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Verfahren zum Herstellen von Zündkerzen mit Glimmerisolation Die Erfindung
betrifft eine Zündkerze und bezweckt in erster Linie die Schaffung einer Zündkerze,.
welche jederzeit gegen den Durchtritt und das Entweichen von Gasen gut abgedichtet
ist und daher besonders geeignet ist, auch unter den schweren Betriebsbedingungen,
wie sie bei Hochleistungs.maschinen, wie z. B. solchen in Flugzeugen und Rennautomobilen
auftreten, eine Überhitzung zu . vermeiden.
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Es ist bereits bekannt, Zündkerzen im wesentlichen derart zusammenzusetzen,
daß in einen Schraubzapfen eine die Mittelelektrode umgebende und haltende Mutter
eingeschraubt und eine röhrenförmige Isolationsschicht zwischen die Mittelelektrode
und die Mutter eingefügt wird, wobei jedoch zwischen die Mittelelektrode und die
röhrenförmige Isolationsschicht noch .eine metallische Hülse eingeschaltet ist,
welche die Elektrode dicht anliegend umschließt. Das Problem, welches durch die
Erfindung gelöst wird, betrifft die zuverlässige und bei allen Betriebszuständen
einwandfreie Abdichtung der Elektrode gegen die genannte Mutter. Mit dieser Frage
hängt eng zusammen die zuverlässige Sicherung der Zündkerzenteile gegen gegenseitige
Verschiebung. Die einwandfreie Lösung dieser Probleme ist bei den bekannten Zündkerzenbauarten
noch nichtgeglückt. .
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Man hat bereits vorgeschlagen, den Elektrodenstift mit einer Glimmerhülse
zu umgeben und eine Metallhülse zwischen Elektrodenstift und Glimmerhülse anzuordnen,
Die Dichtung dieser Anordnung war jedoch mangelhaft, weil keinerlei Pressung - in
radialer Richtung auf die genannten Teile nach dem Zusammenbau ausgeübt wurde: Man
hat dann vorgeschlagen, das Glimmer-rohr und gegebenenfalls auch die Metallhülse
durch Druck von außen her in eine Auskehlung des Elektrodenstiftes .hineinzupressen.
Eine solche Bauart erfordert jedoch verhältnismäßig kostspielige Arbeitsmittel und
große Kräfte, weil es. dabei auf eine Umfangsverkleinerung eines zylindrischen Körpers
ankommt; diese stellenweise Umfangsverminderung bedeutet aber außerdem die Gefahr,
daß das Glimmerrohr an den beanspruchten Stellen einplatzt oder reißt, so- daß die
beabsichtigte Dichtung gar nicht zustande lcömmt. Man hat ferner vorgeschlagen,
eine verhältnismäßig kurze, konisch gebohrte Mutter auf ein konisches Glimmerrohr,
=welches die Mittelelektrode umgibt, aufzuschieben, um
durch eine
Art Keilwirkung die Dichtung herbeizuführen. - Aber äüch 'i dieser Bauart besteht
die Gefahr der Beschädigung des Glimmerrölires beim Aufädhieben der Mutter, außerdem
beruht der Zusammenhalt derganzen Zündkerze in diesem Falle nur auf der gegenseitigen
Haftreibung der konischen Flächen, so daß eine Lockerung infolge der Vibration des
Motors, der- auftretenden Druck- und Temperaturschwankürigen- - sehr wahrscheinlich
ist.
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Es ist auch eine Bauart bekannt geworden, welche sich grundsätzlich
von den vorher erwähnten dadurch unterscheidet, daß eine metallische Hülse zwischen
Elektrodenstift und Glimmerrohr nicht verwendet wird, bei der jedoch der Elektrodenschaft
selbst eine konische Mittelbohrung .besitzt, in welche eine Stahlkugel eingepreßt
wird, welche eine Ausbauchung des röhrenförmigen Schaftes zurre Zwecke der Erzeugung
--eines _ Dichtungsdruckes herbeiführt. Eine solche Bauart ist verhältnismäßig umständlich
und teuer, dazu kommt, daß dabei auf die wärmetechnischen Bedingungen nicht in erwünschtem
Maße Rücksicht genommen ist. Vor allem aber ergibt diese Bauart eine Dichtung nur
auf einer schmalen Zone in Höhe des Sitzes der Stahlkugel. .
