DE2434666C3 - High voltage generator in which the high voltage is generated in a piezo element by applying pressure - Google Patents

Description

t)ie Erfindung betrifft einen Hochspannungserzeuger, bei dem die Hochspannung in einem kippbar in einer im wesentlichen rechteckigen öffnung eines Rahmenteils angeordneten Piezoelement durch Anlegen eines statischen Druckes erzeugt wird, der unter Mitwirkung einer auf der dem Kipplager abgewandten Seite angeordneten Rolle an dem mittels eines Bedienungshebels beweglichen Piezoelement zur Beaufschlagung kommt.t) he invention relates to a high voltage generator, in which the high voltage can be tilted in an essentially rectangular opening of a frame part arranged piezo element is generated by applying a static pressure, which with cooperation a roller arranged on the side facing away from the tilting bearing on the by means of an operating lever movable piezo element comes to act.

Bei einem aus der US-PS 35 58 903 bekannten Hochspannungserzeuger der vorgenannten Art ist die den statischen Druck in dem Piezoelement erzeugende Rolle über ein keilförmiges Stützelement an dem Rahmenteil abgestützt. Dabei dient die Schrägfläche dieses Stützelements in Verbindung mit einer weiteren, zu ihr im Abstand gegenüberliegend angeordneten Schrägfläche, die an einem das Piezoelement direkt beaufschlagenden Druckteil ausgebildet ist, als Rollebene für die in einem sich folglich keilförmig verengenden Spalt zwischen diesen beiden Schrägflächen angeordneteIn a known from US-PS 35 58 903 high voltage generator of the aforementioned type is the Static pressure generating role in the piezo element via a wedge-shaped support element on the frame part supported. The inclined surface of this support element is used in conjunction with another to it at a distance oppositely arranged inclined surface, which on a the piezo element directly acting Pressure part is designed as a roller plane for the in a consequently wedge-shaped narrowing gap arranged between these two inclined surfaces

