DE2314669A1 - SPARK PLUG - Google Patents
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Description
Zündkerzespark plug
Zündkerzen bestehen im allgemeinen aus einem Metallmantel oder -gehäuse mit einem Flansch oder einer anderen Befestigungseinrichtung zum Befestigen der Zündkerze in einem Turbinentriebwerk, wobei der Mantel eine Elektrode der Zündkerze bildet. Eine zentrale Elektrode führt durch den Mantel und wird von einem Isolator j getragen, der die zentrale Elektrode umgibt und der in eine öffnung im Metallmantel eingepaßt ist. Ein Packungsring oder eine Büchse aus Kupfer ist dann zwischen dem Isolator und dem Mantel vorgesehen zur Abdichtung der öffnung im Gehäuse, durch das sich der Isolator erstreckt, gegen den Austritt von Gasen. Sogar wennSpark plugs generally consist of a metal shell or housing with a flange or other fastening device for securing the spark plug in a turbine engine, the jacket forming an electrode of the spark plug. A central one Electrode leads through the jacket and is carried by an insulator j which surrounds the central electrode and which is inserted into an opening is fitted in the metal jacket. A packing ring or sleeve made of copper is then between the insulator and the jacket provided for sealing the opening in the housing, through which the insulator extends, against the escape of gases. Even if
(die Dichtung anfänglich dicht ist, löst sich die Kupferpackung(If the seal is initially tight, the copper packing will loosen
j nach einer Benützungszeit unter den im Triebwerk angetroffenen ;Drücken und unter der wiederholten Wirkung des Erhitzens und Abkühlens und unter Schwingungen, und läßt den Austritt von Gasen : zu, was ein Austreten des Triebwerksdrucks durch die Zündkerze zuläßt. Von den oben genannten Zuständen ist die Wärmeausdehung i _ . . -2-j after a period of use among those found in the engine ; Pressing and under the repeated action of heating and cooling and under vibrations, and allows the escape of gases: to what a leakage of the engine pressure through the spark plug allows. Of the above states, the thermal expansion is i _. . -2-
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und -Kontraktion das vorherrschende Problem. Unabhängig von der ; Art des verwendeten Dichtungsmechanismus' kann die Ausdehnung und Kontraktion des Mantels und des Isolators unter Umständen ein : Freibrechen des Dichtungsmechanismus1 bewirken und ein Austreten 'von Gasen zulassen.and contraction is the predominant problem. Independent of ; The type of sealing mechanism used can cause the expansion and contraction of the jacket and the insulator under certain circumstances to break free of the sealing mechanism 1 and allow gases to escape.
j : j :
Bei einer bekannten Zündkerze ist eine zwischen dem Isolator und . dem Mantel angeordnete Met all zwischenwand mit einem Ende am Iso- * lator und mit dsm anderen Ende am Gehäuse angelötet. Im tatsächlichen Betrieb hat sich herausgestellt, daß die Wärmedehnung und -Kontraktion während des Betriebs einen Ausfall der gelöteten Teilje erzeugt, so daß die Gase aus dem Triebwerk austreten. Untersuchungen von Fehlern enthülLten die Tatsache, daß während des Betriebs lie Wärmedehnung des Metallmantels den^ Innendurchmesser des Mantels vergrößerte, während die Wärmedehnung des Durchmessers des Keramik isolators geringer war als die Ausdehnung des Innendurchmessers des Mantels, was eine Zunahme des radialen Abstands zwischen dem Isolator und dem Mantel ergab. Diese Zunahme des radialen Abstands erzeugt Spannungen zwischen der Zwischenwand und dem Gehäuse oder dem Isolator, die einen Ausfall einer der gelöteten Verbindungen verursacht.In a known spark plug there is one between the insulator and. metal partition arranged on the jacket with one end at the iso- * lator and soldered to the housing with the other end. In actual In operation, it has been found that thermal expansion and contraction during operation cause failure of the soldered parts generated so that the gases escape from the engine. Investigations of errors revealed the fact that during operation Let thermal expansion of the metal jacket take up the inner diameter of the jacket enlarged, while the thermal expansion of the diameter of the ceramic insulator was less than the expansion of the inner diameter of the jacket, resulting in an increase in the radial distance between the insulator and the jacket. This increase in radial distance creates stress between the intermediate wall and the housing or the insulator, causing failure of one of the soldered Connections caused.
