-
Leitende Dichtmasse zum Einsetzen und leitenden Verbinden von zweistückigen
Leitern innerhalb eines Isolators, insbesondere bei Zündkerzen Die Erfindung betrifft
Dichtmassen zum Einfügen zwischen Isolatoren und Leitern, mit dem Zweck, sie fest
miteinander zu vereinigen. Das besondere Anwendungsgebiet der Erfindung sind Zündkerzen,
doch beschränkt sich die- Erfindung hierauf nicht; sie läßt sich vielmehr beispielsweise
auch bei einer Zahl verschiedener anderer elektrischer Vorrichtungen benutzen, z.
B. bei Einführungen für Radio- und Kühlanlagen u. dgl.
-
Die Erfindung richtet sich auf eine leitende Dichtmasse zum Einsetzen
und leitenden Verbinden zweistückiger Leiter innerhalb eines Isolators und kennzeichnet
sich der Hauptsache nach dadurch, daß die Masse ein Gemisch ist aus einem bei der
Erwärmung weich und danach beim Abkühlen hart werdenden Stoff, wie einem polymerisierbaren
Planzenöl oder Glas mit einem elektrisch leitenden pulverigen Stoff, wie Graphit,
Kupferstaub o. dgl.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein borsaures Glas,
z. B. eine Magnesiumborsäure oder ein Borosilicatglas, verwendet.
-
Die Erfindung umfaßt ein besonderes Verfahren zum Verbinden eines
Isolators und eines zweistückigen Leiters z. B. für Zündkerzen und besondere Gestaltungen
des Isolators. - Das dichte Einsetzen von einteiligen Leiternin Zündkerzenisolatoren
mittels warmflüssigen und bei Abkühlung erstarrenden Kittes ist bekannt. Demgegenüber
ist ein wichtiger Vorteil darin zu erblicken, daß
eine solche Masse
zum gasdichten Einsetzen und leitenden Verbinden zweistöckiger Leiter innerhalb
eines Isolators: brauchbar ist.
-
Vorbekannt ist auch die Verwendung von: Borosilicatglas zum gasdichten
Einsetzen: von.-Leitern.
-
Vorzugsweise wird das Gut aus zerstäuü:-ten Bestandteilen bereitet,
und es wird ein Kügelchen daraus in der Isolatorbohrung längs der Elektrode gebildet.
Das Ganze wird dann in einem Ofen auf eine Temperatur erhitzt, die im Falle des
Glasgemisches genügt, um das Kügelchen zu schmelzen, worauf einer der Mitteldrahtabschnitte
in die Isolatorbohrung eingeführt wird, um das geschmolzene Glas in den Raum zwischen
Mitteldraht und Bohrungswand zu zwängen. Die geschmolzene Dichtmasse geht somit
eine keramische Bindung mit dem Isolatorstoff ein und gelangt zugleich in innige
Berührung mit dem Metall des Mitteldrahts, so daß beim Kühlen Draht und Isolator
fest und gasdicht miteinander verbunden sind.
-
Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise durch Zündkerzen,
dargestellt im Längsschnitt, veranschaulicht; es sind Fig. i und 2 Anwendung der
Masse bei einer zweistöckigen Elektrode, Fig. 3 Anwendung bei einer anderen Kerzenform,
Fig. q, und 5 zwei Arten einer Abänderung, Fig.6 weitere Abänderung, Fig. 7 und
8 Darstellung der Anwendung der Masse in Glasform, Fig. 9 und io Darstellung des
gleichen Verfahrens bei zwei Arten von Kerzen mit zweistöckigen Elektroden.
-
Wie die Zeichnungen zeigen, besitzt der Isolator i einer Zündkerze,
aus Porzellan oder einem gleichwertigen keramischen Stoff, einen Längskanal, durch
den sich die Mittelelektrode der Kerze erstreckt. Der Kanal weist einen erweiterten
Oberteile auf, der bei 3 mit Innengewinde versehen ist, und einen. engeren unteren
Teil .q. sowie einen inneren tragenden Absatz 5.
