DE2631005C3 - Gaszündvorrichtung - Google Patents
GaszündvorrichtungInfo
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- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gaszündvorrichtung, insbesondere für Feuerzeuge, mit einem Entladekondensator
zur Speicherung elektrischer Ladung und einer zum Kondensator parallel geschalteten Entladestrecke,
ferner mit einer Umformerschaltung zur Umwandlung einer von einer Batterie gelieferten Gleichspannung in
eine Wechselspannung, mit einem eine hochgespannte Entladespannung abgebenden Transformator und mit
einer Gleichrichterschaltung für den Aufladestrom des Entladekondensators/
Bei einer bekannten Schaltung dieser Art (US-PS 81 163) wird die Ausgangsspärinung der Umformer*
schallung zunächst gleichgerichtet. An den Ausgang der Gleichnchterschaltung ist der Entladekondensator
angeschlossen. Erst zwischen Entladekondensator und der der Funkenbildung zum Entzünden des Gases
dienenden Entladestrecke ist der die hochgespannte
• Entladespannung abgebende Transformator geschaltet.
Ist der Entladekondensator ausreichend aufgeladen, so wird er durch eine selbsttätig ansprechende Triggerschaltung
über einen Thyristor derart kurzgeschlossen, daß der Kurzschlußstrom durch die Primärwicklung des
Transformators fließt. Die Gaszündvorrichtung dieser
Art ist aus relativ vielen Teilen komplex aufgebaut und
ίο hat überdies einen nicht unerheblichen Platzbedarf.
Nun sind aber auch schon sehr flach und klein bauende piezoelektrische Transformatoren bekannt.
Ein bekannter Transformator dieser Art (US-PS 36 79 918) ist an die die Betriebsspannung liefernde
Gleichspannungsquelle über einen Umformerund einen Schwingkreis angeschlossen, der die für den Betrieb des
piezoelektrischen Transformators erforderliche Wechselspannung an seine Elektroden legt An die Ansgangselektrode
des piezoelektrischen Transformators ist eine
2G Gleichrichterschaltung angeschlossen, die aus mehreren
Dioden und Kondensatoren gefertigt ist. Derartige piezoelektrische Transformatoren sind grundsätzlich im
Verhältnis zur erzielten Ausgangsspannung von relativ kleiner Bauweise. Sie liefern aber die Ausgangsspannung
impulsweise mit nur sehr geringen Stromstärken. Wird zur Anhebung der Leistung ein größerer
piezoelektrischer Tr insformator gewählt, so fällt der
Verteil der Kompaktheit wieder weg. Es ist deshalb nicht ohne weiteres möglich, einen derartigen piezoelektrischen
Transformator für Gaszündvorrichtungen einzusetzen.
Bekannt ist auch schon eine Zündvorrichtung (CH-PS 4 64 832), bei der mit der Entladestrecke ein Widerstand
bzw. ein Induktionsgüed in Reihe geschaltet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Gaszündvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sich
unter schaltungstechnischer Vereinfachung und kompakter Bauweise eine wirkungsvolle Gaszündvorrichtung
ergibt. Diese Aufgabe wird durrh die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Man erkennt zunächst, daß hier ein piezoelektrischer Transformator für eine Gaszündvorrichtung, beispielsweise
in einem Feuerzeug verwendet wird. Das geschieht derart, daß nunmehr zwischen die UmformerschaUung
zur Umwandlung einer von einer Batterie gelieferten Gleichspannung in eine Wechselspannung
und dem piezoelekti ischen Transformator der Schwingst) kreis geschaltet wird, der den ordnungsgemäßen
Betrieb des piezoelektrischen Transformators sicherstellt. Im übrigen sind aber die Umformerschaltung und
der die F.ntladespannung abgebende Transformator in Gestalt des piezoelektrischen Transformators hier
unmittelbar hintereinandergeschaltet. Andererseits sind abweichend vom bisher üblichen auch der Entladekondensator
