DE3342753A1 - Keramische heizvorrichtung - Google Patents
Keramische heizvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine keramische Heizvorrichtung, die beispielsweise als Glühkerze für einen Dieselmotor Verwendung
findet.
Bei einer bekannten keramischen Heizvorrichtung, wie sie beispielsweise
in der Japanischen Gebrauchsmusterschrift No.54-95628
beschrieben ist, ist ein becherförmiger Heizkörper aus
einem keramischen Material gebildet und mit seinem offenen Ende an einem Metallgehäuse über eine metallisierte Schicht
angebracht, die auf einer Außenfläche des offenen Endes ausgebildet ist. Da bei der bekannten keramischen Heizvorrichtung
dieser Art das offene Ende des Heizkörpers direkt mit dem Metallgehäuse in Verbindung steht, ergibt sich der Nachteil,
daß die am Heizkörper erzeugte Wärme zum Metallgehäuse
übertragen werden kann, was dazu führt, daß die Wärme nicht effektiv dazu ausgenutzt wird, das Kraftstoff/Luftgemisch in
der Verbrennungskammer des Motors zu zünden, und daß ein Verbindurigsteil
des Heizkörpers als Elektrode dient, so daß der gesamte Heizkörper nicht dazu verwandt werden kann, Wärme zu
erzeugen. .
Die bekannteHeizvorrichtung hat weiterhin den Nachteil, daß Wärmespannungen am Verbindungsteil erzeugt werden können, der
als Elektrode dient und über den die Wärme auf das Metallgehäuse übertragen werden kann, was dazu führt, daß die mechanische
und/oder elektrische Verbindung zwischen dem Metallgehäuse und dem becherförmigen Heizkörper beeinträchtigt werden
kann.
Es ist weiterhin nachteilig, daß der spezifische Widerstand des Heizkörpers vermindert ist, da das offene Ende des Heizkörpers
als Elektrode dient und dieses offene Ende nicht als Heizkörper eingesetzt werden kann.
Durch die Erfindung1soll daher eine keramische Heizvorrichtung
geschaffen werden, bei der die oben beschriebenen Mangel beseitigt sind.
Die erfindungsgemäße keramische Heizvorrichtung umfaßt einen
Gehäuseteil und einen Heizteil, der einen gesinterten keramischen Isolator, der an einem Metallgehäuse angebracht ist,
und einen U-fÖrmigen gesinterten keramischen Heizkörper enthält, der am Isolator befestigt ist.
Gemäß der Erfindung ist insbesondere die Länge des inneren Weges des U-förmigen Heizkörpers vergrößert, so daß der gesamte
keramische Körper wirksam aufgeheizt werden kann.
Weiterhin ist insbesondere gemäß der Erfindung der spezifische Widerstand am vorderen Ende des U-förmigen keramischen
Heizkörpers größer als der der Schenkelteile des Heizkörpers, so daß der gesamte keramische Körper wirksam aufgeheizt werden
kann.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders
bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig.1 eine Längsschnittansicht eines Aus
führungsbeispiels der erfindungsgemäßen
keramischen Heizvorrichtung,
Fig.2 . eine Schnittansicht längs der Linie
II-II in Fig. 1,
•„ι. BAD ORIGINAL
Fig.3 eine Schnittansicht längs der
Linie III-III in Fig.1,
Fig.4 in einer sch.ematischen Ansicht
die Herstellung des Heizteils,
Fig.5A und 5B . eine Drauf- und eine Seitenansicht des Heizteils,
Fig. 6 bis 9 in graphischen Darstellungen
die Versuchsergebnisse von Vergleichsversuchen zwischen der
erfindungsgemäßen Heizvorrichtung und der bekannten Heizvorrichtung,
Fig.1OA und 1OB eine Draufsicht und eine Sei
tenansicht des Heizteils eines zweiten Ausfühmngsbeispiels
der Erfindung, . .
Fig.11 in einer schematischen Ansicht
die Herstellung des Heizteils,
Fig.12 und 13 vergrößerte Draufsichten auf
einen Heizkörper,
Fig.14 in einer graphischen Darstel
lung die Versu.chsergebnisse von Vergleichsversuchen zwischen
der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung und bekannten Heizvorrichtungen
,
Fig.15 eine perspektivische Ansicht
des Heizteils gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig.16 eine Seitenansicht des Heizteils,
und
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht des
Heizteils einer Abwandlungsform " . des dritten Ausführungsbeispiels.
Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung
umfaßt einen Befestigungs- oder.Gehäuseteil 1 und
einen Heizteil 2. Der Befestigungsteil 1 enthält ein Metallgehäuse 3, das mit einem Gewindeteil 3a ausgebildet ist, und
eine zentrale Elektrode 4, die als elektrischer Anschluß dient. Der Heizteil 2 enthält andererseits, einen keramischen
Heizkörper 5, einen Isolator 6 aus einem elektrisch isolierenden keramischen Material und zwei Metallzuleitungsdrähte,
die in den keramischen Heizkörper 5 und in den Isolator 6 eingebettet sind.
Der keramische Heizkörper 5 ist U-förmig ausgebildet und ein Endabschnitt 60 des Isolators 6 ist in Sandwichbauweise zwischen
beiden Enden (Schenkelteilen) 5a und 5b des keramischen Heizkörpers 5 angeordnet, wie es in Fig. 2 dargestellt
ist.
Jedes Ende 71 und 81 der Metallzuleitungsdrähte 70 und 8o
ist elektrisch mit dem Heizkörper 5 jeweils verbunden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die beiden anderen Enden 72
und 82 der Metallzuleitungsdrähte 70 und 80 liegen an der Außenfläche des Isolators 6 frei. Das freiliegende Ende 72
des Metallzuleitungsdrahtes 70 ist elektrisch mit einer Kappe 9 aus Edelstahl durch Hartlöten und über einen Nickeldraiu
10 mit der zentralen Elektrode 4 verbunden. Das freiliegende
BAD ORIGINAL
Ende 82 des Metallzuleitungsdrahtes 80 ist in ähnlicher Weise elektrisch mit einer Hülse 11 aus Edelstahl durch Hartlöten
verbunden, wobei dieHülseH elektrisch durch Hartlöten
mit dem Gehäuse 3 verbunden ist.
In Fig. 1 sind weiterhin metallisierte Schichten 6a,6b,beispielsweise
Silberlot, Nickellot, Kupferlot, ein elektrisch isolierender Ring 14, ein hitzebeständiger Dichtungsring
15 aus Gummi, eine elektrisch isolierende Buchse 16 und Muttern 17 und 18 dargestellt.
Wenn bei dem oben beschriebenen Aufbau die zentrale Elektrode 4' mit der positiven Klemme einer elektrischen Energiequelle
verbunden ist, während das Gehäuse 3 an der negativen Klemme der Energiequelle liegt, fließt ein elektrischer
Strom durch den Nickeldraht 10, die Kappe 9, den Leitungsdraht 70, den keramischen Heizkörper 5, den Leitungsdraht
80, die Hülse 11 und das Gehäuse 3, wodurch der keramische Heizkörper 5 aufgeheizt wird.
Im folgenden wird anhand von Fig. 4 die Herstellung des
Heizteils beschrieben. Drei gesinterte Stücke 12a,12b und
12c aus einem Gemisch von Si3N4 und Al2O3, beispielsweise
mit 70 Mol% Al2O3 und 30 Mol% Si3N4, werden zur Bildung
des Isolators 6 hergestellt.
Drei gesinterte Stücke 13a,13b und 13c aus einem Gemisch
von MoSi2 und Si3N4, beispielsweise mit 70Mol% MoSi2 und
30 Mol% Sl3N4 werden zur Bildung des keramischen Heizkörpers
5 hergestellt. Die beiden Leitungsdrähte 70 und 80 aus Wolfram werden jeweils zwischen den Stücken 12a und
12b und zwischen den Stücken 12b und 12c angeordnet. Die oben beschriebenen Bauteile werden anschließend beispielsweise
in einer Stickstoff-(N2)-Atmosphäre bei einer Temperatur
von 16300C 2 Std. lang gesintert, wobei ein Druck
von 300 kg/cm2 an den Stücken 12a bis 12c und 13a bis 13c in
der durch Pfeile in Fig. 4 angegebenen Richtung anliegt.
Fig. 5A und 5B zeigen eine Drauf- und eine Seitenansicht eines gesinterten Körpers, der in der oben beschriebenen Weise
hergestellt wurde. In dem gesinterten Körper sind die Stücke 12a und 12c zur Bildung des Isolators 6 integriert, .
während die Stücke 13a bis 13c zur Bildung des keramischen Heizkörpers 5 mit einer U-Form integriert sind.
