ES2298108T3 - Barra calefactora ceramica, bujia de espiga de incandescencia que la contiene y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents

Abstract

Barra calefactora con un elemento calefactor (1a) de material cerámico conductor de electricidad, que está configurado como un componente en forma de U en la sección longitudinal, en la que el elemento calefactor (1a) está incrustado en un cuerpo de barra calefactora (1b) de una masa cerámica (3) aislante de electricidad, caracterizada porque el elemento calefactor (1a) está constituido por una zona de calefacción (11) en forma de cáscara hemisférica con zonas (11a, 11b) en forma de barra que se conectan integralmente y que está rodeado por inyección con masa cerámica aislante (3) bajo la configuración del cuerpo de barra calefactora (1b).

Description

Barra calefactora cerámica, bujía de espiga de incandescencia que la contiene y procedimiento para su fabricación.

La invención se refiere a una barra calefactora con un elemento calefactor de material cerámico conductor de electricidad, a una bujía de espiga de incandescencia, que está constituida por un cuerpo de bujía de incandescencia y una espiga calefactora incorporada así como a un procedimiento para la fabricación de una barra calefactora.

Se conoce a partir del documento DE-A-3 924 777 una barra calefactora de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente o de la reivindicación 2 de la patente.

En la barra calefactora conocida está previsto un conductor calefactor, que está constituido por un conductor esencialmente plano o configurado en forma de pasador. El conductor está rodeado, con excepción de la zona de conexión, totalmente por la masa cerámica aislante, que es un mal conductor de calor, de manera que en la zona de calefacción, en tiempo de calefacción está prolongado en virtud de la mala capacidad de conducción de calor de la masa cerámica.

Se conoce igualmente a partir del documento DE 4 117 253 A1 una barra calefactora con un elemento calefactor de material cerámico conductor de electricidad.

En este caso, la sección de calefacción está retenida en voladizo en la punta de un soporte hueco, dirigida hacia fuera, en un cuerpo de bujía de incandescencia, en la que una capa de aislamiento está insertada entre las secciones de conductor, que corresponden a la zona extrema delantera del soporte del calefactor cerámico, y está encajada allí fijamente. Las secciones de conductor y la capa de aislamiento están conectadas en este caso a través de un metal de aportación de soldadura fuerte, que está constituido por una aleación de Cu-Al-Ti. La utilización de diferentes capas de aislamiento de diferentes materiales así como la necesidad de capas de unión y de adhesión conduce a una estructura costosa de una bujía de incandescencia de este tipo.

El cometido de la invención es poner a disposición una barra calefactora con un elemento calefactor de material cerámico conductor de electricidad y una bujía de espiga de incandescencia con una barra calefactora de este tipo; donde procedimientos sencillos de fabricación de la barra calefactora deben posibilitar la producción en masa, mientras que deben conseguirse al mismo tiempo una alta capacidad funcional y una alta exactitud así como un tipo de construcción compacto de la barra calefactora y de la bujía de espiga de incandescencia.

Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención a través de una barra calefactora de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2 de la patente.

Las configuraciones ventajosas de la barra calefactora de acuerdo con la invención son objeto de las reivindicaciones 3 a 7 de la patente.

La bujía de espiga de incandescencia de acuerdo con la invención es objeto de la reivindicación 8 de la patente.

El procedimiento de acuerdo con la invención para la fabricación de una barra calefactora está configurado de la manera que se indica en la reivindicación 9 de la patente.

Un desarrollo preferido del procedimiento de acuerdo con la invención es objeto de la reivindicación 10 de la patente.

A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de las siguientes figuras.

La figura 1 es una sección longitudinal esquemática a través de una forma de realización de una barra calefactora de acuerdo con la invención.

La figura 2 es una sección longitudinal esquemática a través de la punta de otra forma de realización de una barra calefactora de acuerdo con la invención.

La figura 3 es una vista lateral esquemática con sección longitudinal parcial de otra forma de realización de una barra calefactora de acuerdo con la invención, dispuesta en un cuerpo de bujía de espiga de incandescencia.

