DE3825012A1 - Werkstoff fuer ein elektrisches widerstandselement mit positivem temperaturkoeffizienten - Google Patents
Werkstoff fuer ein elektrisches widerstandselement mit positivem temperaturkoeffizientenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Werkstoff für ein elektri
sches Widerstandselement nach dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1.
Werkstoffe für elektrische Widerstandselemente mit einem
positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Wider
standes weisen einen elektrischen Widerstand auf, der mit
steigender Temperatur zunimmt. Nach Anlegen einer Spannung
fließt zunächst ein vergleichsweise hoher Strom, der dann
mit zunehmender Erwärmung des Widerstandselementes ab
nimmt. Es findet somit ein gewisser Selbstregelungseffekt
statt. Aus diesem Grunde werden Werkstoffe für Wider
standselemente mit einem positiven Temperaturkoeffizienten
des elektrischen Widerstandes häufig für Regel- oder
Heizelemente eingesetzt. Durch ihren zunächst niedrigen
Widerstand erlauben sie eine hohe Aufheizrate. Durch die
Strombegrenzung bei steigender Temperatur aufgrund des
positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes kann
eine Schädigung des Widerstandselementes oder seiner
Umgebung auch bei hohen Aufheizraten verhindert werden.
Ein elektrisches Widerstandsheizelement aus einem Werk
stoff mit einem hohen positiven Temperaturkoeffizienten
des elektrischen Widerstandes ist zum Beispiel aus der
DE-OS 25 39 841 bekannt. Als Werkstoff wird dort Nickel
genannt. Zusätzlich wird in der gleichen Schrift die
Verwendung des Elements für Thermoschalter offenbart.
Weiterhin ist die Ausnutzung des Regelverhaltens von
Widerstandselementen mit hohem positivem Temperatur
koeffizienten des elektrischen Widerstandes in Glühkerzen
für Dieselmotoren aus mehreren Patentschriften bekannt.
Anordnungen mit Widerstandselementen nach dem Stand der
Technik sind zum Beispiel aus der DE-PS 28 02 625, der
DE-OS 21 15 620 oder der GB-PS 2 54 482 sowie aus dem
Artikel von H. Weil in "Bosch Techn. Berichte" 5 (1977),
S. 279-286 bekannt. Als entsprechende Werkstoffe werden
in der GB-PS 2 54 482 Eisen, Nickel und Platin genannt. Aus
der DE-OS 21 15 620 ist die Verwendung einer Nickel-Eisen-
Legierung bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Werkstoff für ein
Widerstandselement anzugeben, das eine noch höhere Auf
heizgeschwindigkeit bei gleichzeitig verbessertem Regel
verhalten erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Wählt man zur Darstellung der Widerstands-Charakteristik
der Werkstoffe für Widerstandselemente mit positivem
Temperaturkoeffizienten den Temperaturfaktor
TF = R(1000°C) / R(20°C), der das Widerstandsverhältnis
bei einer Temperatur von 1000°C und bei Raumtemperatur
angibt, so ergibt sich TF = 4 für Platin, TF = 7 für
Nickel und TF = 12 für Eisen. Mit dem erfindungsgemäßen
Werkstoff werden dagegen Temperaturfaktoren TF < 12
erzielt. Desweiteren weist bei dem erfindungsgemäßen
Werkstoff die Widerstandskurve in Abhängigkeit von der
Temperatur einen Verlauf auf, der kurze Aufheizzeiten
begünstigt.
Anhand der in der Tabelle aufgeführten Ausführungs
beispiele und des in Fig. 1 und 2 dargestellten Wider
standsverhältnisses R(T) / R(20°C) in Abhängigkeit von der
Temperatur für erfindungsgemäße Werkstoffe und für
Werkstoffe nach dem Stand der Technik soll die Erfindung
näher erläutert werden.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Werkstoffes
