ES2231507T3 - Bujia de incandescencia del tipo de espiga. - Google Patents
Bujia de incandescencia del tipo de espiga.Info
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Abstract
Bujía de incandescencia del tipo de espiga para la disposición en una cámara de combustión con una carcasa (3) y con un elemento calefactor en forma de barra dispuesto en un taladro concéntrico de la carcasa, presentando el elemento calefactor una primera capa (11) conductora de corriente y una segunda capa (12) conductora de corriente, estando unidas la primera capa (11) conductora de corriente y la segunda capa (12) conductora de corriente en el extremo del lado de la cámara de combustión del elemento calefactor a través de una nervadura de capa conductora (13), estando separadas la primera capa (11) conductora de corriente y la segunda capa (12) conductora de corriente por medio de una primera capa de aislamiento (15), presentando la primera capa (11) conductora de corriente y la segunda capa (12) conductora de corriente longitudes diferentes, caracterizada porque la primera capa (11) conductora de corriente presenta en una primera sección (21) en el extremo alejado de la cámara de combustión del elemento calefactor una sección transversal mayor con respecto a su longitud restante, y porque la segunda capa (12) conductora de corriente (12) no se proyecta dentro de la primera sección (21).
Description
Bujía de incandescencia del tipo de espiga.
La invención parte de una bujía de incandescencia
del tipo de espiga para la disposición en una cámara de combustión
del tipo de la reivindicación independiente. Ya se conocen bujías de
incandescencia del tipo de espiga para la disposición en una cámara
de combustión, que presentan una carcasa metálica. En un taladro
concéntrico de la bujía de incandescencia del tipo de espiga
conocido está dispuesto un elemento calefactor en forma de barra,
presentando el elemento calefactor una primera capa de conducción de
corriente y una segunda capa de conducción de corriente, estando
unidas las secciones transversales de la primera y de la segunda
capa de conducción de corriente en el extremo del lado de la cámara
de combustión del elemento calefactor a través de una nervadura de
capa conductora. La primera y la segunda capa conductora de
corriente están separadas en este caso por medio de una capa de
aislamiento. Se conocen, además, bujías de incandescencia del tipo
de espiga, cuyas capas conductoras de corriente presentan longitudes
diferentes. Tales bujías de incandescencia del tipo de espiga son
conocen a partir del documento US 4 475 029.
La bujía de incandescencia del tipo de espiga con
las características de la reivindicación independiente tiene, en
cambio, la ventaja de que en el extremo alejado de la cámara de
combustión del elemento calefactor no existe peligro de
cortocircuito. Como otra ventaja se puede considerar que se
incrementa la superficie de contacto entre la primera capa
conductora de corriente y el elemento de contacto, que está
dispuesto en el extremo alejado de la cámara de combustión del
elemento calefactor. De esta manera se reduce la resistencia del
contacto, lo que conduce a un calentamiento más reducido del punto
de contacto. De esta manera, se reduce el peligro de la destrucción
térmica del material de contacto entre el elemento calefactor y el
elemento de contacto. Por otro lado, es ventajoso que no es
necesario realizar una alineación del elemento calefactor en forma
de barra para la erosión de una capa aislante, que se encuentra
sobre el elemento calefactor en forma de barra, en la zona en la que
debe realizarse el contacto con la alimentación de corriente.
