Piezoelektrische Ladeeinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine piezoelektrische Ladeinrichtung, insbesondere für Aufladung von Dosimetern.
Zur Zeit sind piezoelektrische Ladeinrichtungen bekannt, in welchen die Piezoelemente mit metallisierten Oberflächen einer Einwirkung der Biegekraft unterworfen und dabei entstandene Ladungen mittels Stromabnehmer abgenommen werde (siehe z. B. die französische Patentansehrift Nr. 1231822).
Die bekannten Ladeeinrichtungen sind nicht imstande, Dosimeter aufzuladen, die Kondensatoren von über 1.10 - 9F enthalten.
Ein anderer Nachteil dieser Ladeeinrichtungen besteht darin, dass selbst die Piezoelemente (Platten) eine niedrige mechanische Biegefestigkeit aufweisen, was die Zuverlässigkeit einer Ladeinrichtung beeinträchtigt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der oben erwähnten Nachteile.
Um das Ziel zu erreichen, wurde die Aufgabe gestellt, eine piezoelektrische Ladeeinrichtung zu entwickeln, welche die Aufladung von Dosimetern mit einer Kapazität von über 1.10 - 9F aufweisenden Kondensatoren ermöglicht, eine hohe Zuverlässigkeit, lange Lebensdauer besitzt und universal ist (in Kombination mit einem Gerät für Spannungskontrolle kann sie für indirekt anzeigende [blinde] Dosimeter zur Anwendung gelangen).
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Piezoelemente zwecks Beanspruchung durch eine längs ihrer gemeinsamen Achse angelegte Kraft axial angeordnet und miteinander parallel mittels Elektroden verbunden sind, welche an den metallisierten Oberflächen der Elemente befestigt und mit den Stromabnehmern in Berührung stehenden Federn versehen sind.
Es ist zweckmässig, bei Verwendung der Ladeeinrichtung für die Aufladung von Dosimetern die Elektroden in Form von zwischen den metallisierten Stirnflächen der Piezoelemente angeordneten und mit Flachfedern versehenen Scheiben auszuführen.
Im durch die axial gelegten Öffnungen in den Piezoelementen und Scheiben gebildeten Zentralkanal kann ein stromleitender Stab untergebracht werden, der als Stromabnehmer von positiven Ladungen dient, während als Stromabnehmer von negativen Ladungen das Gehäuse der Einrichtung dienen kann.
Die axiale Anordnung von Piezoelementen und deren Beanspruchung durch die längs ihrer Mittelachse gerichtete Kraft bringen eine grössere Zuverlässigkeit der Ladeeinrichtung mit sich.
Die parallele Schaltung der Piezoelemente mittels Elektroden vergrössert die Stromabnahmefläche und ermöglicht die Aufladung der Dosimeter mit einer Kapazität von über 1.10-9F.
Die Verwendung von scheibenförmigen mit Flachfedern ausgerüsteten Elektroden vereinfacht den Aufbau der Ladeeinrichtung und die Ausführung eines von S:romabnehmern im durch die Öffnungen in den Piezoelementen und Scheiben gebildeten Zentralkanal angeordneten Stabes ermöglicht die Abmessungen der Einrichtung zu verkleinern.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Ladeeinrichtung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Im Gehäuse 1 der Ladeeinrichtung sind die Piezoelemente 2 mit metallisierten Stirnflächen und Zentralöffnungen 3, die den Zentralkanal bilden, axial angeordnet.
Die metallisierten Stirnflächen der Piezoelemente 2 bilden den Kontakt mit den stromleitenden Scheiben 4, welche mit Flachfedern 5 versehen sind. Im Zentralkanal ist der stromleitende Stab 6 angeordnet, welcher bezüglich der Piezoelemente 2 und der Scheiben 4 durch Rohre 7 isoliert ist. Die Piezoelemente 2 sind ihrerseits bezüglich des Gehäuses durch das Rohr 8 isoliert. Das Festhalten der Piezoelemente 2 und der stromleitenden Scheiben 4 im Inneren des Gehäuses 1 erfolgt mittels Mutter 9.
Die Ladeeinrichtung weist ferner einen mechanischen Verstärker (in der Zeichnung nicht dargestellt) auf, der die Bildung einer längs der zu den Stirnflächen der Elemente 2 senkrechten Achse gerichtete Kraft ermöglicht, sowie eine Buchse 10 zur Übergabe dieser Kraft an die Piezoelemente 2.
Das Gehäuse 1 der Ladeeinrichtung ist mit einem Halter 11 zur Befestigung an beispielsweise einer Tasche eines Kleidungsstückes einer Anschlusskappe 12 zum Anschliessen an den Dosimeter und einem Blinddeckel 13 ausgersütet.