-
Das Innenstück 6 einer zweistöckigen Elektrode paßt dicht in den Kanal
q, ist jedoch nicht darin einzementiert, so daß es sich bei Temperaturschwankungen
frei dehnen und zusammenziehen kann. Mit einem erweiterten Kopf 7 ruht dieses Stück
auf dem Absatz 5. Eine Scheibe aus weichem Metall, z. B. Kupfer, Asbest oder Asbest
in Kupfermantel, kann gegebenenfalls zwischen Kopf 7 und Absatz 5 eingelegt sein.
-
Beim Herstellen einer Dichtung am oberen Ende des unteren Elektrodenstücks
(Fig. i und 2) bringt man zunächst das Stück 6 an seinen Platz (Fig. i) und versenkt
dann eine Masse plastischen Stoffs 8, ungefähr von der Konsistenz von Gläserkitt,
in Form eines Kügelchens in den Kana12 bis zur Auflage auf dem Kopf 7. Dieses Kügelchen
wird
| :dann gepreßt oder gestampft, damit es das |
| gittere Ende dieses Kanals ausfüllt und finit |
| - @iyi" Kanalwänden und dem Kopf 7 eine |
| 'rüge Berührung eingeht, wie bei 9 in Fig. -a |
| -angedeutet ist. |
Das obere oder äußere Stück io der zweistöckigen Elektrode, das bei i i Gewinde
besitzt, um eine Sperrverbindung mit dem finit Innengewinde versehenen Teil 3 zu
bilden, wird dann fest in Berührung mit dem plastischen Stoff 9 geschraubt, der
dadurch innig gegen den Kopf 7 und die Kanalwände gepreßt wird. Das äußere Ende
des oberen Stückes io besitzt gleichfalls Gewinde bei 12, so daß sich das Speisekabel
anschließen läßt.
-
Bei der Anwendung der Erfindung auf eine. bekannte Zündkerze mit Vorkehrung
zum Unterdrücken von Hochfrequenzschwingungen, welche Störungen bei benachbarten
Rundfunkapparaten hervorrufen, wie Fig.3 zeigt, wird ein Kügelchen aus plastischem
Stoff in das untere Ende des weiteren Kanals 2 oberhalb des und um den Kopf 7 als
Dichtung eingepreßt oder -gestampft, bei 13, und dann wird ein Körper 14 von hohem
Widerstand zwischen die Dichtung und das Innenende der Außenelektrode io eingelegt.
-
Der plastische Stoff gemäß einem Merkmal der Erfindung ist aus einem
flüssigen Bindemittel hergestellt, dem ein inerter Bestandteil zur Erzielung von
Konsistenz zugesetzt ist, das Bindemittel kennzeichnet sich dadurch, daß es bei
Erhitzung erhärtet und fest wird, ohne Zutritt von Luft und ohne Freiwerden von
Gas oder flüchtigen Stoffen, wie es bei solchen Härtevorgängen wegen der Zersetzung
des Bindemittels selbst oder eines Bestandteils davon vorkommt. Der inerte Stoff
ist ein Füllmittel, um der Masse Konsistenz zu verleihen, so daß sie sich zu einem
Kügelchen o. dgl. formen und dann zum Ausfüllen des sie umschließenden Raums weiterverformen
läßt, wie geschildert. Den zusammengebauten Isolierkörper kann man erhitzen, um
das Erhärten und Fesriverden der Bindemasse vor dem Zusammenbau des Isolierkörpers
mit dem Mantel oder Gehäuse einer Zündkerze durchzuführen. Oder man kann auch die
vollständige Zündkerze in Gebrauch nehmen, bevor das Bindemittel zu einer festen
Masse erhärtet; in diesem Fall erfolgt das Erhärten, sobald die Kerze im Betrieb
des Motors heiß wird. Der plastische Stoff bietet eine gasfeste Dichtung bereits,
ehe er der Erhitzung unterworfen wird; nur das Setzen und Erhärten der flüssigen
Bindemasse und die Umwandlung der plastischen Masse in einen festen Dichtkörper,
wodurch
er in Wirklichkeit ein Teil des Isolierkörpers selbst wird, hängt von der Erhitzung
ab.
