NL8201670A

NL8201670A - IGNITION BODY.

Info

Publication number: NL8201670A
Application number: NL8201670A
Authority: NL
Original assignee: Champion Spark Plug Co
Priority date: 1981-04-23
Filing date: 1982-04-22
Publication date: 1982-11-16
Also published as: JPS57180887A; AU545056B2; DE3149676A1; IT1149685B; CA1198331A; MX157006A; AU7965882A; FR2504745A1; BR8202241A; GB2097469B; GB2097469A; FR2504745B1; CH654956A5; SE8107635L; IT8219847A0; JPH0374491U; BE891667A

Description

____ _____________ .. . ... . .. . .... . . ...... . - - ' ....... -4 * N/30,547-dV/f.____ _____________ ... .... ... ..... . ....... - - '....... -4 * N / 30,547-dV / f.

Onts tekings orgaan.Ignition organ.

De uitvinding heeft betrekking op een ontste-kingsorgaan met een ontstekingsuiteinde en een aansluituit- -einde, voorzien van een metalen mantel, die losneembaar kan worden aangebracht in een verbrandingsmotor en die aan het 5 ontstekingsuiteinde een oppervlak bezit, dat een ringvormige massa-elektrode vormt, waarbij binnen de metalen mantel een keramische isolator is aangebracht, die een centrale boring bezit, waarin een centrale elektrode is geplaatst, welke een ontstekingsuiteinde bezit, dat een vonkspleet insluit 10 met de ringvormige massa-elektrode van de mantel, in het bijzonder op een ontstekingsorgaan van het hoge energietype» Tijdens bedrijf in bijvoorbeeld een straalmotor wordt een dergelijk ontstekingsorgaan ontstoken door een condensator— ontladingsontstekingssysteem van het hoogspannings- of laag-15 spanningstypeDe vonkontlading van de hoogspanningsontste-kingsorganen treedt gewoonlijk op langs een oppervlak van ' een diëlektrisch keramisch materiaal,, dat zodanig ia aangebracht, dat het grenst aan de vonkspleet tussen de centrale - en de massa-elektrode. Voor het ioniseren van de vonkspleet 20 ter verkrijging van. de ontlading is een "hoge" spanning nodig, gewoonlijk in de orde van 10.000 tot 30.000, V..The invention relates to an ignition member having an ignition end and a connection end end, provided with a metal jacket, which can be detachably mounted in a combustion engine and which has a surface at the ignition end which forms an annular mass electrode. wherein a ceramic insulator is provided within the metal jacket, which has a central bore, in which is placed a central electrode, which has an ignition end, which encloses a spark gap with the annular mass electrode of the jacket, in particular on a high energy type igniter »During operation in, for example, a jet engine, such an igniter is ignited by a capacitor discharge ignition system of the high voltage or low voltage type. The spark discharge of the high voltage igniters usually occurs along a surface of a dielectric ceramic material, , that such a declaration that it is adjacent to the spark gap between the central and ground electrodes. For ionizing the spark gap 20 to obtain. the discharge requires a "high" voltage, usually on the order of 10,000 to 30,000, V ..

Ontstekingsorganen voor toepassing bij een laagspanningsontstekingssysteem, waarbij gewoonlijk een spanning van 200 - 5.000 V wordt toegepast, bezitten een elek-25 trisch halfgeleidend oppervlak, dat aan de vonkspleet tussen een centrale elektrode en een massa-elektrode· grenst. Het is gebleken, dat bij een ontstekingsorgaan met een aldus aangebracht halfgeleidend oppervlak de spanning, die nodig is voor een vonkontlading, wordt beperkt in vergelijking met een 30 ontstekingsorgaan, waar' zich op deze plaats een isolatie bevindt.Igniters for use in a low voltage ignition system, usually employing a voltage of 200-5000 V, have an electrical semiconductive surface adjacent to the spark gap between a central electrode and a ground electrode. It has been found that in an igniter with a semiconductor surface thus applied, the voltage required for a spark discharge is limited in comparison with an igniter, where an insulation is located at this location.