Die gegenwärtigen Funkenentladungsgeräte bieten daher keine innere Druckdiehtung zwischen Isolator und Mantel, die über lange Zeit zufriedenstellend arbeitet, während sie häufiger Wärmedehnung und -Kontraktion unterworfen ist.Current spark discharge devices therefore do not provide internal Compression stretching between the insulator and the jacket, which works satisfactorily for a long time, while more frequent thermal expansion and is subject to contraction.
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vorliegende Erfindung schafft eine Zündkerze für Turbinentriebi werke, die den Gasaustritt aus den Triebwerken besser verhindern j kann als frühere Zündkerzen.The present invention provides a spark plug for Turbinentriebi works that better prevent the escape of gas from the engines j can than previous spark plugs.
Die Erfindung stellt eine verbesserte Zündkerze dar, die durch
eine Druckdichtungsmetallzwischenwand gekennzeichnet ist, bei der ;The invention provides an improved spark plug made by
a pressure seal metal partition is characterized in which;
,,
die Innenseite eines Endteils am Isolator gelötet ist, der die ! zentrale Elektrode umgibt, und bei dem das andere Ende an das
Ende des Zündkerzenmantels geschweißt ist.the inside of an end part is soldered to the insulator, which the! central electrode, and the other end to the
End of the spark plug shell is welded.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Zündkerze
eine langgestreckte, innere Elektrode auf, einen die Elektrode umgebenden, dazwischen angeordneten Isolator, einen äußeren, langgestreckten
Metallmantel, der koaxial um die Elektrode und dem Isolator angeordnet ist und eine Metallzwischenwand, von der ein Teil
an den Isolator gelötet ist und ein Ende an den Mantel geschweißt ist, so daß das hintere Teil der Zwischenwand radiale und axiale
Bewegungen des Isolators und des Mantels ausgleichen kann, wobei
eine druckdichte Abdichtung zwischen den Druckgasen innerhalb des Triebwerks und der Atmosphäre aufrecht erhalten wird.In one embodiment of the invention, the spark plug
an elongated, inner electrode, an insulator surrounding the electrode, arranged therebetween, an outer, elongated metal jacket which is arranged coaxially around the electrode and the insulator, and a metal partition, part of which is soldered to the insulator and one end to the Jacket is welded so that the rear part of the partition wall is radial and axial
Can compensate for movements of the isolator and the jacket, whereby
a pressure-tight seal is maintained between the pressurized gases within the engine and the atmosphere.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeich nung beschrieben. Darin zeigt:There will now be an embodiment of the invention with reference to the drawing described below. It shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Zündkerze, die die Grundsätze
der vorliegenden Erfindung verwendet;Fig. 1 is a longitudinal section of a spark plug embodying the principles
used in the present invention;
ΐFig. 2 eine geschnittene Ansicht der Zwischenwand, die zum Ver- ; -4-ΐFig. 2 is a cross-sectional view of the intermediate wall, which is used for connecting ; -4-
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wirklichen der Ziele der Ziele der vorliegenden Erfindung verwendet wird.real one of the objectives of the objectives of the present invention is used will.
Fig. 1 zeigt eine Zündkerze mit einer stromungsmitteldichten Abdich- !tung zwischen einer zentralen Elektrode 30 und einem äußeren Manjtel 20. Der hier verwendete Ausdruck strömungsmitteldicht oder j druckdicht bedeutet eine Dichtung zwischen zwei Gliedern, die die Strömung eines Strömungsmittels, etwa Gas, sogar unter Druck zwischen den beiden Gliedern verhindert.Fig. 1 shows a spark plug with a flux-proof sealing between a central electrode 30 and an outer jacket 20. As used herein, fluid-tight or j pressure-tight means a seal between two members that form the Flow of a fluid, such as gas, prevented even under pressure between the two members.
Die Zündkerze hat eine langgestreckte, zentrale Elektrode 30, i einen Keramikisolator 40, eine erste Metallzwischenwand 50, einen äußeren Metallmantel 20, der die zweite Elektrode bildet, eine zweite Zwischenwand 1, die konzentrisch zwischen dem Isolator 40 und Mantel 20 angeordnet ist, einen vorderen Isolator 80 und eine Büchse 60.The spark plug has an elongated central electrode 30, i a ceramic insulator 40, a first metal partition 50, an outer metal jacket 20 forming the second electrode, a second partition 1, which is arranged concentrically between the insulator 40 and jacket 20, a front insulator 80 and a can of 60.
