DE1213669B - Glow plug with an electrical resistance heating element made of silicon carbide - Google Patents
Glow plug with an electrical resistance heating element made of silicon carbideInfo
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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Description
Glühkerze mit einem elektrischen Widerstandsheizelement aus Siliziumkarbid Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Glühkerze als Starthilfe für Dieselmotoren.Glow plug with an electrical resistance heating element made from silicon carbide The invention relates to an electric glow plug as a starting aid for diesel engines.
Es ist bekannt, daß das Starten von Dieselmotoren größere Schwierigkeiten bereitet als das Starten von Benzinmotoren, insbesondere bei tiefen Temperaturen. In bezug auf die obenerwähnte Starthilfe gibt es zahlreiche Hilfsmittel, welche angewendet werden können, um das Starten von Motoren zu erleichtern. Dieselmotoren des Vorkammertyps sind manchmal mit elektrischen Glühkerzen versehen, welche heutzutage einen regulären Herstellungsartikel aus hitzebeständigem Nickel-Chrom-Draht darstellen und in Reihe geschaltet sind. Der Draht aus Nickel-Chrom oder Chrom-Nickel-Draht neigt jedoch zu Verbrennung oder Beschädigung innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Verwendungszeit, wenn er einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird.It is known that starting diesel engines has greater difficulty prepares as starting gasoline engines, especially at low temperatures. In relation to the aforementioned jump-start, there are numerous resources which can be used to facilitate engine starting. Diesel engines of the prechamber type are sometimes provided with electric glow plugs, which nowadays represent a regular article of manufacture made of heat-resistant nickel-chromium wire and are connected in series. The wire made of nickel-chromium or chromium-nickel wire however, it tends to be burned or damaged within a relatively short period of time Usage time when exposed to an elevated temperature.
Es sind bereits Glühkerzen bekannt, bei denen das Heizelement aus einem Kohle- oder Graphitstab besteht, der in einer reagenzglasförinigen Hülse gehalten und an seinen beiden Enden mit metallischen Zuleitungsführungen versehen ist.There are already known glow plugs in which the heating element is off consists of a carbon or graphite rod held in a test tube shaped sleeve and is provided with metallic lead guides at both ends.
Weiterhin ist es bekannt, eine Glühkerze zu verwenden, bei der die Glühsubstanz aus Kohle bzw. Graphit in eine als eine Elektrode dienende reagenzglasförmige Metallhülse eingefüllt ist, in die konzentrisch, frei tragend und isoliert von der ersten Elektrode eine zweite stabartige Metallelektrode eingeführt ist.It is also known to use a glow plug in which the Incandescent substance made of carbon or graphite in a test tube shaped as an electrode Metal sleeve is filled into the concentric, cantilevered and isolated from the a second rod-like metal electrode is inserted into the first electrode.
Ebenso ist es bekannt, als Glühkörper z. B. Siliziumkarbid zu verwenden, das die Form eines Bechers hat, in dessen Boden ein die Mittelelektrode aufnehmendes Gewinde eingeschnitten ist und dessen Ränder sich gegen die hohlzylindrische Außenelektrode abstützen.It is also known to use as an incandescent body z. B. to use silicon carbide, which has the shape of a cup with a center electrode in the bottom Thread is cut and its edges against the hollow cylindrical outer electrode prop up.
Es ist bekannt, daß Siliziumkarbid einer der besten heute erhältlichen hitzebeständigen Stoffe ist, welcher hohe Temperaturen aushält und dessen elektrischer Widerstand darüber hinaus so hoch ist, daß er für ein elektrisches Heizelement geeignet ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine direkte Verbindung eines elektrischen metallischen Anschlusses mit dem Siliziumkarbidheizelement nicht möglich ist, da der damit verbundene metallische Anschluß durch eine Oxydierwirkung angegriffen wird, welche sich aus der Hochtemperaturumgebung ergibt. Daher war es unmöglich, das Siliziumkarbidheizelement mit einem elektrischen Leitungsdraht zu versehen.It is known that silicon carbide is one of the best available today is heat-resistant material, which can withstand high temperatures and its electrical In addition, resistance is so high that it is suitable for an electrical heating element is. However, it has been found that a direct connection of an electrical metallic connection with the silicon carbide heating element is not possible because the associated metallic connection attacked by an oxidizing effect which results from the high temperature environment. So it was impossible to provide the silicon carbide heating element with an electrical lead wire.
