ES2239958T3 - Bujia de incandescencia y procedimiento para fabricarla. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para fabricar una bujía de incandescencia con una varilla de calentamiento que está dispuesta en un cuerpo de dicha bujía de incandescencia, caracterizado porque se forma un casquillo aislante, a cuyo fin se reduce entre un tubo de apoyo interior (7) y un tubo de apoyo exterior (8) un cuerpo moldeado eléctricamente aislante (6), por ejemplo de MgO o un material cerámico, porque se introduce a presión el casquillo aislante en un cuerpo (1) de la bujía de incandescencia, y porque a continuación se introduce a presión una varilla de calentamiento (2) en el casquillo aislante, tras lo cual se une el componente formado por la varilla de calentamiento y el casquillo aislante con el cuerpo (1) de la bujía de la incandescencia mediante reducción, laminación o contracción y se cierra la zona del cuerpo moldeado aislante (6) con anillo tóricos (9), por ejemplo de silicona, en al menos un extremo de los tubos de apoyo (7, 8).
Description
Bujía de incandescencia y procedimiento para
fabricarla.
La invención concierne a un procedimiento para
fabricar una bujía de incandescencia con una varilla de
calentamiento que está dispuesta en un cuerpo de bujía de
incandescencia, así como a una bujía de incandescencia fabricada
según este procedimiento.
Se conoce por el documento
JP-A-58138923 una bujía de
incandescencia con una varilla de calentamiento en la que el
aislamiento eléctrico de dicha varilla de calentamiento con
respecto a los componentes exteriores se efectúa por medio de un
tubo cerámico que está provisto de un revestimiento tipo vidrio en
cada una de sus superficies interior y exterior, cuyo revestimiento
está formado por una pasta metálica o metalizada.
Se conoce por la práctica corriente el construir
bujías de incandescencia con una varilla de calentamiento de metal
con un polo interno y con un cuerpo metálico de dicha bujía de tal
manera que entre la pared de la varilla de calentamiento y el
cuerpo de la bujía de incandescencia está introducido un aislamiento
eléctrico estable frente al calor en forma de una incrustación de
vidrio fundido. En este caso, el cuerpo de la bujía de
incandescencia de metal y la varilla de calentamiento de metal con
su respectiva conexión, así como unos tubitos de vidrio situados
entre el cuerpo de la bujía de incandescencia y la varilla de
calentamiento, se introducen en un molde de grafito y se calientan
en un horno hasta que se funde el vidrio. Los terminales se aíslan
eléctricamente uno de otro por medio de tubitos cerámicos. Después
del enfriamiento y la solidificación de la masa fundida de vidrio,
el cuerpo de la bujía de incandescencia queda fijado en forma
aislada contra la varilla de calentamiento y los terminales. En
este complicado procedimiento de fabricación se tiene que efectuar
el tratamiento en un horno, con lo que, entre otras cosas, es
necesaria también la utilización de materiales estables frente al
calor. La precisión de construcción y la calidad funcional no
pueden garantizarse sin más medidas en este tipo de procedimiento,
ya que, por ejemplo, es posible la deformación de los componentes
durante el procedimiento. El coste técnico de la fabricación de
las bujías de incandescencia de esta clase que se acaba de exponer
se corresponde con el coste económico.
Se ha propuesto también fabricar al menos la
varilla de calentamiento a base de material cerámico; en este caso,
en un proceso de fabricación de varias etapas, para el cual son
necesarias herramientas especiales y dispositivos, la cerámica tiene
que ser transformada en la varilla de calentamiento, ensamblada,
cocida y pulida. Además, la varilla de calentamiento de cerámica
tiene que unirse con un tubo de apoyo y únicamente entonces puede
transformarse en una bujía de incandescencia terminada en un montaje
convencional.
El problema que sirve de base a la invención
consiste en crear un procedimiento de la clase citada el principio
que esté simplificado en comparación con los procedimientos de
fabricación actuales y que sea adecuado para la producción en masa
de bujías de incandescencia.
Este problema se resuelve según la invención con
el procedimiento indicado en la reivindicación 1.
Una bujía de incandescencia fabricada según el
procedimiento de la invención y otras formas de ejecución de esta
bujía de encendido son objeto de las reivindicaciones 2 a 7.