Bij een hoog- of laagspanningsontstekingsorgaan treedt een ontlading van een eerder opgeladen condensator op, als een vonk aanwezig is tussen de massa en centrale elektro-35 de. De ontlading van de condensator heeft tot gevolg, dat de vonk. een hoge energie-inhoud heeft, dat wil zeggen tot ongeveer 2Q J.In a high or low voltage igniter, a discharge of a previously charged capacitor occurs when a spark is present between the ground and central electrical. The discharge of the capacitor results in the spark. has a high energy content, i.e. up to about 2Q J.

Er zijn tot op heden verschillende elektrisch 8201670 -2— halfgeleidende en isolerende materialen voorgesteld en ook toegepast bij de vonkspleet van ontstekingsorganen voor zowel laag- als hoogspanningsontstekingssystemen. Het Amerikaanse octrooischrift 3.558.959 beschrijft bijvoorbeeld een 5 laagspanningsontstekingsorgaan, waarbij halfgeleidende lichamen worden toegepast, welke zijn samengesteld uit warm geperste mengsels van aluminiumoxyde en siliciumcarbide.Various electrically 8201670-2 semiconducting and insulating materials have been proposed to date and have also been used in the spark gap of igniters for both low and high voltage ignition systems. For example, US Pat. No. 3,558,959 discloses a low voltage igniter employing semiconductor bodies composed of hot pressed mixtures of aluminum oxide and silicon carbide.

Het is ook bekend, dat voor laagspanningstoepassingen geschikte halfgeleiders kunnen worden geproduceerd door een 10 lichaam door persen te vormen uit een mengsel van siliciumcarbide. en aluminium-silicaat, waarbij het lichaam in siliciumcarbide-deeltjes wordt ingebed en gebakken (zie bijvoorbeeld de Amerikaanse octrooischriftèn 3.376.367 en 3.573.231).· Voorts beschrijft het Amerikaanse octrooischrift 15 3.968.057 een werkwijze voor het vervaardigen van een half geleider uit door aluminiumoxyde gebonden siliciumcarbide voor toepassing bij een laagspanningsontstekingssysteem met hoge energie, terwijl het Amerikaanse octrooischrift 4.120.829 een verbeterde halfgeleider uit silicumcarbide 20 beschrijft met een elektrisch niet-geleidende glasbindende fase..It is also known that semiconductors suitable for low voltage applications can be produced by molding a body from a mixture of silicon carbide. and aluminum silicate, the body being embedded and baked into silicon carbide particles (see, for example, U.S. Pat. Nos. 3,376,367 and 3,573,231). Furthermore, U.S. Patent No. 3 3,968,057 describes a method of manufacturing a semiconductor alumina bonded silicon carbide for use in a high voltage low voltage ignition system, while U.S. Patent 4,120,829 describes an improved semiconductor silicon carbide 20 having an electrically non-conductive glass-bonding phase.

Halfgeleiderlichamen uit door siliciumnitride gebonden silicumcarbide voor toepassing bij laagspannings— ontstekingsorganen zijn bekend uit het Amerikaanse octrooi-25 schrift 3.052.814. Volgens dit octrooischrift zijn ontstekingsorganen, die gebruikmaken van een halfgeleidend lichaam uit silicumcarbide gebonden met siliciumnitride beter bestand tegen drukkrachten,. extreme temperaturen, trilling en vonk-erosie-invloeden, die tijdens bedrijf in een verbrandings-30 kamer optreden dan de ontstekingsorganen, waarbij de bekende materialen worden toegepast. Het is gebleken , dat de toepassing van halfgeleiderlichamen, die uit een genitreerde charge van Si..en SiC zijn gevormd, de problemen minimaliseren, welke worden veroorzaakt door zeer grote poreusheid, 35 geringe druksterkte, geringe weerstand tegen vonkerosie en chemische wijzigingen in de verbrandingskamer (met een hierdoor veroorzaakte wijziging in elektrische eigenschappen!, welke werden waargenomen bij de halfgeleiders die bij de bekende ontstekingsorganen werden toegepast.Silicon nitride-bonded silicon carbide semiconductor bodies for use with low-voltage igniters are known from U.S. Patent 3,052,814. According to this patent, ignitors employing a silicon carbide semiconductor body bonded with silicon nitride are more resistant to compressive forces. extreme temperatures, vibration and spark erosion influences which occur during operation in a combustion chamber than the igniters, using the known materials. It has been found that the use of semiconductor bodies formed from a nitrated batch of Si and SiC minimize the problems caused by very high porosity, low compressive strength, low resistance to spark erosion and chemical changes in the combustion chamber (with a change in electrical properties caused thereby, which was observed in the semiconductors used in the known igniters.