Im Grenzbereich 56 zwischen dem keramischen Heizkörper 5 und dem Isolator 6 ist das in den jeweiligen Teilen enthaltene
SigN^ in die anderen Teile diffundisrt, so daß der Heizkörper
5 und der Isolator 6 fest miteinander verbunden sind. Wie es bereits beschrieben wurde, ist das eine Ende der Zuleitungsdrähte
70 und 80 elektrisch mit beiden Enden des U-förmigen keramischen Heizkörpers 5 verbunden und daran angeschlossen
und liegen die beiden anderen Enden 72 und 82 an der Außenfläche des Isolators 6 frei.
Es ist zu berücksichtigen, daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten
des Isolators 6, des keramischen Heizkörpers 5 und der Leitungsdrähte 70 und 80 zueinander passen müssen.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
keramischen Heizvorrichtung wurde mit bekannten keramischen Heizvorrichtungen in Versuchen verglichen.
Fig. 6 zeigt das Ergebnis einer Haltbarkeitsprüfung, bei der
eine mit Unterbrechungen erfolgende Stromversorgung wiederholt wurde, bei der eine Periode aus einer einminütigen
Stromversorgung bestand (Temperatur an der Außenfläche des Heizkörpers wurde auf 1200°C erhöht) und bei de. anschliessend
eine einminütige Stromunterbrechung erfolgte. Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, verschlechtert sich die bekannte
Heizvorrichtung mit zunehmender Anzahl von Stromversorgungsperioden, während die Arbeit des Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Heizvorrichtung stabil ist, da sich ihr
Widerstandswert nach der Haltbarkeitsprüfung nicht geändert hatte. Die Gründe für die Verschlechterung der bekannten
Vorrichtung bestehen darin, daß die metallisierten Schichten zwischen dem keramischen Heizkörper und dem Metallgehäuse
sich ablösen, und daß Wärmespannungen an dem Teil auftreten, an dem der keramische Heizkörper direkt mit dem Metallgehäuse
in Berührung steht, da an diesem Berührungsteil die Wärme
leicht vom keramischen Heizkörper auf das Metallgehäuse übertragen werden kann.
Fig. 7 zeigt die gemessenen Temperaturen am vorderen Ende des Heizkörpers und an den Berührungsteilen zwischen dem Metallgehäuse
und dem Heizkörper (bekannte Vorrichtung) und zwischen dem Metallgehäuse und dem Isolator (Ausführungsbeispiel
der Erfindung). Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Temperatur am Berührungsteil der bekannten Vorrichtung um
mehr als das Doppelte höher als bei dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist.
Fig. 8 zeigt den Energieverbrauch, der dazu erforderlich ist, um die Temperatur des Heizkörpers auf 8000C zu halten. Da
der Heizteil nur am vorderen Ende des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ausgebildet ist,kann
eine überschüssige Wärmeerzeugung vermieden werden und kann die an diesem Teil erzeugte Wärme nicht auf das Gehäuse
übertragen werden, so daß der Energieverbrauch bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung geringer
als bei der bekannten Vorrichtung ist, wie es in Fig. 8 dargestellt ist.
Fig. 9 zeigt die gemessenen Widerstandswerte bezüglich der Temperatur des Heizteils. Das Verhältnis des Widerstands-
ΛΛ
wertes zum Anfangswiderstandswert nimmt mit steigender Temperatur des Heizteils zu, wobei das Ausmaß der Zunahme gemäß
der Erfindung größer als bei der bekannten Vorrichtung ist, da der gesamte Heizteil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aufgeheizt werden kann. Der höhere Temperaturwiderstandskoeffizient ist zur Steuerung der Heizvorrichtung bevorzugt.
Bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann TiC oder TiN statt MoSi« für den keramischen
Heizkörper verwandt werden und kann ein anderer Metallzuleitungsdraht
mit einem höheren Schmelzpunkt, beispielsweise aus Molybdän (Mo) verwandt werden.
Das oben beschriebene erste Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die folgenden Vorteile:
1) Da der keramische Heizkörper mit dem Metallgehäuse über
den isolator verbunden ist, kann die am keramischen Heizkörper erzeugte Wärme nicht auf das Metallgehäuse übertragen
werden und kann dadurch die Wärme effektiv ausgenutzt werden, um beispielsweise ein Kraftstoff/Luftgemisch in den Verbrennungskammern
einer Brennkraftmaschine zu zünden.
2) Der Isolator sowie der keramische Heizkörper können fest am Gehäuse angebracht sein.
3) Da ein Teil des Isolators zwischen beiden Enden des U-förmigen
keramischen Heizkörpers verläuft, können der Isolator und der'keramische Heizkörper fest miteinander integriert
werden.
