DE1922255A1 - Resistance element - Google Patents
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Description
General Motors Corporation, Detroit, Mich., 7.St.A.General Motors Corporation, Detroit, Mich., 7th St.A.
Widerstandselement;
Zusatz zu Patent (Patentanm. P 17 90 011.7)Resistance element;
Addendum to patent (patent registration P 17 90 011.7)
Die Erfindung bezieht sich auf ein Widerstandselement und stellt eine Weiterentwicklung des Gegenstandes des Patent (Patentanm. P 17 90 011.7) dar.The invention relates to a resistance element and represents a further development of the subject matter of the patent (Patent Application P 17 90 011.7).
Das Hauptpatent betrifft ein Widerstandselement aus Glas, einem inerten Füllstoff, Russ und einem Zusatz eines wasserlöslichen kohlenstoffhaltigen Stoffes, der bei Erhitzen karbonisiert und in solcher Menge enthalten ist, dass er beim Altern des Widerstandselements eine Erhöhung des Widerstandes bewirkt, die der hierbei eintretenden Verminderung des Wider-The main patent relates to a resistance element made of glass, an inert filler, carbon black and an additive of one water-soluble carbonaceous substance that carbonizes when heated and is contained in such an amount that it becomes Aging of the resistance element causes an increase in resistance, which in turn reduces the resistance
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Standes des Russes entspricht, so dass das Widerstandselement im wesentlichen konstanten Widerstand behält,,Corresponds to the state of the soot, so that the resistance element retains essentially constant resistance,
Derartige Widerstandselemente werden beispielsweise in Zündkerzen verwendet, um hochfrequente Schwingungen zu unterdrücken. Durch das Hauptpatent werden Widerstandselemente erhalten, die von Anfang an einen gleichbleibenden Widerstand aufweisen und daher für die Verwendung in Zündkerzen besonders geeignet sind.Resistance elements of this type are used, for example, in spark plugs in order to avoid high-frequency oscillations to suppress. The main patent provides resistance elements that are constant from the start Have resistance and are therefore particularly suitable for use in spark plugs.
Durch die vorliegende Erfindung wird der Bereich der als Zusatz verwendbaren kohlenstoffhaltigen Stoffe erweitert. The present invention extends the range of carbonaceous substances that can be used as additives.
Die Erfindung besteht darin, dass als Zusatz ein polyhydroxyder kohlenstoffhaltiger Stoff in dem Widerstandeelement enthalten ist.The invention consists in that, as an additive, a polyhydroxy carbonaceous substance in the resistance element is included.
Ein derartiges Widerstandselement kann Halbleiterwerkstoffe neben den anderen Bestandteilen enthalten, um bestimmte elektrische Eigenschaften des Widerstandselementes zu erzielen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Widerstandselement aus folgenden Bestandteilen gebildet: ,Such a resistance element can contain semiconductor materials in addition to the other components in order to achieve certain to achieve electrical properties of the resistance element. According to a further feature of the invention that Resistance element formed from the following components:,
Glas 20 bis 75 GewTeile
inerter Pulletoff 25 bis 80 GewTeile
Halbleiterwerkstoff 0 bis 80 GewTeile anorganischer Binder 0 bis 3 GewTeile Russ 0,1 bis 4 GewTeileGlass 20 to 75 parts by weight
inert pulloff 25 to 80 parts by weight semiconductor material 0 to 80 parts by weight inorganic binder 0 to 3 parts by weight carbon black 0.1 to 4 parts by weight
wasserlösliche polyhydroxyde kohlenstoffhaltige
Stoffe, diejbei
Erhitzung karbonisieren 0,1 bis 4 GewTeile. *" ^"water-soluble polyhydroxides carbonaceous substances, thejbei
Heating carbonize 0.1 to 4 parts by weight. * "^"
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird
ein Widerstandselement aus folgenden Bestandteilen gebildet: 25 bis 35 GewTeilen Glas
58 bis 76 GewTeilen inerten FüllstoffAccording to a further feature of the invention, a resistor element is formed from the following components: 25 to 35 parts by weight of glass
58 to 76 parts by weight inert filler
1 bis 2 GewTeilen Russ1 to 2 parts by weight of carbon black
2 bis 3 GewTeilen anorganischem Binder und2 to 3 parts by weight of inorganic binder and
0,1 bis 1 GewTeil des wasserlöslichen polyhydroxy-0.1 to 1 part by weight of the water-soluble polyhydroxy
den kohlenstoffhaltigen, bei Erhitzung karbonisierenden Stoffes.the carbon-containing substance that carbonizes when heated.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird ein Widerstandselement aus folgenden Bestandteilen gebildet:
28 bis 58 GewTeilen Glas
30 bis 35 GewTeilen inerten Füllstoff 33 bis 35 GewTeilen HalbleiterwerkstoffAccording to another feature of the invention, a resistor element is formed from the following components: 28 to 58 parts by weight of glass
30 to 35 parts by weight of inert filler 33 to 35 parts by weight of semiconductor material
1 bis 2 GewTeilen Russ1 to 2 parts by weight of carbon black
2 bis 4· GewTeilen anorganischem Binder und2 to 4 parts by weight of inorganic binder and
0,5 bis 1,5 GewTeilen des wasserlöslichen polyhydroxy-0.5 to 1.5 parts by weight of the water-soluble polyhydroxy
den kohlenstoffhaltigen, bei Erhitzung karbonisierenden Stoffes.the carbon-containing substance that carbonizes when heated.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden als wasserlösliche polyhydroxyde kohlenstoffhaltige Stoffe Zucker, hydrolyisierte Polysaccharide, in Wasser hydrolysier- bare Polysaccharide, wasserlösliche karbonisierbare monomere aliphatisch^ Kohlenwasserstoffe mit mindestens zwei Hydroxylgruppen und wasserlösliche karbonisierbare polymere aliphatische Kohlenwasserstoffe mit mindestens zwei HydroxylgruppenAccording to a further feature of the invention as water-soluble polyhydroxyde carbonaceous substances sugar, hydrolyisierte polysaccharides are hydrolyzable in water bare, polysaccharides, water-soluble aliphatic monomeric carbonizable ^ hydrocarbons having at least two hydroxyl groups and water-soluble polymeric carbonizable aliphatic hydrocarbons having at least two hydroxyl groups
verwendet.used.