En lo que sigue, se describen con más detalle
ejemplos de ejecución especialmente preferidos de la invención con
referencia al dibujo correspondiente, en el que:
La Figura 1 es una sección longitudinal
esquemática parcial a través de una forma de ejecución de una bujía
de incandescencia según la invención;
La Figura 2 es la sección longitudinal
esquemática parcial de una bujía de incandescencia según la Figura
1 con variantes;
La Figura 3 es la sección longitudinal
esquemática parcial de una bujía de incandescencia según la
invención con casquillo separado de medida de la corriente
iónica;
La Figura 4 es la sección longitudinal parcial a
través de otra forma de ejecución de la bujía de incandescencia
según la invención;
La Figura 5 es la sección longitudinal parcial a
través de otra forma de ejecución según la inven-
ción;
ción;
La Figura 6 es la sección longitudinal parcial a
través de otra forma de ejecución según la invención;
La Figura 7 es la sección longitudinal a través
de la zona extrema del lado del terminal de la varilla de
calentamiento de una forma de ejecución de la bujía de
incandescencia según la invención;
La Figura 8 es la sección longitudinal parcial a
través de la zona extrema del lado del terminal de la varilla de
calentamiento de otra forma de ejecución de la bujía de
incandescencia según la invención;
La Figura 9 es una representación esquemática de
la zona del terminal de otra forma de ejecución según la
invención;
La Figura 10 es la sección transversal parcial a
través de otra forma de ejecución de una bujía de incandescencia
según la invención;
La Figura 11 es la sección transversal parcial a
través de otra forma de ejecución de una bujía de incandescencia
según la invención;
La Figura 12 es la sección longitudinal parcial
esquemática a través de una disposición con bujía de incandescencia
según la invención; y
La Figura 13 es la sección longitudinal parcial
esquemática a través de otra disposición con bujía de incandescencia
según la invención.
Según la Figura 1, la forma de ejecución
ilustrada de la bujía de incandescencia fabricada por el
procedimiento según la invención posee un cuerpo usual 1 de metal
con una varilla de calentamiento también usual 2 de metal que, de la
manera usual, está provista de un polo interno (no ilustrado) y
elementos de calentamiento y eventualmente de regulación unidos con
éste.
En la zona del asiento a presión del cuerpo 1
sobre la varilla de calentamiento 2 está formado el aislamiento 5,
consistiendo este aislamiento en un tubo de apoyo interior 7 y un
tubo de apoyo exterior 8, en donde el tubo de apoyo interior 7
abraza a la varilla de calentamiento 2 aplicándose a ella; entre el
tubo de apoyo 7 y el tubo de apoyo 8 dispuesto concéntricamente en
torno al anterior está introducido un material eléctricamente
aislante 6 en forma de un cuerpo moldeado, una masa cerámica o, por
ejemplo, un óxido metálico eléctricamente aislante y estable frente
al calor, tal como MgO. El cuerpo 1 a su vez abraza
concéntricamente al tubo de apoyo exterior 8 y se aplica a éste.
En este caso, el material de aislamiento 6 entre
los dos tubos de apoyo 7, 8 está, por ejemplo, reducido,
obteniéndose el aislamiento 5 en forma de un casquillo aislante que
se introduce a presión en el cuerpo 1. A continuación, se introduce
a presión la varilla de calentamiento 2 en este casquillo aislante;
como alternativa a esto, se puede introducir a presión primero la
varilla de calentamiento 2 en el casquillo aislante 5 y a
continuación se puede unir dicha varilla con el cuerpo 1 por
reducción, laminación o contracción.
Los terminales 3, 4 con polo interno o pared de
la varilla de calentamiento se llevan como terminales de cables al
exterior de la zona extrema de la bujía de incandescencia del lado
de dichos terminales.
La forma de ejecución según la Figura 2
corresponde sustancialmente a la de la Figura 1, pero en una o en
ambas zonas extremas del casquillo aislante 5 están previstos
anillos tóricos 9, por ejemplo de silicona, como sellado,
especialmente en caso de que se emplee masa aislante en forma de
polvo.
La forma de ejecución de la bujía de
incandescencia según la Figura 3 posee un casquillo separado 24 de
medida de la corriente iónica que sobresale hasta la zona de
combustión y está eléctricamente aislado tanto respecto del cuerpo 1
por medio del aislamiento 5 como respecto de la varilla de
calentamiento 2 por medio del aislamiento 7. La conexión de la
pared de la varilla de calentamiento 2 se efectúa a través del
terminal 4 en forma de tubo, aislando un anillo tórico 8 con
respecto al polo interno 3 y sellando el espacio interior del tubo
de calentamiento 2.