4) Der gesamte keramische Heizkörper kann erhitzt werden.
Im folgenden wird anhand der Fig. 10 bis 15 ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
Al
Fig -10A und 10B zeigen eine Draufsicht und eine Seitenansicht
des Heizteils 1, der den Isolator 6 und den Heizkörper 5 umfaßt.
Der Heizteil 1 wird nach dem folgenden Verfahren hergestellt..
Eine Vielzahl von frischen, nicht abgebundenen Plättchen 12a aus einem Gemisch von Al2O3 (70 Mol%) und Si3N4 (30 Mol%)und
eine Vielzahl von frischen unabgebundenen Plättchen 13a aus einem Gemisch von MoSi2 (70 ΜοΠ) und Si3N4 (30 Mol%) werden
in der in Fig. 11 dargestellten Weise hergestellt.Die Plättchen 12a und 13a werden übereinander gestapelt, während zwei
Metalleitungsdrähte 70 und 80 zwischen den Plättchen 12a und
13a so angeordnet werden, daß jeweils ein Ende der Drähte 70 und 80 mit den beiden Enden der U-förmigen Plättchen 13a verbunden
ist, während die anderen Enden an der Außenfläche des Isolators 6 frei liegen. Die Plättchen 12a und 13a und die
Leitungsdrähte 70 und 80 werden dann in die Richtung, die durch Pfeile in Fig. 11 angegeben ist, bei Umgebungstemperatur
unter Druck gesetzt und miteinander verbunden. Anschliessend werden diese Bauelemente bei einer hohen Temperatur und
mit einem hohen Druck gesintert.
Im folgenden werden anhand der Tabelle 1 und anhand der Fig. 12 und 13 die Versuchsergebnisse dargestellt.
Es wurden zwanzig Proben Nr. 1 bis Nr. 20 hergestellt, bei denen alle Abmessungen a bis f in Fig. 12 so variiert wurden,
wie es in der folgenden Tabelle 1 angegeben ist. In der Tar
belle 1 zeigt χ die Länge des inneren Weges des U-förmigen Heizkörpers 5 und y die Länge eines Außenweges des Heizkörpers
5, wie es in Fig. 10 dargestellt ist.
Die Versuche wurden für jeden Probekörper so ausgeführt, daß
die Temperatur am Teil B in Fig. 13 gemessen wurde, während
die Temperatur am Teil A in Fig. 13 konstant gehalten wurde.
Bon
Bei diesen Versuchen wurde ein Widerstandswert des Heizkörpers
5 von 0,13-Π- , eine anliegende Spannung von 9,3 V und ein
Thermopunktsensor zum Messen der Temperaturen verwandt. Jeder Lichtflußpunkt (1 mm 0) von einer Maschine wird auf die mittleren Teile der Bereiche A und B jeweils projiziert, und die
elektrische Spannung'wird an den Heizkörper 5 gelegt. Nachdem die Temperaturanzeige des Thermopunktsensors stabil geworden
ist, wird die Temperatur 1 Minute lang gemessen, wobei ihr Mittelwert in der Tabelle 1 dargestellt ist.
Nb. a
b (mm)
c (nun)
d (nun)
e (mm)
f (ram)
(mm)
(mm)
x/y
(0C)
T)i ίο
0.5
0.5
L.75
2.0
16.5
24}0.63
1000
930!
0: 1Ü
0.5
L.
1.75
17.0
24
0.71
1000
9301
1.50
17.5
24
0.73
1000
9901
: t
1.25
18.0
24
0.75
1000
10001
fsV-t
1.00
18.5
24
0.77
1000
10001
(Di 10
1.0
1.0
1.75
17.5
24
0.73
1000
9901
·· 10
1.0
1.011.5
1.5
18.0
24
0.75
1000
1000!
1.25
18.5
24
0.77
1000
1000
1.0
19.0
24
0.79
1000
lOOOJ
2.0
2.0
1.0
1.5
19.0
24
0.79
1000
100 Oi
10
2.0
2.0
1.0
1.0
20.0
24
0.83
1000
lOOOi
10
2.0
1.0
1.5
1.25
19.5
24
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1000
loooi
(fäl ίο
2.0
..θ!
1.5
19.0
24
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1000
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10
2.0
1.01
1.75
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1.0
1.5
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18.0
24
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10
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1.01 1·.
1.0
20.0
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1000
1000
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20.5
24
0.85
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1000!