40 Het Britse octrooischrift 717.555 beschrijft ...........40 British Patent 717,555 describes ...........

8201670 -3- fc * methoden voor het vervaardigen van gevormde siliciumnitride-lichamen uit siliciummetaal. De door een reactie gebonden siliciumnitridelichamen, die op deze wijze worden vervaardigd, zouden bestan<f^ïegen warmteschokken, een hoge mechani-5 sche sterkte hebben en goed bestand zijn tegen oxydatie en chemische aantasting..De diëlektrische eigenschappen van de siliciumnitridelichamen, die volgens deze methoden zijn vervaardigd, zouden volgens de beschrijving overeenkomen met die van silica. Voorts wordt aangegeven, dat de silicium-10 nitridelichamen zouden kunnen worden gebruikt bij hoge temperatuurtoepassingen? zoals straalmotorverbrandingskamers, uitlaatpijpbekledingen, raketverbrandingskamers en uitlaatpijpen en bougielicharaen.8201670 -3- fc * Methods for manufacturing formed silicon nitride bodies from silicon metal. The reaction-bonded silicon nitride bodies produced in this manner are said to be heat shock resistant, have high mechanical strength, and have good resistance to oxidation and chemical attack. The dielectric properties of the silicon nitride bodies, which if these methods were prepared, the description would correspond to that of silica. It is further indicated that the silicon-nitride bodies could be used in high temperature applications? such as jet engine combustion chambers, exhaust pipe linings, rocket combustion chambers and exhaust pipes and spark plug bodies.

Hoewel vele materialen zijn voorgesteld 15 voor toepassing bij ontstekingsorganen, die einder een hoge druk moeten werken (zie bijvoorbeeld de Amerikaanse octrooi-schriften 2.684.665, 2.786.158, 3.344.304 en 3.558.959) is tot op heden niet gesuggereerd om siliciumnitride of een mengsel van siliciumnitride met andere materialen toe te pas-20 sen als isolatoroppervlak, dat grenst aan de vonkspleet van ontstekingsorganen, die behoren tot een hoogspanningsontste— kingssysteem met hoge energie. Dergelijke ontstekingsorganen staan bloot aan buitengewoon zware thermische, mechanische en elektrische spanningen tijdens bedrijf in straal- en andere 25 verbrandingsmotoren. De bekende isolatoren, die bij dergelijke ontstekingsorganen worden toegepast, zijn vervaardigd uit materialen, zoals aluminiumoxyde en berylliumoxyde, waaruit keramische lichamen worden vervaardigd, die een bevredigende werking vertonen als elektrische isolator, indien zij op ge-30 schikte wijze zijn aangebracht nabij het ontstekingsuiteinde van een ontstekingsorgaan voor hoge energie. Isolators uit aluminiumoxyde staan tijdens bedrijf echter bloot aan een ernstige vonkerosie en achteruitgang door thermische schokken. Hoewel isolators uit berylliumoxyde aanmerkelijk duurzamer 35 zijn en bestand zijn tegen thermische schokken dan de uit aluminiumoxyde vervaardigde isolators, is berylliumoxyde toxisch voor de mens, zodat het minder gewenst is dit materiaal bij de fabricage van ontstekingsorganen op grote schaal te gebruiken.While many materials have been proposed for use with igniters which must operate at high pressures (see, for example, U.S. Pat. Nos. 2,684,665, 2,786,158, 3,344,304, and 3,558,959), no suggestion has yet been made of silicon nitride or use a mixture of silicon nitride with other materials as the insulator surface adjacent to the spark gap of igniters belonging to a high energy ignition system. Such igniters are exposed to extremely heavy thermal, mechanical and electrical stresses during operation in jet and other combustion engines. The known insulators used in such igniters are made of materials, such as alumina and beryllium oxide, from which ceramic bodies are produced which exhibit a satisfactory action as an electrical insulator when suitably disposed near the ignition end of a high energy ignition device. However, aluminum oxide insulators are subject to severe spark erosion and thermal shock deterioration during operation. While beryllium oxide insulators are considerably more durable and resistant to thermal shock than the alumina insulators, beryllium oxide is toxic to humans, making it less desirable to use this material extensively in the manufacture of igniters.