und die Entladestrecke unmittelbar gekoppelt. Hierfür wird der Entladekondensator ausgangsseitig
von der dem piezoelektrischen Transformator nachgeschalteten Gleichrichterschaltung angeordnet. Erst
diese Schaltung macht es überhaupt möglich, einen piezoelektrischen Transformator zur Erzeugung des
Zündfunkens zu benützen, Die von einem solchen piezoelektrischen Transformator impulsweise mit au*
ßefst geringen Stromstärken abgegebene Höchspärinunc
wäre nämlich für einen Unmittelbaren Funkenüberschlag
an der Entladesirecke nicht geeignet. Selbst wenn es zu einem Funkenübersdhlag kommen würde,
wäre in diesem eine ausreichende Zündenergie nicht zur
Verfügung gestellt. Der zur Entladestrecke unmittelbar parallelgeschaltete Entladekondensator sammelt jedoch
die vom piezoelektrischen Hochspannungstransformator ausgehenden kleinen Impulse und zündet
selbsttätig ohne jede Triggerschaltung dann, wenn eine ausreichende Ladungsmenge im Entladekondensator
durch die für den Funkenüberschlag ausreichende Entladespannung sichergestellt ist. Diese Maßnahme
allein würde aber immer noch nicht eine unter allen Umständen sichere Zündung des Gases sicherstellen. Es
ist deshalb zwischen den Entladekondensator und die Entladestrecke noch ein Widerstand oder ein Induktionsglied
zwischengeschaltet Diese Maßnahme bewirkt eine Verlängerung der Zündfunkendauer und is
damit eine Erhöhung der Zündleistung. Man erhält somit eine Gaszündvorrichtung, die mit einem wenig
platzraubenden, kleinen piezoelektrischen Transformator zu arbeiten vermag und nur geringen schaltungstechnischen
Aufwand erfordert, so daß sich trotz zuverlässiger Funktion und schaltungstechnischer Sparsamkeit
eine kompakte Bauweise ergibt.
In der Zeichnung wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert Es zeigt
Fig. 1 eine Schaltung einer Ausführungsform der Gaszündvorrichtung,
Fig. 2 den Grundaufbau der erfindungsgemäßen Gaszündvorrichtung,
F i g. 3 die Schaltung einer den Grundaufbau nach F i g. 2 realisierenden Ausführungsform, jo
Fig.4 einen Graphen der Klemmenspannung des Entladekondensators 818,
F i g. 5 einen Graphen zur Darstellung des Entladestroms in der Entladestrecke 820,
F i g. 6 die Schaltung von F i g. 3 nach Einbau in ein Gehäuse.
Fig. 1 zeigt zunächst einen Schwingkreis A. Dieser
weist einen Transistor 701 auf, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe mit der Primärwicklung eines
Schwingtrarsformators 703 liegt. Zwischen die Endklemmen
der Sekundärwicklung des Schwingtransformators 703 ist ein Kondensator 704 geschaltet. Der
Kondensator 704 und der zwischen die Basis des Transistors 701 und Masse geschaltete Kondensator 716
dienen zur Phasenbeeinflussung der Rückkopplungsschleife im Sinne einer Erfüllung der i'chwingungsbedingungen.
An die Basis des Transistors 701 bzw. die Sekundärwicklung des Schwingtransformators 703 sind
die beiden Belegungen eines piezoelektrischen Transformators 708 angeschossen. Der piezoelektrische
Transformator 708 transformiert die Klemmenspannung des K Dndensators 704 zu einer Hochspannung und
dient so als Hochspannungsquelle. Die Ausgangsspannung der Hochspannungsquelle wird an eine Gleichrichterschaltung
709 gegeben, die aus zwei auf die gezeigte Weise geschalteten Dioden 709a und 7096
besteht. Die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung wird einem Entladekondensator 710 eingespeichert,
zu dem eine Entladestrecke 711 parallelgeschaltet ist. Zwischen Entladekondensator 710 und Entladestrekke
711 ist ein Widerstand 718 geschaltet. Dieser bewirkt
eine Verlängerung der Entladungsdauer.