LO
2.0
2.ol
1.0
20.0
24
0.33
1000
1000!
10
3.0
3.0
0.5
0.5
22.0
24
0.91
1000! 1000!
10
4.
2.6
2.6
0.2
0.2
23.2
24
0.97
10001. 1000!
BAD ORffifNAi
IS
Wie es aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, besteht ein Temperaturunterschied
zwischen den Bereichen A und B, der sehr klein ist, wenn das Verhältnis x/y größer als 0,73 ist. Es ist notwendig,konk'av-konvexe
Bereiche an der Innenfläche des Heizkörpers zu bilden, damit das Verhältnis x/y größer als 1,0 wird,
was zu. einer Komplizierung des Herstellungsverfahrens führt.
Es ist daher bevorzugt, daß das Verhältnis x/y im Bereich von 0,73 bis 1,0 liegt.
Es ist daher bevorzugt, daß das Verhältnis x/y im Bereich von 0,73 bis 1,0 liegt.
Fig. .14 zeigt das Ergebnis eines Versuches, bei dem die Temperaturen
an den Bereichen A und B für die Probekörper Nr.2 und Nr.3 gemessen wurden. Aus Fig.14 ist ersichtlich, daß der Temperaturunterschied
zwischen den Bereichen A und Bdes Probekörpers Nr.3 kleiner als der des Probekörpers Nr.2 war, und
daß der Probekörper Nr.3 schneller als der Probekörper Nr.2
aufgeheizt wurde.
daß der Probekörper Nr.3 schneller als der Probekörper Nr.2
aufgeheizt wurde.
Die Tabelle 2 zeigt die Versuchsergebnisse, bei denen das
Mischverhältnis von MoSi2 und Si^N4 variiert und jeder Wert
gemessen wurde.
Mischverhältnis von MoSi2 und Si^N4 variiert und jeder Wert
gemessen wurde.
Versuchs- und Meßbedingungen
(i) Oxidationsbeständigkeitsprüfung:
10000C
15 Std.
Umgebungsatmosphäre
(ii) Bruchfestigkeit: .
Probestück: 40x3x4 mm Belastungsgeschwindigkeit :0,5 mm/min
max.Bruchfestigkeit:
- Die Last, bei der der Probekörper bei einem Dreipunktbiegetest bei 13000C bricht
(iii). Wärmeausdehnungskoeffizient:
mittlerer Koeffizient über die Raumtemperatur und. eine Temperatur von 8000C.
BAD ORfGfNAL
| /erhält- iis (Mol*) |
MoSi2 | D | 100 | 90 | 80 | 70 | 60 | 50 | 40 | 30 | 20 | 10 | O |
| Si3U4 | 2) . | O | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | |
| 0.03 | 0.04 | 0.03 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.03 | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 0.05 | |||
| 4) | 5 | 10 | 13 | 15 | 19 | 27 | 29 | 36 | 42 | 51 | 60 | ||
| 7.7X ΙΟ"6 |
7.ix ΙΟ"6 |
6. 3 x ΙΟ"6 |
5.7X ΙΟ"6 |
5.Ox ΙΟ"6 |
4.4x ΙΟ"6 |
3.3X ΙΟ'6 |
3.5X ΙΟ"6 |
3. 2x ΙΟ"6 |
3.0* ΙΟ"6 |
2.8* 10-6 |
|||
| 2. 8x 10-4 |
1.4X 10-3 |
3.5x 10-3 |
1.5X 10-2 |
4.Ox 10-2 |
1.2 χ lo-i |
4.Ox lo-i |
2.0 | 3.8 | 4.2x 103 |
OO |
1) O/idationsbeständigkeitsprüfung
frihtäd (%)
2) Meximale'Bruchfestigkeit (kg/cm )"
3) Wi'-meausdehnungskoeffizient (0C"1)
4) spezifischer Widerstand (&-cm)
MT
Im folgenden wird anhand der Fig. 15 und 16 ein drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
Eine Vielzahl frischer Plättchen 12a aus einem Gemisch von Al2Og und Si3N4 und eine Vielzahl von frischen Plättchen 13a
und 13b aus einem Gemisch von MoSi2 und Si3N- wurden hergestellt,
wobei das Mischverhältnis von MoSi2 und Si3N4SO geändert
wurde, daß der Wert des spezifischen Widerstandes der Plättchen 13d größer als der. der Plättchen 13a ist. Die Plättchen
12a,13a und 13d wurden anschließend mit Metall-'
leitungsdrähten 70 und 80 wie bei dem oben beschriebenen ersten undzweiten Ausführungsbeispiel zusammen gesintert, um
einen Heizteil zu bilden, der in Fig.16 dargestellt ist.
