DE2631005B2 - Gaszündvorrichtung - Google Patents

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 Ausgangsspannung der Umformerschaltung zunächst gleichgerichtet. An den Ausgang der Gleichrichterschaltung 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, se wird er durch eine selbsttätig ansprechende Triggerschaltung über einen Thyristor derart kurzgeschlossen, daß der Kurzschlußstrom durch die Primärwicklung des Transformators fließt Die Gaszündvomchtung 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 Umformer und einen Schwingkreis angeschlossen, der die für den Betrieb des piezoelektrischen Transformators erforderliche Wechselspannung an seine Elektroden legt An die Ausgangselektrode des piezoelektrischen Transformators ist eine 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 Transformator gewählt, so fällt der Vorteil der Kompaktheit wieder weg. Es ist deshalb nicht ohne weiteres möglich, einen derartigen piezoelektrisrhen Transformator für Gaszündvorrichtungen einzusetzen.

Bekannt ist auch schon eine Zündvorrichtung (CH-PS 4 64 832), bei der mit der Entladestrecke ein Widerstand bzw. ein Induktionsglied 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 durch 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 Umformerschaltung zur Umwandlung einer von einer Batterie gelieferten Gleichspannung in eine Wechselspannung und dem piezoelektrischen Transformator der Schwingkreis geschaltet wird, der den ordnungsgemäßen Betrieb des piezoelektrischen Transformators sicherstellt Im übrigen sind aber die Umformerschaltung und der die Entladespannung 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 äußerst geringen Stromstärken abgegebene Hochspannung wäre nämlich für einen unmittelbaren Funkenüberschlag an der Entladestrecke nicht geeignet. Selbst wenn es zu einem Funkenüberschlag kommen würde,

wäre in diesem eine ausreichende Zündenergie nicht zur Verfugung 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 Funkenüberschiag 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 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

F i g. 1 eine Schaltung einer Ausführungsform der Gaszündvorrichtung,

F i g. 2 den Grundaufbau der erfindungsgemäßen Gaszündvorrichtung,

Fig.3 die Schaltung einer den Grundaufbau nach F i g. 2 realisierenden Ausführungsform,

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.

F i g. 1 zeigt zunächst einen Schwingkreis A. Dieser weist einen Transistor 701 auf, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe mit der Primärwicklung eines Schwingtransformators 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 Schwingungsbedingungen. An die Basis des Transistors 701 bzw. die Sekundärwicklung des Schwingtransformators 703 sind die beiden Belegungen eines piezoelektrischen Transformators 708 angeschlossen. Der piezoelektrische Transformator 708 transformiert die Klemmenspannung des Kondensators 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 Selbsterregungsoszillator 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. Wird der Umschalter 717 vom Anschluß C"zum Anschluß O'"hin umgelegt, so dient der Kondensator 714 als Sl/omqiselle für den Betrieb des Transistors 701. Dieser wird über einen Widerstand 715 an seiner 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 Ausiuhrungsform mit einem Schwingkreis Λ, einem Transformator ß, einem Gleichrichterschalter C, einem Entladekondensator D und einer Entladestrecke £ Statt dem Widerstand 718 ist aber hier zwischen den Entladekondensator B und die Entladestrecke 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 schaltungstechnischen 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 Gleichrichterschaltung 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 ö"ergibt 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 ergaben, daß der günstigste Verlauf der Kurve C" erreicht werden kann, wenn ein Induktionsglied mil 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 Trennplatten 902, 903 Kammern A', B', C. Am Ende der Kammern A', C schließt 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 Seitenflächen der Kammern S'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 Kammer C'ist ein Schwingtransformator 906 eingesetzt und zusätzlich eine in integrierter Technik aufgebaute Treiberschaltung 907 für den piezoelektrischen Transformator. Die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transforma-

·-, tors wird über eine Vielfach-Gleichrichterschaltung 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 B' 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)

Patentansprüche:

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) ä\t Gleichrichterschaltung (C) geschaltet ist, während zwischen den Entladekondensator (D) und die Entladestrecke (E) ein Widerstand (718) oder ein Induktionsglied (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 (713) den Kondensator mit dieser verbindet und bei Umlegung zum Schwingkreis hin den Kondensator (714) als Stromquelle des Schwingkreises mit diesem verbindet.

5. Gaszündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Transformator (B)d\e Form einer flachen Platte (904) hat, der im Gehäuse (901) der Gaszündvorrichtung durch Puffer (95,905') gehaltert ist.

6. Gaszündvorrichtung nach Anspruch 3, 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.