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Aus der Druckschrift
DE 10159260 A1 ist eine Schaltfunkenstrecke bekannt.
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Eine zu lösende Aufgabe ist es, ein verbessertes Konzept für die Einstellung einer Zündspannung einer Schaltfunkenstrecke anzugeben, mit dem eine Schaltfunkenstrecke mit einer geringen Abweichung von einer definierten Nennspannung hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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In einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Einstellung einer Zündspannung einer Schaltfunkenstrecke wird eine gasgefüllte Schaltfunkenstrecke mit zwei Elektroden bereitgestellt. Die Elektroden der Schaltfunkenstrecke weisen vor dem Einstellen der Zündspannung einen ersten Abstand zueinander auf. Die Schaltfunkenstrecke wird in eine Justagevorrichtung entlang der Längsachse der Elektroden der Schaltfunkenstrecke eingespannt. Der Abstand der Elektroden wird unter gleichzeitiger Messung der Zündspannung der Schaltfunkenstrecke eingestellt. Dadurch ergibt sich ein zweiter Abstand der Elektroden.
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Vorzugsweise ist der eingestellte zweite Abstand kleiner oder gleich dem ersten Abstand der Elektroden zueinander vor dem Einstellen der Zündspannung. In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens erfolgt die Einstellung des Abstands der Elektroden von beiden Stirnseiten der Schaltfunkenstrecke aus. In einer Variante ist die Schaltfunkenstrecke im Bereich einer ersten Elektrode fixiert, wobei auf einer gegenüberliegenden Seite Druck auf die zweite Elektrode der Schaltfunkenstrecke ausgeübt wird.
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Auf die Elektroden der Schaltfunkenstrecke wird in der Justagevorrichtung solange Druck ausgeübt, bis die geforderte Zündspannung bzw. eine gewünschte Zündspannung erreicht ist. Die Schaltfunkenstrecke weist vor dem Einstellen des Abstands der Elektroden eine größere Zündspannung auf als nach dem Einstellen des Abstands der Elektroden.
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Für die Messung der Zündspannung ist die Schaltfunkenstrecke beispielsweise elektrisch mit einer RC-Schaltung oder einer RLC-Schaltung verbunden. Für eine optische Überwachung oder Auswertung der einzustellenden Zündspannung kann die Schaltfunkentrecke beispielsweise elektrisch mit einem Oszilloskop verbunden sein.
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Das Einstellen des zweiten Abstands wird beispielsweise durch eine mechanische Verformung wenigstens einer der Elektroden vorgenommen.
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Des Weiteren wird eine gasgefüllte Schaltfunkenstrecke angegeben, die einen zylindrischen Keramikkörper aufweist und der zu den Seiten hin von zwei Elektroden begrenzt ist. Die Zündspannung der Schaltfunkenstrecke ist mittels einer Ausführungsform des zuvor beschriebenen Verfahrens einstellbar.
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In einer Ausführungsform weist die Schaltfunkenstrecke wenigstens ein Dehnungselement auf. Das Dehnungselement ist in einer Ausführungsform in Form eines Teils einer Elektrode ausgeführt. Beispielsweise sind einer oder mehrere Bereiche der Elektrode derart gestaltet, dass sie sich durch Druck deformieren lassen. Das Dehnungselement ist beispielsweise durch eine veränderte Wandstärke der Elektrode gebildet.
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In einer Ausführungsform weist die Schaltfunkenstrecke eine Toleranz der Zündspannung auf die kleiner als ±15% ist.
