NL9000353A

NL9000353A - Bougie.

Info

Publication number: NL9000353A
Application number: NL9000353A
Authority: NL
Original assignee: Jenbacher Werke Ag
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1990-02-14
Publication date: 1990-09-17
Also published as: IT1240665B; DE8902032U1; IT9004806A1; AT394792B; US5107168A; ATA23290A; IT9004806A0; JPH0334283A

Description

Titel: Bougie

De vernieuwing heeft betrekking op een ten opzichte van de schroefdraad van de bougie geïsoleerde middenelektrode en met elektrisch met de schroefdraad van de bougie verbonden massa-elektroden, waarbij aan het aan de zijde van de verbrandingsruimte gelegen uiteinde van de middenelektrode een ten minste gedeeltelijk uit platina of een platinalegering bestaand opzetdeel is aangebracht, waarbij de vonkplaatsen tussen genoemd opzetdeel en de van de zijkant daarnaar toe geleide massa-elektroden zijn gelegen.

Om een bougie met verminderde ontsteekspanningen te kunnen bedrijven, is het voordelig wanneer de elektrodevlakken waartussen de ontsteekvonk moet overspringen, relatief klein en spits zijn (hoge lokale veldsterkte).Aan de andere kant wordt echter van een bougie ook een hoge standvastheid (geringe elektrode-afbrand) verlangd, waarvoor kleine elektrodevlakken eerder ongunstig zijn, om zowel geringe ontsteekspanningen als ook hoge standvastigheid te kunnen hebben, is men reeds overgegaan op hoogwaardiger elektrodematerialen die van zichzelf een geringe elektrode-afbrand vertonen.

Een bekende bougie bezit een middenelektrode uit koper (voor een verbeterde warmteafvoer), die is omgeven door een nikkel-mantel. Deze bougie is betrekkelijk goedkoop. Gebleken is echter, dat de standvastheid, zoals die bijvoorbeeld bij stationaire gasmotoren wordt verlangd, ondanks de nikkel-mantel te gering is. Als materiaal met een hogere afbrandvastheid hebben zich platina resp. platinalegeringen bewezen. Aangezien platina echter zeer duur is, heeft men reeds een dunne draadvormige middenelektrode uit platina verschaft. Een nadeel daarbij is de geringe mechanische stabiliteit van de middenelektrode, de slechte warmteafvoer door de platinadraad, en de moeilijkheid meerdere massa-elektroden , zoals op zich gunstig zou zijn, naar de dunne platinadraad toe te voeren. Bovendien heeft de dunne platinadraad praktisch geen afbrandreserve. Ook is reeds bekend om aan de middenelektrode van een bougie een opzetdeel uit platina of platinalegeringen aan te brengen, dat de vorm heeft van een cylinder en waar twee rechte massa-elektroden van de zijkant naar zijn toegevoerd. Bij deze bougie is weliswaar een goede toegankelijkheid voor het mengsel naar de vonkplaats aanwezig, maar daarbij is de afbrand aan de naar de massa-elektroden wijzende cy1indermantelgedeelten ondanks de toepassing van platina hoog, waardoor het opzetdeel zijn cylindervorm verliest en o.a, de elektrodeafstand verandert. Vanwege de veranderde vorm van het opzetdeel is het dan bijzonder moeilijk om een, voor een optimale motorloop benodigde, goed-gedefinieerde elektrodeafstand in te stellen.

Het is een doel van de uitvinding een goedkope bougie van het bovengenoemde type te verschaffen, die een zeer hoge standvastheid, in het bijzonder een geringe afbrand van de elektroden bezit, en voorts met relatief geringe ontsteekspanningen kan worden bedreven. Indien dit nodig is, moet een gemakkelijke nastelmogelijkheid met gedefinieerde elektrode-afstand aanwezig zijn.