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Im Gegensatz zu diesen bekannten Bauarten erfolgt nach der Erfindung
die Abdichtung dadurch, daß die in die zylindrische Glimmerröhre eingeführte Metallhülse,
deren innerer Durch messer im ganzen oder stellenweise kleiner als der Außendurchmesser
des Elektrodenstiftes ist, durch das Eintreiben dieses Stiftes mit oder ohne Zuhilfenahme
eines weiteren Hilfsmittels von innen her in radialer Richtung ausgeweitet wird,
so daß das Isolierrohr in radialer Richtung gepreßt und gegen die Bohrung der äußeren
Mutter gedrückt wird. Dieses Verfahren ergibt eine zuverlässige Dichtung- und eine
dauerhafte Verbindung der genannten Teile, außerdem wird die Herstellung der Kerze
sehr vereinfacht. _ Gegenüber der bekanntenZün.dkerzenbauart ergibt das Verfahren
außerdem den wesentlichen Vorteil einer Dichtung- zwischen Elektrodenschaft, Zwischenhülse,
Glmmerrohr und Haltekörper über eine große Länge, entsprechend der irre Einzelfall
gewählten Länge der Zwischenhülse. Die Erfindung betrifft also die Zündkerze im
ganzen, ferner die besondere Formgebung der metallischen oder aus anderem dehnbarem
Material bestehenden Dichtungshülse und schließlich das zum Zusammenbau.der Zündkerze
angewendete Verfahren.
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'Soweit bei einer bereits bekannten Zündkerzenbauart, wie .oben erwähnt,
Stahlkugeln zum Aufweinten eines röhrenförmigen Eielctrodenschaftes verwendet worden
sind, geschah dies in einer gegenüber demErfindungsgegenstand höchst -unwirtschaftlichen
Weise, da für jede einzelne Zündkerze eine Stahlkugel aufgewendet werden mußte,
welche in der Zündkerze verbleibt.
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Die den Erfindungsgegenstand kennzeichnende metallische Hülse hat
jedoch neben ihrer Dichtungsfunktion auch die sehr wesent--üche-Bedeutung;. an der
zur Vermeidung von Überhitzung des -Elektra@denlcopfes dringend erforderlichen Wärmeableitung
hervorragend mitzuarbeiten. Aus diesem Grunde wird die Metallhülse aus einem möglichst
gut wärmeleitenden Metall, z. B. Kupfer, hergestellt.
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Weitere Vorteile und Kennzeichen gehen aus den nachfolgenden Ausführungen
hervor. In den Zeichnungen zeigt Fig. z in einem senkrechten Mittelschnitt eine
beispielsweise Ausführungsform nach der Erfindung, Fig. 2 - in einem senkrechten
Schnitt im einzelnen eine ausdehnbare Hülse, welche in der Zündkerze nach Fig. i.
zur. Verwendung kommt, Fig.3 eine Draufsicht der Hülse nach Fig. 2, Fig. q: einen
Querschnitt = entlang der Linie 4-q. in Fig. 2, in der Pfeilrichtung betrachtet,
und Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der
ausdehnbaren Hülse, welche gegebenenfalls auch verwendet werden kann.