40 De uitvinding beoogt een ontstekingsorgaan 8201670 -4- van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij een keramische isolator wordt toegepast, die in hoofdzaak uit siliciumnitride bestaat.The object of the invention is to provide an ignition member 8201670-4- of the type mentioned in the preamble, wherein a ceramic insulator is used, which mainly consists of silicon nitride.

Het ontstekingsorgaan volgens de uitvin-5 ding heeft het kenmerk, dat een isolator, die voor een aanmerkelijk gedeelte uit siliciumnitride bestaat, binnen de mantel is aangebracht, waarbij een oppervlak hiervan aan· de vonkspleet grenst, langs welk oppervlak- zich een vonk verplaatst bij een ontlading tussen het ontstekingsuiteinde van 10 de centrale elektrode en de massa-elektrode van de mantel.The igniter according to the invention is characterized in that an insulator, which consists for a considerable part of silicon nitride, is arranged inside the jacket, a surface of which adjoins the spark gap, along which surface a spark moves a discharge between the ignition end of the central electrode and the ground electrode of the jacket.

Op deze wijze wordt een ontstekingsorgaan van het hoge energietype verkregen, dat een aanmerkelijk betere werking dan cle^nfstekingsorganen vertoont.In this way, a high energy type igniter is obtained, which exhibits a markedly better effect than igniters.

Het is gebleken, dat het ontstekings-15 orgaan met een op geschikte wijze gevormd isolatorlichaam, dat voor een aanmerkelijk gedeelte uit siliciumnitriefe bestaat en dat binnen de mantel van het ontstekingsorgaan is aangebracht, tijdens bedrijf veel duurzamer zijn bij toepassing in bijvoorbeeld een straalmotor, waar het ontstekings-20 orgaan bloot staat aan grote thermische, mechanische en elektrische spanningen. De thermische, mechanische en elektrische eigenschappen van een isolatorlichaam, dat uit sili— ciumnitridemateriaal is samengesteld,geeft dit materiaal niet alleen een grotere weerstand tegen vonkerosie en aan-25 tasting door thermische schokken dan de isolators, die uit aluminiumoxyde zijn vervaardigd, maar vertonen verrassenderwijs een nagenoeg even goede werking als een isolator, die uit berylliumoxyde bestaat, zonder dat de hiermee gepaard gaande toxische problemen optreden. De uitvinding verschaft 30 derhalve een verbeterd ontstekingsorgaan, waarbij siliciumnitride wordt gebruikt, welke kan worden vervaardigd zonder de gevaren voor de menselijke gezondheid, die optreden bij de fabricage van ontstefcingsorganen met berylliumoxyde.It has been found that the igniter with a suitably shaped insulator body, which is a substantial portion of silicon nitrile and disposed within the mantle of the igniter, is much more durable during operation when used in, for example, a jet engine, where the ignition member is exposed to high thermal, mechanical and electrical stresses. The thermal, mechanical, and electrical properties of an insulator body composed of silicon nitride material not only give this material greater resistance to spark erosion and thermal shock attack than the insulators made from aluminum oxide, but surprisingly almost as good performance as an insulator consisting of beryllium oxide, without the associated toxic problems occurring. Thus, the invention provides an improved ignitor using silicon nitride, which can be manufactured without the human health hazards associated with the manufacture of beryllium oxide ignitors.

De uitvinding wordt hierna nader toege-35 licht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoerings-voorbeeld is weergegeven.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which an exemplary embodiment is shown.

Fig. 1 is een langsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van het hoogspanningsontstekingsorgaan volgens de uitvinding.Fig. 1 is a longitudinal section of an embodiment of the high voltage ignition device according to the invention.

40 Fig.2is een schematisch weergegeven ver- 8201670 «MU' -5- tikale doorsnede van een uit siliciumnitride bestaande isolator op grotere schaal, die’zich binnen de mantel, van het ontstekingsorgaan volgens fig. 1 bevindt.Fig. 2 is a schematically shown vertical section of a larger scale silicon nitride insulator, located within the jacket, of the igniter of Fig. 1.

Fig. 3 is een gedeeltelijk weergegeven door-5 snede van het ontstekingsuiteinde van een andere uitvoeringsvorm van het ontstekingsorgaan volgens de uitvinding.Fig. 3 is a partial sectional view of the firing end of another embodiment of the firing member of the invention.

