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Zündkerze. Die Erfindung betrifft eine zerlegbareZündkerze mit zweiteiligem,
mittels der Mittelelektrode und einer Spannfeder am Kerzenkörper festgehaltenem
Isolator, von dem der eine Teil nur auf der Außenseite, der andere Teil nur auf
der Innenseite des Kerzenkörpers aufruht. Es sind Kerzen dieser Art bekannt, bei
denen der Isolatorkörper und die Metallteile der Kerze (Kerzenkörper und Mittelelektrode)
gegeneinander freies Ausdehnungsspiel besitzen. Diese Anordnung sollte verhindern,
daß bei einer Wärmeausdehnung der Kerze die Teile des Isolators brechen. Aber mit
keiner der bekannten Ausführungsformen ist diese Aufgabe bei Massenherstellung der
Kerzen tatsächlich gelöst worden, so daß sich zerlegbare Zündkerzen trotz ihrer
großen Vorzüge, vor allem hinsichtlich der Reinigung der Elektroden und Auswechslung
der Mittelelektrode niemals eingebürgert haben.
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Die Ursache dieser befremdenden Tatsache bildet die Art der Gasdichtung.
Sie wurde bisher bei Kerzen mit zweiteiligem Isolator ausnahmslos durch Dichtungsringe
aus Faserstoffen, wie Asbest, Klingerit o. d-1., hergestellt. Derartige Dichtungsringe
erfordern aus Gründen der Haltbarkeit verhältnismäßig breite Auflageflächen, besonders
dann, wenn sie zur Erhöhung der Festigkeit armiert sind. Infolgedessen muß, da ein
bestimmter spezifischer Auflagerdruck zur Dichtung der Kerze nicht unterschritten
werden darf, die Mittelelektrode scharf angezogen werden. Das führt aber besonders
bei Kerzen für Hochleistungsmotoren zu einer Überlastung der Mittelelektrode, die
unter dem Einfluß der starken Erwärmung beim Betriebe leicht zu bleibenden Formänderungen
führt. Die Kerzen werden daher nach kurzer Betriebsdauer undicht.
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Um völlige Sicherheit gegen Undichtwerden zerlegbarer Zündkerzen mit
zweiteiligem Isolator zu erreichen, wird gemäß der Erfindung die Gasdichtung des
Isolatorkörpers gegenüber dem Kerzenkörper und der Mittelelektrode durch schmale,
ebene, zur Kerzenachse höchstens um 45' geneigte Ringflächen gebildet, die unmittelbar
aufeinanderliegen und aufeinander eingeschliffen werden.
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Der Ersatz der Dichtungsringe durch aufeinander eingeschliffene Flächen
des Isolatorkörpers und der Metallteile der Kerze ist an sich bekannt.
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Man bat aber nicht gewagt, bei dieser Art der Dichtung den Teilen
des Isolatorkörpers und den Metallteilen der Kerze gegeneinander freies Ausdehnungsspiel
zu geben, weil man nach den Erfahrungen mit Dichtungsringen aus Faserstoff bei einer
Wärmeausdehnung der Kerzenteile ein Undichtzverden befürchtete. Man hat vielmehr
die isolatorteile nach dem Vorbild der festen, unzerlegbaren Kerzen allseitig fest
eingespannt und die Auflageflächen möglichst groß gehalten. Da die Schliffflächen
wie eine sehr feine Verzahnung wirken, wird der Widerstand bei einer seitlichen
Ausdehnung des Kerzenkörpers so groß, daß die Isolatorkörper zersprengt werden.
Man ist daher zuletzt beim Bau zerleb barer Kerzen mit eing eschlitenem Isolator
wieder auf den alten Vorschlag zurückgekommen, den Isolatorkörper wie bei festen
Kerzen einteilig auszubilden und ihn mittels einer besonderen Mutter am Kerzenkörper
festzuspannen. Bei diesem Aufbau wird zwar ein Bruch des Isolatorkörpers durch Wärmeausdehnung
der Metallteile der Kerze verhindert werden können, aber kein Undichtwerden der
Kerze, weil bei einer Wärmeausdehnung des Kerzenkörpers und der Mutter der Flächendruck
an der Auflagefläche zwischen dem Kerzenkörper und dein Isolatorkörper sich verringert
und unter Umständen ganz verlorengeht.
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Daß eine sehr hohe Dichtung auch bei Massenherstellung zerlegbarer
Zündkerzen mit zweiteiligem Isolator durch Einschleifen möglich ist, indem man die
Dichtungsflächen trotz des freien Ausdehnungsspiels sehr schmal macht, ist bisher
nicht erkannt worden.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele einer Kerze nach
der Erfindung dargestellt.