ίο Rolle, die sich zur Erzeugung des statischen Druckes um ihre Achse zu drehen beginnt, sobald das Piezoelement durch den dabei am Rahmenteil schwenkbar angeordneten Bedienungshebel aus seiner Ruhelage herausbewegt wird. Die Höhe des statischen Druckes, der bei dieser im übrigen gegen die von der Seite her wirksame Rückstellkraft einer Blattfeder erfolgenden Kippbewegung des Piezoelements in diesem erzeugt wird, ist dabei ausschließlich abhängig von der Reibung, die zwischen der Rolle und ihren beiden schrägen Stütz- und Führungsflächen besteht, wobei die diesbezügliche Linienberührung den Nachteil bringt, daß die Rolle entlang dieser Flächen eher zu gleiten als sich um ihre Achse zu drehen beginnt. Wird aber die Rolle bei der Kippbewegung des Piezoelements in e:ne solche Gleitbewegung versetzt, dann wird dadurch die Höhe des statischen Druckes in dem Ausmaß reduziert, in welchem mit dieser Gleitbewegung die Rollbewegung der Rolle überlagert oder ersetzt wird, so daß für den Extremfall einer reinen Gleitbewegung gilt, daß dann in dem Piezoelement kein für die Erzeugung einer Hochspannung ausreichender statischer Druck aufgebaut werden kann. Die bekannten Hochspannungserzeuger haben daher den Nachteil, daß wegen der direkten Abhängigkeit von der Reibungskraft, mit welcher die RoI-Ie ohne sonstige Unterstützung an den schrägen Stütz- und Führungsflächen gehalten wird, keine außerordentliche Höhe des statischen Druckes erreichbar ist und selbst die originäre Druckhöhe, die auf Grund der konstruktiven Gegebenheiten zu erwarten ist, mit der Zeit nachläßt, wenn sich die aus der andauernden Reibung ergebenden Verschleißerscheinungen einstellen. Solchen sich gleichartig nachteilig direkt auf die erreichbare Höhe des statischen Druckes auswirkenden Verschleißerscheinungen sind bei den bekannten Hoch-Spannungserzeugern auch der Bedienungshebel und alle damit funktionell zusammenhängenden Geräteteile unterworfen, so daß insgesamt gilt, daß die bekannten Hochspannungserzeuger mit keiner ausreichenden Genauigkeit über einen längeren Zeitraum arbeiten.ίο role that is used to generate static pressure begins to rotate around its axis as soon as the piezo element is pivotably arranged on the frame part Operating lever is moved out of its rest position. The amount of static pressure that in this tilting movement, which otherwise takes place against the restoring force of a leaf spring acting from the side of the piezo element is generated in this, is exclusively dependent on the friction that exists between the roller and its two inclined support and guide surfaces, the relevant Line contact has the disadvantage that the roller glides along these surfaces rather than around theirs Axis begins to rotate. If, however, the role during the tilting movement of the piezo element becomes such a sliding movement offset, then this will reduce the level of static pressure to the extent to which with this sliding movement, the rolling movement of the roller is superimposed or replaced, so that for the extreme case A pure sliding movement means that there is then nothing in the piezo element for the generation of a high voltage sufficient static pressure can be built up. The well-known high voltage generator therefore have the disadvantage that because of the direct dependence on the frictional force with which the RoI-Ie is held on the inclined support and guide surfaces without any other support, no extraordinary The static pressure level is achievable and even the original pressure level, which is due to the constructive Circumstances are expected to wear off with time when the result of the ongoing friction adjust the resulting signs of wear. Such a detrimental effect directly on the achievable Signs of wear affecting the level of static pressure are found in the known high-voltage generators also the control lever and all functionally related parts of the device subject, so that overall it is true that the known high voltage generator with insufficient accuracy work over a longer period of time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungserzeuger der eingangs genannten Art bereitzustellen, der mit größerer Zuverlässigkeit vergleichbar höhere statische Drücke in dem Piezoelement erzeugen läßt und einfacher und billiger gefertigt werden kann.The invention is based on the object of providing a high-voltage generator of the type mentioned at the beginning provide the comparably higher static pressures in the piezo element with greater reliability can be produced and can be manufactured more easily and cheaply.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem solchen Hochspannungserzeuger die den statischen Druck in dem Piezoelement erzeugende Rolle über eine zu ihr stufenförmig versetzt, angeordnete weitere Rolle an dem Rahmenteil abgestützt ist und beide Rollen durch den Bedienungshebel relativ zueinander beweglich sind.This object is achieved according to the invention in that in such a high voltage generator the roller that generates the static pressure in the piezo element is arranged over a stepwise offset from it Another role is supported on the frame part and both roles by the operating lever relative are movable to each other.

Wird bei dieser Ausbildung des Hochspannungserzeugers der Bedienungshebel betätigt, dann wird dadurch in unmittelbarer Zuordnung ein wechselseitiges Abwälzen der beiden Rollen erzeugt, die miteinander sowie mit dem Rahmenteil und dem Piezoelement in Linienberührung stehen. Diese Abwälzbewegung derIf the operating lever is actuated in this design of the high voltage generator, then it is in the immediate assignment a reciprocal rolling of the two roles is generated, which with each other and are in line contact with the frame part and the piezo element. This rolling movement of the

