УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСКРОВОГО ЗАЗОРА МЕЖДУ ЭЛЕКТРОДАМИ СВЕЧИ ЗАЖИГАНИЯ
DEVICE FOR REGULATING SPARK GAP BETWEEN ELECTRODES OF SPARK PLUG

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к устройству, а также способу регулирования зазора между первым электродом и вторым электродом свечи зажигания.
Свечи зажигания известны из уровня техники в различных вариантах их конструктивного исполнения и используются, например, для воспламенения горючей смеси (смеси топлива с кислородом, соответственно воздухом). Требования к свечам зажигания касательно их нечувствительности к механическим повреждениям, стойкости, рабочих температур и продолжительности эксплуатации в часах постоянно возрастают, что приводит к необходимости решения новых задач при разработке свечей зажигания. Требования к свечам зажигания значительно возросли прежде всего в области промышленных газовых двигателей, в которых продолжительность эксплуатации свечей зажигания должна достигать 6000 часов или более.
Срок службы свечи зажигания определяется коррозионной и эрозионной стойкостью материала ее электродов. Вследствие образования плазмы искрового разряда и вследствие окисления поверхностей электродов происходит увеличение искрового зазора между ними (межэлектродного зазора), что в конечном итоге приводит к отказу свечей зажигания. Для повышения коррозионной и эрозионной стойкости электродов для их изготовления используются сплавы на основе благородных металлов, по большей части на основе платины или иридия. Однако износ электродов свечей зажигания определяется главным образом поверхностью электрода, образующейся в рабочих условиях при искрообразовании и зависящей от взаимодействия с плазмой искрового разряда и с атмосферой, преобладающей в камере сгорания.
В связи с высокой стоимостью свечи зажигания, прежде всего свечи зажигания для промышленного газового двигателя, и большого количества свечей зажигания в подобной рабочей силовой машине дешевле подрегулировать зазор между электродами, чем заменять свечи зажигания по достижении заданного числа часов их эксплуатации.
Такое регулирование зазора между первым электродом и вторым электродом свечи зажигания осуществляется вручную обслуживающим персоналом с помощью, например, щипцов или ударного инструмента и является тем самым утомительной, длительной и связанной с неизбежными погрешностями процедурой. В особенности удары по электродам могут приводить к появлению надломов и трещин в швах сварных соединений благородных металлов или в керамическом изоляторе и тем самым к сокращению срока службы свечи зажигания или ее разрушению. Помимо этого один из электродов может вдавливаться в изолятор, вследствие чего свеча зажигания оказывается разрушена.
Зазор между первым и вторым электродами, а также степень их перекрытия нередко оказываются неточными после регулирования, и поэтому свечи зажигания с отрегулированными таким путем искровыми зазорами требуют обслуживания через короткие интервалы времени и обладают сокращенным сроком службы. Кроме того, требующее больших затрат времени регулирование искрового зазора приводит к длительным простоям промышленного газового двигателя и тем самым к значительному сокращению выпуска продукции.
Раскрытие изобретения
Преимущество предлагаемого в изобретении устройства для регулирования зазора между первым электродом и вторым электродом свечи зажигания перед известным из уровня техники решением состоит в возможности точного и воспроизводимого регулирования зазора между первым электродом и вторым электродом свечи зажигания за кратчайшее время независимо от обслуживающего персонала. Благодаря этому удается до минимально возможного сократить простой рабочей силовой машины и повысить производительность. Использование предлагаемого в изобретении устройства позволяет далее предотвратить повреждение или разрушение свечей зажигания при регулировании зазора между их электродами вследствие приложения к ним излишне высоких усилий деформации. Согласно изобретению указанные преимущества достигаются с помощью предлагаемого в нем устройства благодаря тому, что оно имеет по меньшей мере одну контропору, одну дистанционную пластину и один пуансон, при этом контропора предназначена для опирания на нее свечи зажигания вдоль продольной оси против направления подачи пуансона, дистанционная пластина расположена между контропорой и пуансоном и предназначена для ее помещения между первым электродом и вторым электродом, а пуансон предназначен для приложения усилия деформации в направлении его подачи ко второму электроду. Пуансон, следовательно, надавливает на второй электрод в направлении к первому электроду, при этом зазор между первым и вторым электродом задан дистанционной пластиной и тем самым воспроизводим. Тем самым в правильно отрегулированном состоянии первый и второй электроды прилегают к дистанционной пластине.