In fig. 1 is een voor een hoge spanning en een hoge energie geschikt ontstekingsorgaan 10 weergegeven, dat een ontstekingsuiteinde 11 en een aansluituiteinde 12 10 omvat.. Het ontstekingsorgaan 10 is voorzien van een metalen mantel 13 en een centrale elektrode 14, waarbij isolatoren 15,16 en 17 in de ringvormige ruimte tussen de mantel 13 en de elektrode 14 zijn gemonteerd. De mantel 13 heeft een binnenwaarts gericht ringvormig gedeelte 18 aan het ontste-15 kingsuiteinde 11 van het ontstekingsorgaan 10, welk gedeelte 18 een massa-elektrode vormt. Het ontstekingsorgaan 10 wordt losneembaar zodanig aangebracht, dat het ringvormige gedeelte 18 uitsteekt in de ontstekingskamer van een bijbehorende motor (niet weergegeven) en is geaard aan de motor, 20 doordat het gedeelte 18 via de mantel 13 hiermee in contact staat. De isolator 15, dat uit een aluminiumoxydelichaam bestaat,, is- nabij het aansluituiteinde 12 van het ontstekingsorgaan 10 geplaatst, ten einde een cilindrische holte 19 te vormen, waarin een contact van een bijbehorend ontste— 25 kingssysteem (niet weergegeven! elektrisch in verbinding kan worden gebracht met een gedeelte van de centrale elektrode, 14, dat in de holte 19 uitsteekt. De isolator 16, die uit een aluminiumoxydeliehaam bestaat, bezit een centrale boring waarin de centrale elektrode 14 is opgenomen, en verloopt in 30 axiale richting-vanaf de onderzijde van de holte 19 met een buisvormig gedeelte 20 tot een punt nabij het ontstekingsuiteinde 11 van het ontstekingsorgaan 10, waar de isolator 16 zich in een ringvormige ruimte 21 tussen de isolator 17 en de centrale elektrode 14 bevindt.Fig. 1 shows a ignition device 10 suitable for a high voltage and a high energy, which comprises an ignition end 11 and a connection end 12 10. The ignition member 10 is provided with a metal jacket 13 and a central electrode 14, with insulators 15 , 16 and 17 are mounted in the annular space between the jacket 13 and the electrode 14. The jacket 13 has an inwardly directed annular portion 18 at the firing end 11 of the igniter 10, which portion 18 forms a ground electrode. The igniter 10 is releasably mounted such that the annular portion 18 protrudes into the ignition chamber of an associated engine (not shown) and is grounded to the engine by the portion 18 contacting it through the jacket 13. The insulator 15, which consists of an aluminum oxide body, is placed near the terminal end 12 of the igniter 10 to form a cylindrical cavity 19 in which a contact of an associated ignition system (not shown) can electrically communicate with a portion of the central electrode, 14, which protrudes into the cavity 19. The insulator 16, which consists of an aluminum oxide body, has a central bore in which the central electrode 14 is received, and extends in axial direction from the underside of the cavity 19 with a tubular portion 20 to a point near the firing end 11 of the firing member 10, where the insulator 16 is located in an annular space 21 between the insulator 17 and the central electrode 14.

35 De isolator 17, welke uit een althans nage noeg zuiver siliciumnitridelichaam bestaat, is in de ringvormige ruimte 21 geplaatst en bezit een buisvormig gedeelte 22, dat zich tussen een gedeelte, van de isolator 16 en de mantel 13 bevindt en zich axiaal in de richting van het. aan— 40 sluituitexnde 12 van het ontstekingsorgaan 10 uitstrekt.The insulator 17, which consists of an at least substantially pure silicon nitride body, is placed in the annular space 21 and has a tubular portion 22 which is located between a portion of the insulator 16 and the jacket 13 and is axial in the direction from the. connector 40 extends 12 from the igniter 10.

