DE3132055A1 - Elektrische schaltung zum erzeugen eines spannungsimpulses, insbesondere zum pruefen von zuendkerzen - Google Patents
Elektrische schaltung zum erzeugen eines spannungsimpulses, insbesondere zum pruefen von zuendkerzenInfo
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Description
SMITHS INDUSTRIES LIMITED 765 Finchley Road
GB-London NWIl 8DS
GB-London NWIl 8DS
Elektrische Schaltung zum Erzeugen eines Spannungsimpulses, insbesondere zum Prüfen von Zündkerzen
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung zum Erzeugen eines Spannungsimpulses, insbesondere zum
Prüfen von Zündkerzen.
Zur Prüfung der korrekten Funktion einer Zündkerze, insbesondere einer Zündkerze für eine Gasturbine wird
an die Zündkerze eine Mindestspannung angelegt, bei welcher diese in Aufeinanderfolge eine vorbestimmte
Anzahl von Zündungen ausführt. Dies erfolgt in Praxis dadurch, daß bei einer Spannungsquelle der Spannungs-
\i/ert manuell eingestellt wird. Der Aufbau einer solchen
Spannungsquelle kann sehr vielfältig■sein. Die
Spannungsquelle erzeugt einen- Spannungsimpuls an der Zündkerze und falls diese Zündkerze nicht zündet, wird
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manuell die Spannung auf einen höheren Wert eingestellt.
Dies wird solange wiederholt, bis die' gewünschte Zündfolge auftritt. Wenn die Zündkerze zündet, wird mit der
gleichen Spannung 5 mal ein Zündvorgang wiederholt.Tritt
hierbei jeweils die obige Zündfolge auf, dann liegt die Betriebsspannung der Zündkerze fest. Falls jedoch die
Zündkerze die vorgenannte Zündfolge nicht 5 mal wiederholt, muß die Spannung abermals erhöht werden, bis die
Zündkerze 5 Zündfolgen nacheinander ausführt.
Dieses Vorgehen ist sehr zeitaufwendig. Außerdem besteht
die Schwierigkeit der Verwendung einer Spannungsquelle,
welche einen Hochspannungsimpuls liefert, dessen Wert genau einstellbar ist. ·
Es besteht die Aufgabe, die elektrische Schaltung so auszubilden,
daß diese einen Hochspannungsimpuls einstellbaren Werts liefert und daß mit dieser- Schaltung das
Testverfahren vereinfacht werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen
entnehmbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei dieses Ausführungsbeispiel
die Messung der Einsatzzündspannung einer Zündkerze für eine Flugzeuggasturbine betrifft. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Aufbau der Schaltung;
-G-
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Fig. 2 schematisch einen Teil der Schaltung nach Fig. 1 und
Fig. 3 einen u/eiteren Teil der Schaltung nach Fig. 1.
Die Schaltung zur Bestimmung der Einsatzzündspannung ist
in einem Gehäuse 1 angeordnet und verbunden mit einer Speisespannungsquelle, beispielsweise dem Bordnetz eines
Flugzeugs oder mit einer unabhängigen Speisespannungsquelle 2. Die Schaltung vi/eist einen Hochspannungsausgangsanschluß
3 auf, an welchem die Gasturbinenzündkerze 4 anschließbar ist. Die Ausgangsspannung, welche an der
Zündkerze 4 anliegt, wird stufenweise, beispielsweise jeweils um 25 Volt erhöht, bis die Zündkerze 5 mal aufeinanderfolgend
bei der gleichen Spannung zündet. Dies bedeutet, daß die Einsatzspannung erreicht ist. Diese
Einsatzspannung wird auf einem Anzeigeschirm 5 wiedergegeben. Der Wert der Spannungsschritte und die Anzahl
von Zündungen, welche die Zündkerze auszuführen hat, kann für verschiedene Zündkerzen und für verschiedene
Testerfordernisse eingestellt werden.
Die Speisespannungsquelle 2 weist beispielsweise einen
Ausgang von 28 Volt Gleichspannung auf. Diese Spannung liegt am Eingang eines Höchstspannungsgleichrichtergenerators
10, welcher als Konstantstromquelle funktioniert mit einer Spannungsobergrenze von 3 kV. Der Ausgang 11
des Generators 10 liefert Rechteckspannungsimpulse zur Leitung 12 und damit zur Primärwicklung 13 eines Stufen-
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transformators 14» Die Ausgangsspannung von der Sekundär-,
wicklung 15 wird in einer Diode 16 gleichgerichtet und
liegt über eine Leitung 17 an zwei parallelgeschalteten Kondensatoren 18 und 19 an.