für Widerstandselemente ist der spezielle Verlauf der
Widerstandskurve in Abhängigkeit von der Temperatur. In
Fig. 1 ist das Widerstandsverhältnis R(T) / R(20°C) für
eine Legierung, bestehend aus 79 Gew.% Kobalt und 21
Gew.% Eisen (1), sowie für eine Legierung bestehend aus
75 Gew.% Kobalt und 25 Gew.% Eisen (2) dargestellt. Fig.
2 zeigt das entsprechende Widerstandsverhältnis für eine
Legierung mit der Zusammensetzung von 71 Gew.% Kobalt und
29 Gew.% Eisen (3). Der Verlauf des Widerstands
verhältnisses der erfindungsgemäßen Werkstoffe zeigt bis
zur Temperatur T 1 einen relativ geringen Anstieg und daran
anschließend einen steilen, z. T. sogar sprungartigen
Anstieg. Er begünstigt somit kurze Aufheizzeiten, wenn
Temperaturen um etwa 1000°C erreicht werden sollen.
Die Ursache für diesen besonderen Verlauf der Wider
standskurve ist in einer Phasenumwandlung zu sehen. Bei
Raumtemperatur weist der erfindungsgemäße Werkstoff eine
kubisch raumzentrierte Struktur (α) auf, im Bereich
zwischen 750 und 900°C findet ein Übergang zu einer
kubisch flächenzentrierten Struktur (γ) statt. Die
Umwandlungstemperatur T 1 ist vom Eisenanteil in der
jeweiligen Legierungszusammensetzung abhängig und steigt
mit zunehmendem Eisengehalt an. Bei der Abkühlung erfolgt
die Umwandlung von der kubisch flächenzentrierten Struktur
(γ) zur kubisch raumzentrierten Struktur (α) bei einer
Temperatur, die niedriger liegt als T 1, wodurch eine
Hysteresekurve entsteht. Die Hysterese wird mit steigendem
Eisengehalt kleiner.
In Fig. 1 und 2 ist zusätzlich zum Vergleich in Kurve 4
das Widerstandsverhältnis R(T) / R(20°C) für Eisen und in
Fig. 1 in Kurve 5 dasjenige für Nickel aufgetragen, also
von Werkstoffen für Widerstandselemente mit positivem
Temperaturkoeffizienten nach dem Stand der Technik. Die
Kurve 5 für Nickel flacht bereits bei einer Temperatur von
weniger als 400°C und diejenige für Eisen bei einer
Temperatur von 800°C ab. Dieses Abflachen ist auf das
Erreichen der Curietemperatur zurückzuführen.
Der Verlauf des Widerstandsverhältnisses für den erfin
dungsgemäßen Werkstoff weist demgegenüber zunächst einen
relativ flachen Anstieg auf, wodurch höhere Aufheizraten
ermöglicht werden. Bei Erreichen der α/γ-Umwandlungs
temperatur T 1 steigt der Widerstand dann steil an, die
Stromstärke und damit die erzeugte Wärmeleistung nehmen
entsprechend stark ab. Diese Selbstregelung erlaubt die
schnelle Erzielung der Endtemperatur, ohne daß das Wider
standselement selbst geschädigt wird.
Die α/γ-Umwandlung tritt bei Kobalt-Eisen-Legierungen mit
einem Eisengehalt von mehr als 20 Gew.% auf. Die Legie
rungen können zusätzlich auch noch Nickel enthalten,
jedoch nur bis zu einem solchen Anteil, daß die kubisch
raumzentrierte Struktur bei Raumtemperatur erhalten
bleibt. Der zulässige Nickelanteil steigt mit zunehmendem
Eisenanteil an. Der maximale Nickelgehalt, bei dem die
Legierung bei Raumtemperatur eine kubisch raumzentrierte
Struktur aufweist, kann annähernd durch lineare Inter
polation zwischen den Werten von etwa 0 Gew.-% bei einem
Eisenanteil von 20 Gew.-% und 15 Gew.-% bei einem Eisen
anteil von 35 Gew.-% ermittelt werden. Bei einem Eisen
gehalt von 25 Gew.% kann der Nickelanteil maximal 5 Gew.%
und bei einem Eisengehalt von 30 Gew.% maximal 10 Gew.%
betragen. Zusätzlich können die Legierungen andere
Elemente, z. B. als Verarbeitungszusätze mit einem Anteil
von bis zu 1 Gew.% enthalten.
