DE102019112957A1 - Annular seal for spark plug or the like - Google Patents
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Abstract
Eine Dichtungseinheit 1 umfasst ringförmige erste und zweite Dichtungselemente 10, 20, wobei jedes Dichtungselement ringförmige erste und zweite Dichtflächen 12, 22, 13, 23 aufweist. Die Dichtungselemente sind koaxial mit ihren ersten Dichtflächen 12, 22 anstoßend angeordnet, um eine Grenzfläche 2 zu definieren, die einen Winkel θ mit der zentralen Achse X der Einheit ausbildet, und dann axial an ihren zweiten Dichtflächen 13, 23, um relative axiale und radiale Verschiebung Δa, Δr zwischen den ersten Dichtflächen 12, 22 zu bewirken. Die radiale Verschiebung Δr erzeugt eine Ringspannung Hc, Ht, die eine elastische Verformung in einem oder beiden Dichtungselementen 10, 20 bewirkt.A sealing unit 1 comprises annular first and second sealing elements 10, 20, each sealing element having annular first and second sealing surfaces 12, 22, 13, 23. The sealing members are disposed coaxially with their first sealing surfaces 12, 22 to define an interface 2 forming an angle θ with the central axis X of the unit, and then axially at their second sealing surfaces 13, 23, relative axial and radial Displacement Δa, Δr between the first sealing surfaces 12, 22 to effect. The radial displacement Δr produces an hoop stress Hc, Ht which causes elastic deformation in one or both of the seal members 10, 20.
Description
Gebiet der TechnikField of engineering
Diese Offenbarung betrifft Dichtungen und insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, Dichtungen für die Verwendung beim Abdichten eines Gewindekörpers, wie z. B. einer Zündkerze oder einer Glühkerze, gegenüber einer Montagefläche eines Verbrennungsmotors.This disclosure relates to seals, and more particularly, though not exclusively, seals for use in sealing a threaded body, such as a threaded body. As a spark plug or a glow plug, with respect to a mounting surface of an internal combustion engine.
Stand der TechnikState of the art
Ringförmige Dichtungsringe und Dichtungen für Zündkerzen sind im Allgemeinen nötig, um in Kompression zwischen axial gegenüberliegenden Flächen der Zündkerze und des Zylinderkopfes zu wirken. Im Allgemeinen sind solche Dichtungen aus Metall hergestellt, um sich elastisch zu verformen, um die Setzungsbewegung oder Unebenheit auszugleichen und gleichzeitig eine druckdichte Dichtung über die Betriebstemperaturbereiche des Motors aufrechtzuerhalten.Annular seal rings and seals for spark plugs are generally needed to act in compression between axially opposed surfaces of the spark plug and the cylinder head. In general, such gaskets are made of metal to elastically deform to compensate for settling motion or unevenness while maintaining a pressure-tight seal over the operating temperature ranges of the engine.
Solche Dichtungen können durch plastische Verformung beschädigt werden, die aus der Anwendung übermäßiger Wärme oder übermäßiger axialer Kräfte in Verwendung resultieren.Such gaskets may be damaged by plastic deformation resulting from the application of excessive heat or excessive axial forces in use.
Dichtungen des oben erwähnten Typs haben einen im Allgemeinen S-förmigen Querschnitt, wie zum Beispiel durch
Es kann jedoch sein, dass die gekrümmten Flächen nur kleine Kontaktbereiche und damit nur begrenzte Wärmeübertragung zwischen der Zündkerze und dem Zylinderkopf bereitstellen. Bessere Wärmeübertragung ist wünschenswert, um die Zündkerze und die Dichtung in Verwendung zu kühlen, und kann die Nutzungsdauer von einer oder beiden Komponenten verlängern.However, it may be that the curved surfaces provide only small contact areas and thus only limited heat transfer between the spark plug and the cylinder head. Better heat transfer is desirable to cool the spark plug and gasket in use, and may extend the useful life of one or both components.
KurzdarstellungSummary
Demgemäß stellt die vorliegende Offenbarung in ihren verschiedenen Aspekten eine Dichtung und ein Verfahren zum Ausbilden einer Dichtung bereit, wie in den Ansprüchen definiert.Accordingly, the present disclosure, in its various aspects, provides a seal and method of forming a seal as defined in the claims.
