專利名稱：14mm加長型火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于點燃內(nèi)燃機(jī)燃燒腔內(nèi)的燃燒氣體的火花塞，特別是涉及 主要用于固定引擎中的例如發(fā)電機(jī)、泵等等中的加長型火花塞。
背景技術(shù)：
加長型火花塞用在這樣的場合，即汽缸蓋中火花塞孔的深度要求釆用非 正常長度的火花塞。而為這些應(yīng)用場合可以設(shè)計專用火花塞，這種火花塞常 常優(yōu)選適于對傳統(tǒng)、使用壽命長的火花塞拉伸來實現(xiàn)此目的。
一種提供所需加長部的方法是通過添加殼體加長部、上端加長部以及用 于隔離該殼體加長部和上端加長部的各種組合的彈性體絕緣件的各種組合 件，提供令傳統(tǒng)使用壽命長的火花塞適應(yīng)工作場合的元件組。由于該操作較 為復(fù)雜，故必須雇用熟練的技術(shù)人員來進(jìn)行所需的組裝。例如，將殼體加長 部連接至殼體可以采用壓入配合連接，這易于導(dǎo)致在現(xiàn)場產(chǎn)生破裂。現(xiàn)場組 裝必須將用于使殼體加長部連接至殼體的任何冶金結(jié)合件利用相對較低的溫 度處理，例如焊接或低溫銅焊，然而這樣的處理會產(chǎn)生相對較弱的機(jī)械連接， 之后在安裝或拆卸火花塞時會導(dǎo)致?lián)p壞。因此，鑒于彈性體和塑膠絕緣材料 對于現(xiàn)場組裝和安裝而言更為耐用，加長元件組常常采用彈性體和塑膠絕緣 材料的結(jié)合；然而，這樣的材料并不必然地能夠提供所需的電絕緣性能。由 于現(xiàn)場安裝的加長部典型地是非氣密的，水分和其他污染物容易影響這些絕 緣材料，從而逐漸減小其電絕緣能力?；诓牧系墓逃刑匦?，例如所采用的 塑膠材料的軟化點或玻璃化轉(zhuǎn)變點，上述材料同樣會限制加長型火花塞的最 大運行溫度。已知由工廠組裝的加長型火花塞非常少。這些已知的加長型火花塞典型 地采用上述相同元件和制造方法中的許多，因此也受到同樣的限制。
因此，需要制造能夠提高可靠性、擴(kuò)大運行溫度范圍并且提高熱和電性 能以及抗環(huán)境惡化性能的加長型火花塞。

發(fā)明內(nèi)容
具有附圖所示類型的管狀/桶狀加長部的火花塞包括上陶瓷絕緣件、下陶 瓷絕緣件(結(jié)合傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的火花塞)、設(shè)于所述上、下陶瓷絕緣件之間并位于 所述管狀/桶狀加長部內(nèi)的外部彈性體絕緣件，并進(jìn)一步具有圍繞中心電極加 長部設(shè)置的內(nèi)部彈性體絕緣件，所述中心電極加長部位于所述上陶瓷絕緣件 和所述外部彈簧絕緣件的中心孔內(nèi)。
本發(fā)明進(jìn)一步且完善的特征包括所述外部和內(nèi)部彈性體絕緣件由硅基或 含硅彈性體制成。進(jìn)一步地，本發(fā)明包括將所述加長部的下部設(shè)于熱鎖合的 殼體之上，并將該加長部焊接至該殼體。


為了更清楚地說明本發(fā)明的上述和其他特征及優(yōu)點，以下結(jié)合附圖對本 發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中
圖1是貫穿本發(fā)明加長型火花塞的整個長度的剖視圖2是如圖1所示的加長型火花塞組件的頂部的放大片斷剖視圖3是圖1所示的火花塞組件的下部的放大片斷剖視圖4是沿圖3中4-4線的加長型火花塞組件的仰視圖5是圖3中畫線區(qū)域5所標(biāo)識的下端部火花隙區(qū)域的放大圖；以及 圖6是圖3中6標(biāo)識的矩形區(qū)域的放大圖。
具體實施例
參考圖卜6，其中相似的數(shù)字指示附圖中相似或相應(yīng)的部件，根據(jù)本發(fā) 明實施例的加長型火花塞10如圖所示。該加長型火花塞10具有用于工業(yè)內(nèi) 燃機(jī)或其他專用領(lǐng)域中的火花塞的類型和尺寸，如M14,但此僅為一舉例，
