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Zündkerze mit einer zusammengesetzten Mittelelektrode Als das geeignetste
Elektrodenmaterial für Zündkerzen hat man bisher Nickel verwendet. Bei Motoren mit
hoher Wärmebelastung zeigt sich jedoch, daß Nickel nicht widerstandsfähig genug
ist. Denn das Nickel hat eine verhältnismäßig schlechte Wärmeleitfähigkeit; infolgedessen
werden Nickelelektroden unzulässig heiß. Es bilden sich an den Elektroden Schmelzperlen,
wodurch nicht nur die Lichtbogenbildung beeinträchtigt und der Elektrodenabstand
verändert wird, sondern durch die Perlenbildung wird der Wärmeabfluß noch weiter
verschlechtert. Außerdem sind die Schmelzperlen die Ursache von Glühzündungen.
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Ferner erfahren Nickelelektroden bei hoher Wärmebelastung im Betriebe
eine bleibende Durchmesservergrößerung. Man muß deshalb den Durchmesser der Nickelelektroden
schwächer halten, als es sonst notwendig wäre, insbesondere auch wegen der großen
Wärmeausdehnung des Nickels, um zu verhüten, daß die Elektroden den Isolierkörper
sprengen. Man muß auch eine stärkere Kittschicht zum Einkitten zulassen, um eine
gewisse Nachgiebigkeit bei der Ausdehnung der Elektroden zu schaffen. Dabei leidet
aber vielfach die. Güte der Abdichtung.
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Um die Wärme von den Elektroden bei Zündkerzen abzuleiten, hat man
bereits vorgeschlagen, die Elektroden aus verschiedenen Stoffen zusammenzusetzen,
indem für das Ende an der Funkenübergangsstelle ein dünner Platin- oder Iridiumdraht
verwendet wurde, der in den Isolierkörper mit eingebrannt wurde. Das im Innern des
Isolierkörpers liegende Ende dieses Platin-oder Iridiumdrahtes wurde von einem Kupferstab
berührt, an dem außen die Stromzuführung angeschlossen war. Durch eine Anordnung,
bei der ein Kupferstab einen wesentlich dünneren Platindraht nur berührt, ist eine
wirksame Wärmeabfuhr nicht zu erreichen.
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Weiter ist es bekannt, eine Nickelhülse mit einem Kern aus Kupfer
zu versehen. Dabei sollte die Nickelhülse als Funkenübergangsstelle dienen, während
die Kupfereinlage die Wärme von der Nickelhülse durch den Isolierkörper hindurch
nach außen abführen sollte. Um bei dieser Anordnung eine hinreichende Wärmeabfuhr
durch den Kupferkern zu erzielen, muß man ihm einen ausreichend großen Querschnitt
geben. Da auf dem Kupferkern noch die Nickelhülse liegt, die, um genügend widerstandsfähig
zu sein, nicht zu dünn sein darf, so wird die Gesamtelektrode verhältnismäßig stark.
Es ergeben sich infolgedessen Abdichtungsschwierigkeiten im Isolierkörper. Weiter
treten aber durch die Verwendung von Nickel als Elektrodenmaterial an der Funkenübergangsstelle
die
obenerwähnten Mängel auf, welche die Verwendung einer derartigen Anordnung bei Motoren
mit hoher Wärmebelastung als unzulässig erscheinen lassen.
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Es ist auch bekanntgeworden, Wolfram als Elektrodenmaterial für Zündkerzen
zu verwenden, indem beispielsweise ein äußerst dünner Wolframfaden in den Isolator
mit eingebrannt werden sollte. Eine derartige Anordnung dürfte auf_ große praktische
Schwierigkeiten stoßen; es könnten dabei auch nicht die vorteilhaften Eigenschaften
des Wolframs genügend zur Geltung kommen.
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Auch mit einer Zündkerze, bei welcher ein Wolframstück mit dem Elektrodenhalter
vernietet wird, können die vorteilhaften .Eigenschaften des Wolframs nicht genügend
ausgenutzt werden. Denn bei dieser Anordnung ragt der Elektrodenträger am weitesten
in den Brennraum des Motorzylinders hinein und ist infolgedessen am stärksten der
hohen Temperatur im Zylinder ausgesetzt, so daß er leicht verzundern und abbrennen
kann. Infolgedessen kann die länger haltbare,. mit dem Halter vernietete Elektrode
aus Wolfram abfallen und zu Störungen im Motorzylinder Anlaß-geben. Auch der Wärmeübergang
von einem in einen Halter eingenieteten Wolframstück ist naturgemäß infolge unvollkommener
Berührung ungünstig.