beiden Rollen, deren Effektivität dadurch gefördert werden kann, daß eine für die Rückführung des Piezoelemenis in seine Ruhelage maßgebliche Rückstellfeder gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung zur Erzeugung einer im wesentlichen in der Achse des Piezoelements wirksamen Rückstellkraft angeordnet wird, wird dann wegen der bestehenden Linienberührung in eine Kippbewegung des Piezoelements übersetzt, so daß dasselbe einer in dem Ausmaß wachsenden Druckbeaufschlagung unterworfen wird, in welchem der stufenförmige Versatz zwischen den beiden Rollen zunehmend verschwindet. Die statisch wirkende Druckbeaufsciilagung ist dann am größten, wenn die Drehachsen der beiden Rollen in eine mit der Hauptachse des Piezoelements und mit dessen Kipplager gemeinsame Ebene fallen. Wegen der unmittelbaren Beeinflussung der Rollen durch den Bedienungshebel wird jegliche Neigung zu einer Gleitbewegung unterbunden und gleichzeitig erreicht, daß die Eigendrehung der Rollen um ihre Achse mit minimalem Kraftaufwand auf das Piezoelement zur Erzeugung des statischen Drukkes übersetzt wird. Es ergibt sich daraus auch eine ziemlich geringe Verschleißgefahr, selbst dann, wenn über eine entsprechende Größe des stufenförmigen Versatzes zwischen den beiden Rollen durch deren Relativbewegung eine entsprechend große Druckbeaufschlagung des Piezoelements vorgesehen wird.two roles, the effectiveness of which can be promoted by the fact that one for the return of the piezo element in its rest position decisive return spring according to a preferred development of the invention arranged to generate a restoring force which is essentially effective in the axis of the piezo element is then translated into a tilting movement of the piezo element because of the existing line contact, so that it is subjected to pressurization increasing as the extent to which the stepped offset between the two rollers increasingly disappears. The static one Pressurization is greatest when the axes of rotation of the two rollers are in one with the main axis of the piezo element and with its tilt bearing common plane fall. Because of the immediate influence of the rollers by the operating lever, any tendency to slide is prevented and at the same time achieved that the self-rotation of the rollers around their axis with minimal effort the piezo element is translated to generate the static pressure. It also results in a pretty little risk of wear, even if about a corresponding size of the step-shaped Offset between the two rollers due to their relative movement a correspondingly large application of pressure of the piezo element is provided.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind in den darauf bezogenen Ansprüchen erfaßt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigtFurther advantageous and expedient developments of the invention are set out in the claims related thereto recorded. An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and is described in more detail below. It shows

F i g. 1 in auseinandergezogener Perspektivdarstellung die einzelnen Teile eines Hochspannungserzeugers gemäß Erfindung undF i g. 1 an exploded perspective view of the individual parts of a high voltage generator according to the invention and

F i g. 2 eine Seitenansicht des aus den Teilen gemäß F i g. 1 zusammengebauten Hochspannungserzeugers.F i g. 2 shows a side view of the from the parts according to FIG. 1 assembled high voltage generator.

Der Hochspannungserzeuger gemäß Erfindung umfaßt ein im wesentlichen kastenförmiges Rahmenteil 1, welches aus Metall gefertigt ist und eine im wesentlichen rechteckige öffnung 2 hat. Diese öffnung 2 ist an ihrem einen Ende unter Bildung einer Stufe 3 mit einer Verlängerung 4 versehen, und am anderen Ende ist eine kleine Rille 5 ausgebildet, in welche ein an das zugehörige Piezoelement angeschlossenes Hoohspannungskabei gelegt ist.The high voltage generator according to the invention comprises a substantially box-shaped frame part 1, which is made of metal and has an essentially rectangular opening 2. This opening 2 is on one end thereof is provided with an extension 4 to form a step 3, and there is one at the other end small groove 5 formed in which a high voltage cable connected to the associated piezo element is laid.

Das Piezoelement umfaßt einen in die öffnung 2 passenden Isolator 6, der eine im wesentlichen zylindrische Durchgangsbohrung aufweist. In diese Durchgangsbohrung ist vom einen Ende her ein Funkenerzeuger 7 eingesteckt, an dessen äußerem Ende ein metallisches Kontaktstück 8 und weiter eine Metallscheibe 9 anliegen, während das innere Ende über eine dazwischengelegte Anschlußplatte 10 mit dem inneren Ende eines weiteren Funkenerzeugers 11 Berührung hat. An dessen äußerem Ende liegt eine Ringscheibe 12 an, deren mittige öffnung 13 das innere Ende einer Befestigungsschraube 19 aufnimmt, welche in Verbindung mit einer durch sie abgestützten Kugel 18 ein Kipplager für das Piezoelement bildet. Die Kugel i8 ist dabei in einer Pfanne angeordnet, die am inneren Ende der in ein Gewindeloch 17 des Rahmenteiles 1 eingeschraubten Schraube 19 ausgebildet ist, die im übrigen mittels einer Mutter 26 gesichert werden kann und über deren inneres Ende noch eine Scheibenfeder 16 geschoben ist, die als das Piezoelement in seine Ruhelage vorspannende Rückstellfeder wirkt.The piezo element comprises one that fits into the opening 2 Insulator 6, which has a substantially cylindrical through hole. In this through hole a spark generator 7 is plugged in from one end and a metallic one at its outer end Contact piece 8 and further a metal disk 9 rest, while the inner end has an interposed one Connection plate 10 has contact with the inner end of a further spark generator 11. On whose At the outer end is an annular disk 12, the central opening 13 of which is the inner end of a fastening screw 19 receives, which in connection with a ball 18 supported by it, a tilting bearing for the Piezo element forms. The ball i8 is arranged in a socket, which at the inner end of the in a threaded hole 17 of the frame part 1 screwed-in screw 19 is formed, which is otherwise by means of a Nut 26 can be secured and a woodruff key 16 is pushed over the inner end, which acts as a restoring spring biasing the piezo element into its rest position.

Am anderen Ende des also in der öffnung 2 kippbar angeordneten Piezoelementes sind nach dem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung zwei Rollen 14 und 15 angeordnet, die wegen der in der Verlängerung 4 ausgebildeten Siufe 3 einen entsprechenden stufenförmigen Versatz haben, wie dies insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht. Die beiden Enden jeder dieser beiden Rollen 14, 15 fassen in schlüssellochförmige öffnungen 22 und 23 eines bügeiförmigen Bedienungshebels ein, an dessen beiden Bügeln 20 und 21 diese öffnungen 22 und 23 endseitig angeordnet sind. Die Rollen 14, 15 sind an diesem bügeiförmigen Bedienungshebel mittels übergeschobener Klemmscheiben 24 gesichert. Mit 25 ist schließlich noch das Hochspannungskabel bezeichnet, das mit seinem Ende an die Anschlußplatte 10 angeschlossen ist.According to the main feature, at the other end of the piezo element, which is thus arranged tiltably in the opening 2 of the present invention two rollers 14 and 15 arranged, which because of the in the extension 4 formed Siufe 3 have a corresponding stepped offset, as shown in particular F i g. 2 shows. The two ends of each of these two rollers 14, 15 engage in keyhole-shaped openings 22 and 23 of a bow-shaped operating lever, on whose two brackets 20 and 21 these openings 22 and 23 are arranged at the end. The rollers 14, 15 are on this bow-shaped operating lever secured by means of clamping disks 24 pushed over. Finally, the high-voltage cable is marked with 25, which is connected with its end to the connection plate 10.