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Durch das zuvor beschriebene Verfahren können Schalfunkenstrecken hergestellt werden, die eine Abweichung zu einer geforderten Nennspannung aufweisen, die im Bereich von kleiner als ±15% liegt. Gegenüber herkömmlichen Verfahren, bei denen passende Keramikkörper und Elektrodenpaare zusammengestellt werden, lassen sich durch das zuvor beschriebene Verfahren die Toleranzen deutlich reduzieren. Der Produktionsausschuss wird gegenüber den herkömmlichen Verfahren dadurch reduziert. Durch die Einstellung des Elektrodenabstandes nach dem zuvor beschriebenen Verfahren ist die Toleranz der Zündspannung größtenteils durch die Genauigkeit der Spannungsmessung beziehungsweise der Genauigkeit des Justagewerkzeugs begrenzt. Das Einstellen der Zündspannung erfolgt vorzugsweise nach dem Zusammenbau der Schaltfunkenstrecke, beispielsweise bei der Endprüfung.
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Des Weiteren wird eine Justagevorrichtung zum Einstellen der Zündspannung einer Schaltfunkenstrecke angegeben, die eine Aufnahme für eine zylinderförmige Schaltfunkenstrecke umfasst. Die Aufnahme umfasst zwei auf wenigstens einer Achse bewegliche Bolzen, zwischen denen die Schaltfunkenstrecke im Bereich der Elektroden eingespannt ist. Die Schaltfunkenstrecke ist über die Bolzen der Justagevorrichtung elektrisch kontaktierbar. Die Bolzen der Justagevorrichtung sind wenigstens teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt.
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In einer Ausführungsform der Justagevorrichtung ist eine symmetrische Krafteinwirkung auf die Elektroden der Schaltfunkenstrecke über die Bolzen der Aufnahme ausübbar.
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In einer Ausführungsform der Justagevorrichtung ist einer der beiden Bolzen fixiert. Über den zweiten Bolzen erfolgt die Krafteinwirkung auf die Elektroden. Hierbei wird die Schaltfunkenstrecke durch die Krafteinwirkung des zweiten Bolzens auf den ersten Bolzen gedrückt, so dass eine symmetrische Krafteinwirkung auf die Elektroden erfolgt. Durch die symmetrische Krafteinwirkung kann eine mechanische Belastung von Lotverbindungen der Schaltfunkenstrecke minimiert werden.
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Die Krafteinwirkung der Bolzen auf die Elektroden der Schaltfunkenstrecke ist vorzugsweise von der einzustellenden Zündspannung abhängig.
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Durch die beidseitige Krafteinwirkung der Bolzen auf die Elektroden der Schaltfunkenstrecke werden mechanische Belastungen auf die Lötverbindungen der Schaltfunkenstrecke reduziert. Die Justagevorrichtung ist zur Einstellung der Zündspannung beispielsweise mit einer Messschaltung in Form einer RC-Schaltung oder einer RLC-Schaltung verbunden. Die optische Kontrolle der Zündspannung erfolgt beispielsweise mittels eines Oszilloskops. Zur Automatisierung der Einstellung der Zündspannung kann die einzuwirkende Kraft auf die Elektroden der Schaltfunkenstrecke über einen Schrittmotor erfolgen, dessen Krafteinwirkung von der aktuell vorliegenden Zündspannung der Schaltfunkenstrecke abhängig ist.
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Beim Einstellen des zweiten Abstands wird beispielsweise eine mechanische Verformung wenigstens einer der Elektroden vorgenommen.
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Gegenüber herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Schaltfunkenstrecken können beispielsweise mit der zuvor beschriebenen Justagevorrichtung Schaltfunkenstrecken hergestellt werden, die gegenüber einer vorgegebenen Nennspannung eine geringe Toleranz der Zündspannungen aufweisen.
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Die oben beschriebenen Verfahren und Gegenstände werden anhand der folgenden Figuren und Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind nicht als maßstabsgetreu aufzufassen. Vielmehr können die Darstellungen in einzelnen Dimensionen vergrößert, verkleinert oder verzerrt dargestellt sein. Elemente, die einander gleichen oder die die gleiche Funktion übernehmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Es zeigen:
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1 schematisch den Aufbau einer Schaltfunkenstrecke vor und nach Einstellen der Zündspannung,
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2 einen Teil einer Justagevorrichtung mit einer Schaltfunkenstrecke, die an eine Messschaltung angeschlossen ist,
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3 eine Ausführungsform der Justagevorrichtung, bei der eine Schaltfunkenstrecke eingespannt ist.