Die zentrale Elektrode 30 bsteht im allgemeinen aus elektrisch leitendem Material, so daß sich eine Bogenentladung zwischen der Spitze 32 der Elektrode 30 und dem umgebenden Teil 20 der Mantelelektrode 23 bildet, wenn die zentrale Elektrode 30 in einem elek-i irischen Kreis mit dem Vorderteil 23 der äußeren Mantelelektrode 20 liegt. Das Endteil der Elektrode 30, auf der die Funkenentladung auftritt, hat ein zylindrisches Endteil mit einem viel größeren Durchmesser als die übrige Elektrode, die hierin einen oder : mehrere Kanäle 31 für einen Gasdurchtritt enthält, um die Spitze der Elektrode 30 im Betrieb zu kühlen.The central electrode 30 is generally composed of electrical conductive material, so that an arc discharge between the tip 32 of the electrode 30 and the surrounding part 20 of the clad electrode 23 forms when the central electrode 30 is in an electrical circle with the front part 23 of the outer jacket electrode 20 lies. The end part of the electrode 30 on which the spark discharge occurs has a cylindrical end part with a much larger one Diameter than the rest of the electrode, which here contains one or more channels 31 for a gas passage around the tip to cool the electrode 30 during operation.
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Der größte Teil der zentralen Elektrode wird von einem Keramikisolator umgeben, der die zentrale Elektrode 30 gegenüber der äußeren Mantelelektrode 20 elektrisch isoliert. Um jedes Entweichen von Gasen durch eine Bohrung 41 des Isolators 40 zu verhindern, verbindet (gelötet) und dichtet eine erste ZwischenwandMost of the central electrode is made up of a ceramic insulator surrounded, which electrically insulates the central electrode 30 from the outer jacket electrode 20. About every escape to prevent gases through a bore 41 of the insulator 40 connects (soldered) and seals a first partition
strömungsmitteldicht den Isolator 40 und die zentrale Elektrode 30,fluid-tight the insulator 40 and the central electrode 30,
Die erste Membran 50 besteht im allgemeinen aus einem metallischen Material, das zur Bildung einer um 360 umlaufenden, ununterbroche,-•nen Verbindung 51 zwischen der ersten Zwischenwand 50 und einem iTeil der Innenseite des Isolators 40 verlötet ist. Zur Sicherstel-The first diaphragm 50 is generally made of a metallic one Material that is used to form a 360-degree, uninterrupted, - • nen Connection 51 between the first partition 50 and a part of the inside of the insulator 40 is soldered. To ensure
'lung einer Strömungsmitteldichten Abdichtung zwischen der ersten * Zwischenwand 50 und der zentralen Elektrode 30 ist die erste Zwischenwand 50 zur Bildung einer um 360 umlaufenden Verbindung 52Development of a fluid-tight seal between the first * The partition 50 and the central electrode 30 is the first partition 50 to form a 360-circumferential connection 52
j an die zentrale Elektrode gelötet.j soldered to the central electrode.
j Entsprechend der üblichen Zündkerzenherstellung ist eine zylindri-' sehe Kupferkeildichtung 60 zwischen dem äußeren Mantel 20 und dem . dazwischenliegenden Isolator 40 angeordnet.j According to the usual production of spark plugs, a cylindrical ' see copper wedge seal 60 between outer shell 20 and the. interposed insulator 40.
Ein zweiter, vorderer, keramischer Isolator 80 mit einer Schulter 81 ist innerhalb des Mantels 20 angeordnet, um eine radiale und axiale Bewegung der zentralen Elektrode 30 zu verhindern, dieA second, front, ceramic insulator 80 having a shoulder 81 is disposed within the shell 20 to provide a radial and to prevent axial movement of the central electrode 30, the
eine Berührung zwischen der zentralen Elektrode 30 und der Mantel-! elektrode 20 ergeben könnte. Es warden somit elektrische Kurzschlüs se verhindert.a contact between the central electrode 30 and the jacket! electrode 20 could result. This prevents electrical short circuits.
