专利名称：预热塞的热管及其制造方法
预热塞的热管及其制造方法本发明涉及按照独立权利要求的前序部分所述的一种用于预热塞的热管和一种 用于制造热管的方法。
现有技术例如由DE9412268U1已知一种具有预热销的预热塞，该预热销被一个薄壁热管包 围。薄壁热管在它对着燃烧室侧的端部上是封闭的。在热管的内腔中，在一种陶瓷绝缘材 料中埋入一个沿轴向延伸的电阻加热元件作为加热机构。电阻加热元件此时是由一个加热 螺旋和一个调节螺旋组成。电阻加热元件在背离燃烧室侧上配有用于电流电路的接头部 件。在电流电路闭合时，加热机构被加热并且预热塞的热管在每次发热过程中被加热到大 约iioo°c的运行温度。热管的材料因此受到极大的热负荷。通常使用m基合金作为热管 的材料，这种合金例如在DIN标准标记2. 4851或2. 4633下是已知的。由DE1081720A已知使用一个热管体作为热管，该热管体在燃烧室侧的端部上具 有一个开口，加热螺旋的端部部分通过该开口向外伸出并且该开口与该伸出的端部部分焊 接起来。接着将热管体填满绝缘材料并且通过锤击、辊压或挤压被再压实。此外由DE2935424A已知，通过环绕锤击使得用电阻元件的加热螺旋和绝缘材料 充填的热管体达到一个小的直径。通常使用长缝焊接的热管体作为热管。这种热管体的最初产品是金属薄板带，它 被弯曲成管子并且对接头被无附加物地焊接起来。热管体接着被退火，以便消除焊接应力。 之后管子通过芯轴拉拔，其中变形率在10%至50%。接着进行再结晶退火，以调整机械特 性和组织结构。现代的柴油机应该在没有可觉察到的预热情况下起动。因此预热塞必须非常快速 地被加热。此外，为了柴油机具有良好的冷启动性能，需要具有更高发热温度的预热塞。更 高的发热温度又产生更高的温度梯度，从而在这种运行条件下在承受较长时间的负荷之后 热管具有沿着焊缝的裂纹。这种故障形成的原因是热机械负荷。由于焊缝的不同的组织构 造、热管的金属板材料和焊接的热影响区的原因，由热机械负荷引起的膨胀集中在机械上 最薄弱的部位，即受热影响最大的焊接区。本发明的任务是避免由热负荷引起在热管上形成裂纹。本发明的说明本发明的任务由权利要求1和并列的方法权利要求的表示特征的措施解决。无缝 热管沿着圆周没有任何组织梯度，从而热机械负荷(应力)基本上均勻地分布在热管的整 个圆周上并且因此对热管的坚固性不产生负面作用。无缝热管是通过制造也是无缝的热管 体产生的，其中热管体是热管的一个预备阶段。为此热管体具有一个具有外直径D和内直 径d的管形的长的端部部分、一个具有收缩直径Dj和开口直径d0的截头形的短的端部部分 以及一个位于其之间的收缩部分。收缩部分由外直径D均勻地逐渐变细到收缩直径Dj和 由内直径d变到开口直径d0形成。收缩部分有利地具有半球形杯形的横截面或具有锥角α的锥形的横截面，其中半球形杯的横截面具有一个外半径R和一个0.5d的内半径r或者锥角α位于60度至80 度之间。此外有利的是，热管体的长度L和内直径d的比L/d在9和5. 5之间以及L/管壁 横截面积的比L/ (D2-d2) π /4在4. 5和2 (单位1/mm)之间。用于预热塞的无缝热管适宜地通过金属板的深拉加工或者借助于粉末冶金工艺 制造。在这种情况下该深拉可以在多个带有中间退火的工序中实施。作为粉末冶金方法适 合采用挤出加工由金属粉末构成的化合物并且接着去除粘合剂并且烧结这样产生的预制 体。作为其它的粉末冶金法适合采用金属粉末压铸法。
实施例以下依据附图和多个实施例详细描述本发明。附图所示
