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Elektrostatischer Erzeuger kurzer Stromstöße hoher Spannung für die
Zündung von Brennkraftmaschinen und für ähnliche Zwecke Für die Zündung von Brennkraftmaschinen
und für ähnliche Zwecke bietet bekanntlich die Benutzung einer kapazitiven Entladung
zur periodischen Erzeugung der erforderlichen hohen Energie kurzer Dauer praktisch
gegenüber der Anwendung einer Entladung induktiven Ursprungs wesentliche Vorteile.
Da hierbei der Zündfunke durch die Entladung eines Kondensators, der mit einer Konstanten,
von der Motorumlaufgeschwindigkeit unabhängigen Spannung aufgeladen wird, zum Entstehen
kommt, bleibt die Zündenergie für jede Drehzahl von 1 bis 5000 und mehr ebenfalls
gleich, und außerdem ergibt sich eine sehr hohe Genauigkeit des Zündzeitpunktes.
Ferner können die zu den Zündkerzen führenden, von Strömen mit steil ansteigender
Kurve durchflossenen Leiter leicht und bequem mit einer metallischen Hülle zur Verhinderung
von durch diese Ströme hervorgerufenen Rundfunkstörungen ummantelt werden. Weiterhin
läßt sich durch die außerordentlich kräftigen kapazitiven Funken eine einwandfreie,
sichere Zündung auch bei verschmutzten und bei mit Isolierfehler behafteten Kerzen
erzielen. Auch ist die bei Verwendung von Zündspulen neben der kapazitiven Phase
auftretende induktive Phase des Zündfunkens vermieden, die durch Erhitzung eine
Abnutzung der Zündkerzen herbeiführt. Für die Brennkraftmaschine wirkt sich die
rein kapazitive Zündung günstig auch durch die Möglichkeit der Steigerung des Verdichtungsgrades
aus.
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Man hat für die kapazitive Zündung von Brennkraftmaschinen, wie die
französische Patentschrift 1028 596 zeigt, bereits elektrostatische Generatoren
mit leitendem beweglichem Elektrizitätsträger ausgebildet, aber ihre bauliche Ausführung
ist insofern mit Schwierigkeiten verbunden, als für die bei ihnen vorhandenen Kontakte
ein Werkstoff erforderlich ist, der ein einwandfreies Arbeiten der Generatoren für
eine lange Dauer von mindestens einigen tausend Stunden verlangt. Bei mit umlaufendem,
leitendem Elektrizitätsträger versehenen elektrostatischen Maschinen wird nämlich
der Übergang der elektrischen Ladungen zwischen den verschiedenen hierfür in Betracht
kommenden Teilen mit Hilfe von auf Kontaktstücken mit Reibung gleitenden Bürsten
bewirkt, und die Praxis hat gezeigt, daß diese Kontaktglieder infolge des Durchgangs
von Hochspannungsfunken einer außerordentlich starken Abnutzung unterworfen sind
und daher selbst bei Herstellung aus sehr widerstandsfähigem Werkstoff bald erneuert
werden müssen.
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Für die Erzeugung größter Spannungen und die Abgabe beträchtlicher
elektrischer Leistungen sind anderseits schon elektrostatische Generatoren im Gebrauch,
die, z. B. gemäß der französischen Patent-Schrift 1051430, mit aus Isolierstoff
bestehenden umlaufenden Elektrizitätsträgern arbeiten und bei denen daher die elektrischen
Ladungsübergänge einzig über ionisierte Gase stattfinden. Diese Maschinen müssen
zur Erzielung der gewünschten hohen Spannungs- und Leistungswerte große Abmessungen
erhalten und weisen einen die Erregerpole verbindenden Halbleiterzylinder auf, weshalb
sie ebenfalls nicht für die kapazitive Zündung von Brennkraftmaschinen geeignet
sind, wofür ein elektrostatischer Generator erforderlich ist, der dauernd nur eine
geringe elektrische Leistung aufbringt und kleine Abmessungen und eine gedrängte
Ausführung ohne Einbau eines besonderen Halbleiterzylinders sowie niedrige Herstellungskosten
und bequeme Bedienbarkeit bei gleichzeitiger hoher Betriebssicherheit aufweist.