-
Geeignete Dichtstoffe für diesen Zweck sind gewisse polymerisierbare
Pflanzenöle. Diese Eigenschaft ist besonders ausgeprägt`-bei Tungöl oder chinesischem
Holzöl. Andere Öle sind Perillaöl, Leinöl, Rüböl und ähnliche Pflanzenöle der gewöhnlich
als Trockenöle bezeichneten Gattung, von denen man annimmt, daß sie hauptsächlich,
wenn nicht ganz, durch Absorption von Sauerstoff aus der umgebenden Luft trocken
und hart werden eher als durch Hitze ohne Luftzutritt. Diese zuletzt genannten Öle
enthalten jedoch Bestandteile, welche das Hartwerden beim Erhitzen stören; befriedigende
Ergebnisse lassen sich aber erzielen, wenn man ihnen Schwefelmonochlorid bis zum
Betrage von etwa 15 °/o des verwendeten Öls zusetzt; bei dieser Behandlung
lassen sich auch diese Öle an Stelle von Tungöl oder chinesischem Holzöl verwenden,
die ihrerseits keine Zusätze erfordern, wenn man sie im Sinne der Erfindung verwenden
will.
-
Als inerte Stoffe kommen Talk, französische Kreide, Bleiglätte, Ton,
Lampenruß, körniger Graphit, Kupfer und andere Metalle in Pulverform in Betracht.
Tungöl oder chinesisches Holzöl und Graphit verdienen den Vorzug. Wenn Stoffe wie
Lampenruß, Graphit, gekörntes Kupfer usw. benutzt werden, so ist die daraus gebildete
Dichtung elektrisch in verschiedenem Grade leitend, und diese Stoffe empfehlen sich
bei den Ausführungsformen nach Fig.2 und 3; die anderen aufgestellten Stoffe oder
gleichartigen Stoffe dagegen verwendet man gewöhnlich dann, wenn man. Ausführungsformen
der Erfindung ,gemäß Fig. 4, 5 und 6 wählt.
-
Es ergibt sich, daß der elektrische Widerstand des Dichtungsstoffes
-über einen weiten Bereich schwanken kann. Verwendet man Metallpulver oder Graphit
oder Lampenruß als Füllkörper, so wird der Widerstand einer Elektrode einschließlich
desjenigen des Dichtungsstoffs bei der Form nach Fig.2 und 3 keine schädliche Höhe
erreichen; und in allen Fällen, und sogar dann, wenn der Widerstand an der Dichtung
höher als erwünscht ausfüllt, wird das anfängliche Fließen hochgespannten Stroms
den Dichtungsstoff ionisieren und einen Leitungsweg von vergleichsweise geringern
Widerstand erzeugen, der während des nachfolgenden Arbeitens der Kerze andauert.
-
Ist jedoch der Dichtungsstoff von größerem Widerstand als erwünscht,
so kann man zwischen dem oberen und dem unteren Stück einer zweistöckigen Elektrode
einen Leitungsweg besonders beschaffen. So zeigt Fig. 4 ein oberes Elektrodenstück
mit einer Zinke 15 ani Innenende; wird das Stück in den mit Gewinde versehenen Kanal
2 des Isolierkörpers eingeschraubt, so durchdringt die Zinke die plastische Dichtungsmassei6,
und die Spitze der Zinke legt sich gegen den Kopf 7, indem sie sich umbiegt; auf
diese Weise ist ein metallener Leitweg zwischen den Stücken ro und 6 der Mittelelektrode
geschaffen.
