EP0673493B1

EP0673493B1 - Glühkerze

Info

Publication number: EP0673493B1
Application number: EP94930165A
Authority: EP
Inventors: Gabriele Schmidt; Karl-Heinz Schmidt; Hans Delesky
Original assignee: BERU Ruprecht GmbH and Co KG; Beru Werk Albert Ruprecht GmbH and Co KG
Current assignee: BERU Ruprecht GmbH and Co KG; Beru Werk Albert Ruprecht GmbH and Co KG
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1997-01-15
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: US5645742A; DE59401603D1; ES2098159T3; ATE147845T1; JP3609087B2; DE4334771C2; KR100366464B1; KR950704655A; JPH08504938A; BR9405637A; WO1995010736A1; EP0673493A1; DE4334771A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Glühkerze mit einem Heizstab aus einem Innenpol und einem Glührohr, in dem ein Heizelement angeordnet ist, das mit dem Innenpol elektrisch verbunden ist.
Eine derartige Glühkerze, die beispielsweise aus der DE-OS 41 33 338 oder aus der DE-U-8 815 005 bekannt ist, kann in Form einer Stabglühkerze ausgebildet sein und dient z.B. als Starthilfe für eine luftverdichtetende Brennkraftmaschine.
Glühkerzen werden darüber hinaus auch zur Zündungsunterstützung bei Heizgeräten eingesetzt.
Das Problem bei den bisher üblichen bekannten Glühkerzen dieser Art besteht darin, daß sie den künftigen Anforderungen 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 Glühkerze der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine kürzere Aufheizzeit hat, ohne daß ihre Lebensdauer beeinträchtigt ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst.
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 erfindungsgemäße 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 Lebensdauer der Glühkerze erzielt.
Die erfindungsgemäße Ausbildung hat weiterhin den Vorteil, 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 darüber hinaus dadurch, daß das Glührohr geringere Rohrwandstärken haben kann.
Die gemäß der Erfindung vorgesehene Beschichtung erfüllt 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 Glühkerzen, z.B. beim Einbau in das Schutzrohr in Heizungen erreicht.
Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Glühkerze sind Gegenstand der Ansprüche 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 Teilschnittansicht.
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 Heizelement 3, das aus einer Heiz- und einer Regelwendel bestehen kann, von denen die Regelwendel mit dem Innenpol 2 verbunden ist, ist in eine MgO-Füllung 4 im Glührohr 5 eingebettet.
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, insbesondere aus Ni 22Cr 10Al 1Y oder einem ähnlichen Material und der eigentlichen keramischen Deckschicht 7 besteht, die vorzugsweise aus yttriumstabilisiertem Zirkondioxid gemischt mit Ni Cr Al Y besteht. Das Mischungsverhältnis zwischen dem Zirkondioxid und den Zumischungen liegt zwischen 10 und 80 % für ZrO2, insbesondere bei 50:50.
Die Haftschicht 6, die direkt auf das Glührohr 5 aufgebracht ist, hat eine Dicke zwischen 10 und 50 µm, insbesondere 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 beispielsweise Inconel 600 oder 601, allerdings mit einer niedrigen 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 Glührohroberfläche 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 R1 eine Stelle, an der keine Beschichtung vorhanden ist. Bei einer Beschichtung der ganzen Heizstabspitze ist zwischen R1 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 Aufheizverhalten kann der Energiebedarf der Glühkerze erheblich gesenkt werden, was das Heizelement 3 schont. Dabei sind niedrigere Heizstabendtemperaturen aufgrund der erzielten größeren Oberfläche möglich und ergibt sich eine Annäherung an Keramikkerzen.

Claims

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 Al 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.
Glühkerze nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dem Zirkondioxid Ni Cr Al Y zugemischt ist.
Glühkerze nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an ZrO2 zwischen 10 und 80 % liegt.
Glühkerze nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis 50:50 beträgt.
Glühkerze nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht (6) eine Stärke zwischen 10 und 50 µm hat.
Glühkerze nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Haftschicht (6) zwischen 20 und 30 µm liegt.
Glühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Glührohr (5) kanten- und eckenfrei und ohne scharfe Übergänge ausgebildet ist.