DE3211262C2 - Glühkerze zur Verwendung in einem Dieselmotor und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Glühkerze zur Verwendung in einem Dieselmotor und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Abstract
Bei einer zur Verwendung in einem Dieselmotor geeigneten Glühkerze eines Aufbaus, bei dem ein Heizstab mit einem Ende eines hohlen Halters verbunden und eine äußere Anschlußklemme in das andere Ende des hohlen Halters durch einen elektrischen Isolator eingesetzt und elektrisch mit dem Heizstab verbunden ist, wird eine integral ausgebildete Anschlußeinheit geschaffen, die ein Metallrohr, einen elektrischen Isolator und den in dem Isolator eingebetteten äußeren Anschluß umfaßt. Nach Einsetzen der Anschlußeinheit in das andere Ende des hohlen Halters wird auf das andere Ende ein äußerer Druck ausgeübt, um das Metallrohr zwecks festen Verbindens des Metallrohrs mit dem Isolator zu deformieren. Darauf wird die Endfläche des anderen Endes des hohlen Halters verstemmt, um einen Ringwulst zu bilden, der die eingesetzte Anschlußeinheit hält. Mit dieser Anordnung wird die montierte Glühkerze in einem perfekten luftdichten Zustand gehalten, und zwar unabhängig von Variationen in der Umgebungstemperatur.
Description
Die Erfindung betrifft eine Glühkerze zur Verwendung in einem Dieselmotor (Dieselmaschine), wobei ein
Heizstab in einem (ersten) Ende eines hohlen Halters gehalten, eine äußere Verbindungsklemme in dem anderen (zweiten) Ende des hohlen Halters durch eine Isolierbuchse aufgenommen und die Verbindungsklemme
elektrisch mit dem Heizstab verbunden ist wobei die Isoüerbuchse von einem in dem anderen (zweiten) Ende
des hohlen Halters angeordneten Metallrohr sowie einem integral mit dem Metallrohr vorgesehenen Isolator
gebildet Ist
Eine Glühkerze dieser Art ist bekannt (DE-Gbm 72 46 908). Dabei bandelt es sich um eine Glühkerze, wie
ίο sie in ungesteuerten Zündeinrichtungen bei Kiemverbrennungsmotoren zum Antrieb von Schiffs- oder Flugmodellen verwendet wird. Diese KJeinverbrennungsmotoren werden mit speziellen Kraftstoffgemischen
versorgt die während des Betriebes des Motors fort
während mittels der zunächst durch elektrischen Strom
und dann durch Betriebserwärmung in rotglühendem Zustand gehaltenen Heizwendel der bekannten Glühkerze gezündet aJso zur Explosion entsprechend dem
Umdrehungstakt des Motors gebracht werden.
Solche Kleinverbrennungsmotoren, die im wesentlichen mit gewöhnlichen, mit Benzin betriebenen Otto-Motoren zu vergleichen sind, weisen allgemein einen
Verdichtungsdruck von 9—16 bar auf, während Dieselmotoren schon bei der Verdichtung der Luft im Zylinder
Verdichtungswerte von 30—50 bar aufweisen und Verbrennungsdrücke na?h der Einspeisung des Dieselkraftstoffs von 60 bis 80 bar. Bei den Verdichtungstemperaturen des zuvor erwähnten Ottomotor-ähnlichen Kleinverbrennungsmotors würde beispielsweise der Diesel-
kraftstoff sich nicht selbst entzünden, da zu seiner
ke im Verbrennungsraum des Motors erzeugt werden
müssen.