8201670 -6-8201670 -6-

De centrale elektrode 14 heeft een in radiale richting vergroot ontstekingsuiteinde 23,- dat op de centrale elektrode 14 is gemonteerd en in de ringvormige ruimte 21 is geplaatst, zodat een gedeelte hiervan grenst aan de siliciumnitride-5 isolator 17 bij het ontstekingsuiteinde 11. De isolator 17 van siliciumnitride verloopt vanaf het buisvormige gedeelte 22 naar het ontstekingsuiteinde 11 van het ontstekingsorgaan 10, waarbij een oppervlak 24 aan een vonkspleet grenst, die tussen het ontstekingsuiteinde 23 van de centrale elektrode 10 14 en de ringvormige massa-elektrode 18 van de mantel 13 ligt.The central electrode 14 has a radially enlarged ignition end 23 mounted on the central electrode 14 and placed in the annular space 21 so that a portion thereof is adjacent to the silicon nitride insulator 17 at the ignition end 11. The insulator Silicon nitride 17 extends from the tubular portion 22 to the ignition end 11 of the igniter 10, with a surface 24 adjacent to a spark gap between the ignition end 23 of the central electrode 10 and the annular ground electrode 18 of the jacket 13 .

Een vertikale doorsnede van de isolator 17 van siliciumnitride· is op grotere schaal in fig. 2 afgeheeld ., 15 In fig. 3 is het ontstekingsuiteinde 25 weergegeven van een hoogspanningsontstekingsorgaan voor hoge energie volgens de uitvinding. Het ontstekingsorgaan 25 omvat een onderste metalen mantel 26, die is verbonden met een bovenste metalen mantel 27 door een zilversoldeerverbinding 28, 20 een centrale elektrode 29 met een ontstekingsuiteinde 30 en ringvormige isolatoren 31 en 32. Van de isolator 31 is slechts een buisvormig gedeelte weergegeven. De onderste mantel 26 bezit een binnenwaarts gericht ringvormig gedeelte 33, dat een massa-elektrode vormt.. Bij gebruik is het ontstekingsor-25 gaan 2.5 losneembaar zodanig aangebracht, dat het ringvormige gedeelte 33 uitsteekt in de ontstekingskamer van de bijbehorende motor (niet weergegeven) en aan de motor is geaard, doordat de bovenste mantel 27 hiermede in aanraking is.A vertical cross-section of the silicon nitride insulator 17 is shown in a larger scale in FIG. 2. FIG. 3 shows the ignition end 25 of a high-voltage ignition device according to the invention. The igniter 25 includes a lower metal mantle 26 connected to an upper metal mantle 27 by a silver solder joint 28, a central electrode 29 with an ignition end 30 and annular insulators 31 and 32. Of the insulator 31, only a tubular portion is shown . The lower shell 26 has an inwardly directed annular portion 33, which forms a ground electrode. In use, the ignition member 2.5 is releasably mounted such that the annular portion 33 projects into the ignition chamber of the associated engine (not shown). and is grounded to the motor by the top shell 27 contacting it.

De isolator 31, welke uit een aluminiumoxydelichaam bestaat, 30 is in een ringvormige ruimte 33 geplaatst, tussen de bovenste mantel 27 en de centrale elektrode 29 en bezit een centrale boring, waarin een gedeelte van de centrale elektrode 29 en een buisvormig gedeelte 34 van de isolator 32 zijn aangebracht. Een talkafdichting 35, die gaslekkage moet voorkomen, is in 35 de ringvormige ruimte tussen de onderste mantel 26 en het buisvormige gedeelte 34 van de isolator 32 aangebracht en vult de ruimte op tussen een buitenwaarts gerichte, ringvormige flens 36 van de isolator 32 en een binnenwaarts gerichte, ringvormige flens 37 van de onderste mantel 26.The insulator 31, which consists of an alumina body, 30 is placed in an annular space 33, between the upper shell 27 and the central electrode 29 and has a central bore, in which a portion of the central electrode 29 and a tubular portion 34 of the insulator 32 are provided. A talc seal 35 to prevent gas leakage is provided in the annular space between the lower shell 26 and the tubular portion 34 of the insulator 32 and fills the space between an outwardly facing annular flange 36 of the insulator 32 and an inward directional annular flange 37 of the lower shell 26.

