DE2233479A1

DE2233479A1 - Elektrischer anzuender und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2233479A1
Application number: DE2233479A
Authority: DE
Inventors: Reed Albert Palmer; Joseph Gino Raffaelli
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1971-07-08
Filing date: 1972-07-07
Publication date: 1973-01-25
Also published as: CA957425A; AU4438772A; US3774077A

Description

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GMBH 2233 A 7

Freiburg

J.G.Raffaelli-R.A.Palraer 5-

Elektrischer Anzünder und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Anzünder mit zwei elektrischen Verbindern, die in einem Isolierkörper befestigt sind und zwischen deren oberen, aus dem Isolierkörper herausragenden Enden ein Widerstandsdrahtzünder befestigt ist, dessen Werkstoff einen wesentlich höheren spezifischen Widerstand aufweist als der Werkstoff der Verbinder, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Anzünders.

Bisher war es üblich, die Flächenbrenner und Zündbrenner von Gasherden oder -öfen mit einer Platinwendel zu zünden, die nahe am Brenner angeordnet war und durch die ein Strom geschickt wurde, um das Gas auf seine Zündtemperatur aufzuheizen. Alle gebräuchlichen Werkstoffe oxidieren jedoch so stark in der Luft, daß ihre Lebenszeit bei dauernder Aufheizung höchstens drei Tage beträgt.

Im Gegensatz dazu kann ein Draht aus Molybdän-Disilizid (MoSi₂) bis zur Zündtemperatur des Gases aufgeheizt werden und hat im Dauerbetrieb eine Lebenszeit von mindestens eineinhalb Jahren. MoSip ist jedoch äußerst spöde und bricht oft aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen ihm und. seiner Halterung und aufgrund von Stößen, Druck und Erschütterungen. Bis zur vorliegenden Erfindung wurde geglaubt, MoSi₂ sei so spröde, daß es ausschließlich in Form eines gestreckten Drahtes hergestellt oder verwendet werden könne. Dies machte an sich die Ver-

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wendung von MoSi₂ sehr nachteilig. Unglücklicherweise muß ein solcher Draht, wenn er als Widerstandsdrahtzür.der verwendet werden soll, gewöhnlich in der Mitte seiner Länge auf eine Maximaltemperatur erhitzt werden, die sehr hoch ist, um eine zuverlässige Zündung z.B. von Erdgas zu erreichen. Die Tatsache, daß eine hohe Drahttemperatur benötigt wird, begrenzte die Lebensdauer von MoSip-Widerstandsdrahtzündernerheblich.

Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen einem MoSip-Widerstandsdrahtzünder und seiner Halterung, wurden aufwendige Halterungen benötigt (vgl. US-PS 3 569 787). Darüberhinaus ist bei allen bekannten Widerstandsdrahtzündern eine große Zahl teurer und komplizierter Bauelemente erforderlich.

Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß der Widerstandsdrahtzünder aus einer Wendel aus Molybdän-Disilizid (MoSip) besteht. Diese Ausbildung hat den unerwarteten Vorteil, daß ein als Wendel gewickelter MoSip-Draht sich selbst vor Bruch schützt, der aufgrund von Stoßen und Erschütterungen auftreten könnte, weil die Wendel als Schraubenfeder wirkt, obwohl der Draht selbst brüchig ist. Wenn der Draht als Wendel ausgebildet wird, wird der spröde Charakter des Drahtes, der ihn so schwierig in der Handhabung macht, zu einem Vorteil. Ein weiterer herausragender Vorteil der Erfindung ist der Ausgleich von verschiedenen Wärmeausdehnungen durch die Wendel. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die MoSip-Wendel nicht so stark erhitzt zu werden brauche wie ein gestreckter Draht. Dadurch wird die Oxidation vermindert und die Lebensdauer erhöht. Ferner ist es vorteilhaft, daß kein Spannungskonstanthalter benötigt wird.

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In weiterer Ausbildung der Erfindung weist die Wendel in die gleiche Richtung weisende tangentiale Verlängerungen auf, die in becherförmigen Anschlußteilen am oberen Ende der Verbinder hart angelötet sind.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ragen die unteren Enden der elektrischen Verbinder aus dem Isolierkörper heraus und sind als Steckerstifte ausgebildet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Verbinder aus rostfreiem Stahl, sind weichgeglüht und weisen unterhalb ihrer Anschlußteile eine Einschnürung auf.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Masse der Anschlußteile größer als die des Widerstandsdrahtes.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung besteht der Isolierkörper aus zwei gleichen Hälften, die die Verbinder umschließen und zusammengefügt sind.

In weiterer Ausbildung der Erfindung weist jede Hälfte zwei Schlitze zur Aufnahme der Verbinder auf.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine den Widerstandsdrahtzünder umgehende Abschirmung auf dem Isolierkörper befestigt ist, die mindestens eine Öffnung zum Durchtritt eines brennbaren Mediums aufweist und mit zwei federnden Vorsprüngen versehen ist, die an den Seiten des Isolierkörpers eingeschnappt sind.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß zwei gegenüberliegende Seiten des Isolierkörpers mit einer Nut versehen sind, deren Kanten in Richtung der Oberseite des Isolierkörpers schräg zusammenlaufen, und daß die federnden Vorsprünge der Abschirmung die gleiche schwalbenschwanzformige Form aufweisen wie die Nuten, so daß die Vorsprünge in die Nuten federnd eingreifen.

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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Abschirmung aus einem einstückigen Stanzteil hergestellt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Isolierkörper eine durchgehende Montagebohrung aufweist und die Vorsprünge der Abschirmung mitgleich großen öffnungen versehen sind, die deckungsgleich zu der Bohrung liegen. .

Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel des Widerstandsdrahtzünders einen konstanten Innendurchmesser une eine konstante Steigung aufweist und daß die Wendel eine ungerade Zahl von Halbwindungen, ca. Iu mindestens eineinhalb Windungen, hat.

In weitere? Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Widerstandsdraht einen Durchmesser von etwa 0,016 Zoll hat, daß der Innendurchmesser der Wendel zwischen etwa 0,12 Zoll und etwa 0,13 Zoll und ihre Steigung zwischen etwa 0,036 Zoll und 0,04-6 Zoll liegt und die Wendel zweieinhalb Windungen hat»

Gemäß weiterer- Ausbildung der Erfindung ist die Steigung der Wendel großer als der Drahtdurehmesser.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird eine solche Spannung an den Anzünder angelegt, daß der heißeste Punkt der Wendel eine Temperatur zwischen etwa 1900°P und 2400°F hat.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Innendurchmesser der Wendel etwa sieben bis neun mal größer ist als der Drahtdurehmesser und daß die Steigung der Wendel weniger als drei mal so groß ist wie der Drahtdurchmesser.

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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Anzünders, das durch folende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

a) Befestigen zweier elektrischer Verbinder,- deren Anschluß teile mit einem Hartlotstreifen versehen sind, in einem Isolierkörper;

b) Einsteeken eines Widerstandsdrahtzünders, in die Anschluß teile der Verbinder;

c) Einbringen der Anordnung in einen Ofen;

d) Aufheizen des Ofens auf eine Temperatur, bei der die Ver binder weichgeglüht werden und die Hartlötverbindung zwischen den Anschlußteilen und dem Widerstandsdrahtzünder hergestellt wirdy

e) Herausnehmen der Anordnung aus dem Ofen und Abkühlenlassen.

Durch dieses Verfahren kann eine·Vielzahl von Anzündern gleichzeitig hergestellt waden.

Gemäß einer Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung bestehen die Hartlotstreifen aus einer Legierung von etwa Nickel und etwa 82 % Gold uncfvän den Anschluß teilen z.B. durch Punktschweißen befestigt. In" weiterer Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung ist der Ofen mit einem inerten Gas, z.B. Wasserstoff, gefüllt und hat eine Temperatur von etwa l800°F.

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Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen erläutert, in denen zeigen:

Pig. I einen vollständigen elektrischen Anzünder, von vorne gesehen;

Pig. 2 den Anzünder nach Pig. 1, von der Seite gesehen;

Fig. y die gleiche Ansicht des Anzünders wie Pig. I, bei der ein Teil der Abschirmung gestrichelt dargestellt ist;

Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 5 ohne Abschirmung, von der Seite gesehen;

Fig. 5 eine Hälfte des Isolierkörpers gemäß den Pig. I bis 4, in vergrößerter räumlicher Darstellung;

Pig. 6 einen bei der vorliegenden Erfindung verwendeten elektrischen Verbinder, in stark vergrößerter räumlicher Darstellung;

Fig. 7 die Hälfte des Isolierkörpers nach Fig. 5 mit zwei elektrischen Verbindern nach Fig. 6, vergrößert und von vorne gesehen;

Fig. 8 den elektrischen Widerstandsdraht, wie er bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, stark vergrößert und von vorne gesehen;

Fig. 9 den Draht nach Fig. 8, von der Seite gesehen;

Fig. IO das Anschlußende des elektrischen Verbinders nach Fig. 6, noch stärker vergrößert, in räumlicher Darstellung;

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Pig. 11 das Anschlußende nach Pig. 10, von vorne gesehen;

Pig. 12 das Anschlußende entlag der Linie 12-12 in Pig. Il aufgeschnittenj

Pig. IJ die Abschirmung als Einzelteil, in räumlicher Darstellung;

Fig. 14 das Stanzteil, aus dem die Abschirmung nach Pig. hergestellt ist, von oben gesehen;

Fig. 15 mehrere Anzünder, die ohne Abschirmungen auf einer feuerfesten Platte gruppenweise angeordnet sind, um in einen Wasserstoffofen eingesetzt und zusammengefügt zu werden.