La figura 4 es la sección longitudinal esquemática a través de otra forma de realización de una disposición según la figura 3 con barra calefactora de acuerdo con la invención.

Las figuras 5a y 5b muestras dos etapas de fabricación de una forma de realización de una barra calefactora de acuerdo con la invención.

La figura 6 es la vista inclinada esquemática sobre otra forma de realización de un elemento calefactor de una barra calefactora de acuerdo con la inven-
ción.

Según la figura 1, una forma de realización de una barra calefactora de acuerdo con la invención, como está prevista para una bujía de espiga de incandescencia, tiene una forma exterior correspondiente, habitual en sí. Presenta un elemento calefactor 1a, que está configurado como componente en forma de U (ver las figuras 5a y 5b) o como componente en forma de casquillo (ver la figura 6); este elemento calefactor 1a posee en la zona de calefacción 11 una zona curvada en forma de U (ver las figuras 5a/5b) o una zona en forma de cáscara hemisférica con zonas 11a y 11b que se conectan integralmente, que están configuradas en forma de barra (ver las figuras 5a/5b) o en forma de casquillo (ver la figura 6) y que están constituidas de la misma manera del mismo material cerámico conductor 2.

El elemento calefactor 1a está cubierto por todos los lados por masa cerámica aislante 3 y está conectado íntimamente con ésta, con preferencia sin ninguna otra capa intermedia; la masa cerámica aislante 3 forma el cuerpo de la barra calefactora 1b, en el que está incrustado el elemento calefactor 1a.

En el extremo de la barra calefactora, que está alejado de la zona de calefacción 11, se proyectan las líneas de alimentación 11a/11b hacia fuera del cuerpo de la barra calefactora 1b y forman las superficies de contacto 9. En este caso, una zona de las líneas 11a y 11b puede estar configurada también como base de soporte para un componente electrónico 8. Este componente electrónico 8 puede servir para la finalidad de diagnosis, detección o activación del elemento calefactor 1a.

La superficie de obturación 10 está configurada para el ajuste de obturación en el cuerpo de la bujía de espiga de incandescencia no reproducido.

La fabricación del elemento calefactor 1a se realiza a través de un procedimiento de fundición por inyección, en el que un molde correspondiente es rellenado con la cerámica conductora 2. A continuación se rodea la parte moldeada por inyección 1a con cerámica aislante 3. Es especialmente ventajoso que estas etapas de trabajo se realicen en una unidad a través de procedimientos de fundición por inyección de varios componentes en dos etapas consecutivas. En este caso, la masa cerámica conductora está constituida, por ejemplo, de un polvo de Sialon, que se mezcla con resina duroplástica o con masa de material termoplástico para formar una masa moldeada por inyección.

La pieza inyectada, fabricada en este caso de 2 componentes, se libera a continuación a través de tratamiento térmico de las substancias de relleno necesarias para el procedimiento de inyección y de esta manera se obtiene una pieza bruta cerámica compacta, que se puede mecanizar posteriormente antes de la combustión acabada todavía mecánicamente, por ejemplo a través de rectificación.

A través del dimensionado del espesor de las líneas 11a/11b, es decir, a través del área variable de la sección transversal del elemento calefactor 1a, se puede colocar la zona de calefacción 11 de una manera selectiva en la punta de la barra calefactora; en cambio, en la zona de conexión se eleva la sección transversal, para proporcionar allí una potencia calefactora lo más reducida posible.

En la figura 2 se reproduce de forma esquemática la zona de la punta de la barra calefactora de otra forma de realización de acuerdo con la invención de la barra calefactora según la invención. En este caso, la zona calefactora 11 se mantiene libre de cerámica aislante 3 en la zona que apunta hacia fuera del elemento calefactor 1a, de manera que la masa cerámica conductora 2 está libre; esto es especialmente ventajoso cuando la barra calefactora de acuerdo con la invención se emplea para la medición de la ionización. A ello hay que añadir que a través de esta medida se puede mejorar el comportamiento de calefacción, puesto que la cerámica aislante 3 suprimida no debe calentarse en esta zona. Es especialmente ventajoso que la cerámica conductora 2 solamente esté libre en la superficie de la punta de la barra calefactora, porque de esta manera no es necesario ya un aislamiento adicional, por ejemplo, con esmalte en la zona de
montaje.

