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Zerlegbare Zündkerze.
Die Erfindung betrifft eine zerlegbare Zündkerze mit normalem Kerzengewinde und mehrteiligem mittels der Mittelelektrode und einer Spannfeder am Kerzenkörper festgehaltenem Isolierkörper. Die neue Anordnung besteht darin, dass der Isolierkörper und die Metallteile der Kerze (Mittelelektrode und
Kerzenkörper) gegeneinander freies Ausdehnungsspiel besitzen und dass die Gasdichtung des Isolierkörpers gegenüber dem Kerzenkörper und der Mittelelektrode ohne Zwischenlage von dichtendem Fasermaterial durch schmale, ebene oder zur Kerzenachse höchstens um 450 geneigte Ringflächen gebildet wird, die aufeinandergeschliffen werden, mit der Wirkung,
dass der erforderliche spezifische Dichtungsdruck an den Dichtungsflächen ohne Überlastung der Mittelelektrode erreicht wird und die bei Wärmeausdehnung auftretenden Reibungskräfte an den Dichtungsflächen so klein bleiben, dass ein Zersprengen oder Fest- klemmen des Isolierkörpers verhindert ist. Eine derartige Kerze bleibt auch bei Verwendung in Hoch- leistungskraftmaschinen absolut dicht, wie die Erfahrung gezeigt hat. Mit keiner der bekannten zerlegbaren
Kerzen ist diese Wirkung bisher erreicht worden. Wird die Dichtung, wie es in den weitaus meisten Fällen geschieht, durch Dichtungsringe aus Faserstoff, Asbest, Klingerit od. dgl. bewirkt, so ist eine verhältnis- mässig breite Auflagefläche notwendig, weil andernfalls die Dichtung unter der hämmernden Wirkung der Explosionsdrücke sehr rasch zerstört wird.
Da aber der Durchmesser des Kerzengewindes für alle europäischen Kerzen auf ungefähr 14 mm festgelegt ist und auch die Wandstärke des Isolierkörpers aus
Gründen der Festigkeit und Isolierung nicht beliebig geschwächt werden kann, kann die erforderliche
Breite der Auflageflächen nur auf Kosten der Mittelelektrode gewonnen werden. Eine Verringerung des Durchmessers der Mittelelektrode hat aber den grossen Nachteil, dass diese überlastet wird. Da nämlich ein bestimmter spezifischer Auflagedruck zur Dichtung der Kerze nicht unterschritten werden darf, muss die Mittelelektrode um so schärfer angezogen werden, je breiter die Dichtungsflächen. sind.
Eine Überlastung der Mittelelektrode hat aber zur Folge, dass sie unter dem Einfluss der starken Erwärmung beim Betriebe bleibende Längenänderungen erfährt, so dass die Kerzen nach kurzer Betriebsdauer undicht werden. Die bekannten zerlegbaren Zündkerzen mit freiem Ausdehnungsspiel und Asbestdichtung haben sich aus diesem Grunde nie eingeführt.
Die Gasdichtung zerlegbarer Zündkerzen mit mehrteiligem Isolierkörper durch aufeinander eingeschliffene Flächen des Isolierkörpers und der Metallteile der Kerze ist an sich ebenfalls bekannt. Man hat aber bei dieser Art der Dichtung dem Isolierkörper gegenüber den Metallteilen der Kerze überhaupt kein freies Ausdehnungsspiel in radialer Richtung gegeben, oder nur gegenüber dem Kerzenkörper. Fehlt aber auch nur an einer Stelle das freie Ausdehnungsspiel, so ist es unvermeidlich, dass die Metallteile der Kerze mit dem Isolierkörper an den Seiten mehr oder weniger in Berührung kommen, da die Isolierkörper beim Brennen sich sehr leicht etwas verziehen. Infolgedessen werden bei einer Wärmeausdehnung der Metallteile die Isolierkörper so stark gedrückt, dass sie nach kurzer Betriebsdauer brechen.
Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die Mittelelektrode kein freies Ausdehnungsspiel in radialer Richtung besitzt, da diese wegen ihres geringen Querschnittes in erhöhtem Masse sich ausdehnt. Lässt man das freie Ausdehnungsspiel fort, so erhält ausserdem die Auflagefläche eine so grosse Breite, dass die bei einer seitlichen Wärmeausdehnung und Zusammenziehung des Kerzenkörpers an den Auflageflächen auftretenden Reibungskräfte so gross werden, dass der Isolierkörper zersprengt wird. Aus diesem Grunde sind auch
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die bisher bekannten Kerzen mit aufeinander eingeschliffenen Dichtungsflächen im Dauerbetriebe nicht dicht zu halten.
