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Zündkerze Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze und ein Verfahren
zu ihrer Herstellung, insbesondere eine verbesserte Befestigung des Isolators in
dem Gehäuse sowie der Mittelelektrode in dem Isolator.
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Die einwandfreie Befestigung der Mittelelektrode in dem Isolator aus
Porzellan o. dgl. und die sichere Verbindung dieses Isolators mit dem Metallgehäuse
machte bisher erliebliche Schwierigkeiten, die insbesondere durch die Verschiedenheit
der Materialien begründet sind, aus welchen diese einzelnen Teile bestehen, welche
sich deshalb vor allem unter den Einwirkungen der Temperaturschwankungen, denen
die Teile beim Gebrauch der Kerze ausgesetzt sind, verschiedenartig verhalten.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine gewisse Ausgleichsmöglichkeit
der verschiedenen Wärmeausdehnungen der Teile dadurch zu schaffen, daß zwischen
Isolator und Gehäuse auf einem Teilabschnitt der miteinander zu verbindenden Teile
ein Metallpulver eingebracht wird, welches gleichzeitig in gewissem Maße dichtend
wirkt.
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Ferner ist eine Zündkerze bekannt, bei welcher eine zusätzliche Dichtung
zwischen der Mittelelektrode und dem Isolator durch in einen ebenfalls nur einen
Teilabschnitt der Gesamtlänge einnehmenden Ringraum eingefülltes und hier festgestampftes
pulverförmiges Material, wie gepulverten Quarz oder einen sonstigen Isolierstoff,
vorgesehen ist.
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Sowohl in dem einen wie in dem anderen Falle erfolgt immer ein geringes
Zusammendrücken des pulverförmigen Dichtungsmaterials, welches an sich die Eigenschaften
eines Pulvers beibehält. Die die Teile der Kerze in ihrer richtigen Lage zueinander
haltende Verbindung der Teile erfolgt hierbei durch besondere Haltevorrichtungen
in der üblichen Weise.
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Nach einem älteren, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag
ferner soll die Elektrode in den Isolierkörper mittels eines in den Ringraum zwischen
Isolator und Elektrode eingebrachten und hier fest zusammengepreßten feinkörnigen
Isolierstoffes gehalten werden. Im letzteren Falle dient der Isolierstoff sowohl
der Abdichtung wie außerdem dem Zwecke des Festhaltens der Mittelelektrode in ihrer
Lage zu dem Isolator.
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Auch durch die letzterwähnte Maßnahme wird aber nur teilweise die
Aufgabe einer unter allen Betriebsbedingungen die Teile in ihrer Lage zueinander
festhaltenden und gasdichten
Verbindung des Isolators und der Mittelelektrode
erzielt.
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Durch die Erfindung wird diese Aufgabe iri wesentlich vollkommenerer
`Weise gelöst und ferner eine den Isolator in seiner Lage in Bezug auf das Gehäuse
wie in Bezug auf die Mittelelektrode fest, sicher und unter allen Umständen gasdicht
haltende Verbindung geschaffen.
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Dies wird dadurch erzielt, daß in Ringräumen einerseits zwischen dem
Isolator und der Mittelelektrode, andererseits zwischen dem Isolator und dem Zündkerzenkörper
ein isolierendes Pulver, welches aus einem Stoff besteht, der unter ausreichendem
Preßdruck verfestigt wird und nach Fortfall des Preßdrucks seine Verfestigung beibehält,
derart zusammengepreßt ist, daß die Preßkörper selbst die eigentliche Abdichtung
sowohl wie die Befestigung der Zündkerzenteile gegeneinander bewirken.
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Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist in diesem Zusammenhänge der
Vorschlag eines den vorstehend aufgestellten Forderungen hinsichtlich seiner Eigenschaften
entsprechenden Materials für die Herstellung der Verbindungen.
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Ein Stoff, der sich für diesen Zweck eignet, ist beispielsweise Speckstein,
welcher nach dem in dem Patent 604691 beschriebenen Verfahren aufbereitet und einer
Sprühtrocknung unterzogen worden ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Einzelbeschreibung
derselben an Hand der Abbildungen hervor, von denen Abb. i in Seitenansicht, teilweise
im Schnitt, eine Zündkerze nach der Erfindung veranschaulicht. .
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Die Abb. 2 und 3 zeigen in schematischer Darstellung Anordnungen zur
Prüfung der Eigenschaften des zu verwendenden pulverförmigen Materials auf seine
Geeignetheit.
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Die in Abb. i dargestellte Zündkerze besitzt den üblichen Isolator
io aus keramischem Material. Dieser weist einen Schultervorsprung i i auf, der -
auf einem ringförmigen "feil 12, welcher weder auf der inneren schulterförmigen
Einschnürung des Gehäuses 1q. üblicher Bauart gelagert ist, aufruht. Oberhalb des
Schultervorsprungs i i besitzt bei der dargestellten Ausführungsform der Isolator
im wesentlichen zylindrische Form.