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Die dargestellte Zündkerze besitzt einen mit Außengewinde versehenen
Schraubzapfen zur Befestigung im Motor. Der Schraubzapfen t trägt eine Elektrode
2,. welche den einen Endpunkt der Zündstrecke darstellt. Die -Isolator- und Mittelelektrodeneinheit
ist mit einer Außengewindemutter q. ausgestattet, welche in dem Schraubzapfen z
dichtend eingeschraubt werden .kann, so daß zwischen ihr und dem Schraubzapfen ein
Dichtungsring 5 als zuverlässiger Verschluß fest eingeklemmt wird- Die Mutter q.
dient als Sockel und Befestigungsmittel für das ganze Mittelstück 3.
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Das Mittelstück 3 enthält ferner eine langges.treckte Hülse 6 (vgl.
Fig. 2 und 3) aus dehnbarem Metall von großer Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Kupfer.
Diese Hülse ist an ihrem unteren Ende mit einem Flansch 7 versehen. Auf dieser Hülse
ist das ganze -Mittelstück aufgebaut. Die Hülse 6 kann zunächst aus einem zylindrischen
Rohr bestehen, welches mit dem Flansch 7 versehen ist; bevor jedoch ihr Einbau in
eine Zündkerze beginnt, werden langgestreckte Rillen 8 auf dem Außenumfang des Hülsenrohres.
hergestellt. Die Rillen 8 endigen ein kurzes Stück: oberhalb
des
unteren Endes der Hülse. Da bei der Herstellung der Rillen ein Teil des Metalles
nach innen zu verlagert wird, wird der Außendurchmesser der Hülse. auf der Strecke,
-wo die Rillen hergestellt sind, durch die Rillenhe;stellung verkleinert und ist
danach kleiner als der Durchmesser des nicht gerillten unteren Endstückes.
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Ein dünner Streifen aus zusammenpreßbarem, hitzebeständigem Isoliermaterial,
wie z. B. Glimmer, wird sodann eng anliegend in Form einer mehrschichtigen Röhre
g um die Hülse 6 herumgewickelt. Auf dieses Rohr g wird das untere Ende ro des Isolators
aufgebracht, und zwar wird dieser aus einzelnen Ringen aus geeignetem Isolierstoff,
wie z. B. Glimmer; aufgebaut. Die Mutteer 4 wird sodann auf das Rohr aufgetrieben,
und das obere Ende i :i des Isolators wird aufgebaut, indem auf das Rohr weitere
Einzelringe aus Glimmer oder anderem geeignetem Stoff aufgebracht werden. Bei diesem
Zustand des Zusammenbaues sitzt die Mutter 4 noch nicht ganz fest auf dem Rohr 9,
aber sie liegt doch schon ziemlich dicht an.
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Nunmehr wird von unten her die Mittelelektrode in die Hülse 6 eingeschoben.
Die Mittelelektrode besteht aus einem Schaft 12 und einem Kopf 1,3, welcher im Durchmesser
größer ist als der Schaft, jedoch immerhin von so geringer Masse, daß die von ihm
aufgenommene Wärme rasch und wirksam abgeleitet werden kann, vor allem durch den
Schaft 12 und die Hülse 6. Es ist zweckmäßig, die Mittelelektrode aus Stahl oder
einem anderen Werkstoff zu machen, welcher einer Oxydation infolge der in der Maschine
vor sich gehenden Verbrennung widersteht. Der Kopf 13 trägt- einen Zündstift 14
.aus geeignetem Stoff, wie z. B. aus Nickel-Mangan-Draht.
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Bevor die Metallelektrode eingeschoben wird, wird die Hülse, der Isolator
und die Mutter als Ganzes der Länge nach zusammengepreßt, und dieser Druck wird
während der Dauer des Einschiebers der Elektrode aufrechterhalten.
