DE60225200T3

DE60225200T3 - Keramikheizer und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60225200T3
Application number: DE60225200T
Authority: DE
Inventors: Masato Taniguchi; Haruhiko Sato; Katsuhisa Yabuta
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2022-03-09
Also published as: EP1239222A3; EP1239222B2; DE60225200D1; JP2002270349A; JP4632565B2; EP1239222B1; EP1239222A2; DE60225200T2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine keramische Heizvorrichtung und spezieller, aber nicht ausschließlich, entweder eine Glühkerze, die zur Förderung des Starts eines Dieselmotors verwendet werden kann oder eine keramische Heizvorrichtung, die als Heizer zum Entfachen eines Petroleum-Heizlüfters verwendet werden kann.
10 der begleitenden Zeichnungen zeigt eine keramische Glühkerze 101 für den Dieselmotor als ein Beispiel der keramischen Heizvorrichtung dieser Art, beispielsweise wie in JP-A-61 029619 offenbart. Die Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche 1, 2, 5, 6 und 7 basieren auf Dokument JP-A-61 029619 . Ein stabförmiger (oder säulenförmiger) keramischer Heizer 2 ist derart an der Innenseite (oder in einem säulenförmigen Loch) eines metallischen Zylinderelements 3 befestigt, dass das Heizer-Leitende 2a von dem Leitende 3a des metallischen Zylinderelements (das ebenfalls einfach das „Zylinderelement” genannt wird) 3 emporragen kann. Diese beiden Elemente werden derart in einem metallischen Körper (der ebenfalls einfach der „Körper” genannt wird) 4 mit einer zylindrischer Form fixiert (oder befestigt), um von dem Leitende 4a des Körpers emporzuragen. Für diese Montage beispielsweise ist der keramische Heizer 2 gasdicht in dem Zylinderelement 3 befestigt, indem der keramische Heizer 2 lose in dem Zylinderelement 3 befestigt wird, indem ein (nicht gezeigtes) geschmolzenes Lötmetall in die Aussparung gegossen wird und indem der keramische Heizer 2 unter Verwendung der Wärmeausdehnung oder dem Schrumpfen beim Abkühlen des Zylinderelements 3 durch die gegossene Lötmetallschicht 10 befestigt wird. Die Montage wird vervollständigt, indem das mit dem keramischen Heizer 2 lose in dem Körper 4 integrierte Zylinderelement 3 gleichermaßen angeordnet wird und indem das geschmolzene Lötmetall 10 in die Aussparung gegossen wird.
Hier wird der keramische Heizer 2 hergestellt, indem ein (nicht gezeigtes) Heizelement, das aus leitender Keramik und aus einem keramischen Heizelement oder einem (in Form des Buchstabens „U”) zurück gebogenen Metalldraht mit hohem Schmelzpunkt gemacht ist, in seinem Teil nahe dem Heizer-Leitende 2a verborgen wird. An den beiden Endteilen der U-Form des Heizelements (oder an den Endteilen der beiden Schenkel) sind außerdem auf den Seitenflächen des keramischen Heizers 2 nahe an dem hinteren Ende 2c über Relaisdrähte Anschlusselemente angeordnet, und Leitungen zur Energiezufuhr 15 und 16 sind an diese Anschlusselemente angelötet. Die somit konstruierte Heizvorrichtung ist in der Lage, eine resistive Wärme zu erzeugen, um den keramischen Heizer 2 zu erwärmen, indem dahin ein elektrischer Strom über die Leitungen zur Energiezufuhr 15 und 16 eingespeist wird.
Bei der Struktur der vorherigen soweit beschriebenen Vorrichtung unterliegt der keramische Heizer 2, der in dem Zylinderelement 3 mit der Lötschicht befestigt ist, verschiedenen externen Kräften (z. B. einem Stoß aufgrund eines Falls oder einer Biegekraft, wenn er auf den Motor montiert wird) während des folgenden Herstellungsprozesses oder des Betriebs, bis die Glühkerze 101 montiert ist. Daher kann der keramische Heizer 2 in dem metallischen Zylinderelement 3 entlang eines dicken Linienteils S, wie in 10 gezeigt, durchgeschnitten (oder gebrochen) werden. Dieser Schnitt erfolgt allerdings in dem metallischen Zylinderelement 3, so dass es von außen nicht sichtbar bestätigt werden kann. Als Ergebnis kann die Struktur wie sie ist in einem Motor (d. h. in einem Zylinder oder einem Hilfsverbrennungsraum) E montiert werden.
Während der Verbrennung des Motors ist der keramische Heizer 2 andererseits immer einer beträchtlichen Temperaturänderung (oder einem thermalen Schock) und einer Druckwelle ausgesetzt. Wenn der Motor in Betrieb ist, werden daher das metallische Zylinderelement 3 und der keramische Heizer 2 dort dazwischen durch den Unterschied in der Wärmeausdehnung aufgrund des Temperaturanstiegs und/oder aufgrund von Vibration dazu gebracht, zu reagieren (oder lose zu werden). Wenn die Relaxation in dem metallischen Zylinderelement 3 mit einem Innenumfang 3d eines konstanten Innendurchmessers und einer geraden Form erfolgt, wird der keramische Heizer 2 andererseits an dem durchgeschnittenen Teil auf der Seite des Leitendes 2a, wie in 11 gezeigt, geteilt, was das Problem aufwirft, dass der durchgeschnittene Teil getrennt werden und in den Verbrennungsraum des Motors E fallen könnte.
Insbesondere sind die gelöteten Teile des metallischen Zylinderelements 3 und des Körpers 4 hoch und stabil in ihrer Anschlussfestigkeit, da die beiden Elemente aus Metallen hergestellt sind. Obwohl die Anschlussfestigkeit zwischen dem Innenumfang 3d des metallischen Zylinderelements 3 und der Lötschicht 10 hoch ist, ist andererseits die Anschlussfestigkeit zwischen dem Außenumfang 2b des keramischen Heizers 2 und der Lötschicht 10 relativ geringer, da sie einfach geschrumpft sind. Außerdem sind die Keramik und das Lötmetall in ihren Koeffizienten der Wärmeausdehnung sehr unterschiedlich. Daher tritt eine Relaxation (oder Losesein) bei der Schnittstelle zwischen dem Außenumfang 2b des keramischen Heizers 2 und der Lötschicht 10 leicht auf. Insbesondere für den Fall, dass das metallische Zylinderelement 3 nahe dem Leitende 3a durchgeschnitten wird, ist seine Kraft zum Halten des durchgeschnittenen Teils des keramischen Heizers 2 so gering, dass die Trennung oder das Herausgleiten des durchgeschnittenen Teils heraufbeschworen wird.
