DE2130221A1

DE2130221A1 - Piezoelektrische Zuendvorrichtung

Info

Publication number: DE2130221A1
Application number: DE19712130221
Authority: DE
Inventors: Ganser Hans Guenther; Heinrich Oepen; Johann Schroeder
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-06-18
Filing date: 1971-06-18
Publication date: 1972-12-21
Also published as: US3758827A; FR2141992B3; NL7208145A; CA943601A; GB1352646A; FR2141992A1

Description

Es ist bekannt, eine Reihe von Verbrennungsblitzlampen, die in einen elektrischen Kreis aufgenommen sind, durch kurzes Anlegen einer hohen Spannung zu zünden. Dabei sind die Lampen parallelgeschaltet und beim Anlegen einer Spannung wird diejenige Lampe» welche die niedrigste Zündspannung hat, als erste aufleuchten und dabei einen derartigen Kurzschluss herbeiführen, dass die Spannung zwischen den Polen der anderen Lampen wegfällt. Die Lampen sind derart eingerichtet, dass sie nach der Verbrennung keinen Teil des elektrischen Kreises mehr bilden.

Zur Verwirklichung einer kurzen hohen Spannung wurde vorgeschlagen, eine piezoelektrische Zündvorrichtung vom Typ, der in Feuerzeugen verwendet wird, zu verwenden.

Diese bekannte Zündvorrichtung wird durch ein vorzugsweise zylinderfBrmiges Gehfiuse gebildet, in dem mindestens ein piezoelek-

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trisches Element angeordnet ist und in das weiter ein Hammer und eine damit zusammenarbeitende Feder zum Zuführen eines Impulses zum piezoelektrischen Element aufgenommen sind. Dabei lässt die durch einen Schlag des Hammers auf das piezoelektrische Element erzeugte elektrische Energie einen Funken zwischen den Enden zweier mit dem piezoelement verbundener Elektroden entstehen, wodurch ein brennbares Gas gezündet werden kann. Von dieser bekannten Zündvorrichtung sind Ausführungsf'ormen bekannt, wobei die Mnntelflache des Piezoelementes von einem im Gehäuse liegenden rohrförmigen elektrisch isolierenden Mantel aus Kunststoff umgeben ist, und wobei mindestens eine der Stirnflachen des Piezoelementes mit einem Amboss zusammenarbeitet.

Die bekannten piezoelektrischen Zündvorrichtungen sind jedoch nicht ohne weiteres dazu verwendbar, eine Anzahl in einen elektrischen Kreis aufgenommener Verbrennungsblitzlampen nacheinander, zu zünden und zwar aus den nachfolgenden Gründen.

Durch den Impuls steigt die Spannung so schnell, dass

während der Zeit, die zwischen dem Augenblick, in dem die Durchschlagspannung einer ersten Lampe erreicht wird, und dem Augenblick, in dem der Kreis infolge dieses Durchschlages kurzgeschlossen wird, vergeht, die Spannung noch so weit ansteigen kann, dass auch die Durchschlagspannung einer zweiten Lampe erreicht wird, so dass zwei Lampen gezündet werden.

Weiter wird bei den bekannten Zündvorrichtungen etwa 1ms nach dem Impuls ein kurzer Anstieg der Spannung zwischen den Elektroden wahrgenommen. Dieser zweite Spannungsimpuls ist wahrscheinlich die Folge von Schwingungserscheinungen in der Vorrichtung, wobei der Hammer das Piezoelement zum zweiten Male trifft. Infolge dieses zweiten Spannungs-

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impulses kann eine zveite Lampe gezündet werden.

Die Erfindung bezweckt nun, eine piezoelektrische Zündvorrichtung au schaffen, welche diese Erscheinungen nicht aufweist und dadurch zum Gebrauch als Zündvorrichtung für Verbrennungsblitzlampen geeignet ist.