La figura 3 muestra otro ejemplo de realización de una barra calefactora de acuerdo con la invención como componente de una bujía de espiga de incandescencia de un polo, en la que el elemento calefactor 1a está libre en la zona de calefacción 11 en la superficie de la barra calefactora. En este caso, el elemento calefactor 1a está configurado de tal forma que la alimentación de corriente de incandescencia a la punta de la barra calefactora se realiza a través de una línea de alimentación central con sección transversal relativamente grande; desde la punta de la barra calefactora se conduce a través de la zona de calefacción 11 sobre la superficie envolvente al cuerpo de la bujía de incandescencia 6, que sirve de esta manera como conexión a masa. En este caso, la zona de calefacción puede cubrir toda la superficie o puede estar dividida en uno o varios segmentos, que están interrumpidos por la cerámica aislante 3.

La conexión eléctrica del elemento calefactor 1a se puede conducir, por ejemplo, a través de un contacto de presión sobre un conector de enchufe 4 hacia fuera. La conexión a masa está realizada de tal forma que en la superficie de obturación 10 la cerámica conductora está fijada al menos por secciones y de este modo se establece la conexión eléctrica con el cuerpo metálico 6 a través del cual el elemento calefactor 1a contacta con masa, de manera que se obtiene una realización de un polo de una bujía de este tipo, que puede estar configurada como bujía de incandescencia para un motor Diesel o para un aparato de calefacción.

Otra forma de realización de una bujía de incandescencia de acuerdo con la invención se reproduce de forma esquemática en la figura 4. En este caso, una barra calefactora según la figura 1 está insertada en el cuerpo de la bujía de incandescencia 6. El elemento calefactor 1a está rodeado en este caso también en la zona de montaje en el cuerpo 6 con cerámica aislante 3, de manera que se excluye un contacto con el cuerpo 6. Estas zonas de conexión 5 y 7 están conectadas con un componente electrónico 8, en el que una parte del elemento calefactor 1a sirve al mismo tiempo como soporte para el componente electrónico 8. Con este componente electrónico 8 se puede controlar el elemento de calefacción 1a, se puede sincronizar o se puede conmutar entre funcionamiento de incandescencia y funcionamiento de medición. Si se emplea la bujía de incandescencia sobre el componente electrónico 8 para la medición de la ionización, se configura la barra calefactora, como se describe, por ejemplo, en la figura 2, de tal forma que al menos en una zona parcial la capa de cerámica conductora 2 está liberada en un lugar adecuado para la medición.

En la figura 5a se reproduce la vista lateral esquemática de un elemento calefactor 1a de una forma de realización de la barra calefactora de acuerdo con la invención, por ejemplo según la figura 1. Este componente se fabrica en una primera etapa de la fabricación en el procedimiento de fundición por inyección y se configura con una prolongación del brazo 11b como soporte 7 para un componente electrónico 8.

Este elemento se rodea por inyección de forma acabada, en la etapa de fabricación 2 siguiente de acuerdo con la figura 5b, con una cerámica aislante 3 para obtener la forma definitiva bajo la configuración del cuerpo de la barra calefactora 1b, de manera que el cuerpo calefactor 1a está incrustado en el cuerpo de la barra calefactora 1b. Es especialmente ventajoso que esta segunda etapa de fabricación se realice a través de una segunda unidad de inyección en la misma herramienta, después de lo cual se estiran las correderas correspondientes de la herramienta y se libera el nido del molde para la segunda etapa de fabrica-
ción.