In Fig. 1 ist ein elektrischer Anzünder mit 20 bezeichnet, der einen Isolierkörper 21 aufweist, der als Sockel benutzt werden kann. Dar Isolierkörper 21 besteht aus zwei Hälften 22 und 25, die gemäß Fig. 2 an der Trennlinie 24 aneinanderliegen. Die Linie 24 verläuft nicht entlang der Mittelachse; die Hälften 22 und 23 sind aber identisch, weil ihre Passflächen gegeneinander versetzt sind. Die Passflächen 25, 26, 27 und 28 sind in Fig. 5 gezeigt, in der nur eine Hälfte des Isolierkörpers 21 dargestellt ist.

Nach Fig. 1 weist der Anzünder 20 zwei elektrische Verbinder 29 und 30 auf, die aus nichtrostendem Stahl hergestellt sind. Die Verbinder 29 und 30 erstrecken sich vollständig durch den Isolierkörper 21 und sind an diesem befestigt.

Die Verbinder 29 und 30 haben Enden 31 und 32, die in eine gewöhnliche elektrische Gerätebuchse eingesteckt werden können, um einen ii Fig. 1 gezeigten Widerstandsdrähtzünder 33 mit Strom zu versorgen. Der Widerstandsdraht 33 besteht aus MoSip. Er ist als Wendel mit konstanter Steigung und

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über die gesamte Länge gleichförmigem Durchmesser ausgebildet. Der Draht 55 weist einen kreiförmigen Querschnitt mit konstantem Durchmesser auf.

Gemäß Fig. 8 beginnt der wendeiförmige Teil des Drahtes an der Linie 54. Jedes Ende der Wendel ist mit Verlängerungen

35 und 56 versehen, die einstückig mit der Wendel als Teil des Drahtes 53 ausgebildet sind. Die Verlängerungen 35 und

36 haben eine Länge von A bzw. B, die gleich sind. Die Mittelachse der Wendel ist mit 57 bezeichnet.

In Fig. 8 erscheinen die Verlängerungen 55 und 56 genau senkrecht. Fig. 9 zeigt jedoch, daß die Verlängerung 35 mit der Vertikalen einen Winkel C bildet, weil die Wendel eine endliche Steigung P aufweist und die Verlängerungen 55, 56 genau tangential aus der Wendel austreten. Dieser Winkel C hat eine wichtige Bedeutung für die beschriebene Anordnung.

Der in Fig. 1 dargestellte Anzünder 20 weist auch eine Abschirmung 58 auf, die in ihrem horizontalen Querschnitt im wesentlichen quadratisch ist mit Ausnahme zweier Vorsprünge 59 und 4o, die in Fig. I5 gezeigt sind.

Die Abschirmung 58 kann aus einem einfachen Metall-Stanzteil aus einem Blech gleichförmiger Dicke hergestellt werden. Ein solches Stanzteil ist in Fig. 14 mit 41 bezeichnet. Ein Feld 42 bildet das Oberteil der in Fig. 15 dargestellten Abschirmung 58. Ebenso sind die Seitenteile der Abschirmung 58 identisch. Eine Seite wird durch das Feld 45 gebildet, die andere durch das Feld 44. Zwei Felder 45 und 46 bilden zusammen eine weitere Seite, während die Felder 47 und 48 die vierte Seite bilden. Ausschnitte 49 und 50 bilden eine im wesentlichen kreisförmige öffnung in den Feldern 45 und 46, wenn die Abschirmung 58 zusammengefügt ist. Ähnliche Ausschnitte 5I und 52 bilden eine kreisförmige öffnung in den Feldern 47 und 48.

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Das Feld 43 weist eine kreisförmige und eine rechteckige öffnung 53 bzw. 54 auf, wobei die kreisförmige öffnung 53 den gleichen Durchmesser aufweist, wie die größere Bohrung 55 im Isolierkörper 20, die in den Fig. 3, 5 und 7 zu sehen ist. Das Feld 44 hat ebenfalls eine kreisförmige und eine rechteckige öffnung 56 bzw. 57, die identisch den öffnungen 53 und 54 sind.

Die Abschirmung 38 kann auf den Isolierkörper 21 aufgedrückt werden. Hierzu weist dieser Vorsprünge 58 und 59 auf, die in Fig. 3 gezeigt sind. Die Oberflächen der Vorsprünge 58 und 59 sind flach und liegen in der gleichen Ebene parallel zu einer Fläche 60. Der Vorsprung 58 weist gerade Abschnitte 6l und 62 auf, die mit der gleichen Verjüngung geneigt sind, wie die Aussenkanten der Vorsprünge 39 und 4o der in Fig. I3 gezeigten Abschirmung. Die Verjüngung ist in Fig. 1 deutlicher zwischen den Linien 63 und 64 zu erkennen. Ebenso weist der Vorsprung 59 gerade Abschnitte 65 und 66 auf. Die Flächen der geraden Abschnitte 6l und 62 liegen in der gleichen Ebene, die im gleichen Winkel geneigt ist wie die Ebene, in der die Flächen der geraden Abschnitte 65 und 66 liegen.

Der Isolierkörper 21 hat einen im wesentlichen quadratischen Ansatz 67, der in die Abschirmung 38 eingreift, die in Fig. 3 in der Durchsicht 38' dargestellt ist.

Gemäß Fig. 3 weist der Isolierkörper 21 in jeder seiner Hälften eine Bohrung 68 bzw. 7I auf; siehe auch Fig. 5. Die Bohrung 68 in Fig. 5 erstreckt sich vollständig durch die in Fig. 5 gezeigte Hälfte des Isolierkörpers. Wenn die beiden Hälften zusammengesetzt sind, wie in den Fig. 1 bis 4 liegen die Bohrungen 68 und 71 nicht deckungsgleich auf der selben Achse. Die Bohrung 68 der Hälfte 22, die in Fig. 7 nicht zu sehen ist, umschließt einen Vorsprung 69 des Verbinders, während die in Fig. 7 dargestellte Hälfte 23 des Isolierkörpers 21. eine der Bohrung 68 entsprechende Bohrung 71 aufweist, die zur Bohrung 68 seitlich versetzt ist.

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In Fig. 5 ist zu sehen, daß die Passflächen 25 und 26 in der gleichen Ebene liegen. Ebenso liegen die Passflächen und 28 in der gleichen Ebene, jedoch höher als die durch die Flächen 25 und 26 bestimmte Ebene und parallel zu dieser.

Die elektrischen Verbinder 29 und 30 sind identisch, jedoch in Fig. 7 entgegengesetzt eingebaut. Nachfolgend wird nur einer der beiden Verbinder beschrieben, der in Fig. 6 dargestellt ist. Er weist ein keilförmiges Ende 72, ein Teil mit einer Bohrung 74, fünf Abschnitte 75, 76, 77, 78, 79 und ein Anschlußteil 8o auf. Der Verbinder ist aus einem flachen, stabförmigen Teil gleichförmiger Dicke aus nichtrostendem Stahl hergestellt. Vorteilhafterweise ist ein Streifen 8l aus einer Hartlotverbindung, wie in den Fig. 10 und 12 dargestellt, durch Punktschweißen oder anderweitig auf eine Seite des stabförmigen Teiles, aus dem der Verbinder hergestellt ist, aufgebracht.

Jeder Verbinder weist einen Vorsprung 82' auf, der gleich ist dem oben erwähnten Vorsprung 69.

Ein weiterer Vorteil entsteht durch die Einschnürung des Abschnittes 78, die, wenn der Verbinder aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, der weichgeglüht wurde, eine Stoßdämpfung für den MoSig-Draht 33 bildet.

Beide Verbinder 29 und 30 haben gleiche Anschlußteile 80 und' weisen gemäß Fig. 7 verschiedene Durchdrückungen 82 bis auf. Das in Fig. 6 dargestellte Anschlußteil 80 zeigt zwei nach oben ragende Durchdrückungen 88 und 89 und eine nach unten ragende Durchdrückung 90.

Zum besseren Verständnis der in den Fig. 10, 11 und 12 ten Ansichten, m*ß anhand der Fig. 3 und 4 der Zusammenhang: zwischen dem Draht 33 und den Anschlußenden der VeÄjtaieir und 30, an denen die; Durehdrückungen 82 bis 87 sind beachtet werden. Die Durchdrückungen 88;, 8$) xamä

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bilden eine Art Becher mit einem flachen Boden 90', auf dem das untere Ende des Drahtes 33 ruht, vgl. Pig. 10, 11 und

Die Abstufung der Hälften des Isolierkörpers 21 ergibt eine Lageverschiebung der oberen Enden der Verbinder. Eine weitere Verschiebung wird dadurch erzeugt, daß sich der eingeschnürte Abschnitt 78 gemäß Fig. 6 nicht auf der Mittellinie des Abschnittes 77 befindet. Der in Fig. 7 sichtbare waagerechte Abstand ergibt sich einfach dadurch, daß die Halteschlitze für die Verbinder 29 und 30 in dem Isolierkörper einen entsprechenden Abstand voneinaüer haben. Zum besseren Verständnis sind die in Fig. 6 verwendeten Bezugszeichen in den Fig. 10, 11 und 12 gleich. Beim Vergleich der Fig. 3 und 9 wird deutlich, daß in der Ansicht nach Fig. 3 die Verlängerungen 35 und 36 des Drahtes 33 im gleichen Winkel C einer quer zur Achse der Wendel stehenden Ebene angeordnet sind. Dieser Winkel C ist ebenfalls in Fig. 12 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß in Fig. 3 das obere Ende des Verbinders 29 näher am Betrachter liegt, als das obere Ende des Verbinders 30. Dieser Abstand ist deshalb erwünscht, weil dadurch die unteren Enden des Drahtes 33 in die "Becher" der Verbinder eingeführt werden können, ohne den Draht 33 zu beanspruchen. Dies verhindert nicht nur eine Beschädigung oder einen Bruch des Drahtes 33 während des Zusammenbaus und der weiteren Verarbeitung, sondern bildet darüber hinaus eine stoßsichere Befestigung für den Draht 33.