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Auch die Bohrung des Gehäuses ist von dem unteren eimvärtigen Schultervorsprung
bis zu einem oberen nach 'innen gerichteten Flansch 15 zylindrisch gestaltet. Unterhalb
des Flansches 15 befindet sich ein Verschluß 16, unterhalb dessen und oberhalb des
Schultervorsprungs i i des Isolators. ein Ringraum verbleibt, der durch den aus
dem pulverförmigen Material 1; durch Zusammenpressen desselben gebildeten Preßkörper
ausgefüllt wird.
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Die Mittelelektrode 18 ist mit einem Schultervorsprung 1g versehen,
der auf einem Schultervorsprung 20 in der inneren Bohrung des" Isolators aufruht.
Das in die Bohrung um die Elektrode und oberhalb des Schultervorsprungs 19 eingebrachte
und fest zusammengepreßte pulverförmige Material,-, i hält die Elektrode unter gleichzeitiger
Abdichtung fest in ihrer Lage.
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Um seinen Zweck erfüllen zu können, muß das pulverförmige. Material
einerseits sich leicht in -die Ringräume zwischen Isolator und Gehäuse sowie zwischen
Isolator und Elektrode einfüllen lassen und sich ferner durch einen Druck von zulässiger
Höhe zu einem Preßling verfestigen lassen, welcher auch nach Fortfall des Preßdruckes
seine Verfestigung beibehält.
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Als solche Stoffe kommen an sich zahlreiche pulverförmige mineralische
Stoffe in Frage, welche chemisch gebundenes Wasser enthalten, jedoch frei von nicht
gebundenem Wasser sind und bei Erhitzung auf die Temperaturen, denen die verschiednen
Verbindungen der Zündkerzenteile beim Gebrauch ausgesetzt sind, kein Wasser abgeben.
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Der Verwendung dieser Stoffe für die Zwecke der Erfindung stehen jedoch
im allgemeinen Schwierigkeiten entgegen. Diese sind eine Folge des unerlvünscht
hohen Böschungswinkels, den solche Stoffe, selbst wenn sie völlig trocken im keramischen
Sinne sind, aufweisen. Stoffe mit hohem Böschungswinkel lassen sich nämlich praktisch
nicht, wie es andererseits für den Zweck der Erfindung denkbar erwünscht ist, ähnlich
wie eine Flüssigkeit in die engen Hohlräume zwischen den Zündkerzenteilen einfüllen.
Sie neigen ferner beim Zusammenpressen innerhalb enger Räume zur Brückenbildung,
d. h. es werden bei beginnender Druckeinwirkung auf solche Stoffe sofort die oberen
Schichten des Pulvers sehr stark zusammengedrückt und der Druck dieser Schichten
gegen die benachbarten Wandungen so groß, daß das die Schichten bildende Material
durch die Reibung mit den Wandungen getragen und kein Druck auf die darunterliegenden
Massepulverschichtcn übertragen wird. Es wird dann also lediglich der obere Teil
des in die Ringräume eingefüllten Pulvers ordnungsgemäß zusammengedrückt. Dementsprechend
kann, wenn das Massepulver einen hohen Böschungswinkel besitzt, lediglich eine verhältnismäßig
flache Schicht gleichzeitig gepreßt werden.
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Ist _ dagegen der Böschungswinkel des Massepulvers verhältnismäßig
klein, so verhält
sich dasselbe während des anfänglichen Stadiums
des Zusammendrückens mehr wie eine Flüssigkeit, und es wird auf diese Weise ein
verhältnismäßig gleichförmiger Körper erzeugt, bevor der Enddruck zur Einwirkung
gelangt. Infolgedessen kann -eine dickere Schicht im Verhältnis zu ihrer Breite
in einem Arbeitsgange zusammengepreßt werden.
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In Abb. 2 ist im Schnitt ein Kasten 25 dargestellt, innerhalb dessen
sich das Massepulver 26 befindet. Ein Ende 2; des Kastens ist offen, und das Pulver
läuft, wie gezeigt, aus dem Kasten bis zu einer mit 28 bezeichneten Fläche. heraus.
Diese Abbildung veranschaulicht annähernd das Ergebnis, welches mit gewöhnlichem,
vollständig trockenem pulverisiertem Speckstein erzielbar ist, welcher einen Böschungswinkel
von mehr als 5o', häufig mehr als 55', besitzt. üblicherweise ist, wenn der Winkel
50' oder mehr beträgt, die Fläche 28 nicht glatt, sondern besitzt Unregelmäßigkeiten.