-
Eine Abwandlung ist es, das untere Elektrodenstück 8 an seinem Kopf
mit einer Zinke 15 zu versehen (Fig. 5), und in diesem Fall erfaßt das untere Ende
des oberen Teils io die Zinkenspitze und biegt sie um. In jedem Fall gibt die Zinke
nach, bis der plastische Dichtungsstoff in innige Berührung mit der Innenwandung
des umschließenden Raums gelangt, und so ist sowohl Gasdichtigkeit als auch ein
Leitungsweg zwischen den benachbarten Enden der Stücke einer zweiteiligen Mittelelektrode
geschaffen.
-
y Vorzuziehen ist die Anordnung der Zinke an dem oberen Elektrodenstück
wie in Fig. 4, denn das obere Stück ist gewöhnlich aus einem weicheren, leichter
bearbeitbaren und billigeren Werkstoff als das untere, und außerdem läßt sich das
Kügelchen plastischen Stoffs innerhalb des unteren Endes des Kanals 2 und um den
Kopf 7 herum leichter zu= sammenpressen und -stampfen, wenn der Kopf keinen solchen
Vorsprung wie die Zinke 15 besitzt, wie gemäß Fig.5 daraus nach oben hervorsteht.
-
Der Vorsprung oder die Zinke kann jedoch auch zylindrisch gestaltet
sein (bei 17, Fig. 6); hier geht er von dem oberen Ende des unteren Elektrodenstücks
6 aus und ist von dem Dichtungsstoff 18 umgeben. Diese Form ist vorzuziehen, wenn
ein Körper i9 von hohem Widerstand mit Rücksicht auf Rundfunkstörfreiheit im Zündkerzenaufbau
vorgesehen ist, um Schwingungen im Zündkreis zu verhindern; denn in solchen Fällen
bietet das obere Ende des Vorsprungs eine bequeme Abstützung für den Körper hohen
Widerstands. Doch läßt sich ein solcher Vorsprung auch bei den Ausführungsformen
der Erfindung gemäß Fig. 4 und 5 verwenden. In diesem Fall wird der untere Elektrodenteil
während des Zusammenbaues der Teile innerhalb des Isolierkörperkanals mit stärkerer
Kraft gegen den Sitz 5 gepreßt und daran festgehalten, und er wird mit größerer
Sicherheit an seiner Stelle festgelegt, und zwar wegen der größeren Berührungsfläche,
die sich aus der zylindrischen Form ergibt, zum Unterschied von dem kegeligen Vorsprung
mit seiner nachgiebigen Spitze.
-
Damit sich die plastische Dichtung, durch welche das Abdichten der
Mittelelektrode geschieht, setzt und fest wird, wird sie auf eine Temperatur von
etwa 250' C, und zwar etwa
i o Minuten lang, erhitzt; dabei
setzt sich däs plastische Gemisch und erhärtet unter geringer Dehnung, wodurch eine
vollständige und zuverlässige Gasdichtigkeit bei der fertigen Kerze sichergestellt
wird. Das Erhitzen geschieht, wie dargelegt, vorzugsweise nach dem Zusammenbau der
Mittelelektrode, jedoch vor dem Einbringen in den Zündkerzenmantel. Man kann jedoch
auch die ganze Zündkerze zuerst vollständig zusanmfenbauen, worauf in einer kurzen
anfänglichen Betriebszeit ein vollständiges Setzen des plastischen Gemisches stattfinden
wird.
-
Gemäß Fig. 7 besteht das Kügelchen oder Zäpfchen 8 des Dichtungsstoffes,
gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, aus einem Glas, dessen Schmelzpunkt
genügend tief liegt, damit nicht ,der Elektrodenwerkstoff oder'der Isolator beschädigt
wird. Bewährt hat sich für diesen Zweck ein Glas mit einem geringen Dehnungskoeffizienten,
z. B. Magnesium borsäureglas.