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Ein diesen Bedingungen genügender elektrostatischer Erzeuger kurzer
Stromstöße hoher Spannung für die Zündung von Brennkraftmaschinen und für ähnliche
Zwecke ergibt sich nach der Erfindung durch die Kombination von a) einem elektrostatischen,
mit einem beweglichen Elektrizitätsträger aus Isolierstoff versehenen, fremderregten,
d. h. durch eine zusätzliche Spannungsquelle erregten oder eigenerregten, d. h.
nach kurzer äußerer Erregung sich selbst erregenden Impulsgenerator,
b)
einer für den Impulsgenerator rasch eine hohe Gleichspannung liefernden und nach
einer kurzen Betriebsdauer außer Wirkung setzbaren Einrichtung für die Anfangserregung,
c) einem in Zusammenarbeit mit dem Impulsgenerator die kapazitiven Ladungen speichernden,
über einen Verteilerschalter sich entladenden und nach jeder Entladung wieder eine
Ladung enthaltenden Sammler .bzw. Kondensator, d) einem die Gesamtheit von Impulsgenerator,
Einrichtung für die Anfangserregung und von Kondensatoren gasdicht umschließenden,
unter Innendruck stehenden Gehäuse und einem den beweglichen Teilen dieser Gesamtheit
gemeinsamen, gegebenenfalls über eine magnetische Kupplung wirksamen Antrieb. Der
elektrostatische, mit Elektrizitätsträger aus Isolierstoff arbeitende Impulsgenerator
ist vorzugsweise von der Bauart, bei der sich ein zylinderförmiger, insbesondere
ein glockenförmiger, an dem einen Ende einer Welle fliegend angeordneter- Isolierstoffläufer
zwischen zwei ebenfalls aus starrem Isolierstoff bestehenden Ständern dreht und
mit der einen seiner beiden parallelen Zylinderflächen an mindestens einem Paar
von auf dem einen Isolierstoffständer angebrachten und mit diesem den Induktor bildenden
leitenden Polstücken und mit der anderen Parallelfläche an gegenüber diesen auf
dem anderen Isolierstoffständer angeordneten Ionisatoren vorbeigeht und bei der
außerdem jeder der beiden den Läufer von den Polstücken und dem zugehörigen Ständer
einerseits und von den Ionisatoren bzw. Sprühelektroden und dem damit versehenen
Ständer andererseits trennenden Zwischenräume möglichst kontinuierlich verläuft
und möglichst eng gehalten ist.
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Die Polstücke dieses elektrostatischen Impulsgenerators können an
die eine Klemme einer Hilfsspannungsquelle bzw. an die eine Klemme eines Abnahmestromkreises
angeschlossen und die Ionisatoren mit der anderen Klemme der Hilfsspannungsquelle
bzw. mit der einen Klemme des Abnahmestromkreises verbunden sein, und die Zwischenräume
zwischen dem Läufer und den beiden Ständern kann ein strömungsfähiges Mittel von
großer dielektrischer Durchschlagsfestigkeit und hoher Ionenbeweglichkeit ausfüllen.
Auch können die Erregerpolstücke ganz oder teilweise mit aus schwach leitfähigem
Werkstoff bestehenden Hüllen von einer ihre Widerstandsfähigkeit gegen die auftretenden
dielektrischen Beanspruchungen gewährleistenden Dicke umkleidet und dabei die einander
zugekehrten Flächen des Isolierstoffläufers und der Hüllen, falls diese sich längs
der dem Läufer zugewendeten Seite der Polstücke erstrecken, mit kleinstmöglichem
Abstand einander genähert sein. Auch der die Polstücke tragende Isolierstoffständer
kann auf der dem Läufer zugekehrten Fläche mit einer dünnen, schwach leitenden Schicht
überzogen sein, die mit den Polstücken unmittelbar oder über ihre schwach leitenden
Hüllen in elektrischer Verbindung steht und dabei nicht wie ein besonderer Halbleiterzylinder
die gedrängte Bauart der Maschine erschwert.
