AT152422B - Funkenstreckenelektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung. - Google Patents

Description

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  Funkenstreckenelektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung. 



   Das einwandfreie Arbeiten von Funkenstreckenelektroden, speziell von solchen, die wie die Zündkerzenelektroden in Explosionsmotoren langdauernd in heissen Gasgemischen beansprucht werden, ist in hohem Masse abhängig von der Widerstandsfähigkeit des Elektronenmaterials gegenüber den elektrochemischen Einflüssen der Funkenentladungen, die durch ihre korrodierende bzw. zerstäubende Wirkung sowohl eine langsame   Abstandsvergrösserung   der Elektroden wie auch Unregelmässigkeiten   in deren Oberflächengestaltung (Aufrauhungen, Grübehenbildung usw. ) hervorrufen.

   Ersteres führt   schliesslich zu einer Unterbindung der Funkenbildung überhaupt, letzteres zur Ausbildung   verästelte   kühlerer Funken, denen für die Zündung geringere Wirksamkeit zukommt, als dem ungeteilt übergehenden   Vollfunken.   



   Gemäss der Erfindung ist der eigentlich entladungstragende (vorderste) Teil der Elektroden als durch einen Schmelzvorgang in die endgültige Form gebrachter Körper (im folgenden "Schmelzkörper" genannt) aus einem Metall oder einer Legierung höheren Schmelzpunktes als 1300 , vorzugsweise aus Wolfram oder Molybdän, ausgebildet. Vorteilhafterweise besitzt der den Elektrodenkopf bildende Sehmelzkörper Kugelform. 



   Hinsichtlich der Metalle Wolfram und Molybdän ist dabei im besonderen darauf hinzuweisen, dass Formstücke bzw. Drähte aus diesen Metallen bekanntlich in der Regel auf dem metallkeramis (hen Wege hergestellt werden. Den nach diesem Verfahren hergestellten Gebilden fehlt die durchgehende molekulare Kohärenz eines normalen Metalles und sie weisen nur ein mehr oder minder stark verfrittetes und ineinandergehämmertes Korngefüge auf, dem durch einen Ziehvorgang eine longitudinale Struktur aufgedrückt wird. In dieser Form würde Wolfram oder Molybdän als Material für den entladungstragenden Teil der Elektroden wenig geeignet sein, wogegen diese Metalle dann, wenn sie im Sinne der Erfindung in einen Sehmelzkörper umgewandelt worden sind, eine ganz hervorragende Widerstandsfähigkeit gegenüber den korrodierenden bzw. zerstäubenden Wirkungen des Funkens aufweisen. 



   Für grössere   Wolfram-oder Molybdänstücke   wäre die Umwandlung in einen Sehmelzkörper ausserordentlich schwierig. Hingegen gelingt es verhältnismässig lei (ht, ein so kleines Wolfram-oder   Molybdänstück   in einen Schmelzkörper überzuführen, wie es für den eigentlichen   entladul1gstragenden,   also vordersten Teil der Elektroden benötigt wird. So kann man für ein solches kleines Stü k beispielsweise durch Ziehen eines Lichtbogens leicht erreichen, dass si. h ein kleiner Regulus bildet. 



   Der Schmelzkörper kann mit einem Ansatz oder Träger versehen sein, der aus demselben Metall (Legierung) wie der Schmelzkörper besteht. Dieser Ansatz oder Träger des S hmelzkopfes kann in wärmeleitende Verbindung mit durch gute Wärmeleitfähigkeit (harakterisierten Metallen, z. B. Kupfer, oder auch Metallegierungen gebracht sein, um eine rasche Wärmeabfuhr zum metallis hen Hauptteil der Elektrode zu gewährleisten. Hiebei wirkt das beispielsweise in Hülsenform oder als sattgewickelte Schraube den z. B. drahtförmigen Ansatz des Elektrodenkopfes umgebende, gut w rmeleitende Hilfsmetall auch in der Richtung einer Verfestigung des   Elektrodenendes,   was z.