Die erfindungsgemäßen Legierungen sind gut kalt umformbar
und können gut zu Drähten und Bändern oder dergleichen
verarbeitet werden. Legierungen mit einem Eisengehalt von
mehr als 35 Gew.% werden dagegen aufgrund der sich
ausbildenden Ordnungseinstellung zunehmend spröde.
In der Tabelle sind die α/γ-Umwandlungstemperatur T 1, der
spezifische elektrische Widerstand bei Raumtemperatur und
bei 1000°C sowie der sich daraus ergebende Temperatur
faktor TF sowohl für erfindungsgemäße Werkstoffe, als auch
für Eisen und Nickel aufgelistet.
Beispiel a): Eine Legierung, bestehend aus 79 Gew.% Kobalt
und 21 Gew.% Eisen wurde im Sinterverfahren hergestellt.
Für diese Legierungszusammensetzung beträgt die α/γ-Um
wandlungstemperatur 750°C. Aus den Werten des spezifischen
Widerstandes bei Raumtemperatur und bei 1000°C errechnet
sich der Temperaturfaktor TF = 15.
Beispiel b): Für eine ebenfalls im Sinterverfahren
hergestellte Legierung bestehend aus 77 Gew.% Kobalt und
23 Gew.% Eisen beträgt die α/γ-Umwandlungstemperatur T 1
780°C und für den Temperaturfaktor ergibt sich TF = 16.
Beispiel c): Eine Legierung mit einer Zusammensetzung von
75 Gew.% Kobalt und 25 Gew.% Eisen, die ebenfalls im
Sintelverfahren hergestellt wurde, wies die folgenden
Werte auf: T 1 = 825°C, TF = 17,5.
Beispiel d): Eine Legierung mit der im wesentlichen
gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel c) wurde im
Schmelzverfahren hergestellt. Zu diesem Zweck wurden 0,2
Gew.% Mangan und 0,1 Gew.% Silizium als Verarbeitungs
zusätze hinzugefügt, der Eisenanteil betrug 25 Gew.% , der
Rest war Kobalt. Die α/γ-Umwandlungstemperatur T 1 war
unverändert gegenüber der im Sinterverfahren hergestellten
Legierung aus Beispiel c). Bedingt durch die Verarbei
tungszusätze erhöhte sich jedoch der spezifische Wider
stand. Dadurch war auch der Temperaturfaktor TF mit dem
Wert TF = 15 etwas niedriger als bei dem gesinterten
Werkstoff ohne Legierungszusätze aus Beispiel c).
Beispiel e): Ein Werkstoff mit einer Zusammensetzung von
71 Gew.% Kobalt und 29 Gew.% Eisen wurde im Sinterver
fahren hergestellt. Die α/γ-Umwandlungstemperatur T 1
betrug 900°C, für den Temperaturkoeffizient wurde der Wert
TF = 20 ermittelt. Ein Vergleich mit den vorgenannten
Beispielen, die einen geringeren Eisengehalt aufweisen,
zeigt, daß sowohl die α/γ-Umwandlungstemperatur T 1 als
auch der Temperaturfaktor TF mit zunehmendem Eisenanteil
ansteigen.
Beispiel f): Ein aus der Schmelze hergestellter Werkstoff
mit einer Zusammensetzung von 25 Gew.% Eisen, 5 Gew.%
Nickel, 0,2 Gew.% Mangan und 0,1 Gew.% Silizium als Ver
arbeitungszusätze, Rest Kobalt wies eine α/γ-Umwandlungs
temperatur T 1 von 810°C und einen Temperaturfaktor TF = 17
auf.
Beispiel g): Ein aus der Schmelze hergestellter Werkstoff
mit einer Zusammensetzung von 30 Gew.% Eisen, 10 Gew.%
Nickel, 0,2 Gew.% Mangan und 0,1 Gew.% Silizium als Ver
arbeitungszusätze, Rest Kobalt wies eine α/γ-Umwandlungs
temperatur T 1 von 850°C und einen Temperaturfaktor TF =
16,5 auf. Es werden somit auch bei Legierungen, die einen
Nickelanteil aufweisen, hohe Temperaturkoeffizienten TF
erreicht. Bei weiter steigendem Nickelanteil weisen die
Legierungen jedoch auch bei Raumtemperatur bereits die
kubisch flächenzentrierte Struktur auf und die spezielle
Charakteristik der Widerstandskurve, die auf dem Übergang
von kubisch raumzentrierter zu kubisch flächenzentrierter
Struktur beruht, geht verloren.