A través de las medidas indicadas en las
reivindicaciones dependientes es posible un desarrollo ventajoso y
una mejora de la bujía de incandescencia del tipo indicado en la
reivindicación principal. Es especialmente ventajoso configurar la
capa de aislamiento igualmente de una manera asimétrica, para que
también aquí se reduzca el peligro de cortocircuito en virtud de un
daño o de una porosidad de una capa de aislamiento aplicada sobre el
elemento calefactor. En este caso, es ventajoso dilatar la zona, en
la que está configurada de forma asimétrica la capa de aislamiento,
en la dirección de la cámara de combustión hasta más allá del collar
del elemento calefactor puesto que de esta manera se evita una suma
de un efecto de entalladura condicionado por la forma y de un efecto
de entalladura condicionado por el material. Además, es ventajoso
configurar el elemento calefactor de tal forma que en la zona, en la
que la primera capa conductora de corriente se proyecta dentro de la
carcasa, se aplica una capa de aislamiento de una manera ventajosa
en forma de semicáscara, que está constituida por material cerámico
aislante de electricidad, estando constituida la capa de aislamiento
entre la primera y la segunda capa de conducción de corriente por el
mismo material. De esta manera se simplifica el proceso de
fabricación y, por lo tanto, se configura de coste más favorable.
Para no tener que prever todavía un aislamiento adicional, es
ventajoso configurar esta capa de aislamiento de tal forma que se
proyecta hasta más allá del extremo de la carcasa en el lado de la
cámara de combustión. Por otro lado, es ventajoso prever en el
extremo del elemento calefactor, que está alejado de la cámara de
combustión, un pivote de forma escalonada, de manera que se pueden
colocar fácilmente un casquillo tensor dispuesto en el extremo del
elemento calefactor que está alejado de la cámara de combustión y el
elemento de contacto.
Otras configuraciones ventajosas y mejoras de la
bujía de incandescencia del tipo de espiga se pueden deducir a
partir de los ejemplos de realización representados a
continuación.
Los ejemplos de realización de la invención se
representan en los dibujos y se explican en detalle en la
descripción siguiente. En este caso:
La figura 1 muestra de forma esquemática en la
sección longitudinal una bujía de incandescencia del tipo de espiga
según la invención.
Las figuras 2 a 4 muestran de forma esquemática
en la sección longitudinal diferentes ejemplos de realización para
un elemento calefactor de una bujía de incandescencia del tipo de
espiga según la invención, y
La figura 5 muestra de forma esquemática en la
sección longitudinal el extremo del lado de la cámara de combustión
de una bujía de incandescencia del tipo de espiga según la
invención.
En la figura 1 se representa de forma esquemática
la sección transversal de una bujía de incandescencia del tipo de
espiga según la invención. La bujía de incandescencia del tipo de
espiga presenta una carcasa 3, que está constituida de una manera
preferida por material metálico, en cuyo taladro pasante
concéntrico, en el extremo del lado de la cámara de combustión, está
dispuesto un elemento calefactor. El elemento calefactor está
constituido por una primera capa 11 conductora de corriente, por una
segunda capa 12 conductora de corriente y por una capa de
aislamiento 15 que se encuentra en medio. La primera capa 11
conductora de corriente y la segunda capa 12 conductora de corriente
están unidas por medio de una nervadura de capa conductora 13 en el
extremo del elemento calefactor del lado de la cámara de combustión.
A partir de la disposición descrita de la primera capa 11 conductora
de corriente, de la segunda capa 12 conductora de corriente y de la
nervadura de capa conductora 13 se obtiene una disposición en forma
de U de las capas conductoras de corriente. El contacto eléctrico de
la primera capa 11 conductora de corriente se realiza en el extremo
del elemento calefactor alejado de la cámara de combustión con un
elemento de contacto 31, que está configurado con preferencia como
tableta de grafito u otro elemento eléctrico y conductor (por
ejemplo, un muelle metálico). El elemento de contacto 31 y el
extremo del bulón de conexión 35 del lado de la cámara de
combustión, que está dispuesto en el extremo del elemento de
contacto 31 alejado de la cámara de combustión, están dispuestos en
un primer casquillo tensor 33, en el que el primer casquillo tensor
33 posee la forma de un cilindro hueco y está constituido por
material aislante de electricidad. El bulón de conexión 35 se
extiende hasta el extremo de la bujía de incandescencia que está
alejado de la cámara de combustión y se extiende en el taladro
interior concéntrico de la carcasa 3. En este caso, en este taladro
están dispuestos todavía otros elementos (segundo casquillo tensor
37 y el anillo metálico 39), que presentan la forma de un cilindro
hueco y a través de los cuales el bulón de conexión 35. En el
extremo alejado de la cámara de combustión, sobre el bulón de
conexión 35 está colocado un conector de contacto 40, que representa
la unión con el circuito de la bujía de incandescencia. Entre la
carcasa 3 y el conector de contacto 40 está dispuesto un anillo de
obturación 41, que cierra herméticamente el interior de la carcasa
de la bujía de incandescencia desde el espacio exterior. Este anillo
de obturación 41 tiene igualmente la forma de un cilindro hueco.