Die Serienschaltung einer Induktivität 20 und eines Thyristors 21 sind parallel zu den beiden Kondensatoren
18,19 geschaltet. Der Thyristor 21 ist normalerweise abgeschaltet,
d.h. er ist nicht leitend. Er wird eingeschaltet und somit leitend durch einen Thyristorzündschaltkreis
22, dessen Arbeitsweise und Aufbau später noch erläutert wird. Der Kondensator 19 ist über drei
in Serie miteinander geschaltete Dioden 24.an !-lasseleitung
23 gelegt. Der Ausgangsanschluß 3 .der Schaltung liegt über diesen Dioden. Der durch die Induktivität 20
fließende Strom wird induktiv abgetastet durch eine induktive
Wicklung 25 und der abgetastete Wert wird zugeführt dem Thyristorzündschaltkreis 22. Dieser abgetastete
Wert gibt an, welche Spannung über den Kondensatoren 18
u η d 19 1 i e g t.
Die Kondensatoren 18 und 19 und der Stufentransformator
14 wirken wie ein Drosselschuingkreis, bei welchem die
Spannung über den Kondensatoren mit jedem Stromimpuls in der Leitung 17 allmählich ansteigt. Wenn die gewünschte
Spannung erreicht ist, was bestimmt wird durch den Strom in der Leitung 101, dann bewirkt der Schaltkreis
22, daß der Thyristor 21 zündet und hierdurch ein paralleler abgestimmter Schaltkreis gebildet wird. Die Spannung
über dem ersten Kondensator 18 schwingt hierdurch ins Negative und bewirk t , clai3 die Ausejanijr.e 1 t?k trorie_ Her; 7üim ten
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Kondensators negativer wird, wodurch eine Spannungsverdoppelung über dem AusgangsanschluQ 3 erzeugt wird.
Der Thyristorzündschaltkreis 22 ist im einzelnen in Fig. 2 gezeigt. Er ist so ausgebildet, daß der Thyristor 21
gezündet wird zur Erzeugung einer Spannung über der Zündkerze 4, welche in Schritten von 25 Volt ansteigt. Der
Schaltkreis 22 erhält Stromsignale von der Wicklung 25, welche anzeigen, was für eine Spannung an der Zündkerze
4 anlag. Diese Signale werden von einer Einheit 26 verarbeitet und einer Vergleicherschaltung 27 zugeführt.
Die Vergleicherschaltung 27 empfängt weiterhin Signale von der Leitung 28, welche anzeigen, welcher Strom durch
eine Einheit 29 fließt, wobei diese Einheit einen elektronisch veränderbaren Widerstand bildet. Die Widerstandseinheit
29 wird gesteuert durch eine Zählereinheit 30, welche den Stromwert schrittweise ansteigen läßt entsprechend
25 Volt, jeweils, wenn der Thyristor 21 zündet, in dem der Widerstand vermindert wird. Die Widerstandseinheit
29 umfaßt eine Reihe von parallel geschalteten festen Widerständen, welche durch eine Reihe seriengeschalteter
Transistoren geschaltet werden, wobei die Transistoren ihrerseits geschaltet werden durch die Zählereinheit
30.
Eine zweite Abtastwicklung 31 erfaßt den Strom, der durch die Zündkerze 4 fließt, d.h. wenn die Zündkerze zündet.
Diese Signale werden einem Abschaltkreis 32 innerhalb des Zündschaltkreises 22 zugeführt. Wenn eine Zündung bei der
Zündkerze 4 auftritt, dann liefert dieser Abschaltkreis
32 ein Signal der Zählereinheit 30, wodurch verhindert
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wird, daß der Widerstandswert der Widerstandseinheit 29
weiter verändert uird. Die Ladung der Kondensatoren 18
und 19 steigt abermals an. Falls die Zündkerze 4 bei dem vorerwähnten Spannungswert oder darunter zündet, dann
bleibt der Zähler 30 abgeschaltet und der Widerstandswert
der Widerstandseinheit 29 ändert sich nicht. Dies wiederholt sich solange, bis die Zündkerze 4 beim gleichen
Spannungswert oder darunter 5 mal in Aufeinanderfolge gezündet hat. Die Einsatzspannung der Zündkerze
wird auf dem Anzeigefeld 5 wiedergegeben. Die Prüfung ist damit abgeschlossen. Falls die Zündkerze 4 nicht in
Folge die Anzahl von Zündungen ausführt, wird die anliegende Spannung um weitere 25 Volt erhöht, worauf.sich
dann der Testvorgang wiederholt.
