DE69715461T2

DE69715461T2 - Keramische heizvorrichtung

Info

Publication number: DE69715461T2
Application number: DE69715461T
Authority: DE
Inventors: J. Radmacher
Original assignee: LE MARK PATENT INTERNAT Ltd
Current assignee: Chongquing Le-Mark Ceramic Technology Co Ltd Ch
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: US5880432A; WO1998028575A1; JP4007414B2; EP0956477B1; DE69715461D1; EP0956477A1; AU5472098A; JP2001506359A

Description

Bereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine keramische Heizvorrichtung und insbesondere eine solche mit einem neuen, spitz zulaufenden Design für die keramische Spitze einer Heizvorrichtung, die als Glühkerze für eine Dieselmaschine verwendet wird. Glühkerzen sind in den Dokumenten US-A-4 806 734 und DE-U-88 15 005 offenbart.

Hintergrund der Erfindung

Keramische Heizvorrichtungen sind in der Technik wohlbekannt. Die keramische Heizspitze einer Glühkerze ist im allgemeinen ein zylindrisches Element, das durch Hartlöten mit einem Metallkörper oder Gehäuse verbunden ist. Die Hartlötstelle ist jedoch anfällig gegen Fehler wegen der hohen Drücke und Temperaturen in der Verbrennungskammer.
Weiterhin werden die keramischen Heizspitzen während des normalen Gebrauchs mit Kohlenstoff beschichtet und verkrusten. Sobald ein Service für die Glühkerze erforderlich wird, muß die Glühkerze aus dem Zylinderkopf herausgenommen werden. Der auf der keramischen Spitze aufgebaute Kohlenstoff neigt dazu, die Spitze im Zylinderkopf festzuhalten. Wenn die Serviceperson den metallischen Körper entnimmt, wird die keramische Spitze gelegentlich von dem Metallkörper getrennt und verbleibt im Zylinderkopf, was höchst erwünscht ist.
Versuche zu Überwindung dieses Problems umfassen eine Verbesserung der mechanischen Verbindungsstruktur, um die keramische Heizspitze positiv in der Bohrung des Körpers der Glühkerze festzuhalten, wie dies im US-Patent 5 084 607 beschrieben ist. Das dort vorgeschlagene Design erfordert jedoch zusätzliche Präzisionsstelle, deren Herstellung die Kosten der Glühkerze erhöht.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Nachteile des Standes der Technik können überwunden werden durch eine keramische Heizeinrichtung mit einer konischen Heizspitze, die keilartig in die Bohrung des Körpers einer Glühkerze eingreift.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine keramische Heizvorrichtung vorgeschlagen, die ein Metallgehäuse mit einer zentralen Bohrung und mit Einrichtungen zum Sicheren Befestigen des Metallgehäuses an dem Zylinderkopf eines Motors umfaßt sowie einen keramischen Heizeinsatz mit einer konisch verjüngten Gestalt und Leitermittel zum elektrischen Anschluß an einen Kern des keramischen Heizeinsatzes und weiterhin Paßmittel, die den keramischen Heizeinsatz im Reibungssitz innerhalb der zentralen Bohrung in elektrischen Kontakt mit dem Metallgehäuse halten und eine distale Spitze des keramischen Heizeinsatzes in Längsrichtung des Metallgehäuses positionieren.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine keramische Heizvorrichtung vorgeschlagen, die einen Metallkörper mit einer zentralen Bohrung und mit Einrichtungen zum Befestigen des Metallkörpers an dem Zylinderkopf eines Motors umfaßt sowie ein keramisches Heizteil von konischer Gestalt und einen Leiter zum elektrischen Anschluß an einen Kern des keramischen Heizteils und eine ringförmige Muffe, die in die zentrale Bohrung eingepaßt ist und den keramischen Heizteil im Reibungssitz innerhalb der zentralen Bohrung im elektrischen Kontakt mit dem Metall Körper hält und eine distale Spitze des keramischen Heizteils in Längsrichtung des Metallkörpers positioniert. Der Leiter erstreckt sich durch die zentrale Bohrung hindurch und steht im elektrischen Kontakt mit dem Kern des keramischen Heizteils. Ein isolierender Pfropfen verschließt die Bohrung, und der Leiter erstreckt sich durch diesen Pfropfen hindurch. Die ringförmige Muffe besitzt eine Innenbohrung, deren Konus komplementär zum Konus des keramischen Heizteils verläuft und stößt am distalen Ende der zentralen Bohrung an einen Flansch an. Die zentrale Bohrung ist mit Epoxyharz gefüllt, um den Sitz des Heizeinsatzes am distalen Ende des Metallkörpers zu sichern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine keramische Heizvorrichtung für eine Glühkerze vorgeschlagen, die einen Metallkörper mit einer zentralen Bohrung umfaßt und einen mit der Vorrichtung elektrisch verbundenen Leiter, der gegenüber dem Metallkörper isoliert ist. Der keramische Heizeinsatz besitzt einen konischen Körper und greift im Reibungssitz und mit elektrischen Kontakt in eine zentrale Bohrung innerhalb des Metallkörpers ein.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Glühkerze vorgeschlagen, die eine innerhalb der Zentralbohrung angeordnete ringförmige Muffe besitzt, deren Innenbohrung einen komplementär zum Konus des keramischen Heizeinsatzes verlaufenden Konus besitzt.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Glühkerze vorgeschlagen mit einer konisch verlaufenden inneren Bohrung. Der Konus ist komplementär zum konischen Körper des keramischen Heizeinsatzes.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Zeichnungen illustrieren Ausführungsbeispiele der Erfindung und stellen dar
Fig. 1 ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßem Heizvorrichtung;
Fig. 2 eine detaillierte Schnittansicht der Verbindung zwischen der konischen keramischen Spitze und der Innenbohrung des Metallkörpers der Heizvorrichtung gemäß Fig. 1; und
Fig. 3 eine detaillierte Schnittansicht der Verbindung zwischen der konischen keramischen Spitze und der Innenbohrung des Metallkörpers für eine zweite Ausführungsform der Heizvorrichtung.