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Abb. i und z zeigen in einem achsialen Schnitt die Anordnung nach
der Erfindung bei einer Gleitfunkenkerze mit ebener bzw. kegelförmiger Dichtungsfläche
zwischen Isolationskörper und Kerzenkörper, Abb. 3 bei einer normalen Kerze.
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In allen Ausführungsformen bezeichnet a die Mittelelektrode, b den
inneren, dein Verbrennungsraum zugekehrten Teil, c den äußeren,
den
inneren Teil umgebenden Teil des Isolationskörpers, d den metallischen Kerzenkörper,
e die Masseelektrode!, feine Feder für die Spannschraube g zum Zusammenhalten der
Kerze. Die Teile b, c des Isolationskörpers und die Metallteile a, d der
Kerze haben in an sich bekannter Weise gegen°inander so viel Spiel, daß sie sich
frei ausdehnen können. Der Isolatorteil c ruht mit einer ebenen Fläche k unmittelbar
auf dem Kerzenkörperd. Die Gasdichtung zwischen dem inneren Isolations!:6rper h
und dein Kerzenkörper d erfolgt durch sehr schmale Dichtungsflächen 1a, die Gasdichtung
zwischen der Mittelelektrode a und crem Isolationskörper b durch sehr
schmale Dichtungsflächen i. Dichtungsringe aus Faserstoffen, wie Asbest, Klingerit
o. dgl., «-erden nicht verwendet. Die Dichtungsflächen sind aufeinander eingeschliffen.
Zur Erzeugung des erforderlichen spezifischen Dichtungsdruckes an den Dichtungsflächen
ist wegen der Kleinheit der Auflageflächen nur ein geringes Anziehen der Spannschraube
erforderlich. Es genügt erfahrungsgemäß, die Spannschraube mit der Hand anzuziehen,
um eine sichere Gasdichtung auch bei Verwendung der Kerze in Hochleistungsnlotoren
zu e;-reichen. Die Kerze kann daher auch zum Reinigen mit der Hand ohne besondere
Werkzeuge auseinandergenerninen werden. Bei breiten Dichtungsflächen, wie sie insbesondere
durch Dichtungsringe bedingt sind, müßte zur Erzeug-,in,- gleichen spezifischen
Dichtungsdruckes die Mittelelektrode so stark angezogen werden, daß sie unter dem
Einfluß der starken Erhitzur_g durch die Explosionsbase bleibende Längenänderungen
erleiden würde.
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Die bei einer Wärineausdchaung der Metallteile der Kerze auf den Isolator
ausgeübten seitlichen Kräfte bleiben unterhalb gefährlicher Größen, so daß ein Bruch
ausgeschlossen ist. Allenfalls kann ein sehr diinner Metallring von etwa
0,3 mm zur Erleichterung radialer Verschiebungen zwischen die Dichtungsflächen
gelegt werden. Dieses Blättchen hat die Aufgabe, die feinen, zahnartig ineinandergreifenden
Rillen der Schleifflächen zu überbrücken.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i bildet die Auflagefläche h mit
der Kerzenachse einen Winkel von 9o°, bei der Ausführungsform nach Abb. 2 einen
Winkel von d5°. IIn ersten Falle ist die Auflagefläche eine ebene Fläche, im zweiten
Falle eine Kegelfläche. Schlanker als in Abb. 2 darf der Dichtungskegel nicht «-erden,
um die Reibung innerhalb der Grenzen zu halten, bei der ein Zersprengen oder Festklemmer.
des Isolationskörpers b nicht stattfindet. Wenn die Dichtungsflächen innerhalb dieser
Grenzen bleiben, so kann bei einer Wärmeausdehnung des Kerzenkörpers d der
Isolationskörper b unter der Wirkung der Feder f und der Explosionsstöße
um einen entsprechenden Betrag in achsialer Richtung -sich auswärts bewegen, aber
beim Zusammenziehen der Kerze sich ebenso leicht wieder zurückbewegen, ohne (laß
ein Festklemmen stattfindet.
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Bei den Ausführunsfor tuen nach Abb. i und 2 ist der Isolationskörper
b von der Mittelelektrode a und den 1Uasseelektroder e
des Kerzenkörpers
d bis auf eine schmale, der Funkenlänge entspre-hende Ringfläche derart eingeschlossen,
daß er geg:n unmittelbare Einwirkung vier Wärine des Explosionsraumes geschützt
ist. Der Strom fließt auf der gekrümmten Oberfläche des Isolatorteils b zu der Masseelektrod2
e.
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Bei der Zündkerze nach A bb. 3 ist die Ruflagerfläche la des Isolationskörpers
b in das Gewinde des herzeilhörp 2rs d so weit zurückverlegt, daß der erforderliche
Kriechweg l gegen ein Über,-leiten von elektrischer Entladung bei Rußabsonderung
vorhanden ist.