El contacto eléctrico de la segunda capa
conductora de corriente se obtiene a través de una zona, en la que
está erosionada la capa 16 aislante de electricidad, que rodea el
extremo del elemento calefactor que está alejado de la cámara de
combustión, por lo tanto a través de la masa de obturación 5 con la
carcasa 3. La masa de obturación 5 está dispuesta en forma de anillo
alrededor del extremo del elemento calefactor que está alejado de la
cámara de combustión y cierra herméticamente el interior de la
carcasa en la dirección de la cámara de combustión. En un ejemplo de
realización preferido, puede estar también aplicada una capa de
contacto 17 en la zona, en la que debe realizarse el contacto de la
segunda capa conductora de corriente con la masa de obturación 5.
Por otro lado, también en el extremo del elemento calefactor, que
está alejado de la cámara de combustión, una capa de contacto 17
puede establecer el contacto entre la primera capa 11 conductora de
corriente y el elemento de contacto 31.
Con la ayuda de la figura 2 se describe ahora en
detalle la estructura del elemento calefactor. La figura 2 muestra
en este caso de forma esquemática la sección longitudinal a través
de un elemento calefactor de una bujía de incandescencia del tipo de
espiga según la invención. Los mismos signos de referencia,
utilizados en ésta y en las figuras siguientes relacionadas con la
figura 1 designan los mismos elementos. Por lo tanto, no es
necesario describirlos de nuevo de forma detallada. En la figura 2
se puede ver que en el extremo del elemento calefactor, que está
alejado de la cámara de combustión, la primera capa 11 conductora de
corriente presenta en una primera sección 21 una sección
transversal, que es mayor con respecto a la sección transversal de
la primera capa 11 conductora de corriente sobre la longitud
restante. De acuerdo con ello, la primera capa 11 conductora de
corriente presenta, cuando se considera la sección longitudinal, una
forma en L asimétrica. Las zonas de la primera sección 21, no
rellenas por la primera capa 11 conductora de corriente, en el
extremo del elemento calefactor que está alejado de la cámara de
combustión, son rellenas por la capa de aislamiento 15. La segunda
capa 12 conductora de corriente no se proyecta en el interior de
esta primera sección 21 del elemento calefactor.
En un ejemplo de realización preferido, la
primera capa 11 conductora de corriente está tan ensancha en la
primera sección que la sección transversal de la primera capa 11
conductora de corriente corresponde en esta sección a la sección
transversal del elemento calefactor. La configuración de este
ejemplo de realización se puede deducir también a partir de la
figura 1.
A través de la extensión de la sección
transversal de la primera capa 11 conductora de corriente se
garantiza que se incremente la superficie de contacto de la primera
capa 11 conductora de corriente con el elemento de contacto 31, que
está dispuesto en el extremo del elemento calefactor que está
alejado de la cámara de combustión. Esta elevación de la superficie
de contacto conduce a una reducción de la resistencia de contacto y,
por lo tanto, a un calentamiento no demasiado fuerte de esta
zona.
