EP2649375A1 - Glühkerze und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Glühkerze und verfahren zu deren herstellung

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EP2649375A1
EP2649375A1 EP11776444.9A EP11776444A EP2649375A1 EP 2649375 A1 EP2649375 A1 EP 2649375A1 EP 11776444 A EP11776444 A EP 11776444A EP 2649375 A1 EP2649375 A1 EP 2649375A1
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EP
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glow
glow tube
connecting bolt
insulating layer
tube
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EP11776444.9A
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Andreas Reissner
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines

Definitions

  • the invention relates to a glow plug according to the preamble of claim 1 and to a method for producing the glow plug.
  • the glow plugs of the prior art have a glow plug inserted into a metallic housing, which is designed with an glow tube and an incandescent tube arranged in the glow 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.
  • a metallic sealing ring as a sealing element between 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.
  • the glow plug according to the invention and the inventive method for producing the glow plug have the advantage that a safe and inexpensive radiator seal can be achieved, which achieves high temperature resistance, because the operating temperature of the radiator seal is limited only by the properties of the electrical insulating layer. Depending on the material used for the electrical insulating layer, the operating temperature is limited only by the material for the glow tube, the connecting bolt and the housing. In this case, the connection-side region of the glow plug can be exposed to the same temperatures in extreme cases as in the annealing range of the glow plug.
  • the electrical insulating layer is formed at least in the region of the sealing portion on the connecting bolt and / or on the inner wall of the glow tube.
  • the press connection between 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 glow tube is pressed onto the connecting bolt.
  • Figure 1 is a sectional view through a glow plug
  • FIG. 2 shows an enlarged section II of the glow plug in FIG. 1.
  • the glow plug shown in Figure 1 has a metallic housing 10 with a continuous longitudinal bore 12 in which a glow plug 14 is pressed as a radiator.
  • the glow plug 14 consists of a metallic glow tube 16, in which an incandescent filament 18 is arranged, which is contacted at one end with the glow tube 16 and at the other end with a terminal bolt 17 electrically.
  • the connecting bolt 17, which is led out of the housing 10 at the opposite end to the glow plug 14 with a connection 21, is surrounded within the housing 10 by an annular space 13, which in turn is sealed off from the surroundings.
  • 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 annular space 13 toward an opening 22.
  • the radiator seal 30 is formed by at least one electrical insulating layer 33 and a press connection of the glow tube 16 in the region of the electrical insulating layer 33 with the connecting bolt 17.
  • the electrical insulating layer 33 is formed according to Figure 2, at least in the region of the sealing portion 23 on the connecting bolt 17. However, the electrical insulating layer 33 may also be formed at least in the region of the sealing portion 23 on the inner wall of the glow tube 16 or 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.
  • the electrical insulation layer 33 may consist, for example, of glass, silicate, boron or bosilicate glass, metal oxides, metal nitrides or metal oxynitrides.
  • the electrical insulating layer 33 is applied by methods known per se, for example by means of vapor deposition.
  • the electrical insulating layer 33 is first applied to the connecting bolt 17 and / or to the inner wall of the glow tube 16. To form the radiator seal 30, a gas-tight connection between the glow tube 16 and connecting bolt 17 in the region of the sealing portion 23 is produced.
  • the sealing section 23 extends exclusively to the region of the electrical insulating layer 33 so that no electrical short circuit between the connecting pin 17 and the glow tube 16 is formed.
  • the diameter of the glow tube 16 is provided in the sealing portion 23, for example by means of rotary swaging with a diameter reduction 26, by means of which the glow tube 16 is pressed with the diameter of the electrical insulating layer 33 on the connecting bolt 17.

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Abstract

Es wird eine Glühkerze mit einem in einem metallischen Gehäuse aufgenommenen Glühstift (14) vorgeschlagen. Der Glühstift weist ein Glührohr (16) und eine im Glührohr angeordnete Glühwendel (18) auf, wobei die Glühwendel an einem Ende mit dem Glührohr und am anderen Ende mit einem Abschlussbolzen (17) elektrisch kontaktiert ist. Der Anschlussbolzen ragt in eine axiale Öffnung (22) des Glührohres hinein und ist dort in einem Dichtungsabschnitt (23) mittels einer Heizkörperdichtung elektrisch isolierend mit dem Glührohr verbunden. Zumindest im Dichtungsabschnitt ist am Glührohr und/oder am Anschlussbolzen mindestens eine elektrische Isolierschicht (33) ausgebildet. Zur Ausbildung der Heizkörperdichtung wird das Glührohr im Bereich der elektrischen Isolierschicht auf den Anschlussbolzen gepresst.

