DE2327481A1 - SPARK PLUG - Google Patents
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Description
:\: \ FATENTANWALTSBÜROLEGAL OFFICE
LUCAS AEROSPACE LIMITED 29. Mai 1973LUCAS AEROSPACE LIMITED May 29, 1973
Well StreetWell Street
Birmingham B 19 2XF / EnglandBirmingham B 19 2XF / England
Zündkerzespark plug
Die Erfindung betrifft eine Zündkerze mit einer äußeren ringförmigen Elektrode, einer inneren Elektrode, die mindestens zum Teil aus Wolfram besteht, und einem Luftspalt zwischen den Elektroden.The invention relates to a spark plug with an outer annular Electrode, an inner electrode, which consists at least partly of tungsten, and an air gap between the electrodes.
JvJv
Bei bekannten Zündkerzen dieser Art erzeugen die Funken an dem aus Wolfram bestehenden Teil der inneren Elektrode allmählich eine Oxidschicht* die nach und nach, den ganzen aus Wolfram bestehenden Teil überzieht und zu einem Bruch der zwischen den Elektroden angeordneten Isolierung führen kann. Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen.In known spark plugs of this type, the sparks are generated gradually at the part of the inner electrode made of tungsten an oxide layer * which gradually coats the whole of the tungsten part and breaks the between the electrodes arranged insulation can lead. The object of the invention is to eliminate this disadvantage.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Zündkerze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Wolframteil der inneren Elektrode an der Oberfläche mit einer Diffusionsschicht aus einem oxydationsbeständigen Material versehen ist.According to the invention, this object is achieved in a spark plug of the type mentioned in that the tungsten part the inner electrode is provided on the surface with a diffusion layer made of an oxidation-resistant material is.
Vorzugsweise ist das oxydationsbeständige Material Silicium oder Aluminium.Preferably the oxidation resistant material is silicon or aluminum.
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U/Be - 2 - · -U / Be - 2 - · -
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Zweckmäßigerweise wird zwischen dem Luftspalt und einer der Elektroden ein Isoliermaterial mit hoher Dielektrizitätskonstante angeordnet. Ein derartiges Material ist Calciumtitanat. Appropriately, between the air gap and one of the Electrodes arranged an insulating material with a high dielectric constant. One such material is calcium titanate.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine Zündkerze gemäß der Erfindung, .The invention is described in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing. The drawing shows a cross section through a spark plug according to the invention, .
Die in der Zeichnung dargestellte Zündkerze ist eine solche mit Oberflächenentladung und besteht aus einem hohlen zylindrischen Elektrodenkörper 11 aus rostbeständigem Stahl 18 CrNi 8. In der Bohrung des Elektrodenkörpers 11 erstreckt sich mit Abstand von den Innenflächen eine innere Elektrode 13. Die Elektrode IJ besteht aus zwei Teilen - dem aus Nickel geformten Hauptteil 14 und einer aus technisch reinem Wolfram geformten Elektrodenspitze 15. Die Elektrodenspitze 15, die im wesentlichen zylindrische Form hat, ist an einem Ende mit dem Elektrodenhauptteil 3Λ durch Widerstandsschweißung verbunden und so dimensioniert, daß die Oberfläche des gegenüber liegenden freien Endes der Spitze bündig mit einer ringförmigen Endfläche 12 des Elektrodenkörpers 11 abschließt.The spark plug shown in the drawing is one with surface discharge and consists of a hollow cylindrical one Electrode body 11 made of stainless steel 18 CrNi 8. In the bore of the electrode body 11 extends At a distance from the inner surfaces there is an inner electrode 13. The electrode IJ consists of two parts - the one made of nickel shaped main part 14 and an electrode tip 15 formed from technically pure tungsten. The electrode tip 15, the has a substantially cylindrical shape, is connected at one end to the main electrode part 3Λ by resistance welding and dimensioned so that the surface of the opposite free end of the tip is flush with an annular End face 12 of the electrode body 11 terminates.