En la dirección de la cámara de combustión se
conecta, en la primera sección 21 del elemento calefactor, una
segunda sección 22, en la que se incrementa de forma asimétrica la
sección transversal de la capa de aislamiento 15 frente a la sección
transversal de su longitud restante, es decir, la sección
transversal en la dirección de la cámara de combustión. Tampoco en
esta segunda sección 22 se proyecta la segunda capa 12 conductora de
corriente. En este caso, el extremo de la segunda sección 22 del
lado de la cámara de combustión puede estar seleccionado de tal
forma que es componente del collar del elemento calefactor (ver la
figura 1) o de la caña del elemento calefactor (ver la figura 2) o
se encuentra exactamente en la transición 19 entre el collar del
elemento calefactor y la caña del elemento calefactor. En este caso,
se designa como collar del elemento calefactor la zona del elemento
calefactor en el extremo alejado de la cámara de combustión, que
presenta la sección transversal máxima. Como caña del elemento
calefactor se designa la zona del elemento calefactor que se conecta
en la dirección de la cámara de combustión en la caña del elemento
calefactor, y que no pertenece al collar del elemento calefactor. De
una manera preferida, el extremo de la segunda sección 22 no está
dispuesto de tal forma que se encuentra exactamente en la transición
19 entre la caña del elemento calefactor y el collar del elemento
calefactor, puesto que de esta manera se impide una acción de
entalladura adicional a través de la transición del material en el
lugar especialmente solicitado de la transición entre la caña del
elemento calefactor y el collar del elemento calefactor. Con la
configuración propuesta de la capa de aislamiento 15 se impide de
una manera eficaz un cortocircuito entre la primera capa 11
conductora de corriente y la segunda capa 12 conductora de corriente
en el extremo del elemento calefactor que está alejado de la cámara
de combustión.
En el extremo del elemento calefactor que está
alejado de la cámara de combustión, en la zona de la superficie
envolvente está dispuesta, como se representa en la figura 2, una
capa aislante 16, que está configurada de una manera preferida como
revestimiento de vidrio. En la zona 17, en la que la segunda capa 12
conductora de corriente está en contacto eléctrico con la masa de
obturación 5, o bien está interrumpida esta capa aislante 16 o está
configurada una capa de contacto 17, que mejora el contacto entre la
segunda capa 12 conductora de corriente y la masa de obturación 5.
Esta capa de contacto 17 puede estar configurada de una manera
preferida como capa metálica.
En la figura 3 se representa de forma esquemática
en la sección longitudinal otro ejemplo de realización de un
elemento calefactor de una bujía de incandescencia del tipo de
espiga según la invención. Este elemento calefactor no presenta
ninguna capa aislante 16, que rodee totalmente el extremo del
elemento calefactor del lado de la cámara de combustión, sino
solamente una capa aislante 18 en la zona, en la que sin capa
aislante 18, la primera capa conductora de corriente entraría en
contacto con la carcasa 3. La capa aislante 18 está configurada de
una manera preferida en forma de semicáscara. La sección 23, en la
que está aplicada la capa aislante 18, se designa a continuación
como tercera sección 23. En este caso, es ventajoso que la capa
aislante 18 se extienda desde el extremo del elemento calefactor que
está alejado de la cámara de combustión hasta más allá del borde de
la carcasa. De esta manera, se evita de forma efectiva un
cortocircuito entre la primera capa 11 conductora de corriente y la
carcasa 3 en virtud del espesor de la capa aislante 18 de hasta
algunos 100 \mum.
En un ejemplo de realización especialmente
preferido, la capa aislante 18 está fabricada del material, a partir
del cual está constituida la capa de aislamiento 15. De esta manera,
es posible especialmente con un coste favorable un proceso de
fabricación, que incluye la fabricación de una unión de capas entre
las capas cerámicas aislantes y las capas cerámicas conductoras de
electricidad, puesto que todas las capas se pueden fabricar
utilizando las mismas instalaciones y dispositivos. Por lo tanto, se
ahorra una etapa del proceso, que incluye una aplicación de una capa
química de otro tipo.