Die vorliegende Erfindung sucht nun ein verbessertes elektrisches Heizelement an Stelle der Chrom-Nickel- bzw. Halbleiterheizelemente zu schaffen, deren Nachteile oben erläutert wurden. Gemäß der Erfindung wird nunmehr eine Glühkerze mit einem in einer metallischen Glühhülse an-,geordneten elektrischen Widerstandsheizelement aus Siliziumkarbid, welches an beiden Anschlußkontaktstellen fest gegen die Stromzuführungskontakte gepreßt wird, angegeben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß an den Kontaktstellen Graphitkörper zwischengeschaltet sind.The present invention seeks an improved electrical To create a heating element in place of the chrome-nickel or semiconductor heating elements, the disadvantages of which have been explained above. According to the invention there is now a glow plug with an electrical resistance heating element arranged in a metallic glow sleeve Made of silicon carbide, which firmly against the power supply contacts at both connection contact points is pressed, indicated, which is characterized in that at the contact points Graphite bodies are interposed.
Diese Anordnung hat den Vorteil, daß eine Korrosion der Metallteile durch Sauerstoff verhindert wird.This arrangement has the advantage that corrosion of the metal parts prevented by oxygen.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen elektrischen Glühkerze mit dem Siliziumkarbidheizelement werden im folgenden aufgezählt: 1. Das Siliziumkarbidheizelement kann parallel geschaltet werden anstatt der bei Chrom-Nickel erforderlichen Reihenschaltung, da sein Widerstand hoch ist; 2. entweder eine hohe Temperatur oder eine Zeitdauer kann nach Wunsch gesteuert werden; 3. das Siliziumkarbidheizelement wird kaum nachteilig beeinflußt, wenn es einer hohen Betriebstemperatur ausgesetzt wird; 4. die elektrische Glühkerze mit dem Siliziumkarbidheizelement ist stabil und widerstandsfähig gegen Stöße und Schwingungen, während c CI die bekannte mit einem Chrom-Nickel-Heizelement für Schwingungen anfällig ist; 5. das Siliziumkarbidheizelement besitzt eine wesentlich größere Wärmekapazität als das bekannte aus Chromnickel, und 6. ein Widerstandswert von Siliziumkarbid kann geeignet festgelegt werden.Further advantages of the electric glow plug according to the invention with the silicon carbide heating element are listed below: 1. The silicon carbide heating element can be connected in parallel instead of the series connection required for chromium-nickel, since its resistance is high; 2. either a high temperature or a length of time can be controlled as desired; 3. The silicon carbide heating element is hardly adversely affected when exposed to a high operating temperature; 4. The electric glow plug with the silicon carbide heating element is stable and resistant to shocks and vibrations, while the known one with a chromium-nickel heating element is susceptible to vibrations; 5. the silicon carbide heating element has a much larger heat capacity than the known one made of chromium nickel, and 6. a resistance value of silicon carbide can be appropriately set.
7. Durch die Zwischenschaltung der Kohleelektroden zwischen das Siliziumkarbid und die Metallzuführungen entsteht ein dauerhafterer, korrosionsbeständigerer und kontaktmäßig besserer Elektrodenübergang. 7. The interconnection of the carbon electrodes between the silicon carbide and the metal leads creates a more permanent, more corrosion-resistant and better-contact electrode transition.