Bei einer weiteren keramischen Heizvorrichtung ist der keramische Heizer nicht mit der Lötschicht befestigt, sondern wird, indem er in das metallische Zylinderelement 3 eingepresst wird, gehalten. Für den Fall, in dem der keramische Heizer den vorstehend erwähnten Schnitt aufweist, obwohl er eingepresst ist, entsteht allerdings ein Problem, dass der durchgeschnittene Teil sich trennt oder heraus gleitet, wie bei der keramischen Heizvorrichtung, die die Lötschicht verwendet. Unabhängig von der Lötschicht-Struktur oder der Einpress-Struktur kann außerdem der Schnitt des keramischen Heizers auftreten nachdem er in den Motor montiert wurde, und ein ähnliches Problem tritt auf.
Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf die vorstehend erwähnten Probleme bei der keramischen Heizvorrichtung, wie der Glühkerze des Standes der Technik, konzipiert und hat als Aufgabe, zu verhindern, dass der durchgeschnittene Teil des keramischen Heizers sich von der Struktur, in der der keramische Heizer in dem metallischen Zylinderelement durch Löten oder Einpressen befestigt ist, trennt oder aus ihr heraus gleitet.
Demnach stellt die Erfindung eine Heizvorrichtung nach Anspruch 1 bereit.
Bei den vorstehend erwähnten Mitteln wird die Lötschicht dazu gebracht, auf der Leitenden-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes des spitz zulaufenden Teils zu bestehen. Diese Lötschicht fungiert, um in den spitz zulaufenden Teil einzugreifen, um dabei zu verhindern, dass der keramische Heizer zu der Leitenden-Seite bezüglich des metallischen Zylinderelement heraus gleitet, auch wenn der keramische Heizer in dem metallischen Zylinderelement relaxiert ist. Auch wenn der keramische Heizer an der hinteren Endseite des spitz zulaufenden Startpunktes des spitz zulaufenden Teils durchgeschnitten wird, beispielsweise derart, dass die Relaxation bei der Schnittstelle zwischen dem Außenumfang auf der Leitenden-Seite des durchgeschnittenen Teils und der Lötschicht stattfindet, insbesondere, wenn die Lötschicht, die auf der Leitenden-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes des spitz zulaufenden Teils auf der Oberfläche des spitz zulaufenden Teils dick ist. Dieser dicke Teil greift in den spitz zulaufenden Teil ein, um die Aktion zum Verhindern des Herausgleitens durchzuführen, um dabei zu verhindern, dass der durchgeschnittene Leitenden-Teil des keramischen Heizers aus dem metallischen Zylinderelement heraus gleitet. Somit wird für den Fall, dass die vorliegende Erfindung als Glühkerze ausgeführt ist, verhindert, dass der durchgeschnittene Teil des keramischen Heizers 2 in den Hilfsverbrennungsraum des Motors fällt, auch wenn die Relaxation zwischen dem keramischen Heizer und dem metallischen Zylinderelement stattfindet, wenn der keramische Heizer in dem Motor montiert ist und in Betrieb ist, während er einen Schnitt in dem metallischen Zylinderelement aufweist. Bevorzugt ist der Kegelwinkel des spitz zulaufenden Teils genau in dem Bereich von etwa 10 Minuten bis 5 Grad festgesetzt.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 2 bereitgestellt.
Der diametral kleinere Teil kann entweder ein gerader Teil sein, der gerade in Richtung des Leitendes ausgebildet ist, oder ein spitz zulaufender Teil mit einer konvergenten spitz zulaufenden Form. Hier beinhaltet der diametral kleinere Teil erfindungsgemäß eine Verengung oder eine an der Achse ausgebildete Umfangsnut. Die Lötschicht tritt in den diametral kleineren Teil ein, um die Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens zu der Zeit durchzuführen, wenn der keramische Heizer dem Herausgleiten zu der Leitenden-Seite des metallischen Zylinderelements unterliegt.
Hier ist bei jeglichen der vorstehend erwähnten Mitteln die Lötschicht für die Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens durch den Unterschied zwischen den maximalen und minimalen Außendurchmessern des keramischen Heizers an dem Teil konstruiert, der proximal zu dem Leitende des metallischen Zylinderelements ist, und dieser Unterschied kann in einem Bereich von 10 Mikrometer bis 300 Mikrometer liegen. Die Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens ist ungenügend, wenn der Unterschied kleiner als 10 Mikrometer ist. Wenn der Unterschied andererseits größer als 300 Mikrometer ist, kann sich das geschmolzene Lötmetall nicht über die Aussparung zwischen dem Innenumfang des metallischen Zylinderelements und dem Außenumfang des keramischen Heizers durch das Kapillarphänomen ausbreiten (oder diese überbrücken), wodurch die Gefahr besteht, dass die Befestigung mit der Lötschicht nicht hält.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 5 bereitgestellt.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 6 bereitgestellt.