40 De isolator 32, die als een althans nage- 82.0 1 6 70 -7- noeg zuiver silisiumnitridelichaam is uitgevoerd/ verloopt in axiale richting vanaf het buisvormige gedeelte 34 naar een punt nabij de ringvormige massa-elektrode 33, waar de isolator 32 in een ringvormige ruimte 38 tussen de onderste 5 mantel 26 en de centrale elektrode 29 ligt. Een oppervlak 39 van de siliciumnitride-isolator 32 grenst aan een gedeelte van een radiaal verkleind segment 40 van de centrale elektrode 29/ terwijl een oppervlak 41 grenst aan een vonk-spleet tussen het ontstekingsuiteinde 30 van de centrale 10 elektrode 29 en de ringvormige massa-elektrode 33 van de onderste mantel 26.40 The insulator 32, which is constructed as an at least substantially pure silicon nitride body / extends axially from the tubular portion 34 to a point near the annular mass electrode 33, where the insulator 32 is in a annular space 38 lies between the lower shell 26 and the central electrode 29. A surface 39 of the silicon nitride insulator 32 is adjacent to a portion of a radially reduced segment 40 of the central electrode 29 / while a surface 41 is adjacent to a spark gap between the ignition end 30 of the central electrode 29 and the annular mass electrode 33 of the lower jacket 26.

Opgemerkt wordt, dat een isolator met bijvoorbeeld de vorm van de isolator 17 of 32 kan worden vervaardigd uit elk geschikt op siliciumnitride gebaseerd mate-15 riaal inplaats van een althans nagenoeg zuivere silicium— nitride, waarbij de isolator nabij het ontstekingsuiteinde van een ontstekingsorgaan volgens de uitvinding kan zijn gelegen, zodat de vonkontlading zich over een oppervlak hiervan verplaatst. Een. dergelijke isolator kan bijvoorbeeld 20 worden vervaardigd uit silicium-aluminium-oxynitride(SIALON) of uit samenstellingen van siliciumnitride of SIALON en een of meer extra componenten, die als sintermiddel zijn toegevoegd, zoals Y2°3' Ce2°3' La2°3' Sc2°3' Cr 2° 3' M9°' ZnO, NiO, Ti02, Sn02 en. Sr02. Dergelijke sintermiddelen zijn in 25 het bijzonder nuttig bij het drukloos sinteren van SIALON.It is noted that an insulator having the shape of the insulator 17 or 32, for example, may be made of any suitable silicon nitride-based material in place of an at least substantially pure silicon nitride, the insulator being near the ignition end of an igniter according to the The invention may be located so that the spark discharge travels over a surface thereof. A. such an insulator can be made, for example, from silicon aluminum oxynitride (SIALON) or from compositions of silicon nitride or SIALON and one or more additional components added as a sintering agent, such as Y2 ° 3 'Ce2 ° 3' La2 ° 3 'Sc2 ° 3 'Cr 2 ° 3' M9 ° 'ZnO, NiO, Ti02, Sn02 and. Sr02. Such sintering agents are particularly useful in the pressureless sintering of SIALON.

Het ontstekingsorgaan volgens, de uitvinding omvat echter een isolator, welke voor een aanmerkelijk gedeelte uit siliciumnitride bestaat, dat wil zeggen ten minste 50 gewichtsprocent en bij voorkeur ten minste 65 gewichtsprocent.The igniter of the present invention, however, comprises an insulator which consists substantially of silicon nitride, i.e., at least 50 weight percent, and preferably at least 65 weight percent.

30 Er zijn slechts twee uitvoeringsvormen aan de hand van de tekening beschreven. Een ontstekingsorgaan volgens de uitvinding kan ook worden vervaardigd met behulp van een uit twee delen bestaande isolator, die bijvoorbeeld de vorm van de isolator 17 volgens de fig. 1 en 2 bezit en 35 bijvoorbeeld bestaat uit een uit warm geperst, althans nagenoeg zuivere siliciumnitride of een op siliciumnitride gebaseerd materiaal gevormde”knoop", die aan een aluminium-oxyde-isolator is gehecht. Het oppervlak 24 dient uit een dergelijk siliciumnitridemateriaal te bestaan; de knoop kan 40 ongeveer 3,18 mm dik zijn, waarbij een dikte van tenminste 8201670 - > f —’ 8~ 4,76 mm van voordeel is en bij voorkeur een dikte van ten minste 6,35 mm wordt toegepast. Siliciumnitridemateriaal blijkt verrassend bestendig tegen erosie door vonken met hoge energie van het type, dat optreedt in het ontstekingsorgaan 5 10 en dergelijke ontstekingsorganen, zoals bijvoorbeeld het ontstekingsorgaan volgens fig. 3.Only two embodiments have been described with reference to the drawing. An igniter according to the invention can also be manufactured by means of a two-part insulator, which, for example, has the shape of the insulator 17 according to Figs. 1 and 2 and consists, for example, of a hot-pressed, at least substantially pure silicon nitride or a "nitride based material formed" knot "which is bonded to an alumina insulator. The surface 24 should consist of such a silicon nitride material; the knot 40 may be approximately 3.18 mm thick, with a thickness of at least 8201670 -> f - '8 ~ 4.76 mm is advantageous and preferably a thickness of at least 6.35 mm is used Silicon nitride material has been found to be surprisingly resistant to erosion by high energy sparks of the type occurring in the igniter 5. 10 and the like ignition means, such as, for example, the ignition element according to Fig. 3.

