Verteilerkopf für Zündsysteme von Brennkraftmaschinen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verteilerkopf für Zündsysteme von Brennkraftmaschinen mit einer die Hoch spannungsleiter enthaltenden Kappe und be zweckt die Herstellung eines gegenüber den bis anhin verwendeten besseren Verteilers für die elektrische Zündung von Brennkraft- maschinen, im besonderen die Erzielung einer besseren elektrischen Festigkeit gegenüber der bis anhin in Verteilern der erwähnten Art erreichten dielektrisehen Festigkeit. mit tels der bis anhin verwendeten Materialien zur Herstellung solcher Verteilerköpfe.
Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, die auftretende elektrische Beanspruchung, die einer höheren Grössenordnung als der nor malen für das zur Herstellung des Kopfes verwendete Material zulässigen entspricht, während einer längeren Zeitdauer auszu halten.
Die bis anhin gebauten Verteilerköpfe für den in Verbrennungskraftmasehinen ver wendeten Zündstrom bestehen aus Material hoher dielektrischer Festigkeit, wie Gummi und anderer formbarer, plastischer Materia lien. Mit Vorzug werden jedoch synthetische Produkte zufolge ihrer überlegenen Eigen schaften im Betriebe und der damit erreich baren einfacheren Herstellungsart des Vertei lerkopfes verwendet.
Der moderne hochkomprimierbare Motor für den Antrieb der Flugzeuge erfordert für den Betrieb des Zündsystems Potentiale von <B>9000</B> bis 14000 Volt; da die Maschine zur Erzeugung des Druckes in allen Höhenlagen den gleichen Kompressionsdruck aufrecht erhält, so ändern sich die erwähnten elektri schen Spannungen in den Lagen verschie dener Höhen ebenfalls nicht.
Die Verkleine rung des Barometerstandes in grossen Höhen verursacht jedoch erfahrungsgemäss eine Ver- sehlechterung der dielektrischen Festigkeit des für den Zündkopf verwendeten Materials, und zufolge der hohen Spannung entsteht in folge eines verkleinerten dielektrischen Wi derstandes eine Verkleinerung der Leistungs fähigkeit des Zündsystems.
Besonders durch die Gegenwart nitroser Säuredämpfe, die sich zufolge der am Rotor und an den Zündkon- takten entstehenden Funken bilden und die mit der im Verteiler befindliehen Feuchtig keit zusammenwirken, wird der dielektrische Widerstand über die Oberfläche des für den Verteiler verwendeten Materials und der Wir- kun ggrad des Zündkopfes verkleinert.
Ein anderer Faktor, der die Leistung der bekannten Verteiler und die Fähigkeit dersel ben, lang andauernde Betriebszeiten auszu halten, reduziert, wird durch das Auftreten von Kriechwegen der elektrischen Ströme auf der Oberfläche des für den Verteiler verwen deten isolierenden Materials verursacht, wo durch Kurzsehlüsse erzeugt werden.
Kriech wege der Ströme können auftreten, wenn zwi schen einzelnen Punkten infolge reduzierter dielektrischer Festigkeit des Materials der Oberflächenwiderstand kleiner wird als der normale Wert dieses Widerstandes; die blei benden Beschädigungen des isolierenden Ma terials werden infolge dieser Erscheinung je doch bei den bis jetzt bekannten Ausführun gen der isolierenden Teile der Verteiler zu folge eines an der Oberfläche des Materials sich bildenden Films karbonisierter Teilchen verursacht. Die Ursache für- das Vorhanden sein karbonisierter Teilchen liegt in der Ei genheit des zum Formen des isolierenden Ge häuses verwendeten Gummis und anderer bis anhin verwendeter plastischer Materialien.
Es konnte festgestellt werden, dass diese beschrie benen Ursachen, die zu bleibenden elektri schen Beschädigungen des isolierenden Mate rials führen, durch die Erfindung weitgehend bis vollständig ausgeschaltet werden können und dass dadurch die Leistung und die Dauer der Betriebsfähigkeit der Verteilerköpfe und deren Kappen erhöht werden kann. Im Sinne der Erfindung wird die Kappe aus elektrisch isolierendem, plastischem Formgut geformt, welches plastische Formgut mindestens ein Melaminharz enthält.
Mit der Verwendung von Melamin-Formaldehyd-Harz in Verbin dung mit einem inerten mineralischen Füll material, wie Glimmer, Asbest oder ähnlicher Materialien, sind im praktischen Betrieb mit Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegen standes gute Resultate erreicht worden. Es kann jedoch Melaminharz auch mit andern Harzen gemischt werden und mit der auf diese Art erhaltenen Zusammensetzung ein grösserer Widerstand den Fehler erzeugenden Ursachen entgegengesetzt werden.
