow tube (16) and is connected there in a sealing section (23) to the glow tube (16) in an electrically insulating manner by means of a radiator seal (30). The radiator seal (30) is made with a graphite sealing element (31) and at least one electrical insulating layer (32, 33), the glow tube (16) with the graphite sealing element (31) being pressed onto the connecting bolt (17). To produce the radiator seal (30), a pre-pressed graphite ring is pressed into the opening (22) of the glow tube (16) in the sealing section (23) between the glow tube (16) and the connecting bolt (17).

Description

Die Erfindung betrifft eine Glühkerze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung der Glühkerze.The invention relates to a glow plug according to the preamble of claim 1 and a method for producing the glow plug.

Stand der TechnikState of the art

Die Glühkerzen des Standes der Technik weisen einen in ein metallisches Gehäuse eingesetzten Glühstift auf, der mit einem Glührohr und einer im Glührohr angeordneten Glühwendel ausgeführt ist. Die Glühwendel ist an einem Ende in einer Öffnung des Glührohres mit einem Anschlussbolzen und am anderen Ende mit dem metallischen Glührohr elektrisch kontaktiert. Die Öffnung des Glührohres ist zwischen Glührohr und Anschlussbolzen zum Schutz der Glühwendel mittels einer Heizkörperdichtung gegen Umgebungsluft abgedichtet. Damit zwischen dem Glührohr und Anschlussbolzen kein Kurzschluss entsteht ist die Heizkörperdichtung durch ein Dichtelement aus einem Elastomer ausgeführt. Die Maximaltemperatur für das Dichtelement aus Elastomer ist bei langfristigem Einsatz bei 200°C auf 1000 Stunden beschränkt. Beim Einsatz in Verbrennungsmotoren spielt diese Einsatzgrenze eine untergeordnete Rolle, da der Zylinderkopf der Verbrennungsmotoren, in die Glühkerze mit dem Gehäuse eingeschraubt wird, unter 200°C gekühlt wird.The glow plugs of the prior art have a glow plug inserted into a metallic housing, which is embodied with an incandescent tube and an incandescent tube arranged in the incandescent tube. The incandescent filament is electrically contacted at one end in an opening of the glow tube with a connecting bolt and at the other end with the metallic glow tube. The opening of the glow tube is sealed between glow tube and connecting bolt to protect the filament by means of a radiator seal against ambient air. So that no short circuit occurs between the glow tube and connecting bolt, the radiator seal is performed by a sealing element made of an elastomer. The maximum temperature for the elastomeric sealing element is limited to 1000 hours for long-term use at 200 ° C. When used in internal combustion engines, this use limit plays a minor role, since the cylinder head of the internal combustion engines, is screwed into the glow plug with the housing, cooled below 200 ° C.

Es ist auch denkbar, Glühkerzen außerhalb des gekühlten Motorblocks einzusetzen, z. B. im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, in Injektionsbrennern zum Beheizen des Abgasstrangs, in Zuheizeinrichtungen für Kraftfahrzeuge oder für Anwendungsbereiche außerhalb von Kraftfahrzeugen, z. B. als Zündquelle für Pellet-Heizungen. Bei derartigen Anwendungen, in denen die Umgebung der Glühkerze nicht mehr gekühlt wird, kann ein Elastomer nicht mehr als Dichtelement eingesetzt werden.It is also conceivable to use glow plugs outside of the cooled engine block, z. B. in the exhaust system of a motor vehicle, in injection burners for heating the exhaust line, in Zuheizeinrichtungen for motor vehicles or for applications outside of motor vehicles, eg. B. as an ignition source for pellet heaters. In such applications, in which the environment of the glow plug is no longer cooled, an elastomer can not be used as a sealing element.