   B. bei Verwendung von Wolfram oder Molybdän wesentli h ist, da gemäss der Erfindung nur der Kopf ges hmolzen ist, wogegen der drahtförmige Ansatz in jener Bes haffenheit verblieben ist, die ihm dur h das metallkeramis he Herstellungsverfahren erteilt wurde, also insbesondere bei grösseren Dur hmessern merkli he Sprödigkeit aufweist. 



   Der Zwis henkörper aus gut wärmeleitendem Metall wird in bekannter Weise mit   dem Ha) :"t-     teil der Elektrode, bei Zündkerzen also mit Hülse und Zentralstift, verbunden, z. B. dur h Einpassen in Bohrungen, Verkörnern, Stumpfs hweissen od. dgl. Dur h Variierung der Abmessungen der gut   

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 wärmeleitenden Umhüllung bzw.

   durch entsprechende Wahl des hiezu verwendeten Metalls, kann die kühlende Wirkung auf den Elektrodenkopf derart abgestimmt werden, dass auch bei Verwendung eines Elektrodenkopfes, der nicht die Widerstandsfähigkeit von geschmolzenem Wolfram gegenüber   thermischen und elektro-ehemischen   Einwirkungen aufweist, infolge Senkung der Betriebstemperatur des Elektrodenkopfes eine befriedigende Funktionsdauer erzielt wird, ohne dass die Notwendigkeit von Zwischenmanipulationen oder Nachjustierungen eintritt. 



   Es ist bereits erwähnt worden, dass es vorteilhaft ist, dem geschmolzenen Elektrodenkopf Kugelform zu geben, da bekanntlich kugelige Elektroden den Vorteil eines dauernd präzise einsetzenden Funkens aufweisen. Diese Kugelform kann auf einfachste Weise erhalten werden, denn bekanntlich nimmt ein Metalltropfen relativ geringer Masse, der nach dem Schmelzen rasch auf niedrige Temperatur abgeschreckt wird, infolge der wirkenden Kapillarkräfte und der   Oberflächenspannung   von selbst die Kugelform an. Dabei weist die äussere Kugelschale wesentlich höhere Härte als das im Inneren der Kugel befindliche Metall auf. 



   In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt. 



   In Fig. 1 stellt 1 den durch Schmelzung erzeugten, kugelförmig ausgebildeten Elektrodenkopf dar, der auf einem drahtförmigen Ansatz 2 aus gleichem Metall aufsitzt und von dem wärmeableitenden und mechanisch verfestigenden   hülsenförmigen   Körper 3 umschlossen wird. 4 deutet eine Lötverbindung des Elektrodenkopfes 1 mit dem Hülsenkörper 3 an. 



   Fig. 2 gibt eine Ausführungsform wieder, bei welcher nur ein kurzer stielförmiger Ansatz 2' am Elektrodenkopf 1 vorgesehen ist. Durch entsprechende Wahl der Länge des Ansatzes 2'kann der Wärmefluss den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden. Falls das Metall dieses Ansatzes 2'spröde ist, wird durch geeignet kurze Bemessung desselben eine grössere Biegungsfähigkeit des z. B. aus Kupfer bestehenden Hülsenkörpers 3 gewährleistet. 



   Gemäss Fig. 3 ist der Ansatz 2 statt von einer Hülse von einer sattgewickelten, dicht aufliegenden Drahtwendel 5 aus duktilem, gutwärmeleitendem Metall umgeben. 



   Die Fig. 4 stellt die erfindungsgemässen Elektroden als Mittel-und Masselektroden einer Zündkerze justiert dar. 