Dit wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt, dat het opzetdeel in hoofdzaak de vorm heeft van een met het dekvlak naar de verbrandingsruimte gericht prisma, en dat de massa-elektroden zijdelings naast de zijvlakken van het in hoofdzaak prisma-vormige opzetdeel in hoofdzaak evenwijdig aan de prismakanten van het dekvlak resp. het grondvlak verlopen.Bij bougies zou men graag hoge lokale veldsterkten tussen de middenelektroden en de massa-elektroden bereiken, om een zo klein mogelijke ontsteekspanning nodig te hebben. Zulke hoge veldsterkten kunnen door spitse elektrodenuitvoeringen worden bereikt. Daarbij heeft men dan inderdaad het nadeel, dat deze elektroden relatief snel afbranden. Een verbeteringsmogelijkheid bestaat in het gebruik van geschikte materialen, bijvoorbeeld platina of een platinalegering. Bij de gebruikelijke elektrodegeometriën heeft men echter ook daarmee geen bevredigende resultaten bereikt. Bij de elektrodegeometrie volgens de uitvinding, waarbij het opzetdeel op de middenelektrode van platina of een platinalegering in hoofdzaak de buitenvorm van een prisma heeft, is door de scherpe prismakanten een hoge plaatselijke veldsterkte en daarmee een vermindering van de ontsteekspanning gegeven. Tegelijkertijd blijft de afbrand beperkt door de relatief grote werkzame totale lengte van de prismakanten. De vonkplaatsen liggen daarbij tussen het opzetdeel en de zijdelings naast het opzetdeel in hoofdzaak evenwijdig aan de prismakanten van het dekvlak resp.het grondvlak verlopende massa-elektroden, en omgeven dus praktisch het totale prismavormige opzetdeel. Door de evenwijdige geleiding van de massa-elektroden ten opzichte van de zijvlakken van het prismavormige opzetdeel van platina is de toch al slechts in geringe hoeveelheid aanwezige elektrodenafbrand ook relatief gelijkmatig, zodat in het geval het nodig is, een eenvoudige nastelmogelijkheid met goed-gedefinieerde elektrodenafstand mogelijk is.

Bij het volgens de uitvinding uitgevoerde opzetdeel op de middenelektrode komt het met betrekking tot de ontsteekvonk-en afbrandeigenschappen in hoofdzaak aan op de buitenvorm, in het bijzonder de lange prismakanten, terwijl het grondvlak in het algemeen aan de verbinding van het opzetdeel met de middenelektrode op zijn minst bijdraagt. Om de afbrand gering te houden, is het belangrijk, dat de bij de vonkplaatsen liggende bereiken van het prismavormige opzetdeel uit platina resp. platinalegering bestaan, terwijl in het middendeel bijvoorbeeld een hardsoldeerpen kan worden ingezet om het opzetdeel met de middenelektrode te verbinden. Bij een dergelijke versie is gelijktijdig een vaste verbinding van het opzetdeel met de middenelektrode mogelijk, en bovendien een materiaalbesparing van het dure platina.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm heeft het opzetdeel de vorm van een recht prisma met een vierkant grond- resp. dekvlak. Bij deze uitvoeringsvorm bestaat de mogelijkheid om in dwarsdoorsnede bij voorkeur vierkante, met een rechte hoek afgewerkte massa-elektrodenstiften aan te brengen/ waarvan steeds een been evenwijdig aan een zijvlak van het opzetdeel verloopt en het andere been evenwijdig aan het aansluitende zijvlak van het opzetdeel verloopt. Daardoor worden met een massa-elektrode steeds twee zijvlakken van het opzetdeel bereikt,· waarbij tussen de prisma-hoogkanten en de binnenhoek van de in een hoek uitgevoerde massa-elektroden bijzonder hoge veldsterkten optreden.

De uitvinding wordt in het hierna volgende nader verduidelijkt door bespreking van uitvoeringsvoorbeelden onder verwijzing naar de tekening, waarin:

Fig. 1 een zijaanzicht van een uitvoeringsvoorbeeld van de bougie volgens de uitvinding toont;

Fig. 2 een vanuit de verbrandingsruimte gezien, uitvergroot onderaanzicht toont;

Fig. 3 een centrale langsdoorsnede door de bougie volgens de lijn III-III in figuur 2 toont;

Fig. 4 een centrale langsdoorsnede zoals figuur 3 toont, . echter voor een ander uitvoeringsvoorbeeld; en

Fig. 5 een vanuit de verbrandingsruimte gezien onderaanzicht van een derde uitvoeringsvoorbeeld van de bougie volgens de uitvinding toont.