Wird hierbei der Kasten leicht gekippt, so gleiten statt eines gleichmäßigen Fließens
über diese Fläche kompakte Massen hier und da herunter, in einer Weise, welche vielleicht
mit dem Herabgleiten von Lawinen verglichen werden kann-Es ist ohne weiteres einleuchtend,
daß ein Massepulver dieser Art schwer gleichmäßig in einen engen Hohlraum einzufüllen
ist.
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jedoch läßt sich Specksteinpulver o. dgl. durch eine sogenannte Sprühtrocknung
(Patent 604 691) so beeinflussen, daß sich sein Böschungswinkel auf unter ,15' verringert.
In Abb.3 ist ein Kasten dargestellt, in welchem sich solches Massepulver befindet.
Die Wand 32 ist offen. Das Massepulver 3 r ist so behandelt worden, daß es einen
Böschungswinkel von weniger als 45° aufweist. Es ergibt sich bei einem so geringen
Böschungswinkel eine nahezu ebene Böschungsfläche 3 und beim Kippen des Kastens
ein im wesentlichen gleichmäßigerer Fluß des Materials in dieser Ebene, bis diese
wieder unter ihrem gegebenen Winkel verläuft, wobei eine wesentlich geringere Neigung
zur Bildung gemeinsam herabrutschender kompakter Massen besteht als bei höheren
Böschungswinkeln.
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Es ist hieraus ohne weiteres erkennbar, daß ein derartiges Massepulver
wesentlich gleichmäßiger in einen engen Hohlraum von beträchtlicher Tiefe eingefüllt
werden kann als ein solches, dessen Böschungswinkel höher ist.
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Zweckmäßig wird für die dichte Verbindung der Elektroden mit den Kernen
ein Massepulver verwendet, das vorher so behandelt worden ist, daß sein Böschungswinkel
etwas unter .15' liegt. Mit großem Erfolge läßt sich pulverisierter Speckstein verwenden,
der in solcher Weise behandelt und einem Sprühtrocknungsverfahren unterworfen worden
ist, daß sein Böschungswinkel ungefähr 3o' beträgt. Obwohl eine Verringerung des
Böschungswinkels bis auf unter ,15r zweckmäßig ist, hat eine solche in diesem Maße
keine so wesentliche Einwirkung auf das Verhalten des Pulvers als die wesentlich
wichtigere Verringerung dieses Winkels von oberhalb 5o° auf unterhalb von 45'.
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Massepulver der beschriebenen Art kann leicht in den engen Raum um
die Elektrode herum, ebenso auch zwischen den Zündkerzenkern und das Gehäuse eingefüllt
und zu einem Körper zusammengepreßt werden, welcher eine gasdichte Verbindung bildet
und den benachbarten Wandungsteilen unter genügender Reibung anliegt, um die Teile
sicher in der richtigen Lage zueinander zu halten, wobei der zusammengepreßte Körper
cine genügende Nachgiebigkeit besitzt, um eine solche dichte Verbindung zwischen
den Teilen auch unter dem Einfluß der ständig wiederholten Temperaturschwankungen
aufrechtzuerhalten, welchen die Zündkerze im Gebrauch ausgesetzt ist, und ohne unzulässige
Beanspruchungen der Teile als Folge der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten
auszulösen.
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Unerwünscht ist ein Zutritt von Feuchtigkeit zu dem zusammengepreßten
Pulver. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, oberhalb desselben einen möglichst
wasserdichten Verschluß anzuordnen. Dies kann auf verschiedene, für den Fachmann
ohne weiteres gegebene Art erfolgen.
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Ein besonders zweckmäßiges Verfahren zum Verschluß des Raumes oberhalb
des Pulvers zwischen dem Kern und dem Gehäuse ist in Abb. t dargestellt, gemäß welcher
der Verschluß durch den Ring 16 erfolgt, der durch den Flansch 15
an Ort und Stelle gehalten wird. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß der Ring
und der Flansch lediglich zum Verschluß des oberen Teiles des Raumes gegen Eintritt
des Wassers oder von anderen nachteilig wirkenden Stoffen dient. Das sichere Halten
des Kernes und des Gehäuses in ihrer richtigen Lage zueinander und unter ständig
gasdichtem SAbschluß erfolgt durch das zusammengepreßte Pulver, welches in für diesen
Zweck voll ausreichender Weise das Gehäuse und den Kern greifend umschließt.
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Natürlich können zum Zwecke des Schutzes gegen das Eindringen von
Wasser auch andere Anordnungen getroffen und im übrigen auch Abänderungen anderer
Art gegenüber der vorstehend beschriebenen und in den Abbildungen veranschaulichten
Ausführungsform der Erfindung vorgenommen werden, ohne ihren Rahmen zct verlassen.