EP0673493A1 - Glühkerze. - Google Patents

Glühkerze.

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EP0673493A1
EP0673493A1 EP94930165A EP94930165A EP0673493A1 EP 0673493 A1 EP0673493 A1 EP 0673493A1 EP 94930165 A EP94930165 A EP 94930165A EP 94930165 A EP94930165 A EP 94930165A EP 0673493 A1 EP0673493 A1 EP 0673493A1
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glow tube
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Gabriele Schmidt
Karl-Heinz Schmidt
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Beru Werk Albert Ruprecht GmbH and Co KG
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Beru Werk Albert Ruprecht GmbH and Co KG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001Glowing plugs for internal-combustion engines
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    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
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    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12611Oxide-containing component
    • Y10T428/12618Plural oxides

Definitions

  • the invention relates to a glow plug with a heating rod consisting of an inner pole and a glow tube, in which a heating element is arranged which is electrically connected to the inner pole.
  • Such a glow plug which is known for example from DE-OS 41 33 338, can be designed in the form of a rod glow plug and is used, for example, as a starting aid for an air-compressing internal combustion engine.
  • Glow plugs are also used for ignition support in heaters.
  • the object on which the invention is based is therefore to provide a glow plug of the type mentioned at the outset which has a shorter heating-up time without its service life being impaired.
  • This object is achieved according to the invention in that the glow tube is provided with a coating of a ceramic material at least in the region of its tip.
  • the ceramic coating provided according to the invention acts as surface protection for the glow tube, so that its wall thickness can be reduced considerably.
  • the resultant lower mass has the consequence that the glow plug according to the invention shows a short heating-up time, ie a rapid heating-up, which means that diesel vehicles whose engine is equipped with such glow plugs can be started more quickly. 'The extremely fast heat-up time without compromising Le ⁇ is achieved service life of the glow plug.
  • the design according to the invention also has the advantage that scaling of the material of the glow tube is avoided with the short heating times achieved, long afterglow and high temperatures, which makes it possible to use glow tubes made of a material which is associated with low costs.
  • a cost saving also results from the fact that the glow tube can have smaller tube wall thicknesses.
  • the coating provided according to the invention further fulfills the requirement existing in heating devices that the glowing heating rod tip must be electrically insulated from the glow current.
  • the single figure shows the exemplary embodiment of the glow plug according to the invention in an axial partial section.
  • the embodiment of the glow plug according to the invention shown in the drawing comprises a housing in which a heating rod 1 is arranged, which consists of an inner pole 2 for connection to the electrical power supply and a glow tube 5, in which a heating element 3 is arranged, which has the inner pole 2 is electrically connected.
  • the glow tube 5 has at least at its tip a coating 6, 7 made of a ceramic material, which in the embodiment shown in the drawing consists of a base or adhesive layer 6 made of NiCrAlY, in particular Ni 22Cr 10A1 1Y or a similar material and the actual ceramic cover layer 7, which preferably consists of yttrium-stabilized zirconium dioxide mixed with Ni Cr Al Y.
  • the mixing ratio between the zirconium dioxide and the admixtures is between 10 and 80% for Zr02, especially 50:50.
  • the adhesive layer 6, which is applied directly to the glow tube 5, has a thickness between 10 and 50 ⁇ m, in particular between 20 and 30 ⁇ m.
  • the cover layer 7 is provided on the adhesive layer 6.
  • the glow tube 5 can be made of the alloys commonly used up to now, such as Inconel 600 or 601, but with a low Rigen wall thickness over its entire length or at its tip or made of another particularly cheaper alloy.
  • a suitable heating rod or glow tube shape is provided with a geometry in which edges, corners and sharp transitions are avoided and rounded.
  • R1 denotes a point where there is no coating. If the entire heating rod tip is coated, a radius of approximately 3-5 mm is provided between R1 and R2. In contrast, the radius R3 can only be approximately 1 to 2 mm.

