ES2283904T3 - Motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Motor de combustión interna, en especial un motor de gas estacionario, con al menos una clavija de enchufe de bujía que puede fijarse al motor de combustión interna, caracterizado porque la clavija de enchufe de bujía (2) y su fijación al motor de combustión interna resisten una aplicación de fuerza ejercida sobre la clavija de enchufe de bujía (2), con preferencia en la dirección longitudinal de la clavija de enchufe de bujía (2), de al menos 1.000 newton.

Description

Motor de combustión interna.

La invención se refiere a un motor de combustión interna, en especial a un motor de gas estacionario, con al menos una clavija de enchufe de bujía que puede fijarse al motor de combustión interna y una clavija de enchufe de bujía propiamente dicha.

El documento EP 0 530 883 propone fijar una clavija de enchufe de bujía al bloque de motor mediante una brida y un tornillo, para impedir que la clavija de enchufe de bujía pueda extraerse involuntariamente de la bujía.

Sobre todo en el caso de motores grandes o motores de combustión interna grandes, como por ejemplo motores Otto de gas para accionar generadores eléctricos, puede producirse en ciertas circunstancias, a causa de fallos de fabricación o de sobrecarga térmica o mecánica de la bujía, que el cuerpo cerámico u otros componentes de la bujía sean presionados hacia fuera de la carcasa de bujía. Esta situación se produce normalmente en el caso de presiones muy elevadas en la cámara de combustión del motor. En caso de fallo los componentes de la bujía se aceleran mucho a causa de la elevada presión en la cámara de combustión y son expulsados hacia fuera del motor. Esto significa un peligro para las personas que se encuentren en el entorno del motor y para el propio motor.

La misión de la presente invención es por ello crear un motor de combustión interna, en el que en caso de fallo se recojan mediante una estructura lo menos compleja posible técnicamente y fácil de manipular las bujías o partes de bujía presionadas o expulsadas hacia fuera del motor.

Esto se consigue conforme a la invención por medio de que la clavija de enchufe de bujía y su fijación al motor de combustión interna resistan una aplicación de fuerza ejercida sobre la clavija de enchufe de bujía, con preferencia en la dirección longitudinal de la clavija de enchufe de bujía, de al menos 1.000 newton.

Mediante la resistencia conforme a la invención de la clavija de enchufe de bujía y la fijación al motor de combustión interna se impide eficazmente que, en caso de fallo, parte aisladas o toda la bujía puedan ser presionadas o expulsadas hacia fuera del motor. Si se llegase al caso de fallo, la clavija de enchufe de bujía puede recoger las partes expulsadas, ya que ésta resiste una aplicación de fuerza correspondiente. Por medio de esto se impide eficazmente un peligro para personas y máquinas a causa de las bujías o partes de ellas expulsadas hacia fuera del motor. 1.000 newton se corresponden aquí aproximadamente con la fuerza máxima que actúa sobre una bujía en el caso de motores con presiones máximas de hasta 100 bar en la cámara de combustión.

En el caso de motores con mayores presiones máximas es necesario diseñar la clavija de enchufe de bujía y su fijación correspondientemente más resistentes. En este caso es favorable que la clavija de enchufe de bujía y su fijación al motor de combustión interna resistan una aplicación de fuerza ejercida sobre la clavija de enchufe de bujía, con preferencia en la dirección longitudinal de la clavija de enchufe de bujía, de al menos 3.000 newton, con preferencia 5.000 newton. Esto es aplicable sobre todo para motores en los que en la cámara de combustión imperan presiones interiores de 250 bar o de 300 bar. Aparte de esto es favorable, en el caso de motores con presiones interiores aumentadas en una medida correspondiente, prever que la clavija de enchufe de bujía y su fijación resistan aplicaciones de fuerza de al menos 7.000 newton o de al menos 10.000 newton.