Die' Elektrodenspitze 15 ist an der zu dem Elektrodenkörper hin gerichteten Oberfläche mit einem oxydationsbeständigen Diffusionsüberzug l6 aus Silicium versehen. Diese Silicium-Diffusionsschicht 16 wird zweckmäßigerweise vor dem Verbinden der Spitze 15 mit dem Elektrodenhauptteil 14 hergestellt 3 indem die Spitze 15 mit einer Pulverpackung, die aus feinem Siliciumpulver von etwa 3 Jim Teilchengröße und 5$ Ammoniumchlorid besteht, umgeben und das Ganze K Stunden auf I060 0C in einem Argonstrom erhitzt wird. Auf diese Weise wird aufThe electrode tip 15 is provided on the surface directed towards the electrode body with an oxidation-resistant diffusion coating 16 made of silicon. These silicon-diffusion layer 16 is advantageously prepared before joining the tip 15 to the electrode main body 14 3 by the tip 15 with a powder packing which consists of fine silicon powder of about 3 Jim particle size and 5 $ ammonium chloride surrounded, and the whole K hours I060 0 C is heated in a stream of argon. That way it gets on
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der Spitze I5 eine mit Silicium angereicherte Schicht 16 erzeugt, obwohl die Schicht 16- auch durch Silicidieren hergestellt werden kann. Ein. typischer Wert für die Dicke., der Schicht 16 ist V^jjuta.* Wenn die Herstellung der Schicht 16 beendet ist, wird sie an der axialen Endfläche der Spitze 15, die mit dem Elektrodenhauptteil 14 verbunden werden soll, entfernt, so daß die Spitze 15 durch Widerstandsschweißung mit dem Teil 14 verbunden werden kann.of the tip 15 produces a silicon-enriched layer 16, although the layer 16- can also be produced by silicidation. A. typical value for the thickness., of the layer 16 is V ^ jjuta. * When the production of the layer 16 is finished, it is removed on the axial end face of the tip 15, which is to be connected to the electrode main part 14, so that the tip 15 can be connected to the part 14 by resistance welding.
Zwischen der Elektrode 13 und, dem Elektrqdenkörper 1.1 befindet sich ein Isolierkörper 17, dessen Endteil 17a an dem Elektrodenkörper 11 anliegt und bündig mit der ringförmigen freien Endfläche 12 des Elektrodenkörpers 11 abschließt. Der Isolierkörper 17 ist aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante und guter Korrosionsbeständigkeit geformt, da die Zündkerze des beschriebenen Beispiels zum Zünden von Kraftstoff-Luft-Gemischen in Gasturbinen vorgesehen ist und ' das Material des Isolierkörpers 17 gegen Korrosion durch die heißen Verbrennungsgase beständig sein muß. Ein geeignetes Material für diesen Zweck wurde in Calciumtitanat gefunden, das eine Dielektrizitätskonstante von 100 bei 1 MHz/s und 20 0C hat.Between the electrode 13 and the electrode body 1.1 there is an insulating body 17, the end part 17a of which rests against the electrode body 11 and is flush with the ring-shaped free end surface 12 of the electrode body 11. The insulating body 17 is formed from a material with a high dielectric constant and good corrosion resistance, since the spark plug of the example described is intended for igniting fuel-air mixtures in gas turbines and the material of the insulating body 17 must be resistant to corrosion by the hot combustion gases. A suitable material for this purpose was found in calcium titanate, which has a dielectric constant of 100 at 1 MHz / s and 20 ° C.
Die Elektroden 12 und 13 sowie der Isolierkörper I7 sind so angeordnet, daß zwischen der Elektrodenspitze 15 und dem Endteil 17a des Isolierkörpers 17 ©in kleiner, ringförmiger Luftspalt 18 besteht. Wenn im Betrieb die Elektroden 12, 13 mit einer Hochspannungsquelle verbunden werden, deren Spannung den Luftspalt 1.8 zu durchschlagen vermag, entsteht zwischen der Spitze 15 und dem Isolierkörper 17 ein Funke, der rasch auf die Außenelektrode 12 übergeht. Jede Neigung der zu dem Isolierkörper 17 hin gerichteten Oberfläche der Wolframspitze 15 zu einer Oxydation durch den Funkenübergang wirdThe electrodes 12 and 13 and the insulator I7 are like this arranged that between the electrode tip 15 and the end portion 17a of the insulating body 17 © in a smaller, ring-shaped Air gap 18 exists. If the electrodes 12, 13 be connected to a high voltage source, the voltage of which is able to break through the air gap 1.8, arises between the tip 15 and the insulating body 17 a spark which quickly transfers to the outer electrode 12. Any inclination of the to the insulating body 17 facing surface of the tungsten tip 15 becomes an oxidation through the spark transition
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durch den Überzug 16 verhindert. Bei herkömmlichen Zündkerzen dieser Art ist der Überzug 16 nicht vorhanden, und es wurde gefunden, daß sich ein Oxidfilm bildet, der allmählich die ganze Oberfläche der Wolframspitze überzieht und zu einem Bruch des Isolierkörpers 17 und damit zu einem Ausfall der Zündkerze führen kann.prevented by the coating 16. With conventional spark plugs of this type, the coating 16 is absent and it has been found that an oxide film is formed which gradually becomes the The entire surface of the tungsten tip is coated and leads to breakage of the insulating body 17 and thus to failure of the Spark plug.
Es versteht sich, daß auch ein anderes oxydationsbeständiges Material, z.B. Aluminium, statt Silicium zur Herstellung des Überzugs 16 verwendet werden kann, obwohl im allgemeinen Silicium bevorzugt wird.It goes without saying that another oxidation-resistant Material such as aluminum can be used in place of silicon to make coating 16, although generally Silicon is preferred.
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