De siliciumnitride-isolator van het ontstekingsorgaan volgens de uitvinding kan, of het nu een volledige isolator of een knoop, welke aan een aluminiumoxyde-10 isolator is gehecht, is en of het nu nagenoeg geheel uit siliciumnitride of uit een mengsel van siliciumnitride met ander materiaal bestaat door warm persen worden vervaardigd, zoals hierboven is aangegeven of door drukloos sinteren of door een reactie-bindingsproces. Warmgeperste siliciumnitride-15 isolatoren hebben echter de voorkeur, aangezien zij beter bestand zijn tegen erosie dan een dergelijke isolator, die door drukloos sinteren of door een reactie-binding is gevormd. Warmgeperste lichamen zijn derhalve bijzonder geschikt voor toepassing bij een ontstekingsorgaan, dat tijdens bedrijf 20 aan sterke spanningen wordt blootgesteld, zoals bijvoorbeeld in een straalmotor. Indien de geometrie van het ontstekings— orgaan echter een machinale bewerking van het isolator-.lichaam na het fabriceren en bakken noodzakelijk maakt, verdient een isolator, vervaardigd door drukloos sinteren of 25 een reactie-binding echter de voorkeur,- aangezien hierdoor een betere· machinale bewerking van het lichaam mogelijk is-The silicon nitride insulator of the igniter of the present invention may be a complete insulator or a knot attached to an alumina insulator, and whether substantially all of silicon nitride or a mixture of silicon nitride with other material exists by hot pressing, as indicated above, or by pressureless sintering or by a reaction-bonding process. However, hot-pressed silicon nitride insulators are preferred, since they are more resistant to erosion than such an insulator, which is formed by pressure-free sintering or by a reaction bond. Hot-pressed bodies are therefore particularly suitable for use with an igniter, which is exposed to strong stresses during operation, such as, for example, in a jet engine. However, if the geometry of the igniter necessitates machining of the insulator body after fabrication and firing, an insulator made by pressureless sintering or a reaction bond is preferred, since it provides better machining of the body is possible-

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeelden, die binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kunnen 30 worden gevarieerd.The invention is not limited to the embodiments described above, which can be varied in a number of ways within the scope of the invention.

82016708201670

Claims

1. Igniter not an ignition end and a terminal end, provided with a metal jacket, which can be releasably mounted in a combustion engine and which has a surface at the ignition end which forms an annular mass electrode, wherein the metals a ceramic insulator having a central bore in which a central electrode is placed which has an ignition end which encloses a spark gap with the annular mass electrode 10 of the jacket, characterized in that an insulator provided for a substantial portion of silicon nitride is disposed in the mantle, a surface of which is adjacent to the spark gap, along which surface a spark travels when discharged between the ignition end of the central electrode and the ground electrode from. the cloak.

2. Detector according to claim 1, characterized in that the silicon nitride insulator and the ceramic insulator each have a tubular section, which are in an annular space between the metal jacket and at least a portion of the central electrode located-.

3. Igniter as claimed in claim 2. Note that the silicon nitride insulator extends axially from the tubular portion to the ignition end of the igniter to the surface along which the spark discharge occurs.

Igniter according to any one of the preceding claims, characterized in that the silicon nitride insulator consists of a hot-pressed ceramic material.

Igniter according to any one of claims 1-3, characterized in that the silicon nitride insulator consists of a pressureless sintered ceramic material.

Igniter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the silicon nitride insulator consists of a reaction bonded ceramic material. 8201670