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Der elektrostatische Impulsgenerator kann seine Erregung entweder
durch einen einfachen elektrostatischen, ebenfalls mit einem beweglichen Elektrizitätsträger
aus Isolierstoff arbeitenden Hilfsgenerator, der ihn als Hauptgenerator mit der
induzierenden Spannung versieht und seinerseits durch den von ihm auf Spannung gebrachten
Impulsgenerator bei dessen Betrieb erregt wird, oder durch einen sich selbsterregenden
und daher in der Ausführung etwas verwickelteren elektrostatischen Hilfsgenerator
erhalten. Elektrostatische Generatoren mit Elektrizitätsträgern aus Isolierstoff
und mit Selbsterregung sind bereits in verschiedenen Ausführungen vorgeschlagen
worden, die entweder aus einer durch die bauliche Vereinigung zweier je für sich
arbeitender und sichwechselseitig erregender elektrostatischer Generatoren erhaltenen
Doppelmaschine bestehen oder durch einen elektrostatischen Generator mit einem im
Längsschnitt H-förmigen und mit der einen seiner beiden unabhängig voneinander arbeitenden
Hälften die andere Hälfte ierregenden Läufer gebildet werden oder einen auf der
gleichen Seitenfläche abwechselnd Ladungen von entgegengesetzten Polaritäten befördernden
Läufer oder einen auf seinen beiden Seiten Ladungen von gegensinniger Polarität
übertragenden Läufer besitzen.
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Der einen beweglichen Elektrizitätsträger aus Isolierstoff aufweisenden
Erregermaschine für die Anfangserregung kann ein Potential zugeführt werden, derart,
daß bei der betriebsmäßigen Selbsterregung die eine und die andere Seitenfläche
des Elektrizitätsträgers oder bei elektrostatischen Maschinen mit mehr als zwei
Polen ein Teil einer Seitenfläche des Elektrizitätsträgers oder bei Maschinen mit
zwei bewegten Elektrizitätsträgern der eine und der andere Elektrizitätsträger mit
positiver bzw. negativer Polarität arbeitet.
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Die mit einem Elektrizitätsträger aus Isolierstoff arbeitenden elektrostatischen
Generatoren weisen in ihrem inneren Stromkreis Zwischenräume (Strompfade) mit Gas
auf, die nur nach Ionisierung leitfähig werden, und die Ionisierung dieser Zwischenräume
kann mit Hilfe von radioaktiven Strahlungsquellen, insbesondere von Alphastrahlen
aussendenden Körpern erfolgen, oder sie kann auch dadurch erreicht werden, daß zwischen
mindestens einem Ladungsionisator und dem zugehörigen Ladungsinduktor eine geeignete
Potentialdifferenz hergestellt wird, die bei bestimmten Maschinen ziemlich beträchtlich,
z. B. in der Größenordnung von 10 bis 20 kV sein kann.
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Zur Erzielung dieser großen Potentialdifferenz für die Ionisierung
der mit Gas gefüllten Zwischenräume von elektrostatischen Maschinen mit Elektrizitätsträger
aus Isolierstoff kann man jeden eine hohe Gleichspannung liefernden Generator, wie
z. B. einen durch Reibungselektrizität wirksamen elektrostatischen oder einen elektromagnetisch
arbeitenden Spannungserzeuger benutzen.