Beschreibung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist in Fig. 1 als Glühkerze 10 dargestellt. Diese Glühkerze umfaßt einen starren Metallkörper 12 mit einer Längsbohrung 14. Am distalen Ende eines Ansatzes 18 des Körpers 12 erstreckt sich in Umfangsrichtung ein Flansch 16 in die Bohrung 14 hinein. Der Ansatz ist mit einem Außengewinde 20 versehen, um die Glühkerze in eine Gewindebohrung des Zylinderkopfes einer Dieselmaschine (nicht dargestellt) einschrauben zu können. Der Oberteil 22 des Körpers 12 besitzt eine Sechseck-Konfiguration, um den Körper 12 mechanisch drehen zu können.
Der keramische Heizeinsatz 24 besitzt eine generell konische Form. Das distale Ende 26 des Heizeinsatzes 24 ist von konventioneller Bauart, die in der Technik gut bekannt ist (siehe z. B. US-Patente 5 519 187, 4 742 095 und 3 04 778). Im allgemeinen setzt sich der Heizeinsatz 24 aus drei Schichten zusammen, nämlich einem keramischen stabförmigen Kern 28, einem ringförmigen keramischen Rohrteil 30 und einem keramischen Außenrohr 32, das mit dem Rohrteil 30 versintert ist.
Ein Leiter, der zeichnerisch als Leitungsdraht 34 dargestellt ist, erstreckt sich zentral durch die Bohrung 14 hindurch und ist gegenüber dem Metallkörper 12 isoliert. Eine nicht metallische Isolatorkappe 36 ist nahe dem Ende der Bohrung 14 angebracht und gibt das äußere Ende des Leitungsdrahtes 34 frei. Der Leitungsdraht 34 erstreckt sich durch die Kappe 36 hindurch bis zu keramischen Kern 28 des Heizeinsatzes 24.
Das innere Ende des Heizeinsatzes 24 stößt an eine Paßeinrichtung an, die als leitfähige ringförmige Muffe 40 dargestellt ist. Die distale Spitze 26 erstreckt sich in Längsrichtung des Metallkörpers in einem vorbestimmten Abstand aus diesem heraus. Die Oberfläche der Innenbohrung der Muffe 40 ist konisch ausgebildet, und zwar komplementär zu dem Konus des keramischen Heizeinsatzs 24. Der Innenraum der Bohrung 14 zwischen der nicht-metallischen Isolatorkappe 36 und dem Innenende des keramischen Heizeinsatzes ist mit einem Füllstoff in Form eines Epoxyharzes gefüllt.
Beim Zusammenbau wird zunächst die leitfähige Muffe 40 konzentrisch so in die Innenbohrung 14 eingesetzt, daß sie am distalen Ende des Ansatzes 18 gegen den Flansch 16 stößt. Danach wird der keramische Heizeinsatz in die Bohrung 14 eingeführt und bekommt im Reibungssitz Kontakt mit der ringförmigen Muffe 40. In dieser Verkeilung besitzt der keramische Heizansatz elektrischen Kontakt mit dem Körper 12. Das distale Ende des Leitungsdrahtes 34 wird dann dicht und mit elektrischen Kontakt in eine Endbohrung des keramischen Kerns 28 des Heizeinsatzes 24 eingesetzt. Die Bohrung wird danach mit Epoxyharz 42 gefüllt, welches in der Bohrung aushärtet. Das Epoxyharz 42 sichert den Reibungskontakt des Heizeinsatzes 24 und den elektrischen Kontakt mit dem Metallkörper 12. Noch während des Aushärtens des Epoxyharzes 42 wird die nicht metallische Isolatorkappe 36 über das Ende des Leitungsdrahtes 34 geschoben, um den Draht 34 zu sichern. Sodann wird eine Anschlußkappe 38 über das innere Ende des Leitungsdrahtes 34 geschoben.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann in konventioneller Weise eingesetzt werden und jede existierende Glühkerze ersetzen. Es ist verständlich, daß die Größe der Glühkerze 10 durch die spezielle Dieselmaschine festgelegt ist, in der die Glühkerze 10 verwendet werden soll.
Beim Entfernen der Glühkerze 10 aus dem Zylinderkopf erzeugt die positive Verkeilung zwischen dem Heizeinsatz 24 und der leitfähigen Muffe 40 eine positive Keilkraft, die den keramischen Heizeinsatz festhält, wenn der Körper 12 aus dem Zylinderkopf herausgezwungen wird. Diese positive Keilkraft verhindert, daß der keramische Heizeinsatz 24 sich aus dem Metallkörper 12 herauslöst und im Zylinderkopf verbleibt.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Metallkörper 50 besitzt einen Ansatz 52 mit einer zentralen Bohrung 54. Das distale Ende der Bohrung 54 ist als Paßmittel ausgebildet und als innere umfangsmäßig konische Oberfläche 56 dargestellt, die komplementär zum Konus des keramischen Heizeinsatzes 24 verläuft. Der Heizeinsatz berührt die konische Oberfläche 56 im Reibungssitz und verkeilt sich darin. Die konische Oberfläche 56 ist entlang der Bohrung 54 so positioniert, daß die distale Spitze 26 des Heizeinsatzes in vorbestimmtem Abstand in Längsrichtung aus dem Metall Körper 50 herausragt.
Es sind zwar bevorzugte Ausführungsbeispiele vorangehend in Einzelheiten beschrieben, aber jeder Fachmann wird erkennen, daß Modifikationen möglich sind, ohne von der in den Ansprüchen definierten Lehre der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Keramische Heizvorrichtung, umfassend ein Metallgehäuse (12) mit einer zentralen Bohrung (14) und mit Einrichtungen zum sicheren Befestigen des Metallgehäuses an dem Zylinderkopf eines Motors, einen keramischen Heizeinsatz (24) mit einer konisch verjüngten Gestalt, Leitermittel zum elektrischen Anschluß an einen Kern (28) des keramischen Heizeinsatzes, und Paßmittel, die den keramischen Heizeinsatz (24) im Reibungssitz innerhalb der zentralen Bohrung in elektrischem Kontakt mit dem Metallgehäuse (12) halten und eine distale Spitze (26) des keramischen Heizeinsatzes in Längsrichtung des Metallgehäuses (12) positionieren.

2. Keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Paßmittel eine leitfähige ringförmige Muffe (40) umfassen, die in die zentrale Bohrung (14) eingepaßt ist und eine komplementär zu dem Konus des keramischen Heizeinsatzes (24) verlaufende konische Innenbohrung besitzt.

3. Keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die leitfähige ringförmige Muffe (40) an einen Flansch am distalen Ende der zentralen Bohrung (14) anstößt.

4. Keramische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, worin die Leitermittel einen Leiter umfassen, der sich durch die zentrale Bohrung 14 hindurch erstreckt und im elektrischen Kontakt mit dem keramischen Heizeinsatz (24) steht.

5. Keramische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, worin die Bohrung (14) mit einem isolierenden Pfropfen (36) verschlossen ist und sich der Leiter durch den Pfropfen hindurch erstreckt.

6. Keramische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, worin das Paßmittel als innere konisch verlaufende Umfangsfläche in der Bohrung (14) ausgebildet ist und diese konisch verlaufende Umfangsfläche einen Konus aufweist, der komplementär zum Konus des keramischen Heizeinsatzes (24) verläuft.

7. Keramische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, worin die konisch verlaufende Umfangsfläche entlang einem Abschnitt der Bohrung (14) zum Positionieren der distalen Spitze (26) des keramischen Heizeinsatzes angeordnet ist.

8. Keramische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, worin die zentrale Bohrung (14) mit Epoxyharz (42) gefüllt ist, um den elektrischen Kontakt des keramischen Heizeinsatzes (24) mit dem Metallgehäuse 12 zu sichern.

9. Glühkerze (10) für Motoren, umfassend ein Metallgehäuse (12) mit einer zentralen Bohrung (14), einen mit einem keramischen Heizeinsatz (24) elektrisch verbundenen und gegen das Metallgehäuse (12) isolierten Leiter, wobei der Heizeinsatz (24) von konischer Gestalt ist und im Reibungseingriff mit der zentralen Bohrung (14) sowie im elektrischen Kontakt mit dem Metallgehäuse (12) steht.

10. Glühkerze (10) für Motoren nach Anspruch 9, worin eine leitfähige ringförmige Muffe (40) vorgesehen ist, die in die zentrale Bohrung (14) eingepaßt ist und deren Innenbohrung komplementär zu der konischen Gestalt des keramischen Heizeinsatzes (24) konisch verläuft.