In dem den Schwingkreis A bildenden Selbsterregungsoszillatör
ist ein Umschalter 717 vorgesehen. Wird dieser zum Anschluß C" hin umgelegt, so ist mit einer
Batterie 713 ein Kondensator 714 verbunden und wird von dieser aufgeladen 7/ird der Umschalter 717 vom
Anschluß C"zum Anschluß D'" hin umgelegt, so dient der Kondensator 714 als Stromquelle für den Betrieb
des Transistors 701. Dieser wird über einen Widerstand
715 an seiher Basis angesteuert, wodurch der Schwingkreis
zu schwingen beginnt.
Die daraufhin auf die oben erläuterte Weise in den Entladekondensator 710 eingespeicherte Energie bewirkt
eine Zündung an der Entladestrecke 711 dann, wenn die Zündschwellwertspannung der Entladestrecke
711 erreicht wird. Es wird zwar durch die Funkenentladung
die Klemmenspannung des Kondensators 710 verringert. Dennoch wiederholt sich der Lade-Entladevorgang
des Entladekondensators 710 so lange, bis die im Kondensator 714 gespeicherte Energie nicht mehr
zum Durchsteuern des Transistors 701 über den Kondensator 715 ausreicht.
F i g. 2 zeigt den Grundaufbau einer der F i g. 1 ähnlichen Ausführungsform mit einem Schwingkreis A,
einem Transformator B, einem Gleichrichterschalter C, einem Entladekondensator D und einer Entladestrecke
E Statt dem Widerstand 718 ist aber hier zwischen den Entladekondensator B und die Er.^adestrecke E ein
Induktionsglied /-'geschaltet.
F i g. 3 zeigt eine der F i g. 2 entsprechende Schaltung im einzelnen. Der Schwingkreis A besteht aus einer
Batterie 801. einem Unterbrecherschalter 802, einem Transistor 803. zwischen dessen Basis und Masse eine
Diode 804 gelegt ist. Kondensatoren 805 und 806, von denen zum letzteren ein Widerstand 807 parallelgeschaltet
ist. eine Schwingspule 808 und Kondensatoren 809 und 810. Alle diese Schaltungselemente mit den
Bezugszeichen 803 bis 810 bilden in der gezeigten schaitungstechnischen Verbindung den Schwingkreis.
An diesen ist ein piezoelektrischer Transformator 811 angeschlossen, der die Ausgangsspannung des Schwingkreises
in eine Hochspannung umsetzt.
Die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators
811 wird über eine Gleichrichterschaltung C aus Dioden 812 bis 815 und Kondensatoren 816, 817
gleichgerichtet, die miteinander einen Vierfach-Gleichrichter bilden. Die Ausgangsspannung der Gleichricbterschaltung
C wird einem Entladekondensator 818 eingespeist, zu dem unter Zwischenschaltung eines
Induktionsgliedes 819 eine Entladestrecke 820 parallelgeschaltet ist.
Erreicht die Spannung am Kondensator 818 die Zündschwellwertspannung der Entladestrecke 820, so
erfolgt ein Funkenübergang. Das Induktionsglied 819 verlängert dabei die Funkendauer ohne wesentliche
Verringerung der zur Verfügung stehenden Entladespannung und hebt somit die Zündleistung für Gas an.
F i g. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung am
Kondensator 818.
F i g. 5 zeigt den über die Entladestrecke 820 fließenden Entladestrom. Kurve A" entspricht dabei
dem Fall, bei dem weder ein Widerstand noch ein Induktionsglied vorgesehen ist. Kurve ß"erg:"M sich bei
Verwendung des Widerstands 718, Kurve C" bei Verwendung des Induktionsgliedes 819. Man erkennt,
daß bei Kurve B" zwar der Spitzenwert des Entladestroms herabgesetzt, die Entladedauer aber
erheblich verlängert ist. Noch günstiger ist der Verlauf von Kurve C", die eine weniger starke Herabsetzung
des Spitzenwertes und eine noch größere Verlängerung an Entladedauer erbringt. Praktische Versuche haben
ergeben, daß der ,^instigite Verlauf der Kurve C"
erreicht werden kann, wenn ein Induktionsglied mit einer Induktivität von 100 μΗ bis 500 mH Verwendung
findet.