Die über der Zündkerze 4 anliegende Spannung wird einer Spannungsanzeigeeinheit 50 zugeführt, deren Aufbau- in
Fig. 3 gezeigt ist. Auf einem Anzeigeschirm 5 wird die Spannung angezeigt. Die über der Zündkerze 4 anliegende
Spannung, welche beispielsweise mehr als etwa 3 kV beträgt, liegt an einem kapazitiven Spannungsteiler an,
gebildet von den beiden in Serie geschalteten Kondensatoren 51 und 52. Der eine Kondensator 51 hat beispielsweise
eine Kapazität von 0,001 μ F, während die Kapazität des anderen Kondensators 52 1000 mal größer ist, also
1 υ F beträgt. Die über dem größeren Kondensator anliegende
Spannung .ist demgemäß geringer. Durch Messen dieser
Spannung wird eine Anzeige derjenigen Spannung erhalten,
welche an der Zündkerze 4 anliegt. Ein ÜbertragungsgaLter
oder ein analoger Schalter 53 liegt über dem größeren Kondensator 52 an. Das Gatter uird gesteuert durch eine
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Takteinheit 54. Eine Elektrode des größeren Kondensators
52 ist weiterhin verbunden mit einem Eingang eines Komparators 55, dessen anderer Eingang verbunden ist mit
einem Bezugspunkt 56 einer niederen Konstantspannungsquelle. Der Bezugsspannungspunkt 56 ist Teil eines Spannungsteilers,
bestehend aus den beiden Festwiderständen •57 und 58. Diese sind miteinander in Serie geschaltet
zwischen der Masseleitung 24 und einer positiven Spannungsleitung 59.
Die·Takteinheit 54 schließt und öffnet in sich wiederholender
Folge für kurze und feststehende Zeitdauern das Übertragungsgatter 53, so daß der Kondensator 52 von seiner
ursprünglich vollen Spannung auf 0 oder niedere Spannung entladen u/ird. Zu jedem Zeitpunkt, wo das Gatter
öffnet, wird ein Impuls vom Taktgenerator 54 einer Zählereinheit 60 zugeführt. Die Spannung über dem Kondensator
52 wird durch den Komparator 55 kontinuierlich verglichen mit der niederen Bezugsspannung am Punkt 56. Wenn di.e
Ladung des Kondensators 52 gleich oder geringer ist als die Bezugsspannung, liefert der Komparator 55 Signale an
die Takteinheit 54, wodurch eine weitere Entladung des Kondensators'gestoppt wird. Die Anzahl der Öffnungen des
Gatters 53 zur Entladung des Kondensators 52 von der Ursprungsspannung bis zur Bezugsspannung zeigt an, welche
Ursprungsladung der Kondensator aufwies, was wiederum ein ΓIaG für die an der Zündkerze 4 anliegende Spannung
ist. Der Zähler 60 führt dem Anzeigefeld 5 ein Signal zu entsprechend der Anzahl von Öffnungsvorgängen des
Gatters 53. Das Anzeigefeid 5 kann beispielsweise die
Spannung vierstellig anzeigen.
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Die Prüfschaltung kann in einem tragbaren Gehäuse untergebracht sein. Es ist damit möglich, Zündkerzen in der
Fabrik oder im eingebauten Zustand zu prüfen, wobei im
letzteren Fall beispielsweise das Bordnetz des FLug/.eugs
als Speisespannungsquelle herangezogen wird. Die·Prüfschaltung
kann hierbei auch dazu veruendet werden, die
Höhe der Spannung zu prüfen, welche vom.Zündsystem der
Turbine erzeugt wird. Das Gehäuse 1 ist robust aufgebaut und wasserdicht ausgebildet. Es kann mit einer Signalfarbe
lackiert sein. Die Schaltung kann mit verschiedenen
Sicherheitssystemen·ausgerüstet sein. Beispielsweise
können zwei Einschalttasten am Gehäuse vorgesehen sein, die einen solchen Abstand zueinander aufueisen, daß sie
von einer Hand nicht gleichzeitig betätigt werden können. Die Bedienungsperson kann daher die Schaltung nur in Betrieb
setzen, wenn die Tasten durch beide Hände betätigt werden, wodurch sichergestellt ist, daß keine Hand einen
stromführenden Teil berührt.