Aus WO 2010/027697 ist bekannt, als Dichtelement zwischen Glührohr und Anschlussbolzen einen metallischen Dichtring einzusetzen. Zur elektrischen Isolierung des metallischen Dichtring ist der Anschlussbolzen im Dichtbereich mit einer elektrischen Isolierschicht versehen. Der metallische Dichtring wird dabei als Lötverbindung, Schweißverbindung oder als gesinteres Metallpulver eingesetzt.Out WO 2010/027697 It is known to use a metallic sealing ring as a sealing element between the glow tube and connecting bolt. For electrical insulation of the metallic sealing ring of the connecting bolt is provided in the sealing area with an electrical insulating layer. The metallic sealing ring is used as a solder joint, welded joint or sintered metal powder.

Einen Glühstift mittels eines Dichtelements aus Grafit in einem Gehäuse der Glühkerze dicht aufzunehmen ist aus WO 2006/027280 A1 bekannt.To close a glow plug by means of a sealing element made of graphite in a housing of the glow plug is tight WO 2006/027280 A1 known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Glühkerze und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Glühkerze haben den Vorteil, dass eine sichere und kostengünstige Heizkörperdichtung erzielbar ist, die höheren Temperaturen standhält und ohne eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung auskommt. Die Abdichtung kommt dabei dadurch zustande, dass das Dichtelement aus Grafit in Form eines vorgepressten Grafitrings im Bereich des Dichtungsabschnitts auf eine am Anschlussbolzen ausgebildete Isolationsschicht aufgeschoben wird und das Glührohr im Bereich Dichtungsabschnitts auf den Grafitring aufgepresst wird. Der vorgespresste Grafitring lässt sich wesentlich einfacher umformen als ein metallischer Dichtring und passt sich außerdem besser an die angrenzenden Formen von Glührohr und Anschlussbolzen an.The glow plug according to the invention and the inventive method for producing the glow plug have the advantage that a safe and cost-effective radiator seal can be achieved, which withstands higher temperatures and manages without an additional cohesive connection. The seal is achieved in that the sealing element made of graphite in the form of a pre-pressed Grafitrings is pushed in the region of the sealing portion on an insulating layer formed on the connecting bolt and the glow tube is pressed in the sealing portion on the graphite ring. The pre-shredded graphite ring is much easier to reshape than a metal sealing ring and also adapts better to the adjacent forms of glow tube and connecting bolt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche möglich.Advantageous developments of the invention are possible by the features of the subclaims.

Zweckmäßigerweise wird die elektrische Isolierschicht zumindest im Bereich des Dichtungsabschnitts am Anschlussbolzen und/oder zumindest im Bereich des Dichtungsabschnitts in der Öffnung an der Innenwand des Glührohres ausgebildet. Die Pressverbindung zwischen Glührohr, Dichtelement und Anschlussbolzen wird dadurch erzielt, indem das Glührohr zumindest im Bereich des Dichtungsabschnittes eine Durchmesserreduzierung aufweist, mittels welcher das Dichtelement als Grafitring zwischen Glührohr und Anschlussbolzen verpresst wird.Advantageously, the electrical insulating layer is formed at least in the region of the sealing portion on the connecting bolt and / or at least in the region of the sealing portion in the opening on the inner wall of the glow tube. The press connection between the glow tube, sealing element and connecting bolt is achieved by the glow tube has a diameter reduction at least in the region of the sealing portion, by means of which the sealing element is pressed as a graphite ring between the glow tube and connecting bolt.

Als zweckmäßiges Verfahren eignet sich eine nach der Montage des vorgepressten Grafitrings durchgeführte Durchmesserreduzierung des Glührohres, wodurch das Glührohr auf den Grafitring durch Rundkneten aufgepresst wird.As a suitable method, a diameter reduction of the glow tube carried out after the assembly of the pre-pressed graphics is suitable, whereby the glow tube is pressed onto the graphite ring by swaging.

Ausführungsbeispieleembodiments

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1 eine Schnittdarstellung durch eine Glühkerze, 1 a sectional view through a glow plug,

2 einen vergrößerten Abschnitt II der Glühkerze in 1 mit einer ersten Ausführungsform einer Heizkörperdichtung und 2 an enlarged section II of the glow plug in 1 with a first embodiment of a radiator seal and

3 der vergrößerte Abschnitt II der Glühkerze in 1 mit einer zweiten Ausführungsform einer Heizwendeldichtung. 3 the enlarged section II of the glow plug in 1 with a second embodiment of a Heizwendeldichtung.

