DE839885C - Hitzebestaendiger Isolator mit durchgehender zweiteiliger Mittelelektrode, insbesondere fuer Zuendkerzen - Google Patents

Description

• Hitzebeständiger Isolator mit durchgehender zweiteiliger Mittelelektrode, insbesondere für Zündkerzen Es sind hitzebeständige Isolatoren, insbesondere für Zündkerzen mit durchgehender Mittelelektrode bekannt, bei denen die Mittelelektrode aus zwei verschweißten Teilen besteht, deren Verbindung an ihren einander zugekehrten, im Querschnitt geschwächten Enden nach Einsetzen in den Isolator durch elektrische Widerstandserwärmung und Stauchen erfolgt. Die mit Spiel in die Isolatorbohrung eingesetzten Elektrodenteilewerden hierbei an ihrer Schweißstelle derart gestaucht, daß die Stauchstelle den Querschnitt Gier lsolatorbohrung ausfüllt, wodurch eine dichte Verbindung., zwischen Mittelelektrode und Isolator erzielt werden soll. Diese Abdichtung ist jedoch bei starken Druck- und Temperaturschwankungen, wie sie beispielsweise. bei Zündkerzen im 13etriel> auftreten, unzureichend, zumal die Schweißstelle selbst in der 'Mittelzone des gestauchten und die Abdichtung bewirkenden Teiles der Mittelelektrode liegt, so daß z. B. durch Abbrand an der Schweißstelle verursachte Undichtheiten unvermeidlich sind. Ferner bewirkt hierbei die beim Abkühlen der Stauchstelle auftretende Materialschrumpfung eine Querschnittsverringerung der Stauchstelle, so daß schon hierdurch die angestrebte Abdichtung hinfällig werden kann.. Außerdem ist bei dieser bekannten Anordnung die eingesetzte Mittelelektrode nur in einer Richtung gegen Ver-, schieben abgestützt, so daß sich durch Stoßbeanspruchung und Erschütterungen im Betrieb die Mittelelektrode im Isolator lockern kann.
• Nach der Erfindung sind die genannten Nachteile dadurch beseitigt, daß jeder der beiden Teile der Elektrode mit einer Schylter und der Isolator mit je einer Gegenschulter versehen ist, gegen die nach dem Schweiß- und Stauchvorgang der Elektrodenteile deren Schultern unter der Wirkung der Materialschrumpfung angepreßt werden. Hierdurch wird erreicht, daß die Schweiß- und Stauchstelle außerhalb der Abdichtungsstellen liegt und daher die Abdichtung auch nicht nachteilig beeinflussen kann. Vielmehr ist hier die Materialschrumpfung nicht so wie bei der bekannten Anordnung der Abdichtung abträglich, sondern unterstützt und fördert sie, zumal hierbei an den Einspannstellen bearbeitete Flächen der Elektroden zur Verfügung stehen, die eine wesentlich wirkungsvollere Abdichtung ermöglichen. Außerdem ist die Elektrode nach beiden Seiten gegen Verschieben gesichert, so daß sie weder durch Stoß noch durch andere Beanspruchungen im Betrieb gelockert werden kann.
• Zur Verbesserung der Abdichtung können bei der erfindungsgemäßen Lösung zwischen den Einspannschultern der Elektrode und den Gegenschultern des Isolators noch besondere Dichtringe angeordnet werden, was bei der bekannten Lösung nicht möglich ist.
• Die Verbindung der beiden Teile der --Mittetelektrode wird nach einem erfindungsgemäßen Verfahren derart ausgeführt, daß die beiden Elektrodenteile nach Einsetzen in den Isolator zunächst an ihrer Berührungsstelle durch elektrische Widerstandserhitzung miteinander verschweißt und danach bei einer unterhalb der Schweißtemperatur liegenden Temperatur vorteilhaft bis zur festen Anlage der jeweiligen Einspannschultern der Elektrodenteile. gegen die entsprechenden Gegenschultern des Isolators gestaucht werden. Durch die Temperaturverminderung beim Stauchvorgang kann die Anwendungsdauer der höheren Schweißtemperatur auf das nur für die Schweißung erforderliche Zeitmaß begrenzt werden, wodurch der Aufwand an elektrischer Energie verringert wird. Beim Stauchen können die Längentoleranzen 'zwischen den Einspannschultern des Isolators in einfacher Weise ausgeglichen und durch entsprechende Bemessung des Stauchdruckes bzw. Stauchweges der jeweils gewünschte Anpreßdruck der Elektrodenschultern gegen die Gegenschultern des Isolators bzw. die dazwischenliegenden Dichtringe im voraus bestimmt werden.
• Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt Fig. i den Isolator einer Zündkerze im Längsschnitt, Fig. 2 eine Ansicht der beiden Teile der Mittelelektrode und Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Zündkerze mit in den Isolator eingesetzter Mittelelektrode. Der Isolator i ist mit einer axialen Bohrung 2 versehen, die einen verengten Teil 3 besitzt. Der ühergang zwischen dem oberen und unteren Teil der Bohrung 2 und dem dazwischenliegenden verengten Teil 3 derselben ist derart ausgebildet, daß zwei Eitispannschultern 4, 5 in der Bohrung entstehen. Am oberen Ende des Isolators hat die Bohrung 2 eine Nut 6.
• Die Mittelelektrode besteht aus einem als Anschlußbolzen dienenden Oberteil ? und einem als Zündstift dienenden Unterteil 8. Die einander zugekehrten Enden 9, io der Teile 7, 8 sind im Querschnitt verjüngt ausgebildet und derart abgesetzt, daß jeder Teil 7 bzw. 8 eine Abstützschulter 11 bzw. 12 erhält, die in ihrer Form den Gegenschultern 4 bzw. 5 des Isolators i entsprechen. Der Anschlußbolzen 7 ist an seinem oberen Ende mit Gewinde versehen und weist unterhalb des Gewindes eine -keilartige Erhöhung 13 auf.
• Zum Befestigen der Mittelelektrode im Isolator i wird nach Aufschieben von Dichtringen 14, 15 auf die verjüngten Enden 9, io der Elektrodenteile 7, 8 der Teil 7 in das obere und der Teil 8 in das untere Ende der Bohrung 2 des Isolators derart eingeschoben, daß sich die verjüngten Enden 8, 9 in dem Raum 3 zwischen den Schultern ,4, 5 des Isolators berühren. Der Keil 13 des Teiles 7 greift dabei in die Nut 5 des Isolators i, wodurch der Teil 6 gegen Drehen gesichert ist. In dieser Lage hal>en die Schul-@tetn fi,_ii Iden Elektrodenteile 7, 8 durch die entsprechend lang bemessenen verjüngten Enden 9, io einen gewissen Abstand von den Gegenschultern 4, 5 des Isolators, so daß die Dichtringe 14, 15 lose zwischen den Schultern 4, 11 bzW. 5, 12 liegen. Jetzt werden an die aus dem Isolator herausragenden Enden der Mittelelektrode 7, 8 die Elektroden einer elektrischen Schweißmaschine angeschlossen und die beiden Teile der Mittelelektrode mit einem gewissen Druck zusammengedrückt, worauf der Schweißstrom eingeschaltet wird. Die verjüngten Enden 9, io, welche die Stelle des größten Widerstandes für den Schweißstrom bilden, werden rasch erwärmt und die aneinanderliegenden Flächen der Enden 9, io miteinander verschweißt. Im Anschluß an die Schweißung werden die verjüngten Enden 9, io bei einer unterhalb der Schweißtemperatur liegenden Temperatur derart gestaucht, daß die Schultern i i, 12 die Dichtringe 14, 15 mit einem gewünschten Druck gegen die Gegenschultern 4, 5 des Isolators drücken. Das Stauchen kann bei ausgeschaltetem Strom erfolgen; es kann aber auch nach erfolgter Schweißung noch ein gewisser Erwärmungsstrom eingeschaltet werden, um eine gewünschte Stauchtemperatur zu halten. Anschließend an das Stauchen und Abschalten des Stromes bleiben die Elektrodenteile 7, 8 zweckmäßig noch bis zu einer bestimmten Abkühlung der Stauchstelle unter Druck. Die bei der Abkühlung der Stauchstelle auftretende Materialschrumpfung bewirkt, daß die Schultern i 1, 12 fest gegen die.Dichtringe 14, 15 gepreßt werden. Durch entsprechende Bemessung des Stauchdruckes bzw. Stauchweges sowie der Stauchtemperatur kann der Abdichtungsdruck zwischen den Schultern 4, 11 bzw. 5, 12 so gehalten werden, daß auch bei stärkster Temperaturbeanspruchung der Zündkerze im Betrieb kein Undichtwerden der Abdichtung zwischen der Mittelelektrode 7, 8 und dem Isolator i auftreten kann.