图1是通过预热塞的燃烧室侧部分的纵剖图，图2是通过按照本发明的第一实施形式的热管体的纵剖图，图3是图2中的一个放大的局部X，图4是通过按照本发明的第二实施形式的热管体的纵剖图，和图5是图4中的一个放大的局部Y。所示的预热塞具有管形的带有长孔12的外壳11，预热销13以它的长度的一部分 密封地固定在该长孔中。预热销13具有薄壁的热管14，该热管例如具有2至5mm的内径 和0. 5至0. 7mm的壁厚，它的燃烧室侧的端部15是封闭的。在热管14的内腔16中，作为 加热机构的电阻加热元件17沿轴向延伸，它被埋入一种陶瓷绝缘材料18中，该材料例如是 氧化镁粉末。电阻加热元件17在背离燃烧室侧与用于连接电流电路的接头部件19接触。 电阻加热元件17的燃烧室侧的端部导电地与热管14的底部连接。电阻加热元件17由两个串联的电阻螺旋组成，其中燃烧室侧的电阻螺旋形成加 热螺旋20并且背离燃烧室的电阻螺旋形成调节螺旋21。调节螺旋21的任务是，依据其高 的正温度系数随着温度的升高对电流电路中的电流进行限制。热管14是无缝构造的。由于没有焊缝，热管14沿着圆周没有组织梯度。长度L 和内径d的比L/d有利地位于9和5，5之间。长度L与热管体30的管壁横截面积的比L/ (D2-d2) π /4 位于 4. 5 禾口 2 (1/mm)之间。在按照图2和3的实施形式中，收缩部分33具有s形的走向和具有半球形杯形的 横截面34，其中横截面34的半球形杯具有外半径R和内半径r。内半径r为例如0. 5d。在图4和5的实施形式中，收缩部分33具有一个具有锥角α的锥形的横截面35， 其中锥角α在60度至80度之间。为了深拉热管体30，使用由Ni基合金制成的金属板，其例如具有化学成份 24-26% Cr,8-11% Fe, 1. 8-2. 4% Α1，0· 15-0. 25% C 和其余的 Ni。金属板的壁厚为 0. 6 至 0. 8mm，优选0. 7mm。必要时可以在带有中间退火的多个拉拔中实施深拉，其中中间退火用于 减小在各深拉拉拔之间的冷作硬化。金属粉末的化合物的挤出加工适合作为粉末冶金加工法。金属粉末例如由一种具 有化学成份 24-26% Cr, 8-11% Fe, 1. 8-2. 4% ΑΙ,Ο. 15-0. 25% C 和其余为 Ni 的 Ni 基合金 构成。首先借助于挤出法制造出无缝的预制体(毛坯)，其中通过挤出制造出圆柱形的管
4子。通过变形加工使锥形体或球冠形体或者成型在圆柱形毛坯上或者成型在完成烧结的部 件上。在挤出加工之后除去预制体中含有的粘合剂。接下来将这样产生的预制体在合适的 烧结温度下烧结成成品的粉末冶金的热管体30。另一个粉末冶金加工方法在于利用金属粉末压铸法制造无缝热管体30。在用金属 粉末压铸法情况下制造的部件具有热管体30的轮廓。但是，在这两种粉末冶金式的加工方法中，长度和直径都必须较大，因为部件在烧 结时线性地收缩大约15%。这些用于制造无缝热管体30的所述加工方法是已知的。在无缝制造的热管体30中插入电阻加热元件17的加热螺旋并且在开口 37处与 热管体30焊接起来。接着填入绝缘材料18并且使具有插入的电阻加热元件17和填入的 绝缘材料18的热管体30通过变形加工，例如通过拉拔、环绕锤击、挤压或冲压形成无缝热 管14的最终形状。
权利要求
用于预热塞的热管(14)，热管在燃烧室侧的端部被封闭并且在热管中具有沿轴向延伸的并且埋入绝缘材料(18)中的电阻加热元件(17)，电阻加热元件在远离燃烧室侧具有用于电流电路的连接部件(19)，其中为了制造热管(14)设有一个具有长度L的热管体(30)，其特征在于，一个无缝的热管体(3)具有一个具有外直径D和内直径的管形的长的端部部分(31)，一个具有收缩直径Dj和开口直径的截头形的短的端部部分(32)以及一个位于它们之间的收缩部分(33)，并且该收缩部分(33)形成一个由外直径D到收缩直径Dj和由内直径d到开口直径的均匀的变细部分。FPA00001206521300011.tif,FPA00001206521300012.tif