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Eine Mischung dieser Bestandteile wird in die Bohrung einer Zündkerze eingebracht und gestampft, wobei sie zwischen den beiden Teilen einer zweiteiligen Mittelelektrode zusammengedruckt ißt. Danach wird wird sie in bekannter Weise erhitzt, wobei sich ein Widerstandelement durch Zusammenschmelzen der Mischung ergibt. Dieses Widerstandselement weist einen gleichbleibenden Widerstand auf, wenn es der Alterung im Betrieb oder einer künstlichen elektrischen Alterung ausgesetzt wird, bei welch letzterer die aufgewendete Spitzenleistung grosser als die normale Betriebsbelastung gewählt wird.A mixture of these ingredients is used in the Bore of a spark plug inserted and tamped, placing it between the two parts of a two-part center electrode eats together. It is then heated in a known manner, a resistance element being melted together the mixture results. This resistance element has a constant resistance as it ages in operation or exposed to artificial electrical aging is selected, in which latter the applied peak power is greater than the normal operating load will.
Das Karbonisieren des wasserlöslichen polyhydroxyden kohlenstoffhaltigen Stoffes während des Betriebes oder bei der künstlichen Alterung bedingt eine Erhöhung des Widerstandes des Wiaerstandselements, während die gleichen Bedingungen, die auf den Russ einwirken, eine Verringerung des Widerstandes bewirken. Die Anteile dieser beiden Bestandteile werden so abgestimmt, dass sich die Änderungen des Widerstandes im wesentlichen ausgleichen, so dass der Widerstand während der Alterung des Widerstandselements keine wesentlichen Änderungen erfährt.The carbonization of the water-soluble polyhydroxydene carbonaceous substance during operation or artificial aging causes an increase in Resistance of the resistance element, while the same conditions acting on the soot, a reduction of resistance. The proportions of these two components are coordinated so that the changes in the Resistance essentially equalize, so that the resistance during aging of the resistance element is none undergoes significant changes.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Zündkerze mit einem Widerstandselement nach der Erfindung.The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing. The drawing shows a longitudinal section by a spark plug with a resistance element according to the invention.
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Die Zündkerze 10 besteht aus einem Zündkerzengehäuse 12, an dessen unterem Ende eine Masseelektrode 14 angeschweisst ist und die einen Isolator 16 umschliesst. Der mit dem Zündkerzengehäuse verbundene Isolator 16 besteht vorzugsweise aus einem Stoff, der mindestens 85$ Aluminiumoxyd enthält, und hat eine mit einer Schulter 22 versehene zentrale Bohrung mit einem unteren Teil 18 und einem oberen, grösseren Durchmesser aufweisenden Teil 2u. Im unteren Teil 18 der Bohrung sitzt eine Mittelelektrode 24, die sich mit einem oben befindlichen Kopf 26 an der Schulter 22 abstützt, und mit ihren unteren, gezahnten Ende 28 über den unteren Rand des Isolators 16 nach unten erstreckt. Im oberen Teil der Bohrung sitzt eine Anschlußschraube 30 und eine untere Metall-Glasdichtung 32, die elektrisch leitend ist und mit dem Kopf 26 der Mittelelektrode 24 und der Wandung der Bohrung des Isolators 16 verbunden ist. Im oberen Teil der Bohrung 20 über der Metall-Glasdichtung 32 liegt ein monolithisches Widerstandselement 34» das im einzelnen später beschrieben wird.The spark plug 10 consists of a spark plug housing 12, at the lower end of which a ground electrode 14 is welded and which encloses an insulator 16. The insulator 16 connected to the spark plug housing is made preferably made of a material that is at least $ 85 aluminum oxide contains, and has a shoulder 22 provided with a central bore with a lower part 18 and an upper, larger diameter part 2u. In the lower part 18 of the bore sits a center electrode 24, which is supported by a head 26 located at the top on the shoulder 22, and with its lower, toothed end 28 extends over the lower edge of the insulator 16 downwards. In the upper part the bore sits a connection screw 30 and a lower one Metal-glass seal 32, which is electrically conductive and to the head 26 of the center electrode 24 and the wall of the Bore of the insulator 16 is connected. In the upper part of the bore 20 above the metal-glass seal 32 there is a monolithic one Resistance element 34 'which will be described in detail later.
Auf dem WiderBtandselement 34 liegt eine obere elektrisch leitende Metall-Grlasdichtung 36, die mit der Anschlußschraube 30 und der Wandung der Bohrung 20 verbunden ist.On the resistance element 34 lies an upper electrically conductive metal glass seal 36, which is connected to the Connection screw 30 and the wall of the bore 20 is connected.
Die Metall-Glasdichtungen 32 und 36 bestehen aus üblichen geeigneten Werkstoffen, die eine gute elektrischeThe metal-glass seals 32 and 36 are made from conventional suitable materials that have good electrical properties
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Leitfähigkeit haben und mit dem Isolator und den Metallteilen laicht zu verbinden sind. Ein bevorzugter Werkstoff besteht aus 50 Teilen Kupferpulver, 14 Teilen Zinkpulver, 1 Teil organischem Binder, wie hydriertes Baumwollsamenöl, und 35 Teilen Bor-Silikatglas, das 65 Gew# SiO2, 23 Gew# B2O5, 5 Gew# Al2O5 und 7 Gew# Na2O enthält. Die Metall-Glasdichtungen 32 und 36 bilden zusammen mit dem Widerstandselement 34 einen elektrischen Leitweg zwischen der Anschlußschraube 30 und der Mittelelektrode 24.Have conductivity and are to be connected to the insulator and the metal parts. A preferred material consists of 50 parts of copper powder, 14 parts of zinc powder, 1 part of organic binder, such as hydrogenated cottonseed oil, and 35 parts of borosilicate glass, 65% by weight SiO 2 , 23% by weight B 2 O 5 , 5% by weight Al 2 O 5 and 7 wt. # Na 2 O contains. The metal-glass seals 32 and 36 together with the resistance element 34 form an electrical conduction path between the connecting screw 30 and the center electrode 24.
Das Widerstandselement 34 ist ein dichter, geschmolzener Körper aus Glas, einem inerten Füllstoff, Kohlensotff, einem anorganischen Binder und einem wasserlöslichen polyhydroxyden kohlenstoffhaltigen Stoff, der bei Erhitzung karbonisiert. Das Widerstandselement 34 kann aus folgenden Stoffen in Gewichtsanteilen bestehen:The resistance element 34 is a dense, molten body made of glass, an inert filler, carbon sotff, an inorganic binder and a water-soluble polyhydroxide carbonaceous substance that, when heated carbonized. The resistance element 34 can consist of the following substances in proportions by weight:
Glas, 20 - 75 TeilenGlass, 20 - 75 parts
inerter Füllstoff (Kyanit,inert filler (kyanite,
Borolon, Zirkonerde,Mullit,Borolon, zirconia, mullite,
Chromoxyd u.dgl.) 25 - 80 "Chromium oxide etc.) 25 - 80 "
Halbleiter-Werkstoff 0-80 »Semiconductor material 0-80 »
Russ 0,1-4 "Carbon black 0.1-4 "
anorganischer Binderinorganic binder
(Bentonit, Ton) 0 - 3 "(Bentonite, clay) 0 - 3 "
wasserlöslicher,polyhydro-water-soluble, polyhydro-
xyder kohlenstoffhaltigerxyder carbonaceous
Stoff, der bei ErhitzungSubstance that when heated
karbonisiert (Dextrin,carbonized (dextrin,
Saccharose, Methylcellulose,Sucrose, methyl cellulose,
Getreidemehl,Polyvinylalkohol, 0,1-4 "Cereal flour, polyvinyl alcohol, 0.1-4 "
Glyzeringlycerin
■ - 7 009833/1281 ■ - 7 009833/1281
1 92225b1 92225b
Das im Widerstandselement 34 verwendete Glas kann dem in den Zündkerzendichtungen benutzten Glas entsprechen« Zu bevorzugen sind Bariumboratgläser, wenn auch andere Glaoarten für die Erfindung verwendbar sind. Als Beispiele werden angegeben;The glass used in the resistor element 34 may correspond to the glass used in the spark plug seals « Barium borate glasses are preferable, albeit other types of glaze are useful for the invention. As examples are given;
Bariumboratglas aus 75 Gew# B2O5 und 25 Gewj6 BaO; 60 Gew# B2O5, 32 Gew# BaO, 6 Gew# Na?0 und 2 Gew# GaOj 60 Gew^ B2O5, 38 Gew?i BaO und 2 Gew$ Na3O. Es wurde festgestellt, dass der Anteil an Glas innerhalb der Grenzen von 20 bis 75 Gew# keinen merkbaren Einfluss auf den Widerstand des Widerstandselements hat, ebenso wenig wie die Art des Glases selbst.Barium borate glass from 75 wt. B 2 O 5 and 25 wt. 6 BaO; 60 wt # B 2 O 5 , 32 wt # BaO, 6 wt # Na ? 0 and 2 wt. # GaOj 60 wt. ^ B 2 O 5 , 38 wt. 1 BaO and 2 wt. $ Na 3 O. It was found that the proportion of glass within the limits of 20 to 75 wt Resistance of the resistance element has, as well as the type of glass itself.
Die Dünnflüssigkeit der Mischung zu der Zeit, in der sie dem Pressvorgang unter Wärme ausgesetzt wird, wird durch den Füllstoff gesteuert, der chemisch mit den anderen Bestandteilen des Widerstandselements nicht reagiert. Die Füllstoffe können aus einer grossen Gruppe von Stoffen gewählt werden, wie sie üblicherweise für Glasdichtungen benutzt werden. Als Beispiele werden angegeben Kyanit, Tonerde. Zirkonerde, Mullit, Borolon undgl. Eine bevorzugte Mischung für den Füllstoff besteht aus 25 Gewichtsteilen Kyanit und 35 Gewichtsteilen Zirkonerde. Der Anteil des Füllstoffes in der Mischung beträgt zwischen 25 und 80 Gew#.The thin liquid of the mixture at the time it is subjected to the pressing operation under heat becomes controlled by the filler, which does not chemically react with the other constituents of the resistance element. the Fillers can be selected from a large group of substances commonly used for glass seals will. Kyanite and clay are given as examples. Zirconia, mullite, borolon and the like. A preferred mix for the The filler consists of 25 parts by weight of kyanite and 35 parts by weight of zirconia. The proportion of filler in the mixture is between 25 and 80 wt #.
