Glühkerze zum Anlassen von Rohölmotoren. Glühkerzen zum<B>-</B>Anlassen von Rohöl motoren enthalten vielfach einen Glühdraht von erheblicher Stärke, der beispielsweise in Schraubenwindungen freischwebend am un tern Ende der Kerze befestigt ist. Als Mate rial für den Glühdraht hat sich am besten eine Chromnickellegierung bewährt, da sie verhältnismässig hohe Glühtemperaturen un- -;esehützt verträgt. Glühdrähte aus Chrom nickel haben indessen die nachteilige Eigen schaft. dass sie beim Betriebe des Motors aus dem Brennstoff oder dein Schmieröl Kohlen stoff aufnehmen, wodurch das Material spröde wird.
Da der Glühdraht ferner durch die Erschütterungen des Motors in Schwin gungen gerät, so wird der spröde gewordene Glühdraht bald zerstört. Dazu kommt, dass der Glühdraht in schnellem Wechsel durch den zerstäubten, kühlen Brennstoff und die heissen Verbrennungsgase umspült wird; die sen hohen Temperaturwechseln vermag er auf die Dauer nicht zu widerstehen. Man hat zwar bereits vorgeschlagen, den Glühdraht auf einen Isolierkörper aufzu wickeln und ihn dadurch zu stützen. Die ge bräuchlichen Isolierkörper sind jedoch den Beanspruchungen nicht gewachsen, die beim Betrieb des Motors, insbesondere durch den ständigen starken Temperaturwechsel ent stehen.
Ausserdem reagiert der Chromniekel- draht bei hoher Temperatur mit ,dem silikat- haltigen Trägermaterial und wird dadurch zerstört.
Die Glühkerze nach der Erfindung ist in der Weise ausgebildet, dass der Glühdraht in einem keramischen Körper gasdicht ein gebettet ist, .der aus mindestens einem hoch gesinterten Metalloxyd besteht.
Auf er Zeichnung sind Ausführungs beispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Glüh- kerze, Fig. 2 eine andere Ausbildung des Glühkörpers, Fig. <B>3</B> einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Glüh- kerze;
Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Glühkerze und Fig. 5 eine Ansicht .des zugehörigen Glüh- körpers von oben.
In Fig. 1 ist 1 das Gehäuse der Kerze. Am vordern Ende sitzt der in den Motor zylinder hineinragende Glühkörper 2 zum Beispiel aus bei über<B>1600'</B> gesintertem Alu miniumoxyd oder Berylliumoxyd mit dem Glühdraht 3. Die Enden des Glühdrahtes kommen ein kurzes Stück aus dem kerami schen Körper nach aussen. Das eine Ende legt sich gegen ein Kontaktstück 4 an einem mitt leren Metallstift 5, das andere Ende gegen einen Kontaktring 6 an einem Metallkör per 7.
Die Kontaktstellen 4 und 6 wendet man vorzugsweise dann an, wenn die Teile 5 und 7 aus verhältnismässig hartem Stoff be stehen und macht sie dann aus weichem Me tall, zum Beispiel Kupfer oder Aluminium. Der Körper 7 wird durch eine Verschraubung 8 in das Gehäuse gedrückt und presst dabei sowohl den Glühkörper 2- gegen die Abdich tung 9, Wie die Kontaktstellen 4 und 6 gegen die Enden des Glühdrahtes. Der Metallkör per 7 ist auf seiner Oberfläche mit einer iso lierenden aufgewachsenen Schicht 10 ver sehen, die als Isolierung gegen den mittleren Stift und gegen das Gehäuse der Kerze dient.
Bei Aluminium kann dies zur Zeit; eine oxydische Schicht sein, die nach einem der bekannten Verfahren hergestellt ist. Die üb- liehen Isolierstoffe, wie Glimmer, die sich in der Hitze verändern, schwer abdiehtbar sind und den Zusammenbau verteuern, wer den hierdurch entbehrlich.