Die Ladeeinrichtung arbeitet wie folgt. Wird der Handgriff des mechanischen Verstärkers gedreht, so entsteht an dessen Ausgang eine axiale Druckkraft, welche dann über die Buchse 10 auf die Piezoelementen 2 in Richtung deren gemeinsamer Achse übertragen wird.
Infolge der Verformung der Piezoelemente 2 entsteht zwischen deren Stirnflächen eine Potentialdifferenz.
Die elektrischen Ladungen werden von den Stirnflächen der Piezoelemente 2 mittels der stromleitenden, die Funktion der Elektroden ausführenden Scheiben 4 abgenommen und übar die flachen Kontaktfedern 5 zu dem Gehäuse 1 und dem stromleitenden Stab 6 weitergegeben, wobei beide letzteren Stromabnehmer sind und zur Übertragung der Ladung an das Dosimeter dienen.
Die entwickelte Ladeinrichtung erbringt einen beträchtlichen technischen Fortschritt und ist sehr wirtschaftlich, da sie eine hohe Zuverlässigkeit, eine lange Lebensdauer besitzt, sich für verschiedene Dosimetertypen eignet und auf kurzlebige Speisequellen (Batterien) verzichten kann.
Piezoelectric charging device
The present invention relates to a piezoelectric charging device, in particular for charging dosimeters.
Piezoelectric charging devices are currently known in which the piezoelectric elements with metallized surfaces are subjected to the action of the bending force and the charges generated in the process are removed by means of current collectors (see, for example, French patent application no. 1231822).
The known charging devices are not able to charge dosimeters that contain capacitors above 1.10 - 9F.
Another disadvantage of these charging devices is that even the piezo elements (plates) have a low mechanical flexural strength, which impairs the reliability of a charging device.
The aim of the present invention is to eliminate the above mentioned drawbacks.
In order to achieve the goal, the task was set to develop a piezoelectric charging device, which enables the charging of dosimeters with a capacity of more than 1.10 - 9F having capacitors, has a high reliability, long service life and is universal (in combination with a device for voltage control it can be used for indirectly indicating [blind] dosimeters).
The object is achieved in that the piezo elements are arranged axially for the purpose of loading by a force applied along their common axis and connected to each other in parallel by means of electrodes which are attached to the metallized surfaces of the elements and are provided with springs in contact with the current collectors.
When using the charging device for charging dosimeters, it is expedient to design the electrodes in the form of disks arranged between the metallized end faces of the piezo elements and provided with flat springs.
In the central channel formed by the axially placed openings in the piezo elements and disks, an electrically conductive rod can be accommodated, which serves as a current collector for positive charges, while the housing of the device can serve as a current collector for negative charges.
The axial arrangement of piezo elements and their loading by the force directed along their central axis make the charging device more reliable.
The parallel connection of the piezo elements by means of electrodes increases the power consumption area and enables the dosimeters to be charged with a capacity of over 1.10-9F.
The use of disk-shaped electrodes equipped with flat springs simplifies the construction of the charging device and the implementation of a rod arranged by S: rom pickups in the central channel formed by the openings in the piezo elements and disks enables the dimensions of the device to be reduced.
An exemplary embodiment of the charging device according to the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing.
In the housing 1 of the charging device, the piezo elements 2 with metallized end faces and central openings 3, which form the central channel, are arranged axially.
The metallized end faces of the piezo elements 2 form the contact with the current-conducting disks 4, which are provided with flat springs 5. The current-conducting rod 6, which is insulated with respect to the piezo elements 2 and the disks 4 by tubes 7, is arranged in the central channel. The piezo elements 2 are in turn isolated with respect to the housing by the tube 8. The piezo elements 2 and the current-conducting disks 4 are held in place in the interior of the housing 1 by means of a nut 9.
The charging device also has a mechanical amplifier (not shown in the drawing), which enables the formation of a force directed along the axis perpendicular to the end faces of the elements 2, and a socket 10 for transferring this force to the piezo elements 2.
The housing 1 of the charging device is lined with a holder 11 for attachment to, for example, a pocket of an item of clothing, a connection cap 12 for connection to the dosimeter and a blind cover 13.
The charger works as follows. If the handle of the mechanical amplifier is rotated, an axial compressive force arises at its output, which is then transmitted via the socket 10 to the piezo elements 2 in the direction of their common axis.
As a result of the deformation of the piezo elements 2, a potential difference arises between their end faces.
The electrical charges are removed from the end faces of the piezo elements 2 by means of the electrically conducting disks 4, which perform the function of the electrodes, and the flat contact springs 5 are passed on to the housing 1 and the electrically conducting rod 6, both of which are current collectors and are used to transfer the charge serve the dosimeter.
The charging device developed brings about considerable technical progress and is very economical because it is highly reliable, has a long service life, is suitable for various types of dosimeters and can do without short-lived supply sources (batteries).