Freies Ausdehnungsspiel und schmale aufeinander eingeschliffene Auflageflächen müssen kombiniert werden, um eine bruchsichere und dichtbleibende Kerze zu erzielen. Diese neue Kombination ist das Kennzeichen der Erfindung.
Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen einer Kerze gemäss der Erfindung in den Fig. 1-4 in axialem Schnitt dargestellt. Fig. 5 ist eine Aufsicht auf die Kerze nach Fig. 4.
In allen Ausführungsformen bezeichnet e den Stift der Hoehspannungselektrode mit dem Kopf k und dem Gewindeteil e, b die Spannmutter, f die Spannfeder, v die Unterlagscheibe, i den inneren, dem Verbrennungsraum zugekehrten Teil, a den äusseren Teil des Isolierkörpers, m den metallischen Kerzenkörper mit der Tragschulter s für den inneren Teil des Isolierkörpers und dem Gewindeteil g zum Einschrauben der Kerze in den Verbrennungsraum.
Der Isolierkörper i und die Metallteile der Kerze gegeneinander erhalten soviel Spiel 1 bzw. l'
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wird ohne Zwischenlage von dichtendem Fasermaterial durch ganz schmale Ringflächen 81 gebildet, die etwa nur l mohn Breite und darunter besitzen. Man erreicht durch diese Verschmälerung der Dichtungflächen einen Raumgewinn, der zu einer Verstärkung des Mittelstiftes e für bessere Wärmeableitung und erhöhte Festigkeit oder zur Vergrösserung des Spielraumes j ! zwischen Mittelstift und Isolierkörper ausgenutzt werden kann. Diese Möglichkeit ist nach den Ausführungen der Einleitung für die Erreichung und Erhaltung einer sicheren Abdichtung von grosser Bedeutung.
Der Wegfall des dichtenden Fasermaterials macht erforderlich, dass die Dichtungsflächen 81 aufeinandergeschliffen werden. Zur Erzeugung des erforderlichen spezifischen Dichtungsdruckes ist wegen der Kleinheit der Auflageflächen nur ein geringes Anziehen der Spannschraube b erforderlich. Es genügt erfahrungsgemäss, die Schraube mit der Hand anzuziehen, um eine sichere Gasdichtung auch bei Verwendung der Kerze in Hochleistungskraftmasehinen zu erreichen. Die Kerze kann daher auch zum Reinigen von Hand ohne besondere Werkzeuge auseinandergenommen werden.
Die bei einer Wärmeausdehnung der Metallteile der Kerze auf den Isolierkörper ausgeübten seitlichen Reibungskräfte bleiben unterhalb gefährlicher Grenzen, so dass ein Bruch ausgeschlossen ist. Allenfalls kann ein sehr dünner Metallring von 0-3 mt Stärke zwischen die Dichtungsflächen gelegt werden, durch den die feinen zahnartig ineinandergreifenden Rillen der Schleifflächen überbrückt und die Verschiebungen erleichtert werden.
Die Dichtungsflächen 81 werden rechtwinklig oder höchstens unter einem Winkel von 135 0 abgesetzt.
Dieser Winkel macht es unmöglich, dass sich der Isolierkörper im Kerzenkölper festklemmt. Bei Wärmeausdehnung des Kerzenkörpers m wird sich der Isolierkörper i unter der Wirkung der Feder i und der Explosionsstösse um einen geringen Betrag in axialer Richtung verschieben, aber beim Zusammenziehen des Metallkörpers ebenso leicht wieder zurückgehen, ohne dass ein Festklemmen eintritt.
Auch die Dichtung zwischen dem Kopf k der Mittelelektrode e und dem Isolierteil i erfolgt ohne Zwischenlage von dichtendem Fasermaterial durch schmale, ebene oder schwach kegelförmige Auflagerflächen hen kl. Die Kegelflächen werden vorteilhaft so angeordnet, dass eine nach aussen gerichtete Druck-. komponente, die zum Zersprengen des Isolierkörpers führen könnte, nicht auftritt. Zu diesem Zweck wird der Kopf k der Mittelelektrode auf der Unterseite mit einer konkaven Kegelfläche ausgestattet und die obere Stirnfläche des Isolierteile i nach aussen abgeschrägt.
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4 und 5 Kerzen der zweiten Alt dar.
Bei der Kerze nach Fig. 1 liegt die Dichtungsfläche 81 des Isolierkölpers i etwa in der Mittelebene des Kerzenkörpers. Um in diesem Falle für den Isolierkörper i möglichst grosse Wandstärken zu ermög- lichen, wird dieser von der Auflagefläche der Mittelelektrode bis zu seiner Auflagefläche 81 am Kerzenkörper bis annähernd auf den Durchmesser der Bohrung im Gewindeteil g des Kerzenkörpers verdickt, so dass er gerade noch ohne Schwierigkeit in den Kerzenkörper eingebracht werden kann. Der erforderliche Luftraum o zur Bildung einer Schutzfläche gegen Kurzschluss durch Verrussung wird in diesem Falle durch eine Hinterdrehung des Kerzenkörpers gebildet.