Debido a que durante el funcionamiento de motores de combustión interna se produce el calentamiento del bloque de motor y con ello también de la clavija de enchufe de bujía así como de su fijación al motor de combustión interna, debe preverse favorablemente que la clavija de enchufe de bujía y su fijación al motor de combustión interna resisten una aplicación de fuerza ejercida sobre la clavija de enchufe de bujía en la medida de los valores anteriormente indicados a temperaturas de hasta 80ºC, con preferencia de hasta 100ºC.

Para hacer posible un mantenimiento sencillo y rápido de las bujías debe prestarse atención a una buena accesibilidad. Por ello otro aspecto de la presente invención prevé que la clavija de enchufe de bujía pueda fijarse al motor de combustión interna con un mecanismo de enclavamiento, que pueda fijarse y desmontarse sin herramientas y sea en unión positiva de forma, con preferencia con un cierre de bayoneta o con un enroscado. Mediante esta clase de fijación es posible por un lado un desmontaje rápido de la clavija de enchufe de bujía a mano, y por otro lado, sin embargo, se consigue la resistencia necesaria mediante el mecanismo de enclavamiento en unión positiva de forma.

De la siguiente descripción de figuras se obtienen particularidades y detalles adicionales de la presente invención. Con ello muestran:

la fig. 1 una primera variante conforme a la invención, en la que el mecanismo de enclavamiento presenta una unión roscada,

la fig. 2 el primer ejemplo de ejecución de la fig. 1 en caso de fallo,

la fig. 3 un segundo ejemplo de ejecución en el que el mecanismo de enclavamiento presenta un cierre de bayoneta,

la fig. 4 el segundo ejemplo de ejecución de la fig. 3 en caso de fallo,

la fig. 5 un tercero ejemplo de ejecución con un cierre de bayoneta como mecanismo de enclavamiento y un elemento elástico para amortiguar en caso de fallo,

la fig. 6 el tercer ejemplo de ejecución de la fig. 5 en caso de fallo,

la fig. 7 una vista en planta sobre los tres ejemplos de ejecución conforme a las figs. 1 a 6.

Los tres ejemplos de ejecución conforme a las figs. 1 a 7 están unidos al motor de combustión interna en unión positiva de forma o en arrastre de fuerza mediante un mecanismo de enclavamiento desmontable. La fijación se produce en los ejemplos de ejecución mostrados sobre el bloque de motor 1 o la tapa de válvula unida al bloque de motor 1 a través de la cabeza de cilindro. El mecanismo de enclavamiento presenta en el primer ejemplo de ejecución conforme a las figs. 1 y 2 un enroscado 8 y, en los otros dos ejemplos de ejecución conforme a las figs. 3 a 6, un cierre de bayoneta. El mecanismo de enclavamiento se ejecuta de tal modo que las fuerzas cinéticas y neumáticas, en caso de fallo de la presión o expulsión hacia fuera de una bujía, pueden eliminarse específicamente.

La energía cinética de los componentes de la bujía o de la propia bujía, acelerados mediante la elevada presión neumática, debe ser absorbida en caso de fallo por la clavija de enchufe de bujía 2 y su fijación al motor de combustión interna. La energía cinética alcanza aquí un pico de carga especialmente elevado al soltarse componentes de la bujía o al soltarse la propia bujía. La eliminación de este pico de carga se garantiza mediante la clavija de enchufe de bujía 2 y su fijación al bloque de motor (al mecanismo de enclavamiento). La eliminación de la energía cinética puede garantizarse mediante la deformación de la envuelta 3 de la clavija de enchufe de bujía 2 y/o mediante elementos elásticos 16 dispuestos adicionalmente sobre la clavija de enchufe de bujía. La energía restante es absorbida por el mecanismo de enclavamiento en unión positiva de forma o arrastre de fuerza. La deformación puede producirse elásticamente. En el caso de un diseño correspondiente puede estar también previsto, sin embargo, que la envuelta 3 y el electrodo 4 en caso de fallo se deformen plásticamente y tengan que sustituirse a continuación. Aquí sólo se sustituyen favorablemente las partes deformadas plásticamente de la clavija de enchufe de bujía 2 y el resto se reutiliza.