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Der Schaft 12 der Mittelelektrode besitzt einen Durchmesser, welcher
knapp in den nicht gerillten unteren Teil der Hülse 6 paßt. Er kann infolgedessen
zunächst leicht in die Hülse eingeschoben werden, sobald er jedoch die durch die
der Rillen auf der Außenseite der Hülse entstandenen inneren Rippen erreicht, muß
er mit einer gewissen Gewalt eingetrieben werden. Dieses Durchtreiben der Elektrode
durch die Hülse beseitigt die Rillen wieder und dehnt die gerillte Strecke der Hülse
bis auf den Durchmesser der urgerillten Strecke aus. Diese Ausdehnung der Hülse
6 erzeugt zugleich in der Rohrwindung 9 eine Spannung in Richtung des Umfanges -und
einen radialen Druck, so daß die Rohrwandung mit großer Gewalt zwischen der Hülse
und .der Mutter 4 eingepreßt wird. Der Schaft 12 und die Hülse 6 haben mindestens
einen ebenso großen Ausdehnungskoeffizienten wie die Mutteer 4, so daß der erwähnte
Preß'druck nicht nächläßt, wenn die Zündkerze sich im Betriebe erwärmt.
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Nach der Einführung der Mittelelektroide wird der Leitungsanschluß
15 auf das obere Ende des Schaftes 12 aufgesetzt und das obere Ende des Schaftes
auseinandergetrieben, wie -dies bei 16 gezeigt ist, so .daß dadurch die einzelnen
Teile unter Druck fest zusammengehalten werden.
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Die beschriebene Bauart ist unter allen Betriebsbedingungen vorzüglich
brauchbar und besonders dort, wo hohe Leistungen verlangt werden, weil die Mittelelektrode
nicht zur Überhitzung neigt und -infolgedessen keine Vorzündungen verursacht. Wie
schon dargelegt wurde, wird der Schaft 12 der Mittelelektrode ganz besonders dazu
benutzt, um die von demElektrodenkopf 13 aufgenommene Wärme abzuleiten. Damit der
Schaft diese Aufgabe zufriedenstellend erfüllt, ist es wichtig, daß der Schaft dagegen
.geschützt wird, daß er nicht etwa von heißen Gasen umspült wird, denn wenn dem
Schaft Wärme aus irgendeiner anderen Quelle als vom Elektrodenkopf her zugeführt
wird, so, wird selbstverständlich das Temperaturgefälle in dem Schaft herabgesetzt.
Es ist besonders von Wichtigkeit, daß jeder Gasumlauf zwischen dem Schaft und der
Mutter -vermieden wird, weil die die Mutter bildende Metallmasse .gerade dazu dient,
an der Stelle, wo die Isolation den geringsten Durchmesser hat, die Wärme von dem
Schaft wegzuleiten. Die beschriebene Bauart ist tatsächlich imstande, eine so innige
wärmeleitende Verbindung zwischen Schaft und Hülse zu schaffen, als mit der Aufrechterhaltung
einer guten elektrischen Isolation zwischen Schaft und Mutter vereinbar isf.
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In Fig. 5 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Hülse dargestellt
und mit 6" bezeichnet. Dies Hülse .ist nichtgerillt wie die Hülse 6, sondern enthält
eire Strecke 17 von geringerem Durchmesser. Diese Hülse wird in der gleichen. Weise,
wie dies bei der Hülse 6 bereits beschrieben wurde, mit dem Isolator und der Mutter
zusammengebaut. Es wäre jedoch unpraktisch und kaum durchzuführen, wollte man den
Elektrodenschaft ohne weiteres in diese Hülse eintreiben, um sie auszudehnen. Eine
.derartige Ausdehnung kann jedoch durch Einführung einer Stahlkugel 18 vor der Elektrode
i2 und deren
Durchtreibung durch 'den engeren Teil der Hülse im
Vorlauf vor der Elektrode 12 bewirkt werden. Die Anordnung und .die Verwendung-der
fertigen Zusammenstellung' ist die gleiche wie die der Bauart nach Fig. i.
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Die Darstellung und Beschreibung des Erfindungsgegenstandes erfolgte
lediglich beispielsweise und schematisch. Es sind noch weitere Ausführungsformen
denkbar, welche auf .demselben Erfindungsprinzip fußen.