Da die Mischung vorteilhaft in granulierter Form gehandhabt wird, wird ein Binder, z.B. Bentonit, ein sehrSince the mixture is advantageously handled in a granulated form, a binder such as bentonite becomes a very
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plastiisches Aluminiumsilikat, zugesetzt, um die Partikel der Mischung zu Inndeiie 15s werden vorzugsweiße anorganische Binder verwendet, wie daß erwähnte Be nt ο ti it oder andere Tone«plastic aluminum silicate, added in order to keep the particles of the mixture inside, preferably white inorganic binders are used, such as the aforementioned Be nt o ti it or other clays «
Der Rues kann als einziger leitender Stoff im Wicierstandselement wirken, das eine heterogene Mischung aus Glan und leitendem Stoff, nämlich Kohlenstoff allein oder in Verbindung mit MetalJen, Metalloxyden und Metallkarbiden, darstellt,, wobei die leitenden Stoffe in einer beständigen Phase sind und der Widerstand allein von dem Anteil des enthaltenden leitenden Stiff es abhängt.The rues can act as the only conductive substance in the wicierstand element, which is a heterogeneous mixture Glan and conductive substance, namely carbon alone or in Connection with metalJen, metal oxides and metal carbides, represents ,, being the conductive substances in a permanent Phase and the resistance depends solely on the proportion of conductive stiff it contains.
Iu abgewandelter Weine lcann der Rues allein als reduzierendes Mittel wirken, z.B. in Widerstandselementen aus Glas, Halbleiter-Werkstoffen und einem kleinen Gehalt eines reduzierenden Mittels, wie Aluminiumpulver oder Kohenstoff, wobei der Halbleiterwerkstoff in einer beständigen Phase ist und der Widerstand des Widerstandselements allein im wesentlichen von dem Gehalt an Halbleiter-Werkstoff abhängt. Bei derartigen Wiuerstandselementen wird das reduzierende Mittel zugesetzt, urr< eine genaue Einstellung des Widerstands im Endprodukt zu erhalten. Der Zusatz sollte jedoch gering sein, so dass er in unbeständiger Phase vorliegend nicht als leitender Stoff wirken kann, also nur als reduzierendes Mittel wirkt.With modified wines, the Rues alone can be used as reducing agents act, e.g. in resistance elements made of glass, semiconductor materials and a small amount of a reducing agent, such as aluminum powder or carbon, the semiconductor material being in a stable phase and the resistance of the resistance element depends essentially on the content of semiconductor material alone. at such resistance element becomes the reducing agent added, urr <to obtain an exact setting of the resistance in the end product. However, the addition should be small, so that in the unstable phase it cannot act as a conductive substance, i.e. only acts as a reducing agent.
Zündkerzenwiderstandselemente mit Russ haben einen hohen Widerstand, beispielsweise von 2UO 00 Ohm. Werden sie bis zu 5 Sekunden einer Spannung zwischen 10 000 und 35 000 VoltSpark plug resistance elements with soot have one high resistance, for example of 2UO 00 ohms. They will be up to 5 seconds of a voltage between 10,000 and 35,000 volts
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
ausgesetzt, so verringert sich der Widerstand auf einen stabilisierten Wert von etwa 15 000 Ohin.exposed, the resistance decreases to a stabilized value of about 15,000 ohin.
Es wurde festgestellt, dass wasserlösliche polyhydroxy de kohlenstoffhaltige Stoffe, die bei Erhitzung karbonisieren, wie Dextrin, Saccharose, Methylcellulose, Getriidemehl, Polyvinylalkohol und Glyzerin den elektrischen Widerstand eines Widerstandselements, das frei von Russ ist, erhöhen, wenn es der Alterung im Betrieb oder der künstlichen elektrischen Algerung ausgesetzt wird. Ein russfreies Widersbandselement mit einem Gehalt von 2 Gew$ Dextrin zum Beispiel hatte einen ursprünglichen Widerstand von 100 0hm, der durch eine elektrische Alterung auf 2,3 Millionen Ohm erhöht wurde«.It was found that water-soluble polyhydroxy de carbonaceous substances that carbonize when heated, such as dextrin, sucrose, methyl cellulose, grain flour, Polyvinyl alcohol and glycerine increase the electrical resistance of a resistor element that is free from soot, if it is exposed to aging in operation or to artificial electrical aging. A soot-free rebonding element with a content of 2 wt. $ dextrin, for example, had an original resistance of 100 ohms, which through electrical aging was increased to 2.3 million ohms «.
Die nachstehende Tabelle zeigt die Widerstandswerte von Widerstandselementen, denen verschiedene wasserlösliche polyhydroxyde kohlenstoffhaltige Stoffe, die bei Erhitzung karbonisieren, mit 2 Gew# zugesetzt waren, vor und nach der Behandlung mit einer Spannung von 20 000 bis 30 000 Volt für 5 Sekunden:The table below shows the resistance values of resistor elements to which various water-soluble polyhydroxy carbonaceous substances, which carbonize when heated, were added with 2 wt #, before and after treatment with a voltage of 20,000 to 30,000 volts for 5 seconds:
Wasserlöslicher polyhydro- Widerstand eines Zündkerzenxyder kohlenstoffhaltiger widerstandselements in 0hmWater-soluble polyhydro resistance of a spark plug xy the carbon-containing resistance element in 0hm
Die Widerstandselemente enthielten, hierbei:The resistance elements contained, here:
35 Gewichtsteile ZrO2» 36 Gewichtsteile Bariumboratglas,35 parts by weight of ZrO 2 »36 parts by weight of barium borate glass,
25 Gewichtsteile Kyanit, 2,4 Gewichtsteile Bentonite und25 parts by weight of kyanite, 2.4 parts by weight of bentonite and
die oben angegebenen 2 Gewichtsteile des zusätzlichen Stoffes.the above 2 parts by weight of the additional substance.