Mit diesem Aufbau kann der stabförmige keramische Heizer so, ohne mit der Lötschicht befestigt zu sein, angeordnet werden, dass das Heizer-Leitende von dem Leitende des metallischen Zylinderelements emporragen kann. Zusätzlich konvergiert das Leitende des metallischen Zylinderelements an dem spitz zulaufenden Teil, so dass es in den spitz zulaufenden Teil eingreift, um die Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens durchzuführen. Daher wird verhindert, dass das Leitende des keramischen Heizers, auch wenn es durchgeschnitten ist, aus dem metallischen Zylinderelement, wie hier vorstehend beschrieben, heraus gleitet. Mit dieser Struktur kann die keramische Heizvorrichtung mit der Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens außerdem einfach gebildet werden, indem der keramische Heizer mit einem geeigneten Einpress-Aufmass in eine vorbestimmte Tiefe des metallischen Zylinderelements eingepresst wird.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Heizvorrichtung nach Anspruch 7 bereitgestellt.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen werden nun lediglich als Beispiel unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine Schnittansicht eines bestimmten Teils einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keramischen Heizvorrichtung (oder Glühkerze) und eine vergrößerte Schnittansicht eines bestimmten Teils ist;
2 eine vergrößerte Ansicht von der Seite der Leitenden-Fläche der Glühkerze von 1 ist;
3 Schnittansichten zur Erklärung der Schritte zum Einführen des die Glühkerze von 1 ausmachenden keramischen Heizers in ein metallisches Zylinderelement und sein Löten zeigt: A stellt eine Schnittansicht in dem montierten Zustand vor dem Löten dar; und B stellt eine Schnittansicht nach dem Löten dar;
4 eine Schnittansicht eines bestimmten Teils einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keramischen Heizvorrichtung (oder Glühkerze) und eine vergrößerte Schnittansicht eines bestimmten Teils ist;
5 eine Schnittansicht eines bestimmten Teils einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keramischen Heizvorrichtung (oder Glühkerze) und eine vergrößerte Schnittansicht eines bestimmten Teils ist;
6 eine Schnittansicht eines bestimmten Teils einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keramischen Heizvorrichtung (oder Glühkerze) und eine vergrößerte Schnittansicht eines bestimmten Teils ist;
7 eine Schnittansicht entlang Linie A-A von 6 ist;
8 eine Schnittansicht eines bestimmten Teils einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keramischen Heizvorrichtung (oder Glühkerze) und eine vergrößerte Schnittansicht eines bestimmten Teils ist;
9 Schnittansichten zur Erklärung der Schritte zur Montage des die Glühkerze von 8 ausmachenden keramischen Heizers zeigt, indem er in ein metallisches Zylinderelement eingepresst wird: wobei A eine Schnittansicht vor dem Einpressen darstellt; und B eine Schnittansicht in dem Interferenz-eingepassten Zustand nach dem Einpressen darstellt;
10 eine Schnittansicht eines bestimmten Teils der Glühkerze des Standes der Technik ist;
11 ein erläuterndes Diagramm des Zustands ist, in dem das Heizer-Leitende in 10 durchschnitten und getrennt ist.
Bezugszeichenliste

1, 21, 31, 41, 61: Glühkerze (keramische Heizvorrichtung)
2, 22, 32, 42: keramischer Heizer
2a: Leitende eines keramischen Heizers
2b: Außenumfang eines keramischen Heizers
2t: spitz zulaufender Teil
2s, 22s, 32s: diametral kleinerer Teil (gerader Teil)
3: metallisches Zylinderelement
3a: Leitende eines metallischen Zylinderelements
3d: Innenumfang eines metallisches Zylinderelements
10: Lötschicht (silbernes Lötmetall)
42s: Aussparungen in dem Außenumfang eines keramischen Heizers
P1: spitz zulaufender Startpunkt eines spitz zulaufenden Teils
D1: Außendurchmesser eines Säulenteils eines keramischen Heizers
D2: Außendurchmesser eines diametral kleineren Teils eines keramischen Heizers

Eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt einen Abschnitt eines bestimmten Teils einer Glühkerze 1 für einen Dieselmotor wie die keramische Heizvorrichtung. Diese Glühkerze 1 ist konstruiert aus: einem keramischen Heizer 2 mit einer konvergenten runden Stabform (oder einer kreisförmigen eingeteilten Schaftform); einem metallischen Zylinderelement 3, das den keramischen Heizer 2 anordnet, indem es dort hinein passt und indem es ihn mit einer Lötmaterialschicht befestigt; und einem Körper 4, zum Halten des metallischen Zylinderelements 3, worin der Heizer 2 integriert ist. Der keramische Heizer 2 ragt an einem Teil näher an seinem Leitende 2a empor (wie an dem unteren Ende von 1 angeordnet) und ist lose in das metallische Zylinderelement 3 eingepasst und ist mit einem silbernen Lötmetall 10 befestigt. Das metallische Zylinderelement 3 ist sodann mit dem Körper zusammengesetzt, derart, dass es lose an einem Teil nahe seinem hinteren Ende 3c in einen diametral verringerten Teil 5 eingepasst ist, bei dem der Innenumfang 4d nahe dem Leitende 4a des Körpers 4 leicht diametral verringert ist und mit dem silbernen Lötmetall 10 befestigt ist. Hier benennen die Bezugszeichen 15 und 16 in 1 Leitungen zur Energiezufuhr, die mit den Anschlusselementen verbunden sind, die zu der Seitenfläche nahe dem hinteren Ende 2c des keramischen Heizers 2 herausgeführt sind. Außerdem ist die Glühkerze konstruiert, um Wärme an dem Heizer-Leitende zu erzeugen, wenn sie mit einem elektrischen Strom über die Leitungen zur Energiezufuhr 15 und 16 gespeist wird. Dieser grundlegende Aufbau ist mit demjenigen der Glühkerze des Standes der Technik identisch.
Andererseits ist der die Glühkerze 1 der erfindungsgemäßen Ausführungsform konstruierende keramische Heizer 2 konstruiert aus: einem Säulenteil 6 mit einem geraden ringförmigen Abschnitt mit einem gleichen Durchmesser; und einem konvergenten spitz zulaufenden Teil 2t mit einer frustokonischen Form von dem Endteil des Säulenteils 6 und spitz zu dem Leitende zulaufend (wie an dem unteren Endteil von 1 angeordnet). Bei dieser Ausführungsform ist dieser keramische Heizer 2 außerdem derart konstruiert, dass die Säulenform mit einem Durchmesser von 3,5 mm und einer Länge von 45 mm in den spitz zulaufenden Teil 2t in einem Bereich von 12 mm von dem Leitende zu der hinteren Endseite der Säulenform konvergiert. Der Kegelwinkel θ des spitz zulaufenden Teils 2t ist allerdings durch 1 Grad und 30 Minuten veranschaulicht und das Leitende 2a ist in eine Halbkugelform geformt. Hier wird der keramische Heizer 2 durch Bedecken und Sintern eines resistiven Heizelements (oder Drahtes) gebildet, der, obwohl nicht gezeigt, in einem keramischen Substrat, das aus einem keramischen Nichtleiter wie Siliciumnitrid, hergestellt ist, aus leitender Keramik oder einem Metall mit hohem Schmelzpunkt besteht.