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Description

Glühkerze
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Glühkerze mit einem Heiz- stab aus einem Innenpol und einem Glührohr, in dem ein Hei¬ zelement angeordnet ist, das mit dem Innenpol elektrisch verbunden ist.
Eine derartige Glühkerze, die beispielsweise aus der DE-OS 41 33 338 bekannt ist, kann in Form einer Stabglühker¬ ze ausgebildet sein und dient z.B. als Starthilfe für eine luftverdichtetende Brennkraftmaschine.
Glühkerzen werden darüber hinaus auch zur Zündungsun¬ terstützung bei Heizgeräten eingesetzt.
Das Problem bei den bisher üblichen bekannten Glühker¬ zen dieser Art besteht darin, daß sie den künftigen Anfor¬ derungen an eine kurze Aufheizzeit nicht genügen, oder aber die Verkürzung der Aufheizzeit mit einer Verringerung der Lebensdauer der Glühkerze erkauft werden muß.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Glühke ze der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine kürzere Aufheizzeit hat, ohne daß ihre Lebensdauer beeinträchtigt ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Glührohr wenigstens im Bereich seiner Spitze mit einer Beschichtung aus einem keramischen Material versehen ist .
Die gemäß der Erfindung vorgesehene Keramikbeschichtung wirkt als Oberflächenschutz des Glührohres, so daß dessen Wandstärke erheblich verringert werden kann. Die dadurch erzielte geringere Masse hat zur Folge, daß die erfindungs- gemäße Glühkerze eine kurze Aufheizzeit, d.h. eine schnelle Aufheizung zeigt, wodurch eine schnellere Startbereitschaft bei Dieselfahrzeugen erreicht werden kann, deren Maschine mit derartigen Glühkerzen ausgerüstet ist.' Dabei wird die extrem schnelle Aufheizzeit ohne Beeinträchtigung der Le¬ bensdauer der Glühkerze erzielt.
Die erfindungsgemäße Ausbildung hat weiterhin den Vor¬ teil, daß ein Abzundern des Materials des Glührohres bei den erzielten kurzen Aufheizzeiten, einem langen Nachglühen und hohen Temperaturen vermieden wird, wodurch der Einsatz von Glührohren aus einem Material möglich wird, das mit geringen Kosten verbunden ist. Eine Kostenersparnis ergibt sich dar¬ über hinaus dadurch, daß das Glührohr geringere Rohrwand¬ stärken haben kann.
Die gemäß der Erfindung vorgesehene Beschichtung er¬ füllt weiterhin die bei Heizgeräten bestehende Forderung, daß die glühende Heizstabspitze vom Glühstrom elektrisch isoliert sein muß.
Schließlich wird eine zuverlässige Massefreiheit der Heizstabspitze bzw. des Heizstabes bei zweipoligen Glühker¬ zen, z.B. beim Einbau in das Schutzrohr in Heizungen er¬ reicht.
Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltun¬ gen der erfindungsgemäßen Glühkerze sind Gegenstand der Ansorüche 2 bis 11. Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Glühkerze in einer axialen Teilschnitt- ansieht .
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Glühkerze umfaßt ein Gehäuse, in dem ein Heizstab 1 angeordnet ist, der aus einem Innenpol 2 zum Anschluß an die elektrische Energieversorgung und einem Glührohr 5 besteht, in dem ein Heizelement 3 angeordnet ist, das mit dem Innenpol 2 elektrisch verbunden ist. Das Heiz¬ element 3, das aus einer Heiz- und einer Regelwendel beste¬ hen kann, von denen die Regelwendel mit dem Innenpol 2 ver¬ bunden ist, ist in eine MgO-Füllung 4 im Glührohr 5 einge¬ bettet.
Das Glührohr 5 weist wenigstens an seiner Spitze eine Beschichtung 6, 7 aus einem keramischen Material auf, die bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Untergrund- oder HaftSchicht 6 aus NiCrAlY, ins¬ besondere aus Ni 22Cr 10A1 1Y oder einem ähnlichen Material und der eigentlichen keramischen Deckschicht 7 besteht, die vorzugsweise aus yttriumstabilisiertem Zirkondioxid gemischt mit Ni Cr AI Y besteht . Das Mischungsverhältnis zwischen dem Zirkondioxid und den Zumischungen liegt zwischen 10 und 80 % für Zr02, insbesondere bei 50:50.
Die Haftschicht 6, die direkt auf das Glührohr 5 aufge¬ bracht ist, hat eine Dicke zwischen 10 und 50 μm, insbeson¬ dere zwischen 20 und 30 μm. Die Deckschicht 7 ist auf der Haftschicht 6 vorgesehen.
Bei einer derartigen Ausbildung kann das Glührohr 5 aus den bisher üblicherweise verwendeten Legierungen, wie bei¬ spielsweise Inconel 600 oder 601, allerdings mit einer nied- rigen Wandstärke über seine gesamte Länge oder an seiner Spitze oder aus einer anderen insbesondere kostengünstigeren Legierung bestehen.
Bei einer dünneren Wandung des Glührohres 5 wird eine schnellere Wärmeübertragung vom Heizelement 3 zur Glührohr¬ oberfläche erreicht, wobei darüber hinaus das Glührohr 5 vor einer Verzunderung geschützt ist.
Um eine ausreichende Haftung der Beschichtung über die gesamte Lebensdauer der Glühkerze sicherzustellen, ist eine geeignete Heizstab- oder Glührohrform mit einer Geometrie vorgesehen, bei der Kanten, Ecken und scharfe Übergänge vermieden und abgerundet sind. In der Zeichnung bezeichnet Rl eine Stelle, an der keine Beschichtung vorhanden ist. Bei einer Beschichtung der ganzen Heizstabspitze ist zwischen Rl und R2 ein Radius von etwa 3 - 5 mm vorgesehen. Der Radius R3 kann demgegenüber nur etwa 1 bis 2 mm betragen.
Aufgrund der möglichen geringeren Rohrwandstärke des Glührohres 5 und dem erzielten gleichbleibenden Aufheizver¬ halten kann der Energiebedarf der Glühkerze erheblich ge¬ senkt werden, was das Heizelement 3 schont. Dabei sind nied¬ rigere Heizstabendtemperaturen aufgrund der erzielten größe¬ ren Oberfläche möglich und ergibt sich eine Annäherung an Keramikkerzen.

Claims

Patentansprüche
1. Glühkerze mit einem Heizstab aus einem Innenpol und einem Glührohr, in dem ein Heizelement angeordnet ist, das mit dem Innenpol elektrisch verbunden ist, wobei das Glührohr wenigstens im Bereich seiner Spitze mit einer Beschichtung aus einem keramischen Material versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine HaftSchicht (6) aus Ni Cr AI Y auf dem Glührohr (5) ausgebildet ist und die Beschichtung (7) aus dem keramischen Material in Form einer Deckschicht aus yttriumstabilisiertem Zirkondioxid auf der Haftschicht (6) vorgesehen ist.
2. Glühkerze nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dem Zirkondioxid Ni Cr AI Y zugemischt ist.
3. Glühkerze nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Zr02 zwischen 10 und 80 % liegt.
4. Glühkerze nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis 50:50 beträgt.
5. Glühkerze nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht (6) eine Stärke zwischen 10 und 50 μm hat.
6. Glühkerze nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Haftschicht (6) zwischen 20 und 30 μm liegt.
7. Glühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Glührohr (5) kanten- und eckenfrei und ohne scharfe Übergänge ausgebildet ist.
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