Alle angegebenen wasserlöslichen polyhydroxyden kohlenstoffhaltigen Stoffe, die bei Erhitzung karbonisieren, zeigten bei den Versuchen, dass ihr Anteil den ursprünglichen Widerstand nach einer elektrischen Alterung erhöhen. Die die beste Wirkung aufweisenden Stoffe haben hierbei einen ursprünglich sehr niedrigen und einen endgültigen sehr hohen Widerstand.All specified water-soluble polyhydroxides carbon-containing substances that carbonize when heated, showed in the tests that their proportion increase the original resistance after electrical aging. The those Substances exhibiting the best effect have an originally very low level and a final very high level Resistance.
Die vorerwähnten polyhydroxyden kohlenstoffhaltigen Stoffe ergeben in Verbindung mit Russ in den Widerstandselementen einen gleichbleibenden Widerstand, wenn mindestens 5 Gew$ in Wasser gelöst zugesetzt werden, wobei die Wirksamkeit der Stoffe umso grosser wird, wie die Io slichkeit steigt. Die wasserlöslichen polyhydroxyden kohlenstoffhaltigen Stoffe sollten von der Art sein, die beim Karbonisieren unter Erhitzung braune oder braun-schwarze Zerfallprodukte bilden. Zur Erzielung grössten Einflusses sollte der Stoff in hohem Ausmass karbonisieren.The aforementioned polyhydroxides result in carbon-containing substances in connection with soot in the resistance elements a constant resistance if at least 5% by weight dissolved in water are added, with the effectiveness the substance becomes larger as the iosity increases. The water-soluble polyhydroxides carbonaceous substances should be of the type which, when carbonized under heating, form brown or brown-black decay products. In order to achieve the greatest possible influence, the substance should carbonize to a high degree.
Die wasserlöslichen karbonisierbaren polyhydroxyden kohlenstoffhaltigen Stoffe enthalten zwei oder mehr Hydroxylgruppen. Zu dieser Gruppe von Verbindungen gehören alle Zucker. Zu diesen gehören Disaccharide, Sucrose, Lactose, Maltose und Cellobiose, ferner die Trisaccharide wie Raffinose und dieThe water-soluble carbonizable polyhydroxides carbon-containing substances contain two or more hydroxyl groups. This group of compounds includes all sugars. These include disaccharides, sucrose, lactose, and maltose Cellobiose, also the trisaccharides such as raffinose and the
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Monosaccharide, Glucose, Gulose, Mannose, Galactose, Tall one, All öse, Altrose, Idose, Fructose, Sorbose, Arabinose, Xyloce, Lyxooe und Ribone« Die Zucker sind für die Zwecke der Erfindung bevorzugte Verbindungen, da sie in Wasser gut löslich sind und in hohem Masse karbonisieren«Monosaccharides, glucose, gulose, mannose, galactose, tall one, All-eyelet, altrose, idose, fructose, sorbose, arabinose, xyloce, Lyxooe and Ribone «The sugars are for the purpose of the invention preferred compounds as they are readily soluble in water are and carbonize to a high degree "
Ferner gehören hydrolysiert© Polysaccharide wie Dextrin zu den geeigneten Stoffen und sind zu bevorzugen, da sie auch in Wasser gut löslich sind und in hohem Ausmasse karbonisieren.Furthermore, hydrolyzed © polysaccharides such as dextrin are suitable substances and are to be preferred since they are also readily soluble in water and to a large extent carbonize.
Weitere, für die Zwecke der Erfindung geeignete hydrolysierbare Polysaccharide sind Getreidestärke, Getrfcidemehl, Glycogen (animalische Stärke), Methylcellulose, Hydroxypropo-Methylcellulose, Methylhydrodycellulose und Leime. Diese hydroly si. er bar en Polysaccharide kommen mit Wasser bei der Aufbereitung der Mischung für das Widerstandselement in Berührung und werden in gewissem Ausmasse hydrolysiert. Die Wirksamkeit diener Verbindungen wird im wesentlichen durch das Ausmass ihres Hydrolysieren^ bestimmt. Die hydrolysieren Produkte sind wasserlöslich und für die Zwecke der Erfindung geeignet. Beispielsweise sind Methylcellulose und Glycogen (animalische Stärke), die bei Berührung mit Wasser willig hydrolysieren, besonders wirksame Verbindungen, während Getreidestärke und Getreidemehl, die weniger leicht hydrolysieren, für die Zwecke derErfindung weniger geeignet sind.Further hydrolyzable polysaccharides suitable for the purposes of the invention are corn starch, beef flour, Glycogen (animal starch), methyl cellulose, hydroxypropo-methyl cellulose, Methylhydrodycellulose and glues. This hydrolyse si. er bar en polysaccharides come with water the preparation of the mixture for the resistance element in contact and are hydrolyzed to a certain extent. the The effectiveness of these compounds is essentially determined by the extent to which they are hydrolyzed. The hydrolyze Products are water soluble and suitable for the purposes of the invention. Examples are methyl cellulose and glycogen (animal starch) that willingly hydrolyze on contact with water, particularly effective compounds, while corn starch and cereal flour, which are less likely to hydrolyze, are less suitable for the purposes of the invention.
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Geeignet sind ferner waaserlösliche, karbonisierbare monomere aliphatische Kohlenwasserstoffe, die mindestens zwei Hydroxylgruppen enthalten. Zu dieser Gruppe von Verbindungen gehört Äthylenglycol, Diäthylenglycol, Propylenglycol, Trimethylenglycol, 1-2-Butandial, 1-3-Butandiöl, 1-4-Butandiol, 2-3-Butandiol, Pentamethylenglycol, Hexamethylenglycol, Glycerol u.dgl.Water-soluble, carbonizable ones are also suitable monomeric aliphatic hydrocarbons containing at least contain two hydroxyl groups. This group of compounds includes ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, Trimethylene glycol, 1-2-butanedial, 1-3-butanediol, 1-4-butanediol, 2-3-butanediol, pentamethylene glycol, hexamethylene glycol, Glycerol and the like.