En el caso de las variantes de ejecución conforme a las figs. 1 a 4, en las que la energía cinética se elimina fundamentalmente mediante deformación elástica de la clavija de enchufe de bujía, la envuelta 3 de la clavija de enchufe de bujía presenta favorablemente un módulo de elasticidad inferior a 2.000 MPa, con preferencia inferior a 1.000 MPa. Sin embargo, también puede pensarse en módulos de elasticidad todavía menores inferiores a 700 MPa o inferiores a 50 MPa. Para alcanzar estos valores la envuelta puede estar formada por ejemplo por politetrafluoroetileno, que se vende con el nombre comercial Teflon. Sin embargo, también puede pensarse en otros materiales artificiales con características elásticas y valores de resistencia correspondientes. Generalmente el técnico debe elegir el material y las dimensiones de la clavija de enchufe de bujía de tal modo, que la clavija de enchufe resista conforme a la invención la aplicación de fuerza durante la expulsión de la bujía o de partes de la misma. Mediante la utilización de materiales sintéticos para fabricar la envuelta 3 de la clavija de enchufe de bujía 2 se garantiza además también la resistencia eléctrica a las altas tensiones.

El mecanismo de enclavamiento se ejecuta favorablemente con un material que presenta una mayor resistencia o rigidez que la envuelta 3. Son especialmente favorables metales para producir el mecanismo de enclavamiento.

En el caso de destrucción de la bujía se produce la salida del gas comprimido hacia fuera de la cámara de combustión del motor. La superficie de ataque del mecanismo de enclavamiento es normalmente mucho mayor que la superficie de ataque de la bujía, de tal modo que debería temerse que la elevada presión neumática procedente de la cámara de combustión puede llevar a una sobrecarga del mecanismo de enclavamiento. Para impedir esta sobrecarga a causa de la energía neumática se prevé una salida de gas específica a través de una o varias aberturas de salida de gas o pasadizos 10 en el mecanismo de enclavamiento. La superficie de sección transversal completa de estos pasadizos 10 se diseña de tal modo que el gas en caso de fallo, incluso en el caso de relaciones de presión máximas en la cámara de combustión, puede fugarse tan rápidamente que el mecanismo de enclavamiento no sufre una sobrecarga a causa de la suma de las fuerzas cinéticas y neumáticas que actúan sobre el mismo. El pasadizo 10 está configurado favorablemente como laberinto, en donde el pasadizo 10 está cubierto de forma estanca a las salpicaduras de agua, con preferencia con la tapa 9. El pasadizo 10 puede estar dispuesto en la clavija de enchufe de bujía 2 y/o en el bloque de motor 1 y/o entre la clavija de enchufe de bujía 2 y el bloque de motor 1.

En la fig. 1 se muestra un primer ejemplo de ejecución. La clavija de enchufe de bujía 2 presenta una envuelta 3 de politetrafluoroetileno (conocido con el nombre comercial Teflon) y un electrodo central 4 y comprende, en el lado de la cámara de combustión, el aislante y el electrodo de conexión de una bujía 5 conocida por sí misma. Para fijarse al bloque de motor 1 la clavija de enchufe de bujía 2 prevé un mecanismo de enclavamiento con una unión roscada 8. La unión roscada 8 está formada, por un lado, por una rosca sobre la parte 7 en el lado de la clavija de enchufe de bujía del mecanismo de enclavamiento y, por otro lado, por una rosca sobre la parte 6 en el lado del bloque de motor del mecanismo de enclavamiento. Sobre la parte 7 en el lado de la clavija de enchufe de bujía está dispuesta una tapa 9 resistente a las salpicaduras de agua, que al mismo tiempo sirve de empuñadura para enroscar y desenroscar la clavija de enchufe de bujía. La parte 17 en el lado de la clavija de enchufe de bujía está unida, a través de un manguito de sujeción 11, a la envuelta 3 de la clavija de enchufe de bujía 2. El manguito de sujeción 11 engrana por un lado, a través del reborde 11a, con la parte 7 en el lado de la clavija de enchufe de bujía y, por otro lado, con los rebordes 11b en rebajos 13 de las envueltas 3 de la clavija de enchufe de bujía 2. El contacto del electrodo central 4 con los cables de encendido se produce mediante la clavija de enchufe 12 de un cable de encendido.

Para eliminar las fuerzas neumáticas se ha previsto en el mecanismo de enclavamiento el pasadizo 10 de tipo laberinto, cubierto por la tapa de forma resistente a las salpicaduras de agua.

La fig. 2 muestra el ejemplo de ejecución conforme a la invención de la fig. 1 en caso de fallo. Como se ha representado esquemáticamente, la bujía 5 se ha expulsado a causa de sobrepresión en el motor y ha sido recogida por la clavija de enchufe de bujía 2. La eliminación de las fuerzas cinéticas de la bujía o de las partes expulsadas de la misma se produce fundamentalmente mediante deformación elástica y/o plástica de la envuelta 3 de la clavija de enchufe de bujía 2. Aparte de esto puede estar previsto sin embargo, como se ha representado en este ejemplo de ejecución, que una parte de la energía cinética se elimina por medio de que los rebordes 11b del manguito de sujeción 11 sean arrancados hacia fuera de los rebajos 13 en la envuelta 3 de la clavija de enchufe de la bujía 2. En el caso de esta variante está previsto después que la espaldilla 17 de la envuelta 3 sea recogida por el mecanismo de enclavamiento. Aparte de la variante mostrada en las figs. 1 y 2 puede pensarse también, alternativamente, en que el mecanismo de enclavamiento y la envuelta 3 no modifiquen en caso de fallo su posición uno con relación a la otra, sino que la energía se elimine solamente mediante la deformación de la clavija de enchufe de bujía, con preferencia de su envuelta 3 y del electrodo 4.

En el segundo ejemplo de ejecución conforme a la figs. 3 y 4 se ha previsto, en lugar de un enroscado 8, un cierre de bayoneta para fijar la clavija de enchufe de bujía 2 al bloque de motor 1. En esta variante de ejecución la parte 7 del mecanismo de enclavamiento en el lado de la clavija de enchufe de bujía presenta el talón 15 del cierre de bayoneta, que se acopla por detrás en la posición de enclavamiento con la parte 6 del mecanismo de enclavamiento en el lado del bloque de motor, de tal modo que la clavija de enchufe de bujía 2 está enclavada con el bloque de motor 1. Para accionar el cierre de bayoneta, que funciona de forma conocida en sí misma, presenta la tapa 9 que está en unión efectiva con el talón 15 así como un muelle 14. La fig. 4 muestra el segundo ejemplo de ejecución de la fig. 3 en caso de fallo.

En el caso de los ejemplos de ejecución discutidos hasta ahora conforme a las figs. 1 a 4 se elimina la energía cinética de las partes de bujía expulsadas, fundamentalmente mediante la deformación del material de envuelta de la clavija de enchufe de bujía 2 y, dado el caso, del electrodo central 4. Alternativamente a esto puede estar dispuesto también, como se muestra en el tercer ejemplo de ejecución conforme a las figs. 5 y 6, un elemento elástico 16 entre el mecanismo de enclavamiento y la envuelta 3 de la clavija de enchufe de bujía. Este puede estar ejecutado, como se ha representado, como muelle helicoidal, pero puede presentar también cualquier otro material elástico. En el caso de fallo representado en la fig. 6 se aplasta el elemento elástico 16, con lo que se elimina la energía cinética de las partes de bujía expulsadas. La sobrepresión neumática puede fugarse también, como en los otros ejemplos de ejecución, a través del pasadizo 10. En el caso de la disposición del elemento elástico 16 puede pensarse en diferentes variantes de ejecución. De este modo puede estar también previsto que la envuelta 3 esté configurada en dos partes y el elemento elástico esté dispuesto entre ambos.