Die in Tab. I aufgeführten Beispiele belegen, daß mit
einem erfindungsgemäßen Werkstoff ein Temperaturfaktor
TF < 12 erreicht wird, d. h. ein Temperaturfaktor, der
größer ist, als bei den bisher bekannten Werkstoffen für
Widerstandselemente mit positivem Temperaturkoeffizienten.
Besonders vorteilhaft können die erfindungsgemäßen Werk
stoffe für Glühkerzen für Dieselmotore eingesetzt werden.
Sie können dort direkt als Heizelement verwendet werden
oder auch als Regelelement in Verbindung mit einem Heiz
element mit geringerem positivem Temperaturkoeffizienten.
Weitere vorteilhafte Anwendungsgebiete sind zum Beispiel
die Verwendung als Heizelement, beispielsweise bei Haus
halts-Durchlauferhitzern oder auch die Verwendung in
Thermoschaltern.
Die Erfindung betrifft eine Glühkerze, wie sie im
Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist.
Bei kaltem, unterhalb der Selbststarttemperatur
liegendem Motor müssen luftverdichtende Brennkraftmaschinen
mit Hilfe von Glühkerzen angelassen werden.
Die genannten Glühkerzen benötigen eine gewisse Zeit, um
sich auf ihre Arbeitstemperatur zu erhitzen. Erst dann kann
die Brennkraftmaschine angelassen werden. Diese Zeitdauer,
auch Vorglühzeit genannt, ist bei der genannten Kerze schon
recht kurz. Dennoch ist sie gegenüber dem Benzinmotor noch
relativ lang, der sofort anlaßbereit ist.
Man ist deshalb bemüht, die Vorglühzeit möglichst noch
weiter zu verkürzen.
Bei den bekannten Glühstiftkerzen ist die Regelwendel
üblicher Weise aus reinem Nickel gefertigt, wobei sich ein
Widerstandsverhältnis von etwa 7, bezogen auf ein Temperatur
verhältnis 20°/1000°C ergibt, d. h., daß der Widerstand bei
1000°C etwa 7 mal so groß wie bei 20°C ist. Auf diese Weise
lassen sich Glühstiftkerzen herstellen, deren Aufheizzeit im
Bereich von etwa 5 bis 6 Sekunden liegt; an der Glührohr
spitze beträgt die Temperatur dann etwa 850°C, während sich
nach etwa 10 Sekunden eine Beharrungstemperatur von etwa
1140°C bei Nennspannung einstellt.
Wie die Praxis gezeigt hat, ist bei dieser Temperatur
die Belastbarkeit der Wendeln erreicht, so daß bei weiterer
theoretisch möglicher Verkürzung der Aufheizzeit durch
Veränderungen beispielsweise der Wendelgeometrie oder durch
konstruktive Gestaltung des Glührohres die Lebensdauer der
Glühkerze erheblich beeinträchtigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der aus
dem Stand der Technik bekannten Nachteile Glühstiftkerzen zur
Verfügung zu stellen, deren Aufheizzeit gegenüber der der
vorbekannten Glühstiftkerzen deutlich verringert ist, wobei
gleichzeitig eine ausreichende Lebensdauer der Glühkerzen
gewährleistet ist. Gleichzeitig sollen solche Glühstiftkerzen
einfach herstellbar sein und den Einsatz von Steuergeräten
zur Lösung der gestellten Aufgabe entbehrlich machen. Die
Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung
solcher Glühstiftkerzen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die kennzeich
nenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Weitere wesentli
che und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den nachfolgenden Ansprüchen 2 bis 14.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher
erläutert:
Fig. 1A ist die graphische Wiedergabe des Widerstandsver
hältnisses verschiedener Wendeldrahtmaterialien in
Abhängigkeit von der Temperatur.