6火花 塞組件10包括優(yōu)選由抗腐蝕和抗氧化金屬材料——例如不銹鋼或其合金制
成的套管加長管12。該套管加長管12沿其長度為基本圓柱狀，并具有在頂 端14和底端16之間延伸的大致薄壁截面。在一示范性實施例中，套管加長 管12的長度為8-12英寸，外徑為0.8-1.0英寸，壁厚為約0.06英寸。
將襯套18安裝進(jìn)套管加長管12頂端14，并通過焊接、銅焊、嚙軋、鉚 接或其他連接方法或手段固定于套管加長管12頂端14。襯套18最高暴露端 可設(shè)置有螺紋20，以連接至點火導(dǎo)線(圖未示)的螺紋套。在螺紋20之下 直接設(shè)有六角形段22，該六角形段22的結(jié)構(gòu)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管鉗工具相匹配， 以便進(jìn)行火花塞的安裝和拆卸。雖然六角形結(jié)構(gòu)是最常用、也是本實施例中 所采用的結(jié)構(gòu)，但易知可根據(jù)火花塞組件10所用領(lǐng)域采用其他等效形狀和工 具配合，例如與各種扳手或套筒扳手工具相配合的結(jié)構(gòu)。小凸緣24形成下臺 階和肩部，以與套管加長管12相抵接，而襯套18的接套部26貼合置于套管 加長管12開放頂端14內(nèi)。而且，襯套18配合并扣接于套管加長管12頂端 14，形成穩(wěn)定的一體結(jié)構(gòu)。因此，在安裝和拆卸過程中，在整個六角形段22 上產(chǎn)生扭矩時，整個套管加長管12受力與襯套18—起旋轉(zhuǎn)。在一示范性實 施例中，襯套18的長度約為1.25-2.0英寸。
將火花塞元件28應(yīng)用于該組件10中，該火花塞元件28可具有任何適合 的結(jié)構(gòu)和配置?；鸹ㄈ?8可以是管狀陶瓷絕緣件30，該管狀陶瓷絕緣 件30優(yōu)選包含氧化鋁或其他適合的、具有規(guī)定介電強(qiáng)度、高機(jī)械強(qiáng)度、高導(dǎo) 熱性以及優(yōu)良的抗熱沖擊性能的陶瓷絕緣件材料。導(dǎo)電的、優(yōu)選金屬殼體32 圍繞絕緣件30的下部區(qū)域，并包括至少一個接地電極34。雖然圖中所示的 接地電極為傳統(tǒng)單L形，易知根據(jù)火花塞組件10的可能應(yīng)用領(lǐng)域，該接地電 極34可選擇性地包括多個呈直線或彎曲結(jié)構(gòu)的元件。絕緣件30固定于殼體 32中，優(yōu)選通過熱鎖嚙軋操作固定于殼體32中，該熱鎖嚙軋操作建立用于 固定絕緣件30且結(jié)構(gòu)可靠的配合，該配合是氣密配合，避免使用過程中燃燒 氣體的泄漏。殼體32的下部，直接位于座部38之下，形成有螺紋部36。該 座部38可與墊圈41成對設(shè)置，如圖所示，提供與汽缸蓋相配的界面?？蛇x 地，座部38可設(shè)計為具有一錐度(圖未示)，以使汽缸蓋中無需墊圈亦可進(jìn) 行安裝。導(dǎo)電端軸40部分地設(shè)于絕緣件30的中心通道中，可從螺紋頂柱縱向延 伸至嵌在絕緣件30的中心通道中的底端。所述螺紋頂柱與螺紋帽42配合， 該螺紋帽將在后文做更為詳細(xì)的描述。端軸40的底端嵌在導(dǎo)電玻璃密封件 43中，該導(dǎo)電玻璃密封件43為形成復(fù)合抑制器/密封包裝類型的密封件。這 種玻璃密封組件可具有多種結(jié)構(gòu)，典型地由不同的幾層構(gòu)成，例如，分別與 端軸40和中心電極配合且運行過程中協(xié)調(diào)工作以減小電磁干擾的上、下導(dǎo)電 層。
導(dǎo)電中心電極44從封閉于玻璃密封件中的頭部縱向延伸至接近接地電 極34的暴露在外的火花端46。貴金屬點火端，例如可由銥基或鉑基合金制 成的點火端，可位于中心電極44的火花端46，如圖6所示或許是最佳結(jié)構(gòu)。 類似地，接地電極34可具有類似的貴金屬點火端，以便在燃燒環(huán)境中仍具有 良好的抗火花侵蝕和腐蝕性能。
