DE885184C - Elektrodenbefestigung bei Zuendkerzen fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Elektrodenbefestigung bei Zündkerzen für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Zündkerzen für Verbrennungsmotoren. Ihr Ziel ist, eine Zündkerze zu schaffen, welche ganz besonders für Hochleistungsmotoren, bei welchen die Zündkerze hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt ist, geeignet ist. Der zerstörenden Wirkung hoher Temperaturen auf die Zündkerze kann in erheblichem :Maße dadurch vorgebeugt werden, daß man die Mittelelektrode aus einem Metall hoher Wärmeleitfähigkeit macht, welches in inniger Berührung mit der Innenseite des Isolators steht, so daß die Wärme vom zündseitigen Ende der Elektrode und von etwaigen daran befestigten Zündstiften so wirksam als möglich abgeführt wird. Es hat sich als wichtig herausgestellt, daß ein etwaiger Raum zwischen der Elektrode und dem Isolator auf ein Mindestmaß reduziert wird. Zu diesem Zweck wurde bisher die Elektrode von einem Metallmantel umgeben, welcher im Isolator zum Schmelzen gebracht wurde, so .daß das Metall die notwendige innige Berührung herstellte. Die vorliegende Erfindung sucht das gleiche Ergebnis durch ein anderes Verfahren zu erreichen.
• Die Erfindung sieht ein Verfahren vor, um eine Mittelelektrode in der Bohrung eines keramischen Isolators einer Zündkerze zu befestigen, gekennzeichnet durch folgende Arbeitsstufen: Einsetzen eines Füllstoffs in die Bohrung, wobei dieser Füllstoff aus einem feinverteilten, verglasbaren Material besteht, welches mit einer Flüssigkeit zu einer dicken Paste bzw. zu einem Kitt gemischt wird; Einsetzen .der Mittelelektrode in die Bohrung, wodurch der Füllstoff in den Raum der Bohrung zwischen der Elektrode und dem Isolator fließt und denselben ausfüllt; darauf Erhitzen der ganzen Anordnung auf eine Temperatur zwischen Soo und io5o° C ohne Druck, uM den Füllstoff zum Sintern zu bringen.
• Gemäß einem Merkmal der Erfindung kann der feste Anteil des Füllstoffs bestehen aus einem Gemisch eines feinverteilten, gepulverten Glases, vorzugsweise eines solchen mit niedrigem Wärmeausdehnurngskooffi7ienten, wie z. B. Borsilicatglas, und eines Tones, vorzugsweise Bentonit (Quellton) von hoher Plastizität.
• Es wird als Beispiel die Ausführungsform einer Zündkerze beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher Fig. i ein Mittelschnitt durch die Zündkerze und Fig.2 ein Schnitt eines Einzelteils mit einer wahlweisen Anordnung der Mittelelektrode der Zündkerze ist.
• Die Zündkerze besteht aus dem Zündkerzenkörper io (Fig. i), in welchem ein Isolator i i durch eine rohrförmige Kappe 12, welche in den Zündkerzenkörper eingeschraubt ist, gehalten wird. Unterlegscheiben 13 und 1q. sorgen für Gasdichtheit zwischen den Einzelteilen der Kerze.
• Der Isolator besteht aus einem keramischen Werkstoff, der unter dem eingetragenen Warenzeichen Corundite bekannt ist. Er besitzt eine zentrale Bohrung 15, welche sich am Zündstiftende zu einer Bohrung 16 verengt. Die Bohrung 15 nimmt eine Mittelelektrode auf, welche aus einer Silberstange 17 besteht, die einen geringeren Durchmesser besitzt als die Bohrung 15, so .daß zwischen ihr und der Bohrung ein Zwischenraum entsteht. An einem Ende der Stange 17 befindet sich ein Zündstift 18 aus Platin oder einem anderen geeigneten Werkstoff, welcher eng in die Bohrung 16 hineinpaßt. Der Zündstift 18 steht aus dem Isolator hervor. Masseelektroden beliebiger Form sind am Zündkerzenkörper io angebracht. Die Mittelelektrode 17 erstreckt sich etwa auf die halbe Länge des Isolators. An ihrem oberen Ende ist ein Molybdändraht2o befestigt, welcher sie mit einer Klemme 2 1 am anderen Ende des Isolators verbindet. Dieser Draht ist von erheblich geringerem Durchmesser als die Mittelelektrode 17, so .daß in .der Bohrung 15 ein veihältnismäßig großer Zwischenraum entsteht.