bau auf, der den Druckverhältnissen angepaßt ist wie sie in Ottomotor-ähnlichen Kieinverbrennungsmotoren
anzutreffen sind, wie er aber ungeeignet für Glühkerzen ist; die in Dieselmotoren verwendet werden. Die bekannte Glühkerze weist zudem den Nachteil auf, daß
eine in einer als Isolator dienenden Glasperle eingeschlossene Stromzuleitung über eine Weichstoffdichtung im Kerzenkörper eingeniete ist. Bei den erheblichen Drücken in den Verbrennungsräumen von Dieselmotoren bis zu 60 bar würde diese Glasperle mit der
eingeschmolzenen Stromzuleitung durch den im Verbrennungsraum auf diese einwirkenden Druck sofort
aus ihrem Sitz angehoben werden mit der Folge, daß das unter hohem Druck befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch nach außen abströmen würde und der Druck im
Verbrennungsraum sich so sehr vermindern würde, daß keine selbsttätige Zündung mehr erfolgen könnte. Weiter kann diese bekannte Glühkerze ohne zusätzliche
Hilfsmittel mit einer Stromversorgungsleitung nicht so verbunden werden, daß sich keine Kontaktschwierig
keiten bei den beträchtlich hohen Strömen ergeben, die
zum Zwecke der Heizung zur Glühwendel oder sonstigen Glüheinrichtungen fließen. Da bei der bekannten
Glühkerze die eigentliche Abdichtung in der Weise erfolgt daß die in die Glasperle eingeschlossene Stromzu-
leitung über die Weichstoffdichtung dicht eingenietet wird, bildet die Weichstoffdichtung lediglich ein axiales
Widerlager. Eine Sicherung gegen eine Achsdrehung der Stromleitung relativ zum Kerzenkörper wird dadurch jedoch nicht erzielt, so daß eine Drehbewegung
im Verlauf des Anschlusses eines Kabelschuhs sofort
eine Drehung der in der Glasperle eingeschmolzenen Stromleitung relativ zum Kerzenkörper erfolgen würde. Schließlich werden aufgrund der Bewegung der
Glasperle in axialer Richtung, hervorgerufen durch sehr '. hohe Brennkammerinnendrücke und der möglichen Rotationsbewegung
der Glasperle relativ zum Kerzenkörper, insgesamt Undichtigkeiten erzeugt, die es möglich
machen, daß Flüssigkeiten, wie Wasser oder öl, durch
die Dichtung hindurchdringen können, so daß es auch aus diesem Grunde zu fehlerhaften Betriebszuständen
des Dieselmotors kommen würde.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Glühkerze der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, to
r: daß sie sich zur Verwendung in einem Dieselmotor eignet,
sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Kerze vorzusehen, mit dem der Halter und die Isolierbuchse
sehr fest miteinander verbunden werden können, um sowohl die mechanische Festigkeit als auch die Dichtigkeit
zu vergrößern.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das Metallrohr durch einen auf das andere
(zweite) Ende des hohlen Halters ausgeübten äußeren axialen Druck deformiert ist. wodurch der Isolator luftdicht
gegen die Anschlußklemme gedrückt ist
Durch diesen Aufbau, bei dem das Metallrohr zur Dichtung nach dem Einsetzen in den Halter verformt ist,
wird eine so große Dichtigkeit geschaffen, daß einerseits sehr große Verbrennungsraumihnendrücke auf
den Isolator einwirken können, ohne daß die Isolierbuchse insgesamt ihre Dichtigkeit verliert, und daß andererseits
ohne weiteres beim Festklemmen von Kabelschuhen od. dgl. an der Anschluß- bzw. Verbindungsklemme erhebliche Drehkräfte auf die Verbindungs-
klemme ausgeübt werden können, ohne daß diese sich relativ zum Halter dreht
Aus der DE-OS 28 35 236 und der US-PS 20 24 387 bzw. der DE-OS 23 22 690 ist es zwar bekannt Glühkerzenteile
radial bzw. axial zu verformen, jedoch dient die Verformung dort anderen als mit der Erfindung angestrebten
Zwecken.
