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Hitzebeständiger Isolator mit durchgehender zweiteiliger Mittelelektrode,
insbesondere für Zündkerzen Es sind hitzebeständige Isolatoren, insbesondere für
Zündkerzen mit durchgehender Mittelelektrode bekannt, bei denen die Mittelelektrode
aus zwei verschweißten Teilen besteht, deren Verbindung an ihren einander zugekehrten,
im Querschnitt geschwächten Enden nach Einsetzen in den Isolator durch elektrische
Widerstandserwärmung und Stauchen erfolgt. Die mit Spiel in die Isolatorbohrung
eingesetzten Elektrodenteilewerden hierbei an ihrer Schweißstelle derart gestaucht,
daß die Stauchstelle den Querschnitt Gier lsolatorbohrung ausfüllt, wodurch eine
dichte Verbindung., zwischen Mittelelektrode und Isolator erzielt werden soll. Diese
Abdichtung ist jedoch bei starken Druck- und Temperaturschwankungen, wie sie beispielsweise.
bei Zündkerzen im 13etriel> auftreten, unzureichend, zumal die Schweißstelle selbst
in der 'Mittelzone des gestauchten und die Abdichtung bewirkenden Teiles der Mittelelektrode
liegt, so daß z. B. durch Abbrand an der Schweißstelle verursachte Undichtheiten
unvermeidlich sind. Ferner bewirkt hierbei die beim Abkühlen der Stauchstelle auftretende
Materialschrumpfung eine Querschnittsverringerung der Stauchstelle, so daß schon
hierdurch die angestrebte Abdichtung hinfällig werden kann.. Außerdem ist bei dieser
bekannten Anordnung die eingesetzte Mittelelektrode nur in einer Richtung gegen
Ver-, schieben abgestützt, so daß sich durch Stoßbeanspruchung und Erschütterungen
im Betrieb die Mittelelektrode im Isolator lockern kann.
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Nach der Erfindung sind die genannten Nachteile dadurch beseitigt,
daß jeder der beiden Teile der Elektrode mit einer Schylter und der Isolator mit
je einer Gegenschulter versehen ist, gegen die nach dem
Schweiß-
und Stauchvorgang der Elektrodenteile deren Schultern unter der Wirkung der Materialschrumpfung
angepreßt werden. Hierdurch wird erreicht, daß die Schweiß- und Stauchstelle außerhalb
der Abdichtungsstellen liegt und daher die Abdichtung auch nicht nachteilig beeinflussen
kann. Vielmehr ist hier die Materialschrumpfung nicht so wie bei der bekannten Anordnung
der Abdichtung abträglich, sondern unterstützt und fördert sie, zumal hierbei an
den Einspannstellen bearbeitete Flächen der Elektroden zur Verfügung stehen, die
eine wesentlich wirkungsvollere Abdichtung ermöglichen. Außerdem ist die Elektrode
nach beiden Seiten gegen Verschieben gesichert, so daß sie weder durch Stoß noch
durch andere Beanspruchungen im Betrieb gelockert werden kann.
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Zur Verbesserung der Abdichtung können bei der erfindungsgemäßen Lösung
zwischen den Einspannschultern der Elektrode und den Gegenschultern des Isolators
noch besondere Dichtringe angeordnet werden, was bei der bekannten Lösung nicht
möglich ist.
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Die Verbindung der beiden Teile der --Mittetelektrode wird nach einem
erfindungsgemäßen Verfahren derart ausgeführt, daß die beiden Elektrodenteile nach
Einsetzen in den Isolator zunächst an ihrer Berührungsstelle durch elektrische Widerstandserhitzung
miteinander verschweißt und danach bei einer unterhalb der Schweißtemperatur liegenden
Temperatur vorteilhaft bis zur festen Anlage der jeweiligen Einspannschultern der
Elektrodenteile. gegen die entsprechenden Gegenschultern des Isolators gestaucht
werden. Durch die Temperaturverminderung beim Stauchvorgang kann die Anwendungsdauer
der höheren Schweißtemperatur auf das nur für die Schweißung erforderliche Zeitmaß
begrenzt werden, wodurch der Aufwand an elektrischer Energie verringert wird. Beim
Stauchen können die Längentoleranzen 'zwischen den Einspannschultern des Isolators
in einfacher Weise ausgeglichen und durch entsprechende Bemessung des Stauchdruckes
bzw. Stauchweges der jeweils gewünschte Anpreßdruck der Elektrodenschultern gegen
die Gegenschultern des Isolators bzw. die dazwischenliegenden Dichtringe im voraus
bestimmt werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Es zeigt Fig. i den Isolator einer Zündkerze im Längsschnitt, Fig. 2 eine Ansicht
der beiden Teile der Mittelelektrode und Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Zündkerze
mit in den Isolator eingesetzter Mittelelektrode. Der Isolator i ist mit einer axialen
Bohrung 2 versehen, die einen verengten Teil 3 besitzt. Der ühergang zwischen dem
oberen und unteren Teil der Bohrung 2 und dem dazwischenliegenden verengten Teil
3 derselben ist derart ausgebildet, daß zwei Eitispannschultern 4, 5 in der Bohrung
entstehen. Am oberen Ende des Isolators hat die Bohrung 2 eine Nut 6.