Die Dichtung umfasst erste und zweite ringförmige Dichtungselemente, wobei jedes Dichtungselement erste und zweite ringförmige Dichtflächen aufweist. Die Dichtung wird durch Zusammensetzen der Dichtungselemente ausgebildet, um eine Einheit auszubilden, die eine Öffnung definiert, die sich entlang einer Achse
Bei Betrachtung in einer Ebene
Figurenlistelist of figures
Weitere Merkmale und Vorteile werden aus den veranschaulichenden Ausführungsformen offensichtlich, die nun, nur beispielhaft und ohne Einschränkung des Umfangs der Ansprüche und in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen Folgendes gilt:
-
1 und2 eine Draufsicht bzw. und eine Unteransicht eines ersten Dichtungselements sind; -
3 und4 eine Draufsicht bzw. und eine Unteransicht eines zweiten Dichtungselements sind; -
5 ein SchnittA - A (1 ) durch das erste Dichtungselement ist; -
6 ein SchnittB - B (3 ) durch das zweite Dichtungselement ist; -
7 eine Seitenansicht der ersten und zweiten Dichtungselemente, zusammengesetzt, ist; -
8 ein SchnittA - A undB - B durch die Einheit von7 , in einer gemeinsamen Ebene P, die die AchseX enthält, ist; -
9 eine Draufsicht der Einheit von7 ist, die die Ringspannungen veranschaulicht, die durch die ersten und zweiten Dichtungselemente durch axiale Kompression der Einheit erzeugt wird; -
10 die Einheit von7 in Verwendung zeigt, um eine Dichtung zwischen einer Zündkerze und dem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors auszubilden; und -
11 und12 einen Teil der Einheit von10 vor bzw. nach der axialen Kompression der Dichtung zeigen; und -
13 eine andere Dichtungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
-
1 and2 are a plan view and a bottom view of a first sealing element; -
3 and4 are a plan view and a bottom view of a second sealing element; -
5 a cutA - A (1 ) is through the first sealing element; -
6 a cutB - B (3 ) through the second sealing member; -
7 a side view of the first and second sealing elements, is composed; -
8th a cutA - A andB - B through the unity of7 , in a common plane P, which is the axisX contains is; -
9 a top view of the unit of7 illustrating the hoop stresses generated by the first and second seal members by axial compression of the unit; -
10 the unity of7 shown in use to form a seal between a spark plug and the cylinder head of an internal combustion engine; and -
11 and12 a part of the unit of10 before and after the axial compression of the seal; and -
13 another sealing unit according to a second embodiment shows.
Bezugsziffern und Zeichen, die in mehr als einer der Figuren erscheinen, geben in diesen jeweils dieselben oder entsprechende Elemente an.Reference numerals and characters appearing in more than one of the figures indicate the same or corresponding elements therein.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Bezugnehmend auf
In dieser Spezifikation sind die Begriffe „axial“ und „radial“ unter Bezugnahme auf die zentrale Achse
Jedes Dichtungselement
In Verwendung sind die ersten und zweiten Dichtungselemente
Im zusammengebauten Zustand sind die ersten Dichtflächen
Bezugnehmend insbesondere auf
Der Winkel
Der Winkel
Ebenfalls bezugnehmend auf
Die ausgewogenen elastischen Kräfte energetisieren die Dichtungseinheit, um die zweiten Dichtflächen
Eines oder beide der ersten und zweiten Dichtungselemente
Die erste Dichtfläche
Vorteilhafterweise kann das erste Dichtelement
Die Dichtungseinheit kann über den Gewindekörper
Erneut bezugnehmend auf
Aus praktischen Gründen und wie durch die veranschaulichte Ausführungsform exemplarisch dargestellt, kann die zweite Dichtfläche
Eine oder jede der zweiten Dichtflächen
In alternativen Ausführungsformen können eine oder beide der zweiten Dichtflächen
Bevorzugt erstreckt sich jede der zweiten Dichtflächen
Insbesondere bezugnehmend auf
Bei Betrachtung in einer Ebene
Somit kann, wie durch die veranschaulichte Ausführungsform exemplarisch dargestellt, sich jede der ersten Dichtflächen
Erneut bezugnehmend auf
Die Einheit
Um gute Wärmeübertragungsfähigkeit in einer Dichtungseinheit
Jedes der ersten und zweiten Dichtungselemente
Ein Metall oder eine Metalllegierung kann für viele Anwendungen geeignet sein, wie z. B. Abdichten von Zündkerzen oder anderen Gewindekörpern für den Einbau in einen Verbrennungsraum.A metal or a metal alloy may be suitable for many applications, such. B. sealing of spark plugs or other threaded bodies for installation in a combustion chamber.
Wenn die ersten und zweiten Dichtungselemente aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sind, können die thermische Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit durch Anordnen der ersten und zweiten Dichtungselemente
Dies ist in der veranschaulichten Ausführungsform von
Zur Veranschaulichung des Punkts zeigt
Selbstverständlich können gute mechanische Festigkeit (insbesondere Beständigkeit gegenüber axialer Kompression) und thermische Leitfähigkeit trotzdem erhalten werden, wenn solche Konkavitäten in Bezug auf die Gesamtgröße des Schnitts nur gering sind.Of course, good mechanical strength (especially resistance to axial compression) and thermal conductivity can still be obtained if such concavities are small in relation to the overall size of the cut.
Somit ist im Beispiel von
Die Grenze
Zusammenfassend umfasst eine Dichtungseinheit
Die ersten und zweiten Dichtungselemente können so konfiguriert sein, dass, wie veranschaulicht, das erste Dichtungselement
In alternativen Ausführungsformen könnte sich eine der ersten Dichtflächen entlang einer geraden Linie erstrecken und die andere entlang einer gekrümmten Linie oder beide könnten sich mit gemeinsamer Krümmung (ausgewählt, um die gewünschte Beziehung zwischen axialer Verschiebung und radialer und Ringspannungen zu definieren) erstrecken, um eine gekrümmte Grenzfläche zu definieren.In alternative embodiments, one of the first sealing surfaces could extend along a straight line and the other along a curved line, or both could extend with a common curvature (selected to define the desired relationship between axial displacement and radial and hoop stresses) to a curved one Define interface.
Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability
Die neuartige Dichtungseinheit kann als Dichtungsring oder Dichtung in statischen (d. h. nicht rotierenden) Anwendungen anstatt elastisch komprimierbaren Dichtungseinheiten mit „S“- oder anderer Konfiguration verwendet werden, um effektive Wärmeübertragung zwischen axial gegenüberliegenden Dichtflächen, z. B. einem Motor und einer Zündkerze, einer Glühkerze, einer Kraftstoffeinspritzdüse, einem Sensor oder einem anderen Gewindekörper, der in einem Verbrennungsraum über eine Gewindeöffnung im Motor eingebaut ist, bereitzustellen, was die Lebensdauer der Dichtungseinheit und der zugehörigen Komponenten verlängert.The novel seal unit can be used as a gasket or seal in static (i.e., non-rotating) applications rather than "S" or other configuration elastically compressible gasketing units to provide effective heat transfer between axially opposed sealing surfaces, e.g. As an engine and a spark plug, a glow plug, a fuel injector, a sensor or other threaded body, which is installed in a combustion chamber via a threaded opening in the engine to provide, which extends the life of the sealing unit and the associated components.
Die Dichtungseinheit kann in Situationen verwendet werden, in denen die Dichtungselemente radial unbegrenzt sind, sodass sie problemlos mit dem Gewindekörper ausgebaut werden können, auch wenn sie in einem Rücksprung eingebaut sind, ohne an den Wänden es Rücksprungs haften zu bleiben.The sealing unit can be used in situations where the sealing elements are radially indefinite, so that they can be easily removed with the threaded body, even if they are installed in a recess, without sticking to the walls to jump back.
Thermische Leitfähigkeit zwischen den Dichtflächen kann durch Auswählen der relativen Abmessungen der Dichtungselemente verbessert werden, sodass L2 ≥ 0,3·L1 für gute Leitfähigkeit zwischen den ersten und zweiten Dichtungselementen und/oder sodass R1 ≥ 0,4·R3 und R2 ≥ 0,4·R3, bevorzugt R1 ≥ 0,5·R3 und R2 ≥ 0,5·R3 für gute Leitfähigkeit zwischen jedem der Dichtungselemente und der jeweiligen Dichtfläche des Motors, dem Gewindekörper oder einer anderen Verwendungsumgebung, und ferner durch Anordnen jedes Dichtungselements, sodass es eine im Wesentlichen monolithische Konstruktion aufweist, wie oben erörtert, und am bevorzugtesten durch Bereitstellen aller dieser Merkmale in Kombination.Thermal conductivity between the sealing surfaces can be improved by selecting the relative dimensions of the sealing elements such that L2 ≥ 0.3 * L1 for good conductivity between the first and second sealing elements and / or such that R1 ≥ 0.4 * R3 and R2 ≥ 0.4 R3, preferably R1 ≥ 0.5 · R3 and R2 ≥ 0.5 · R3, for good conductivity between each of the sealing members and the respective sealing surface of the motor, the threaded body or other use environment, and further arranging each sealing member so that it has a has substantially monolithic construction, as discussed above, and most preferably by providing all of these features in combination.
Eine relativ monolithische Konstruktion kann außerdem eine bessere Beständigkeit gegenüber Quetschen bereitstellen und so sicherstellen, dass die Dichtungseinheit weniger anfällig für Schäden durch axiale Druckkräfte im Vergleich zu einer „S“-förmigen oder anderen gefalteten Konfiguration, wie im Stand der Technik bekannt, ist.A relatively monolithic construction can also provide better resistance to crushing and thus ensure that the seal assembly is less prone to damage by axial compressive forces as compared to an "S" shaped or other folded configuration known in the art.
Um die Beständigkeit gegenüber axialer Kompression zu maximieren, können die ersten und zweiten Dichtungselemente
In diesem Fall kann das axial längere Dichtungselement oder, wenn beide Dichtungselemente eine gleiche axiale Länge haben, jedes Dichtungselement einen massiven Körper definieren, der sich bei Betrachtung in einer geraden Linie in der axialen Richtung zwischen seiner zweiten Dichtfläche
Auf diese Weise kann der monolithische Körper des axial längeren oder (wenn von gleicher axialer Länge) jedes der ersten und zweiten Dichtungselemente
Viele weitere Anpassungen können innerhalb des Umfangs der Ansprüche erfolgen. Many other adjustments can be made within the scope of the claims.
In den Ansprüchen werden Bezugsziffern und Zeichen in Klammern nur zur einfacheren Bezugnahme bereitgestellt und sollten nicht als einschränkende Merkmale betrachtet werden.In the claims, reference numerals and characters in parentheses are provided for convenience of reference only and should not be considered as limiting features.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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