Description

Beschreibung
Titel
Glühkerze und Verfahren zu deren Herstellung Die Erfindung betrifft eine Glühkerze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung der Glühkerze.
Stand der Technik 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. 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.
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 gesintertes etallpulver eingesetzt.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Glühkerze und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Glühkerze haben den Vorteil, dass eine sichere und kostengünstige Heizkörperdichtung erzielbar ist, die eine hohe Temperaturbeständigkeit erreicht, weil die Einsatztemperatur der Heizkörperdichtung nur durch die Eigenschaften der elektrischen Isolierschicht begrenzt wird. Je nach verwendeten Material für die elektrische Isolierschicht ist die Einsatztemperatur nur noch durch den Werkstoff für das Glührohr, den Anschlussbolzen und das Gehäuse begrenzt. In diesem Fall kann der anschlussseitige Bereich der Glühkerze im Extremfall gleichen Temperaturen ausgesetzt werden wie im Glühbereich des Glühstifts.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche möglich.
Zweckmäßigerweise wird die elektrische Isolierschicht zumindest im Bereich des Dichtungsabschnitts am Anschlussbolzen und/oder 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 Glührohr auf den Anschlussbolzen gepresst wird.
Ausführungsbeispiel Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung durch eine Glühkerze und
Figur 2 einen vergrößerten Abschnitt II der Glühkerze in Figur 1.
Die in Figur 1 dargestellte Glühkerze weist ein metallisches Gehäuse 10 mit einer durchgehenden Längsbohrung 12 auf, in der ein Glühstift 14 als Heizkörper ein- gepresst 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.
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.
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 mindestens einer elektrischen Isolierschicht 33 und einer Pressverbindung des Glührohres 16 im Bereich der elektrischen Isolierschicht 33 mit dem Anschlussbolzen 17 gebildet.
Die elektrische Isolierschicht 33 ist gemäß Figur 2 zumindest im Bereich des Dichtungsabschnitts 23 am Anschlussbolzen 17 ausgebildet. Die elektrische Isolierschicht 33 kann aber genauso zumindest im Bereich des Dichtungsabschnitts 23 an der Innenwand des Glührohres 16 oder zumindest im Bereich des Dichtungsabschnitts 23 am Anschlussbolzen 17 und an der Innenwand des Glührohres 16 ausgebildeten sein. Die elektrischen Isolierschicht 33 kann beispielsweise aus Glas, Silikat-, Boroder Bosilikatglas, Metalloxiden, Metallnitride oder Metalloxynitride bestehen. Aufgebracht wird die elektrische Isolierschicht 33 durch an sich bekannten Verfahren, z.B. mittels Gasphasenabscheidung.
Zur Herstellung der Heizkörperdichtung30 wird zunächst auf dem Anschlussbolzen 17 und/oder an der Innenwand des Glührohres 16 die elektrische Isolierschicht 33 aufgebracht. Zur Ausbildung der Heizkörperdichtung 30 wird eine gasdichte Verbindung zwischen Glührohr 16 und Anschlussbolzen 17 im Bereich des Dichtungsabschnitts 23 hergestellt. Der Dichtungsabschnitt 23 erstreckt sich dabei ausschließlich auf den Bereich der elektrischen Isolierschicht 33 damit kein elektrischer Kurzschluss zwischen Anschlussbolzen 17 und Glührohr 16 entsteht. Dazu wird der Durchmesser des Glührohres 16 im Dichtungsabschnitt 23 beispielsweise mittels Rundkneten mit einer Durchmesserreduzierung 26 versehen, mittels welcher das Glührohr 16 mit dem Durchmesser auf die elektrische Isolierschicht 33 am Anschlussbolzen 17 gepresst wird.

Claims

Ansprüche
1. Glühkerze mit einem metallischen Gehäuse (10), welches eine Längsbohrung (12) aufweist, in der ein Glühstift (14) aufgenommen ist, welcher ein Glührohr (16) und eine im Glührohr (16) angeordnete Glühwendel (18) aufweist, wobei die Glühwendel (18) an einem Ende mit dem Glührohr (16) und am anderen Ende mit einem Anschlussbolzen (17) elektrisch kontaktiert ist, wobei der Anschlussbolzen (17) in eine axiale Öffnung (22) des Glührohres (16) hineinragt und dort in einem Dichtungsabschnitt (23) mittels einer Heizkörperdichtung (30) elektrisch isolierend mit dem Glührohr (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Dichtungsabschnitt (23) am Glührohr (16) und/oder am Anschlussbolzen (17) mindestens eine elektrische Isolierschicht ( 33) ausgebildet ist, und dass zur Ausbildung der Heizkörperdichtung (30) im Bereich der elektrischen Isolierschicht (33) das Glührohr (16) auf den Anschlussbolzen (17) ge- presst ist.
2. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierschicht (33) am Anschlussbolzen (17) ausgebildet ist.
3. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierschicht (33) an der Innenwand des Glührohres (16) ausgebildet ist.
4. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Anschlussbolzen (17) und an der Innenwand des Glührohres (16) jeweils eine elektrische Isolierschicht (33) ausgebildet ist.
5. Glühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Glührohr (16) zumindest im Bereich des Dichtungsabschnitts (23) eine Durchmesserreduzierung (26) aufweist, mittels welcher das Glührohr (16) mit dem Anschlussbolzen (17) verpresst ist.
6. Verfahren zur Herstellung der Glühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Dichtungsabschnitt (23) am Glührohr (16) und/oder am Anschlussbolzen (17) mindestens eine elektrische Isolierschicht ( 33) aufgebracht wird, und dass zur Ausbildung der Heizkörperdichtung (30) das Glührohr (16) im Bereich der elektrischen Isolierschicht (33) auf den Anschlussbolzen (17) gepresst wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Glührohr (16) zumindest im Bereich des Dichtungsabschnitts (23) durch Rundkneten eine Durchmesserreduzierung (26) erfährt, durch die das Glührohr (16) im Bereich der elektrischen Isolierschicht (33) mit dem Anschlussbolzen (17) verpresst wird.
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