Ferner sind wasserlösliche karbonisierbareFurthermore, water-soluble are carbonizable
polymere aliphatische Kohlenwasserstoffe mit mindestens zwei Hydroxylgruppen für die Zwecke der Erfindung geeignet. Zu dieser Gruppe gehören Polyäthylenglycol, ixe öopolymere, die Polyäthylenglycol enthalten, Polyvinylalkohol, Copolymere, die Polyvinylalkohol enthalten u.dgl.polymeric aliphatic hydrocarbons having at least two hydroxyl groups are suitable for the purposes of the invention. This group includes polyethylene glycol, ixe oopolymers containing polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, copolymers containing polyvinyl alcohol, and the like.
Es wurde festgestellt, dass Russ enthaltendeIt was found to contain carbon black
Widerstandselemente beim Altern ihren Widerstand nicht wesentlich ändern, wenn eine abgestimmte Menge der kohlenstoffhaltigen,
bei Erhitzung karbonisierenden Stoffe zugesetzt wird. Die entsprechende Einstellung der Mischung für die Widerstandselemente
ist ohne weiteres durchführbar. In der Regel genügen Anteile zwischen 0,1 und 4 GewjG an kohlenstoffhaltigen,
karbonisierbaren Stoffen.
Beispiel 1; Resistance elements do not change their resistance significantly as they age if a balanced amount of the carbon-containing substances that carbonize when heated is added. The corresponding setting of the mixture for the resistance elements can easily be carried out. As a rule, proportions between 0.1 and 4 GewjG of carbon-containing, carbonizable substances are sufficient.
Example 1;
Ein Zündkerzenwiderstandselement besteht aus 35 Gewichtsteilen Zirkonerde, 36 Gewichtsteilen Bariumboratglas, 25 Gewichtsteilen Kyanit, 2,4 Gewichtsteilen Bentonit,A spark plug resistance element consists of 35 parts by weight of zirconia, 36 parts by weight of barium borate glass, 25 parts by weight of kyanite, 2.4 parts by weight of bentonite,
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1 Gewichtsteil Thermax-Russ und 1 Gewichtsteil Glyzerin und wird in der üblichen Weise hergestellt. Der Widerstand des gebildeten Widerstandselements beträgt 4 400 Ohm. Das Widerstandselement wurde sodann einer elektrischen Alterung für 5 Sekunden mit 20 000 bis 30 000 Volt unterzogen. Nach dieser Behandlung betrug der Widerstand 4 400 Ohm, d.h. es war keine Änderung des Widerstandes eingetreten. Die Anteile von Russ und Glyzerin waren also in richtiger Weise aufeinander abgestimmt, um einen konstanten Widerstand auch während des folgenden Betriebes zu gewährleisten.1 part by weight of Thermax carbon black and 1 part by weight of glycerine and is produced in the usual way. D e r resistance of the resistance element formed is 4 400 ohms. The resistive element was then subjected to electrical aging for 5 seconds at 20,000 to 30,000 volts. After this treatment, the resistance was 4,400 ohms, ie there was no change in resistance. The proportions of soot and glycerine were therefore correctly matched to one another in order to guarantee a constant resistance even during the subsequent operation.
In der nachfolgenden Tabelle sind weitere BeispieleFurther examples are given in the table below
2 bis 7 mit verschiedenen wasserlöslichen polyhydroxyden kohlen·· stoffhaltigen Stoffen, die bei Erhitzung karbonisieren, zusammen mit den erzielten Widerstandswerten vor und nach der elektrischen Alterung für 5 Sekunden mit 20 000 bis 30 0002 to 7 with different water-soluble polyhydroxide carbons Substances containing substances that carbonize when heated, together with the resistance values achieved before and after electrical aging for 5 seconds with 20,000 to 30,000
Volt angegeben.Volts indicated.
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Beispiel WasserlöslicherExample water soluble
kohle netoffhaltiger, bei Erhitzung karbonisier bar er StoffCarbon-containing substance, which can be carbonized when heated
- 14 Gew.Ant. - 14 parts by weight
Russ Widerstand von Gew.Ant. WiderstandselementenSoot resistance from Gew.Ant. Resistance elements
(a) in Ohm "ursprünglich endgültig(a) in ohms "originally final
OO
O
54th
5
SaccharoseDextrin
Sucrose
fO^ *.
fO
_»OO
_ »
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,30.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,51.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.5
b)b)
5 000 0005,000,000
23 00023,000
4 0004,000
44Ü44Ü
560560
640640
820820
7 0007,000
50 00050,000
16 00016,000
3 3003,300
660660
740740
900900
910910
7 0007,000
Die liiderstandselemente (a) enthielten: 35 Gewichtsteile ZrO2, 36 Gewichtsteile BaB0~-GlasThe resistance elements (a) contained: 35 parts by weight of ZrO 2 , 36 parts by weight of BaB0 ~ glass
Gewichtsteile Kyanit und 2,4 Gewichtsteile BentonitParts by weight of kyanite and 2.4 parts by weight of bentonite
Das Widerstandselement (b) enthielt: The resistance element (b) contained:
Gewichtsteile Zro2, 30 Gewichtsteile BaB0,-GlasParts by weight of Zro 2 , 30 parts by weight of BaB0, glass
Gewichtsteile Kyanit und 2,5 Gewichtsteile BentonitParts by weight of kyanite and 2.5 parts by weight of bentonite
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Das vorwerwähnteBeispiel 2 zeigt, dass der Anteil yon 0,5 Gewichtsteilen Glyzerin unzureichend ist, um den widerstandsvermindernden Einfluss des Russes auszugleichen, da ein Abfall des ursprünglichen Widerstandes von 23 OOO Ohm auf 16 000 Ohm eintritt. Beispiel 3 zeigt, dass der Anteil ▼on 0,5 Gewichtsteilen Polyvinylalkohol ebenfalls unzureichend war, um den widerstandsvermindernden Einfluss des Russes auszugleichen. Um in diesem Falle ein Widerstandselement konstant bleibenden Widerstandes zu erhalten, müsste also der Anteil an Polyvinylalkohol erhöht oder der des Russes vermindert werden.The aforementioned example 2 shows that the proportion of 0.5 part by weight of glycerin is insufficient to achieve the To compensate for the resistance-reducing influence of the soot, since a drop in the original resistance of 23,000 ohms occurs to 16,000 ohms. Example 3 shows that the proportion of 0.5 parts by weight of polyvinyl alcohol is also insufficient was to compensate for the drag-reducing influence of the Russians. In order to keep a resistance element constant in this case To obtain permanent resistance, the proportion of polyvinyl alcohol would have to be increased or that of carbon black would have to be reduced will.