In Fig. 3 wird,der Glühkörper 2 für sich durch ein Druckstück 11 gegen die Abdich tung 9 gepresst. Die Stromzuführungen 5 und 7 werden ebenfalls für sich durch eine Über wurfmutter 12 gegen die Enden des Glüh- drahtes 3' gedrückt. Die Stromzuführungen 5 und 7 liegen mit kegelförmigen Begrenzungs flächen ineinander und sind ebenfalls mit isolierenden aufgewachsenen Schiehten ver sehen. Im vorliegenden Falle hat. sowohl der Mittelstift 5 wie der Körper 7 auf seiner Aussenfläche diese isolierende Schicht.
Der Hittelstift 5 wird in den äussern Körper 7 eingetrieben und sitzt dann fest und isoliert in dem Körper 7. Bei 13 ist der Strom- anschluss zum Mittelstift 5 und bei 14 zum Metallkörper 7.
Es ist nun erwünscht, die Wärme mög lichst am freien Ende des keramischen Kör pers zu entwickeln und den übrigen, nament lich im Innern .der Kerze liegenden Teil küh ler zu halten, um ein schnelles Anheizen der Glühkerze zu ermöglichen und eine Oxyda tion an den aus dem keramischen Körper aus tretenden Enden des Glühdrahtes zu ver hüten, sowie einen zuverlässigen Kontakt an den Enden des Glühdrahtes zu erzielen.
Zu diesem Zweck ist ,der Glühdraht. so ausgebildet, dass er von seinen starken nach aussen tretenden Enden auf den zum Glühen bestimmten Querschnitt allmählich übergeht. Diese Anordnung zeigt Fig. 4.
Die Kerze besteht aus einem äussern Ge häuse 1, dem Glühkörper 2 mit dem Glüli- draht 3. Die Enden 15 und 16 des Glüh- drahtes sind verstärkt. Der Glühdraht geht. von den .starken Enden 15 und 16 allmählich auf den zum Glühen bestimmten Querschnitt 3 über. Man kann diese Form des Drahtes durch Walzen oder Hämmern des ursprüng lich starken Querschnittes erhalten. Auch die starken Enden 15 und 16 sind bis auf .die kurzen, aus dem Glühkörper 2 hervorstehen den Stücke in den Glühkörper 2 eingebettet. Das Ende 15 legt sich gegen die Strom zuführung 5.
Da. die Enden 15 und 16 näher aneinander lieben als dem Durchmesser der mittleren Stromzuführung 5 entspricht, ist ,die Verbindung des starken Endes 16 mit der äussern Stromzuführung 7 dadurch herbei geführt worden, dass ein Metallplättchen 17 unter Vermittlung eines Stiftes 18 an der äussern Stromzuführung 7 befestigt ist, und das Ende 16 des Glühdrahtes sich gegen die ses Metallplättchen 17 anpresst. Der Stift 18 ist gegen die Mittelelektrode durch eine Zwi schenlage 19 isoliert.
Der Glühkörper 2 wird durch Umbördeln der äussern Stromzufüh rung 7 gehalten.
Bei dieser Anordnung wird die Wärme im wesentlichen nur in dem dünnen Quer- schnitt 3 des Glühdrahtes entwickelt und von hier auf dem kürzesten Wege auf den Glüh- körper 2 übertragen. Die starken Enden 15 und 16 bleiben dagegen kühler, und die sie umgebenden Teile des keramischen Körpers werden weniger geheizt.
Dadurch, dass der Heizwiderstand mit seinen starken Enden aus einem Stück be stellt, werden ferner alle Störungsmöglich- keiten ausgeschaltet, die durch angesetzte Verstärkung hervorgerufen werden können, cla solche Verstärkungen durch Schweissen, Löten, Festklemmen oder dergleichen mit Bern Widerstandsdraht befestigt werden müssen. Diese Befestigungen sind aber un- @icher. Auch entstehen Übergangswider stände,
die bei den zum Betrieb der Glüh- kerzen verwendeten geringen Spannungen u-i-lieblich sind.
Als Material für den Glühdraht eignet sich insbesondere Wolfram oder Molybdän oder Legierungen dieser Metalle. Für den ke- llamischen Körper sind insbesondere geeig net Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd, Mag nesiumoxyd und ähnliche reine Oxyde oder Mischungen mehrerer solcher Oxyde.