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Die Mittelelektrode besteht aus einem als Anschlußbolzen dienenden
Oberteil ? und einem als Zündstift dienenden Unterteil 8. Die einander zugekehrten
Enden 9, io der Teile 7, 8 sind im Querschnitt verjüngt ausgebildet und derart abgesetzt,
daß jeder Teil 7 bzw. 8 eine Abstützschulter 11 bzw. 12 erhält, die in ihrer Form
den Gegenschultern 4 bzw. 5 des Isolators i entsprechen. Der Anschlußbolzen 7 ist
an seinem oberen Ende mit Gewinde versehen und weist unterhalb des Gewindes eine
-keilartige Erhöhung 13 auf.
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Zum Befestigen der Mittelelektrode im Isolator i wird nach Aufschieben
von Dichtringen 14, 15 auf die verjüngten Enden 9, io der Elektrodenteile 7, 8 der
Teil 7 in das obere und der Teil 8 in das untere Ende der Bohrung 2 des Isolators
derart eingeschoben, daß sich die verjüngten Enden 8, 9 in dem Raum 3 zwischen den
Schultern ,4, 5 des Isolators berühren. Der Keil 13 des Teiles 7 greift dabei in
die Nut 5 des Isolators i, wodurch der Teil 6 gegen Drehen gesichert ist. In dieser
Lage hal>en die Schul-@tetn fi,_ii Iden Elektrodenteile 7, 8 durch die entsprechend
lang bemessenen verjüngten Enden 9, io einen gewissen Abstand von den Gegenschultern
4, 5 des Isolators, so daß die Dichtringe 14, 15 lose zwischen den Schultern 4,
11 bzW. 5, 12 liegen. Jetzt werden an die aus dem Isolator herausragenden Enden
der Mittelelektrode 7, 8 die Elektroden einer elektrischen Schweißmaschine angeschlossen
und die beiden Teile der Mittelelektrode mit einem gewissen Druck zusammengedrückt,
worauf der Schweißstrom eingeschaltet wird. Die verjüngten Enden 9, io, welche die
Stelle des größten Widerstandes für den Schweißstrom bilden, werden rasch erwärmt
und die aneinanderliegenden Flächen der Enden 9, io miteinander verschweißt. Im
Anschluß an die Schweißung werden die verjüngten Enden 9, io bei einer unterhalb
der Schweißtemperatur liegenden Temperatur derart gestaucht, daß die Schultern i
i, 12 die Dichtringe 14, 15 mit einem gewünschten Druck gegen die Gegenschultern
4, 5 des Isolators drücken. Das Stauchen kann bei ausgeschaltetem Strom erfolgen;
es kann aber auch nach erfolgter Schweißung noch ein gewisser Erwärmungsstrom eingeschaltet
werden, um eine gewünschte Stauchtemperatur zu halten. Anschließend an das Stauchen
und Abschalten des Stromes bleiben die Elektrodenteile 7, 8 zweckmäßig noch bis
zu einer bestimmten Abkühlung der Stauchstelle unter Druck. Die bei der Abkühlung
der Stauchstelle auftretende Materialschrumpfung bewirkt, daß die Schultern i 1,
12 fest gegen die.Dichtringe 14, 15 gepreßt werden. Durch entsprechende Bemessung
des Stauchdruckes bzw. Stauchweges sowie der Stauchtemperatur kann der Abdichtungsdruck
zwischen den Schultern 4, 11 bzw. 5, 12 so gehalten werden, daß auch bei stärkster
Temperaturbeanspruchung der Zündkerze im Betrieb kein Undichtwerden der Abdichtung
zwischen der Mittelelektrode 7, 8 und dem Isolator i auftreten kann.
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Nach Befestigen der Mittelelektrode 7, 8 in dem Isolator i wird dieser
in an sich bekannter Weise in ein Zündkerzengehäuse 16 eingespannt. Durch die Verdrehsicherung
6, 13 wird verhindert, daß beim Aufschrauben oder Lösen einer Befestigungsmutter
am Gewindeende des Anschlußbolzens 7 schädliche
Drehkräfte auf die
Abdichtstellen übertragen werden.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung und Befestigung der Mittelelektrode
kann natürlich auch bei anderen Isolatoren angewendet werden, bei denen eine gute
Abdichtung zwischen der Mittelelektrode und dem Isolator erforderlich ist.
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Die Einspannschultern der beiden Teile 7, 8 der Mittelelektrode und
des Isolators i können ferner auch anders ausgebildet und auch an anderer Stelle
dieser Teile angeordnet sein. Jedenfalls aber ist es dort, wo im Betrieb starke
thermische Beanspruchungen, wie z. B. bei Zündkerzen, auftreten, zweckmäßig, die
Gegenschultern 4 und 5 so nahe, als dies im Hinblick auf mechanische Beanspruchungen
möglich ist, beieinander anzuordnen, weil dann die hei ungleicher Ausdehnung der
Elektrode und des Isolators auftretenden Wärmedehnungsunterschiede das kleinstmögliche
'Maß ausmachen, so daß ihr Einfluß auf die Abdichtungsgüte möglichst klein bleibt.