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Nach der Erfindung wird die Mittelelektrode. in der Weise ausgebildet,
daß die Funkenübergangsstelle aus reinem Wolfram besteht, das zweckmäßigerweise
noch entgast ist und in das Innere des Isolierkörpers noch hineinreicht. Das Wolfram
setzt sich fort in einem Kupferstab, der aus im Vakuum geschmolzenem Kupfer besteht
und mit dem Wolfram in an sich bekannter Weise verschmolzen ist. Man erhält dadurch
eine äußerst innige und auch mechanisch sehr feste Verbindung zwischen Wolfram und
Kupfer, so daß die Wärme leicht von dem Wolfram auf den Kupferstab übergeht und
nach außen abfließen kann. Es eignet sich hierfür besonders ein Wolfram, wie es
für die Herstellung von Glühlampen benutzt wird.
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Erst durch diese Anordnung können die günstigen Eigenschaften des
Wolframs als Elektrodenmaterial für Zündkerzen in vollkommener Weise ausgenutzt
werden. In das Innere des Motorzylinders reicht nur ein Wolframstück hinein, das
keinerlei Befestigungsstellen mit einem Träger aus anderem Stoff ungeschützt den
heißen Gasen des Motors darbietet. Das Wolfram selbst ist widerstandsfähig auch
gegen die in hochbelasteten Motoren auftretenden Temperaturen und unterliegt nicht
den Änderungen, wie sie beim Nickel beobachtet werden.
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Es braucht also beim Einkitten keine Rücksicht auf eine dauernde Veränderung
des Durchmessers genommen zu werden. Infolgedessen läßt sich mit einem Mindestaufwand
an Kitt eine vollkommen zuverlässige und dichte Befestigung der Elektrode im Isolierkörper
erzielen. Dazu kommt weiter die hohe Temperaturbeständigkeit des Wolframs, so daß
dieses Material in mehrfacher Hinsicht Vorteile bei seiner Verwendung als Elektrodenmaterial
für Zündkerzen ergibt. Die Schwierigkeiten der innigen Verbindung mit dem Kupferstab
werden dadurch überwunden, daß man im Vakuum geschmolzenes Kupfer mit Wolfram im
Vakuum zusammenschmilzt. Werden ferner Isolierkörper aus hochgesintertem Aluminiumoxyd
verwendet, so wird auch bei diesen infolge ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit die Wärme
gut abgeleitet, so daß bei der neuen Kerze die beiden empfindlichen Teile, Mittelelektrode
und Isolierkörper, den im Betrieb höchsten Wärmebeanspruchungen genügen. Dabei wird
die hohe Wärmeleitfähigkeit des Isolierkörpers mit dazu ausgenutzt, die Wärme von
der Mittelelektrode abzuführen.
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Als besonders günstig zeigt es sich weiter, daß die Wärmeausdehnung
des Wolframs der des hochgesinterten Aluminiumoxyds sehr ähnlich ist; es können
infolgedessen auch aus diesem Grunde keine zusätzlichen Beanspruchungen des Isolierkörpers
durch die Wärmeausdehnung des Wolframs entstehen. Wolfram hat ferner eine weit höhere
Wärmeleitfähigkeit als Nickel. Die Elektrode bleibt infolgedessen schon deshalb
kühler.
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Auf der Zeichnung ist eine Zündkerze gemäß der Erfindung im Längsschnitt
dargestellt. Die Mittelelektrode besteht aus dem aus Wolfram bestehenden Teil i,
der noch ein Stück in den Isolierkörper hineinragt, und dem oberen ahschließenden
aus Kupfer bestehenden Teil 2. Eine besonders feste Verbindung der beiden Teile
beim Zusammenschmelzen erhält man, wenn man den Wolframstab mit einem verjüngt auslaufenden
Ende 3 versieht, um das sich das Kupfer herumlegt. Eine gute Haftung des Kupferstabes
im Isolierkörper erzielt man dadurch, daß man Einprägungen q. anbringt, die zweckmäßig
einander gegenüberliegen undgegeneinander versetzt sind. Dies ergibt eine zuverlässigere
Verbindung als das Aufrauhen der Elektrode,- da der Kitt in die Einprägungen eindringt
und die Elektrode mit dem Isolierkörper verfestigt. Am Hals kann der Isolierkörper
noch mit längs verlaufenden Kühlrippen 5 versehen sein.