2.按照权利要求1所述的热管，其特征在于，收缩部分(33)具有半球形杯形的横截面 (34)或具有锥角α的锥形的横截面(35)。
3.按照权利要求2所述的热管，其特征在于，横截面(34)的半球形杯具有外半径R和 内半径r，其中内半径r为0. 5d。
4.按照权利要求2所述的热管，其特征在于，锥角α在60度至80度之间。
5.按照前述权利要求1之一所述的热管，其特征在于，热管体(30)的长度L和内直径d 的比L/d在9和5. 5之间以及长度L与热管体(30)的管壁的横截面积的比L/(D2-d2) π/4 在4. 5和2之间。
6.按照前述权利要求之一所述的热管，其特征在于，热管体(30)的材料是一种具有化 学成份 24-26% Cr, 8-11% Fe, 1.8-2. 4% ΑΙ,Ο. 15-0. 25% C 和其余为 Ni 的 Ni 基合金。
7.按照前述权利要求之一所述的热管，其特征在于，热管体(30)的内直径d为3至6mm 以及热管体(30)的壁厚为0. 5至0. 7mm。
8.制造按照前述权利要求之一所述的用于预热塞的无缝热管(14)的方法，其特征在 于，作为热管(14)的预备阶段，通过金属板的深拉制造出无缝的热管体(30)。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，为了深拉加工，使用由一种Ni基合金制成 的并且厚度为0. 6-0. 8mm的金属板。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，该深拉在多个具有中间退火的拉拔工序 中实施。
11.制造用于预热塞的无缝热管(14)的方法，其特征在于，作为无缝热管(14)的预备 阶段，通过挤出加工产生一个借助于粉末冶金工艺制造的由金属粉末的化合物构成的预制 体，除去该预制体中含有的粘合剂并且由此产生热管体(30)，并且接着将热管体(30)烧结 成无缝热管(14)。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，金属粉末由一种具有化学成份24-26% Cr,8-11% Fe, 1. 8-2. 4% ΑΙ,Ο. 15-0. 25% C 和其余为 Ni 的 Ni 基合金组成。
13.制造用于预热塞的无缝热管(14)的方法，其特征在于，作为无缝热管(14)的预备 阶段，使用通过一种粉末冶金工艺制造的热管体(30)，该热管体通过金属粉末压铸法制造。
全文摘要
提出了一种用于销式预热塞的热管(14)和一种它的制造方法。为了制造热管(14)，使用一个具有长度L的无缝制造的热管体(30)，它具有一个具有外直径D和内直径d的管形的长的端部部分(31)，一个具有收缩直径Dj和开口直径的截头形的短的端部部分(32)，和一个位于它们之间的收缩部分(33)。收缩部分(33)形成一个由外直径D到收缩直径Dj和由内直径d到开口直径的均匀的变细部分。无缝热管体(30)的制造通过深拉或者通过挤出由金属粉末构成的化合物或者通过金属粉末压铸进行实施。
文档编号F23Q7/00GK101946129SQ200980105873
公开日2011年1月12日 申请日期2009年2月12日 优先权日2008年2月21日
发明者A·库斯莫尔, A·盖辛格, K·-H·霍伊斯纳, P·萨尔蒂科夫, S·施米廷格 申请人:罗伯特·博世有限公司