• Die zusammengesetzte Mittelelektrode wird im Isolator in einen Füllstoff 22 eingepackt, welcher den gesamten Raum innerhalb der Bohrung 15, welcher nicht von der Elektrode eingenommen wird, ausfüllt. Der Füllstoff ist ein Gemisch von feinverteiltem Glas und Bentonit (Duellton) und wird durch Mischen mit Wasser in Form einer plastischen Masse aufbereitet, deren Konsistenz zwischen der einer dicken Paste und eines weichen Kitts schwankt. Zuerst wird der Füllstoff in die Bohrung 15 eingebracht und dann die zusammengesetzte Elektrode vom oberen Ende .der Bohrung aus hineingeschoben. Dabei wird überschüssiger Füllstoff an beiden Enden der Bohrung herausgedrückt, wodurch gewährleistet ist, daß der Raum um die Elektrode vollständig von dem Füllstoff eingenommen wird. Im besonderen wird der Zwischen= raum zwischen dem Zündstift i8 und der Bohrung 16 völlig mit dem herausgepreßten Füllstoff angefüllt. Der Füllstoff benetzt die Innenfläche der Bohrungen, welche unglasiert sind, und haftet an denselben. Die ganze Anordnung wird dann auf eine Temperatur von etwa 95o° C erhitzt. Diese Temperatur liegt etwas unter dem Schmelzpunkt des Silbers. Bei dieser Temperatur sintert der Füllstoff zusammen und dichtet die Mittelelektrode im Isolator ab. Der gesinterte Füllstoff besitzt die Eigenschaft, daß er seine Starrheit verliert, wenn er auf eine Temperatur von etwa 5oo° C erhitzt wird. Er wird allmählich weicher, wenn seine Temperatur über 500° C hinaus erhöht wird, so daß damit der Widerstand bzw. die Festigkeit der Zündkerze gegenüber Stößen verbessert wird, wenn diese in Hochleistungsmotoren hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt wird. Diese Wirkung wird noch erhöht durch Luftblasen, welche im Füllstoff vorhanden sein sollten, weil sie dem gesinterten Füllstoff eine gewisse Elastizität verleihen.
• Das für den Füllstoff verwendete Glaspulver wird so gewählt, @ daß es einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, um sich jenem des Isolators anzupassen, und zwar ist Borsilicatglas am geeignetsten. Wenn die Zündkerze sich abkühlt, ist der einzige Zwischenraum jener, der auf das verschiedene Schrumpfen der Silberelektrode 17 bzw. des Füllstoffs und des Isolators beim Abkühlen von Sintertemperatur zurückzuführen ist. Dieser Zwischenraum ist sehr gering und verschwindet zum Teil wieder bei den hohen Betriebstemperaturen. Da der Molybdändraht 2o einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt und einen geringen Durchmesser hat, findet keine Trennung zwischen Füllstoff und Draht statt, so daß dieser im oberen Teil der Bohrung 15 auf der ganzen Länge dicht und fest im Isolator sitzt. Der Draht 2o kann teilweise durch einen in Reihe geschalteten Wäderstand zwischen der Mittelelektrode und dem oberen Teil des Drahtes ersetzt werden, wobei die Dichtung um jenen Teil des Drahtes gebildet wird, welcher zwischen dem Widerstand und der Klemme 21 liegt. Dieser Widerstand ist im Füllstoff eingebettet, wodurch ein überschlag des Stroms von einem Ende zum anderen bei Hochspannung oder in großer Höhe vermieden wird. Der Widerstand kann daher kürzer ausfallen, als es normalerweise der Fall sein würde. Die Elektrode 17 kann aus Kupfer anstatt aus Silber bestehen.
• Man hat es für wünschenswert befunden, .daß der Zündstift 18 so eng als möglich in die Bohrung 16 hineinpaßt, so daß ein Mindestmaß an Füllstoff um denselben herum gebraucht wird. Dies erreicht man durch die besondere Anordnung der Mittelelektroden und der Isolatoren.
• Der Zündstift 18 und -der Draht 2o können an der Elektrode 17 in irgendeiner zweckmäßigen Weise befestigt werden, so z. B. durch Einschnüren oder Anklemmen der Elektrode 17 an ihnen oder durch Anschweißen. Der Zündstift 18 braucht nicht aus dem Ende des Isolators i i hervorzustehen, sondern kann sich auch seitlich erstrecken, wie es in Fig. 2 gezeigt wird, aus welcher zu ersehen ist, daß die Bohrung 16 durch zwei seitliche Löcher 23 ersetzt ist, durch welche zwei Zündstifte 18 hindurchgehen. Bei dieser Konstruktion ist es zweckmäßig, die Zündstifte an Ort und Stelle an die Elektrode 17 anzuschweißen. In sonstiger Hinsicht ist die Anordnung genau so wie die oben beschriebene.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum dichten Einsetzen einer Mittelelektrode in die Bohrung .eines keramischen Isolators einer Zündkerze, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrung ein Füllstoff eingebracht wird, welcher aus einem feinverteilten, verglasbaren Material besteht, das mit einer Flüssigkeit zu einer dicken Paste oder zu einem Kitt gemischt ist, dann die Mittelelektrode in die Bohrung eingesetzt wird, wodurch der Füllstoff in den Zwischenraum zwischen Elektrode und Isolator fließt und ihn ausfüllt, und daß danach die ganze Anordnung auf 8oo Abis io5o° C ohne Druck erhitzt und dadurch der Füllstoff zum Sintern gebracht wird.
2. 2. Zündkerze nach dem Verfahren gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß -der feste Anteil des Füllstoffs aus einer Mischung von feinpulverisiertem Glas und einem Ton von hoher Plastizität besteht.
3. 3. Zündkerze gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Füllstoff enthaltene Ton Bentonit (Quellton) ist. q..
4. Zündkerze gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas im Füllstoff einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt.
5. 5. Zündkerze gemäß Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß das im Füllstoff enthaltene Glas ein Borsilicatglas ist.
6. 6. Zündkerze gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Zündstift der Mittelelektrode in einer Bohrung am zündseitigen Ende des Isolators sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß Isolator und Mittelelektrode so gewählt sind,.daß der Zündstift in die Bohrung des Isolators eng hineinpaßt.