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Perfectionnements apportés aux bougies d'allumage .
La présente invention est relative aux bougies d'- allumage .
Avec les moteurs actuels à haute compression, le problème-du maintien de 1 i étanchéité aux gaz de bougies d'al- lumage ordinaires n'a jamais été résolu jusqu'à présent de manière satisfaisante, et toutes les mesures qu'on a prises à cet effet ont échoué, spécialement quand l'isolant intérieur consiste en une matière céramique ou en alumine concrétée .
On n'a pas jusqu'à présent trouvé de matière de joint qui soit susceptible de compenser de manière satisfai- sante la différence existant entre les coefficients de dila- tation thermique de la matière qui constitue l'électrode chaude
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et de celle qui constitue l'isolant intérieur . Si on tente de forcer une garniture ou une matière de joint entre ces deux éléments, on provoque un effort qui ne peut être sup- porté 'par l'isolant, si bien que celui-ci se brise tôt ou tard. Le même effet est provoqué si la matière de joint est trop rigide et provoque la dilatation de l'électrode centrale, créant des efforts dans la matière fragile qui constitue l'- isolant.
Un autre facteur qui tend à réduire l'étanchéité de la bougie consiste dans le fait que l'électrode s'allonge longitudinalement sous l'effet de la chaleur, en provoquant ainsi une altération dans la structure de la matière de joint employée .
Le but de la présente invention est d'obtenir un joint satisfaisant, en écartant les difficultés ci-dessus mentionnées, et à cet effet l'invention porte sur une bougie d'allumage dans laquelle la portion supérieure de l'isolant principal est scellée au moyen d'un tube en métal élastique à paroi mince, introduit dans celui-ci, et présentant une extrémité ouverte rabattue et une extrémité fermée en ogive, cette dernière assurant un contact métallique direct ou indi- rect avec l'extrémité supérieure de l'électrode centrale qui est montée libre dans la portion inférieure de l'isolant .
Dans une forme de réalisation de la bougie qui fait l'objet de la présente invention, l'isolateur principal, qui consiste en une matière céramique ou en alumine concrétée, présente un perçage dont le diamètre est suffisant, dans la partie inférieure de l'isolateur, pour permettre lfintrodue- tion dans celui-ci d'une électrode courte et mince centrale laquelle s'étend, toutefois tout au plus seulement sur la moitié de la longueur de l'isolant . Dans la portion supé- rieure de l'isolant principal, le diamètre.du perçage est notablement plus fort, et peut être double du diamètre du
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perçage dans la portion inférieure .
L'électrode centrale elle-même n'est pas cimentée dans l'extrémité inférieure de l'isolateur, mais au contraire est libre de se dilater à la fois dans le sens de sa longueur et en direction radiale; ainsi, il n'est pas à craindre que l'isolant soit brisé sous l'action de cette électrode . Cette dernière est fixée à son extrémité la plus éloignée des pointes, au moyen d'un écrou formé en une matière qui présente une conductibilité thermique et électrique élevée, comme par exemple le cuivre, cet écrou présentant des prolongements cylindriques dirigés vers le haut, et étant fendu pour augmenter son élasticité . En vue d'assujettir l'écrou à l'extrémité supérieure de l'électrode, cette extrémité est légèrement évasée .
L'effet de cette électrode centrale courte, qui s'étend tout au plus seulement sur la moitié de la longueur du perçage de l'isolant, est de chauffer la quantité minimum de métal, tout en assurant que la chaleur soit bien conduite à la portion de l'isolant plus froide, qui sert à la dissiper, sans provoquer un chauffage inutile de l'extrémité de contact de l'isolant .
En vue à la fois de sceller l'isolant principal, et d'assurer la connexion électrique avec l'électrode centrale, un tube métallique à paroi mince est serré dans l'extrémité de fort diamètre du perçage de cet isolant . Ce tube est fermé à l'une de ses extrémités, et présente une bride à son autre extrémité, son extrémité fermée étant introduite dans l'isolant, et assurant le contact avec l'écrou ou avec l'extrémité supérieure de l'électrode Avant son introduction, le tube est tout d'abord de préférence revêtu ou recouvert d'un agent de scellement, comme par exemple la céruse ou le minium.