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Da bei Verwendung des durch das Anlegen einer hohen Potentialdifferenz
in Gang zu bringenden elektrostatischen Generators mit aus Isolierstoff bestehendem
Elektrizitätsträger zur Zündung von Brennkraftmaschinen der den Beginn der Drehung
der Erregermaschine von der ersten Entladung des Impulsgenerators trennende Zeitraum
so kurz als nur irgendwie möglich sein soll, muß die Erregermaschine daher außerordentlich
rasch wirken. Dieser Forderung läßt sich in besonders vorteilhafter Weise dadurch
genügen, daß für diese Maschine ein selbsterregter und mit leitenden Elektrizitätsträgern
versehener elektrostatischer Generator benutzt wird, der auf Grund seiner entsprechenden
Ausführung bei jeder Umdrehung seines Läufers eine Spannungssteigerung mit einem
sehr hohen Multiplikationskoeffizienten ergibt. Vorzugsweise kommt hierfür ein elektrostatischer
Generator mit leitenden Elektrizitätsträgern und mit Selbsterregung in Betracht,
bei dem die in gerader Zahl am Ständer vorgesehenen Induktoren oder Erreger je aus
zwei auf der einen bzw. der anderen Seite
der umlaufenden -leitenden
Elektrizitätsträger liegenden Hälften bestehen und unter Unterteilung in zwei Gruppen
entgegengesetzter Polarität mit wechselnden Polaritäten aufeinanderfolgen sowie
bei dem in jeder der beiden Gruppen zweckmäßig alle Induktoren miteinander elektrisch
verbunden sind und an die eine bzw. die andere von zwei Maschinenklemmen Anschluß
haben und die Potentiale der beiden Induktor-oder Erregergruppen in ihrem absoluten
Wert praktisch einander gleich und in ihrer Polarität in bezug auf das Potential
einer zur Verbindung von Ladungskontakten der Maschine vorgesehenen Ausgleichsleitung
gegensinnig sind.
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Die Anlaß- oder Anfangserregungszeiten können dadurch noch verkürzt
werden, daß der Läufer der Erregermaschine mit Hilfe einer seine Drehzahl steigernden
übersetzung, z. B. mit Zahn- oder mit Reibungsrädern, angetrieben oder mittels einer
beim Beginn der Drehung des zu erregenden Generators gespannten Feder mit einer
für eine sehr rasche Ausführung der wenigen Anlaßumdrehungen genügenden Schwungenergie
in Bewegung gesetzt wird. Sobald der zu erregende, mit einem Elektrizitätsträger
aus Isolierstoff arbeitende elektrostatische Impulsgenerator in Gang gekommen ist,
empfiehlt es sich, die Erregermaschine zur Vermeidung unnötiger Abnutzung abzuschalten,
was sich auf verschiedene Weise erreichen läßt. Man kann zu diesem Zweck die Entkupplung
der Erregermaschine von ihrem Antrieb oder die Abhebung seiner Bürsten mit Hilfe
von mechanischen, durch Fliehkraft, Verzögerungswirkung oder Umdrehungszählung beeinflußten
Steuermitteln oder durch elektrische, auf der Ausnutzung von elektrostatischen oder
elektromagnetischen Kräften beruhende Auslösemittel oder auch durch eine Vereinigung
von mechanischen und von elektrischen Abschaltmitteln herbeiführen.
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Der kapazitive Sammler (Kondensator), welcher die von dem elektrostatischen
Impulsgenerator mit Isolierstoffelektrizitätsträger gelieferte Energie speichert
und sie plötzlich und stoßweise über einen Verteiler in den Verbraucherstromkreis
abgibt, kann entweder durch einen aus zwei festen oder beweglichen Elektroden mit
dazwischenliegendem gasförmigem oder festem, durchschlagsicherem Dielektrikum bestehenden
Kondensator, bei dem das die freien Räume des elektrostatischen Impulsgenerators
füllende Druckgas als Dielektrikum und das Gehäuse des Generators als geerdete Elektrode
dienen kann, oder durch die natürliche, zwischen diesem Gehäuse und den miteinander
verbundenen Abnahmeinduktoren des Generators vorhandene Kapazität unter unmittelbarem
Anschluß dieser Induktoren an den Verteiler, z. B. einen mit einem selbsttätigen
Fortschaltantrieb versehenen Kontaktfinger oder durch eine Vereinigung von Kondensator
und von Generatorkapazität gebildet sein.