Fig. 2A ist die graphische Darstellung der Temperatur der
Heizstab-Oberfläche in Abhängigkeit von der Zeit.
Fig. 3A ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Glühstiftkerze.
Es wurde gefunden, daß theoretisch durch Veränderung der
Wendelgeometrie des Wendeldrahtes sowie der Ausbildung des
Glühstiftes Aufheizzeiten unter 5 Sekunden erhältlich sind,
wobei deren Lebensdauer jedoch für den gewünschten Zweck
völlig unzureichend ist. Es wurde gefunden, daß dieses vor
allem daran liegt, daß die schnelle Aufheizperiode nicht zu
"bremsen" ist, so daß sich der Heizstab auf eine Behar
rungstemperatur von mehr als 1130° bei üblicher Batteriespan
nung nach etwa 10 Sekunden einstellt, wobei nach diesseitiger
Erkenntnis diese Temperatur die Lebensdauer solcher Glüh
stiftkerzen entscheidend beeinträchtigt.
Verwendet man demgegenüber als Regelwendel eine
Widerstandswendel mit höherem Widerstand ist es nicht
möglich, die gewünschte Verkürzung der Aufheizzeit zu
erzielen, wenn man auf eine Beharrungstemperatur von etwa
1000°C abzielt.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß sowohl die
Aufheizzeit verringert wie auch die funktionsgemäße Lebens
dauer erzielbar ist, wenn man für die Regelwendel ein
Material verwendet, das ein Widerstandsverhältnis von größer
als etwa 7,5, vorzugsweise größer als 12 und insbesondere von
etwa 14 aufweist.
Geeignete Materialien sind nicht, wie aus dem Stand der
Technik bekannt, Reinnickel sondern beispielsweise Legierun
gen aus Nickel/Eisen und Kobalt/Eisen, insbesondere Kobalt/
Eisen, vorzugsweise Legierungen gemäß Ansprüchen 7 und 8.
Als ganz besonders geeignet haben sich solche Mate
rialien herausgestellt, die nicht nur das genannte Wider
standsverhältnis aufweisen, sondern bei denen sich die Wider
standsänderung in einem bestimmten Temperaturbereich
"sprunghaft" ändert, d. h., daß er sich nicht etwa linear wie
bei rein Nickel sondern wie den genannten Legierungen im
Bereich von 600 bis 900° sehr schnell, bezogen auf den
übrigen Kurvenverlauf, verändert. Dieses wird durch die
Kurven gemäß Fig. 1 aufgezeigt, in der der Verlauf des
Widerstandsverhältnisses in Abhängigkeit von der Temperatur
für die genannten Materialien schematisch wiedergegeben wird.
Entsprechend erfindungsgemäß ausgebildete Glühstiftker
zen zeigen bezüglich ihrer Oberflächentemperatur als Funktion
der Zeit ein Verhalten gemäß Fig. 2. Während bei diesem
gezeigten Beispiel die Glühstiftkerze aus dem Stand der
Technik die Glühstiftspitzentemperatur von 850° nach etwa 8
Sekunden erreicht hat, erreicht die erfindungsgemäße
Glühstiftkerze diese Temperatur nach etwa 3 bis 4 Sekunden.
Darüber hinaus ergibt sich aus der Darstellung, daß die
erfindungsgemäße Glühstiftkerze bezüglich der Oberflächen
temperatur sehr stark "gebremst" wird und sich auf eine
Beharrungstemperatur gemäß Fig. 2 von etwa 1000° einstellt,
während die Glühstiftkerze aus dem Stand der Technik sich auf
eine Beharrungstemperatur von etwa über 1150° einstellt.
Die niedrige Beharrungstemperatur der erfindungsgemäßen
Glühkerze verbessert jedoch nicht nur die Lebensdauer der
Glühstiftkerze entscheidend; sie ermöglicht vor allem auch,
daß mit dieser Kerze in den laufenden Motor mit höherer
Generatorspannung (bis zu 13 Volt an der Kerze) nachgeglüht
werden kann, ohne Heiz- und Regelwendel zu zerstören; dieser
Möglichkeit des Nachglühens kommt wesentliche Bedeutung zur
Verminderung der Schadstoffe im Abgas von Dieselmotoren zu.