Bei der Herstellung der Glühkerze geht man in der Weise vor, dass man den Glühdraht in fort laufenden verhältnismässig engen Schrauben windungen wickelt, wie die Fig. ? zeigt, oder in einer etwas weiteren Schraubenwindung, lind das andere Ende durch die Mitte der Windungen zurückführt (Fix. 1). Auch eine bifilare Wicklung nach Fig. 3 ist möglich.
Diese, hat den Vorteil, dass beim Schwinden des keramischen Körpers die bifilare Wick- hrir.- etwas federt, so .da.ss Beanspruchungen des Gliihdrahtes vermieden werden. Der Cil.ühlzörper wird zum Beispiel in der Weise in dem keramischen Körper untergebracht, dass man ihn in einer Gipsform freischwebend aufh ünbt und die Form mit einem Schlicker aus dein keramischen Stoff, zum Beispiel Aluminiumoxyd füllt.
Nach dem Ausziehen der Feuchtigkeit und genügendem Erhärten kann der keramische Körper mit dem ein gebetteten Heizwiderstand aus der Form herausgenommen werden. Er wird dann hochgesintert, das heisst bei einer Temperatur von über 1600 , beispielsweise bei etwa 1750 , gesintert, was sich beim fertigen Kör per aus dem Zustand des Scherbens feststel len lässt. Um zu verhüten, dass die aus dem keramischen Körper hervorstehenden kurzen Enden des Heizwiderstandes angegriffen werden, erfolgt :das Sintern in einer Schutz atmosphäre.
Der fertige Körper wird in das Gehäuse der Glühkerze eingesetzt, wie es,die Fig. 1 und 3 zeigen. Der Zusammenbau'ist einfach auszuführen.
Beim Anschliessen der Glühkerze an eine der üblichen Niederspannungsstromquellen wird zunächst der Glühdraht erwärmt; seine Wärme überträgt sich schnell auf den ihn umgebenden keramischen Körper,
der nach kurzer Zeit glühend wird. Infolge der guten Wärmeleitfähigkeit des hochgesinterten ke ramischen Körpers braucht man dem Glüh- draht nur eine geringe Übertemperatur zu geben; auch dauert das Anheizen verhältnis mässig kurze Zeit.
Im Betrieb ist der unmit- telbar wirksame Glühkörper nicht der Glüh- draht, wie bei den bekannten Glühkerzen, sondern der hochgesinterte keramische Kör per; dieser kann auch noch mit einer Glasur überzogen sein. Der Glühkörper hat eine grosse, gleichmässig glühende Oberfläche.
Er wird weder von den hohen im Innern des Motors herrschenden Temperaturen, noch von dem Brennstoff oder 01, noch von den Verbrennungsgasen schädlich beeinflusst. In folge seiner hohen Temperaturwechselbestän- digkeit ist er unempfindlich gegen- die gro ssen Temperaturunterschiede zwischen den heissen Verbrennungsgasen und dem kühlen zerstäubten Brennstoff.
Da die hochgesinter ten Oxyde, zum Beispiel Aluminiumoxyd einen Ausdehnungskoeffizienten haben, der dem des Wolfram oder Molybdän oder einer Legierung dieser Metalle im wesentlichen entspricht, so ist auch nicht zu befürchten, dass der keramische Körper infolge anderer Ausdehnung des Glühdrahtes gesprengt wird. Da der Glühdraht vollkommen dicht in dem keramischen Körper eingebettet ist, wird er von den Betriebsvorgängen im Zy linder des Motors nicht beeinflusst.
Bei den bisher verwendeten Glühkerzen liegt die Glühtemperatur des Glühdrahtes verhältnismässig nahe an seinem Schmelz punkt. Bei der beschriebenen Glühkerze da gegen isst diese Temperatur von dem Schmelz punkt des Glühdrahtes und auch von der Sin- tertemperatur des keramische. Körpers weit entfernt. Es ist deshalb eine gelegentlich höhere Belastung des Glühdrahtes unschäd lich. Bei den bekannten Glühkerzen führt eine Überlastung häufig zur Zerstörung der Kerze.