Da der Wert des spezifischen Widerstandes am vorderen Ende 13d des U-förmigen Heizkörpers größer als an den anderen
Teilen 13a ist, wie es oben beschrieben wurde, kann der gesamte Heizkörper gleichförmig aufgeheizt werden.
Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse von Prüfungen für Proben A
bis I, bei denen das Mischverhältnis von MoSi2 und Si3N4 verändert
wurde und der Temperaturunterschied zwischen dem vorderen Ende 13d und den anderen Teilen (Schenkelbereichen)13a
des Heizkörpers gemessen wurde.
Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, daß der Temperaturunterschied der Proben C, D, H oder I kleiner als 300C ist, und daß diese
Proben bevorzugt sind.
Bei diesen Proben C, D, H und I ist der Wert des spezifischen Widerstandes am vorderen Ende wenigstens zweimal größer als
an den .Schenkelbereichen.
BAD
| Probe · ν | MoSi2 (hlol%) | A | B | C | D | E | F | G | H | , I | |
| Bereiche 133 |
Si3N4 (fa|ol%) | 80 | 80 | 80 | 80 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | |
| vorderes End* , |
20 | 20 | 20 | 20 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | ||
| HoSi2 (*>!%) | 3.5xlO~J | 3.5x10"- | 3.5xlO~3 | 3.5xlO~3 | 1.5X.10""2 | 1.5xlO~2 | l.Sxlo"2 | 1.5χ1Ο~2 | Ι.δχΙΟ"2 | ||
| g | Si3N4 (fftol%) | 100 | 80 | 75 | 70 | 80 | 70 | 67 | 64 | 60 | |
| % | *} | O | 20 | 25 | 30 | 20 | 30 | 33 | 36 | 4 0 | |
| > | TeriDeraturdifferenz (0C) | 2.8xlO"4 | 3.5xlO~" | 0.9xl0"2 | L.5xl0"2 | 3.5xlO~3 | USxIO-2 | 2.3xlO~2 | 3.1X10"2 | 4.0χ10~2 | |
| 150 | 100 | O | 0 | 120 | 90 | 70 | 30 | O |
♦Spezifischer Widerstand (&* cm)
Leerseite
Claims (8)
- PATENTANSPROCHEein Metallgehäuse, eine zentrale Elektrode, die elektrisch gegenüber dem Metallgehäuse isoliert und am Metallgehäuse angebracht ist, einen gesinterten keramischen Isolator, der am Metallgehäuse angebracht ist, einen gesinterten keramischen U-förmigen Heizkörper, der am gesinterten keramischen Isolator angebracht ist,und zwei Metalleitungsdrähte, die in den Isolator und den Heizkörper eingebettet sind, wobei das eine Ende der Metalleitungsdrähte elektrisch mit den beiden Enden des U-förmigen Heizkörpers verbunden ist, während das andere Ende an der Außenfläche des keramischen Isolators freiliegt und eines der freiliegenden Enden elektrisch mit dem Metallgehäuse verbunden ist, während das andere freiliegende Ende elektrisch mit derzentralen Elektrode verbunden ist.
- 2. Keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine metallisierte Schicht, die auf der Außenfläche des gesinterten keramischen Isolators an dem Teil ausgebildet ist, an dem die anderen Enden der Metalleitungsdrähte freiliegen, und eine Hülse, die am Metallgehäuse an seiner äußeren Umfangsfläche angebracht ist, wobei der keramische Isolator in die Hülse so eingesetzt ist, daß die metallisierte Schicht elektrisch damit verbunden ist. . · ·
- 3. Keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine metallisierte Schicht, die auf der Außenfläche des gesinterten keramischen Isolators an dem Teil ausgebildet ist, an dem das andere Ende der Metalleitungsdrähte freiliegt, wobei das andere Ende elektrisch mit der zentralen Elektrode über die metallisierte Schicht verbunden ist."
- 4. Keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis x/y so gewählt ist, daß es im Bereich von 0,73 bis 1,0 jeweils einschließlich liegt, wobei χ die Länge des inneren Weges des U-förmigen keramischen Heizkörpers ist, während y die Länge des äußeren Weges des U-förmigen keramischen c Heizkörpers bezeichnet. .