Después de la inyección circundante, se libera el producto a través de atemperación de las substancias de relleno; a través de la combustión de acabado, se sinterizan los componentes cerámicos 1 y 2 juntos para formar un componente unitario sólido. En caso necesario, se mecaniza posteriormente la superficie de la barra calefactora, por ejemplo en el saliente de obturación por medio de rectificado o esmaltado.

Según la figura 6, el elemento calefactor 1a puede estar configurado de masa cerámica conductora 2 también en forma de casquillo, estando prevista en esta forma de realización una línea de alimentación central 7 para la corriente de incandescencia, que está formada con preferencia de la misma manera a partir de la masa cerámica conductora 2. En la forma de realización reproducida, la superficie de contacto 9 está configurada en forma de anillo.

En la zona calefactora 11, este elemento calefactor 1a puede presentar aberturas 12, que proporcionan, por una parte, después de la inyección circundante acabada con cerámica aislante 3, un relleno mejorado de la cavidad interior del elemento calefactor 1a y reducen, por otra parte, la sección transversal del conductor en forma de casquillo; de esta manera, se puede elevar de forma selectiva en esta zona la resistencia eléctrica del elemento calefactor 1a, de manera que se produce aquí una calefacción más rápida.

Claims (10)

1. Barra calefactora con un elemento calefactor (1a) de material cerámico conductor de electricidad, que está configurado como un componente en forma de U en la sección longitudinal, en la que el elemento calefactor (1a) está incrustado en un cuerpo de barra calefactora (1b) de una masa cerámica (3) aislante de electricidad, caracterizada porque el elemento calefactor (1a) está constituido por una zona de calefacción (11) en forma de cáscara hemisférica con zonas (11a, 11b) en forma de barra que se conectan integralmente y que está rodeado por inyección con masa cerámica aislante (3) bajo la configuración del cuerpo de barra calefactora (1b).

2. Barra calefactora con un elemento calefactor (1a) de material cerámico conductor de electricidad, que está configurado como un componente en forma de U en la sección longitudinal, en la que el elemento calefactor (1a) está incrustado en un cuerpo de barra calefactora (1b) de una masa cerámica (3) aislante de electricidad, caracterizada porque el elemento calefactor (1a) está constituido por una zona de calefacción (11) en forma de cáscara hemisférica con zona en forma de casquillo que se conecta integralmente y que está rodeado por inyección con masa cerámica aislante (3) bajo la configuración del cuerpo de barra calefactora (1b).

3. Barra calefactora de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque en la zona calefactora (11) del elemento calefactor (1a) están previstas aberturas (12).

4. Barra calefactora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque al menos una de las zonas (11a, 1b) en forma de barra del elemento calefactor (1a) está conducida como conexión (5) fuera del cuerpo de la barra calefactora (1b), estando configurada esta zona (11a, 11b) como soporte de un componente electrónico (8).

5. Barra calefactora de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque la sección extrema del elemento calefactor (1a) está configurada como sección de tubo de conexión (9) con superficie de contacto y en el centro a través del elemento calefactor (1a) está conducida una línea de alimentación de corriente hacia la punta del elemento calefactor.

6. Barra calefactora de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la zona de calefacción (11) del elemento calefactor (1a) está mantenida libre de masa cerámica aislante (3) sobre su superficie exterior.

7. Barra calefactora de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque la línea de alimentación de corriente está constituida por una masa cerámica (2) conductora de electricidad.

8. Bujía de espiga de incandescencia que está constituida por un cuerpo de bujía de incandescencia y una barra calefactora incrustada de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Procedimiento para la fabricación de una barra calefactora de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el elemento calefactor (1a) con una zona de calefacción en forma de cáscara hemisférica está fabricado de un material cerámico conductor de electricidad en un molde a través de fundición por inyección y se rodea por inyección en el mismo molde con masa cerámica aislante de electricidad.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque se atempera la disposición formada después de la inyección alrededor del elemento calefactor y se sinterizan los componentes de cerámica a continuación a través de combustión para formar conjuntamente un material unitario
sólido.