In den Figuren der beiliegenden Zeich nung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfin dungsgegenstandes dargestellt.
Fig.1 ist ein Grundruss eines Flugzeug motoren-Verteilergehäuses, und Fig. 2 ist ein Querschnitt entsprechend der Schnittlinie 2-2 der Fig.1.
Das mit 10 bezeichnete Verteilergehäuse kann aus gebräuchlichem dielektrischem Formmaterial, wie Phenol-Formaldehyd-Kon- densat, oder aus Hartgummi hergestellt sein und hat eine schalenartige Form mit einem darin eingebetteten zentralen Kontakt 11, der elektrisch mit der Gewindehülse oder -mutter 12 mittels des Drahtes 13 verbunden ist. Der Kontakt 11 mit der Hülse 12 und dem Draht 13 bilden eine Einheit, die in das Gehäuse 10 eingegossen ist.
Der Hochspannungsstrom wird mittels eines Kabels, das in die Bohrung 14 des Gehäuses einzuführen ist, von der nicht gezeichneten Zündmagnetspule auf die Hülse 12 geleitet. Eine Schraube (in der Zeichnung nicht dargestellt) wird in die Ge windemutter eingeschraubt und macht mittels einer über das Kabelende zu schiebenden Hülse mit der blanken Kabelseele Kontakt.
Der elektrische Strom wird vom Kontakt 11 mittels eines üblichen Verteilerrotors, der auf der Zeichnung nicht dargestellt ist, und über an die -Kontakte 15 angeschlossenen Kabeln auf die einzelnen Zündkerzen geführt. Jeder Zündkerze des Motors ist ein Kontakt 15 züi- geordnet, und jeder Kontakt ist über einen Draht 17 mit einer Hülse 16 verbunden. Die Kontakte 15 sind ringförmig am Umfang des Gehäuses 10 angeordnet.
Motoren, die mit mehr als achtzehn Zylindern versehen sind, erfordern, um die notwendige Distanz zwi schen den ringförmig angeordneten Kontak ten 15 zu erreichen, eine verhältnismässig grosse aufzusetzende Verteilerkappe. Um die Zwischendistanzen zu verkleinern, wird der Oberflächenweg zwischen nebeinanderliegen- den Hülsen 16 durch radial verlaufende Rip pen 18' verlängert. Die Zwischenräume der Kontakte 15 und die Höhe der Rippen 18 sind für die dielektrische Festigkeit des Gehäuses massgebend und sind so gewählt, dass bei Atmosphärendruck das Gehäuse eine elek trische Spannung von 16 000 Volt mit Sicher heit aushält.
Die Art und Weise, wie die Mel- aminharze im zu formenden Gute wirken, ist bis anhin noch nicht vollständig erkannt wor den. So ist zum Beispiel die dielektrische Fe stigkeit von Melanin oder von melaminhalti- gem plastischem Material nicht viel grösser als die dielektrische Festigkeit von mit Gummi oder mit Phenol-Formaldehyd-Harzen gebil deten Gutes zur Herstellung von isolierenden Gehäusen, wie Verteilerköpfen.
Die Fähig- keit, elektrischen Beanspruchungen verschie dener Arten zu widerstehen, wird aber grö sser, und die materialzerstörende Wirkung durch die Bildung von Kriechwegen wird stark verkleinert. Melamin verleiht der neuen Art von isolierendem Material für Verteiler die Eigenschaft, wonach der Bildung von Kriechströmen ein grösserer elektrischer Wi derstand entgegengesetzt wird, und im beson deren die Eigenschaft, die Bildung karboni sierter Teilchen, die durch nitrose Gase und Feuchtigkeit begünstigt wird, zu verhindern.
Trotzdem Melamin die Bildung von Strom überschlägen auf Grund verschiedener Ur sachen verkleinert, ist es unter den herrschen den Bedingungen nicht möglich, solche Über- schläge ganz zu verhindern. Es wird jedoch erreicht, dass mit dem verbesserten neuen Verteiler infolge der Anwendung von Mel- aminharzen im Gut zum Formen derselben die effektive Dauer der Betriebbarkeit solcher Verteilerköpfe unter besonders schwierigen Verhältnissen stark verlängert wird.
Versuche haben gezeigt, dass, wenn die bis anhin be kannten Verteiler ungünstigen Verhältnissen unterworfen werden, die während einer be stimmten Zeit anhalten, das isolierende Mate rial des Stromverteilergehäuses, nachdem wie der normale Verhältnisse hergestellt sind, den normalen Beanspruchungen nicht mehr stand zuhalten vermag.