Ce tube peut de préférence être pourvu d'une ou plusieurs gorges circonférentielles, en vue d'augmenter ladhérence de l'agent de scellement, l'extrémité inférieure du tube étant de forme
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conique ou hémisphérique, en vue de maintenir l'élasticité du tube, et pour réduire la pression centrale de gaz sur ledit tube. Si les pressions exercées sont d'une valeur exagérément élevée, ou si la pression de contact entre le tube et la matière isolante, ou bien l'adhérence de l'agent de scellement sont insuffisantes pour résister à l'action de la pression, le fond du tube peut être vissé dans l'écrou de blocage pour l'électrode, ou dans l'extrémité de l'électrode elle-même.
Une variante de réalisation permettant d'assurer le contact métallique entre le tube et l'électrode consiste à prévoir un prolongement en forme de crochet sur l'écrou de blocage intérieur, faisant contact sur une surface très réduite avec l'extrémité conique ou hémisphérique du tube de joint .
Le tube de joint ci-dessus mentionné, établi en un métal mince ne possédant pas un coefficient de dilatation thermique trop élevé, comme par exemple le laiton, assure des avantages considérables par rapport à la disposition connue dans laquelle on utilise une électrode cimentée dans l'isolante Alors que dans ce dernier cas l'électrode fortement chauffée transmet sa chaleur à l'isolant plus froid,ainsi qu'à l'agent de scellement, en provoquant de la sorte des différences de dilatation considérables, aboutissant à des fuites, dans la construction qui fait l'objet de la présente invention le tube de joint qui est ouvert à son extrémité supérieure, et qui, du fait de la faible épaisseur de la matière dont il est constitué présente une certaine élasticité,
peut ne recevoir de la cha- leur que seulement depuis l'extrémité de l'isolant qui n'est pas fortement chauffée. La chaleur transmise du tube est con- duite, par l'intérieur, jusqu'à l'air enfermé dans celui-ci, si bien que ce tube est quelque peu plus froid que l'isolant,ce 'qui assure une compensation importante entre les coefficients différents de dilatation thermique du métal constituant le
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tube et de la matière de l'isolant, ce qui prévient l'endom- magement de cet isolant .
Le courant est conduit jusqu'au tube de joint au moyen d'un contact élastique fortement ajouré de manière à ne pas gêner la circulation de l'air à l'intérieur du tube de joint en question. Ce contact est relié par son extrémité supérieure à la canalisation d'arrivée du courant.
En vue de mieux comprendre l'invention, on décrira maintenant une forme préférée de réalisation, donnée à titre d'exemple, à l'appui des dessins schématiques annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale.
La figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne a-b de la figure 1.
Dans ces dessins, 1 désigne l'isolant principal, établi en alumine concrétée, et 2 montre l'électrode centrale, qui est de dimensions réduites, et qui s'étend seulement sur environ la moitié de la longueur du perçage de cet isolant.
Ladite électrode s'ajuste librement dans la portion infé- rieure de l'isolant et est fixée à son extrémité supérieure 4 au moyen d'un écrou de cuivre 3 lequel, ainsi qu'on peut le voir sur les dessins, comporte un prolongement annulaire qui s'étend au-delà de l'extrémité de l'électrode.Pour consolider la fixation sur l'écrou 3, l'extrémité supérieure 4 de l'é- lectrode est évasée , @
6 désigne le tube de joint en métal à paroi mince, ouvert à son extrémité supérieure et dont l'autre extrémité fermée est hémisphérique, ce tube étant introduit clans la portion supérieure de l'isolant, dont le perçage est d'un diamètre double de celui ménagé dans la portion inférieure de @ cet isolant.
Ce tube assure le contact électrique avec l'é- crou 3, et par conséquent aussi avec l'électrode 2, au moyen du prolongement 5 en forme de crochet, appartenant à l'écrou.
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8 désigne l'agent de scellement introduit entre la paroi extérieure du tube de joint $ et la paroi intérieure de l'isolant 1 ; pour augmenter l'action de ce scellement, on prévoit deux gorges circonférentielles 7 sur le tube de joint 6. 9 désigne le fond hémisphérique du tube de joint 6.