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Für die Druckgasfüllung des Gehäuses des Hauptgenerators, das auch
den Hilfsgenerator, den Anlasser, den Ladungssammler und den Verteiler enthält,
wird zweckmäßig ein keine Affinität für das Elektron aufweisendes Gas, z. B. ganz
reiner Wasserstoff oder sehr reiner Stickstoff, verwendet. Die dadurch erzielte
Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit des gasförmigen Dielektrikums begünstigt die
Wirkungsweise von allen in dem gasdichten Gehäuse vereinten Teilen, da die Potentialunterschiede
zwischen diesen größer sein können und ebenso die Genauigkeit der Wirkungsweise
des Verteilers eine Steigerung erfährt. Der Antriebsmotor für die beweglichen Teile
kann in das gasdicht abgeschlossene Gehäuse eingebaut sein oder an einer aus diesem
durch eine gasdichte Muffe herausragenden, allen beweglichen Teilen gemeinsamen
Welle, z. B. mittels einer magnetischen Kupplung, angreifen.
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Der oder die mit beweglichen Elektrizitätsträgern aus Isolierstoff
arbeitenden elektrostatischen Generatoren können vorzugsweise so ausgebildet sein,
daß der zylindrische Elektrizitätsträger auf seiner einen Seitenfläche mit Erregerpolstücken
und auf seiner anderen Seitenfläche mit diesen gegenüberliegenden Ionisatoren (Sprühelektroden)
zusammenarbeitet und daß die Erregerpolstücke ganz oder teilweise mit einer schwach
leitenden Hülle von für die dielektrische Beanspruchung berechneter Dicke umkleidet
sind sowie daß gegebenenfalls der die Erregerpolstücke tragende Isolierstoffständer
auf seiner dem Elektrizitätsträger zugekehrten Fläche mit einer schwach leitenden,
die Umkleidungen der Polstücke oder diese selbst miteinander elektrisch verbindenden
Schicht versehen ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht den elektrostatischen Generator nach
der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel.
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Abb. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Ausführung und die elektrische
Verbindung eines fremderregten elektrostatischen Hauptgenerators mit aus Isolierstoff
bestehendem Elektrizitätsträger und sechs Erregerpolen oder Induktoren und eines
zur Erzeugung dieses Hauptgenerators dienenden, selbsterregten elektrostatischen
Hilfsgenerators mit aus Isolierstoff geformtem, umlaufendem Elektrizitätsträger
und mit vier in Wechselfolge mit der einen und der anderen der beiden Seitenflächen
des Elektrizitätsträgers zusammenarbeitenden Erregerpolen oder Induktoren sowie
mit die Ausnutzung der natürlichen Kapazität zwischen den als Ladungsabnehmer wirksamen
Induktoren und den benachbarten, durch das gasdichte Metallgehäuse oder besondere
metallische Ausrüstungsteile des Hauptgenerators gegebenen Metallmassen zur Bildung
eines Ladungssammlers bzw. eines Kondensators, während Abb.2 und 3 im Ouerschnitt
und im Längsschnitt die praktische bauliche Ausgestaltung dieses Haupt- und dieses
Hilfsgenerators zu einer elektrostatischen Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
mit vier Zylindern erkennen lassen, wobei der OOuerschnitt nach der Geraden a-b
des Längsschnittes gezogen ist.