Die Beispiele 4, 5» 6 und 7 zeigen, dass der Anteil Ton 0,5 Gewichtsteilen Dextrin, Saccharose, Methylcellulose oder Getrtidemehl jeweils zu hoch war, um den Einfluss des Anteils von 1,3 Gewichtsteilen an Russ auszugleichen. In diesem Falle müssten die Anteile dieser Stoffe verringert und/oder der Anteil an Russ erhöht werden, um stabile Widerstandsverhältnisse zu erhalten.Examples 4, 5, 6 and 7 show that the clay content of 0.5 parts by weight of dextrin, sucrose, methyl cellulose or cereal flour was in each case too high to compensate for the influence of the 1.3 parts by weight of carbon black. In this case, the proportions of these substances would have to be reduced and / or the proportion of soot increased in order to obtain stable resistance conditions.
Zu dem Beispiel 5» das soeben erwähnt wurde, ist ein Gegenbeispiel 8 gebracht, in dem die Gewichtsanteile der Saccharose und des Rusees so geändert sind, dass sich ein konstanter Widerstand von 7 000 0hm ergibt. In diesem Falle tritt also der angestrebte Ausgleich der Wirkungen dieser Stoffe ein.A counterexample 8 is brought to Example 5, which has just been mentioned, in which the proportions by weight of the Sucrose and Rusee are so changed that one results in a constant resistance of 7,000 ohms. In this case, the desired compensation of the effects of these occurs Fabrics one.
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Als Halbleiterwerkstoffe für diese Widerstandselemente können binäre Metalloxyde verwendet werden, wie TiO2-ZrO2; Ta2O5-ThO2; Ta2Oc- CeO2 und Ta O5-Di2O4 , wie auch Halbleiterwerkstoffe, die Titanoxyd, Zinnoxyd, : Tantaloxyd, Vanadiumoxyd, Molybdänoxyd und Wolframoxyd enthalten. Der Anteil von Halbleiter-Werkstoffen im Widerstandselement beträgt zwischen 0 und 80 Gew#. Ein Beispiel für eine Zusammensetzung des Widerstandselements mit einem Halbleiterwerkstoff wird wie folgt angegeben:Binary metal oxides such as TiO 2 -ZrO 2 ; Ta 2 O 5 -ThO 2 ; Ta 2 Oc-CeO 2 and Ta O 5 -Di 2 O 4 , as well as semiconductor materials containing titanium oxide, tin oxide,: tantalum oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide and tungsten oxide. The proportion of semiconductor materials in the resistance element is between 0 and 80 wt #. An example of a composition of the resistance element with a semiconductor material is given as follows:
i)ie Mischung enthält 38 Gewichtsteile Stannotitanat, 33 Gewichtsteile Bariumboratglas, 25 Gewichtsteile Kyanit, 3 Gewichtsteile Bentonit, 1,5 Gewichtsteile Thermax- : Russ und 0,5 Gewichtsteile Dextrin. Nach der Aufbereitung : wird die Mischung in die zentrale Bohrung eines Zündkerzen- 'i) The mixture contains 38 parts by weight of stannous titanate, 33 parts by weight of barium borate glass, 25 parts by weight of kyanite, 3 parts by weight of bentonite, 1.5 parts by weight of Thermax-: carbon black and 0.5 parts by weight of dextrin. After preparation: the mixture is poured into the central hole of a spark plug '
isolators eingesetzt. Nach dem Zusammenbau wurde der Wider- ■ stand der Zündkerze gemessen und mit 1 400 0hm festgestellt. : Es erfolgt dann eine elektrische Alterung für 5 Sekunden mit 20 000 bis 30 000 Volt, wonach ein Widerstand von 1 000 0hm gemessen wurde. Die Abnahme des Widerstandes zeigt,dass zum Ausgleich ein höherer Anteil von Dextrin nötig wäre. ,insulator used. After assembly, the con- ■ the spark plug was measured and found to be 1,400 ohms. : Electrical aging then takes place for 5 seconds with 20,000 to 30,000 volts, after which a resistance of 1,000 ohms was measured. The decrease in resistance shows that a higher proportion of dextrin would be necessary to compensate. ,
Von den angegebenen Beispielen sind die Beispiele 1 und 8 mit den richtigen Anteilen gewählt, um einen bleibenden konstanten Widerstand zu erhalten. Bei den Beispielen 2,Of the examples given, Examples 1 and 8 are chosen with the correct proportions in order to maintain a lasting effect to get constant resistance. In examples 2,
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3 und 9 wäre zu diesem Zweck eine Erhöhung des Anteils des karbonisierbaren polyhydroxyden kohlenstoffhaltigen Stoffes und/oder eine Verringerung des Russanteils erforderlich. Bei den Beispielen 4 "bis 7 wäre dagegen eine Verringerung des Anteils des karbonisierbaren polyhydroxyden kohlenstoffhaltigen Stoffes und/oder eine Erhöhung des Russanteils erforderliche 3 and 9 would be an increase in the proportion of carbonizable polyhydroxides carbonaceous substance for this purpose and / or a reduction in the soot content is required. In the case of Examples 4 ″ to 7, on the other hand, there would be a reduction the proportion of the carbonizable polyhydroxides carbon-containing substance and / or an increase in the proportion of soot is required