Ferner ist dieser keramische Heizer 2 in das Zylinderelement (mit einer Länge von 20 mm) 3, das aus einem Metall (z. B. SUS430) besteht und eine gerade zylindrische Form konstanter Dicke aufweist, eingebracht und lose befestigt und wird mit silbernem Lötmetall durch Positionierung des Leitendes 3a des metallischen Zylinderelements 3 mit einer Größe L1 an das Leitende eines spitz zulaufenden Startpunktes P1 des spitz zulaufenden Teils 2t gelötet. Somit ragt der keramische Heizer an einem seinem Leitende 2a nahen Teil durch eine vorbestimmte Länge (d. h. 10 mm bei der vorliegenden Ausführungsform) empor. Die Lötschicht 10 besteht ebenfalls an dem Außenumfang des Säulenteils 6 und an dem Außenumfang der Leitenden-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes P1 des spitz zulaufenden Teils 2t, und ist auf der Leitenden-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes P1 dicker gemacht. Hier bei der vorliegenden Ausführungsform weist das Zylinderelement 3 einen Innendurchmesser von 3,6 mm und eine Dicke von 0,7 mm auf.
Somit weist bei der vorliegenden Ausführungsform die Lötschicht 10 eine im Wesentlichen konstante Dicke T1 von 50 Mikrometern auf dem Außenumfang des geraden Säulenteils 6 an der hinteren Endseite des spitz zulaufenden Startpunktes P1 des spitz zulaufenden Teils 2t des keramischen Heizers 2 auf. An dem Umfang des spitz zulaufenden Teils 2t wird die Dicke allerdings größer, um dem konvergenten spitz zulaufenden Teil zu entsprechen, da sich dieser weiter von der Leitenden-Seite entfernt, und nimmt ein Maximum an dem Leitende 3a des metallischen Zylinderelements 3 ein. Die maximale Dicke T2 beträgt etwa 80 Mikrometer bei der vorliegenden Ausführungsform. Wie insbesondere in 1 gezeigt, wird, da der spitz zulaufende Teil 2t eine konische Form aufweist, die Lötschicht 10 in Richtung des Leitendes 3a dicker, und die Bewegung des keramischen Heizers 2 in Richtung des Leitendes 3a wird verhindert.
Daher wird in dem Fall, dass der keramische Heizer 2 beispielsweise entlang einer Linie S in 1 durchgeschnitten wird, und er wie er ist in einem Hilfsverbrennungsraum E des Dieselmotors montiert wird, und dieser Motor betrieben wird, Folgendes verursacht. Bei der vorliegenden Erfindung, insbesondere auch wenn die Lötschicht 10 und der Außenumfang des keramischen Heizers 2 an ihrer Schnittstelle durch einen thermalen Schock oder eine den Betrieb des Motors begleitende Druckwelle getrennt werden, so dass die Seite des Leitendes 2a des keramischen Heizers 2 aus der Leitenden-Seite bezüglich des metallischen Zylinderelements 3 heraus gleitet, wird ihr Herausgleiten durch die Lötschicht 10 des keilförmigen Abschnitts, der an dem spitz zulaufenden Teil 2t besteht, verhindert. Sogar wenn der Leitenden-Teil des keramischen Heizers 2 derart geschnitten wird, dass er mit der Lötschicht 10 lose wird, fällt daher die Leitenden-Seite des durchgeschnittenen Teils nicht in den Hilfsverbrennungsraum E, wie es Stand der Technik ist. Ferner kann eine ähnliche Wirkung erwartet werden, auch wenn dieser Schnitt stattfindet nachdem der keramische Heizer in dem Motor zusammengebaut wurde. Somit fungiert bei der vorliegenden Ausführungsform die auf dem spitz zulaufenden Teil 2t befestigte Lötschicht 10, um zu verhindern, dass der keramische Heizer zu der Leitenden-Seite heraus gleitet, so dass er Auswirkungen haben kann, um zu verhindern, dass der Leitenden-Teil des keramischen Heizers 2 getrennt wird oder fällt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens umso besser, je größer der Kegelwinkel θ des spitz zulaufenden Teils 2t ist und je größer die Größe der Lötschicht 10 in Richtung der Achse G ist, die an dem spitz zulaufenden Teil 2t besteht. Mit dem größeren Kegelwinkel θ und der größeren Größe der Lötschicht 10 in Richtung der Achse G wird allerdings die Aussparung zwischen dem Außenumfang 2b des spitz zulaufenden Teils 2t des keramischen Heizers 2 vor dem Löten und dem Innenumfang 3d des metallischen Zylinderelements 3 auf der Leitenden-Seite größer. Daher entsteht eine Gefahr, wobei der Benetzungsumfang des geschmolzenen Lötmetalls aufgrund des Kapillarphänomens zum Zeitpunkt des Ausgießens des geschmolzenen Lötmetalls blockiert wird, so dass das Lötmetall sich nicht genügend zu der Leitenden-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes P1 des spitz zulaufenden Teils 2t ausbreiten kann. Bei dem kleineren Kegelwinkel θ andererseits wird die Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens schlechter. Der Kegelwinkel θ wird bevorzugt in einem Bereich von 10 Minuten bis 5 Grad festgesetzt, abhängig von dem Abstand L1 des spitz zulaufenden Startpunktes P1 des spitz zulaufenden Teils 2t zu der Leitenden-Fläche 3a des metallischen Zylinderelements 3. Für den Fall, dass die genügende Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens nicht erwartet werden kann, kann die Lötarbeit durchgeführt werden, nachdem der Teil nahe dem Leitende 3a des metallischen Zylinderelements 3 durch Verengen oder Ziehen abgedichtet wurde.