De in figuur 1 weergegeven bougie omvat een isolatielichaam 1 voor het isoleren van de centrale middenelektrode 2 ten opzichte van de tijdens bedrijf aan massa liggende behuizing 3 van metaal, dat als een geheel met een zeskantmoer 4 en een schroefdraad 5 is uitgevoerd. Aan de bovenzijde is een gebruikelijke aansluitpen 6 voor de middenelektrode 2 aanwezig. Ter verduidelijking van de essentiële onderdelen volgens de uitvinding wordt thans verwezen naar de figuren 2 en 3.

Volgens de onderhavige uitvinding heeft het opzetdeel, dat bij het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld uit een platinaplaatje 7 bestaat waarin een hardsoldeerpen 7a is ingebracht, de vorm van een prisma waarvan het dekvlak naar de. verbrandingsruimte wijst. Bij.het in figuur 2 en 3 getoonde .

uitvoeringsvoorbeeld gaat het daarbij om een recht prisma met een vierkant dek- resp. grondvlak, dus om een blok. Verder is het voor de bougie volgens de uitvinding belangrijk, dat de massa-elektroden 8a, 8b resp. 9a en 9b zijdelings naast de zijvlakken van het prismavormige opzetdeel 7 in hoofdzaak evenwijdig aan de prismakanten 10 van het dekvlak verlopen. Door de scherpkantige uitvoering van de prismakanten 10 van het dekvlak van het opzetdeel 7 van platina of een platinalegering ontstaan hoge plaatselijke veldsterkten tussen dit opzetdeel 7 van de middenelektrode 2 en de massa-elektroden 8a, 8b resp. 9a, 9b. Tegelijkertijd wordt door de grote lengte van de kanten de afbrand beperkt gehouden. In elk geval zal de elektrodenafbrand over de lengte van de kanten relatief gelijkmatig plaatsvinden, zodat een later nastellen met goed-gedefinieerde elektrodenafstand snel mogelijk is.

Met betrekking tot de positie van het prismavormige opzetdeel 7 heeft zich een positie, waarbij het dekvlak van het opzetdeel 7 loodrecht ligt ten opzichte van de lengteas van de middenelektrode 2, als voordelig bewezen. Dit maakt samen met de massa-elektroden een symmetrische uitvoering van de bougie mogelijk. Om een mechanisch vaste verbinding tussen het opzetdeel 7 uit platina resp. een platinalegering en de middenelektrode te waarborgen, is het gunstig wanneer het grondvlak van het opzetdeel 7 ten minste gedeeltelijk aanligt tegen het naar de verbrandingsruimte toegekeerde uiteinde van de middenelektrode 2. In figuur 3 is een in het bijzonder de voorkeur verdienende wijze van verbinding tussen het opzetdeel 7 en de massa-elektrode 2 weergegeven. Het opzetdeel 7 uit platina, dat een prismavormige buitenvorm vertoont, is in het midden voorzien van een boring die op een lijn ligt met een boring in de koperen kern 2a van de middenelektrode. In deze uitgelijnde boringen wordt een spits geplaatst van hardsoldeer, en vervolgens door verhitten ingesmolten.

Daardoor ontstaat een mechanisch zeer robuuste verbinding tussen het opzetdeel 7 uit platina of een platinalegering en de middenelektrode 2. Bovendien heeft deze verbindingswijze het voordeel, dat duur platina wordt uitgespaard, omdat in het middengedeelte van het opzetdeel slechts relatief goedkoop hardsoldeer 7a aangebracht hoeft te worden, terwijl aan de vonkplaatsen liggende gedeelten van het opzetdeel natuurlijk uit platina resp. een platinalegering bestaan, om een geringe afbrand zeker te stellen.

Om vervaardigingstechnische redenen en met betrekking op een ideale vonkenplaats met goed-gedefinieerde elektrodenafstand is het gunstig, wanneer het opzetdeel 7 de vorm vertoont van een recht prisma. Uit symmetrische overwegingen zal men het zwaartepunt van het dekvlak van het opzetdeel 7 aanbrengen op de denkbeeldige lengteas van de middenelektrode 2.