En la figura 4 se representa de forma esquemática
otro ejemplo de realización de un elemento calefactor de una bujía
de incandescencia del tipo de espiga. El elemento calefactor
presenta ahora en el extremo alejado de la cámara de combustión un
pivote 11' en forma de escalón, que se conecta en la primera capa 11
conductora de corriente y que está constituida por el material de la
primera capa 11 conductora de corriente. Este pivote en forma de
escalón sirve para el emplazamiento exacto del elemento de contacto
31 y del primer casquillo tensor 33, como se representa también con
la ayuda de la figura 1.
En la figura 6 se representa otro ejemplo de
realización de una bujía de incandescencia del tipo de espiga según
la invención. Con la ayuda de este dibujo se representa de nuevo que
la capa de aislamiento 18 o bien la tercera sección 23 se extiende
desde el extremo del elemento calefactor, que está alejado de la
cámara de combustión y que se apoya en la carcasa, hasta más allá
del borde de la carcasa 3 del lado de la cámara de combustión. Como
ya se ha descrito con la ayuda de la figura 1, en el extremo del
elemento calefactor, que está alejado de la cámara de combustión, se
conectan un primer casquillo tensor 33 y un elemento de contacto 31.
En un ejemplo de realización preferido, la superficie frontal,
alejada de la cámara de combustión, del pivote 11' de la segunda
capa de aislamiento 11 puede estar provista con una capa de contacto
17, que mejora el contacto entre la primera capa de aislamiento 11 y
el elemento de contacto 31.
En todos los ejemplos de realización, la primera
capa 11 conductora de corriente, la segunda capa 12 conductora de
corriente y la nervadura de capa conductora 13 están constituidas
por material cerámico conductor de electricidad. La capa de
aislamiento 15 está constituida por material aislante de
electricidad. Los materiales cerámicos conductores de electricidad y
aislantes de electricidad son de una manera preferida de textura de
unión cerámica, que contienen al menos dos de los compuestos
Al_{2}O_{3}, MoSi_{2}, Si_{3}N_{4} e Y_{2}O_{3}. Esta
textura de unión se puede obtener a través de un proceso de
sinterización de una o más etapas. La resistencia específica de las
capas se puede determinar en este caso de una manera preferida a
través del contenido de MoSi_{2} y/o del tamaño del grano del
MoSi_{2}, siendo de una manera preferida el contenido de
MoSi_{2} de la primera y de la segunda capa 11, 12 conductoras de
corriente y de la nervadura de capa conductora 13 más elevado que el
contenido de MoSi_{2} de la capa aislante 15.
En otro ejemplo de realización, la primera y la
segunda capa 11, 12 conductora de corriente, la nervadura de capa
conductora 13 y la capa de aislamiento 15 están constituidas por una
cerámica de precursor de composite con diferentes porcentajes de
substancias de relleno. La matriz de este material está constituida
en este caso por polisiloxanos, polisilsequioxanos, polisilanos o
polisilazanos, que pueden estar dotados con boro o aluminio y que se
fabrican por medio de pirólisis. La substancia de relleno para las
capas individuales está constituida al menos por uno de los
compuestos Al_{2}O_{3}, MoSi_{2} y SiC. De una manera similar
a la textura de unión mencionada anteriormente, de una manera
preferida, el contenido de MoSi_{2} y/o el tamaño del grano del
MoSi_{2} pueden determinar la resistencia específica de las capas.
De una manera preferida, el contenido de MoSi_{2} de la primera y
de la segunda capa 11, 12 conductoras de corriente y de la nervadura
de capa de conducción 13 se ajusta más elevado que el contenido de
MoSi_{2} de la capa de aislamiento 15.