Eine piezoelektrische Zündvorrichtung, die durch ein vorzugsweise zylinderf8rmiges Gehäuse gebildet wird, in dem mindestens ein piezoelektrisches Element angeordnet und in das weiter ein Hammer aufgenommen ist, der unter Einwirkung einer Feder dem Piezoeleraent einen Impuls erteilen kann, wobei zwischen dem Hammer und dem Piezoelement eine Scheibe vorgesehen ist, die aus einem Material besteht, das weicher ist als das Material des Hammers, weist das Kennzeichen auf, dass die Scheibe aus einem plastisch-elastischen Material gebildet ist, wobei weiter Bremsmittel vorhanden sind, die der Bewegung des Hammers in der vom Piezoelement abgewandten Richtung entgegenwirken.

Durch Verwendung einer Scheibe zwischen dem Hammer und dem Piezoelement wird erreicht, dass die Spannung langsamer ansteigt.

Aus Versuchen hat sich herausgestellt, dass beim Zuführen eines Impulses zum Piezoelement beim Fehlen einer Scheibe die elektrische Spannung nach etwa 5*ß ihren höchsten Wert erreicht. Bei Verwendung einer DBmpfungsscheibe aus Polyvinylchlorid beträgt diese Zeit ca. 3O.4c,s.

Das Material der Scheibe muss plastisch-elastische Eigenschaften aufweisen. In Betracht kommen Kunststoffe', die bei Zimmertemperatur eine grosse Spannungsrelaxation aufweisen, wie weichgemachten Polyvinylchloride und einige Polyolefine und Butylkautschukarten.

Aus der schweizerischen Patentschrift Nr. 464.832 ist es an sich bekannt, eine piezoelektrische Zündvorrichtung mit einer Scheibe aus

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elastischem Kautschuk zwischen dem Amboss und dem Boden des Gehäuses zu versehen. Infolge der Materialwahl der Scheibe, und zwar ein elastisches Kautschuk, sowie der Stelle, wo die Scheibe angeordnet ist, treten die obengenannten Schwingungserscheinungen dabei in verstärktem Masse auf»

Durch die Bremsmittel wird erreicht, dass der Hammer nach dem Zuführen des Impulses nach wie vor die gegen das Piezoelement gedrückte Stellung einnimmt, so dass ein zweiter Impuls vermieden wird.

Eine günstige Ausführungsform der Zündvorrichtung nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, 4ass die Bremsmittel durch mindestens einen vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten am Hammer "befestigten Hing gebildet werden, dessen Aussenumfang an der Innenwand des Gehäuses anliegt, wobei der Hing derart am Hammer befestigt ist, dass der vom Hammer empfundene Widerstand beim Bewegen in der Richtung des Piezoelementes kleiner ist als beim Bewegen in entgegengesetzter Richtung. Ein Vorteil, der ausserdem durch diese Massnahme erhalten wird ist, dass die Hinge eine gute Führung für den Hammer im Gehäuse bilden.

Eine weitere Ausführungsform der erflndungsgemässen Vorrichtung weist das Kennzeiohen auf, dass die Bremsmittel durch ein oder mehrere in der Wand des Gehäuses vorgesehene Rückschlagventile gebildet werden. Wenn ein derartiges Ventil an der vom Piezoelement abgewandten Seite des Hammers angeordnet ist und dabei nur einen Luftstrom von draussen in das Gehäuse zulässt, wird die luft verdichtet wenn der Hammer in Richtung des Ventils bewegt wird. Dadurch wird die genannte Bewegung gehemmt,

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben, .

Die Zündvorrichtung wird durch ein zylinderformiges Metall-

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gehSuse 1 gebildet, das einen Hammer 10 und zwei piezoelektrische Kristalle 2 und 3 enthSlt. Zwischen den Kristallen 2 und 3 ist eine Metallplatte 4 angeordnet, mit der eine Elektrode 5 verbunden ist. Eine zweite Elektrode 6 befindet sich an der Aussenwand des Metallgehäuses 1. Die piezoelektrischen Kristalle 2 und 3 sind von einem zylinderförmigen Mantel 7 aus Isoliermaterial umgeben. Zwischen dem Boden θ des Gehäuses und dem Kristall 3 befindet sich ein Amboss 9·

Der Hammer 10 ist mit einem Stiel 11 versehen, der durch eine im Boden 12 vorgesehene Öffnung 13 ragt. Mit Hilfe dieses Stieles kann der Hammer 10 in Richtung des Bodens 12 bewegt werden, und zwar entgegen der Federwirkung der Feder 14· Die Feder 14 wird durch einen Ring 15 unterstützt, der in axialer Richtung durch den Teil 16 des Hammers 10 bewegt werden kann und der in äusserster Lage gegen die Nocken 17 des Gehäuses 1 ruht.

