DE4334771C2 - Glühkerze - Google Patents
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
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Description
Die Erfindung betrifft eine Glühkerze mit einem Heizstab
aus einem Innenpol und einem Glührohr, in dem ein Heizelement
angeordnet ist, das mit dem Innenpol elektrisch verbunden ist,
wobei das Glührohr wenigstens im Bereich seiner Spitze mit einer
Beschichtung aus einem keramischen Material versehen ist.
Eine derartige Glühkerze ist aus der DE-GM 18 36 815 be
kannt. Bei der bekannten Glühkerze ist die Beschichtung aus
einem keramischen Material als aufgebrannte keramische Oberflä
chenschicht ausgebildet.
Eine Glühkerze mit einem Heizstab aus einem Innenpol und
einem Glührohr, in dem ein Heizelement angeordnet ist, das mit
dem Innenpol elektrisch verbunden ist, ist auch aus der DE 41
33 338 A1 bekannt.
Derartige Glühkerzen können in Form einer Stabglühkerze
ausgebildet sein und dienen zum Beispiel als Starthilfe für eine
luftverdichtende Brennkraftmaschine.
Glühkerzen werden darüber hinaus auch zur Zündungsunter
stützung bei Heizgeräten eingesetzt.
Aus der DE 31 46 653 A1 ist es weiterhin bekannt, bei einer
Glühkerze für Brennkraftmaschinen eine Zwischenschicht zwischen
dem Heizelement und einem Keramikrohr des Glührohres anzuordnen,
wobei an der Außenseite des Heizelementes eine Schutzschicht aus
einem keramischen Material vorgesehen ist.
Schließlich ist es aus der US 50 84 606 bekannt, das Heiz
element einer Glühkerze mit einem Überzug aus einem keramischen
Material zu versehen.
Das Problem bei den bisher üblichen bekannten Glühkerzen
dieser Art besteht darin, daß sie den künftigen Anforderungen an
eine kurze Aufheizzeit nicht genügen oder aber die Verkürzung
der Aufheizzeit mit einer Verringerung der Lebensdauer der Glüh
kerze erkauft werden muß.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher
darin, die Glühkerze der eingangs genannten Art so auszubilden,
daß sie eine kurze Aufheizzeit und eine lange Lebensdauer hat.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
eine Haftschicht aus Ni Cr Al Y auf dem Glührohr ausgebildet ist
und die Beschichtung aus dem keramischen Material in Form einer
Deckschicht aus yttriumstabilisiertem Zirkondioxid auf der Haft
schicht vorgesehen ist.
Die gemäß der Erfindung vorgesehene Keramikbeschichtung
wirkt als Oberflächenschutz des Glührohres, so daß dessen Wand
stärke erheblich verringert werden kann. Die dadurch erzielte
geringere Masse hat zur Folge, daß die erfindungsgemäße Glühker
ze eine kurze Aufheizzeit, d. h. eine schnelle Aufheizung zeigt,
wodurch eine schnellere Startbereitschaft bei Dieselfahrzeugen
erreicht werden kann, deren Maschine mit derartigen Glühkerzen
ausgerüstet ist. Dabei wird die extrem schnelle Aufheizzeit ohne
Beeinträchtigung der Lebensdauer der Glühkerze erzielt.
Die erfindungsgemäße Ausbildung hat weiterhin den Vorteil,
daß ein Abzundern des Materials des Glührohres bei den erzielten
kurzen Aufheizzeiten, einem langen Nachglühen und hohen Tempera
turen vermieden wird, wodurch der Einsatz von Glührohren aus
einem Material möglich wird, das mit geringen Kosten verbunden
ist. Eine Kostenersparnis ergibt sich darüber hinaus dadurch,
daß das Glührohr geringere Rohrwandstärken haben kann.
Die gemäß der Erfindung vorgesehene Beschichtung erfüllt
weiterhin die bei Heizgeräten bestehende Forderung, daß die
glühende Heizstabspitze vom Glühstrom elektrisch isoliert sein
muß.
Schließlich wird eine zuverlässige Massefreiheit der Heiz
stabspitze bzw. des Heizstabes bei zweipoligen Glühkerzen, z. B.
beim Einbau in das Schutzrohr in Heizungen erreicht.
Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen
der erfindungsgemäßen Glühkerze sind Gegenstand der Ansprüche 2
bis 7.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein
besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt das Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Glühkerze in einer axialen Teilschnitt
ansicht.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Glühkerze umfaßt ein Gehäuse, in dem
ein Heizstab 1 angeordnet ist, der aus einem Innenpol 2 zum
Anschluß an die elektrische Energieversorgung und einem
Glührohr 5 besteht, in dem ein Heizelement 3 angeordnet ist,
das mit dem Innenpol 2 elektrisch verbunden ist. Das Heiz
element 3, das aus einer Heiz- und einer Regelwendel beste
hen kann, von denen die Regelwendel mit dem Innenpol 2 ver
bunden ist, ist in eine MgO-Füllung 4 im Glührohr 5 einge
bettet.
Das Glührohr 5 weist wenigstens an seiner Spitze eine
Beschichtung 6, 7 aus einem keramischen Material auf, die
bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einer Untergrund- oder Haftschicht 6 aus NiCrAlY, ins
besondere aus Ni 22Cr 10Al 1Y oder einem ähnlichen Material
und der eigentlichen keramischen Deckschicht 7 besteht, die
vorzugsweise aus yttriumstabilisiertem Zirkondioxid gemischt
mit Ni Cr Al Y besteht. Das Mischungsverhältnis zwischen dem
Zirkondioxid und den Zumischungen liegt zwischen 10 und 80%
für ZrO2, insbesondere bei 50 : 50.
Die Haftschicht 6, die direkt auf das Glührohr 5 aufge
bracht ist, hat eine Dicke zwischen 10 und 50 µm, insbeson
dere zwischen 20 und 30 µm. Die Deckschicht 7 ist auf der
Haftschicht 6 vorgesehen.
Bei einer derartigen Ausbildung kann das Glührohr 5 aus
den bisher üblicherweise verwendeten Legierungen, wie bei
spielsweise Inconel 600 oder 601, allerdings mit einer nied
rigen Wandstärke über seine gesamte Länge oder an seiner
Spitze oder aus einer anderen insbesondere kostengünstigeren
Legierung bestehen.
Bei einer dünneren Wandung des Glührohres 5 wird eine
schnellere Wärmeübertragung vom Heizelement 3 zur Glührohr
oberfläche erreicht, wobei darüber hinaus das Glührohr 5 vor
einer Verzunderung geschützt ist.
Um eine ausreichende Haftung der Beschichtung über die
gesamte Lebensdauer der Glühkerze sicherzustellen, ist eine
geeignete Heizstab- oder Glührohrform mit einer Geometrie
vorgesehen, bei der Kanten, Ecken und scharfe Übergänge
vermieden und abgerundet sind. In der Zeichnung bezeichnet
R1 eine Stelle, an der keine Beschichtung vorhanden ist. Bei
einer Beschichtung der ganzen Heizstabspitze ist zwischen R1
und R2 ein Radius von etwa 3-5 mm vorgesehen. Der Radius
R3 kann demgegenüber nur etwa 1 bis 2 mm betragen.
Aufgrund der möglichen geringeren Rohrwandstärke des
Glührohres 5 und dem erzielten gleichbleibenden Aufheizver
halten kann der Energiebedarf der Glühkerze erheblich ge
senkt werden, was das Heizelement 3 schont. Dabei sind nied
rigere Heizstabendtemperaturen aufgrund der erzielten größe
ren Oberfläche möglich und ergibt sich eine Annäherung an
Keramikkerzen.
Claims (7)
1. Glühkerze mit einem Heizstab aus einem Innenpol und einem
Glührohr, in dem ein Heizelement angeordnet ist, das mit dem
Innenpol elektrisch verbunden ist, wobei das Glührohr wenigstens
im Bereich seiner Spitze mit einer Beschichtung aus einem
keramischen Material versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Haftschicht (6) aus Ni Cr Al Y auf dem Glührohr (5)
ausgebildet ist und die Beschichtung (7) aus dem keramischen
Material in Form einer Deckschicht aus yttriumstabilisiertem
Zirkondioxid auf der Haftschicht (6) vorgesehen ist.
2. Glühkerze nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dem
Zirkondioxid Ni Cr Al Y zugemischt ist.
3. Glühkerze nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der
Anteil an ZrO2 zwischen 10 und 80% liegt.
4. Glühkerze nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß das
Mischungsverhältnis 50 : 50 beträgt.
5. Glühkerze nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die
Haftschicht (6) eine Stärke zwischen 10 und 50 µm hat.
6. Glühkerze nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die
Stärke der Haftschicht (6) zwischen 20 und 30 µm liegt.
7. Glühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß das Glührohr (5) kanten- und eckenfrei und
ohne scharfe Übergänge ausgebildet ist.
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