Unter Bezugnahme auf 3 wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Verfahren zum Löten des keramischen Heizers 2 an das metallische Zylinderelement 3 beschrieben. Hier sind die beiden bei der Lötarbeit zu verwendenden Trägervorrichtungen aus 3 weggelassen. Wie in 3A gezeigt, ist der keramische Heizer 2 in das Zylinderelement 3 eingelassen und lose befestigt, und wird durch sein auf einen vorbestimmten Abstand emporragendes Leitende 2a gehalten. Speziell das Leitende 3a des metallischen Zylinderelements 3 ist mit der Größe L1, die sich auf der Leitenden-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes P1 des spitz zulaufenden Teils 2t befindet, positioniert. In diesem Zustand wird sodann das geschmolzene Lötmetall (aus Silber) in die Aussparung gegossen. Somit sind das metallische Zylinderelement 3 und der keramische Heizer 2 zwischen ihrem Innenumfang 3d und dem Außenumfang 2b über das dazwischen liegende Lötmaterial befestigt, wie in 3B gezeigt, und die Lötschicht 10 ist nicht nur auf dem Außenumfang 2b des Säulenteils 6 sondern auch auf der Leitenden-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes P1 des spitz zulaufenden Teils 2t vorhanden. Hier ist es zur Verbesserung der Benetzbarkeit des geschmolzenen Lötmetalls bevorzugt, geschmolzenes Glas dem Umfang (oder der Oberfläche) des keramischen Heizers 2 zuzugeben und es zu backen.
Als Nächstes wird eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben. Eine Glühkerze 21 der vorliegenden Ausführungsform kann allerdings als eine Modifizierung der vorhergehenden Ausführungsform gelten und weist keinen wesentlichen Unterschied auf, so dass die Beschreibung nur an den unterschiedlichen Punkten gemacht wird, indem die identischen Teile durch die identischen Bezugszeichen benannt werden.
Bei der vorhergehenden Ausführungsform ist das Leitende des keramischen Heizers 2 in die konvergente spitz zulaufende Form geformt. Bei der vorliegenden Erfindung ist andererseits ein diametral kleinerer Teil 2s mit einem kleineren Durchmesser D2 als D1 des restlichen Teils (d. h. der Säulenteil) 6 an dem Teil des keramischen Heizers 2 ausgebildet, der in dem metallischen Zylinderelement 3 liegt und dem Teil nahe dem Leitende 3a des metallischen Zylinderelements 3 entspricht. Hier besitzt der diametral kleinere Teil 2s einen kreisförmigen Abschnitt, der koaxial (oder konzentrisch) mit dem restlichen Teil, d. h. dem diametral größeren Säulenteil 6 nahe dem hinteren Ende, ist, und bildet einen geraden Teil in Richtung des Leitendes 2a. Hier bei der vorliegenden Ausführungsform besitzt der diametral größere Teil 6 den Durchmesser D1 von 3,5 mm, wobei der diametral kleinere Teil 2s den Durchmesser D2 von 3,3 mm besitzt und das metallische Zylinderelement 3 dem vorstehend erwähnten identisch ist. Daher besitzt die Lötschicht 10 die Dicke T1 von etwa 50 Mikrometern an dem Außenumfang des diametral größeren Teils 6 und die Dicke von etwa 150 Mikrometern an dem Außenumfang des diametral kleineren Teils 2s.
Die vorliegende Ausführungsform hat auch Einflüsse und Auswirkungen ähnlich denjenigen der vorhergehenden Ausführungsform, auch wenn die befestigte Lötschicht 10 und der Außenumfang des keramischen Heizers 22 an ihrer Schnittstelle relaxiert ist, wenn der keramische Heizer entlang der Linie S durchgeschnitten wird. Insbesondere die an dem Außenumfang des diametral kleineren Teils 2s und in einem Bereich von einer Länge L1 entlang der Achse G bestehende Lötschicht 10 fungiert, um den durchgeschnittenen Teil des keramischen Heizers 22 daran zu hindern, heraus zu gleiten, um seinen Fall zu verhindern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein deutlich unterschiedlicher Durchmesser-Schritt-Teil an dem Grenzpunkt P2 zwischen dem diametral größeren Teil 6 und dem diametral kleineren Teil 2s gebildet, so dass die Aktion zu Verhinderung des Herausgleitens größer ist als die der vorhergehenden Ausführungsform. Hier soll der diametral kleinere Teil 2s nicht auf eine gerade Form beschränkt sein, sondern kann spitz zulaufen in eine konvergente spitz zulaufende Form, wie durch die doppelt punktierte Linie N in 4 angegeben. Der Kegelwinkel dieses Falles wird bevorzugt in einem Bereich von 10 Minuten bis 45 Grad festgelegt. Der diametral kleinere Teil 2s ist allerdings auf jeden Fall bevorzugt koaxial (oder konzentrisch) mit dem diametral größeren Teil. Ferner beschwört der diametral kleinere Teil 2s, wenn übermäßig dünn, eine unzureichende Füllung des Lötmaterials herauf. Daher kann die Dicke des diametral kleineren Teils 2s und der Größe L1 der Lötschicht, die als Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens fungiert, in einem Bereich festgesetzt sein, zur geeigneten Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens aber ohne die unzureichende Füllung. Für den Fall, dass die Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens auch nicht erwartet werden kann, kann der Teil nahe dem Leitende 3a des metallischen Zylinderelements 3 durch die Lötschicht befestigt werden, nachdem sie durch Verengen oder Ziehen abgedichtet wurde.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben. Eine Glühkerze 31 der vorliegenden Ausführungsform kann als eine Modifizierung der vorhergehenden Ausführungsform gelten und weist keinen wesentlichen Unterschied auf, so dass die Beschreibung nur an den unterschiedlichen Punkten gemacht wird, indem die identischen Teile durch die identischen Bezugszeichen benannt werden.
Insbesondere bei der vorhergehenden Ausführungsform ist der diametral kleinere Teil 2s mit einem kleineren Durchmesser als dem des restlichen Teils an dem Teil des keramischen Heizers 22 ausgebildet, der in dem metallischen Zylinderelement liegt und der dem Teil nahe dem Leitende 3a des metallischen Zylinderelements 3 entspricht, um einen kreisförmigen Abschnitt zu haben, der koaxial (oder konzentrisch) mit dem restlichen Teil, d. h. dem diametral größeren Säulenteil 6 nahe dem hinteren Ende, ist, und um einen geraden Teil in Richtung des Leitendes zu haben. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist im Gegenteil ein diametral kleinerer Teil 32s gebildet, um eine umgebende Nut oder Verengung in Richtung der Achse aufzuweisen.