Bei der Kerze nach Fig. 2 tritt der Kopf & des Mittelstiftes über die Kerzenversehraubung g hinaus.
Er wird in diesem Falle so gross gehalten, dass er die Kante des Isolierkörpers i etwas überragt, so dass die Ringfunkenstrecke die übliche Schlagweite von 0'4 mm erhält. Der Isolierkörper i ist als kurzes zylindrisches Rohr ausgebildet, dessen Auflagefläche s1 etwa am Fusse des Kerzengewindes g liegt. In diesem Falle muss der Mittelstift e gegenüber dem Kerzenkörper m eine Bekleidung aus gut isolierendem Material erhalten, wozu sich z. B. Glimmer, Glas oder Emaille eignen. Diese Ausbildung des Isolierkörpers gibt die Möglichkeit, den Mittelstift noch weiter bis auf etwa 6 mm zu verstärken,. so dass für beste Wärmeableitung und Festigkeit des Mittelstiftes gesorgt ist.
Diese Kerze eignet sich daher besonders zur Verwendung in Hochleistungskraftmaschinen.
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In Fig. 3 ist eine Kerze mit zweiteiligem Isolierkörper dargestellt, bei der die Dichtungsfläche SI des inneren Isolationskörpers i wieder ungefähr in der Mittelebene des Kerzenkörpers liegt. Der Isolierkörper i ist aber von dem Kerzenkörper m und der Mittelelektrode bis auf eine schmale die Funkenlänge bestimmende Ringfläche eingeschlossen, so dass er gegen eine unmittelbare Einwirkung der Wärme des Verbrennungsraumes geschützt ist. Der Funke wird gezwungen, auf seinem Wege vom Kopf k der Mittelelektrode zum Rande des Kerzengewindes g die Kante des Isolierkörpers zu umfliessen. Ein Luftspalt zur Bildung einer Schutzfläche gegen Kurzschluss durch Verrussung fällt fort.
Die Druckfeder f ist als kräftige Schraubenfeder ausgebildet, die zwischen dem Kerzenkörper m und dem äusseren Isolierkörper a angeordnet ist.
Die Kerze nach Fig. 4 und 5 besitzt ebenfalls einen zweiteiligen Isolierkörper mit einer in die Mitte des Kerzenkörpers zurückverlegten Dichtungsfläche SI fÜr den vorderen Isolierteil i. Auch hier ist die Entladung gezwungen, die Kanten des Isolierkörpers i zu umfliessen. Jedoch ist der Raum für das Funken- spiel nicht ringförmig, sondern dem Funken ist der Weg durch eine Zunge d am Kerzenkörper und eine
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ist vorhanden.
Ausserdem ist die Dichtung der Kerze noch dadurch vervollständigt, dass man auch den äusseren Isolierteil a sowohl am Kerzenkörper als auch an der Mittelelektrode gasdicht abschliesst. Der äussere Isolierteil a sitzt hier mit einer kegelförmigen Passfläche p auf dem Metallkörper m und mit der kegelförmigen Passfläche q auf der Unterlagscheibe v. Zur Abdichtung des Schraubengewindes der Mittelelektrode e dient eine Kappe w, die unter Zwischenlegung von Dichtungsmaterial x auf ein an der Unterlagscheibe v angebrachtes Gewinde aufgeschraubt ist. An dieser Kappe befindet sich ein Zapfen s zum Anschluss des Kabels.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zerlegbare Zündkerze mit normalem Kerzengewinde und mehrteiligem, mittels der Mittelelektrode und einer Spannfeder am Kerzenkörper festgehaltenem Isolierkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper und die Metallteile der Kerze gegeneinander freies Ausdehungsspiel besitzen und dass die Gasdichtung des Isolierkörpers gegenüber dem Kerzenkörper und der Mittelelektrode ohne Zwischenlage von dichtendem Fasermaterial (wie Asbest) durch schmale, ebene oder zur Kerzenachse höchstens um 450 geneigte Ringflächen gebildet wird, die aufeinandergesehliffen sind,
so dass der erforderliche spezifische Dichtungsdruck an den Dichtungsflächen ohne Überlastung der Mittelelektrode erreicht wird und die bei Wärmeausdehnung auftretenden Reibungskräfte an den Dichtungsfläehen so klein bleiben, dass ein Zersprengen oder Festklemmen des Isolierkörpers verhindert ist.