Der Grund für die Abstufung liegt darin, daß die eine Verlängerung 35 gemäß Fig. 3 an der Rückseite der Wendel nach unten ragt, während die andere Verlängerung 36 an der Vorderseite der Wendel liegt und beide tangential zum Umfang der Wendel angeordnet sind.

Ungeachtet der vorstehenden Ausführungen ist es ein Vorteil, daß die Verlängerungen 35 und 36 senkrecht nach "unten ragen Daher richten sich die Enden des Drahtes 33 gerade, obwohl

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sie unter dem Winkel C in den Becher eingreifen, und können dabei einen guten Kontakt mit dem Hartlotstreifen 81 gemäß Pig. 12 herstellen.

Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen einen Pertigungsschritt des Verfahrens nach der Erfindung zur Herstellung des Anzünders 20. Bei der Fertigung werden die Verbinder 29 und JO zwischen die Hälften 22 und 25 des Isolierkörpers eingefügt. Wenn es erwünscht ist, kann "Sauereisen" oder ein anderer gebräuchlicher feuerfester oder isolierender Zement auf die dem Betrachter zugewandte Fläche in Fig. 7 aufgebracht werden.

Außerdem kann Zement, zusätzlich oder anstelle des vorher erwähnten, nach dem Zusammenfügen der Verbinder mit dem Isolierkörper in die Bohrungen 68 und 71 eingebracht werden, die in den Fig.. 3 bzw. 7 zu sehen sind.

Nach dem Trocknen des Zementes werden die Stecker 91, 92, 95 und 94 in eine feuerfeste Platte 95 eingesteckt, wie es in Pig. 15 dargestellt ist. Die Enden 51 und 52 (Fig. 1) und alle entsprechenden Enden der Verbinder ragen in eine von acht Nuten 96 der Platte 95 hinein. Der Abstand zweier unmittelbar benachbarter Nuten 96 auf der Platte 95 kann etwas größer sein als der Abstand zwischen den Enden 5I und 52, so daß ein Gleitsitz der Verbinder auf jeder Seite 2weier unmittelbar benachbarter Nuten 96 entsteht. Die Nuten 96 können aber auch um ein geringes Maß enger sein als die Dicke der Enden 5I und 32, so daß der Gleitsitz auf diese Weise entsteht.

Nachdem die Stecker 9I, 92, 93 und 9^ in die Platte 95 eingestekt sind, werden Widerstandsdrähte identisch dem Draht 33, mit den Steckern verbunden. Eine dieser Drähte ist in Fig. 15 beispielsweise mit 97 bezeichnet. Die Enden der MoSip-Drahtzünder werden in die Becher der zugeordneten Verbinder eingeführt, wie es in den Fig. 10, 11 und 12 dargestellt ist. Nun liegt der Hartlotstreifen 8l am Draht '53 an, wie in Fig. 12 dargestellt. Diese Stellung ist bei den

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Bechern aller Verbinder gleich. Jeder Becher wird nun mit einem Hochtemperatur-Lötflußmittel versehen. Dann wird die Platte 95 in einen Wasserstoff- oder Vakuum-Ofen eingebracht.

Die Zusammensetzung des Hartlotstreifens 8l ist 18# Nickel und 82 % Gold. Eine gute Verbindung wird bei einer Ofentemperatur von etwa l800°P erreicht. Diese Temperatur hat jedoch noch einen anderen Vorteil, weil sie bewirkt, daß der rostfreie Stahl der Verbinder weichgeglüht wird. Daher wird die Ofentemperatur etwa 5 Minuten lang auf l800°P erhöht. Die zusammengefügten Anordnungen werden an der Luft abgeüUlit und sind danach zum unmittelbaren Gebrauch fertig* Zur Konstanthaltung der Temperatur des Drahtes 33 beim Gebrauch ist jedoch eine Abschirmung gegen Zugluft vorteilhaft. Daher wird die Abschirmung auf den Isolierkörper 21 aufgedrückt, wobei die Vorsprünge 39 und 4o zwischen die geraden Abschnitte 61, 62, 65 und 66 an beiden Hälften des Isolierkörpers 21 eingreifen.