套管加長管12的底端16圍繞傳統(tǒng)或僅略有改變的工業(yè)使用壽命長的火 花塞元件的金屬殼體32上的互補部配合設(shè)置。該套管加長管12的底端16 可連接至金屬殼體32外表面的任何適合的部分。例如，底端16可終止于與 六角部33接觸之處。然而，附圖中所舉例說明的另一方法包括在六角部33 下方形成殼體32的圓柱狀桶部35。該桶部35包括座肩39。在六角部33下 方形成圓柱狀桶部35具有形成圓柱界面以與套管加長管12的底端16配合的 優(yōu)點，借助與座肩39抵接來定位底端16的方法也具有相同的優(yōu)點?？赏ㄟ^ 焊接、銅焊、嚙軋或其他連接方法或手段將底端16與殼體32固定連接。進(jìn) 一步，可選地，底端16可適于具有六角形截面而非圓柱截面，以使其可以通 過這種設(shè)置配合于六角部33的外表面之上?；蛘撸赏ㄟ^上述方法或手段將 底端16固定于殼體32的某其他區(qū)域。這種設(shè)置的優(yōu)點在于無需改變殼體32 的六角部33。然而，基于所選的連接方式，需要形成套管加長管12的底端 16來產(chǎn)生六角形截面，以與火花塞元件28的六角部33配合。
由于套管加長管12具有被延長的特點，也就形成了中心 極加長部48。 該中心電極加長部48是長桿狀元件，優(yōu)選由金屬例如各種等級的鋼制成，其 頂端和底端均設(shè)有螺紋，且底端螺接于端軸40頂部的螺紋帽42中。與螺紋 帽42的螺接能夠提供中心電極加長部48與火花塞元件28的端軸40之間穩(wěn) 定、可靠的電連接與機(jī)械連接。同樣，中心電極加長部48的最高端與盤狀接觸鈕50螺接配合。點火導(dǎo)線(圖未示)固定于襯套18的螺紋端20，延伸進(jìn) 套管加長管12的頂端14中，并通過接觸鈕50與中心電極加長部48電接觸。 通過這種設(shè)置，電能的定時爆發(fā)從點火系統(tǒng)(圖未示)經(jīng)火花塞元件28傳遞 至火花間隙。
為避免在接地套管加長管12和高能中心電極加長部48之間產(chǎn)生電弧， 在其間放入一系列堆疊嵌套的介電緩沖結(jié)構(gòu)。特別是，上陶瓷絕緣件52具有 大致管狀結(jié)構(gòu)，其上頸部54設(shè)在襯套18的下部內(nèi)側(cè)且其下加長體填入套管 加長管12的頂端14。上陶瓷絕緣件52具有貼合容置接觸鈕50的中心孔56。 由此，上陶瓷絕緣件52在高電荷的電接觸鈕50 (定時放電過程中)和接地 外部套管加長管12之間建立電障。
外部彈性體絕緣件58，優(yōu)選由硅基或含硅彈性體制成，與上陶瓷絕緣件 52的底端鄰接，向下延伸至火花塞元件28的殼體32。該外部彈性體絕緣件 58包圍火花塞元件28的陶瓷絕緣件30，以便其受到電絕緣保護(hù)和結(jié)構(gòu)保護(hù)， 也就是防磨損和振動。在這種安裝組合條件下，外部彈性體絕緣件58可處于 壓縮狀態(tài)下，從而將這些元件穩(wěn)定保持于其運行位置。外部彈性體絕緣件58 提供中心電極加長部48外部的荷電元件、螺紋帽42以及端軸40和接地套管 加長管12之間的電障。外部彈性體絕緣件58還包括與上陶瓷絕緣件52所形 成的中心孔56大致同心延伸的中心孔60。
內(nèi)部彈性體絕緣件62沿長度圍繞中心電極加長部48，填入上部陶瓷絕 緣件52和外部彈性體絕緣件58的相互對中排列的中心孔56、 60。該內(nèi)部彈 性體絕緣件62，類似外部彈性體絕緣件58，優(yōu)選采用由硅基或含硅材料制成 的各種硅彈性體。
本發(fā)明火花塞組件10便于加工以適合各種內(nèi)燃機(jī)，例如需要14mm安 裝孔的內(nèi)燃機(jī)。如此設(shè)計的火花塞組件10的外徑可為13/16"，適于小直徑深 孔。本發(fā)明在許多方面具有優(yōu)點，包括無需采用現(xiàn)有技術(shù)中中所用的另附的 加長接頭，從而減少了維修和后勤工作所需的時間，以減少培訓(xùn)工作，降低 停機(jī)成本。