- 5. Keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der U-förmige keramische Heizkörper ein vorderes Ende und zwei Schenkelteile aufweist, die vom vorderen Ende ausgehen, wobei der Wert des spezifischen Widerstandes am vorderen Ende . größer als an den Schenkelteilen ist.BAD
- 6. Keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des spezifischen Widerstandes am· vorderen Ende um mehr als zweimal größer als der der Schenkelteile ist.
- 7. Keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 5,dadurch "gekennzeichnet, daß die Schenkelteile aus einem Gemisch von80 Mol% MoSi2 und 20 Mol% Si3N4 bestehen, während das vordere Ende aus einem Gemisch von 70 bis 75 MoU MoSi2 und 25 bis 30 MoU Si3N4 besteht.
- 8. Keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkelteile aus einem Gemisch von 70 Mol% MoSi2 und 30 Mol% Si3N4 bestehen, während das vordere Ende aus einem Gemisch von 60 bis 64 MbU MbSi2 und 36 bis 40 Mol% Si3N4 besteht.BAD-ORIGiNAL
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|
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| DE (1) | DE3342753A1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3606403A1 (de) * | 1985-02-28 | 1986-08-28 | Nippon Soken, Inc., Nishio, Aichi | Keramische heizvorrichtung |
| DE3843863A1 (de) * | 1988-12-24 | 1990-06-28 | Bosch Gmbh Robert | Hochtemperatur-heizelement, verfahren zu seiner herstellung und verwendung desselben |
| DE3901545A1 (de) * | 1989-01-20 | 1990-08-02 | Bosch Gmbh Robert | Hochtemperatur-heizelement sowie verfahren zu seiner herstellung |
| EP0635993A2 (de) * | 1993-07-20 | 1995-01-25 | TDK Corporation | Keramisches Heizelement |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS599887A (ja) * | 1982-07-07 | 1984-01-19 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミツク発熱体 |
| JPS6060983A (ja) * | 1983-09-08 | 1985-04-08 | 株式会社デンソー | セラミックヒ−タ及びその製造方法 |
| US4556780A (en) * | 1983-10-17 | 1985-12-03 | Nippondenso Co., Ltd. | Ceramic heater |
| JPS60114629A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-21 | Jidosha Kiki Co Ltd | デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグ |
| JPS60216484A (ja) * | 1984-04-09 | 1985-10-29 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | セラミツクヒ−タ |
| US4661686A (en) * | 1984-04-12 | 1987-04-28 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Dual line ceramic glow plug |
| JPS60254586A (ja) * | 1984-05-30 | 1985-12-16 | 株式会社デンソー | セラミツクヒ−タ |
| US4682008A (en) * | 1985-03-22 | 1987-07-21 | Jidosha Kiki Co., Ltd. | Self-temperature control type glow plug |
| JPH0617272B2 (ja) * | 1986-02-12 | 1994-03-09 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 窒化珪素−アルミナ系複合セラミツクスおよびその製造方法 |
| JPH0311575Y2 (de) * | 1986-04-11 | 1991-03-20 | ||
| DE3734274C2 (de) * | 1986-10-09 | 1996-07-11 | Nippon Denso Co | Keramische Glühkerze und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE3817843A1 (de) * | 1987-05-29 | 1988-12-08 | Jidosha Kiki Co | Gluehkerze fuer dieselmotoren |
| DE3837128C2 (de) * | 1987-11-05 | 1993-11-18 | Hitachi Metals Ltd | Glühkerze für Dieselmotoren |
| US5304778A (en) * | 1992-11-23 | 1994-04-19 | Electrofuel Manufacturing Co. | Glow plug with improved composite sintered silicon nitride ceramic heater |
| DE4325606A1 (de) * | 1993-07-30 | 1995-02-09 | Bach Wolfdietrich | Keramisches Heizelement sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizelements |
| US5750958A (en) * | 1993-09-20 | 1998-05-12 | Kyocera Corporation | Ceramic glow plug |
| DE10023395B4 (de) * | 1999-05-13 | 2015-05-13 | Denso Corporation | Keramische Heizeinrichtung und Montageaufbau |
| JP4632565B2 (ja) * | 2001-03-09 | 2011-02-16 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックヒーター装置及びその製造方法 |
| JP2003130349A (ja) * | 2001-10-24 | 2003-05-08 | Denso Corp | グロープラグ |
| JP3816073B2 (ja) * | 2003-01-28 | 2006-08-30 | 日本特殊陶業株式会社 | グロープラグ及びグロープラグの製造方法 |