Die in 1 dargestellte Glühkerze weist ein metallisches Gehäuse 10 mit einer durchgehenden Längsbohrung 12 auf, in der ein Glühstift 14 als Heizkörper eingepresst ist. Der Glühstift 14 besteht aus einem metallischen Glührohr 16, in dem ein Glühwendel 18 angeordnet ist, die an einem Ende mit dem Glührohr 16 und am anderen Ende mit einem Anschlussbolzen 17 elektrisch kontaktiert ist. Der Anschlussbolzen 17, der an dem zum Glühstift 14 gegenüberliegenden Ende mit einem Anschluss 21 aus dem Gehäuse 10 herausgeführt ist, ist innerhalb des Gehäuses 10 von einem Ringraum 13 umgeben, der wiederum gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist.In the 1 illustrated glow plug has a metallic housing 10 with a continuous longitudinal bore 12 on, in which is a glow plug 14 is pressed in as a radiator. The glow plug 14 consists of a metallic glow tube 16 in which one filament 18 is arranged at one end with the glow tube 16 and at the other end with a connecting bolt 17 electrically contacted. The connecting bolt 17 the one on the glow pin 14 opposite end with a connection 21 out of the case 10 is led out inside the housing 10 from an annulus 13 surrounded, which in turn is closed to the environment.

Das Glührohr 16 ist an dem in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine weisenden Ende geschlossen und weist am dazu gegenüberliegenden Ende zum Ringraum 13 hin eine Öffnung 22 auf. Zur Kontaktierung der Glühwendel 18 ist gemäß 2 und 3 der Anschlussbolzen 17 zum Beispiel mit einer stirnseitigen Bohrung 24 versehen, in der die Glühwendel 18 mit einer Zentrierwindung 25 eingesetzt ist.The glow tube 16 is closed at the pointing into a combustion chamber of an internal combustion engine end and has at the opposite end to the annulus 13 out an opening 22 on. For contacting the filament 18 is according to 2 and 3 the connecting bolt 17 For example, with a frontal bore 24 provided in which the filament 18 with a centering turn 25 is used.