La pièce de contact 10 est également établie en métal à paroi mince, et est fortement entaillée, comme on le voit en 12, de manière à ne pas gêner la circulation de l'air à l'intérieur du tube de joint 6. Cette pièce de contact s'applique élastiquement contre la bride supérieure du tube de joint 6, en assurant de la sorte un contact permanent .
La canalisation électrique 14 est fixée à l'extrémité supé- rieure du contact 10, au moyen de l'écrou 13, et la disposition adoptée empêche un chauffage excessif du câble 15,qui est blindé pour arrêter les parasites gênanteles réceptions radio- phoniques, attendu que l'extrémité de l'isolant intérieur 1 et le tube de joint 6 ne sont pas chauffés directement par l'électrode ou par l'écrou de fixation 3 de celle-ci. L'i- solant supérieur en stéatite est désigné en 16, 17 désigne un tube de mica, et 18 le tube extérieur, tous ces organes étant maintenus beaucoup plus froids que jusqu'à présent grâce à la disposition qui fait l'objet de la présente in- vention.
La figure 2 montre une coupe vue par le côté de contacta et montre la pièce de contact 10, l'extrémité élastique de celle-ci, le tube de joint 6 et l'extrémité 9 de celui-ci, l'isolant 1, la garniture de mica 17 et le tube extérieur 18.
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Improvements made to spark plugs.
The present invention relates to spark plugs.
With today's high compression engines, the problem of maintaining the gas tightness of ordinary spark plugs has heretofore never been satisfactorily solved, and all measures have been taken. have failed to do this, especially when the interior insulation consists of ceramic material or concreted alumina.
Hitherto no gasket material has been found which is capable of satisfactorily compensating for the difference between the coefficients of thermal expansion of the material constituting the hot electrode.
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and that which constitutes the interior insulation. If an attempt is made to force a gasket or gasket material between these two elements, a stress is created which cannot be supported by the insulation, so sooner or later it will break. The same effect is caused if the gasket material is too rigid and causes the expansion of the central electrode, creating stresses in the brittle material which constitutes the insulation.
Another factor which tends to reduce the tightness of the spark plug is that the electrode elongates longitudinally under the effect of heat, thus causing an alteration in the structure of the gasket material employed.
The object of the present invention is to obtain a satisfactory seal, by eliminating the difficulties mentioned above, and to this end the invention relates to a spark plug in which the upper portion of the main insulator is sealed to the means of a thin-walled resilient metal tube inserted therein and having a folded open end and a pointed end closed, the latter providing direct or indirect metallic contact with the upper end of the central electrode which is mounted free in the lower portion of the insulator.
In one embodiment of the spark plug which is the object of the present invention, the main insulator, which consists of ceramic material or concreted alumina, has a bore of sufficient diameter in the lower part of the insulator, to allow the introduction therein of a short, thin central electrode which extends, however at most only over half the length of the insulator. In the upper portion of the main insulation, the diameter of the hole is notably larger, and may be double the diameter of the
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drilling in the lower portion.
The central electrode itself is not cemented into the lower end of the insulator, but on the contrary is free to expand both lengthwise and radially; thus, there is no reason to fear that the insulator will be broken under the action of this electrode. The latter is fixed at its end furthest from the points, by means of a nut formed of a material which has a high thermal and electrical conductivity, such as for example copper, this nut having cylindrical extensions directed upwards, and being split to increase its elasticity. In order to secure the nut to the upper end of the electrode, this end is slightly flared.
The effect of this short central electrode, which extends at most only half the length of the insulation borehole, is to heat the minimum amount of metal, while ensuring that the heat is well conducted to the surface. cooler portion of the insulation, which serves to dissipate it, without causing unnecessary heating of the contact end of the insulation.
In order both to seal the main insulation, and to ensure the electrical connection with the central electrode, a thin-walled metal tube is clamped in the large diameter end of the bore of this insulation. This tube is closed at one of its ends, and has a flange at its other end, its closed end being introduced into the insulator, and ensuring contact with the nut or with the upper end of the front electrode its introduction, the tube is first of all preferably coated or covered with a sealing agent, such as, for example, white lead or red lead.