Различные предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В одном из таких предпочтительных вариантов пуансон имеет ограничитель усилия, которым ограничено максимальное усилие деформации, воздействующее на второй электрод. Для этого ограничитель усилия в предпочтительном варианте размещен между пуансоном и его приводом. Слишком высокие усилия деформации могут приводить, например, к разрушению сварного шва, которым второй электрод соединен с корпусом свечи зажигания. При пластической деформации второго электрода он через дистанционную пластину придавливается к первому электроду, при этом слишком высокие усилия деформации могут разрушить изолятор между первым и вторым электродами или могут вдавить первый электрод в изолятор.
В еще одном предпочтительном варианте пуансон приводится в движение рычажным механизмом или линейным приводом, прежде всего приводом ходовым винтом, в соответствии с чем предлагаемое в изобретении устройство может приводиться в действие вручную обслуживающим персоналом. Рычажный механизм может иметь рукоятку, которая одним или несколькими рычагами кинематически связана с пуансоном для передачи на него приводного усилия, в соответствии с чем поворотное движение рукоятки преобразуется в движение подачи пуансона вдоль продольной оси. Рычажный механизм может быть выполнен, кроме того, по типу коленчатого рычага, благодаря чему, с одной стороны, ограничивается максимальный ход подачи пуансона, а с другой стороны, возможно приложение высокого усилия деформации ко второму электроду. Альтернативно рычажному механизму можно использовать линейные приводы в различных вариантах их конструктивного исполнения, например ручные или механические линейные приводы, гидравлические или пневматические линейные приводы или приводы ходовым винтом.
В еще одном предпочтительном варианте предлагаемое в изобретении устройство имеет по меньшей мере одну опорную поверхность, которой задается (угловая) ориентация свечи зажигания вокруг продольной оси. Свечи зажигания обычно имеют с обращенной от электродов стороны своего корпуса форму шестигранника, позволяющего устанавливать свечу зажигания с помощью соответствующего инструмента на двигателе. Указанная опорная поверхность преимущественно соответствует форме корпуса свечи зажигания, соответственно форме шестигранника и благодаря этому задает ориентацию свечи зажигания вокруг продольной оси, а тем самым и ориентацию второго электрода в предлагаемом в изобретении устройстве.
Особенно предпочтителен, кроме того, вариант, в котором предусмотрено по меньшей мере одно зажимное соединение, которым свеча зажигания удерживается в контропоре, соответственно в предлагаемом в изобретении устройстве. Тем самым свечу зажигания можно простым путем вставлять в контропору и удерживать в нем в зафиксированном зажимным соединением состоянии. Благодаря этому для обслуживающего персонала обеспечивается возможность особо простого обращения с предлагаемым в изобретении устройством, поскольку его можно держать в одной руке и приводить в действие другой рукой, что исключает необходимость в каких-либо дополнительных вспомогательных средствах. Помимо этого зажимное соединение предохраняет свечу зажигания от нежелательного самопроизвольного выпадения из предлагаемого в изобретении устройства и тем самым от повреждений. В альтернативном варианте предусмотрено установочное углубление, которое по меньшей мере частично имеет негативную форму вкладываемой в него свечи зажигания, например имеет внутренний контур, повторяющий наружный контур той части свечи зажигания, которая предназначена для взаимодействия с монтажным инструментом, прежде всего наружный контур ее шестигранника.
В еще одном предпочтительном варианте контропора выполнена регулируемой (перемещаемой) и фиксируемой по положению вдоль продольной оси будучи установлена на салазках, благодаря чему в предлагаемое в изобретении устройство можно помещать свечи зажигания различной длины. Такие салазки и/или опорные поверхности могут быть, кроме того, выполнены сменными для возможности помещения в предлагаемое в изобретении устройство свечей зажигания с различной формой их корпусов.
Предпочтителен далее вариант, в котором на пуансоне сформован один или несколько выступов или выбран по меньшей мере один паз, которыми/которым в процессе сгибания второго электрода обеспечивается его фиксация в по меньшей мере одной плоскости перпендикулярно продольной оси. Наличие подобных выступов или паза обеспечивают точное взаимное перекрытие первого электрода и второго электрода по завершении его деформации.
В еще одном предпочтительном варианте дистанционная пластина является сменной. Благодаря этому возможно использование дистанционных пластин различной толщины.
Еще одним объектом настоящего изобретения является способ регулирования зазора между первым электродом и вторым электродом свечи зажигания. На первой стадии этого способа свечу зажигания помещают в контропору предлагаемого в изобретении устройства с вдвинутой при этом между первым электродом и вторым электродом дистанционной пластиной. На второй стадии ко второму электроду прикладывают пуансоном усилие деформации и тем самым сгибают второй электрод в направлении первого электрода таким образом, что второй электрод контактирует с дистанционной пластиной. После этого свечу зажигания можно извлечь из предлагаемого в изобретении устройства. Использование дистанционной пластины позволяет даже при различной степени износа первого электрода и второго электрода всегда отрегулировать зазор между ними на постоянное значение.