Die Mischung für die Herstellung der Widerstandselemente kann in granulierter Form erfolgen, indem zunächst die Stoffe trocken gemischt und dann durch Zusatz τοη Wasser plastisch gemacht werden. Die plastische Masse wird durch ein 20-Maschensieb (USA-Norm) gepresst und das sich bildende Granulat getrocknet. Das getrocknete Gut wird dann durch ein 26-Maschensieb (USA-Norm) gepresst und das Granulat der Korngrösse entsprechend 28 und 100 Maschen verwendet. Dieses Verfahren hat gezeigt, dass hierdurch ein besonders geeignetes Granulat für die gleichförmige volumetrische Zumessung bei der Verarbeitung erzielt wird, die für die Massenfertigung von Zündkerzen Voraussetzung ist.The mixture for the production of the resistance elements can be done in granulated form by initially the substances are mixed dry and then made plastic by adding τοη water. The plastic mass is through a 20-mesh sieve (USA standard) pressed and the resulting granules dried. The dried material is then through a 26-mesh sieve (USA standard) pressed and the granulate of the grain size corresponding to 28 and 100 meshes used. This The method has shown that this results in a particularly suitable granulate for uniform volumetric metering is achieved in the processing, which is a prerequisite for the mass production of spark plugs.
In abgewandelter Weise kann die Mischung nach dem trockenen Mischen zu einem freifliessenden Schlamm eingeschlämmt werden, der dann einem Sprühtrockenturm zugeleitet wird, in dem das gewünschte Granulat gebildet wird.In a modified manner, after dry mixing, the mixture can be slurried to form a free-flowing sludge which is then fed to a spray drying tower in which the desired granulate is formed.
Der Zusammenbau der Zündkerze 10 erfolgt in nachstehend beschriebener Weise« Die Mittelelektrode 24 wird inThe assembly of the spark plug 10 takes place in the manner described below. The center electrode 24 is shown in FIG
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die zentrale Bohrung 18 des Isolators 16 eingesetzt und eine abgemessene Menge Werkstoff für die Kupfer-Glasdichtung 32 in die Bohrung gefüllt und festgestampft. Lose bleibendes Pulver wird fortgeblasen, um eine Verunreinigung des Widerstandselements 34 zu verhindern. Sodann wird die erforderliche Menge der Mischung für das Widerstandselement 34 in granulierter Porm eingefüllt und festgestampft. Danach wird eine abgemessene Menge des Werkstoffes für die obere Kupfer-Glasdichtung 36 eingefüllt und festgestampft« Anschliessend wird die Anschlußsetaraube 30 in die Bohrung des Isolators eingesetzt. Bann wird das Ganze auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Glas schmilzt und die kohlenstoffhaltigen Stoffe der Mischung für das Widerstandselement karbonisieren«, Diese Temperaturen liegen in dem Bereich zwischen 871°C und 9550G. Bei der bevorzugten Ausführungsform mit Bariumboratglas erfolgt eine Wärmebehandlung über 18 Minuten, wobei die Höchsttemperatur von 9130C für etwa 6 bis 8 Minuten aufrechterhalten bleibt. Die anzuwendenden Temperaturen hängen von der Art des verwendeten Glases ab. Ist das Glas genügend erweicht, so wird auf die Anschlußschraube 30 ein Druck ausgeübt, der sie in die Bohrung des Isolators bewegt, wobei die erweichten Teile / zusammengedrückt und mit den benachbarten Teilen verbunden werden. Durch das übliche Warmpressen wird ein durchgehender elektrischer Leitweg zwischen der Mittelelektrode 24 und der Anschlußschraube 30 gebildet, der luftdicht nach aassss abgeschlossen ist. Der vervollständigte Isolator 16 wird aodannthe central bore 18 of the insulator 16 is inserted and a measured amount of material for the copper-glass seal 32 is filled into the bore and tamped down. Any loose powder is blown away to prevent contamination of the resistor element 34. Then the required amount of the mixture for the resistance element 34 is filled in granulated form and tamped down. Then a measured amount of the material for the upper copper-glass seal 36 is poured in and tamped down. The connection set arube 30 is then inserted into the hole in the insulator. Bann is the whole heated to a temperature at which the glass melts and the carbonaceous materials of the mixture for the resistance element carbonize "These temperatures are in the range between 871 ° C and 955 0 G. In the preferred embodiment with barium borate glass, a heat treatment is carried out over 18 minutes, the maximum temperature of 913 0 C being maintained for about 6 to 8 minutes. The temperatures to be used depend on the type of glass used. If the glass is sufficiently softened, a pressure is exerted on the connecting screw 30, which moves it into the bore of the insulator, the softened parts / being pressed together and connected to the adjacent parts. The usual hot pressing forms a continuous electrical conduction between the center electrode 24 and the connecting screw 30, which is sealed airtight to aassss. The completed isolator 16 is then made
in das Zündkersengehäuse 12 eingesetzt.inserted into the spark plug housing 12.
009833/1281 -— " 19 ".009833/1281 - " 19 ".
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