F i g. 6 zeigt den Einbau der Schaltung nach F i g. 3 in ein Gehäuse 901 aus Isoliermaterial, wie Kunststoff oder
dergleichen. Im Innenraum des Gehäuses entstehen durch Trennplalten 902, 903 Kammern A'. B', C. Am
Ende der Kammern A'. Cschließt an einer Seite eine
weitere Kammer D' zur Aufnahme einer Batterie an. Die Kammer A' ist von im Verhältnis zu ihrem
Querschnitt erheblicher Länge und erstreckt sich entlang der Seilenflächen der Kammern B' und C". Ein
piezoelektrischer Transformator des oben erläuterten Aufbaues in Form einer flachen Platte 904 ist in der
Kammer A' untergebracht, wobei Puffer 905, 905' zwischen den Transformator und das Gehäuse 901 bzw.
die Trennplatte 902 eingelegt sind. In die Kämmer C'ist
ein Schwingtransformator 906 eingesetzt und zusätzlich eine in integrierter Technik aufgebaute Treiberschaltung
907 für den piezoelektrischen Transformator. Die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators
wird über eine Vielfach-Gleichrichterschältung aus kondensatoren 908,909 und einem Körper 910 gebildet,
der aus mehreren in Isoliermaterial vergossenen Dioden besteht. Ferner erkennt man einen Entladekondensator
911, ein Induktionsglied 912 in Form einer Spule und
ίο einem Hochspannungsleitungsdraht 913, der zur Entladestrecke
führt. Die Kammer ß'enthält, soweit sie nicht durch die Kondensatoren 908,909 und den Körper 910,
sowie den Entladekondensator 911 und das Induktionsglied
912 ausgefüllt ist, ein Isoliermaterial 914.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Gaszündvorrichtung mit einem Entladekondensator zur Speicherung elektrischer Ladung und einer
zum Kondensator parallel geschalteten Entladestrecke, ferner mit einer Umformerschaltung zur
Umwandlung einer von einer Batterie gelieferten Gleichspannung in eine Wechselspannung, mit
einem eine hochgespannte Entladespannung abgebenden Transformator und mit einer Gleichrichterschaltung
für den Aufladestrom des Entladekondensators, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladespannung von einem piezoelektrischen
Transformator (B) abgegeben ist, dem speiseseitig ein Schwingkreis (A) vorgeschaltet und zwischen
dessen Ausgang und den Entladekondensator (D) die Gleichnchterschaltung (C) geschaltet ist, während
zwischen den Entladekondensator (D) und die Entladestrecke (E) ein Widerstand (718) oder ein
Induktions^'ied (F, 819) geschaltet ist.
2. Gaszündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Induktionsglied (819) eine Induktivität von 100 μΗ bis 500 mH hat.
3. Gaszündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung (C)
eine Mehrfach-Spannungsgleichrichterschaltung aus mehreren Dioden (812—815) und mehreren Kondensatoren
(816,817) ist.
4. Gaszündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Batterie (713) und
den Schwingkreis ein Umschalter (717) und ein Kondensator (714) geschaltet sind, der bei Umlegung
zur Seite der Batterie (, /3) den Kondensator
mit dieser verbindet jnd bei Umlegung zum Schwingkreis hin den Konc msator (714) als
Stromquelle des Schwingkreises mit diesem verbindet.
5. Gaszündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Transformator
(B) die Form einer flachen Platte (904) hat, der im Gehäuse (901) der Gaszündvorrichtung durch
Puffer (95,905') gehaltert ist.
6. Gaszündvorrichtung nach Anspruch J, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dioden (812—815) unter Ausbildung eines einheitlichen Körpers (910) in
einem Isoliermaterial vergossen sind.
7. Gaszündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (A) als
integrierter Schaltkreis ausgebildet ist.
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