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Die in Abb.l wiedergegebene Maschinengruppe umfaßt eine Anlaßeinrichtung
Anz 2 und einen selbsterregten elektrostatischen Generator Ge sowie einen
durch diesen fremderregten elektrostatischen Generator Gp und einen elektrischen
Energieverteiler D. Die AnlaßeinrichtungAni. ist so ausgebildet, daß sie
rasch eine hohe Gleichspannung erzeugen und gegebenenfalls nach einer kurzen Arbeitsdauer
außer Betrieb gesetzt werden kann. Die selbsterregte elektrostatische Maschine Ge,
die als Hilfsgenerator bzw. Erregermaschine für die den Hauptgenerator darstellende
elektrostatische Maschine Gp wirkt, weist einen als hohlzylindrischer Läufer gestalteten
Elektrizitätsträger 17 aus Isolierstoff und vier abwechselnd an der Außen- und an
der Innenseite des zylindrischen Läufers 17 angeordnete Erregerpole oder Induktoren
7, 10, 11, 14 sowie vier je .einem von diesen am Läufer innen oder außen gegenüberliegende
Ionisatoren bzw. Sprühelektroden 8, 9, 12, 13 auf. Die Erregerpole 7 und 10 und
die Ionisatoren 12 und 13 bilden den äußeren Ständer 21 und die Erregerpole 1i und
14 und die Ionisatoren 8 und 9 den inneren Ständer 22
der -Maschine
Ge_ Die Erregerpole? und 14 und der lonisator 13 sind miteinander und mit der Anlaßeinrichtung
Ani und die Induktoren 10, 11 und der Ionisator 9 miteinander und mit dem Hauptgenerator
Gp rlektrisch verbunden, während die Ionisatoren 8 und 12 geerdet sind.
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Bei dem elektrostatischen Hauptgenerator Gp ist drr Elel@trizitätsträger16
ebenfalls als hohlzylindrischer, aus Isolierstoff bestehender Läufer ausgebildet,
und an der Außenseite dieses Läufers sind in gleichen Abständen sechs Erregerpole
oder Induktoren und diesen gegenüber an der Läuferinnenseite sechs lonisatoren bzw.
Sprühelektroden vorgesehen. Die drei um 120° gegeneinander versetzten Erregerpole
20 sind miteinander und:mit dem EnergieverbraucherD= sowie je mit dem gegenüberliegenden
Ionisator 19 elektrisch verbunden, und die übrigen drei Erregerpole 15 stehen ebenfalls
miteinander in leitender Verbindung und sind außerdem an den Erregerpol
10 des Hilfsgenerators Ge angeschlossen, während die ihnen gegenüber befindlichen
Ionisatoren 18 geerdet sind.
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Der Energieverteiler D, der verschiedener Art sein kann, ist beispielsweise
durch einen umlaufenden Schaltarm 39 gegeben, der sich bei seiner Drehung gegenüber
mehreren gleichmäßig über einen Kreis verteilten festen Kontakten 40 mit kleinstem
Abstand einstellt und die vom Generator Gp gelieferte Spannung über die Kontakte
4 an die mit diesen verbundenen Nutzstromkreise abgibt.
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Die Maschinengruppe nach Abb. 1 arbeitet wiefolgt: Die an die Induktoren
7, 14 und den Ionisator 13 angeschlossene Anlaßeinrichtung Ayn läuft mit irgendeiner
Polarität an. Wenn diese Ausgangspolarität positiv ist, so erhöht die Anlaßeinrichtung
Azn rasch die Spannung des als Ladeinduktor wirksamen Erregerpols 7 des Hilfsgenerators
Ge, mit dem sie in Verbindung steht. Dieser auf dem äußeren Ständer 21 gelegene
Erregerpo17 ruft das Arbeiten des ihm gegenüber auf dem inneren Ständer 22 sitzenden
geerdeten Ionisatörs 8 hervor, der demgemäß ebenfalls aufladend in bezug auf den
Läufer 17 wirkt und an dessen Innenfläche negative Ladungen abgibt.
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Diese negativen Ladungen werden bei der Drehung des Elektrizitätsträgers
17 in der in Abb.1 eingezeichneten Pfeilrichtung von dem als Abnehmer wirksamen
Ionisator 9 gesammelt, der an den ihm am äußeren Ständer 21 gegenüberliegenden und
dann auch als Ladungsabnehmer tätigen Erregerpol 10 und an den als Ladeinduktor
wirkenden Erregerpol 11 des inneren Ständers 22 angeschlossen ist: Der Erregerpol
11 veranlaßt seinerseits das Arbeiten des ihm gegenüber am äußeren Ständer 21 befindlichen
Ionisators 12, der an die Außenfläche des Läufers 17 positive Ladungen abgibt, die
von dem Abnahmeionisator 13 gesammelt werden, der seinerseits mit dem ebenfalls
als Ladungsabnehmer wirksamen Erregerpol 14 verbunden ist und den Erregerpol ? positiv
aufladet. Das Arbeitsspiel des selbsterregten Generators Ge beginnt hierauf von
neuem.