- 12 -
Leerseite
Claims (10)
- • Dipl.-tng.Rolf CharrierPatentanwaltReiilingenstraße8-Postfach 260 Apm#. COMMUNICATIONS AiND ELECTRONICSD-SWO Augsburg 31 LIMITED und 'Telefon0821/36015+36016 SMITHS INDUSTRIES LIMITEDTelex 53 3 275PoiiM.-hci.'kknMü .Vfünthen Nr IJ4789-S01 '8322/01 Augsburg, den 10. August 1931ch-wsAnsprüche(yElektrische Schaltung zum Erzeugen eines Spannungsimpulses, insbesondere zum Prüfen von Zündkerzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Kondensator (18) parallel geschaltet ist zu einer Serienschaltung eines zweiten Kondensators (19) und eines Gleichrichters (24), parallel zum ersten Kondensator (18) eine Serienschaltung einer Induktivität (20) und eines Thyristors (21) geschaltet ist und beim Leitendwerden des Thyristors (21) die Ausgangsspannung über dem Gleichrichter (24) abgegriffen wird, welche im wesentlichen gleich der Summe der über den ersten und zweiten Kondensator (18,19) anliegenden Spannungen ist.
- 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Kondensator (18,19) fortschreitend geladen werden durch ein pulsierendes Spannungssignal.
- 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch .gekennzeichnet , daß die Ausgangsspannung an einer Zündkerze (4) anliegt, diese Spannung automatisch schrittweise erhöht wird, bis eine Zündung der Zündkerze (4) bei. konstanter Spannung über eine bestimmte Anzahl von Zündungen auftritt und eine Anzeige-J I JZUÖÖ8322/ül - 2 - 10. August 1981vorrichtung (50) vorgesehen ist, welche die Spannung anzeigt, bei der die sich wiederholende Zündung auftritt.
- 4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein Kondensator (18) bzw. (19) mit einer Zündkerze (4) verbunden ist, eine Spannungsquelle (10, 14, 16) fortschreitend· die Spannung über dem Kondensator (18 bzw. 19) erhöht, die Spannung des Kondensators (18 bzw. 19) in be-·' stimmten Intervallen automatisch der Zündkerze (4) zugeführt wird, die bei einer Zündung der Zündkerze (4) vorhandene Spannung mehrmals in Aufeinanderfolge an die Zündkerze (4) angelegt wird und eine Anzeige-■ einheit (50) vorhanden ist, welche die Spannung anzeigt, die bei der sich wiederholenden Zündung herrscht.
- 5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e ke. nnzeichnet, daß ein Komparator (27) vorgesehen ist, der das Anlegen der über dem Kondensator (18 bzw. 19) anliegenden Spannung an die Zündkerze· (4) steuert, wobei der Komparator (27) Signale, welche repräsentativ sind für die an der Zündkerze (4) anliegenden Spannung, mit Signalen einer Bezugsspamungsquelle (29) vergleicht.
- 6. Schaltung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (21) durch den Komparator (27) gesteuert wird.
- 7. Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e -8322/01 - 3 - lo. August 1981ch-wskennzeichnet , daß ein Zähler (30) vorgesehen ist, welcher die Signalhöhe der Signale von der Bezugsspannungsquelle (29) v/erändert, bis eine Zündung der Zündkerze (4) auftritt.
- 8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß die für die Spannung repräsentativen Signale von einem induktiven Abnehmer (25) erzeugt werden.
- 9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit ' (50) einen weiteren Kondensator (52) aufweist, über welchem mindestens ein Teil der Ausgangsspannung anliegt, ein Schalter (53) vorgesehen ist, welcher intermittierend diesen weiteren Kondensator (52) entlädt von der Ursprungsspannung auf eine bestimmte niedrigere Spannung, ein Zähler (6Ü) vorgesehen ist, u/elcher die Anzahl der Entladungen dieses weiteren Kondensators (52) zählt und dessen Zählung dazu dient, die Ursprungsspannung über diesen weiteren Kondensator (52) anzuzeigen. ■
- 10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der weitere Kondensator (52) Teil eines kapazitiven Spannungsteiler (51, 52) ist.
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---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SMITHS INDUSTRIES PUBLIC LTD. CO., LONDON, GB |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |