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Zündkerze Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze und besteht
insbesondere in einer neuartigen Befestigung-der mittleren-Elektrode in dem Zündkerzenkern
und der sich hieraus ergebenden Bauart der ganzen Kerze.
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Bisher machte eine allen Ansprüchen entsprechende Befestigung der
mittleren Elektrode in einem aus Porzellan oder ähnlichem Isoliermaterial bestehenden
Zündkerzenkern erhebliche Schwierigkeiten. Der Ausdehnungskoeffizient der Elektrode
ist meist höher als der des Isoliermaterials, aus dem der Kern besteht; auch seine
Wärmeleitfähigkeit ist gewöhnlich größer. Als Folge der verschiedenen Wärmebeanspruchungen,
denen die Zündkerze im Gebrauch ausgesetzt wird, ergeben sich Verschiedenheiten
in der Ausdehnung des Kerns und der Elektrode. Es ist daher schwer, eine sichere
und gasdichte Verbindung zwischen dem Kern und dem ihn umgebenden Isoliermaterial
zu schaffen, die diesen unterschiedlichen Änderungen der Volumina gewachsen ist
und Beschädigungen des Kerns als Folge derselben verhindert.
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Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten vermieden. -Die Erfindung
besteht in dem Vorschlage, die Befestigung und gleichzeitige Abdichtung der Elektrode
ausschließlich durch einen feinkörnigen Isolier-- stoff vorzunehmen, der
in einen zwischen der Elektrode und dem Isolator durch entsprechende Ausbildung
bzw. Bemessung der Elektrode und der Bohrung des Isolators gebilddeten Ringraum
eingefüllt und innerhalb dieses Ringraumes so fest zusammengepreßt wird, daß er
einen den Raum vollkommen ausfüllenden, die Elektrode sicher und gasdicht haltenden
Körper bildet, * der andererseits aber in sich noch genügend nachgiebig ist, uni
die verschiedene Ausdehnung von Elektrode und Isolator, die sich als Folge der Betriebstemperaturen
ergeben, ausgleichen zu können.
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Als Isolierstoff für diesen Zweck wird vorzugsweise ein keramisches
Pulver bzw. pulverförmiger Speckstein in bekannter Weise verwendet. Dieses Pulver
muß sich zu einem Körper zusammenpressen lassen. Besonders geeignet sind Stoffe,
die wie Speckstein oder andere Magnesiumsilikate ein Molekül Kristallwasser auf
jedes Silikatmolekül enthalten und die das Kristallwasser erst bei Temperaturen,
die oberhalb q.225° C liegen, abgeben.
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Zündkerzen mit einem Isolator aus keramischem Baustoff, der von dem
metallischen Zündkerzenkörper umfaßt wird und dessen Mittelbohrung die Mittelelektrode
unter Bildang
eines Ringraumes umschließt, welcher zwecks gasdichten
Abschlusses der Elektrode einen zusammengepreßten-feinkörnigen keramischen Isolierstoff,
z. B. Speckstein, enthält, sind an sich bekannt. jedoch dient bei Zündkerzen der
vorbekannten Ausbildungsform der eingefüllte und zusammengepreßte Isolierstoff lediglich
zur Abdichtung, um zu verhindern, daß die heißen Gase mit der eigentlichen Elektrodenbefestigung
in Berührung kommen. - Obwohl bei der bekannten Ausführungsform ebenfalls ein gewisses
Zusammendrücken des pulverförmigen Isolierstoffs erfolgt, dient dieser nicht als
ausschließliche Befestigung und gleichzeitige Abdichtung für. die Mittelelektrode.
Erfindungsgemäß soll der feinkörnige Isolierstoff derartig fest zusammengepreßt
sein, daß ausschließlich dieser die Mittelelektrode im Isolierkörper abdichtet und
festhält. Durch diese Ausbildung werden Vorteile in bezug auf die Sicherheit und
Einfachheit der Befestigung und auf den Gasabschluß auch unter dem Einfluß der Temperaturschwankungen
erzielt.
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In weiterer Ausbildung der oben grundsätzlich gekennzeichneten Erfindung
wird der durch starkes Zusammenpressen des pulverförmigen Materials 'gebildete Haltekörper
vorzugsweise an einer solchen Stelle der Bohrung des Isolators angeordnet, an der
er weniger heftigen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist als das innere Ende des
Isolators und an welcher Stelle außerdem die mechanische Festigkeit der Kerze von
im übrigen üblicher Bauart möglichst groß ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung
noch erläutert werden.
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Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in
Anwendung auf einen Isolierkern üblicher Form an Hand der Abbildungen beschrieben
und anschließend die möglichen Abänderungen gegenüber den dargestellten Ausführungsformen
im einzelnen erläutert: Vox den Abbildungen stellt Abb. i einen Längsschnitt durch
einen Isolator mit einer darin befestigten Elektrode gemäß .einer Ausführungsform
der Erfindung dar.
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Die Abb. z bis 5 stellen ähnliche Schnitte dar, durch welche andere
Ausführungsformen der Erfindung in Anwendung auf die gleiche Elektrode und den gleichen
Isolator veranschaulicht sind.
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In den Abbildungen ist mit io ein Zündkerzenkern der vielfach üblichen
Bauart bezeichnet. Dieser Kern besitzt eine mittlere Bohrung, die aus einem oberen
gegenüber der üblichen Ausbildungsform etwas erweiterten Teil i i und einem unteren
Teil i2 von etwa dem gewöhnlichen Durchmesser, d. h. von einem nur wenig größeren
Querschnitt, als er dem Durchmesser der zentralen Elektrode entspricht, besteht.
Der Übergang der beiden Bohrungen von verschiedenen Durchmessern ineinander wird
durch einen Absatz 13 gebildet. Die mittlere Elektrode 14 besitzt ebenfalls
einen Absatz oder Ring 15, der auf dem Absatz 13 aufruht. Das untere Ende 16 der
mittleren Elektrode ragt in der üblichen Weise aus dem Kern nach unten heraus.
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Die vorstehend beschriebenen Teile sind in sämtlichen Abbildungen
die gleichen und daher überall mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Abb. i wird die Elektrode
in ihrer Lage durch einen Haltekörper 17 festgehalten. - Dieser wird dadurch
gebildet, daß ein geeigneter pulverförmiger Isolierstoff, vorzugsweise gepulverter
Speckstein o. dgl., in den Raum zwischen. der Elektrode und der umgebenden Wandung
der Bohrung i i eingebracht und anschließend in dieser zusammengepreßt wird, so
daß er nun einen harten und festen Körper bildet, -der unverrückbar fest liegt,
die Elektrode umgreift, sie fest in ihrer Lage hält und eine gasdichte Verbindung
der Teile bildet.
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Oberhalb des zusammengepreßten Körpers 17 kann eine Muffe i8 angeordnet
werden. Vorzugsweise erstreckt sich das obere Ende i9 der Muffe etwas über das obere
Ende des Kerns hinaus und befindet sich so im Kontakt mit einer Metallkappe ao,
die über das obere Ende des Isolators und der Elektrode paßt. Auf diese Weise wird
eine gute elektrische Verbindung zwischen der Kappe und der Elektrode erzielt.
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.Das obere Ende des Kerns ist nicht so heftigen Temperaturänderungen
unterworfen wie das untere Ende. Aus diesem Grunde können die Elektrode und die
Muffe i8 ohne Gefahr in die Bohrung nahezu dicht eingepäßt sein, jedoch ist eine
absolut dichte Verbindung nicht notwendig. Das untere Ende der Elektrode kann, wenn
die Teile sich in kaltem Zustande befinden, etwas loser in der Bohrung 12 sitzen,
so daß durch die Ausdehnung der Elektrode, wenn sie heiß wird, das untere Ende des
Isolierkernes nicht in nachteiliger Weise Druckbeanspruchungen ausgesetzt wird.
Der gasdichte VerschluB wird immer durch den die Elektrode festhaltenden Körper
17 geschaffen.
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Bei der dargestellten Bauart ist der Körper 17 im wesentlichen
gegenüber der Verdikkung 21 .des Isolators angeordnet, deren Außenmantel normalerweise
von dem Gehäuse der Zündkerze gehalten wird. An dieser Stelle besitzt der Isolator
seinen größten
Durchmesser und kann am besten irgendwelchen Beanspruchungen
bz-,v. Spannungen Widerstand leisten, die auf ihn infolge der Änderung des Durchmessers
der Elektrode unter dem Einfluß der wechselnden Temperaturbeanspruchungen einwirken.
Gleichzeitig liegt dieser Punkt weit genug von dem Funkenende der Zündkerze ab,
was dazu beiträgt, die Geschwindigkeit zu verringern, mit welcher sich die Temperaturänderungen
vollziehen.
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Die Ausführungform gemäß Abb. z ist ähnlich der nach Abb. i mit Ausnahme
dessen, daß nach .dieser Abbildung die .ganze Bohrung i i mit dem zusammengedrückten
pulverförmigere Material 17Q gefüllt ist, welches so einen ähnlichen Sicherungskörper
ergibt wie den im Zusammenhang mit Abb. i beschriebenen.
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Abb. 3 zeigt eine ähnliche Konstruktion, bei welcher jedoch der Raum
innerhalb der Bohrung l z oberhalb des Haltekörpers 17 leer gelassen ist.. Natürlich
ist in diesem Falle in geeigneter Weise Vorsorge für einen guten elektrischen: Kontakt
mit dem oberen Ende der Elektrode .getroffen.
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Abb. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform ähnlich der nach den Abb.
i und 3, abgesehen davon, daß der Raum innerhalb der Bohrung i i oberhalb des Haltekörpers
17 mit einem Pulver 21, welches irgendwelche gewünschten Eigenschaften aufweist,
gefüllt ist.