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In 1 ist schematisch der Aufbau einer Schaltfunkenstrecke 1 gezeigt, wobei die 1 den Zustand der Schaltfunkenstrecke 1 vor und nach dem Einstellen der Zündspannung zeigt. Die Schaltfunkenstrecke 1 weist einen zylindrischen Keramikkörper 5 auf. An den Enden des Keramikkörpers 5 ist die Schaltfunkenstrecke 1 jeweils durch eine Elektrode 2, 2' begrenzt und verschlossen. In der dargestellten Ausführungsform weisen die Elektroden 2, 2' die Form von Topfelektroden auf.
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Zur elektrischen Kontaktierung der Schaltfunkenstrecke 1 weisen die Elektroden 2, 2' jeweils einen Anschlussvorsprung 7, 7' auf. An die Anschlussvorsprünge 7, 7' der Schaltfunkenstrecke 1 können Anschlussdrähte zur Kontaktierung der Schaltfunkenstrecke 1 angebracht werden. Die Schaltfunkenstrecke 1 ist zwischen zwei Bolzen 6, 6' einer Justagevorrichtung 3 angeordnet. Die Justagevorrichtung 3 ist in 1 nur schematisch und in Teilbereichen dargestellt. Durch die Bolzen 6, 6' der Justagevorrichtung 3 wird auf die Elektroden 2, 2' der Schaltfunkenstrecke 1 ein Druck ausgeübt. Die Krafteinwirkung durch die Bolzen 6, 6' erfolgt vorzugsweise entlang einer Längsachse A, A' der Schaltfunkenstrecke 1.
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Vor dem Einstellen der Zündspannung weist die Schaltfunkenstrecke 1 einen ersten Abstand d1 zwischen den Elektroden 2, 2' der Schaltfunkenstrecke 1 auf. Durch die Krafteinwirkung der Bolzen 6, 6' der Justagevorrichtung 3 auf die Elektroden 2, 2' verringert sich der Abstand d1 zwischen den Elektroden 2, 2'. Der Abstand d2 der Elektroden 2, 2' nach dem Einstellen der Zündspannung ist kleiner als der Abstand d1 vor dem Einstellen der Zündspannung. Die Bolzen 6, 6' weisen jeweils Aufnahmen 11, 11' auf, die an die Anschlussvorsprünge 7, 7' der Elektroden 2, 2' angepasst sind. Die Form der Bolzen 6, 6' ist an die Außenkontur der Elektroden 2, 2' angepasst.
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2 zeigt den schematisch den Aufbau einer Messschaltung zur Messung der Zündspannung einer Schaltfunkenstrecke 1. Die Schaltfunkenstrecke 1 ist schematisch dargestellt und durch zwei Bolzen einer Justagevorrichtung 3 eingespannt. Zur Messung der Zündspannung ist die Schaltfunkenstrecke 1 mit einer RC-Schaltung bzw. RLC-Schaltung 4 verbunden. Die Schaltung 4 umfasst einen Kondensator 9, der zwischen zwei Zuleitungen angeordnet ist. In einer der beiden Zuleitungen der RLC-Schaltung 4 ist ein Widerstand 8 angeordnet. Die Induktivitäten der RLC-Schaltung 4 ergeben sich durch die Leitungsinduktivitäten der Zuleitungen. Zur optischen Überwachung der Zündspannung der Schaltfunkenstrecke 1 ist diese mit einem Oszilloskop 10 verbunden.
