DE199601C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Zündkerze, wie sie z. B. für die elektrische Zündung von Maschinen mit innerer Verbrennung verwendet werden kann.
Die Elektroden einer elektrischen Zündkerze können im Gebrauch leicht mit fremden Bestandteilen oder mit Ablagerungen, wie Ölkohle, Ruß ο. dgl., besetzt werden, welche sich aus den Verbrennungsprodukten ausscheiden,

ίο eine den Funkenübergäng unterdrückende Stromleiterbrücke bilden und somit Kurzschluß herbeiführen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, durch Abbrennen der Kurzschlußmasse auf dem Isolator z. B. in der Nähe der Zentralelektrode infolge der normalen Entladung des elektrischen Stromes eine Unterbrecherstelle zu schaffen und somit etwaige Anhäufungen unschädlich zu machen.

Das Wesen der Erfindung besteht daher darin, daß in einer elektrischen Zündkerze die frei liegende Fläche einer oder beider Elektroden so verringert wird, daß die benachbarte oder mit ihr in Berührung kommende Fläche einer Kurzschlußmasse von geringerer Leitungsfähigkeit den elektrischen Strom nicht zu leiten vermag, ohne eine Zersetzung der genannten Kurzschlußmasse infolge der hohen Temperatur herbeizuführen.

Der gewöhnliche Funkenstrom vermag Kurzschlußmasse zu durchziehen, wenn diese Masse in größerer Anhäufung vorhanden ist. Ist die Masse jedoch nur in feiner Verteilung oder in geringer Menge vorhanden, so wird sie bis zum Zersetzungspunkt erhitzt, so daß die gebildete Leitungsbrücke zerstört wird. Dieser Zweck kann auf zwei verschiedenen Wegen erreicht werden.

1. Die eine Elektrode des Stromkreises reicht durch einen Isolierkörper in der Weise, daß für die elektrische Entladung nur eine geringe Fläche vorhanden ist. Dieser freie Teil muß so klein sein, daß die mit ihm in Berührung kommenden Partikel der Kurzschlußmasse nicht genügen, um der beim Durchziehen des elektrischen Stromes entwickelten Wärme zu widerstehen. Diese Wirkung tritt auch ein, wenn die Kurzschlußmasse in größerer Anhäufung vorhanden ist, denn der Strom wirkt zunächst auf die kleinen Teilchen in unmittelbarer Nähe ein, so daß diese Teilchen zerstört werden und zwischen der Elektrode und der benachbarten Kurzschlußmasse sich eine kleine Unterbrechungsstelle auf dem Isolator ergibt. Bei den weiteren Funken wird die Kante der umliegenden Masse weiter zerstört, so daß eine freie Bahn auf dem Isolator rings um die Elektrode gebildet wird, deren Widerstand größer ist als die Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden der Zündkerze.

2. Dieselbe Wirkung bezüglich der Zerlegung der Kurzschlußmasse in kleinePartikel-.chen kann auch dadurch erzielt werden, daß die Abmessungen der Funkenstrecke verringert werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Elektrode nicht ganz bis zur Abschlußfläche des Isolierkörpers hindurchreicht, so daß im Isolierkörper nur eine kleine kapillare Öffnung

zwischen dem Ende der Elektrode und der gegenüberliegenden Elektrode verbleibt, welche nahe bis zu dieser Öffnung heranreicht, ohne die Fläche des Isolierkörpers selbst zu berühren. Offenbar ist die Menge der Kurzschlußmasse, welche sich in einer derartigen Öffnung ansammeln kann, zu gering, um den elektrischen Strom zu leiten, ohne selbst zerstört zu werden. Hieraus ergibt sich, daß die

ίο Wirkung dieselbe istwie in dem erstbesprochenen Fall. Die Versuche haben ergeben, daß Zündkerzen dieser Art, auch selbst wenn sie noch so sehr mit Ablagerungen behaftet sind, niemals im Betriebe versagen, denn jedes Schließen des Stromkreises hat stets einen Funken zwischen den Elektroden oder zwischen einer Elektrode und der umgebenden Kurzschlußmasse ergeben. Der Funken hat stets genügt, um die Ladung in dem Zylinder zur Entzündung zu bringen. Die Versuche haben weiter ergeben, daß gleichgültig, wie schwach der elektrische Strom auch ist (so lange er nur genügt, um überhaupt zwischen den Elektroden zur Entladung zu kommen), stets das gewünschte Ergebnis erzielt wird, wobei die erforderliche Zeit im Verhältnis zur Stromstärke steht.