Der Stiel 11 ist weiter mit einer in der Zeichnung nichtdargestellten Verriegelungsvorrichtung versehen, mit der der Hammer 10 in der Lage, in der die Feder 14 gespannt ist, verriegelt werden kann.

Der Hammer 10 weist zwei ringförmige Ausnehmungen 18 und 19 auf, in welche die aus Kunststoff hergestellten Ringe 20 bzw. 21 klemmend passen. Diese Ringe liegen mit ihrem Aussenumfang an der Innenwand des Gehäuses 1 an und bilden dadurch eine Führung für den Hammer Aus der Form des Hammers geht hervor, dass der Aussenumfang jedes Ringes in Richtung des Stieles 11 gebogen werden kann, während eine Biegung in entgegengesetzter Richtung unmöglich ist. Dadurch sind die Reibungskräfte zwischen den Ringen und dem Gehäuse, wenn der Hammer in Richtung der Piezokristall bewegt wird, wesentlich kleiner als beim Bewegen des Hammers in entgegengesetzter Richtung.

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Auf dem piezoelektrischen Kristall 2 ist eine Platte 22 angeordnet, auf der eine in diesel* Ausführungsform der Erfindung aus Polyvinylchlorid hergestellte DSmpfungsscheibe 2J befestigt ist. Die Platte 22 wird durch die Feder 24 gegen den Kristall 2 gedrückt. In der Nähe der DSmpfungsscheibe 23 sind in der Wand des Gehäuses die Entlüftungslöcher 25 vorgesehen, wodurch vermieden wird, dass der Schlag des Hammers durch Verdichtung der Luft gedämpft wird.

In der Wand des Gehäuses 1 ist weiter noch ein Ventil 26 vorhanden, das nur einen Luftstrom von draussen in das Gehäuse zulässt. Dadurch wird die Luft im Raum oberhalb des Hammers etwas verdichtet wenn der Hammer in Richtung des Ventils 26 bewegt wird, so dass diese Bewegung gebremst wird. Der Raum oberhalb des Hammers ist selbstverständlich nicht völlig luftdicht "abgeschlossen.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE ι

π. j Piezoelektrische Zündvorrichtung, die durch ein vorzugsweise zylinderformiges Gehäuse gebildet wird, in dem mindestens ein Piezoelement angeordnet ist, und in das weiter ein. Hammer aufgenommen ist, der unter Einwirkung einer Feder dem Piezoelement einen Impuls erteilen kann, wobei zwischen dem Hammer und dem Piezoelement eine Scheibe vorgesehen ist, die aus einem Material besteht, das weicher ist als das Material des Hammers, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe aus einem plastisch-elastischem Material gebildet ist, wobei weiter Bremsmittel vorhanden sind, die der Bewegung des Hammers in der vom Piezoelement angewandten Richtung entgegenwirken.
2. Piezoelektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe aus Polyvinylchlorid gebildet ist,
3. Piezoelektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsmittel durch mindestens einen vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten am Hammer befestigten Ring gebildet werden, dessen Aussenumfang an der Innenwand des Gehäuses anliegt, wobei der Ring derart am Hammer befestigt ist, dass der beim Bewegen in der Richtung des Piezoelementes vom Hammer empfundene Widerstand kleiner ist als beim Bewegen in entgegengesetzter Richtung.
4. Piezoelektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsmittel durch ein oder mehrere in der Wand des Gehäuses angeordnete Rückschlagventile gebildet werden.

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