В одном из предпочтительных вариантов пуансон приводят в движение рычажным механизмом или линейным приводом. Рычажный механизм или линейный привод обеспечивают возможность особо простой и эргономичной работы с предлагаемым в изобретении устройством.
Кроме того, особенно предпочтителен еще один вариант, в котором усилие деформации, развиваемое пуансоном, ограничивают ограничителем такого усилия с целью защиты свечи зажигания от слишком высоких усилий деформации.
Чертежи
Ниже предлагаемое в изобретении устройство подробно рассмотрено на примере одного из предпочтительных вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг. 1 - схематичный вид частично изображенной в разрезе свечи зажигания,
на фиг. 2 - схематичный общий вид предлагаемого в изобретении устройства для регулирования зазора между первым электродом и вторым электродом свечи зажигания и
на фиг. 3 - схематичный вид в разрезе изображенного на фиг. 2 устройства.
Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Ниже со ссылкой на фиг. 1-3 подробно описано устройство 2 для регулирования зазора А между первым электродом 4 и вторым электродом 5 свечи 1 зажигания согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения.
Как показано на фиг. 1, свеча 1 зажигания имеет первый электрод 4 и второй электрод 5, которые расположены со взаимным перекрытием и с отступом друг от друга с образованием заданного зазора А между ними вдоль продольной оси Х-Х. Первый электрод 4, называемый также центральным электродом, ориентирован коаксиально по продольной оси Х-Х и известным образом окружен керамическим изолятором 6.
Свеча 1 зажигания имеет далее корпус 3, который изготовлен из металлического материала. Корпус 3 свечи зажигания при этом расположен на обращенной к камере 8 сгорания части изолятора 6 и имеет второй электрод 5, соединительную резьбу 11, наружное уплотнение 12 и шестигранник 10. Шестигранник 10 позволяет закреплять свечу 1 зажигания с помощью пригодного для этого инструмента, например гаечного ключа с открытым зевом, на рабочей силовой машине таким образом, что наружное уплотнение 12 абсолютно непроницаемо для газа и жидкости закрывает зазор в соединительной резьбе 11. Обращенная от второго электрода 5 торцевая сторона корпуса 3 свечи зажигания ниже обозначается как упорная поверхность 9.
Металлический корпус 3 свечи зажигания является электропроводящим. Второй электрод 5, называемый также боковым электродом, расположен с обращенной к камере 8 сгорания стороны корпуса 3 свечи зажигания и соединен с ним сварным соединением 15. Второй электрод 5 выполнен Г-образным и поэтому расположен, если смотреть вдоль продольной оси Х-Х, с отступом от первого электрода 4 и с перекрытием с ним. Следовательно, в свече 1 зажигания при подаче на нее высоковольтного импульса на искрообразование возникает электрическая дуга в зоне продольной оси Х-Х между первым электродом 4 и вторым электродом 5.
Вследствие образования плазмы искрового разряда и вследствие окисления поверхностей первого электрода 4 и второго электрода 5 происходит расширение, соответственно увеличение зазора А между ними, что приводит к сбоям в работе свечи 1 зажигания. Для подрегулирования зазора А между первым электродом 4 и вторым электродом 5 по истечении заданного периода работы свечи 1 зажигания ее необходимо извлечь из камеры 8 сгорания и отрегулировать зазор А с помощью устройства 2.
Такое устройство 2 для регулирования зазора А между первым электродом 4 и вторым электродом 5 показано на фиг. 2 и 3.
Устройство 2 имеет корпус 20 с первым свободным концом 21 и вторым свободным концом 22, контропору 23, дистанционную пластину 26 и пуансон 24. На первом свободном конце 21 корпуса 20 расположена контропора 23, а на его втором свободном конце 22 расположен пуансон 24, который установлен с возможностью его перемещения рычажным механизмом 28 в направлении 25 подачи вдоль продольной оси Х-Х устройства. Для этого пуансон 24 подвижно установлен в направляющей 34 на продольной оси Х-Х с опорой на эту направляющую.
На контропору 23 вставленная в устройство 2 свеча 1 зажигания опирается упорной поверхностью 9 своего корпуса против направления 25 подачи. Свеча 1 зажигания, следовательно, вставлена в устройство 2 таким образом, что ее первый электрод 4 и второй электрод 5 расположены в устройстве 2 с обращенной к пуансону 24 стороны, а обращенная от электродов сторона корпуса 3 свечи зажигания, т.е. его упорная поверхность 9, прилегает к контропоре 23. В корпусе 20 расположена далее дистанционная пластина 26, которая при помещении свечи 1 зажигания в устройство введена в зазор между ее первым электродом 4 и вторым электродом 5.