Om enerzijds platina uit te sparen en anderzijds toch voldoende lengte te verschaffen voor de kanten waarlangs de vonkenplaatsen worden gevormd, is het gunstig wanneer de diagonale afmetingen van het dekvlak van het opzetdeel 7 uit platina resp. een platinalegering in het gebied van de doorsnede van de middenelektrode 2 liggen. Een vergelijking van het in figuur 3 getoonde uitvoeringsvoorbeeld met het in figuur 4 getoonde uitvoeringsvoorbeeld toont, dat het in figuur 3 getoonde uitvoeringsvoorbeeld iets minder platina behoeft, terwijl bij het in figuur 4 getoonde uitvoeringsvoorbeeld, waarbij het grondvlak van het opzetdeel 7 uit platina enigszins over de middenelektrode uitsteekt, ook de langskanten 11 van het grondvlak van het prismavormige opzetdeel 7 aan de vonkenplaatsen tussen het opzetdeel 7 en de massa-elektroden zijn gelegen.

De massa-elektrodenstiften zijn voordeligerwijze voorzien van vlakke, telkens evenwijdig aan de vlakke zijvlakken van het opzetdeel 7 verlopende zijvlakken, om een goed-gedefinieerde elektrodenafstand te waarborgen. Voordeligerwijze zal men de massa-elektrodenstiften op op zich bekende wijze uitvoeren met rechthoekige, bij voorkeur vierkante dwarsdoorsnede, waarbij het zeer goed mogelijk is om deze massa-elektrodenstiften ten minste aan de naar de vonkenplaatsen wijzende gedeelten te voorzien van platina of een platinalegering.

Uit de figuren 3 en 4 blijkt, dat de dekvlakken van het opzetdeel 7 uit platina resp. een platinalegering en de naar de verbrandingsruimte wijzende vlakken van de massa-elektroden 8a, 8b resp. 9a, 9b in een vlak liggen. Deze uitvoering bevordert enerzijds de toegankelijkheid voor het mengsel en maakt het anderzijds mogelijk, dat het opzetdeel en de massa-elektroden eenvoudig gemeenschappelijk worden afgevijld om na langdurig bedrijf weer scherpe elektrodenkanten te verschaffen.

Zoals in het bijzonder uit figuur 2 blijkt, zijn de massa-elektroden - in een onderaanzicht van de bougie -, in een hoek verlopend uitgevoerd, waarbij een been 8a resp. 9a telkens evenwijdig ligt aan een zijvlak van het opzetdeel 7, terwijl het andere been 9b resp. 8b evenwijdig verloopt aan het telkens aangrenzende zijvlak van het opzetdeel 7. Bij deze uitvoeringsvorm is het bijzonder voordelig, dat tussen de hoogkanten 12 van het prisma en de binnenhoeken van de in een hoek verlopende massa-elektroden hoge lokale veldsterkten ontstaan, die een verdere vermindering van de ontsteekspanning mogelijk maken. Een dergelijke uitvoeringsvorm laat zich in het bijzonder dan eenvoudig realiseren, wanneer het prismavormige opzetdeel 7 een rechthoekig resp. vierkant grondvlak of dekvlak bezit, zoals in figuur 2 is weergegeven.

Andere vormen van het dekvlak zijn echter ook zeer goed mogelijk. Bij wijze van voorbeeld is in figuur 5 een opzetdeel getoond waarbij het rechte prisma een driehoekig dekvlak bezit. Bij deze uitvoeringsvorm is aan elk prismazijvlak van het opzetdeel 7 een eigen massa-elektrode 8', 8'' resp. 8''' toegevoegd. De verbinding van het opzetdeel 7 in de vorm van een driezijdig prisma volgens figuur 5 met de massa-elektrode 2 kan bijvoorbeeld plaatsvinden door het grondvlak van het opzetdeel 7 direkt te verbinden met het naar de verbrandingsruimte wijzende uiteinde van de middenelektrode.