Wesentlich für die Lebensdauer der Glühwendel 18 ist, dass das Material der Glühwendel 18 gegenüber einer oxidierenden und nitrierenden Atmosphäre geschützt ist. Dazu ist der Innenraum des Glührohres 16 an der Öffnung 22 mit einer Heizkörperdichtung 30 verschlossen. Die Heizkörperdichtung 30 wird von einem Dichtelement 31 aus Grafit und mindestens einer elektrischen Isolierung gebildet. Das Dichtelement 31 aus Graphit ist in einem Dichtungsabschnitt 23 zwischen dem Glührohr 16 und dem Anschlussbolzen 17 elektrisch isoliert angeordnet und dort verpresst, wobei die elektrische Isolierung das Dichtelement 31 aus Grafit zumindest im Bereich des Dichtungsabschnitts 23 gegenüber dem Glührohr 16 und/oder dem Anschlussbolzen 17 elektrisch isoliert. Der Dichtelement 31 aus Grafit umschließt dabei mit der inneren Fläche den Anschlussbolzen 17. Auf die äußere Umfangsfläche des Dichtelements 31 aus Grafit wird das Glührohr 16 gepresst. Die elektrische Isolierung ist notwendig, weil Grafit elektrische leitend ist und ein Kurzschluss zwischen Glührohr 16 und Anschlussbolzen 17 vermieden werden muss. Zur Ausbildung der Heizkörperdichtung 30 weist das Glührohr 16 zumindest im Bereich des Dichtungsabschnitts 23 eine Durchmesserreduzierung 26 auf, mittels welcher das Dichtelement 31 aus Grafit zwischen Glührohr 16 und dem Anschlussbolzen 17 verpresst ist.Essential for the life of the filament 18 is that the material of the filament 18 is protected against an oxidizing and nitriding atmosphere. This is the interior of the glow tube 16 at the opening 22 with a radiator seal 30 locked. The radiator seal 30 is from a sealing element 31 made of graphite and at least one electrical insulation. The sealing element 31 graphite is in a sealing section 23 between the glow tube 16 and the connecting bolt 17 arranged electrically isolated and pressed there, wherein the electrical insulation, the sealing element 31 of graphite at least in the region of the sealing section 23 opposite the glow tube 16 and / or the connecting bolt 17 electrically isolated. The sealing element 31 made of graphite encloses the connecting bolt with the inner surface 17 , On the outer peripheral surface of the sealing element 31 graphite becomes the glow tube 16 pressed. The electrical insulation is necessary because graphite is electrically conductive and a short circuit between the glow tube 16 and connecting bolts 17 must be avoided. For the formation of the radiator seal 30 has the glow tube 16 at least in the region of the sealing section 23 a diameter reduction 26 on, by means of which the sealing element 31 made of graphite between glow tube 16 and the connecting bolt 17 is compressed.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die elektrische Isolierung von einer auf dem Anschlussbolzen 17 aufgebrachten elektrischen Isolationsschicht 32 gebildet. Das Dichtelement 31 aus Grafit ist zwischen Isolationsschicht 32 und Glührohr 16 verpresst.According to the embodiment 2 is the electrical insulation of one on the terminal stud 17 applied electrical insulation layer 32 educated. The sealing element 31 made of graphite is between insulation layer 32 and glow tube 16 pressed.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist die elektrische Isolierung von einer in der Öffnung 22 im Bereich des Dichtungsabschnitts 23 an der Innenwand des Glührohres 16 ausgebildeten elektrischen Isolationsschicht 33 ausgeführt. Das Dichtelement 31 aus Grafit ist zwischen Isolationsschicht 33 und Anschlussbolzen 17 verpresst.According to the embodiment 3 is the electrical insulation of one in the opening 22 in the area of the sealing section 23 on the inner wall of the glow tube 16 trained electrical insulation layer 33 executed. The sealing element 31 made of graphite is between insulation layer 33 and connecting bolts 17 pressed.

Es ist aber auch denkbar sowohl am Anschlussbolzen 17 als auch an der Innenwand des Glührohres 16 jeweils eine elektrische Isolationsschicht 32, 33 auszubilden und das Dichtelement 31 aus Grafit dann zwischen den Isolationsschichten zu verpressen.But it is also conceivable both on the connecting bolt 17 as well as on the inner wall of the glow tube 16 each an electrical insulation layer 32 . 33 form and the sealing element 31 from graphite then to press between the insulation layers.

Die elektrischen Isolationsschichten 32 und 33 können beispielsweise aus Glas, Silikat-, Bor- oder Bosilikatglas, Metalloxiden, Metallnitride oder Metalloxynitride bestehen und werden durch an sich bekannten Verfahren, z. B. mittels Gasphasenabscheidung auf den Anschlussbolzen 17 und/oder an der Innenwand des Glührohres 16 aufgebracht.The electrical insulation layers 32 and 33 may for example consist of glass, silicate, boron or Bosilikatglas, metal oxides, metal nitrides or metal oxynitrides and are prepared by methods known per se, for. B. by vapor deposition on the connecting bolt 17 and / or on the inner wall of the glow tube 16 applied.