Das Verfahren zur Herstellung einer in einem Dieselmotor verwertbaren Glühkerze nach der Erfindung basiert
auf den folgenden bekannten Stufen:
Es wird eine Heizstange mit einem elektrischen Erwärmungselement gebildet, danach wird ein hohler Halter
ausgebildet wobei die Heizstange luftdicht in ein (erstes) Ende des hohlen Halters eingesetzt wird. Nachfolgend
wird eine Anschlußeinheit gr schaffen, die ein Metallrohr, einen in dem Metallrohr angeordneten elektrischen
Isolator und eine in den elektrischen Isolator eingebettete äußere Anschlußklemme umfaßt wobei
die Anschlußeinheit in ds?, andere (zweite) Ende des
hohlen Halters eingesetzt wird und das elektrische Erwärmungsel?ment
der Heirstange mit der Anschlußklemme elektrisch verbunden wird. Zur Lösung der
Aufgabe ist dabei vorgesehen, daß auf das andere (zweite) Ende des hohlen Halters ein äußerer Druck zur Verformung
des Metallrohrs zwecks fester Verbindung desselben mit dem elektrischen Isolator ausgeübt wird.
Vorzugsweise kann eine Endfläche des anderen (zweiten) Endes des hohlen Halters verformt bzw. verstemmt
werden, um einen Ringwulst oder ringförmigen Rand zu bilden, der die Anschlußeinheit in ihrer Einsatzposition
hält.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In den schematischen Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergeben, zeigt
F i g. 1 eine axonometri-.fhe Explosionsdarstellung einer
Ausführungsform einer Glühkerze nach der Erfindung,
F i g. 2 einen Längsschnitt einer zusammengesetzten Glühkerze,
F i g. 3 eine vergrößerte axonometrische Explosionsansicht einer Anschlußeinheit und
F i g. 4 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils der in F i g. 2 gezeigten, zusammengesetzten Glühkerze.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wie in F i g. 1 und 2 dargestellt umfaßt eine nach der Erfindung ausgebildete Glühkerze 10 einen aus keramischem
Material hergestellten Heizstab 11 mit einem Querschnitt, der elliptisch oder rechteckförmig mit abgerundeten
bzw. gebrochenen Längskanten ist, sowie einen metallischen rohrförmigen Halter 12, der an einem
Ende den Heizstab trägt bzw. hält Eine äußere Anschlußklemme 14 ist in das andere, zweite Ende des
Halters 12 über eine Isolierbuchse 13 eingesetzt, und die Anschluß- oder Verbindungsklemme 14 ist mit dem hinteren
Ende des Heizstabs 11 übet ,»inen aus Eisen
od. dgL hergestellten Leiter 15 verbunden.
Auf dem zentralen Teil und dem hinteren Ende sowie der Endfläche des Heizstabes 11 sind metallische Deckschichten
16 und 17 angebracht, die über Leitungsdrähte mit den ^-agenüberliegenden Enden eines in den Heizstab
eingebetteten, nicht gezeigten Widerstandes verbunden sind. Die zentrale metallische Deckschicht 16 ist
mit dem Halter 12 durch ein versteifendes Metallrohr 18 verbunden, das auf die Schicht 16 aufgesetzt ist. Eine
Abschluß- bzw. Anschlußkappe 19 ist auf das hintere Ende des Heizstabes 11 aufgesetzt der mit dem Leiter
15 verbunden ist Das Metallrohr 18 wird als Hilfsteil zum Halten des Heizstabes 11 verwendet, der am vorderen
Ende des Halters 12 elliptischen oder mit gebrochenen Kanten versehenen rechteckförmigen Querschnitt
hat Der innere Durchgang des Metaiirohrs 18 ist so ausgebildet, daß er mit der Querschnittsausbildung des
Heizstabes 11 zusammenpaßt, und das Metallrohr 18 wird an dem Heizstab 11 beispielsweise durch Silberlöten
befestigt Außerdem ist die Abschlußkappe 19 so ausgebildet daß sie mit der Querschnittsausbildung des
Heizstabes in Einklang steht, und sie wird an dein Heizstab 11 beispielsweise durch Silberlöten befestigt, während
der Leiter 15 mit der Abschlußkappc 19 beispielsweise durch (normales) Löten verbunden ist.