Durch die neue Glühkerze wird der emp findliche Teil der Rohölmotoren so wesent. lich verbessert, dass die Betriebssicherheit dieser Motoren erheblich zunimmt.
Glow plug for starting crude oil engines. Glow plugs for the <B> - </B> starting of crude oil engines often contain a glow wire of considerable strength, which is attached to the un tern end of the candle in a freely floating manner, for example in screw turns. A chromium-nickel alloy has proven to be the best material for the glow wire, as it can withstand relatively high annealing temperatures unprotected. However, filaments made of chrome nickel have the disadvantageous property. that they absorb carbon from the fuel or lubricating oil when the engine is running, making the material brittle.
Since the filament also vibrates due to the vibrations of the engine, the filament that has become brittle is soon destroyed. In addition, the glow wire is washed around in rapid succession by the atomized, cool fuel and the hot combustion gases; it is unable to withstand these high temperature changes in the long term. It has already been proposed to wind up the filament on an insulating body and thereby support it. However, the common insulators are not able to cope with the stresses that arise during operation of the motor, in particular due to the constant, strong temperature change.
In addition, the chrome nickel wire reacts at high temperatures with the silicate-containing carrier material and is thereby destroyed.
The glow plug according to the invention is designed in such a way that the glow wire is embedded gas-tight in a ceramic body, which consists of at least one highly sintered metal oxide.
On he drawing execution examples of the invention are shown. 1 shows a longitudinal section through a glow plug, FIG. 2 shows another embodiment of the incandescent body, FIG. 3 shows a longitudinal section through a further embodiment of a glow plug;
4 is a longitudinal section through a third embodiment of a glow plug and FIG. 5 is a view of the associated glow element from above.
In Fig. 1, 1 is the housing of the candle. At the front end, the incandescent body 2 protruding into the engine cylinder sits, for example, made of aluminum oxide or beryllium oxide sintered at over 1600 '' with the glow wire 3. The ends of the glow wire come a short piece from the ceramic body Outside. One end lies against a contact piece 4 on a middle metal pin 5, the other end against a contact ring 6 on a Metallkör by 7.
The contact points 4 and 6 are preferably used when the parts 5 and 7 are made of relatively hard material and then make them tall from soft Me, for example copper or aluminum. The body 7 is pressed through a screw connection 8 into the housing and presses both the incandescent body 2- against the sealing device 9, such as the contact points 4 and 6 against the ends of the filament. The Metallkör by 7 is seen on its surface with an insulating layer grown ver 10, which serves as insulation against the central pin and against the housing of the candle.
In the case of aluminum this can currently; be an oxidic layer which is produced by one of the known methods. The usual borrowed insulating materials, such as mica, which change in the heat, are difficult to remove and make assembly more expensive, which is then unnecessary.
In Fig. 3, the incandescent body 2 for itself by a pressure piece 11 against the sealing device 9 is pressed. The power supply lines 5 and 7 are also pressed for themselves by a union nut 12 against the ends of the glow wire 3 '. The power supplies 5 and 7 are with conical limiting surfaces in one another and are also seen ver with insulating grown Schiehten. In the present case. both the center pin 5 and the body 7 have this insulating layer on its outer surface.
The center pin 5 is driven into the outer body 7 and then sits firmly and insulated in the body 7. At 13 is the power connection to the center pin 5 and at 14 to the metal body 7.
It is now desirable to develop the heat as much as possible at the free end of the ceramic body and to keep the remaining part, namely inside the candle, cooler in order to allow the glow plug to heat up quickly and to oxidize the to prevent ver from the ceramic body from exiting ends of the filament, and to achieve a reliable contact at the ends of the filament.
To this end, the glow wire is used. designed so that it gradually merges from its strong, outwardly protruding ends to the cross section intended for annealing. This arrangement is shown in FIG. 4.
The candle consists of an outer housing 1, the incandescent body 2 with the glow wire 3. The ends 15 and 16 of the glow wire are reinforced. The filament goes. from the strong ends 15 and 16 gradually to the cross section 3 intended for annealing. You can get this shape of the wire by rolling or hammering the originally strong cross-section. The strong ends 15 and 16 are, except for the short ones, protruding from the incandescent body 2, the pieces are embedded in the incandescent body 2. The end 15 lies against the power supply 5.