El cuerpo 1 se fija, por ejemplo, junto con el
casquillo 24 de medida de la corriente iónica y el polo externo 4
de forma tubular en una herramienta de fundición inyectada en la
que se reduce el material plástico aislante, por ejemplo una resina
o un termoplástico adecuado, de modo que éste representa después,
aparte de la fijación mecánica, el aislamiento 5 del casquillo 24
de medida de la corriente iónica con respecto al cuerpo 1 y también
el aislamiento 5 del casquillo 24 de medida de la corriente iónica
con respecto al polo exterior 4 de forma tubular. A este fin, el
casquillo 24 de medida de la corriente iónica está perforado para
que la masa de plástico pueda penetrar en todas las zonas o el aire
ocluido pueda escapar. Además, la varilla de calentamiento 2 está
revestida, por ejemplo, de cerámica en la zona de la superficie de
contacto con el casquillo 24 de medida de la corriente iónica. La
varilla de calentamiento 2 puede unirse después sólidamente con el
casquillo 24 de medida de la corriente iónica por medio de
contracción, reducción o laminación. El aislamiento del casquillo
24 de medida de la corriente iónica con respecto a la varilla de
calentamiento 2 está garantizado por el revestimiento 7, por
ejemplo cerámico.
Otra forma de ejecución se ilustra en la Figura
4, en donde el aislamiento 5 en la zona del asiento a presión entre
el cuerpo 1 y la varilla de calentamiento 2 está configurado como
un revestimiento cerámico, introduciéndose la varilla de
calentamiento 2 a presión de una manera convencional o uniéndose
dicha varilla con el cuerpo 1 mediante reducción, contracción o
laminación.
La Figura 5 ilustra o otra forma de ejecución en
la que está previsto un tubo de apoyo interior 7 que abraza a la
varilla de calentamiento 2 aplicándose a ésta, y en la que se ha
reducido zonalmente el diámetro de la varilla de calentamiento en la
zona de aplicación del tubo de apoyo interior 7 a dicha varilla de
calentamiento 2 a fin de aumentar el espacio de montaje para los
demás componentes aplicados. En esta forma de ejecución el cuerpo
moldeado aislante 6, preferiblemente de cerámica, está introducido
en el cuerpo 1, estando insertada la varilla de calentamiento 2 con
el tubo de apoyo interior 7 aplicado a presión en el cuerpo 1 desde
el lado correspondiente al terminal. A fines de centrado y de
aislamiento adicional de los componentes uno respecto de otro se
aplica una pieza moldeada 10 de plástico sobre la varilla de
calentamiento 2 y se introduce dicha pieza a presión en el cuerpo
1. Para que la varilla de calentamiento 2 esté firmemente anclada
en el cuerpo 1 se ha previsto en la zona extrema del cuerpo 1 por el
lado del terminal un anillo rebordeado 11 de tal manera que éste
presione la pieza moldeada 10 de plástico sobre la varilla de
calentamiento 2 con el tubo de apoyo 7 aplicado a presión y presione
entonces a éste sobre el cuerpo moldeado aislante 6 y el cuerpo 1.
De esta manera, la bujía de incandescencia queda sellada y aislada
hacia el cuerpo 1. La conexión de la bujía se efectúa nuevamente a
través de los terminales 3 y 4.
La forma de ejecución adicional según la Figura 6
presenta en la zona del asiento a presión un tubo de apoyo exterior
8, estando reducido en esta zona, hasta el extremo del lado del
terminal, el diámetro de la varilla de calentamiento 2, como en la
forma de ejecución según la Figura 5. En este caso, el cuerpo
moldeado aislante 6 se suelda fijamente en el tubo de apoyo
exterior 8 y sobre la varilla de calentamiento 2 con material de
soldadura 12, preferiblemente bajo gas protector o bajo vacío. La
varilla de calentamiento 2 con los componentes soldados sobre ella
se introduce a presión entonces en el cuerpo 1. Un anillo de
sellado 15 aplicado en la zona extrema del lado del terminal de la
varilla de calentamiento 2 sella el cuerpo 1 con aislamiento
simultáneo de la varilla de calentamiento 2 con respecto al cuerpo
1.