Wenn der bügeiförmige Bedienungshebel 20, 21 in Richtung des Pfeiles B verschwenkt wird, dann werden dadurch die beiden Rollen 14, 15 relativ zueinander bewegt, d.h. es wird die Rolle 15 an der Rolle 14 abgerollt, wobei sich gleichzeitig der in der Hauptachse des Piezoelementes progressiv aufbauende Druck in dem Maße gesteigert wird, in welchem das Piezoelement aus seiner schrägen Ausgangslage herausbewegt und schließlich in eine auf die Kugel 18 bezogene Kipplage bewegt wird, in welcher die Drehachsen der beiden Rollen 14 und 15 in einer gemeinsamen Vertikalebene liegen, in welcher dann auch die Hauptachse des Piezoelementes und die lotrechte und durch die Kugel 18 hindurchgehende Stützachse für das Piezoelement angeordnet sind. Sobald diese Relativlagen erreicht sind, ist auf das Piezoelement der größte statische Druck ausgeübt, und dann ist auch die Scheibenfeder 16 am stärksten zusammengedrückt, so daß durch sie nach dem Loslassen des Bedienungshebels 20, 21 das Piezoelement in Richtung des Pfeiles A wieder in seine Ausgangslage zurückgekippt werden kann.When the bow-shaped operating lever 20, 21 is pivoted in the direction of arrow B , the two rollers 14, 15 are thereby moved relative to one another, that is, the roller 15 is unrolled on the roller 14, while at the same time the one in the main axis of the piezo element progressively building-up pressure is increased to the extent that the piezo element is moved out of its inclined starting position and finally moved into a tilted position related to the ball 18, in which the axes of rotation of the two rollers 14 and 15 lie in a common vertical plane, in which then also the main axis of the piezo element and the vertical support axis for the piezo element extending through the ball 18 are arranged. As soon as these relative positions are reached, the greatest static pressure is exerted on the piezo element, and then the woodruff key 16 is also most strongly compressed, so that after releasing the operating lever 20, 21 the piezo element returns to its starting position in the direction of arrow A can be tilted back.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: !. Hochspannungserzeuger, bei dem die Hochspannung in einem kippbar in einer im wesentlichen rechteckigen Öffnung eines Rahmenteils angeordneten Piezoelement durch Anlegen eines statischen Druckes erzeugt wird, der unter Mitwirkung einer auf der dem Kipplager abgewandten Seite angeordneten Rolle an dem mittels eines Bedienungshebels beweglichen Piezoelement zur Beaufschlagung kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die den statischen Druck in dem Piezoelement (6) erzeugende Rolle (15) über eine zu ihr stufenförmig versetzt angeordnete weitere Rolle (14) an dem Rahmenteil (1) abgestützt ist und beide Rollen (14, 15) durch den Bedienungshebel (20, 21) relativ zueinander beweglich sind.! High voltage generator, in which the high voltage can be tilted in a substantially rectangular opening of a frame part arranged piezo element by applying a static Pressure is generated, which is arranged with the assistance of a side facing away from the tilting bearing Roll on the piezo element, which is movable by means of an operating lever, for actuation comes, characterized in that the static pressure in the piezo element (6) generating Roller (15) via a further roller (14) arranged offset in steps to it on the Frame part (1) is supported and both rollers (14, 15) by the operating lever (20, 21) relative are movable to each other. 2. Hochspannungserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rollen (14, 15) in einer mit einer Stufe (3) versehenen und eine kleinere Öffnungsgröße aufweisenden Verlängerung (4) der Öffnung (2) des Rahmenteils (1) angeordnet sind.2. High voltage generator according to claim 1, characterized in that the two rollers (14, 15) in an extension with a step (3) and a smaller opening size (4) of the opening (2) of the frame part (1) are arranged. 3. Hochspannungserzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bedienungshebel (21, 22) als ein im wesentlichen U-förmiger Bügel ausgebildet ist und an den Bügelenden miteinander fluchtende Sitzöffnungen (22, 23) für die Enden der beiden Rollen (14,15) aufweist.3. High voltage generator according to claim 1 or 2, characterized in that the operating lever (21, 22) is designed as a substantially U-shaped bracket and at the bracket ends with one another has aligned seat openings (22, 23) for the ends of the two rollers (14,15). 4. Hochspannungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Piezoelement durch eine an dem Rahmenteil abgestützte Rückstellfeder in seine Ruhelage vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (16) zur Erzeugung einer im wesentlichen in der Achse des Piezoelements (6) wirksamen Rückstellkraft angeordnet ist.4. High voltage generator according to one of claims 1 to 3, in which the piezo element through a return spring supported on the frame part is biased into its rest position, characterized in that that the return spring (16) for generating a substantially in the axis of the piezo element (6) effective restoring force is arranged. 5. Hochspannungserzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (16) eine in der Hauptachse des Rahmenteils (1) angeordnete Scheibenfeder ist, die zwei gespreizte Federschenkel aufweist, von welchen der eine am Rahmenteil und der andere am Piezoelement (6) anliegt. 5. High voltage generator according to claim 4, characterized in that the return spring (16) is a disc spring arranged in the main axis of the frame part (1), the two spread Has spring legs, one of which rests on the frame part and the other on the piezo element (6). 6. Hochspannungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Rollen (14,15) in der auch das Kipplager (18) aufnehmenden Hauptachse des Rahmenteils (1) angeordnet ist, bezüglicher welcher das Piezoelement (6) eine im wesentlichen durch den stufenförmigen Versalz zwischen den beiden Rollen bestimmte und seine Ruhelage bildende Schräglage einnimmt.6. High voltage generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the one of the two rollers (14, 15) in the main axis of the frame part, which also accommodates the tilting bearing (18) (1) is arranged, with respect to which the piezo element (6) a substantially through the step-shaped Versalz between the two roles determined and its rest position forming the oblique position occupies.