There. the ends 15 and 16 are closer to each other than corresponds to the diameter of the middle power supply 5, the connection of the strong end 16 with the outer power supply 7 has been brought about by attaching a metal plate 17 to the outer power supply 7 with the help of a pin 18 is, and the end 16 of the filament is pressed against this metal plate 17 ses. The pin 18 is insulated from the center electrode by an intermediate layer 19.
The incandescent body 2 is held by flanging the outer Stromzufüh tion 7.
With this arrangement, the heat is essentially only developed in the thin cross section 3 of the filament and is transferred from here to the incandescent body 2 by the shortest route. The strong ends 15 and 16, however, remain cooler and the parts of the ceramic body surrounding them are heated less.
The fact that the heating resistor is made of one piece with its strong ends also eliminates all possible disturbances that can be caused by added reinforcement, such reinforcements must be attached by welding, soldering, clamping or the like with Bern resistance wire. These attachments are unsafe. There are also transition resistances
the low voltages used to operate the glow plugs are u-i-lovely.
Tungsten or molybdenum or alloys of these metals are particularly suitable as the material for the glow wire. Aluminum oxide, beryllium oxide, magnesium oxide and similar pure oxides or mixtures of several such oxides are particularly suitable for the cellamic body.
In the manufacture of the glow plug one proceeds in such a way that one winds the glow wire in continuous relatively tight screw turns, as shown in the figure. or in a slightly wider screw turn, and lead the other end back through the middle of the turns (Fix. 1). A bifilar winding according to FIG. 3 is also possible.
This has the advantage that when the ceramic body shrinks, the bifilar winding wire bounces somewhat, so that stresses on the glow wire are avoided. The cooling element is accommodated in the ceramic body, for example, in such a way that it is suspended in a plaster of paris mold and the mold is filled with a slip made of your ceramic material, for example aluminum oxide.
After the moisture has been extracted and sufficient hardening, the ceramic body with the embedded heating resistor can be removed from the mold. It is then highly sintered, that is, sintered at a temperature of over 1600, for example around 1750, which can be determined from the state of the body in the finished body. To prevent the short ends of the heating resistor protruding from the ceramic body from being attacked, sintering takes place in a protective atmosphere.
The finished body is inserted into the housing of the glow plug, as shown in FIGS. 1 and 3. Assembly is easy to do.
When the glow plug is connected to one of the usual low-voltage power sources, the glow wire is first heated; its heat is quickly transferred to the ceramic body surrounding it,
which becomes glowing after a short time. Due to the good thermal conductivity of the highly sintered ceramic body, the glow wire only needs to be given a slight excess temperature; heating up also takes a relatively short time.
In operation, the directly effective glow body is not the glow wire, as in the known glow plugs, but the highly sintered ceramic body; this can also be covered with a glaze. The incandescent body has a large, evenly glowing surface.
It is not adversely affected by the high temperatures inside the engine, nor by the fuel or oil, nor by the combustion gases. As a result of its high resistance to temperature changes, it is insensitive to the large temperature differences between the hot combustion gases and the cool atomized fuel.
Since the highly sintered oxides, for example aluminum oxide, have a coefficient of expansion which essentially corresponds to that of tungsten or molybdenum or an alloy of these metals, there is no need to fear that the ceramic body will explode as a result of other expansion of the filament. Since the glow wire is embedded completely tightly in the ceramic body, it is not influenced by the operating processes in the cylinder of the engine.
In the glow plugs used so far, the glow temperature of the glow wire is relatively close to its melting point. With the glow plug described, on the other hand, this temperature depends on the melting point of the glow wire and also on the sintering temperature of the ceramic. Body far away. An occasionally higher load on the filament is therefore harmless. With the known glow plugs, overloading often leads to the destruction of the plug.
The new glow plug makes the sensitive part of crude oil engines so essential. Lich improved that the operational safety of these engines increases significantly.