-
Zum Herabsetzen der Löslichkeit des Stoffes in Wasser kann es erwünscht
sein, einen Anteil von Borsilicatglas zu verwenden, das sich in gleicher Weise durchneinen
niedrigen Dehnungskoeffizienten auszeichnet. Das Glas wird zunächst zu einem Pulver
von einer Feinheit gemäß dem Sieb Nr.6 der deutschen Normen mit 3 boo Maschen j
e Quadratzentimeter zerkleinert und innig mit einem Füllstoff gemischt, der vorzugsweise
aus Graphit, mit oder ohne Zusatz von Metallen oder Metallverbindungen, wie Carbiden,
Nitriden usw., besteht. Das gepulverte Gut wird mit -oder ohne Zuhilfenahme eines
Bindemittels unter Druck zu Kügelchen oder Zäpfchen geformt.
-
Der ganze in Fig. 7 dargestellte Aufbau wird sodann in einem Ofen
auf eine Temperatur in der Größenordnung von 65o' gebracht, die genügt, um das Zäpfchen
8 zu schmelzen oder zu erweichen, und sodann wird das obere Elektrodenstück io in
die Bohrung so weit eingeschraubt, daß der Dichtungsstoff 9 seinen Weg in den Räum
zwischen dem oberen Elektrodenabschnitt und der Isolatorbohrung nimmt (Fig. 8).
Das Dichtungsgut geht eine innige keramische Bindung mit dem Werkstoff des Isolators
ein und setzt sich auch an dem Metall der Elektrode gehörig fest: Das Glas ist zudem
frei von der üblichen Reißgefahr, die bei Verwendung von Glas ohne den Füllstoff
gewöhnlich besteht. Es ist anzunehmen, daß das Untermengen von Graphit oder anderem
Füllgut dem Glase Gelegenheit zur Dehnung ohne das gewöhnliche Platzen gibt.
-
Die Zusammensetzung des Dichtungsstoffes gemäß diesem Erfindungsmerkmal
kann in weiten Grenzen schwanken. Man kann z. B. ein Glas benutzen, das durch Schmelzen
eines Gemisches von 95°% B203 als Borsäure und 5 % Mg 0 hergestellt ist.
Das entstehende Glas wirdvorzugsweiseluftgekühlt, umdasMahlen zu erleichtern, und
dann zu einem Pulver zerkleinert und mit einer gleichen Menge Blättchengraphit gemischt,
vorzugsweise dem als Blättchenmadagaskar- oder Ticonderogagraphit bekannten. Die
gepulverte Mischung läßt sich leicht ohne Zuhilfenahme eines Bindemittels züKfigelchen
formen, weil derGraphit dafür genügt.
-
Ein weiteres günstiges Gemisch besteht aus 4o°/0 Borsilicätglas, 40°/o
Magnesiumborsäureglas und, 2o % Graphit.
-
Im allgemeinen sind die Gemische von Glas und -Graphit mit einem Graphitgehalt
von io bis 6o °% verwendbar.
-
Metalle wie Kupfer oder Bronze können dem Graphit beigemischt sein,
um dis Wärmeleitfähigkeit des Dichtungsgutes zu verbessern, wodurch man erreicht,
daß die Zündkerze im Motor etwas kühler bleibt als gewöhnlich.
-
Ein anderes Beispiel befriedigenden Dichtungsstoffs besteht aus 50°/a
Magnesiumborsäureglas, 25 °/ö Bornitrid und 251/0 Wolframcarbid. Dieser Werkstoff
ist gut, aber etwas teuer.
-
Der Dichtungsstoff beschränkt sich. in seiner Verwendbarkeit nicht
auf die dargestellten besonderen Anwendungsfälle. So läßt sich z. B. der Stoff zum
Festlegen des Isolators auch innerhalb des Mantels 23 benutzen, wie es bei 24 in
Fig: 8 gezeigt ist. Hier vertritt der Stoff die Stelle des üblichen Kupferzopfes.
AuchvieleweitereAnwendemöglichkeiten des Dichtungsgutes bei Isolatoren und Leitern
werden sich der Fachwelt darbieten.