Fig. ι zeigt den Längsschnitt einer nach der Erfindung hergestellten Zündkerze, und Fig. 2 zeigt den Längsschnitt einer abgeänderten Ausführungsform.

Die Zündkerze besteht aus einem Isolationskörper A, welcher zweckmäßig aus Porzellan oder einem anderen glasartigen Material besteht und eine Verdickung besitzt, die sich gegen einen ringförmigen Ansatz in dem Gehäuse 2 stützt. Der Isolationskörper wird durch eine Buchse 4 gehalten, die in das Gehäuse hinter der Verdickung des Isolators eingeschraubt ist. Der Isolationskörper dient dazu, die Elektrode 6 von der Elektrode 3 zu isolieren, die von dem Gehäuse 2 getragen . wird.

Die Elektrode 6 muß aus einem möglichst unverbrennbaren Material von guter Leitungsfähigkeit bestehen, wie z. B. Platin, Iridium oder einer geeigneten Legierung. Zweckmäßig wird der dünne Draht 6 in das Porzellan eingeführt, ehe dieses in den Brennofen gelangt, wodurch die Anwendung eines Kernes · bei Herstellung des Isolators und auch das spätere Einkitten des Drahtes vermieden wird. Der Leiter 5 besteht aus einem billigeren Metall, wie z.B. Kupfer, und reicht zwischen der Elektrode 6 und der Kontaktkappe an dem Kopf des Isolators bis dicht an diese Teile heran. Der Leiter 5 dient dazu, die Wärme von der Elektrode 6 abzuführen, und vermindert die Gefahr, den dünnen Leiter 6 zu zerbrechen, wenn die Vorrichtung zusammengesetzt wird. Die Elektrode 6 kann um ein Geringes vor dem Isolationskörper vorragen, jedoch ist es zweckmäßig, sie dicht, an der Fläche des Körpers abzuschneiden, da in diesem Falle die frei liegende Fläche der Elektrode bis auf den Querschnitt des Drahtes verringert ist. Auch ergeben sich andere Vorteile bei dem glatten Abschneiden des Drahtes an der vorderen Fläche des Isolationskörpers, selbst wenn der Querschnitt ein größerer ist, die nicht erzielt werden können, wenn der Draht vorragt. Gewünschtenfalls können auch beide Elektroden 6 und 3 im Isoliermaterial eingebettet sein.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der erstbeseliriebenen im wesentlichen nur dadurch, daß die kleine Öffnung 6' an Stelle der Elektrode 6 tritt. Das Ende der Leitung 5' wird dem inneren Ende der Öffnung und somit dem Funken dargeboten, welcher über die Lücke oder Funkenstrecke 7 durch die Öffnung hindurchspringen soll. Das Ergebnis ist in beiden Konstruktionen im wesentlichen dasselbe.

Wegen der hypothetischen Natur der Wissenschaft über Elektrizität kann nicht ver- , sucht werden, die sich bei der Entladung des elektrischen Funkens bei dieser Ausführungsform des Funkengebers ergebende Wirkung technisch oder wissenschaftlich zu analysieren. Unter den denkbar schwierigsten Verhältnissen sind Versuche angestellt worden, um sichtbare Wirkungen zu erzielen, wobei tatsächliche Resultate sich ergaben, die am besten durch ähnliche dynamische Erscheinungen erklärt werden können. So sind Photographien genommen worden quer zur Mündung von Geschützen in dem Augenblick der Entlädung. Diese Photographien zeigen die Verbrennungsgase, wie sie sich in der Atmosphäre seitlich ausdehnen; Man erkennt die Umrisse eines Teiles einer Kugel, die an den Polen beim Heraustreten aus der Mündung abgeflacht ist. Wird die Mündung des Geschützes in der Nähe der Bohrung mit Staub, Pulver oder Ruß besetzt, so werden diese Substanzen durch das seitliche Ausdehnen der Gase durch Reibung, ■ Abreißen oder sonstwie auf mechanischem Wege und infolge der Hitze entfernt.