В зоне контропоры 23, кроме того, расположены опорная поверхность 37 и зажимное соединение 32, при этом опорная поверхность 37 и зажимное соединение 32 соответствуют форме корпуса 3 свечи зажигания, соответственно шестигранника 10, соответственно имеют на отдельных участках негативную форму корпуса 3 свечи зажигания, т.е. имеют внутренний контур, повторяющий наружный контур корпуса свечи зажигания. Опорной поверхностью 37 задается ориентация второго электрода 5 в устройстве 2 и тем самым обеспечивается наилучший охват дистанционной пластины 26 вторым электродом 5.
Зажимное соединение 32 фиксирует свечу зажигания в устройстве 2 и защищает ее от нежелательного самопроизвольного выпадения из него. Тем самым свеча зажигания прочно закреплена в устройстве 2.
Дистанционная пластина 26 изготовлена из прочного на сжатие (несжимающегося) материала и имеет заданную толщину. Толщина дистанционной пластины 26 задает величину зазора А между первым электродом 4 и вторым электродом 5 после процесса регулирования этого зазора. В зависимости от величины зазора А, на которую его требуется отрегулировать, дистанционную пластину 26 можно заменить на другую с иной толщиной.
На фиг. 2 устройство 2 показано в своем задействованном (рабочем) состоянии. Путем приведения в действие рукоятки 29, которая исходя из ее функции кинематически связана рычажным механизмом 28 с пуансоном 24, он перемещается вдоль продольной оси Х-Х в направлении 25 своей подачи. При этом пуансон 24 прикладывает усилие деформации ко второму электроду 5, который в результате этого сгибается в направлении первого электрода 4 до тех пор, пока с дистанционной пластиной 26, находящейся между первым электродом 4 и вторым электродом 5 под ним, не будут соприкасаться оба электрода. По завершении такого процесса деформации пуансон 24 отводится возвратчиком 33 назад в свое исходное положение. После этого можно путем деблокирования или раскрытия зажимного соединения 32 освободить свечу 1 зажигания и извлечь ее из устройства 2.
Свеча 1 зажигания защищается от приложения к ней слишком высоких усилий деформации соответствующим ограничителем 27 усилия, который расположен между рычажным механизмом 28 и пуансоном 24. Ограничителем 27 усилия ограничивается максимальное осевое усилие деформации, действующее на свечу 1 зажигания. Ограничитель 27 усилия защищает свечу 1 зажигания, например, от вдавливания первого электрода 4 в изолятор 6 или от разрушения сварного соединения 15 второго электрода 5 с корпусом свечи зажигания.
На фиг. 3 устройство 2 показано в своем незадействованном состоянии. С обращенной к свече 1 зажигания стороны пуансона 24 в предпочтительном варианте может быть предусмотрен паз. Такой паз при приведении в действие устройства 2 частично охватывает второй электрод 5. Благодаря этому, с одной стороны, предотвращается скручивание второго электрода 5 при его сгибании, а с другой стороны, исправляется неправильное его перекрытие с первым электродом. Тем самым обеспечивается ориентация первого электрода 4 и второго электрода 5 после его деформации с точным их взаимным перекрытием по продольной оси Х-Х. Ориентация паза соответствует при этом ориентации второго электрода 5 (а точнее, его загнутой части).
В связи с тем, что свечи 1 зажигания могут иметь самое различное конструктивное исполнение, контропора 23 выполнена регулируемой (перемещаемой) и фиксируемой по положению вдоль продольной оси Х-Х будучи установлена на салазках 30, благодаря чему в устройство 2 можно помещать свечи 1 зажигания различной длины. С целью сделать устройство 2 согласуемым также с различными корпусами 3 свечей зажигания контропора 23, соответственно опорная поверхность 37 в предпочтительном варианте выполнена сменной. Устройство 2 может, таким образом, использоваться для регулирования зазора А между первым электродом 4 и вторым электродом 5 свечей 1 зажигания всего разнообразия их конструктивного исполнения. Перемещение и фиксация салазок 30 могут осуществляться, например, регулировочным винтом 31. Кроме того, устройство 2 может быть также выполнено с расчетом на одновременное регулирование в нем искровых зазоров у двух или нескольких свечей зажигания.
Таким образом, в изобретении предлагаются устройство 2 и способ регулирования зазора А между первым электродом 4 и вторым электродом 5 свечи 1 зажигания, обеспечивающие возможность надежного и воспроизводимого регулирования этого зазора А. В процессе регулирования искрового зазора корпус 20 устройства можно держать в одной руке и приводить в действие рычажный механизм другой рукой.