Es ist daher ein Hauptziel der Erfindung, eine elektrische Glühkerze zu schaffen, welche dauerhafter und zuverlässiger und trotzdem von einfacherer Bauweise als die bekannten Glühkerzen ist, wobei die erfindungsgemäße Zündkerze in einem verhältnismäßig engen Raum eingebaut ist und wobei das eingeschlossene elektrische Heizelement durch eine leicht ausführbare und montierbare Schutzeinrichtung geschützt ist, welche eine direkte Berührung desselben mit einer Atmosphäre erhöhter Temperatur verhindert, in der Korrosion durch Oxydierung auftritt.It is therefore a primary object of the invention to provide an electric glow plug to create which are more durable and reliable and yet of a simpler construction than the known glow plugs, the spark plug according to the invention in one relatively narrow space is installed and the enclosed electrical Heating element protected by a protective device that is easy to implement and assemble which is a direct contact of the same with an atmosphere of elevated temperature prevents corrosion from occurring due to oxidation.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das Heizelement und die Graphitkörper von der Glühhülse durch ein an sich bekanntes Keramikrohr elektrisch isoliert.According to an advantageous embodiment of the invention, the heating element and the graphite body from the glow sleeve through a known ceramic tube electrically isolated.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail, for example, with reference to the drawing.
Die einzige Figur zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Glühkerze. Die elektrische Glühkerze besteht aus einer hitzebeständigen, rohrförmigen Hülse 1 aus Nickel-Chrom-Legierung mit einem geschlossenen Ende links in der Zeichnung, einem Graphitteil 4, welcher konzentrisch in die rohrförmige Hülse 1 zu deren geschlossenem Ende eingesetzt is4 einem hitzebeständigen, rohrformigen elektrischen Isolator 2, vorzugsweise aus keramischem Material, welcher die rohrförmige Hülse 1 konzentrisch auskleidet, einem Heizelement 3 aus Siliziumkarbid, welches in einem innerhalb des Isolators erzeugten Hohlraum eingesetzt ist, wie in der Figur dargestellt, sowie aus dem anderen Graphittejl 4# welcher mit dem Siliziumkarbidheizelement 3 auf der entgegengesetzten Seite des erstgenannten Graphitteiles 4 in Berührung steht.The single figure shows a partially sectioned side view of an electric glow plug according to the invention. The electric glow plug consists of a heat-resistant, tubular sleeve 1 made of nickel-chromium alloy with a closed end on the left in the drawing, a graphite part 4, which is inserted concentrically into the tubular sleeve 1 at its closed end, a heat-resistant, tubular electrical insulator 2 , preferably of ceramic material, which lines the tubular sleeve 1 concentrically, a heating element 3 made of silicon carbide, which is used in an image formed within the insulator cavity, as shown in the figure, as well as from the other Graphittejl 4 # which on the Siliziumkarbidheizelement 3 the opposite side of the first-mentioned graphite part 4 is in contact.
Das andere Ende der metallischen, rohrförmigen Hülse 1 erweitert sich nach außen, und das rechte Ende (in bezug auf die Zeichnung) des hitzebeständigen keramischen Isolators 2 erstreckt sich über eine bestimmte Strecke aus der erweiterten öffnung. Ein Teil eines Anschlußkontaktstiftes 6 aus rostfreiem Stahl ist konzentrisch in den hohlen keramischen Isolator 2 eingeführt.The other end of the metallic, tubular sleeve 1 expands outward, and the right end (with reference to the drawing) of the heat-resistant ceramic insulator 2 extends a certain distance out of the enlarged opening. A part of a terminal contact pin 6 made of stainless steel is concentrically inserted into the hollow ceramic insulator 2.