Der Draht 33 sollte für einen hohen Widerstand, eine wirtschaftliche Heizung und eine geringe Betätigungstemperatur einen möglichst geringen Durchmesser aufweisen. Wenn der Dra&fcdurchmesser andererseits zu klein ist, besteht die Gefahr des Bruches bei jeder geringen Erschütterung oder jedem Stoß. Ein Drahtdurchmesser von 0,0l6 Zoll hat sich als befriedigend erwiesen und ist bei diesen Bedingungen vorteilhaft.

Der Innendurchmesser der in Fig. 8 dargestellten Wendel liegt zwischen etwa 0,12 und 0,13 Zoll. Die Steigung P der Wendel in Fig. 9 liegt zwischen 0,036 und 0,046 Zoll.

Die Wendel hat vorzugsweise mindestens 1 1/2 Windungen und weist eine ungerade Zahl von Halbwindungen auf. Es hat sich jedoch eine Windungszahl von mindestens 2 1/2 als befriedigender erwiesen.

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Im Zusammenhang mit dem Vorstehenden sollte beachtet werden, daß der Innendurchmesser der Wendel etwa 7 bis 9 mal größer ist als der Durchmesser des Drahtes. Weiterhin muß die Steigung größer sein als der Drahtdurchmesser, vorzugsweise weniger als 5 mal größer als der Drahtdurchmesser. Wenn diese Grenzen eingehalten werden, kann eine wirksame Heizung und eine niedrigere Drahttemperatur erwartet werden.

Vorzugsweise wird an die beiden Verbinder 29 und 30 eine Spannung angelegt, die imstande ist, einen Punkt des Drahtes 33 auf eine bestimmte höhere Temperatur aufzuhei-fcen als die Temperatur an einem anderen Punkt des Drahtes, wobei die bestimmte höhere Temperatur zwischen etwa 1900⁰P und 2400°F liegt. Dann kann eine zuverlässige Zündung bei einer maximalen Lebendauer des Drahtes erzielt werden.

Obwohl in der Beschreibung ein Wasserstoff-Ofen erwähnt ist, kann jeder Ofen Verwendung finden. Der Ofen ist jedoch vorzugsweise mit einem inerten Gas gefüllt, das stickstoff enthalten kan$i. Ebenso kann ein Vakuum benutzt werden.

Unter inertem Gas soll hier ein Gas verstanden werden, das mit den in den Ofen eingebrachten Materialien nicht in schäd» licher Weise reagiert.

Einer Reduktion kam vorgebaut werden, wenn Wasserstoff benutzt wird. Dies ist der Vorteil von Wasserstoff gegenüber anderen Gasen. Jedoch kann auch Stickstoff benutzt werden. Inertes Gas wird vawendet, um eine Oxidation zu vermindern oder auszuschließen, die an den Verbindern 29 und 30* dem Hartlotstreifen 81 und dem Draht 33 auftreten kann.

Aufgrund der Tatsache, daß die Hartlotverbindung bei einer Ofentemperatur von l800°P hergestellt wird, wird auch ein Weichglühen der Verbinder 29 und 30 erreicht, weil die

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Weichgliihtemperatur des verwerteten rostfreien Stahles etwa 1775°F beträgt.

Obwohl die Platte 95 nach Fig. 15 aus jedem beliebigen feuerfesten Material,¹ Isoliermaterial oder Material geringer spezifischer Wärme hergestellt sein kann, hat sich "Transite" aufgrund seiner geringen spezifischen Wärme als vorteilhaft erwiesen. Weiterhin braucht die Platte 95 nicht aus feuerfestem Material hergestellt zu sein, wenn sie eine geringe spezifische Wärme hat und einer Temperatur von etwa l800°P etwa 5 Minuten lang widerstehen kann.

Obwohl sich hervorragende Merkmale der Erfindung auf die Benutzung eines wendeiförmigen Drahtes beziehen, sind viele Vorteile nicht auf diese geometrische Ausbildung der Wendel beschränkt.

Der Zünddraht 33 wird hergestellt, indem^auf eine Temperatur zwischen etwa 2900⁰F und JOOO⁰F erhitzt und auf einen zylindrischen Kohledorn gewickelt wird. Vorzugsweise werden sowohl der Draht als auch der Dorn erhitzt. Die Erwärmung geschieht durch drei Gasbrenner, die in der gleichen Ebene in gleichem Abstand mit gegen den Dorn gerichteter Flamme rund um den Dorn angeordnet sind.

Die in Fig. 14 dargestellten Öffnungen 55 .und 56, die mit der Bohrung 55 fluchten, haben den Vorteil, daß sie einen Stift für Montagezwecke aufnehmen können.

Während des Hartlötvorganges kann die Verwendung eines Flußmittels hilfreich sein, um die Werkstoffoberflächen zu benetzen und eine Oxidäion zu verhindern.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die Anordnung der Stecker 91, 92, 93 und 94 gemäß Fig. I^ wobei ille Verbinder senkrecht stehen und die unteren Enden der MoSi₂-

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Widerstandsdrahtzünder für den Lötvorgang leicht festgehalten werdedkönnen, ohne sie zu beanspruchen.