   Die Herstellung der neuen Elektroden kann beispielsweise auf die nachstehend geschilderte Weise erfolgen :
Wolframdraht von z. B.   0. 8 mm Durchmesser,   der nach dem an sich bekannten Sinter-und Hämmerverfahren hergestellt ist, wird auf passende Länge geschnitten und in die Bohrung eines als Kühlmantel dienenden Kupferzylinders von z. B. 3 mm Durchmesser derart eingeführt, dass das aus dem Kühlmantel herausragende Drahtstück zur Bildung einer Schmelzkugel von z. B.   1-5 mm Durch-   messer gerade ausreicht. Der Draht wird nun an Spannung gelegt und mittels eines Triebes von unten einer ebenfalls aus Wolfram bestehenden Gegenelektrode genähert, die in eine unten offene, von inertem oder reduzierendem Gas, z. B. Wasserstoff,   durchströmte   Glocke aus dunklem Gas hineinragt.

   Hiebei bildet sich infolge des geringen spezifischen Gewichtes des Wasserstoffes eine praktisch luftfreie Gaszone im Innern der unten offenen Glocke aus. Bei genügender Annäherung der Werkelektrode an die Gegenelektrode entsteht nun bei einer wirkenden Spannung von z. B. 100 Volt ein Lichtbogen, den man im beschriebenen Falle zirka 3 Sekunden wirken lässt, wobei die Ausbildung der Schmelzkugel durch das dunkle Glas hindurch bequem beobachtet werden kann. Wird sodann durch Senken der Werkelektrode der Lichtbogen unterbrochen, so hat sich ein vollkommen kugelförmiger, ausserordentlich harter massiver Wolframkopf von silberglänzendem Aussehen ausgebildet. Die Wolframelektrode wird nun aus dem Kühlmantel entfernt und in die Bohrung einer Kupferhülse von z.

   B.   1-8 mm   Durchmesser derart eingesetzt, dass nur der kugelförmige Wolframkopf hervorragt, worauf schliesslich die Verlötung der Wolframelektrode mit der Hülse z. B. mittels   Silbarlotes   erfolgt. 



   Selbstverständlich sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Varianten hinsichtlich Materialwahl, Formgebung und Herstellung möglich. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Funkenstreckenelektrode, dadurch gekennzeichnet, dass der eigentlich entladungstragende (vorderste) Teil der Elektrode als durch einen Schmelzvorgang in die endgültige Form gebrachter Körper (Schmelzkörper) aus einem Metall oder einer Legierung höheren Schmelzpunktes als 1300 , vorzugsweise Wolfram oder Molybdän, ausgebildet ist.

Claims (1)

1. 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzkörper Kugelform besitzt.

   3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Schmelzkörper ein beispielsweise zylindrischer Ansatz aus dem gleichen Metall wie der Schmelzkörper vorgesehen ist, welcher Ansatz von einer Hülse aus einem gut wärmeleitenden, biegungsfähigen Metall oder aus einer Legierung gleicher Eigenschaften umhüllt ist.

   4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz je nach den jeweiligen EMI2.1 <Desc/Clms Page number 3> o. Elektroden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Ansatz des Schmelzkörpers von einer Wendel aus gut wärmeleitendem, duktilem Metall (Legierung) umschlossen ist.

   6. Elektrode nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gut wärmeleitende Hülse oder Wendel mit dem Schmelzkörper bzw. mit dessen zentralem Ansatz verlötet oder sonst gut wärmeleitend verbunden ist.

   7. Verfahren zur Herstellung von Funkenstreckenelektroden nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmetall an seinem einen Ende im elektrischen Lichtbogen geschmolzen wird.

   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das teilweise niederzuschmelzende Elektrodenmetall mit einer Hülle guter Wärmeleitfähigkeit derart umgeben wird, dass nur der tatsächlich niederzuschmelzende Teil freibleibt.

   9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zu schmelzende Elektrodenteil an entsprechende Spannung gelegt und einer Gegenelektrode bis zur Bogenbildung genähert wird.

   10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine von inertem oder reduzierendem Gas durchströmte Glocke, die zur Aufnahme des niederzuschmelzenden Elektrodenendes und der damit den Lichtbogen bildenden Gegenelektrode dient.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Glocke aus einem stark lichtabsorbierenden, aber noch so weit durchsichtigen Stoff besteht, dass der sich in dieser Glocke abspielende Schmelzvorgang beobachtet werden kann. EMI3.1