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Die drei mit dem Abnahmeinduktor 10 des Hilfsgenerators Ge verbundenen
Erregerpole 15 des Hauptgenerators Gp rufen als Ladeinduktoren das Arbeiten der
drei Ladeionisatoren 18 hervor, welche ihnen auf der anderen Seite des Isolierstöffläufers
16 des Generators Gp gegenüberliegen und ihrerseits auf die Innenfläche des Läufers
16 positive Ladungen übertragen. Diese positiven Ladungen werden durch die drei
Abnahmeionisatoren 19 gesammelt, die an die drei Abnahmeinduktoren 20 angeschlossen
sind, die ihnen auf der anderen Seite des Läufers 16 gegenüberliegen. Die drei Erregerpole20
speichern infolge ihrer gegenseitigen Verbindung und auf Grund der zwischen jedem
von ihnen und den umgebenden Metallmassen bestehenden natürlichen Kapazität C die
empfangenen Ladungen, welche dann in einen Nutzstromkreis entladen werden, wenn
der umlaufende Kontaktarm 39 des Verteilers D an einem der festen, je an einen Energieverbraucher
angeschlossenen Kontakte 40 vorbeigeht.
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Die Anlaßeinrichtung Am kann die Anfangserregung des Hilfsgenerators
Ge auf verschiedene Weise hervorrufen. Statt mit dem Ladeinduktor 7 der Maschine
Ge verbunden zu sein, kann er mit dieser auch durch die in Abb. 1 in gestrichelten
Linien angedeutete Schaltung in elektrischer Beziehung stehen, wenn er zwei zur
Masse symmetrische Spannungen liefern kann. In diesen Fällen sind die beiden Ausgangsklemmen
der Anlaßeinrichtung Am an einen Ladeionisator 41 bzw. einen Ladeinduktor
42 angeschlossen, wodurch bei der Anfangserregung des Generators Ge positive Ladungen
auf der äußeren Fläche des Läufers 17 abgegeben werden, die dann durch den Abnahmeionisator
13 gesammelt werden.
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Bei der in den Abb. 2 und 3 veranschaulichten elektrostatischen Zündvorrichtung
für Vierzylinder-Brennkraftmaschinen ist ein nach Abb.1 ausgeführter Hauptgenerator
mit seinem Hilfsgenerator und mit dessen Anlaßeinrichtung sowie mit dem Verteiler
zu einer baulichen Einheit in einem gasdicht abgeschlossenen und mit Gas unter Druck
gefüllten Gehäuse 3 mit Hilfe einer gemeinsamen motorisch angetriebenen Welle 1
vereinigt, welche die an das Gehäuse 3 angeschlossene Dichtungsmuffe 2 drehbar durchquert
und in dem in diese Muffe eingesetzten Kugellager 4 und in einem weiteren, in einem
kegeligen Endteil des Gehäuses 3 angeordneten Kugellager 5 geführt ist. Das Gehäuse
3, das elektrisch als Masse oder Erde der ganzen Zündvorrichtung dient, besteht
entweder aus Metall oder aus Isolierstoff mit Metallbewehrung oder auch aus Isolierstoff
ohne Metallbewehrung. In dem letzteren Fall ist für den Anschluß der Zündvorrichtung
an Masse oder Erde eine Gesamtheit von geeigneten leitenden Stücken vorzusehen.
Die Welle 1 ist an dem inneren Laufring des Kugellagers 5 durch einen Bund abgestützt.