Der Draht 33 hat einen Widerstand von 100 Ohm auf 0,001 Zoll Durchmesser und 1 Fuß Länge. Er kann z.B. aus Kanthai Super ST bestehen, der von der Firma Kanthai Corporation he> gestellt wird. Die Spannung, die an die Verbinder 29 und 30 angelegt wird beträgt etwa 2,6 Volt. Mit dieser Spannung führt der Draht bei einer Umgebungstemperatur von etwa 70°F einen Strom von etwa 3*6 Ampere.

Wie schon herausgestellt, ist es ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß der beschriebene Drahtzünder 33 für eine zuverlässige Gaszündung mit einer niedrigeren Temperatur arbeiten kann als ein gestreckter Draht. Dies ist ein unerwartetes Merkmal, kann aber nach erheblichen Untersuchungen dadurch erklärt werden, daß eine zuverlässige Gaszündung mit verschiedenen Spitzentemperaturen des Drahtes erreicht werden kann. Der Begriff "Spitzentemperatur" soll hierin die höchste Temperatur an einem Punkt der Drahtlänge sein. Dazu sei bemerkt, daß die Temperatur in Abhängigkeit von der Drahtlänge vom Verbinder 29 zum Verbinder 30 schwankt. Die Spitzentemperatur liegt am oder nahe am Mittelpunkt zwischen den Drahtenden. Bei einem gestreckten Draht steigt der Gesamtwiderstand aufgrund des Abkühlungseffektes durch die Wärmeableitung der Verbinder 29 und 30 nicht linear mit der Temperatur in derart extremem Umfang an, daß für einen gestreckten MoSi -Drahtzünder ein Spannungskonstanthalter vorgesehen werden muß. Andererseits heizen sich bei einer Drahtwendel die benachbarten Windungen augenscheinlich gegenseitig auf und bilden einen Raum, innerhalb dem Luft oder Gas wirkungsvoll erwärmt wird. Weiterhin weist der Draht der Wendel eine gleichförmigere Temperatur über seine Länge auf, als

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ein gestreckter Drahtzünder, d.h. die Temperatur ist nicht genau gleich, aber aufgrund der gegenseitigen Erwärmung benachbarter Windungen ausgeglichener. Aus diesem Grund verändert sich der Widerstand zwischen den Verbindern durch den Draht einer MoSip-Wendel mit der Temperatur viel linearer. Dadurch wird eine Selbstregulierung erreicht, die keine zusätzlichen aufwendigen Einrichtungen zur Spannungskonstanthaltung benötigt. In anderen Worten: der wendeiförmige Drahtzünder nach der vorliegenden Erfindung mit einem gebräuchlichen, billigen Transformator kann nur ersetzt werden durch einen gestreckten MoSip-Widerstandrahtzünder und einen Transformator mit einer Einrichtung zur Konstanthaltung der Zündspannung.

Obwohl geaäriekelte Widerstandsdrahtzünder an sich bekannt sind, werden mit der vorliegenden Erfindung eine ganze Reihe hervorragender Vorteile erreicht und die Verwendung eines wendeiförmigen MoSip-Widerstandsdrahtzünders ist nicht selbstverständlich, weil sich bisher niemand vorstellen konnte, daß MoSi₂ als sehr sprödes Material je als Wendel hergestellt werden könnte. Es ist so brüchig, daß es mit etwa der gleichen Kraft zerbrochen werden kann wie eine dünne Bleistiftmine.

Es sei daraufhingewiesen, daß die Sprödigkeit von MoSip ausgenützt wird, weil diese Sprödigkeit eine bessere Federcharakteristik ergibt und in Form einer Wendel eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Erschütterungen.

Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß die Spitzentemperatur der MoSip-Wendel zur zuverlässigen Gaszündung niedriger ist als bei einem gestreckten Draht. Daher hat der Drahtzünder nach der vorliegenen Erfindung eine längere Lebensdauer als ein gestreckter MoSip-Draht.

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Ferner ist es ein Vorteil, daß die oberhalb des eingeschürten Abschnittes 78 (Fig.6) liegenden Teile der Verbinder 29 und 30 eine größere Masse haben als der mit diesen verbundene Draht 33. Bei weichgeglühten Verbindern bewirkt daher ein Stoß eine Abbiegung an diesen eingeschnürten
Abschnitten, wodurch der Draht 33 vor Beschädigung oder Bruch geschützt wird.

