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Zündkerze Bei den bekannten Zündkerzenisolatoren aus keramischem Werkstoff
wird die Mittelelektrode in der Regel in der Weise befestigt, daß in der inneren
Bohrung des Isolators ein Gewinde angebracht wird, in welches das Metallteil eingeschraubt
wird. Gleichzeitig wird eine Kittsubstanz mit eingeführt, so daß zur vollständigen..
Abdichtung innerhalb des Gewindes auch noch eine Kittung erfolgt. Die Verwendung
des Kittes, der sowohl mit dem Metallstift wie reit dem keramischen Körper druckdicht
abbinden soll und auch keine Volumänderung erleiden darf, trägt in den Zündkerzenbau
erhebliche Schwierigkeiten hinein. Sehr zahlreich sind aus diesem Grunde die Vorschläge;
den Kitt vollständig zu vermeiden, wobei jedoch die Forderung der hochgradigen Druckdichtigkeit
sich noch nicht befriedigend hat erfüllen lassen. Aus diesem Grunde ist auch bereits
vorgeschlagen worden, die Mittelelektrode entweder an der Zündspitze oder am entgegengesetzten
Ende des Zündkerzenisolators durch eine Glaseinschmelzung zu befestigen. Auch diese
zweifellos fortschrittliche Bauweise hat jedoch noch Mängel. Wird die Glasanschmelzung
außen, am Schaft, vorgenommen, so ist die genaue Zentrierung der Metallelek= trode
schwierig; außerdem ist die Stoßfestigkeit einer solchen Zündkerze nicht voll befriedigend.
Wenn hingegen die Glasanschmelzung an der Zündspitze selbst vorgenommen wird, genügt
in manchen Fällen die Wärmefestigkeit des Glases nicht. Es ist auch bereits bekannt,
Zündkerzenisolatoren in Metallfassungen dadurch zu befestigen, daß man den Ringraum
zwischen Isolator und Metallfassung mit Aluminiumpulver füllte, dieses durch elektrischen
Strom zum Schmelzen brachte und anschließend erstarren ließ, wobei sich das Aluminium
fest an den Isolator und die Metallfassung anlegte. Bei dem verhältnismäßig niedrigen
Schmelzpunkt von Aluminium vollziehen sich die Vorgänge bei dem bekannten Verfahren
bei so niedrigen Temperaturen, daß eine Abbindung des Metallschmelzflusses mit dem
keramischen Isolator nicht erfolgt.
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Nach der Erfindung wird eine feste und gasdichte Verbindung zwischen
der Mittelelektrode und dem Zündkerzenisolator dadurch erreicht, daß die Mittelelektrode
an einem oder beiden Enden des Isolierkörpers mit diesem durch den Schmelzfluß einer
Legierung verbunden wird, deren Schmelzpunkt zwischen 7oo und 1250' liegt.
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Neue Versuche haben erwiesen, daß solche Legierungen, wenn sie auf
einen keramischen Körper aufgeschmolzen werden, auf diesem derart fest abbinden.,
daß- eine unlösliche und dichte Verbdung entsteht. Eine derartige Abbindung ist
jedoch mit Metallen oder Legierungen von niedrigerem Schmelzpunkt nicht zu erreichen.
Die gemäß der Erfindung zur Anwendung kommenden Legierungen sind andererseits befähigt,
mit andern Metallen eine der Hartlötung ähnliche Oberflächenverbindung
einzugehen.
Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Mittelelektrode an der Zündspitze des
Isolators unmittelbar durch eine Metallanschmelzung zu befestigen.
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Es ist bereits bekanntgeworden, keramisci Körper mit einer Schicht
aus eingebrannt,(#i4 Edelmetall zu bedecken und auf dieser Schiel; dann eine Lotung
mit verhältnismäßig niedrigschmelzendem Metall anzubringen. Dieses Verfahren, welches
eine Art Weichlotung auf einer Edelmetallgrundlage darstellt, ist mit dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung nicht zu verwechseln. Bei Anwendung der hochschmelzenden
Legierung wird eine unmittelbare Verbindung des Metalls mit dem keramischen Körper
erzielt,. für welche eine vorherige Auftragung einer Edelmetallschicht unnötig oder
sogar störend wäre.
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Im besonderen Maße eignen sich Legierungen., welche Kupfer, Silber
und Eisen enthalten; kleinere als Flußmittel wirkende Zusätze von beispielsweise
Kadmium oder Beryllium verbessern die Aufschmelzbarkeit der Metallverbindung.
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Der Vorgang dieser neuartigen.. Metallaufschmelzung, dessen Möglichkeit
zunächst rein empirisch festgestellt wurde, ist in seinen chemischen und physikalischen
Einzelvorgängen noch nicht vollständig erforscht. Wahrscheinlich spielen kleine
Mengen von Metalloxyd, die sich aus den unedleren, Bestandteilen der Legierung bilden,
eine wichtige Rolle, da diese als Binde- und Übergangsstoffe die Haftung des Metalls
an dem auf Rotglut erhitzten keramischen Körper bewirken. Die Verbindung des Metallflusses
mit der Mittelelektrode wird allerdings zweckmäßig unter Sauerstoffaussehluß oder
unter Schutzgas durchgeführt. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, den Schmelzvorgang
in zwei Teilvorgänge zu zerlegen; die Verbindung des Metallflusses mit dem keramischen
Körper unter Luftzutritt und die Verbindung des Metallflusses mit der Mittelelektrode
unter Sauerstoffaüsschluß durchzuführen. Zweckmäßig geht man dabei so vor, daß man
zuerst den Metallfluß auf die Mittelelektrode aufschmilzt. Mittels der beschriebenen
Legierungen gelingt die Einschmelzung der Mittelelektrode an der Isolatorspitze
bis zur vollkommenen Hochvakuumdichtigkeit, so daß die vom Zündkerzenbau geforderte
Druckdichtigkeit vollständig gewährleistet ist.
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Gegenüber der Glaseinschmelzung ergibt sich der Vorteil, daß der Schmelzpunkt
der Legierung derartig gewählt werden kann, daß die Möglichkeit des Schmelzens auch
bei höchster Beanspruchung der Zündkerze nicht mehr gegeben ist. Andererseits ist
das Metall auch in der Kälte im Gegensatz zu keramischen Körpern und Gläsern stets
einwenig dehnbar, so daß auch bei Wiederabkühlung des Isolators Wärmespannungen
ausgeglichen werden.
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': ;Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der r°findung zeigt die
Zeichnung.
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ger Zündkerzenisolator a ist an der Zünd-'spitze mit einer Ausnehmung
b versehen, in diese Ausnehmung ragt die Mittelelektrode c hinein. Der Metallschmelzfluß
d bindet vollkommen druckdicht mit der Wand der Ausnehmung b und dem in die Ausnehmung
hineinragenden Ende der Mittelelektrode e ab. Bei diesem Beispiel bildet also der
Metallschmelzflüß d das wirksame Ende der Mittelelektrode.
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Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt.
Es bestehen mannigfaltige Möglichkeiten hinsichtlich der Formgebung des Zündkerzenisolators
und der Mittelelektrode;, wesentlich ist in allen Fällen die druckdichte Verbindung
der Mittelelektrode mit dem Isolator durch einen bei hoher Temperatur aufgeschmolzenen
Metallfluß.