Eine ähnliche Wirkung ergibt sich bei der no Entladungsstelle der Elektroden. Der anhaftende Staub oder Ruß wird in derselben Weise und augenscheinlich durch dieselbe Kraft oder dieselben Kräfte entfernt. Die elektrische Entladung zeigt dieselbe sichtbare Zone einer Kugel, abgeflacht an beiden Polen, welche den Elektroden zunächst liegen. Diese Erscheinung tritt nur infolge der ebenen Isolatorfläche und des glatten Abschnittes an dieser Fläche ein, wie es bei der Mündung einer Kanone auch der Fall ist. Wird der Isolatorkörper von der Elektrode ab kegelförmig ge-

staltet oder ragt letztere vor der Fläche 'vor, so werden die besprochenen Ergebnisse nicht oder nicht in demselben Maße eintreten. Die plötzliche Expansion der Gase im Falle eines Geschützes und die plötzliche Expansion der elektrischen Entladungslinien und ihr plötzliches Konvergieren beim Wiedereintritt in den Stromkreis an der anderen Elektrode verursacht die Kugelzone, deren abgeflachte Pole

ίο in reibender Berührung mit der Isolatorfläche sich befinden und eine genügende Geschwindigkeit und Kraft erzeugen, um die anhaftenden Partikelchen zu entfernen. Hierbei können sowohl chemische, mechanische und auch elektrische Kräfte mitwirken. Die Erscheinung der abgestumpften Kugel ist eine so bedeutende, daß die Zündkerze zwischen den beiden Elektroden auch einen Funken ergibt, selbst wenn beide Elektroden in Wasser eintauchen. .Die plötzliche seitliche Expansion der Linien der elektrischen Entladung ist so kräftig, daß das Wasser von den Elektroden durch Zersetzung fortgetrieben wird und unter dem Wasser sich eine abgestumpfte Kugel ergibt. Hieraus erkennt man die Zusammenwirkung der glatt abgeschnittenen Elektrode und der ebenen Fläche des Isolators. Man hat die Fläche des Isolators in der Nähe der Elektrode und auch über dieser mit Schmirgel, gepulvertcm Glas, Speckstein und anderem Isoliermaterial besetzt oder bekleidet, jedoch sind diese Materialien bei Entladung des Stromes stets bei Seite g'eworfen worden.

Die Bestandteile der Gase in einer Gasmaschine nach erfolgter Explosion sind im wesentlichen Kohlendioxyd.. Kohlenmonoxyd, Feuchtigkeit, Ruß oder unverbrannte Kohle, öl, karbonisiertes Öl, geringe Bestandteile von Metall usw. Einige oder alle dieser Bestandteile oder auch Verbindungen derselben würden eine Kurzschlußmasse zwischen den Elektroden des Funkengebers bilden. Die Gegenwart einer derartigen Masse muß jede Zündkerze mit größerer frei liegender Fläche früher oder später unbrauchbar machen, während die neue Zündkerze jedes Versagen ausschließt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Elektrische Zündkerze, dadurch gekennzeichnet, daß die freiliegende Fläche einer Elektrode (6) auf ein so geringes Maß. beschränkt ist, daß durch Abbrennen der sich auf dem Isolator absetzenden Kurzschlußmasse beispielsweise in der Nähe der genannten Elektrode selbst unmittelbar um diese herum eine Unterbrecherstelle hergestellt bzw. unterhalten wird.

2. Elektrische Zündkerze nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die auf ein geringes Maß beschränkte Endfläche der Elektrode (6) mit der Endfläche des sie umgebenden Isolierkörpers glatt abschneidet.

3. Elektrische Zündkerze nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode (5) nicht ganz bis zur Endfläche des sie umgebenden Isolierkörpers reicht, wodurch ein kleines Röhrchen (6') gebildet wird, durch welches der Funken durchschlägt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Ergänzungsblatt zur Patentschrift 199601, Klasse 46c.

Das Patent 199601 ist durch Entscheidung des Kaiserlichen Patentamts vom 14. Oktober 1909, bestätigt durch Entscheidung des Reichsgerichts vom 13. Mai 1911, dadurch beschränkt, daß die Ansprüche 1 und 2 vernichtet sind.