Eine wirksame Heizkörperdichtung 30 zwischen Glührohr 16 und Anschlussbolzen 17 wird dadurch realisiert, indem das Dichtelement 31 im Form eines vorgepressten Grafitrings auf den Anschlussbolzen 17 im Bereich der elektrischen Isolationsschicht 32, 33 aufgeschoben wird, so dass sich der vorgepresste Grafitring in der Öffnung 22 des Glührohres 16 im Bereich des Dichtungsabschnitts 23 befindet. Nachfolgend wird das Glührohr 16 beispielsweise durch Rundkneten im Durchmesser in Form der Durchmesserreduzierung 26 reduziert, wodurch sich das Glührohr 16 im Bereich des Dichtungsabschnitts 23 auf den vorgepressten Grafitring presst. Dadurch wird der vorgepresste Grafitring in der Öffnung 22 des Glührohres 16 im Bereich des Dichtungsabschnitts 23 zwischen Glührohr 16 und Anschlussbolzen 17 verpresst. Der in vorgepresster Form eingesetzte Grafitring wird dabei verformt, wodurch sich zwischen Glührohr 16 und Anschlussbolzen 17 das Dichtelement 31 aus Grafit ausbildet und dadurch die Heizkörperdichtung 30 entsteht.An effective radiator seal 30 between glow tube 16 and connecting bolts 17 is realized by the sealing element 31 in the form of a pre-pressed graphics titration on the connecting bolt 17 in the area of the electrical insulation layer 32 . 33 is pushed, so that the pre-pressed graphite ring in the opening 22 of the glow tube 16 in the area of the sealing section 23 located. The following is the glow tube 16 for example, by rotary swaging in diameter in the form of diameter reduction 26 reduces, resulting in the glow tube 16 in the area of the sealing section 23 pressed on the pre-pressed graphite ring. This will cause the pre-pressed graphite ring in the opening 22 of the glow tube 16 in the area of the sealing section 23 between glow tube 16 and connecting bolts 17 pressed. The graphite ring used in pre-pressed form is thereby deformed, resulting in between the glow tube 16 and connecting bolts 17 the sealing element 31 made of graphite and thus the radiator seal 30 arises.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2010/027697 [0004]
WO 2006/027280 A1 [0005]

Claims

Glow plug with a metallic housing ( 10 ), which a longitudinal bore ( 12 ), in which a glow plug ( 14 ), which is a glow tube ( 16 ) and one in the glow tube ( 16 ) arranged filament ( 18 ), wherein the filament ( 18 ) at one end with the glow tube ( 16 ) and at the other end with a connecting bolt ( 17 ) is electrically contacted, wherein the connecting bolt ( 17 ) in an axial opening ( 22 ) of the glow tube ( 16 protrudes) and there in a sealing section ( 23 ) by means of a radiator seal ( 30 ) electrically insulating with the glow tube ( 16 ), characterized in that the radiator seal ( 30 ) with a sealing element ( 31 ) of graphite and at least one electrical insulating layer ( 32 . 33 ) is executed, and that the glow tube ( 16 ) with the sealing element ( 31 ) of graphite on the connecting bolt ( 17 ) is pressed.

Glow plug according to Claim 1, characterized in that the electrical insulating layer ( 32 ) at least in the region of the sealing section ( 23 ) on the connecting bolt ( 17 ) is trained.

Glow plug according to Claim 1, characterized in that the electrical insulating layer ( 33 ) at least in the region of the sealing section ( 23 ) on the inner wall of the glow tube ( 16 ) is trained.

Glow plug according to claim 1, characterized in that at least in the region of the sealing portion ( 23 ) on the connecting bolt ( 17 ) and on the inner wall of the glow tube ( 16 ) each have an electrical insulating layer ( 32 . 33 ) is trained.

Glow plug according to one of the preceding claims, characterized in that the glow tube ( 16 ) at least in the region of the sealing section ( 23 ) a diameter reduction ( 26 ), by means of which the sealing element ( 31 ) of graphite with the connecting bolt ( 17 ) is compressed.

Method for producing the glow plug according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element ( 31 ) in the form of a pre-pressed Grafitrings on the connecting bolt ( 17 ) in the region of the sealing section ( 23 ) is arranged, and then that the pre-pressed graphite ring in the opening ( 22 ) of the glow tube ( 16 ) in the sealing section ( 23 ) between glow tube ( 16 ) and connecting bolts ( 17 ) is pressed.

Method according to claim 6, characterized in that the glow tube ( 16 ) at least in the region of the sealing section ( 23 ) by swaging a diameter reduction ( 26 ) experiences, through which the pre-pressed graphite ring between glow tube ( 16 ) and connecting bolts ( 17 ) is pressed.