本發(fā)明火花塞組件10使得經(jīng)修改而適配傳統(tǒng)工業(yè)用壽命長的火花塞元 件28能夠用于由護(hù)套加長管構(gòu)成的套管加長管12中。該組件10具有足夠的 內(nèi)部電絕緣以防止內(nèi)部漏電。電能通過連接襯套18從外部作用于組件10的頂部。通過上部陶瓷絕緣件52進(jìn)行電絕緣。來自點火導(dǎo)線(圖未示)的能量
經(jīng)電極接觸鈕50、中心電極加長部48，最終到達(dá)使用壽命長的滅弧火花塞元 件28，在此，火花塞的間隙順利驅(qū)散內(nèi)燃機(jī)中存在的外部施加的電能，從而 如所需使燃料電荷點火。
以上已根據(jù)相關(guān)法律規(guī)定對前述發(fā)明進(jìn)行了描述，因此該描述僅作為示 范性示例，而并不非對本發(fā)明進(jìn)行實質(zhì)限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將很容 易對本發(fā)明上述實施例進(jìn)行各種改變和修改并仍屬于本發(fā)明的范圍。因此， 本發(fā)明的法定保護(hù)范圍僅通過研究所附權(quán)利要求來確定。
權(quán)利要求
1、一種用于深孔中的火花塞組件，該組件包括延長的管狀套管，具有頂端和底端；上陶瓷絕緣件，設(shè)于所述套管中并與該管的頂端相鄰，該上陶瓷絕緣件具有中心孔；下陶瓷絕緣件，與所述上陶瓷絕緣件相間隔，該下陶瓷絕緣件至少部分地設(shè)于所述套管中并與該套管的底端相鄰；外部彈性體絕緣件，設(shè)于所述套管中并位于所述上陶瓷絕緣件和所述下陶瓷絕緣件之間，該外部彈性體絕緣件包括與所述上陶瓷絕緣件的中心孔對中的中心孔，以形成連續(xù)通道；延長的導(dǎo)電中心電極加長部，設(shè)于由所述對中的中心孔形成的連續(xù)通道中；以及內(nèi)部彈性體絕緣件，圍繞至少部分所述中心電極加長部并同時橋接所述上陶瓷絕緣件與所述外部彈性體絕緣件各自對中的中心孔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述外部彈性體絕緣件和 所述內(nèi)部彈性體絕緣件由硅基或含硅彈性體制成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，進(jìn)一步包括設(shè)于所述下陶 瓷絕緣件和所述套管之間的金屬殼體，所述套管的底端固定連接至所述殼體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于，所述管的底端焊接至所述 殼體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于，所述中心電極加長部包括 滑動地設(shè)于所述上陶瓷絕緣件的中心孔中的接觸鈕。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于，進(jìn)一步包括與所述中心電 極加長部的一端螺紋配合的帽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，所述帽電連接至截止于火 花端的中心電極。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的組件，其特征在于，所述殼體包括與所述中心 電極的火花端間隔的接地電極，以在所述火花端和所述接地電極之間的空間 中形成火花隙。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于，進(jìn)一步包括固定連接至所述套管的頂端且與所述上陶瓷絕緣件直接接觸的襯套。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，所述襯套包括用于連接 至點火導(dǎo)線的螺紋。