Auf diese Weise entfallen beim Nachglühen die sonst vor
zusehenden aufwendigen elektrischen oder elektronischen
Steuerungen.
Eine typische Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Glühstiftkerze ist in Fig. 3 wiedergegeben.
Der Glühstift 1, als verschlossenes Glührohr ausgebil
det, besteht üblicherweise aus korrosionsbeständigem
Werkstoff, vorzugsweise Inconel 600 oder 601.
In diesem Schutzrohr ist eine Wendelkombination 2/3 in
einem gut wärmeleitenden Isolierstoff 4 (beispielsweise
Magnesiumoxid) eingebettet.
Der vordere Abschnitt 2 der hintereinander angeordneten
Wendeln wird als Heizwendel bezeichnet und besteht aus einem
Drahtmaterial mit geringem positiven oder negativem Tempera
turkoeffizienten, vorzugsweise aus einem Chrom/Aluminium
/Eisendraht. Der Durchmesser des Drahtes beträgt üblicher
weise 0,3 bis 0,5 mm.
Die Heizwendel 2 ist mit der Regelwendel 3 üblicherweise
durch Verschweißen verbunden. Die Regelwendel besteht in
diesem Fall aus einer Legierung Kobalt/Eisen, wobei der
Kobaltanteil in der Legierung etwa 75% beträgt und der Rest
Eisen ist; auf diese Weise wird erfindungsgemäß ein Material
verwendet, dessen Widerstandskennlinie der Anwendung einer
Glühkerze angepaßt ist. Diese Regelwendel 3 weist erfin
dungsgemäß zunächst einen niedrigeren Anstieg des Widerstands
auf, während der Widerstand im Bereich der Wendeldrahttem
peratur von etwa 400 bis etwa 900° steil ansteigt.
Ebenfalls erfindungsgemäß stellt sich die gewünschte
Beharrungstemperatur nach etwa 8 Sekunden ein. Die Glüh
temperatur von etwa 850°C wird bereits nach zwei bis fünf
Sekunden erreicht. Der Durchmesser der Regelwendel beträgt
bei diesem Ausführungsbeispiel etwa 0,3 bis 0,4 mm.
Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Legierungen
ergeben sich aus der folgenden Tabelle:
Claims (17)
1. Werkstoff für ein elektrisches Widerstandselement mit
einem hohen positiven Temperaturkoeffizienten des elektri
schen Widerstandes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Er
zielung eines hohen Verhältnisses der Widerstandswerte bei
Temperaturen oberhalb 750°C und bei Raumtemperatur sowie
eines nichtlinearen, zunächst flachen und dann steilen
Anstiegs des Widerstandes mit der Temperatur eine Legie
rung verwendet wird, die bei Raumtemperatur eine kubisch
raumzentrierte Struktur aufweist, die bei Erwärmung im
Bereich zwischen Raumtemperatur und 1000°C in eine kubisch
flächenzentrierte Struktur übergeht und die aus 20-35
Gew.% Eisen, anderen Elementen, z. B. Verarbeitungszusätze
bis zu 1 Gew.-%, Rest Kobalt und wahlweise Nickel besteht.
2. Werkstoff nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß zur Erzielung einer bei Raumtemperatur kubisch
raumzentrierten Struktur der Nickelgehalt mit steigendem
Eisengehalt ansteigt.
3. Werkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der maximale Nickelgehalt durch annähernd lineare Inter
polation zwischen den Werten 0 Gew.% Nickel bei einem
Eisengehalt von 20 Gew.% und 15 Gew.% Nickel bei einem
Eisengehalt von 35 Gew.% ermittelt werden kann.