23 Ansprüche
3 Bl. Zeichnungen

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Claims

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Ansprüche

\.\ Elektrischer Anzünder mit zwei elektrischen Verbindern, die in einem Isolierkörper befestigt sind und zwischen deren oberen, aus dem Isolierkörper herausragenden Enden ein Widerstandsdrahtzünder befestigt ist, dessen Werkstoff einen wesentlich höheren spezifischen Widerstand aufweist als der Werkstoff der Verbinder, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdrahtzünder (33) aus einer Wendel aus Molybdän-Disilizid (MoSi_g) besteht.

2. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel in die gleiche Richtung weisende tangentiale Verlängerungen (35, 36) aufweist, die in becherförmigen Anschlußteilen (80) am oberen Ende der Verbinder (29, 30) hart angelötet sind.

3· Elektrischer Anzünder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden der elektrischen Verbinder (29, 30) aus dem Isolierkörper (21) herausragen und als Steckerstifte ausgebildet sind. .

4. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Verbinder (29, 30) unterhalb ihrer Anschlußteile% (80) eine Einschnürung (78) aufweisen.

5. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbinder (29, 30) aus rostfreiem Stahl bestehen und weichgeglüht sind.

6. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Anschlußteile (80) größer ist als die des Widerstandsdrahtes (33)·

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7. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (21) aus zwei gleichen Hälften (22 und 23) besteht, die die Verbinder (29, 30) umschließen und zusammengefügt sind.

8. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hälfte (22, 23) zwei Schlitze zur Aufnahme der Verbinder (29, 30) aufweist.

9· Elektrischer Anzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Widerstandsdfcahtzünder (33) umgebende Abschirmung (38) auf dem Isolierkörper (21) befestigt ist, die mindestens eine öffnung {5k, 57) zum Durchtritt eines brennbaren Mediums aufweist und mit zwei federnden Vorsprüngen (39, 4o) versehen ist, die an den Seiten des Isolierkörpers (21) eingeschnappt sindo

10. Elektrischer Ansüiider nach Anspruch 9a dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Seiten des Isolierkörpers (21) mit einer Nut versehen sind, deren Kanten in Richtung der Oberseite des Isolierkörpers (21) schräg zusammenlaufen und daß die federnden Vorsprünge (39, ko) der Abschirmung. (38) die gleiche schwalbenschwanzförmige Form aufweisen wie die - Nuten, so daß die Vorsprünge (39* ^O) in die Nuten federnd eingreifen.

11. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (38) aus einem einstückigen Stanzteil hergestellt ist.

12. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (21) eine durchgehende Montagebohrung (55) aufweist und die Vorsprünge (39, kO) der Abschirmung (38) mit gleich großen öffnungen (53* 56) versehen sind, die deckungsgleich zu der Bohrung (55) liegen.

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I3. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel des Widerstandsdrahtzünders (33) einen konstanten Innendurchmesser und eine konstante Steigung aufweist und daß die Wendel eine ungerade Zahl von Halbwindungen, d.h. mindestens eineinhalb Windungen, hat.

14t Elektrischer Anzünder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdraht einen Durchmesser v>h etwa 0,016 Zoll hat, daß der Innendurchmesser der Wendel zwischen etwa 0,12 Zoll und etwa -0,13 Zoll und ihre Steigung zwischen etwa 0,036 Zoll und 0,046 Zoll liegt und die Wendel zweieinhalb Windungen hat.

15. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Wendel größer ist als der Drahtdurchmesser.

16. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Spannung an den Anzünder angelegt wird, daß der heißeste Punkt der Wendel eine Temperatur zwischen etwa 1900⁰P und 24OO°P hat.

17. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Wendel etwa sieben bis neun mal größer ist als der Drahtdurchmesser.

18. Elektrischer Anzünder nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Wendel weniger als drei mal so groß ist wie der Drahtdurchmesser.

19. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Anzünders nach Anspruch 1 bis I9, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

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a) Befestigen zweier elektrischer Verbinder (29, 30), deren Anschlußteile (8o) mit einem Hartlotstreifen (81) versehen sind, in einem Isolierkörper.(21);

ta) Einstecken eines Widerstandsdrahtzünders (33) in die Anschlußteile (8o) der Verbinder (29, 30);

c) Einbringen der Anordnung in einen Ofen;

d) Aufheizen des Ofens auf eine Temperatur, bei der die Verbinder (29, 30) weichgeglüht werden und die Hartlötverbindung zwischen den Anschlußteilen (8o) und dem Widerstandsdrahtzünder (33) hergestel.lt wird.

e) Herausnehmen der Anordnung aus dem Ofen und Abkühlenlässen.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartlotstreifen (8l) aus einer Legierung von etwa l8# Nickel und etwa 82$ Gold bestehen und an denAnschlußteilen (8o) z.b. durch Punktschweißen befestigt sind.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen mit einem inerten Gas gefüllt ist.

22. Vafahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte (Jas Wasserstoff ist.

23. Verfahren nach Anspruch I9, dadurch gekennzeichnet, dfi die Ofentemperatur etwa l800°P beträgt.