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3 zeigt eine Ausführungsform der Justagevorrichtung 3 mit eingespannter Schaltfunkenstrecke 1. Die Justagevorrichtung umfasst zwei Bolzen 6, 6', wobei der erste Bolzen 6 über eine Feder 14 in einem Führungsgehäuse 15 gelagert ist. Der zweite Bolzen 6' ist Teil einer Mikrometerschraube 13, über die eine Kraft F auf die Elektroden 2, 2' der Schaltfunkenstrecke 1 einwirkt. Zur optischen Kontrolle der Zündspannung der Schaltfunkenstrecke 1 sind die Elektroden 2, 2' über die Bolzen 6, 6' mit einem Oszilloskop 10 elektrisch verbunden.
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Das Oszilloskop 10 zeigt schematisch auf der linken Seite den Verlauf der Zündspannung vor dem Einstellen des Elektrodenabstands d1 der Schaltfunkenstrecke 1, auf der rechten Seite ist die Zündspannung nach dem Einstellen dargestellt. Die Elektroden 2, 2' der Schaltfunkenstrecke 1 weisen einen Abstand d1 zueinander auf. Die Elektroden 2, 2' der Schaltfunkenstrecke 1 weisen Dehnungselemente auf, wobei in der dargestellten Ausführungsform nur ein Bereich 12 als Dehnungselement markiert ist. Zur Einspannung der Schaltfunkenstrecke 1 in die Justagevorrichtung 3 wird die Schaltfunkenstrecke 1 auf den ersten Bolzen 6 gesetzt. Die Bolzen 6, 6' der Justagevorrichtung 3 sind derart ausgeführt, dass sie and die Außenkontur der Elektroden 2, 2' angepasst sind und dadurch die Schaltfunkenstrecke 1 sicher halten können. Über den zweiten Bolzen 6' erfolgt eine Krafteinwirkung F auf die zweite Elektrode 2' der Schaltfunkenstrecke 1. Der erste Bolzen 6 wird durch die Krafteinwirkung F des zweiten Bolzens 6' in das Führungsgehäuse gedrückt. Als Gegenlager ist im Führungsgehäuse 15 ein Bolzen 16 angeordnet, der für den ersten Bolzen 6 als Anschlag dient.
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zur Automatisierung der Einstellung der Zündspannung der Schaltfunkenstrecke 1 kann die in 3 dargestellte Mikrometerschraube 13 beispielsweise durch einen Schrittmotor ersetzt werden. Über den Schrittmotor wird die Krafteinwirkung des zweiten Bolzens 6 gesteuert. Der Schrittmotor wird vorzugsweise derart angesteuert, dass die Krafteinwirkung auf den zweiten Bolzen 6' von der aktuell anliegenden Zündspannung der Schaltfunkenstrecke abhängig ist. Die Messung der Zündspannung der Schaltfunkenstrecke 1 erfolgt beispielsweise mit Hilfe einer RLC-Schaltung, die in 2 dargestellt ist.
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Obwohl in den Ausführungsbeispielen eine beschränkte Anzahl möglicher Weiterbildung der Erfindung beschrieben werden konnte, ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt. Es ist beispielsweise möglich, dass das Dehnungselement der Schaltfunkenstrecke Teil des Keramikkörpers beziehungsweise der Elektroden ist. Die Justagevorrichtung zur Einstellung der Zündspannung ist nicht auf die in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltfunkenstrecke
- 2, 2'
- Elektroden der Schaltfunkenstrecke
- 3
- Justagevorrichtung
- 4
- RC-/RLC-Schaltung
- 5
- Keramikkörper
- 6, 6'
- Bolzen der Justagevorrichtung 3
- 7, 7'
- Anschlussvorsprung der Schalfunkenstrecke 1
- 8
- Widerstand
- 9
- Kondensator
- 10
- Oszilloskop
- 11, 11'
- Aufnahme
- 12
- Dehnungselement
- 13
- Mikrometerschraube
- 14
- Feder
- 15
- Führungsgehäuse
- A, A'
- Längsachse
- d1
- Länge der Funkenstrecke vor dem Einstellen
- d2
- Länge der Funkenstrecke nach dem Einstellen
- F
- Kraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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