4. Glühkerze zur Anordnung im Brennraum einer luftver
dichtenden Brennkraftmaschine, mit einem Kerzengehäuse, mit
einer Anschlußvorrichtung für den Glühstrom und mit einem an
dem Kerzengehäuse befestigten Rohr, das an seinem vom
Kerzengehäuse abgewandten Ende verschlossen ist, wobei in dem
Rohr ein drahtwendelförmiges Widerstandselement in einem
Isolierstoff angeordnet ist, wobei das Widerstandselement aus
zwei in Reihe verbundenen Widerstandswendeln besteht, von
denen die hintere als Regelwendel dienende Widerstandswendel
einen höheren positiven Temperatur-Widerstandskoeffizienten
als die vordere, als Heizwendel dienende Widerstandswendel
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das
Regelwendelmaterial ein Widerstandsverhältnis, bezogen auf
ein Temperaturverhältnis von 20°/1000°C, von größer als etwa
7,5 aufweist.
5. Glühkerze nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Widerstandsverhältnis größer als
12 ist.
6. Glühkerze nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Widerstandsverhältnis etwa 14 ist.
7. Glühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Regelwendel
material im Bereich der Regelwendeldrahttemperatur von etwa
400 bis etwa 900°C eine sprunghafte Widerstandsänderung
aufweist.
8. Glühkerze nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich der Bereich der sprunghaften
Widerstandsänderung des Regelwendeldrahts von etwa 600 bis
etwa 900°C erstreckt.
9. Glühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Regelwendel aus einer Nickel/Eisenlegierung besteht.
10. Glühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelwendel aus einer Kobalt/Eisenlegierung besteht,
die aus 20-35 Gew.% Fe, anderen Elementen als Verarbei
tungszusätze bis etwa 1 Gew.%, Rest Co und wahlweise Ni
besteht.
11. Glühkerze nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Legierung der Regelwendel einen
Nickelgehalt aufweist, der mit steigendem Eisengehalt
ansteigt, wobei der maximale Nickelgehalt durch annähernd
lineare Interpolation zwischen den Werten 0 Gew.% Nickel bei
einem Eisengehalt von 20 Gew.% und 15 Gew.% Nickel bei einem
Eisengehalt von 35 Gew.% ermittelt werden kann.
12. Glühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Regelwendel ein- oder mehrstückig aus einem Material oder
Materialien ausgebildet ist, dessen/deren Widerstandsver
hältnis(se) (20/1000°C) im Bereich von etwa 100 bis etwa
400°, vorzugsweise bis etwa 600°, etwa 7,5 oder kleiner und
im Bereich von 400°, vorzugsweise 600° bis etwa 900° steil auf
Werte oberhalb etwa 7,5 bis auf größer als 12 ansteigt(en).
13. Glühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
Regelwendel und Heizwendel praktisch vollständig in dem Teil
des Rohres angeordnet sind, der als Glühstift dient und frei
in den Raum ragt.
14. Verfahren zur Herstellung von Glühstiftkerzen nach
einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die Regelwendel ein
stückig derart ausbildet, daß das Widerstandsverhältnis
im Bereich von etwa 100 bis etwa 400°, vorzugsweise bis etwa
600°, etwa 7,5 oder kleiner ist und im Bereich von 400,
vorzugsweise von 600° bis etwa 900°, steil auf Werte oberhalb
etwa 7,5 bis auf etwa 14 ansteigt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die Regelwendel ein- oder
mehrstückig derart ausbildet, daß das Widerstandsverhältnis
im Bereich von etwa 100 bis etwa 400°, vorzugsweise bis etwa
600° etwa 7,5 oder kleiner ist und im Bereich von 400,
vorzugsweise von 600° bis etwa 900°, steil auf Werte oberhalb
12 ansteigt.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß man als Material für die Regelwendel
eine Kobalt/Eisenlegierung verwendet, die aus 20-35 Gew.%
Fe, anderen Elementen als Verarbeitungszusätze bis etwa 1
Gew.%, Rest Co und wahlweise Ni besteht.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Legierung der Regelwendel einen
Nickelgehalt aufweist, der mit steigendem Eisengehalt
ansteigt, wobei der maximale Nickelgehalt durch annähernd
lineare Interpolation zwischen den Werten 0 Gew.% Nickel bei
einem Eisengehalt von 20 Gew.% und 15 Gew.% Nickel bei einem
Eisengehalt von 35 Gew.% ermittelt werden kann.
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