• Nach Befestigen der Mittelelektrode 7, 8 in dem Isolator i wird dieser in an sich bekannter Weise in ein Zündkerzengehäuse 16 eingespannt. Durch die Verdrehsicherung 6, 13 wird verhindert, daß beim Aufschrauben oder Lösen einer Befestigungsmutter am Gewindeende des Anschlußbolzens 7 schädliche Drehkräfte auf die Abdichtstellen übertragen werden.
• Die erfindungsgemäße Ausbildung und Befestigung der Mittelelektrode kann natürlich auch bei anderen Isolatoren angewendet werden, bei denen eine gute Abdichtung zwischen der Mittelelektrode und dem Isolator erforderlich ist.
• Die Einspannschultern der beiden Teile 7, 8 der Mittelelektrode und des Isolators i können ferner auch anders ausgebildet und auch an anderer Stelle dieser Teile angeordnet sein. Jedenfalls aber ist es dort, wo im Betrieb starke thermische Beanspruchungen, wie z. B. bei Zündkerzen, auftreten, zweckmäßig, die Gegenschultern 4 und 5 so nahe, als dies im Hinblick auf mechanische Beanspruchungen möglich ist, beieinander anzuordnen, weil dann die hei ungleicher Ausdehnung der Elektrode und des Isolators auftretenden Wärmedehnungsunterschiede das kleinstmögliche 'Maß ausmachen, so daß ihr Einfluß auf die Abdichtungsgüte möglichst klein bleibt.

Claims (7)

1. PATENTANSPROCHE: I. Hitzebeständiger Isolator mit durchgehender Mittelelektrode, die aus zwei verschweißten Teilen besteht, insbesondere für Zündkerzen, wobei die Verbindung der beiden an ihrem einander zugekehrten Enden im Querschnitt geschwächten Teile der Elektrode nach Einsetzen in den Isolator durch elektrische Widerstandserwärmung und Stauchen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Teile (7, 8) der Mittelelektrode mit einer Schulter versehen ist, die bei dein Stauchvorgang auf eine entsprechende Gegenschulter des Isolators gepreßt wird.
2. 2. Isolator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Schultern (1I, 12) der Elektrodenteile (7, 8) durch entsprechend abgesetzte Ausbildung ihrer verjüngten Enden (9, Io) gebildet, und die Isolatorbohrung (2) zwei durch eine Bohrungsverengung (3) gebildete, nach entgegengesetzten Seiten gerichtete Gegenschultern (4, 5) besitzt, zwischen denen die Schweißstelle der Elektrodenteile (7, 8) liegt.
3. 3. Isolator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verjüngten Enden (9, Io) der Elektrodenteile (7, 8) so lang ausgebildet sind, daß bei Berührung der Enden (9, Io) nach Einsetzen der Elektrodenteile (7, 8) in die Isolatorbohrung (2) die Schultern (I I, 12) in einem gewissen Abstand von den Gegenschultern (4, 5) des Isolators gehalten werden.
4. 4. Isolator nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schultern (I I, 12) der Elektrodenteile (7, 8) und den Gegenschultern (4, 5) des Isolators (I) Dichtringe (I4, 15) angeordnet sind.
5. 5. Isolator nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbolzenteil (7) der Mittelelektrode gegen Verdrehen gesichert in den Isolator (I) eingesetzt ist.
6. 6. Isolator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Isolatorbohrung enthaltenen Gegenschultern möglichst nahe zusammengerückt sind.
7. 7. Verfahren zur Herstellung eines Isolators nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderliegenden Enden (9, Io) der Mittelelektrode (7, 8) nach Einsetzen in den Isolator (I) zunächst an ihrer Berührungsstelle miteinander verschweißt und anschließend bei einer unterhalb der Schweißtemperatur liegenden Temperatur bis zu einem gewünschten Anlagedruck der Schultern (11, 12) der Elektrodenteile (7, 8) gegen die entsprecHenden Gegenschultern (4, 5) des Isolators (I) gestaucht werden. B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an den Stauchvorgang der auf die beiden Elektrodenteile ausgeübte Stauchdruck bei abgeschaltetem Strom noch bis zu einer gewissen Abkühlung der Teile aufrechterhalten bleibt.