Von der Lötschicht 10, die den Außenumfang des keramischen Heizers 32 und den Innenumfang des metallischen Zylinderelements 3 über das Lötmaterial befestigt, fungiert das Lötmetall, das in dem diametral kleineren Teil (oder der umgebenden Nut) 32s besteht, um das Herausgleiten des keramischen Heizers 32 wie die vorhergehende Ausführungsform zu verhindern. Die Dicke des diametral kleineren Teils 32s (oder die Tiefe der umgebenden Nut) und die Weite des diametral kleineren Teils (oder der umgebenden Nut) kann auf Größen festgelegt sein, die notwendig für die Lötschicht sind, um Fluss dorthinein zu haben, um die Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens durchzuführen.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 6 und 7 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben. Eine Glühkerze 41 der vorliegenden Ausführungsform kann. allerdings als eine Modifizierung der vorhergehenden Ausführungsform gelten, und weist keinen wesentlichen Unterschied auf, so dass die Beschreibung nur an den unterschiedlichen Punkten gemacht wird, indem die identischen Teile durch die identischen Bezugszeichen benannt werden. Bei insbesondere dieser Ausführungsform ist der diametral kleinere Teil 32s mit der umgebenden Nut-Form in dem keramischen Heizer 32 der vorhergehenden Ausführungsform durch beispielsweise vier halbkugelförmige Aussparungen 42s ersetzt, die ringförmig mit gleichem Abstand auf der Achse G, wie in 6 und 7 gezeigt, beabstandet sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform von der Lötschicht 10, die den Außenumfang des keramischen Heizers 42 und den Innenumfang des metallischen Zylinderelements 3 über das Lötmaterial befestigt, fungiert das in diesen Aussparungen bestehende Lötmetall, um das Herausgleiten des keramischen Heizers zu verhindern.
Jeder der vorhergehenden Ausführungsformen wird die Struktur verliehen, bei der der keramische Heizer und das metallische Zylinderelement 3 integriert sind, indem der keramische Heizer lose in das metallische Zylinderelement 3 eingebracht ist und indem das geschmolzene Lötmetall in die Aussparung gegossen wird, um das Zylinderelement 3 zu befestigen. Die Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens wird unter Verwendung eines Teils der befestigenden Lötschicht durchgeführt. Für die Montage wird daher ein Schritt zum Gießen des geschmolzenen Lötmetalls benötigt. Unter Bezugnahme auf die 8 und 9 wird hier eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben, die keine Befestigung durch das Lötmaterial benötigt.
Eine Glühkerze 61 der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen unterschiedlich zu derjenigen der ersten Ausführungsform, dadurch, dass sie nicht durch Löten des keramischen Heizers und des metallischen Zylinderelements konstruiert ist, sondern durch Einpressen des keramischen Heizers 2 in das metallische Zylinderelement 3. Es gibt allerdings keinen grundlegenden Unterschied in anderen Punkten. Daher konzentriert sich die Beschreibung auf die unterschiedlichen Punkte und wird genau ausgelassen, indem die gemeinsamen Teile mit den identischen Bezugszeichen benannt werden.
Die vorliegende Erfindung ist konstruiert aus: dem konvergenten stabförmigen keramischen Heizer 2; dem metallischen Zylinderelement 3, das den keramischen Heizer 2 anordnet, indem er dorthinein eingepresst wird; und dem Körper 4 zum Halten des keramischen Heizers 2 über das metallische Zylinderelement 3, in das der keramische Heizer 2 integriert ist. Der keramische Heizer 2 ist integriert durch Emporragen des Teils nahe seinem Leitende 2a und Einpressen seiner selbst in das metallische Zylinderelement 3. Dieses integrierte metallische Zylinderelement 3 ist befestigt, indem ein Teil nahe seinem hinteren Ende 3c lose in den diametral verringerten Teil 5 eingebracht ist, bei dem der Innenumfang 4d des Körpers 4 nahe dem Leitende 4a leicht diametral verringert ist, und indem das silberne Lötmetall 10 in diese Aussparung gegossen wird.
Der die Glühkerze 1 der vorliegenden Ausführungsform konstruierende keramische Heizer 2 ist identisch zu demjenigen von 1. Ferner ist dieser keramische Heizer 2 in das gerade Zylinderelement (mit einer Länge von 20 mm) 3, das aus einem Metall (z. B. SUS430) besteht, eingepresst, und ragt an einem Teil nahe seinem Leitende 2a um eine vorbestimmte Länge (d. h. 10 mm bei der vorliegenden Ausführungsform) empor. Ferner ist der spitz zulaufende Startpunkt P1 des spitz zulaufenden Teils 2t mit der Größe L1 auf der hinteren Seite des Leitendes 3a des metallischen Zylinderelements 3 angeordnet. Mit anderen Worten, der keramische Heizer 2 ist von der Seite des Leitendes 2a eingepresst, aber dieses Einpressen hört an einem Punkt auf, wo das Leitende 3a des metallischen Zylinderelements 3 in der Mitte des spitz zulaufenden Teils 2t positioniert ist.
Als Ergebnis konvergiert in dem Teil des metallischen Zylinderelements 3 nahe dem Leitende 3a, wie in 8 gezeigt, der Teil auf der Leit-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes P1 des spitz zulaufenden Teils 2t, um dem spitz zulaufenden Teil 2t zu entsprechen. Wenn insbesondere der Teil des metallischen Zylinderelements 3 nahe seinem Leitende 3a in einer Ebene, die sich durch die Achse G erstreckt, durchgeschnitten wird, ist er diametral kleiner, wenn er sich dem Leitende 3a nähert, wobei er den keramischen Heizer 2 in Richtung des Leitendes anordnet.
