DE3425768A1 - Keramik-gluehkerze - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
-
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
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Description
-tr.
Keramik-Glühkerze
Die Erfindung betrifft eine Keramik-Glühkerze zum Anlassen
einer Diesel(brennkraft)maschine und insbesondere ein Keramik-Glühelement für eine solche Glühkerze.
Eine Dieselmaschine ist bekanntlich bei niedrigen oder tiefen Temperaturen schwer anzulassen. Zur Lösung dieses
Problems werden üblicherweise Glühkerzen in die Maschinenzylinder oder in deren Vor(verbrennungs)kammern
zur Erhöhung der in diesen herrschenden Temperatur eingebaut. Um ein schnelles Anlassen zu ermöglichen,
muß eine Glühkerze Schnellglüheigenschaften besitzen. Im Hinblick auf den in jüngster Zeit zunehmenden Einsatz
von Glühkerzen nicht nur für das Anlassen oder Starten, sondern auch während des Maschinenbetriebs
zwecks Stabilisierung der Kraftstoffverbrennung in den Zylindern nach dem Anlassen der Maschine sind zudem
Verbesserungen der elektrischen und chemischen Standfestigkeit von Glühkerzen dringend geboten.
Aus den genannten Gründen ist eine Keramik-Glühkerze vom Schnellglüh-Typ entwickelt worden, die ein Keramik-Glühelement
aus einem gesinterten Keramikkörper und einem in diesen eingebetteten Wolfram-Glühdraht (Glühwendel)
aufweist. Wolfram wird dabei deshalb verwendet, weil es einen hohen Schmelzpunkt besitzt und wärmebeständig
ist.
-s-
Pig. 1 veranschaulicht in Teilschnittdarstellung ein Beispiel für eine solche bekannte Keramik-Glühkerze 1
mit einem Keramik-Glühelement 3 in Form eines gesinterten Keramikkörpers aus Si3N und einem Glühdraht 2 in
Form einer in den Keramikkörper eingebetteten Wendel. Das Keramik-Glühelement 3 ist am Ende einer Metallumhüllung
4 befestigt, mit welcher das eine Ende des Glühdrahts 2 verbunden ist. Die mit einem Anschlußgehäuse
5 verbundene Metallumhüllung 4 dient als negative Elektrode. Das andere Ende des Glühdrahts 2 ist mit
einem Mittenleiter bzw. -kontakt 6 verbunden, der im Anschlußgehäuse 5 festgelegt und diesem gegenüber
elektrisch isoliert ist und der als positive Elektrode dient.
Ein Abschnitt 3' des Keramik-Glühelements 3 der Keramik-Glühkerze
1, in den der Glühdraht (Glühwendel) 2 eingebettet ist, ragt über eine Länge 1 aus der Metallumhüllung
4 heraus. Diese Länge 1 beträgt bei einer durch einen 12 V-Sammler gespeisten Glühkerze typischerweise
12-15 mm. Zur Gewährleistung von mechanischer Festigkeit gegen auf die Keramik-Glühkerze einwirkende mechanische
Stöße oder Schläge sollte diese Länge möglichst kurz sein. Bei der bekannten Keramik-Glühkerze
kann jedoch die Länge 1 nicht verkleinert werden; wenn nämlich das Keramik-Glühelement 3 auf in Fig. 2 gezeigte
Weise einfach tiefer in die Metallumhüllung 4 eingesetzt wird, um die Länge 1 des vorstehenden Abschnitts
31 auf eine Länge 1- zu verkürzen, so ist ein
einer Länge I2 entsprechender Teil des Glühdrahts des
Keramik-Glühelements 3 von der Metallumhüllung 4 umschlossen, was zu einer verringerten Heizleistung des
Glühdrahts führt. Außerdem kann dabei der Glühdraht in der Metallumhüllung überhitzt werden, so daß das
zur Verbindung des Keramik-Glühelements 3 mit der Me-
Λ- tallumhüllung 4 verwendete Lot-Material schmelzen kann.