Las composiciones de la capa de aislamiento 15,
de la primera y de la segunda capa 11, 12 conductoras de corriente
así como de la nervadura de capa conductoras 13 se seleccionan en
los ejemplos de realización indicados anteriormente de tal forma que
sus coeficientes de dilatación térmica y las retracciones. que se
producen durante el proceso de sinterización o bien durante el
proceso de pirólisis, de las capas individuales de la línea de
alimentación, de la nervadura de capa conductora y de capa de
aislamiento son iguales, de manera que no se producen grietas en la
espiga incandescente.
Claims (9)
1. Bujía de incandescencia del tipo de espiga
para la disposición en una cámara de combustión con una carcasa (3)
y con un elemento calefactor en forma de barra dispuesto en un
taladro concéntrico de la carcasa, presentando el elemento
calefactor una primera capa (11) conductora de corriente y una
segunda capa (12) conductora de corriente, estando unidas la primera
capa (11) conductora de corriente y la segunda capa (12) conductora
de corriente en el extremo del lado de la cámara de combustión del
elemento calefactor a través de una nervadura de capa conductora
(13), estando separadas la primera capa (11) conductora de corriente
y la segunda capa (12) conductora de corriente por medio de una
primera capa de aislamiento (15), presentando la primera capa (11)
conductora de corriente y la segunda capa (12) conductora de
corriente longitudes diferentes, caracterizada porque la
primera capa (11) conductora de corriente presenta en una primera
sección (21) en el extremo alejado de la cámara de combustión del
elemento calefactor una sección transversal mayor con respecto a su
longitud restante, y porque la segunda capa (12) conductora de
corriente (12) no se proyecta dentro de la primera sección (21).
2. Bujía de incandescencia del tipo de espiga
según la reivindicación 1, caracterizada porque la primera
capa (11) conductora de corriente presenta en la primera sección
(21) una sección transversal, que corresponde a la sección
transversal del elemento calefactor.
3. Bujía de incandescencia del tipo de espiga
según la reivindicación 1, caracterizada porque la primera
capa de aislamiento (15) presenta en una segunda sección (22) del
elemento calefactor una sección transversal mayor que sobre su
longitud restante, conectándose la segunda sección (22) en la
dirección de la cámara de combustión en la primera sección (21) y
sin que se proyecte la segunda capa (12) conductora de corriente en
la segunda sección (22).
4. Bujía de incandescencia del tipo de espiga
según la reivindicación 3, caracterizada porque el extremo de
lado de la cámara de combustión de la segunda sección (22) del
elemento calefactor no está dispuesto en la transición (19) entre el
collar del elemento calefactor y una caña del elemento
calefactor.
5. Bujía de incandescencia del tipo de espiga
según la reivindicación 1, caracterizada porque la primera
capa (11) conductora de corriente está rodeada sobre la longitud de
una tercera sección (23) del elemento calefactor por una segunda
capa de aislamiento (18) aplicada en el exterior.
6. Bujía de incandescencia del tipo de espiga
según la reivindicación 5, caracterizada porque la tercera
sección (23) del elemento calefactor se extiende desde el extremo
alejado de la cámara de combustión hasta más allá del extremo de la
carcasa (3) que está alejado de la cámara de combustión.
7. Bujía de incandescencia del tipo de espiga
según la reivindicación 1, caracterizada porque la primera
capa (11) conductora de corriente presenta en el extremo alejado de
la cámara de combustión de la primera sección (21) del elemento
calefactor un pivote (11') de forma escalonada.
8. Bujía de incandescencia del tipo de espiga
según la reivindicación 1, caracterizada porque la primera
capa (11) conductora de corriente, la segunda capa (12) conductora
de corriente y la nervadura de capa conductora (13) están
constituidas por material cerámico conductor de electricidad y la
primera capa de aislamiento (15) y la segunda capa de aislamiento
(18) están constituidas por material cerámico aislante de
electricidad.
9. Bujía de incandescencia del tipo de espiga
según la reivindicación 8, caracterizada porque la primera
capa de aislamiento (15) y la segunda capa de aislamiento (18) están
constituidas por el mismo material cerámico aislante de
electricidad.
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