En la Figura 7 se muestra una variante de
conexión de nuevo tipo, especialmente para bujías de incandescencia
según el procedimiento de la invención, en la que la conexión de la
varilla de calentamiento 2 se efectúa a través de un tubo de
contacto 4, estando introducido este tubo de contacto 4 en un
taladro de la zona extrema de la varilla de calentamiento 2; para
cerrar el espacio interior de la varilla de calentamiento 2 se ha
previsto un anillo tórico 13 que, junto con el tubo de contacto 4,
se inserta o reduce en la zona extrema del lado del terminal de la
varilla de calentamiento 2.
En otra ejecución del terminal de la varilla de
calentamiento según la Figura 8 se fija un tubo de contacto 4, por
ejemplo mediante soldadura por impulsos, concéntricamente sobre la
superficie frontal de la zona extrema del lado terminal de la
varilla de calentamiento 2; entre el tubo de contacto 4 y el polo
interno 3 está previsto el aislamiento 16 en forma de un tubo
aislante o una masa aislante, por ejemplo MgO; el anillo tórico 13 a
su vez aísla y fija el polo interno 3 con respecto a la varilla de
calentamiento 2 y sella al mismo tiempo el espacio interior de
dicha varilla de calentamiento 2.
Según la Figura 9, un enchufe 17 de dos o más
polos puede unirse con una bujía de incandescencia a través del
terminal atornillado 19 - incorporado ya de serie - fijado con una
tuerca 18, en cuya bujía el terminal del polo interno 3 está
configurado como un polo interno convencional con cierre roscado y
el terminal de la varilla de calentamiento 2 está configurado como
un tubo metálico con collarín que se proyecta más allá del cuerpo
1.
Según la Figura 10, otra forma de ejecución de la
bujía de incandesdencia posee una capa aislante 24 estable frente
al calor, por ejemplo de cerámica, en la zona de la parte de la
varilla de calentamiento 2 que penetra en la cámara de combustión, y
se une preferiblemente al aislamiento 5 entre la varilla de
calentamiento 2 y el cuerpo 1. Sin embargo, esta capa no cubre la
punta de la varilla de calentamiento, por ejemplo en una zona de
aproximadamente 5 a 10 mm, siempre que dicha capa forme la zona de
encendido propiamente dicha. Se consigue así que se impida el riesgo
de derivaciones por formación reducida o impedida de hollín sobre
la capa aislante 24 estable frente a la temperatura. Las señales de
medida, por ejemplo respecto de la corriente iónica, pueden ser
tomadas de la zona de la punta no aislada de la varilla de
calentamiento 2 - que forma la zona de encendido propiamente dicha
- a través de la culata; en esta zona se quema el hollín a
consecuencia de la temperatura ambiente o de la temperatura de la
varilla de calentamiento durante el funcionamiento de
incandescencia.
De manera correspondiente a la forma de ejecución
según la Figura 10, en otra forma de ejecución según la Figura 11 se
ha aplicado, en lugar de la capa cerámica 24, una capa catalítica
20 que cataliza la combustión de la capa de hollín en esta zona de
la varilla de calentamiento de menor temperatura; componentes
adecuados de tal capa catalítica 20 pueden ser platino o paladio o
sus compuestos o aleaciones estables frente al calor.
En la Figura 12 se ilustra una disposición en la
que una bujía de incandescencia está introducida en un taladro de
la culata, el cual está provisto de una capa aislante o de un tubo
de cerámica aislante 21 que está enfrente de la zona de la varilla
de calentamiento 2 que se ha descrito en relación con las Figuras
10 y 11 y que está amenazada de deposión de hollín a consecuencia
de las bajas temperaturas de esta zona de la varilla de
calentamiento.
Otra disposición según la Figura 13 presenta una
bujía de incandescencia en la que dicha bujía está dispuesta en una
culata de cerámica o de otro material aislante estable frente a la
temperatura, y en la que puede medirse la corriente iónica, por
ejemplo, entre la varilla de calentamiento 2 y el inyector 23.
Las ventajas del procedimiento según la invención
consisten en los sencillos procedimientos de fabricación que son
adecuados para la producción en masa y que pueden integrarse en la
fabricación usual hasta ahora; las bujías de incandescencia
fabricadas con el procedimiento según la invención se caracterizan
por pequeñas desviaciones de forma y de posición de los
componentes, especialmente del polo interno, pudiendo adaptarse los
diferentes componentes y materiales de construcción, como
componentes y masas aislantes de sellado, a las diferentes
temperaturas de funcionamiento de la respectiva zona de la bujía de
incandescencia; al mismo tiempo, las bujías de incandescencia
proporcionan en su zona del lado de cámara de combustión un
electrodo insensible de gran superficie, pudiendo lograrse señales
de medida de la corriente iónica más precisas y fiables. Al mismo
tiempo, las uniones coaxiales configuradas en forma de tubo permiten
conexiones sencillas, especialmente del polo interno.