Um bei einer mit 24 V betriebenen Keramik-Glühkerze dieselbe Temperatur des Keramik-Glühelements wie bei einem
12 V-Glühelement zu erreichen, muß der Widerstand des
Glühdrahts (Glühwendel) etwa das Vierfache des Widerstands beim zuletzt genannten Glühelement betragen. Wenn
ein derart großer Widerstand durch Verkleinerung des Glühdraht-Durchmessers von normalerweise etwa 0,2 mm
für Betrieb mit 12V erreicht werden soll, muß dieser Durchmesser bei einer 24 V-Glühkerze etwa 0,1 - 0,13 mm
betragen. Beim Einbetten eines derart dünnen Glühdrahts in einen Keramikkörper kann der Glühdraht den aufgrund
der unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten von Keramik und Glühdraht unvermeidlich auf ihn einwirkenden
Torsionsbeanspruchungen nicht standhalten. Wenn dagegen eine Widerstandserhöhung durch Verwendung eines
längeren Glühdrahts erreicht werden soll, vergrößert sich die (Vorstands-)Länge 1 des aus dem Ende der Metallumhüllung
herausragenden Abschnitts des Keramik-Glühelements unnötig. Beide Maßnahmen sind somit im
Hinblick auf die mechanische Festigkeit der Keramik-Glühkerze unbrauchbar.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Keramik-Glühkerze mit einem Keramik-Glühelement, dessen
mechanische Festigkeit erheblich verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß wird als Glühdrahtwerkstoff für das Keramik-Glühelement eine Wolframlegierung verwendet,
die mindestens ein Element, wie Kobalt, Molybdän, Rhenium, Thorium, Zirkon und Thoriumoxid, enthält. Eine solche
. 3A257
Wolframlegierung besitzt einen größeren spezifischen Widerstand als das herkömmlicherweise verwendete reine
Wolfram.
Aufgrund der Verwendung eines Glühdrahts aus einer solchen Wolframlegierung kann die Glühwendel im Vergleich
zur bisherigen Glühwendel kleiner ausgebildet werden, so daß die Vorstands-Länge 1 des Keramik-Glühelements
an der Metallumhüllung verkleinert und damit die mechanische Festigkeit der Keramik-Glühkerze entsprechend
verbessert werden kann.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer beispielhaften herkömmlichen Keramik-Glühkerze,
Fig. 2 eine Teilansicht einer der Glühkerze gemäß Fig. 1 ähnlichen Keramik-Glühkerze, deren
Keramik-Glühelement gemäß herkömmlicher Technik zwecks Verbesserung seiner mechanischen
Festigkeit abgewandelt ist,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der.in der Wolframlegierung enthaltenen
Rheniummenge und dem spezifischen Widerstand dieser Legierung und
Fig. 4 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines
Prüfverfahrens für die Bestimmung der mechanischen Festigkeit der Keramik-Glühkerze.
Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.
Fig. 3 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Rheniumgehalt einer Wolframlegierung und deren spezifischem Widerstand
bei einer Änderung des Rheniumgehalts zwischen 5 und 30 Gew.-%.
5
5
Bei Verwendung einer aus einer Wolframlegierung mit 15 Gew.-% Rhenium hergestellten Glühwendel für ein mit
12 V betriebenes Keramik-Glühelement entspricht die effektive Länge des Glühdrahts aus der Wolframlegierung
ungefähr der Hälfte der Länge eines herkömmlichen Glühdrahts aus reinem Wolfram; die Vorsteh-Länge des
Keramik-Glühelements an der Metallumhüllung beträgt daher (ebenfalls) etwa die Hälfte der Länge des bisherigen
Glühelements.
Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse von Versuchen, die an drei herkömmlichen Keramik-Glühkerzen, bei denen
die Länge 1 des vorstehenden Abschnitts 31 jeweils 15 mm
beträgt, sowie drei erfindungsgemäßen Keramik-Glühkerzen zum Vergleich ihrer Beständigkeit gegen mechanische Stöße
oder Schläge durchgeführt wurden. Die Versuche erfolgten durch Fallenlassen jeder Keramik-Glühkerze 1 In waagerechter
Lage auf den Fußboden 7 (vgl. Fig. 4) und Messen der Höhe H, bei welcher der vorstehende Abschnitt 31
der Keramik-Glühkerze 1 bricht.
Herkömmliche Glühkerze
Erfindungsgemäße Glühkerze
Prüfling Nr |
L (mm) | 1 (mm) | H (m) |
1 | 25 | 15 | 1,3 |
2 | 25 | 15 | 1,1 |
3 | 25 | 15 | 1,5 |
1 | 25 | 8 | 4,2 |
2 | 25 | 8 | 3,8 |
3 | 25 | 8 | 4,5 |
Wie aus der obigen Tabelle hervorgeht, ist die Fallhöhe
(bis zum Bruch) bei der erfindungsgemäßen Keramik-Glühkerze etwa dreimal so groß wie bei der bisherigen
Glühkerze, wodurch die überlegene Stoßfestigkeit der ersteren belegt wird.
25
30
In einem anderen Ausführungsbeispiel einer für eine Betriebsspannung
von 24 V ausgelegten Keramik-Glühkerze besteht der Glühdraht aus einer Wolframlegierung mit
25 Gew.-% Rhenium. In diesem Fall kann die Effektivlänge
des wendeiförmigen Glühdrahts praktisch derjenigen beim beschrieben Ausführungsbeispiel einer 12 V-Glühkerze
gleich sein.
Die erfindungsgemäßen Keramik-Glühkerzen werden einem Wärmewechselversuch unterworfen und zeigen dabei eine
überlegene Standfestigkeit.
35
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, kann die Größe des Keramik-Glühelements einer erfindungsgemäßen
Keramik-Glühkerze durch Verwendung einer eine bestimmte Zusammensetzung besitzenden Wolframlegierung,
die einen größeren spezifischen Widerstand besitzt als der herköinmlicherweise verwendete Glühdraht aus reinem
Wolfram, erheblich verringert werden. Aufgrund der Verkleinerung des vorstehenden Abschnitts des Keramik-Glühelements
erhält die Keramik-Glühkerze eine hervorragende Stoß- oder Schlagfestigkeit. Darüber hinaus kann
der spezifische Widerstand des Glühdrahts aus der Wolframlegierung durch geeignete Wahl der in letzterer
enthaltenen Elemente beliebig eingestellt werden. Zur Vergrößerung des Widerstands des Glühdrahts ist es
daher nicht nötig, seinen Durchmesser zu verkleinern oder seine Länge zu vergrößern.
Claims (2)
- PATENTANSPRÜCHE1 1 .ι Keramik-Glühkerze mit einem einen gesinterten Keramikkörper und einen in diesen eingebetteten Glühdraht (2) aus einem Metall eines hohen Schmelzpunkts umfassenden Keramik-Glühelement (3), einer Metallumhüllung (4), an deren"einem Ende das Keramik-Glüh- element (3) so befestigt ist, daß sein Außenendabschnitt über das eine Ende der Metallumhüllung (4) vorsteht, und einem das andere Ende der Metallumhüllung (4) aufnehmenden Anschlußgehäuse (5), dadurch gekennzeichnet, daß der Glühdraht (2) aus einer Wolframlegierung mit Rhenium, Kobalt, Molybdän, Thorium, Zirkon und/oder Thoriumoxid als Legierungsbestandteil(en) hergestellt ist, wobei die Menge an dem (den) Legierungsbestandteil (en) so groß ist, daß der Glühdraht(2) einen gewünschten (spezifischen) Widerstand erhält .
- 2. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wolframlegierung 5 -'30 Gew.-% Rhenium enthält.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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D2 | Grant after examination | ||
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