Demgegenüber verhalten sich Verteilerköpfe mit Kappen aus melamin- haltigen, isolierenden Materialien bei ähn lichen Verhältnissen im Vergleich zu den bis anhin gebräuchlichen Typen derart, dass nach ausserordentlicher Beanspruchung, der zufolge Stromüberschläge stattfinden, nach Rückkehr normaler Beanspruchungen oder Verhältnissen das Gehäuse des Verteilers die Fähigkeit besitzt, den erforderlichen elektri schen Widerstand mit Sicherheit wieder aufzu bringen.
Verteilerkappen, die aus isolierendem Material bestehen, dessen Formgut. Melamin- harz enthält, weisen tatsächlich eine ge brauchsfähige Betriebsdauer auf, die sechs bis achtmal grösser ist als bei Verteilerköpfen, die aus Hartgummi oder phenolischen Form aldehydharzen bestehen. Die Eigenschaften der neuen Verteiler sind im besonderen für Flugzeuge von Bedeutung, da der Verteiler in denselben zeitweise Verhältnissen ausge setzt wird, die Kurzschlüsse und kurzzeitigen Fehlbetrieb verursachen; sobald die zeitlich bedingten besonderen Verhältnisse durch den normalen Betriebszustand ersetzt werden, ar beiten die neuen Verteiler unbeschädigt. nor mal weiter.
Wenn zum Beispiel ein Flugzeug über eine gewisse für die Sicherheit des Be triebes nicht mehr zulässige Höhe steigt, tre ten im Verteiler zufolge der nicht ausreichen den elektrischen Widerstandsfähigkeit an einer oder mehreren Stellen Kriechströme auf, die Motorstörungen verursachen können. Diese Störungen sind jedoch, da solche in die sen höheren Regionen unvermeidbar sind, nicht auf einen Mangel des Verteilers zurück zuführen. Mit dem neuen Verteiler können aber bleibende Beschädigungen durch Störun gen dieser Art vermieden werden, so dass bei Rüekkehr normaler Verhältnisse derselbe normal weiterarbeitet., da der Kriechstrom effekt keine bleibende Beschädigung verur- wehen kann.
Bei allen andern bis jetzt ver wendeten Verteilern erzeugen die Kriech ströme karbonisierte Rückstände, denen zu folge Materialzerstörungen in jeder Flughöhe des Flugzeuges auftreten können.
Distributor head for ignition systems of internal combustion engines. The present invention relates to a distributor head for ignition systems of internal combustion engines with a cap containing the high voltage conductors and is intended to produce a better distributor than previously used for the electrical ignition of internal combustion engines, in particular to achieve better electrical strength the dielectric strength previously achieved in distributors of the type mentioned. with means of the materials previously used to manufacture such distributor heads.
Another purpose of the invention is to keep the electrical stress occurring, which is of a higher order of magnitude than the normal paint allowed for the material used to manufacture the head, for a longer period of time.
The distribution heads built up to now for the ignition current used in internal combustion engines are made of material with high dielectric strength, such as rubber and other malleable, plastic materia lien. With preference, however, synthetic products are used due to their superior properties in the company and the easier way to manufacture the distributor head.
The modern, highly compressible engine for propelling aircraft requires potentials of <B> 9000 </B> to 14000 volts to operate the ignition system; since the machine maintains the same compression pressure at all altitudes to generate the pressure, the electrical voltages mentioned do not change in the layers of different heights either.
However, experience has shown that the reduction of the barometer reading at great heights causes the dielectric strength of the material used for the ignition head to deteriorate, and the high voltage results in a reduction in the performance of the ignition system as a result of reduced dielectric resistance.
Especially due to the presence of nitrous acid vapors, which are formed on the rotor and on the ignition contacts as a result of the sparks and which interact with the moisture in the distributor, the dielectric resistance over the surface of the material used for the distributor and the effect Reduced degree of ignition head.
Another factor which reduces the performance of the known distributors and the ability of the same to withstand long periods of operation is caused by the occurrence of leakage paths of electrical currents on the surface of the insulating material used for the distributor, where short-circuits are generated will.
Creep paths of the currents can occur if the surface resistance is smaller than the normal value of this resistance between individual points as a result of reduced dielectric strength of the material; the permanent damage to the insulating material is caused by this phenomenon, but in the previously known embodiments of the insulating parts of the manifold to follow a film of carbonized particles forming on the surface of the material. The reason for the presence of its carbonized particles lies in the nature of the rubber used to form the insulating housing and other plastic materials previously used.