De in de figuren 2 tot en met 4 weergegeven uitvoeringsvormen van de bougie volgens de uitvinding kunnen worden vervaardigd met een voorkeursvervaardigingswerkwijze. Daartoe wordt een prismavormig opzetdeel uit platina of een platinalegering voorzien van een boring, en wordt in de middenelektrode 2 van de bougie eveneens een centrale boring aangebracht. Hierna legt men het opzetdeel 7 op de middenelektrode 2 tot de boringen zijn uitgelijnd en plaatst daarin een stift 7a van een metaal of een metaallegering, bij voorkeur hardsoldeer. Door daarop volgend verhitten wordt deze metaalstift dan vast ingesmolten, zodat een mechanisch Stabiele verbinding tussen het opzetdeel 7 en de middenelektrode 2 ontstaat.

Claims

1. Bougie met een ten opzichte van de schroefdraad van de bougie geïsoleerde middenelektrode en met een elektrisch met de schroefdraad van de bougie verbonden massa-elektroden, waarbij aan het naar de verbrandingsruimte gerichte uiteinde van de middenelektrode een ten minste gedeeltelijk uit platina of een platinalegering bestaand opzetdeel is aangebracht, waarbij tussen genoemd opzetdeel en de van de zijkant daarnaar toe geleide massa-elektroden de vonkenplaatsen liggen, met het kenmerk, dat het opzetdeel (7) in hoofdzaak de vorm vertoont van een met het dekvlak naar de verbrandingsruimte gericht prisma, en dat de massa-elektroden (8a, 8b; 9a, 9b) zijdelings naast de zijvlakken van het in hoofdzaak prismavormige opzetdeel (7) in hoofdzaak evenwijdig verlopen aan de prismakanten van het dekvlak resp. het grondvlak.

2. Bougie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het dekvlak van het opzetdeel (7) loodrecht ligt ten opzichte van de lengteas van de middenelektrode (2).

3. Bougie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het grondvlak van het opzetdeel (7) ten minste gedeeltelijk aanligt tegen het naar de verbrandingsruimte gerichte uiteinde van de middenelektrode (2).

4. Bougie volgens een der conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat het opzetdeel een in zijn buitenvorm in hoofdzaak prismavormig lichaam (7) uit platina of een platinalegering bezit, dat een centrale boring bezit die is uitgelijnd met een boring in de middenelektrode (2), waarbij de boringen ter verbinding van het lichaam (7) met de middenelektrode (2) kunnen worden uitgevuld met een ingesmolten metaal of een ingesmolten metaallegering, in het bijzonder hardsoldeer.

5. Bougie volgens een der conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat het grondvlak van het opzetdeel (7) direkt is verbonden met het naar de verbrandingsruimte gerichte uiteinde van de middenelektrode (2) .

6. Bougie volgens eender conclusies 1 t/m 5, met het kenmerk, dat het opzetdeel (7) de vorm vertoont van een recht prisma.

7. Bougie volgens een der conclusies 1 t/m 5, met het kenmerk, dat het grondvlak resp. het dekvlak van het opzetdeel (7) rechthoekig, bijvoorkeur vierkant is.

8. Bougie volgens een der conclusies 1 t/m 6, met het kenmerk, dat het grondvlak resp. het dekvlak van het opzetdeel (7) driehoekig is.

9. Bougie volgens een der conclusies 1 t/m 8, met het kenmerk, dat het zwaartepunt van het dekvlak van het opzetdeel (7) op de denkbeeldige centrale lengteas van de middenelektrode (2) ligt.

10. Bougie volgens een der conclusies 1 t/m 9, met het kenmerk, dat de diagonale afmetingen van het dekvlak van het opzetdeel (7) in het gebied liggen van de doorsnede van de middenelektrode (2).

11. Bougie volgens een der conclusies 1 t/m 10, met het kenmerk, dat de massa-elektroden (8a, 8b; 9a, 9b) vlakke, steeds met de zijvlakken van het opzetdeel (7) evenwijdige zijvlakken bezitten.

12. Bougie volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de massa-elektrodenstiften (8a, 8b; 9a, 9b) op op zich bekende wijze rechthoekige, bij voorkeur vierkante dwarsdoorsneden hebben.