Claims (7)
1. Procedimiento para fabricar una bujía de
incandescencia con una varilla de calentamiento que está dispuesta
en un cuerpo de dicha bujía de incandescencia, caracterizado
porque se forma un casquillo aislante, a cuyo fin se reduce entre
un tubo de apoyo interior (7) y un tubo de apoyo exterior (8) un
cuerpo moldeado eléctricamente aislante (6), por ejemplo de MgO o
un material cerámico, porque se introduce a presión el casquillo
aislante en un cuerpo (1) de la bujía de incandescencia, y porque a
continuación se introduce a presión una varilla de calentamiento (2)
en el casquillo aislante, tras lo cual se une el componente formado
por la varilla de calentamiento y el casquillo aislante con el
cuerpo (1) de la bujía de la incandescencia mediante reducción,
laminación o contracción y se cierra la zona del cuerpo moldeado
aislante (6) con anillo tóricos (9), por ejemplo de silicona, en al
menos un extremo de los tubos de apoyo (7, 8).
2. Bujía de incandescencia fabricada según el
procedimiento de la reivindicación 1, caracterizada porque
el cuerpo moldeado aislante (6) está introducido entre el tubo de
apoyo interior (7) y el tubo de apoyo exterior (8), rodeando el tubo
de apoyo interior (7) a la varilla de calentamiento (2) y
aplicándose a ésta, rodeando el cuerpo (1) de la bujía al tubo de
apoyo exterior (8) y aplicándose a éste, y estando dispuestos en el
extremo el anillo tórico o los anillos tóricos (9) en calidad de
sellado entre los tubos de apoyo (7, 8).
3. Bujía de incandescencia según la
reivindicación 2, caracterizada porque en la zona del lado
del terminal está prevista la conexión eléctrica a la pared de la
varilla de calentamiento (2) por medio de un tramo de tubo (4) en
calidad de tubo de contacto, un extremo del cual está dispuesto en
un taladro adaptado en la zona extrema de la pared de la varilla
de calentamiento, sellando un anillo tórico (13) el espacio interior
de la varilla de calentamiento (2) y aislando eléctricamente al
mismo tiempo al tubo de contacto (4) con respecto al polo interno
(3).
4. Bujía de incandescencia según una de las
reivindicaciones 2 y 3, caracterizada porque en la zona
extrema del lado del terminal de la varilla de calentamiento (2)
está fijado un tubo de contacto (4), por ejemplo mediante soldadura
por puntos, el cual está eléctricamente aislado con respecto al
polo interno que se extiende a través del tubo de contacto por
medio de material introducido eléctricamente aislante, estando
previsto eventualmente un anillo tórico para el sellado del espacio
interior de la varilla de calentamiento (2) y para el
posicionamiento eléctricamente aislante, del polo interno (3).
5. Bujía de incandescencia según una de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque está previsto
un casquillo (24) de medida de la corriente iónica concéntricamente
en torno a la zona de la varilla de calentamiento (2) que penetra en
la cámara de combustión, cuyo casquillo está aislado tanto respecto
del cuerpo (1) de la bujía de incandescencia como respecto de la
varilla de calentamiento (2), estando formado el aislamiento con
respecto a la varilla de calentamiento (2) como un revestimiento
cerámico en la zona de aplicación del casquillo (24) de medida de
la corriente iónica a dicha varilla de calentamiento (2).
6. Bujía de incandescencia según una de las
reivindicaciones 2 a 5, caracterizada porque la zona de la
varilla de calentamiento (2) que penetra en la cámara de
combustión, excluida la punta de dicha varilla en calidad de zona de
encendido, está revestida con un material eléctricamente aislante
(24) estable frente al calor, preferiblemente un material
cerámico.
7. Bujía de incandescencia según una de las
reivindicaciones 2 a 5, caracterizada porque la zona de la
varilla de calentamiento (2) que penetra en la cámara de
combustión, excluida la punta de dicha varilla en calidad de zona de
encendido, está provista de una capa que contiene material
catalítico para impedir una capa de hollín o bien consiste en dicho
material catalítico.
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