Die Anschlußklemme 14 ist mit Schraubgewinden ausgebildet, um einen Isolierring 20, eine Mutter 21,
einen Federring 22, eine Scheibe 23 und eine Mutter 24 zum Klemmen eines äußeren Leitungsdrahtes aufzunehmen.
So ist ein Leitungsdraht von einer Batterie od. dgl. zwischen Scheibe 23 und Mutter 24 eingesetzt
und dann durch Spannen der Mutter 24 verklemmt Der Halter s2 ist mit Schraubgewinden 25 zum Eindrehen
des Halters in eine Gewindeöffnung ausgebildet, die für ein Zylindergehäuse vorgesehen ist, um den Heizstab 11
mit dem Boden zu verbinden und zu bewirken, daß sich der Heizstab 11 in den Zylinder erstreckt.
Erfindungsgemäß wird die zur Verbindung der Anschlußklemme
14 mit dem hinteren Ende des Halters 10 bestimmte Isolierbuchse 13 von einem Metallrohr 30
und einem mit diesem integral ausgebildeten Isolator 31 gebildet, um die Anschlußklemme 14 mittig darin zu
halten. Die Isolierbuchse kann ein Lösen zwischen dem Halter und der Buc'.rse aufgrund von Temperaturschwankungen
verhindern, was — bisher — unvermeidbar war, wenn Isolierbuchsen nach dem Stand der Technik
aus Harz hergestellt wurden, wodurch nicht nur eine feste Verbindung zwischen der Isolierbuchse und dem
Halter gewährleistet, sondern auch die Dichtigkeit verbessert wird.
Im einzelnen ist, wie in F i g. 3 gezeigt,die Isolierbuchse 13 als integrale Anschlußeinheit durch eine Preßpassung des Metallrohrs 30 um den Isolator 31, der aus s
Kunstharz besteht, hergestellt und mit dem inneren Ende der äußeren Anschlußklemme 14 verbunden. Wenn
auf dem Umfang bzw. Mantel des inneren Endes der
äußeren Anschlußklemme 14 und auf der Innenfläche des Metallrohrs Rändelungen vorgesehen sind, kann die
Festigkeit der Verbindung dazwischen verbessert werden, jedoch ist dies nicht Gegenstand der Erfindung. Bei
Herstellung des Isolators 31 kann die Anschlußklemme 14 in einer Metaüform zusammen mit Metallrohr 30
angeordnet werden, um ein sog. Einsatzgießen durchzuführen. Egal, welches Verfahren angewendet wird, ist als
wesentlich zu vermerken, daß der die Anschlußklemme 14 tragende Isolator 31 integral in dem Metallrohr 30
hergestellt werden sollte. Die Länge des Metallrohrs 30 sollte gleich der des Isolators 31 sein.
Das rückwärtige Ende des Halters 12 ist mit einer Öffnung 32 zur Aufnahme der Isolierbuchse 13 ausgebildet. Am inneren Ende der Öffnung 32 ist eine Schulter
33 ausgebildet die das innere Ende der Isolierbuchse 13 aufnimmt. In dem Halter 12 ist ein mit der Öffnung 32 in
Verbindung stehendes Durchgangsloch 34 ausgebildet, um den Leiter 15 aufzunehmen, der sich zwischen dem
Heizstab 11 und dem Anschluß 14 erstreckt.
Der Innendurchmesser der Öffnung 32 ist im wesentlichen dem Außendurchmesser des Metallrohrs 30
gleich, jedoch spielt seine Genauigkeit keine wesentliche Rolle. Der Abstand zwischen der unteren Schulter
33 und dem oberen Endrand der Öffnung 32 ist geringfügig kleiner als die axiale Länge des Metallrohrs 30.
Nach Einsetzen der Isolierbuchse 13 in die Öffnung 33 wird auf das äußere Ende des Halters 12 ein hoher
Druck ausgeübt Das Halterende wird verformt bzw. verstemmt, um einen Haltering bzw. Ringwulst 35 zu
bilden. Folglich wird die Isolierbuchse 13 fest von dem Halter gehalten, und das Metallrohr 30 ist durch den
Druck verformt, wie dies übertrieben in F i g. 4 gezeigt ist. Dementsprechend ist das Metallrohr 30 fest mit dem
Isolator 31 verbunden, und so ist der Isolator 31 ebenfalls fest mit der äußeren Anschlußklemme 14 verbunden.