Daher werden auch bei der vorliegenden Ausführungsform Einflüsse und Auswirkungen ähnlich denjenigen der vorhergehenden einzelnen Ausführungsformen erhalten, wenn der keramische Heizer 2 beispielsweise entlang der Linie S von 8 durchgeschnitten wird und in den Hilfsverbrennungsraum E des Dieselmotors montiert wird und wenn der Motor betrieben wird. Insbesondere bei der vorliegenden Ausführungsform, findet die Relaxation in Übereinstimmung mit dem Betrieb des Motors zwischen dem Innenumfang des metallischen Zylinderelements 3 und dem Außenumfang des keramischen Heizers 2 statt. Auch wenn das Leitende 2a des keramischen Heizers 2 versucht, zu der Leitenden-Seite des metallischen Zylinderelements 3 herauszugleiten, wird dieses Herausgleiten verhindert, da der Teil des spitz zulaufenden Teils 2t nahe dem Leitende 3a des metallischen Zylinderelements 3 die konvergente Form aufweist. Als Ergebnis kann verhindert werden, dass die Leitenden-Seite des durchgeschnittenen Teils des keramischen Heizers 2 in den Hilfsverbrennungsraum E fällt.
Hier wird diese eingepresste Struktur des keramischen Heizers 2 in das metallische Zylinderelement 3 nur erhalten, indem der keramische Heizer 2 von seinem Leitende 2a in das Zylinderelement (mit einer Länge von 20 mm) 3 eingepresst wird, das eine gerade Zylinderform aufweist und aus einem Metall (z. B. SUS430), wie in 9A und 9B gezeigt, hergestellt ist, um das Leitende 2a um eine vorbestimmte Länge (z. B. 10 mm bei der vorliegenden Ausführungsform) emporzuragen. Insbesondere wird dieses Einpressen so weit durchgeführt, dass das Leitende 3a des metallischen Zylinderelements 3 durch einen Abstand L2 auf der Leitenden-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes P1 des spitz zulaufenden Teils 2t positioniert ist. Somit wird das metallische Zylinderelement 3 deformiert und diametral um den diametral größeren Säulenteil 6 in einem Maße vergrößert, das dem Einpressen entspricht, aber nicht so diametral auf der Leitenden-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes P1 des spitz zulaufenden Teils 2t vergrößert, so dass es relativ in die konvergente Form gebildet ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzt das verwendete Zylinderelement 3 einen Innendurchmesser von 3,35 mm und einen Außendurchmesser von 5 mm (und weist eine Dicke von 0,825 mm auf).
Auch bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Aktion zur Verhinderung des Herausgleitens an dem größeren Kegelwinkel θ des spitz zulaufenden Teils 2t größer, da der konvergierende Winkel des Leitendes des metallischen Zylinderelements größer ist. Bei einem allzu großen Kegelwinkel θ allerdings kann die Einpressung nicht geglättet werden.
Bei dem kleineren Kegelwinkel θ andererseits wird die Einpressung glatter, aber es wird erforderlich, die größere Länge des spitz zulaufenden Teils 2t zu fixieren. Der Kegelwinkel θ des Falles, der eine solche Einpress-Struktur verwendet, ist bevorzugt in einem Bereich von 10 Minuten bis 2 Grad festgesetzt, obwohl er von dem für die Bewahrung der Gasdichte nötigen Einpress-Aufmass, dem Abstand L2 in der Richtung der Achse G des spitz zulaufenden Startpunktes P1 des spitz zulaufenden Teils 2t zu der Leitenden-Fläche 3a des metallischen Zylinderelements 3 oder dem Material des metallischen Zylinderelements abhängt.
Hier ist die Einpress-Struktur der vorliegenden Ausführungsform automatisch in der Lage, den keramischen Heizer in das metallische Zylinderelement zu integrieren und zu verhindern, dass der keramische Heizer herauskommt, indem das Einpressen in der vorliegenden Tiefe, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt wird. Ferner kann das zu verwendende metallische Zylinderelement 3 ein gerader Zylinder sein, so dass er eine hohe Produktionsleistung besitzt. Bei der Struktur der vorliegenden Ausführungsform bei der der keramische Heizer 2 durch Einpressen in das metallische Zylinderelement 3 befestigt ist, können noch ferner der Schritt der Anwendung des Glases an dem Außenumfang des keramischen Heizers 2, der Lötschritt und der Schritt des Beschichtens des metallischen Zylinderelements 3 entfernt werden, um den Herstellungsprozess zu vereinfachen und die Herstellungskosten zu senken.
Die vorhergehenden einzelnen Ausführungsformen wurden als Beispiel für den Fall gegeben, dass die keramische Heizvorrichtung als eine Glühkerze ausgeführt ist, aber die angewandten Beispiele sollen nicht darauf beschränkt sein. Die keramische Heizvorrichtung kann nicht nur für einen Zündheizer für einen Petroleum-Heizlüfter angewandt werden, sondern auch für verschiedene Heizer.
Gemäß der erfindungsgemäßen keramischen Heizvorrichtung, wie nun aus der bisher gemachten Beschreibung ersichtlich, kann, sogar wenn der keramische Heizer innerhalb des metallischen Zylinderelements durchgeschnitten und in dem Motor montiert wird und sodann betrieben wird, verhindert werden, dass der durchgeschnittene Teil in den Motor fällt. Diese Maßnahme zur Verhinderung wird auch durchgeführt für den Fall, dass der keramische Heizer nach der Montage in dem Motor durchgeschnitten wird. Auch für den Fall, dass der keramische Heizer für den Zündheizer des Petroleum-Heizlüfters angewandt wird, außerdem ist es gleichermaßen wirkungsvoll zu verhindern, dass der durchgeschnittene Teil sich trennt und herauskommt.

Claims

Keramische Heizvorrichtung mit einer Struktur, wobei ein axialer keramischer Heizer (2) in einem metallischen Zylinderelement (3) angeordnet ist, so dass sein Leitende (2a) von dem Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3) emporragt, wobei das metallische Zylinderelement (3) und der keramische Heizer (2) aneinander über eine Lötschicht (10), die zwischen ihrem Innenumfang bzw. ihrem Außenumfang liegt, befestigt ist, und wobei die keramische Heizvorrichtung einen Korpus (4) umfasst, der das metallische Zylinderelement (3) darin hält, dadurch gekennzeichnet, dass: der keramische Heizer (2) ein keramisches Substrat umfasst, das aus einem keramischen Isolator hergestellt ist, in den ein aus leitender Keramik oder einem hochschmelzenden Metall hergestelltes Widerstandsheizelement eingelassen und eingesintert ist; ein konvergenter spitz zulaufender Teil (2t) an dem Leitende des keramischen Heizers (2) ausgebildet ist; das Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3) auf der Leitenden-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes (P1) des spitz zulaufenden Teils (2t) angeordnet ist; und mindestens ein Teil der Lötschicht (10) auch auf der Leitenden-Seite des spitz zulaufenden Startpunktes (2t) des spitz zulaufenden Teils (2t) angeordnet ist.