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Der äußere Mantel 20 weist einen Befestigungsflansch 21 auf zur ' i Befestigung der Zündkerze in einem Turbinentriebwerk. Der Mantel 20 hat ferner Einlaß- und Auslaßöffnungen 24, 25, 26 für einen Ein- und Austritt von Triebwerksgasen in die Zündkerze zum Kühlen der Elektrode 30, und einen vorderen Mantelteil oder eine Kappe 23, die an einer Stelle 29 an den Mantel 20 geschweißt ist. Der vordere Teil der Mantelkappe 23 hat eine öffnung 22, die die Entladungsfläche der Mantelelektrode bildet, die mit der Entladungsfläche 32 der Steuerelektrode 30 die Funkenstrecke bildet. Beim Zusammenbau der Zündkerze sind der vordere, keranische Isolator und dann die Mantelkappe 23 die letzten beiden der Anordnung hin-j zugefügten Teile, wobei die Mantelkappe 23 den vorderen Isolator 80 zurückhält, wenn sie an den Mantel 20 geschweißt wurde.The outer shell 20 has a fastening flange 21 for fastening the spark plug in a turbine engine. The coat 20 also has inlet and outlet openings 24, 25, 26 for one Ingress and egress of engine gases into the spark plug for cooling the electrode 30, and a front shell part or a cap 23, which is welded to the jacket 20 at one point 29. The front part of the jacket cap 23 has an opening 22 which forms the discharge surface forms the jacket electrode, which forms the spark gap with the discharge surface 32 of the control electrode 30. At the Assembling the spark plug, the front, keranic insulator and then the jacket cap 23 are the last two of the arrangement hin-j added parts, with the jacket cap 23 retaining the front insulator 80 when it has been welded to the jacket 20.
Die zweite Zwischenwand 1 besteht vorzugsweise aus einem metallischen Material, etwa einer Nickel-Eisenlegierung, die wegen ihrer elastischen Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich (0 bis 372 C) gewählt wird, und wird konzentrisch um den zwischenliegenden Isolator 40 angeordnet. Das vordere Teil der Zwischenwand 1 ist an den Isolator 40 gelötet und bildet eine um 360 umlaufende "Verbindung 11 zwischen dem Isolator 40 und der zweiten Zwischenwand. Das gegenüberliegende Ende der Zwischenwand 1 ist an den Mantel 20 geschweißt und bildet eine ununterbrochene, um 360 umlaufende Verbindung zwischen der Zwischenwand 1 und dem Mantel 20. Es ist wichtig an dieser besonderen Stelle darauf hinzuweisen, daß die zweite Zwischenwand 1 zwischen dem Isolator 40 und dem Mantel 20 in einer Stellung angeordnet ist,The second partition 1 is preferably made of a metallic one Material, such as a nickel-iron alloy, which due to its elastic properties over a wide temperature range (0 to 372 C) is selected and is arranged concentrically around the intermediate insulator 40. The front part of the Partition 1 is soldered to insulator 40 and forms a 360-degree connection 11 between insulator 40 and the second partition. The opposite end of the partition 1 is welded to the jacket 20 and forms an uninterrupted, 360 circumferential connection between the partition 1 and the jacket 20. It is important at this particular point to point out that the second partition 1 is arranged between the insulator 40 and the jacket 20 in a position
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: die im Gegensatz zu derjenigen irgendwelcher bisherigen Zündkerzen liegt. Diese Lösung gestattet ein Be fes tigungs verfahren, das von ■■ 'allen übrigen Zündkerzen abweicht, bei denen in der umgekehrten ; Stellung sowohl die inneren als auch die äußeren, zylindrischen !: which is in contrast to that of any previous spark plugs. This solution makes Be fes tigungs method other than all the other spark plugs ■■ 'in which inverted in the; Position both the inner and the outer, cylindrical!