Bei einer solchen Struktur absorbiert das Metallrohr 30 selbst dann, wenn der Isolator 31 aufgrund eines
Abfalls in der Umgebungstemperatur leicht schrumpft, eine solche Schrumpfung und verhindert so ein Lösen
bei gleichzeitiger Erhaltung der Luftdichtigkeit
Bei Verwendung eines Metallrohrs mit einer Wandstärke von 0,75 mm beträgt der von außen aufgebrachte
Druck ungefähr 1,5 bis 2 t
Selbstverständlich kann der Heizstab 11 aus Material,
das nicht unbedingt keramisches Material zu sein braucht hergestellt sein.
Entsprechend der vorstehenden Beschreibung schafft die Erfindung eine verbesserte Glühkerze; bei der eine
äußere Anschlußklemme 14 fest mit dem Heizstab 11 verbunden und eine hohe Dichtigkeit unabhängig von
Variationen in der Umgebungstemperatur aufrechterhalten werden kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
65
Claims (5)
1. Glühkerze zur Verwendung in einem Dieselmotor (Dieselmaschine), wobei ein Heizstab an einem
(ersten) Ende eines hohlen Halters gehalten, eine äußere Verbindungsklemme in dem anderen (zweiten) Ende des hohlen Halters durch eins Isolierbuchse aufgenommen und die Verbsndungsklemme elektrisch mit dem Heizstab verbunden ist, wobei die
Isolierbuchse von einem in dem anderen (zweiten) Ende des hohlen Halters angeordneten Metallrohr
sowie einem integral in dem Metallrohr vorgesehenen Isolator gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (30) durch einen
auf das andere (zweite) Ende des hohlen Halters (12) ausgeübten äußeren axialen Druck deformiert ist,
wodurch der Isolator (31) luftdicht gegen diie Anschlußklemme (14) gedrückt ist.
2. Glühkfsze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Halter (12) mit einer vergrößerten öffnung (32), die an ihrem inneren Ende eine
Schulter (33) aufweist, versehen ist daß das Metall-
Tohr (30) und die Isolierbuchse (13) in die vergrößerte öffnung (32) bis zum Anliegen gen die Schulter
(33) eingeschoben ist und daß zum Halten der Isolierbuchse (13) in einem eingeführten Zustand ein
Ringwulst (35) durch Verstemmen einer Endfläche des anderen (zweiten) Endes des hohlen Zylinders
gebildet ist
3. Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet daß eüie Inrrnflache des Metallrohrs (30) und eine Außenfläche der in dem Isolator
(31) eingebetteten äußeren Ar-jhlußklemme (14)
mit Rändelungen versehen sind.
4. Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze zur Verwendung in einem Dieselmotor (Dieselmaschine),
bei dein ein Heizstab mit einem elektrischen Heizelement ausgebildet wird;
ein hohler Halter ausgebildet wird;
der Heizstab luftdicht in ein (erstes) Ende des hohlen Halters eingesetzt und eine Anschlußeinheit erzeugt
wird, die ein Metallrohr, einen in diesem vorgesehenen Isolator und einen in letzteren eingebetteten
äußeren elektrischen Anschluß umfaßt;
die Anschlußeinheit in das andere (zweite) Ende des hohen Halters eingesetzt wird;
das elektrische Heizelement des Heizstabes elektrisch mit dem elektrischen Anschluß verbunden
wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf das andere (zweite) Ende des hohlen Halters ein äußerer Druck zur Verformung des Metallrohrs
zwecks fester Verbindung desselben mit dem elektrischen Isolator ausgeübt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Endfläche des anderen (zweiten)
Endes des hohlen Halters zur Bildung eines Ringwulstes verformt, vorzugsweise verstemmt wird.
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