It was found that these described causes, which lead to permanent electrical damage to the insulating mate rials, can be largely or completely eliminated by the invention and that the performance and the duration of the operability of the distributor heads and their caps can be increased . In the context of the invention, the cap is molded from electrically insulating, plastic molded material, which plastic molded material contains at least one melamine resin.
With the use of melamine-formaldehyde resin in conjunction with an inert mineral filler material such as mica, asbestos or similar materials, good results have been achieved in practical operation with embodiments of the subject invention. However, melamine resin can also be mixed with other resins and, with the composition obtained in this way, a greater resistance can be countered to the causes which produce errors.
In the figures of the accompanying drawing voltage, an embodiment of the subject invention is shown.
Fig. 1 is a plan view of an aircraft engine distributor housing and Fig. 2 is a cross section taken along section line 2-2 of Fig. 1.
The distributor housing denoted by 10 can be made of conventional dielectric molding material, such as phenol-formaldehyde condensate, or of hard rubber and has a shell-like shape with a central contact 11 embedded therein, which electrically connects to the threaded sleeve or nut 12 by means of the wire 13 is connected. The contact 11 with the sleeve 12 and the wire 13 form a unit which is cast into the housing 10.
The high-voltage current is conducted from the ignition magnet coil (not shown) to the sleeve 12 by means of a cable which is to be inserted into the bore 14 of the housing. A screw (not shown in the drawing) is screwed into the Ge threaded nut and makes contact with the bare cable core by means of a sleeve to be pushed over the cable end.
The electrical current is conducted from contact 11 to the individual spark plugs by means of a conventional distributor rotor, which is not shown in the drawing, and via cables connected to contacts 15. A contact 15 is assigned to each spark plug of the engine, and each contact is connected to a sleeve 16 via a wire 17. The contacts 15 are arranged in a ring on the circumference of the housing 10.
Engines that are provided with more than eighteen cylinders require, in order to achieve the necessary distance between tween the annularly arranged Kontak th 15, a relatively large distributor cap to be attached. To reduce the intermediate distances, the surface path between adjacent sleeves 16 is lengthened by radially extending ribs 18 '. The spaces between the contacts 15 and the height of the ribs 18 are decisive for the dielectric strength of the housing and are selected so that the housing can withstand an electrical voltage of 16,000 volts with certainty at atmospheric pressure.
The way in which the melamine resins work in the goods to be molded has not yet been fully recognized. For example, the dielectric strength of melanin or of melamine-containing plastic material is not much greater than the dielectric strength of goods formed with rubber or with phenol-formaldehyde resins for the production of insulating housings such as distributor heads.
However, the ability to withstand electrical stresses of different types increases, and the material-destroying effect due to the formation of creepage paths is greatly reduced. Melamine gives the new type of insulating material for distributors the property that the formation of leakage currents is opposed to a greater electrical resistance, and in particular the property of preventing the formation of carbonized particles, which is favored by nitrous gases and moisture .
Although melamine reduces the formation of flashovers due to various causes, it is not possible under the prevailing conditions to completely prevent such flashovers. What is achieved, however, is that with the improved new distributor, as a result of the use of melamine resins in the material for molding the same, the effective service life of such distributor heads is greatly extended under particularly difficult conditions.
Tests have shown that if the previously known distributors are subjected to unfavorable conditions that persist for a certain time, the insulating mate rial of the power distribution box, after how the normal conditions are made, can no longer withstand the normal stresses.
In contrast, distribution heads with caps made of melamine-containing, insulating materials behave under similar conditions compared to the types that have been used up to now in such a way that after extraordinary stress, which results in electrical flashovers, the housing of the distributor is capable of returning to normal stresses or conditions to bring the required electrical resistance again with certainty.
Distributor caps, which consist of insulating material, the molded product. Contains melamine resin, actually have a usable operating time that is six to eight times longer than distributor heads made of hard rubber or phenolic formaldehyde resins. The properties of the new distributor are particularly important for aircraft, since the distributor is set out in the same intermittent conditions that cause short circuits and brief malfunctions; as soon as the temporally-related special conditions are replaced by the normal operating condition, the new distributors work undamaged. nor times further.
If, for example, an aircraft rises above a certain altitude that is no longer permissible for operational safety, leakage currents occur in one or more places in the distributor due to the insufficient electrical resistance, which can cause engine malfunctions. However, since such disturbances are unavoidable in these higher regions, they are not due to a deficiency in the distributor. With the new distributor, however, permanent damage caused by malfunctions of this type can be avoided, so that when the system returns to normal conditions it continues to work normally, since the leakage current effect cannot cause permanent damage.
In all other distributors used up to now, the creep currents produce carbonized residues, which can result in material destruction at any altitude of the aircraft.