11、 一種用于深孔中的火花塞組件，該組件包括 延長的管狀套管，具有頂端和底端；上陶瓷絕緣件，設(shè)于所述套管中并與該套管的頂端相鄰，該上陶瓷絕緣件具有中心孔；下陶瓷絕緣件，與所述上陶瓷絕緣件相間隔，該下陶瓷絕緣件至少部分 地設(shè)于所述套管中并與該套管的底端相鄰；外部彈性體絕緣件，設(shè)于所述套管中，位于所述上陶瓷絕緣件和所述下 陶瓷絕緣件之間并將該上陶瓷絕緣件和該下陶瓷絕緣件分離，該外部彈性體 絕緣件包括與所述上陶瓷絕緣件的中心孔對中的中心孔，以形成連續(xù)通道；延長的導(dǎo)電中心電極加長部，設(shè)于由所述對中的中心孔形成的連續(xù)通道中；內(nèi)部彈性體絕緣件，圍繞至少部分所述中心電極加長部并同時橋接所述 上陶瓷絕緣件與所述外部彈性體絕緣件各自對中的中心孔；以及金屬殼體，設(shè)于所述下陶瓷絕緣件和所述套管之間，該殼體包括圓柱狀 桶部，所述套管的底端結(jié)合至所述殼體的該圓柱狀桶部。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的組件，其特征在于，所述套管的底端焊接至 所述殼體的桶狀部。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的組件，其特征在于，所述殼體包括六角部。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的組件，其特征在于，所述管在所述殼體的六 角部區(qū)域產(chǎn)生變形以配合圍繞該六角部。
15、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的組件，其特征在于，所述外部彈性體絕緣件 與所述殼體直接接觸。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的組件，其特征在于，所述中心電極加長部包 括可滑動地設(shè)于所述上陶瓷絕緣件的中心孔中的接觸鈕。
17、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的組件，其特征在于，進(jìn)一步包括與所述中心 電極加長部的一端螺紋配合的帽，該帽電連接至截止于火花端的中心電極。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的組件，其特征在于，所述殼體包括與所述中心電極的火花端間隔的接地電極，以在所述火花端和所述接地電極之間的空 間中形成火花隙。
19、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的組件，其特征在于，進(jìn)一步包括固定連接至 所述套管的頂端且與所述上陶瓷絕緣件直接接觸的襯套。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的組件，其特征在于，所述襯套包括用于連接 至點火導(dǎo)線的螺紋。
全文摘要
一種用于工作或替換火花塞時很難伸入內(nèi)燃機(jī)腔室的火花塞組件(10)。該組件(10)有一個傳統(tǒng)火花塞元件(28)，該元件通過焊接至金屬殼體(32)而與一個加長的套管(12)相連。套管(12)中有與其頂端(14)鄰接的上陶瓷絕緣件(52)，該絕緣件與外彈性體絕緣件(58)端對端鄰接。該元件(28)的陶瓷絕緣件(30)由絕緣件(58)包圍并由此穩(wěn)固地居于套管(12)中。內(nèi)彈性體絕緣件(62)位于一個連續(xù)的通道中，該通道由絕緣件(52)和絕緣件(58)各自的相互對中的孔形成。內(nèi)彈性體絕緣件(62)支撐并電絕緣火花塞元件(28)的導(dǎo)電的中心電極(44)。點火導(dǎo)線與中心電極加長部(48)電接觸并在一定時間間隔內(nèi)將電能傳送到火花隙。
文檔編號H01T13/20GK101682173SQ200880014469
公開日2010年3月24日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者理查德·E·卡拉漢, 羅伯特·D·弗里曼 申請人:費德羅-莫格爾點火公司