| US20050087319A1 (en) * | 2003-10-16 | 2005-04-28 | Beals James T. | Refractory metal core wall thickness control |
| EP1707883B1 (de) * | 2003-12-19 | 2018-10-24 | Bosch Corporation | Keramische glühkerze |
| JP5166451B2 (ja) * | 2008-01-29 | 2013-03-21 | 京セラ株式会社 | セラミックヒータおよびグロープラグ |
| DE102009056057B4 (de) * | 2008-11-27 | 2016-04-21 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Glühkerze und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| DE102009037375B3 (de) * | 2009-08-12 | 2011-03-03 | Beru Ag | Glühkerze |
| US10670276B2 (en) * | 2013-05-02 | 2020-06-02 | Original Pellet Grill Company Llc | Double-sealed high-temperature resistant DC ignitor for use with wood pellet burner assemblies |
| CN108798965B (zh) * | 2018-06-12 | 2021-02-02 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 一种矿用防爆柴油机低温辅助启动装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2925373A1 (de) * | 1979-06-22 | 1981-01-08 | Ngk Spark Plug Co | Vorbrennkammer-vorheizeinrichtung |
| DE3151825A1 (de) * | 1980-12-29 | 1982-08-12 | Isuzu Motors Ltd., Tokyo | Keramik-gluehkerze |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3002936A (en) * | 1958-04-29 | 1961-10-03 | Union Carbide Corp | Method for making refractory articles |
| GB1021691A (en) * | 1961-10-19 | 1966-03-09 | Kanthal Ab | Improvements in heat-resistant and oxidation-proof materials containing molybdenum disilicide |
| US3095492A (en) * | 1961-12-26 | 1963-06-25 | Northrop Corp | Controlled resistance spot heating device |
| US3372305A (en) * | 1966-04-15 | 1968-03-05 | Carborundum Co | Silicon carbide igniter |
| US4107510A (en) * | 1972-12-07 | 1978-08-15 | C.A.V. Limited | Starting aids for combustion engines |
| US3875477A (en) * | 1974-04-23 | 1975-04-01 | Norton Co | Silicon carbide resistance igniter |
| CA1058673A (en) * | 1974-10-10 | 1979-07-17 | Frank J. Hierholzer (Jr.) | Silicon carbide shapes resistance heater elements |
| US4090054A (en) * | 1976-10-12 | 1978-05-16 | Brown Boveri Corporation | Electrical preheating apparatus |
| JPS5495628A (en) * | 1978-01-11 | 1979-07-28 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | Imidazothiazine compound |
| GB2084247B (en) * | 1980-08-23 | 1984-03-07 | Kyoto Ceramic | Glow plugs for use in diesel engines |
| US4425692A (en) * | 1981-03-23 | 1984-01-17 | Jidosha Kiki Co., Ltd. | Glow plug for use in diesel engine and method of manufacturing the same |
| JPS57192726A (en) * | 1981-05-21 | 1982-11-26 | Nippon Denso Co Ltd | Pre-heating of plug of diesel engine |
-
1983
- 1983-11-21 US US06/554,107 patent/US4499366A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-11-25 DE DE19833342753 patent/DE3342753A1/de active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2925373A1 (de) * | 1979-06-22 | 1981-01-08 | Ngk Spark Plug Co | Vorbrennkammer-vorheizeinrichtung |
| DE3151825A1 (de) * | 1980-12-29 | 1982-08-12 | Isuzu Motors Ltd., Tokyo | Keramik-gluehkerze |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3606403A1 (de) * | 1985-02-28 | 1986-08-28 | Nippon Soken, Inc., Nishio, Aichi | Keramische heizvorrichtung |
| DE3843863A1 (de) * | 1988-12-24 | 1990-06-28 | Bosch Gmbh Robert | Hochtemperatur-heizelement, verfahren zu seiner herstellung und verwendung desselben |
| DE3901545A1 (de) * | 1989-01-20 | 1990-08-02 | Bosch Gmbh Robert | Hochtemperatur-heizelement sowie verfahren zu seiner herstellung |
| EP0635993A2 (de) * | 1993-07-20 | 1995-01-25 | TDK Corporation | Keramisches Heizelement |
| EP0635993A3 (de) * | 1993-07-20 | 1995-12-20 | Tdk Corp | Keramisches Heizelement. |
| US5756215A (en) * | 1993-07-20 | 1998-05-26 | Tdk Corporation | Ceramic heater |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3342753C2 (de) | 1991-02-14 |
| US4499366A (en) | 1985-02-12 |
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