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Abb. 5 zeigt eine etwas abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß dieser ist innerhalb der Bohrung i i unmittelbar oberhalb des Ringes 15 ein
pulverförmiger Körper 23 vorgesehen, der aus feuerfestem Material besteht und nicht
zusammendrückbar zu sein bzw. nicht in einen sich selbst zusammenhaltenden Körper
umgeformt zu werden braucht. Oberhalb dieses: Pulvers 293 ist ein zusammengepreßter
Körper 17b vorgesehen, der dem Elektrodenhaltekörper 17 entspricht und in der gleichen
Weise wie dieser hergestellt ist.
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Diese besondere Bauart ist in den Fällen zweckmäßig, in denen die
Temperaturen, die am unteren Ende der Bohrung i i auftreten. hoch genug sind, um
das Material, aus dem der Haltekörper 17b besteht, nachteilig zu beeinflussen.
Wenn Specksteinpulver oder ein ähnliches Material, welches Kristallwasser enthält,
also ein zusammendrückbares Pulver, verwendet wird, könnte eine solche Beeinflussung
durch das Austreiben des Kristallwassers an den Stellen, an welchen die Zündkerze
einer außergewöhnlichen Hitzebeanspruchung ausgesetzt wird, erfolgen. Unter normalen
Arbeitsbedingungen gibt Speckstein sein Kristallwasser bei den Temperaturen, die
der Hauptkörper des Zündkerzenkerns erreicht, noch nicht ab, jedoch ist es in Fällen,
in denen der Kern ungewöhnlichen Hitzebeanspruchungen ausgesetzt ist, u. U. erwünscht,
den die Elektrode haltenden, aus pulverförmigem Material hergestellten Körper etwas
weiter oberhalb des Funkenendes der Kerze anzuordnen. Die in Abb. 5 dargestellte
Bauart ist für diesen Zweck sehr geeignet.
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Der Körper z3 kann aus einem pulverförmigen, wasserfreien, feuerfesten
Material beliebiger Zusammensetzung gebildet sein. Dieses Material kann auch etwas
Kristallwasser .enthalten, wenn der Anteil desselben niedrig genug ist, um nachteilige
Einwirkungen infolge der Wasserabgabe flicht befürchten zu lassen.
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Der Aufbau des Körpers 17 erfolgt durch Einführen des Massepulvers
in die Bohrung i r um die Elektrode herum und gleichzeitiges oder absatzweises Einwirkenlassen
eines so hohen Druckes auf denselben, daß das Material so stark zusammengepreßt
wird, daß ein Haltekärper gebildet wird, der die Elektrode sicher festhält und eine
im wesentlichen gasdichte Verbindung zwischen Isolator und Elektrode herstellt.
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An Stelle von gemahlenem Speckstein, der ein für den erfindungsgemäßen
Zweck besonders geeignetes Material darstellt, können auch andere Massepulver Verwendung
finden, vorausgesetzt, daß sie die drei hierfür notwendigen Eigenschaften besitzen,
nämlich einerseits sich leicht in den beschränkten Raum innerhalb der Bohrung um
die Elektrode .herum einfüllen lassen, andererseits zusammendrückbar sind und hierbei
einen Haltekörper -bilden, ferner eine genügende Härte besitzen, um die Elektrode
zu ergreifen und fest in ihrer Lage zu halten. Die Zusammendrückbarkeit soll eine
solche sein, daß der so gebildete Körper undurchlässig für Gas ist. Außerdem muß
das Material seine festhaltenden bzw. umgreifenden Eigenschaften sowie die seiner
Undurchlässigkeit für das Gas auch beibehalten, wenn es den hohen Temperaturen ausgesetzt
ist, -welche auf den Körper bei Verwendung der Kerze zur Einwirkung kommen.
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Obwohl vorstehend nur eine Anordnung und Lage des Haltekörpers innerhalb
des Kerns erläutert worden ist, ist es ohne weiteres verständlich, daß sowohl die
Konstruktion des Isolierkernes wie die der Elektrode und ferner die Art der Anordnung
des Haltekörpers zwischen dem Kern und der Elektrode in mannigfacher Weise abgeändert
werden kann, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen, der darin besteht,
die Elektrode in dem Kern ausschließlich mit Hilfe eines zusammendrückbaren Pulvers
zu
befestigen, welches in so hohem Grade zusammengepreßt wird, daß
es einen Haltekörper bildet, der die Elektrode greifend umfaßt, sie in ihrer Lage
innerhalb des Kernes sichert; eine im wesentlichen gasdichte Verbindung und gleichzeitig
einen Körper bildet, der genügend nachgiebig ist, um eine Beschädigung des Ganzen
unter dem Einfiuß der Temperaturschwankungen, denen die zu verbindenden Materialien
von verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten ausgesetzt sind, zu verhindern.