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Als Anlaßeinrichtung dient gemäß Abb. 2 und 3 ein von selbst sich
erregender und rasch zur Wirkung kommender elektrostatischer Generator, der aus
einem zylindrischen, einen Erregerpol oder Induktor 47 enthaltenden Isolierstoffständer
6 und aus einem dazu konzentrischen zylindrischen, auf die Welle 1 mit axialer Verschiebungsmöglichkeit
aufgekeilten Isolierstoffläufer 48 mit eingebettetem leitendem Elektrizitätsträger
49 und mit einem an diesen angeschlossenen Kontaktstift 50 sowie aus einer mit diesem
zusammenarbeitenden, mit dem Erregerpol 47 leitend verbundenen, am Ständer 6 befestigten
Bürste 51 und aus einem unter. Fliehkraftwirkung sich von der Welle 1 entfernenden
und dabei mittels des konischen Zwischenstückes 53 den Läufer 48 anhebenden und
seine Rückholfeder 54 zusammendrückenden Schwungkörper 52 besteht.
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Der selbsterregte elektrostatische Hilfsgenerator setzt sich gemäß
Abb. 2 und 3 aus einem fest auf der Welle 1 sitzenden Isölierstöffläufer-und einem
äußeren Ständer 58 aus Isolierstoff und einem inneren, ebenfalls aus Isolierstoff
geformten Ständer 59 sowie aus dem ün den Erregerpol-47 der Anlaßeinrichtung angeschlossenen,
in den Ständer 59 eingebetteten inneren Ladeinduktor 56 und aus dem an dem Ständer
58
angebrachten, über das Gehäuse 3 an 'lasse liegenden äußeren
Ladeionisator 57 zusammen. Die Ständer 58 und 59 sind als zum Läufer 55 mit Abstand
konzentrische Zylinder ausgebildet und ebenso wie der Ständer 6 der Anlaßeinrichtung
in den kegeligen Endteil des Gehäuses 3 eingebaut.
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Der durch den selbsterregten Hilfsgenerator zu erregende Hauptgenerator
umfaßt gemäß Abb.2 und 3 einen zylindrischen, auf die Welle 1 aufgekeilten, glockenförmigen
Läufer 60 aus Isolierstoff und einen dazu konzentrischen, ebenfalls zylindrischen
inneren Isolierstoffständer 23 mit den eingesetzten Abnahmeionisatoren 22 und den
eingefügten Ladeionisatoren 38 sowie einen äußeren, mit dem Läufer 60 gleichachsigen,
die Abnahmeinduktoren 61 und die Ladeinduktoren 37 tragenden Isolierstoffständer
24 von Zylinderform. Die Abnahmeinduktoren 61 und die Abnahmeionisatoren 22 sind
miteinander und mit einem Kontaktstift 27 durch eine Leitung 26 verbunden, während
ein Dielektrikum 25 die Induktoren oder Erregerpole 61 von dem z. B. aus Metall
gefertigten Gehäuse 3 trennt. Die Ladeinduktoren 37 sind an einen Abnahmeinduktor
des Hilfsgenerators angeschlossen, und die Ladeionisatoren 38 stehen miteinander
und mit der Masse in Verbindung.
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Der Verteiler weist einen mit dem festen Kontaktstift 27 zusammenarbeitenden
umlaufenden Metallarm 28 auf, der den Verteilerfinger 29 trägt, der nahe an den
ruhenden, mit den Zündkerzen verbundenen Kontakten 31 vorbeigeht. Ein selbsttätiger
Schaltmechanismus 33 steuert die Relativverschiebung des Fingers 29 gegenüber der
Antriebswelle 1 durch Drehen der den Finger 29 tragenden Isolierstoffscheibe 30.
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Der aus Isolierstoff bestehende Deckel 32 des Ge-
häuses
3 trägt das Einblasventil35 und die Kontakte 31 und ist unter Zwischenfügung eines
Dichtungsringes 36 mittels eines mit Innengewinde versehenen Druckringes 34 an den
Gehäuserand angepreßt. Für die Füllung des Gehäuses mit Druckgas kann vorteilhafterweise
ganz reiner Wasserstoff unter einem Druck von 10 bis 201cg/cm2 oder sehr reiner
Stickstoff unter einem Druck von mindestens 5 kg/cm2 verwendet werden.