Keramische Heizvorrichtung mit einer Struktur, wobei ein axialer keramischer Heizer (2) in einem metallischen Zylinderelement (3) angeordnet ist, so dass sein Leitende (2a) von dem Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3) emporragt und wobei das metallische Zylinderelement (3) und der keramische Heizer (22) aneinander mit einer Lötschicht (10), die zwischen ihrem Innenumfang bzw. ihrem Außenumfang liegt, befestigt sind, und wobei die keramische Heizvorrichtung einen Korpus (4) umfasst, der das metallische Zylinderelement (3) darin hält, dadurch gekennzeichnet, dass: die keramische Heizvorrichtung (2) ein keramisches Substrat umfasst, das aus einem keramischen Isolator hergestellt ist, in den ein aus leitender Keramik oder einem hochschmelzenden Metall hergestelltes Widerstandsheizelement eingelassen und eingesintert ist; in dem keramischen Heizer (22) ein diametral kleinerer Teil (2s) mit einem kleineren Durchmesser (D2) als (D1) des restlichen Teils (6) in dem metallischen Zylinderelement (3) an einem Teil ausgebildet ist, der in dem metallischen Zylinderelement (3) liegt und dem Teil proximal zu dem Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3) entspricht; und eine Lötschicht (10) in dem diametral kleineren Teil (2s) angeordnet ist, um das Herausgleiten von mindestens einem Teil des keramischen Heizers (22) in Richtung des Leitendes bezüglich des metallischen Zylinderelements (3) zu verhindern.
Keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der diametral kleinere Teil (2s) ein gerader Teil ist, der gerade in Richtung des Leitendes (2a) ausgebildet ist.
Keramische Heizvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der diametral kleinere Teil ein spitz zulaufender Teil mit einer konvergenten spitz zulaufenden Form (N) ist.
Keramische Heizvorrichtung mit einer Struktur, wobei ein axialer keramischer Heizer (32; 42) in einem metallischen Zylinderelement (3) angeordnet ist, so dass sein Leitende (2a) von dem Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3) emporragt und wobei das metallische Zylinderelement (3) und der keramische Heizer (32; 42) aneinander mit der Lötschicht (10), die zwischen ihrem Innenumfang bzw. ihrem Außenumfang liegt, befestigt ist, und wobei die keramische Heizvorrichtung einen Korpus (4) umfasst, der das metallische Zylinderelement (3) darin hält, dadurch gekennzeichnet, dass: der keramische Heizer (2) ein keramisches Substrat umfasst, der aus einem keramischen Isolator hergestellt ist, in den ein aus leitender Keramik oder einem hochschmelzenden Metall hergestelltes Widerstandsheizelement oder eingelassen oder eingesintert ist; mindestens eine Aussparung (32s; 42s) in dem Außenumfang des keramischen Heizers (32; 42) an einem Teil ausgebildet ist, der in dem metallischen Zylinderelement (3) liegt und dem Teil proximal zu dem Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3) entspricht; wobei eine Lötschicht (10) in der mindestens einen Aussparung (32s; 42s) angeordnet ist, um das Herausgleiten von mindestens einem Teil des keramischen Heizers (32; 42) in Richtung des Leitendes bezüglich des metallischen Zylinderelements (3) zu verhindern.
Keramische Heizvorrichtung mit einer Struktur, wobei ein axialer keramischer Heizer (2) in einem metallischen Zylinderelement (3) angeordnet ist, so dass sein Leitende (2a) von dem Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3) emporragt, dadurch gekennzeichnet dass: der keramische Heizer (2) folgendes umfasst: einen Säulenteil (6) mit einem geraden kreisförmigen Querschnitt von einem gleichen Durchmesser; und einen konvergenten spitz zulaufenden Teil (2t) mit einer kegelstumpfförmigen Form von dem Leitende des Säulenteils (6) und spitz zulaufend zu dem Leitende des keramischen Heizers (2); wobei der keramische Heizer (2) so in das metallische Zylinderelement (3) eingepresst ist, dass der spitz zulaufende Startpunkt (P1) des spitz zulaufenden Teils (2t) an einem Teil proximal zu dem Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3), jedoch innerhalb des metallischen Zylinderelements angeordnet ist; und die innere und äußere Oberfläche des Teils des metallischen Zylinderelements (3) proximal zu dem Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3) an dem spitz zulaufenden Teil (2t) konvergieren.
Verfahren zur Herstellung einer keramischen Heizvorrichtung mit einer Struktur, wobei ein axialer keramischer Heizer (2) in einem metallischen Zylinderelement (3) angeordnet ist, so dass sein Leitende (2a) von dem Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3) emporragt, das durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Bilden des keramischen Heizers (2), der folgendes umfasst: einen Säulenteil (6) mit einem geraden kreisförmigen Querschnitt von einem gleichen Durchmesser; und einen konvergenten spitz zulaufenden Teil (2t) mit einer kegelstumpfförmigen Form von dem Leitende des Säulenteils (6) und spitz zulaufend zu dem Leitende des keramischen Heizers (2); und Einpressen des keramischen Heizers (2) in das metallische Zylinderelement (3), beginnend mit dem Leitende (2a) des keramischen Heizers (2) bis zu einer solchen Position, dass der spitz zulaufende Startpunkt (P1) des spitz zulaufenden Teils (2t) nicht über das Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3) hinaus geht, wobei die innere und äußere Oberfläche des Teils des metallischen Zylinderelements (3) proximal zu dem Leitende (3a) des metallischen Zylinderelements (3) an dem spitz zulaufenden Teil (2t) konvergieren.