! Flächen der Zwischenwand an den Isolator bzw. die Wand gelötet ι wurden. Diese frühere Lösung des Anlötens jedes Endes begrenzt die Fähigkeit früherer Zündkerzen im Hinblick auf das Ausgleichen von radialer und axialer Ausdehnung ohne Ausfallen der Verbindung. Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wirkt die die Zwischenwand 1 mit dem Mantel 20 verbindende Schweißnaht 21 als Gelenk zum Aus-j gleichen der Zunahme des radialen Abstands zusammen mit dem hinteren Teil 2 der Zwischenwand 1 zwischen der Außenseite des Isolators 40 und der Innenseite des Mantels 20.! Surfaces of the intermediate wall soldered to the insulator or the wall became. This prior approach to soldering each end limited the ability of prior spark plugs to equalize of radial and axial expansion without failure of the connection. In the arrangement shown in FIG. 1, the partition acts 1 with the jacket 20 connecting weld 21 as a joint for Aus-j equal to the increase in the radial distance together with the rear part 2 of the partition 1 between the outside of the insulator 40 and the inside of the jacket 20.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht der zweiten Zwischenwand 1, die an den Mantel 20 geschweißt und an den Isolator 40 gelötet ist. Die Zwischenwand hat ein mit einem zylindrischen Vorderteil 4 verbundenes, zylindrisches Hinterteil, wobei das Vorderteil 4 einen kleineren Durchmesser als das Hinterteil hat, das von einem konischen Teil 3 zusammengehalten wird,dessen erzeugende Linie B einen Winkel von 45 mit der Achse A des zylindrischen Teils einschließt. Das Verbindungsglied 3 zwischen den beiden zylindrischen Teilen steht vorzugsweise unter einem Winkel, der kleinerFIG. 2 shows a sectional view of the second partition 1, which is welded to the jacket 20 and soldered to the insulator 40. The intermediate wall has a cylindrical rear part connected to a cylindrical front part 4, the front part 4 having a has a smaller diameter than the rear part, that of a conical Part 3 is held together, the generating line B of which includes an angle of 45 with the axis A of the cylindrical part. The connecting member 3 between the two cylindrical parts is preferably at an angle that is smaller
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j als 90° ist, um eine gewisse Federung zwischen den beiden zylin-j is 90 ° in order to have a certain amount of suspension between the two
j drischen Teilen vorzusehen, und hat vorzugsweise 33 bis 55 . Diej ses konische Teil 3 und das größere, zylindrische Teil 2 gleichen den größten Teil der axialen und radialen Ausdehnung zwischen dem j Isolator 40 und dem Mantel 20 aus. Dieses Teil gestattet durchj drical parts to be provided, and preferably has 33 to 55. Diej ses conical part 3 and the larger, cylindrical part 2 equal most of the axial and radial extent between the j insulator 40 and the jacket 20. This part allowed by
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Biegung dem Mantel 20 und dem Isolator 40 sich auszudehnen und zusammenzuziehen, ohne die Unversehrtheit der dazwischen angeordneten, druckdichten Abdichtung zu durchbrechen. Ein weiterer Vorteil die Zwischenwand mit dem Mantel 20 durch eine Schweißnaht zu !verbinden ist der, daß eine Schweißnaht bei höheren Temperaturen 1 unter größeren Spannungen und Verformungen ohne Ausfall arbeiten kann als eine Lötverbindung.Flexure, the jacket 20 and the insulator 40 expand and contract without breaking the integrity of the pressure-tight seal disposed therebetween. Another advantage! Is connecting the intermediate wall to the shell 20 by a weld to the that a weld at higher temperatures 1 under greater stresses and deformations can operate without failure than a solder joint.
Es kann z.B. zusätzlich zur zweiten Zwischenwand 1 am Ende der Zündkerze weiter unterhalb des Isolators eine dritte Zwischenwand eingeführt werden. In einem solchen Fall könnte das hintere Teil des Mantels 20 aus mehr als einem Stück hergestellt werden, so daß eine innere Schulter unterhalb des äußeren Befestigungsflansches 21 zum Anschweißen der dritten Zwischenwand vorhanden wäre. Die Zwischenwand 1 kann so gestaltet werden, daß sie sich dort an den Innendurchmesser des Mantels 20 und den Außendurchmesser des Isolators 40 anpaßt, wo die Schweißnaht bzw. die Lötung hergestellt sind. Offensichtlich sind koaxiale, zylindrische Rohre die am einfachsten zu verwendenden Formen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Formen beschränkt. . jFor example, in addition to the second partition 1 at the end of the A third partition wall can be inserted further below the insulator. In such a case the rear part could of the shell 20 can be made in more than one piece so that an inner shoulder is below the outer mounting flange 21 would be present for welding the third partition wall. The partition 1 can be designed so that it is there the inner diameter of the jacket 20 and the outer diameter of the insulator 40 adjusts where the weld or the soldering is made are. Obviously, coaxial cylindrical tubes are the easiest shapes to use. However, the invention is not limited to such shapes. . j
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