Ein Halter 5 aus Stahl ist vorgesehen, um die elektrische Glühkerze am Dieselmotor zu befestigen. Dieser Halter 5 hält die rohrförinige Rülse in seiner Längsbohrung mit kleinem Durchmesser sowie Dichtungsmaterial 8 aus Kupfer oder Aluminium, einen hitzebeständigen elektrischen Isolator 7 und eine Scheibenfeder 9 aus hitzebeständigem Molybdän-Stahl in seinem angrenzenden Bohrungsteil mit großem Durzl:unesser. Diese Scheibenfeder ist vorgesehen, um den einen Graphitteil 4 gegen die Innenwand des geschlossenen Endes der rohrförmigen Hülse 1 zu drücken, während der Siliziumkarbid-Teil 3 zwischen dem Graphitteil 4 und dem anderen Graphitteil 4' angeordnet ist, so daß diese aneinanderliegenden Teile durch die Feder 9 mit einem geeigneten Druck gegeneinandergedrückt werden.A holder 5 made of steel is provided to fix the electric glow plug to the diesel engine. This holder 5 holds the tubular sleeve in its longitudinal bore with a small diameter and sealing material 8 made of copper or aluminum, a heat-resistant electrical insulator 7 and a disc spring 9 made of heat-resistant molybdenum steel in its adjoining bore part with a large diameter. This disc spring is provided to press one graph part 4 against the inner wall of the closed end of the tubular sleeve 1 , while the silicon carbide part 3 is arranged between the graph part 4 and the other graph part 4 ', so that these adjoining parts by the spring 9 are pressed against each other with a suitable pressure.
Wenn die so ausaebildete elektrische Glühkerze an einem Dieselmotor angebracht wird, wobei eine elektrische Anschlußschaltung zur Energieversorgung mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, so fließt elektrischer Strom von einer Klemmutter 10, welche mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle verbunden ist, durch den Anschlußkontakt 6, den Graphitteil 4**, das Siliziumkarbidheizelement 3, den Graphitteil 4, die rohrförmige Hülse 1 und den Halter 5 zur Erde oder zum Motor und zum Minuspol der Gleichspannungsquelle. Das dadurch unter Strom gesetzte Siliziumkarbidheizelement erzeugt Wärme, welche wiederum auf die äußere rohrfönnige Hülse 1 durch den hitzebeständigen Isolator 2 übertragen wird, so daß die elektrische Glühkerze in ausreichender Weise Wärme entwickelt.When the electrical glow plug constructed in this way is attached to a diesel engine, with an electrical connection circuit for power supply being connected to a DC voltage source, electrical current flows from a clamping nut 10, which is connected to the positive pole of the DC voltage source, through the connection contact 6, the graphite part 4 **, the silicon carbide heating element 3, the graphite part 4, the tubular sleeve 1 and the holder 5 to earth or to the motor and to the negative pole of the DC voltage source. The silicon carbide heating element thereby energized generates heat, which in turn is transferred to the outer tubular sleeve 1 through the heat-resistant insulator 2, so that the electric glow plug generates sufficient heat.
Das Siliziumkarbid ist hergestellt, indem eine pulvrige Mischung aus Silizium und Kohle bei einer Temperatur von etwa 3000' C im Vakuum gesintert wird. In Abhängigkeit von der Teilchengröße des pulv.rigen Materials, je nachdem, ob dasselbe fein oder grob ist, wird der elektrische Widerstand desselben hoch oder niedrig.The silicon carbide is produced by sintering a powdery mixture of silicon and carbon at a temperature of about 3000 ° C in a vacuum. Depending on the particle size of the powdery material, depending on whether it is fine or coarse, the electrical resistance of the same becomes high or low.
Wie vorangehend ausführlich beschrieben wurde, kann die erfindungsgemäße elektrische Glühkerze eine erhöhte Temperatur erzeugen, ohne daß eine Korrosion der äußeren metallischen Hülse durch Sauerstoff bewirkt wird, und darüber hinaus sind das Siliziumkarbidheizelement und die beiden Graphitteile alle in der metallischen Hülse angeordnet um den Zutritt der heißen Gase zu verhindern.As has been described in detail above, the inventive electric glow plugs generate an elevated temperature without causing corrosion the outer metallic sleeve is effected by oxygen, and beyond the silicon carbide heating element and the two graphite parts are all in the metallic Sleeve arranged to prevent the entry of hot gases.
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