This tube may preferably be provided with one or more circumferential grooves, in order to increase the adhesion of the sealant, the lower end of the tube being shaped
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conical or hemispherical, in order to maintain the elasticity of the tube, and to reduce the central gas pressure on said tube. If the pressures exerted are of an excessively high value, or if the contact pressure between the tube and the insulating material, or the adhesion of the sealant is insufficient to resist the action of the pressure, the Bottom of the tube can be screwed into the locking nut for the electrode, or into the end of the electrode itself.
An alternative embodiment making it possible to ensure the metallic contact between the tube and the electrode consists in providing a hook-shaped extension on the internal locking nut, making contact over a very small area with the conical or hemispherical end of the seal tube.
The aforementioned joint tube, made of a thin metal not having too high a coefficient of thermal expansion, such as for example brass, provides considerable advantages over the known arrangement in which a cemented electrode is used in the tube. 'insulator Whereas in the latter case the strongly heated electrode transmits its heat to the colder insulation, as well as to the sealing agent, thus causing considerable expansion differences, resulting in leaks, in the construction which is the object of the present invention the joint tube which is open at its upper end, and which, due to the small thickness of the material of which it is made, has a certain elasticity,
may receive heat only from the end of the insulation which is not strongly heated. The heat transmitted from the tube is carried, through the interior, to the air trapped therein, so that this tube is somewhat cooler than the insulation, which ensures a large compensation between the different coefficients of thermal expansion of the metal constituting the
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tube and insulation material, which prevents damage to the insulation.
The current is conducted to the seal tube by means of a highly perforated elastic contact so as not to obstruct the flow of air inside the seal tube in question. This contact is connected by its upper end to the current inlet pipe.
In order to better understand the invention, a preferred embodiment will now be described, given by way of example, in support of the appended schematic drawings, in which:
Figure 1 is a longitudinal sectional view.
Figure 2 is a cross section taken along line a-b of Figure 1.
In these drawings, 1 designates the main insulator, made of concreted alumina, and 2 shows the central electrode, which is of reduced dimensions, and which extends only over about half the length of the borehole of this insulator.
Said electrode fits freely in the lower portion of the insulator and is fixed at its upper end 4 by means of a copper nut 3 which, as can be seen in the drawings, has an annular extension. which extends beyond the end of the electrode. To consolidate the fixation on the nut 3, the upper end 4 of the electrode is flared, @
6 designates the thin-walled metal joint tube, open at its upper end and the other closed end of which is hemispherical, this tube being introduced into the upper portion of the insulation, the bore of which is of a double diameter of that formed in the lower portion of @ this insulator.
This tube provides electrical contact with the nut 3, and therefore also with the electrode 2, by means of the hook-shaped extension 5 belonging to the nut.
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8 denotes the sealing agent introduced between the outer wall of the seal tube $ and the inner wall of the insulation 1; to increase the action of this sealing, two circumferential grooves 7 are provided on the seal tube 6. 9 designates the hemispherical bottom of the seal tube 6.
The contact piece 10 is also made of thin-walled metal, and is heavily notched, as seen at 12, so as not to impede the flow of air inside the seal tube 6. This piece contact elastically against the upper flange of the seal tube 6, thereby ensuring permanent contact.
The electrical conduit 14 is fixed to the upper end of the contact 10, by means of the nut 13, and the arrangement adopted prevents excessive heating of the cable 15, which is shielded to stop interference interfering with radio reception, whereas the end of the inner insulator 1 and the seal tube 6 are not heated directly by the electrode or by the fixing nut 3 thereof. The upper soapstone isolant is designated 16, 17 designates a mica tube, and 18 the outer tube, all these parts being kept much cooler than hitherto thanks to the arrangement which is the subject of the present invention.
Figure 2 shows a sectional view from the contact side and shows the contact piece 10, the elastic end thereof, the seal tube 6 and the end 9 thereof, the insulator 1, the mica trim 17 and outer tube 18.