En el caso de grandes motores la envuelta 3 de la clavija de enchufe de bujía 2, fabricada con preferencia con politetrafluoroetileno, presenta un diámetro de entre 2 cm y 3 cm, con preferencia de entre 2,3 cm y 2,7 cm. La longitud de la clavija de enchufe de bujía puede ser en el caso de estos motores de hasta 30 cm y más.

La presente invención no está limitada a los ejemplos de ejecución mostrados. El técnico puede realizar una selección adecuada, tanto en cuanto a los materiales como a los mecanismos de enclavamiento utilizados, a partir de los ya conocidos. El dimensionado de la clavija de enchufe de bujía y del mecanismo de enclavamiento debe ajustarse después a las características de los materiales elegidos, de tal modo que la clavija de enchufe de bujía se diseñe conforme a la invención. Aparte de los mecanismos de enclavamiento, mostrados en los ejemplos de ejecución y a accionar manualmente, puede pensarse también en otros dispositivos de fijación accionables con llaves de tornillos, etc., si esto se considera más favorable.

Claims (11)

1. Motor de combustión interna, en especial un motor de gas estacionario, con al menos una clavija de enchufe de bujía que puede fijarse al motor de combustión interna, caracterizado porque la clavija de enchufe de bujía (2) y su fijación al motor de combustión interna resisten una aplicación de fuerza ejercida sobre la clavija de enchufe de bujía (2), con preferencia en la dirección longitudinal de la clavija de enchufe de bujía (2), de al menos 1.000 newton.

2. Motor de combustión interna según la reivindicación 1, caracterizado porque la clavija de enchufe de bujía (2) y su fijación al motor de combustión interna resisten una aplicación de fuerza ejercida sobre la clavija de enchufe de bujía (2), con preferencia en la dirección longitudinal de la clavija de enchufe de bujía (2), de al menos 3.000 newton, con preferencia de al menos 5.000 newton.

3. Motor de combustión interna según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la clavija de enchufe de bujía (2) y su fijación al motor de combustión interna resisten una aplicación de fuerza ejercida sobre la clavija de enchufe de bujía (2) en la medida de los valores indicados en la reivindicación 1 ó 2 a temperaturas de hasta 80ºC, con preferencia de hasta 100ºC.

4. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la clavija de enchufe de bujía (2) pueda fijarse al motor de combustión interna con un mecanismo de enclavamiento, que puede fijarse y desmontarse sin herramientas y en unión positiva de forma, con preferencia con un cierre de bayoneta o con un enroscado (8).

5. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la clavija de enchufe de bujía presenta un revestimiento y un mecanismo de enclavamiento, caracterizado porque el mecanismo de enclavamiento presenta una mayor rigidez que el revestimiento (3).

6. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la clavija de enchufe de bujía presenta un revestimiento, caracterizado porque el revestimiento (3) presenta un módulo de elasticidad inferior a 2.000 MPa, con preferencia inferior a 1.000 MPa.

7. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la clavija de enchufe de bujía presenta un revestimiento, caracterizado porque el revestimiento (3) presenta un módulo de elasticidad inferior a 700 MPa, con preferencia inferior a 500 MPa.

8. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la clavija de enchufe de bujía presenta un revestimiento, caracterizado porque sobre el revestimiento (3) está dispuesto un elemento elástico (16).

9. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la clavija de enchufe de bujía presenta un revestimiento, caracterizado porque el revestimiento (3) presenta politetrafluoroetileno.

10. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en la clavija de enchufe de bujía (2) y/o en el motor de combustión interna y/o entre la clavija de enchufe de bujía (2) y el motor de combustión interna está dispuesto al menos un pasadizo (10), con preferencia de tipo laberinto, para el gas que se fuga.

11. Motor de combustión interna según la reivindicación 10, caracterizado porque el pasadizo (10) está cubierto contra salpicaduras de agua.