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Überwachungseinrichtung für Glühstromanlagen von Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine überwachungseinrichtung für eine mit einpoligen, parallel
zueinander geschalteten Glühkerzen ausgerüstete Glühstromanlage für Brennkraftmaschinen.
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Bekannte Überwacher für Glühstromanlagen bestehen im wesentlichen
aus einer Glühdrahtschleife, die für den Bedienenden sichtbar angeordnet und in
den Glühkerzenstromkreis eingeschaltet ist. Die beim Einschalten der Anlage vom
Glühstrom durchflossene Glühdrahtschleife erzeugt einen Spannungsabfall von vorzugsweise
1 bis 2 V und dient dadurch zugleich als Vorwiderstand, der nach dem Vorglühen der
Kerzen bei Andrehen der Brennkraftmaschine kurzzeitig überbrückt werden kann, um
den Spannungsabfall auszugleichen, den ein elektrischer Andrehmotor am Innenwiderstand
der Batterie hervorruft.
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Ein solcher Glühüberwacher, wie er bisher bei Anlagen mit in Reihe
geschalteten zweipoligen Glühkerzen verwendet wurde, kann bei einer Unterbrechung
des Glühstromkreises, beispielsweise beim Ausfall einer Glühkerze, nicht aufglühen.
Er teilt also auf einfache Weise dem Bedienenden mit, daß die Glühstromanlage nicht
betriebsbereit ist.
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Es ist auch bekannt, zwei in Serie geschaltete elektrische Heizwiderstände
einer Brennkraftmaschine mit einer Glühlampe zu kontrollieren, die zu einem der
beiden Widerstände parallel geschaltet wird, so daß sie, wenn dieser Widerstand
ausfällt, mit erhöhter Betriebsspannung aufleuchtet bzw. ganz erlischt, wenn der
andere Widerstand unterbrochen ist. Eine eindeutige Kontrolle mehrerer zueinander
parallel geschalteter Widerstände oder Widerstandspaare ist jedoch auf diese Weise
nicht möglich. Vielmehr muß man in solchen Fällen für jeden Parallelzweig einer
Widerstandsanordnung grundsätzlich auch eine entsprechende Kontrollampe vorsehen.
Bei einer Brennkraftmaschine sind in aller Regel sämtliche Glühkerzen einheitlich
geschaltet, entweder in Serie oder parallel zueinander.
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Neuerdings bevorzugt man in vielen Fällen einpolige Glühkerzen, die
parallel zueinander an die Batterieschaltung geschaltet sind. Bei Verwendung solcher
einpoliger Glühkerzen ergibt sich ein erheblich geringerer Aufwand an Stromzuleitungen,
auch sind Glühkerzen mit nur einem Anschlußpol viel einfacher und billiger herzustellen
als zweipolige Glühkerzen, die zwei gegeneinander sowie gegenüber dem Gehäuse isolierte
Anschlüsse haben. Schließlich kommt als wesentlicher Vorteil hinzu, daß bei einer
mit einpoligen Glühkerzen ausgerüsteten Glühstromanlage sämtliche Glühkerzen parallel
zueinander geschaltet sind, also betriebsbereit bleiben und das Andrehen der Brennkraftmaschine
notfalls auch dann zulassen, wenn die eine oder andere der Kerzen ausgefallen ist.
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Den genannten technischen Vorzügen der einpoligen Glühkerzen im Vergleich
zu zweipoligen steht jedoch der Nachteil gegenüber, daß für die überwachung einpoliger
Kerzen kein geschlossener Stromkreis zur Verfügung steht, weil sich der Glühstromkreis
in mehreren Zweigen über die einzelnen Kerzen zur Masse hin verzweigt. Dadurch wird
beim Ausfall einer oder mehrerer der einpoligen Kerzen der Glühstromkreis nicht
unterbrochen. In diesem Falle fließt lediglich ein um den Stromanteil der ausgefallenen
Kerze verminderter Glühstrom. Ein Glühüberwacher der bekannten Art würde also bei
Anlagen mit einpoligen Glühkerzen wohl den Einschaltwiderstand melden, aber nicht
eindeutig anzeigen können, ob alle Glühkerzen ihren Strom aufnehmen. Der Ausfall
einer Glühkerze bei Glühstromanlagen mit in der Regel vier und mehr Kerzen bewirkt
somit nur einen kleinen Abfall der Glühstromstärke, der am Glühzustand der überwacherschleife
der bekannten Art nicht eindeutig wahrnehmbar ist.
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Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, geht die Erfindung von dem
Gedanken aus, die durch den Ausfall einer Glühkerze hervorgerufene Glühstromabnahme
durch eine Vergleichsmessung von mindestens zwei voneinander unabhängigen Teilströmen
eindeutig wahrnehmbar zu machen. Dies wird bei der Überwachungseinrichtung gemäß
der Erfindung dadurch erreicht, daß sich die von einer Stromquelle über einen Schalter
führende Glühstromleitung in mindestens zwei voneinander getrennte, elektrisch
wenigstens
annähernd gleichwertige Leitungszweige aufteilt, die über je einen Vorwiderstand
mit einem parallel dazu angeschlossenen stromabhängigen Ansprechglied jeweils mit
einer Gruppe von Glühkerzen verbunden und wenigstens annähernd so bemessen sind,
daß die nach dem Einschalten der Glühstromanlage von den einzelnen Kerzengruppen
aufgenommenen Betriebsströme durch ihre Einwirkung auf die Ansprechglieder gegeneinander
vergleichbar sind.
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Durch die Aufspaltung des Glühstromkreises in zwei oder mehrere einander
äquivalente Teilstromkreise muß also nicht mehr der Absolutwert eines verhältnismäßig
großen Glühstromes gemessen, sondern lediglich das Gleichgewicht mehrerer Teilströme
kann auf optischem Wege durch Helligkeitsvergleich von Glühlampen erfolgen oder
durch elektromagnetische Brückenschaltungen, denen Glühlampen als Anzeigemittel
nachgeschaltet sind.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung
dargestellt. Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Einrichtung mit zwei Glühlampenstromkreisen,
Fig. 2 eine solche mit zwei Glühdrahtschleifen, Fig. 3 eine Einrichtung mit drei
Glühlampenstromkreisen, Fig. 4 eine Relaiseinrichtung mit Störmeldelampen, Fig.5
und 6 je eine Relaisdifferentialschaltung. Bei der Anlage nach Fig. 1 fließt der
Glühstrom aus einer an Masse angeschlossenen Stromquelle 1
über einen Schalter
2 an den Verbindungspunkt zweier annähernd gleich großer Vorwiderstände 3 a und
3 b und von hier aus in zwei etwa gleich starken Teilströmen über den Widerstand
3 a, die Leitung 4 und die Glühkerzen 7 bzw. über den Widerstand 3 b, die Leitung
5 und die Glühkerzen 7' zurück zur Masse. Der Verbindungspunkt der Widerstände 3
a und 3 b ist mit dem Mittelanschluß 6, das an die Leitung 4 angeschlossene
Ende des Widerstandes 3 a mit dem Anschluß 8 und das an die Leitung 5 angeschlossene
Ende des Widerstandes 3 b mit dem Anschluß 9 eines Glühüberwachers 10 elektrisch
leitend verbunden. Der Glühüberwacher enthält als Ansprechglieder zum optischen
Vergleich der von den beiden Leitungszweigen aufgenommenen Teilströme zwei nebeneinander
angeordnete Glühlampen 11 und 12, die nach dem Einschalten der Anlage mit
gleicher Helligkeit aufleuchten, sofern alle Glühkerzen ordnungsgemäß arbeiten.
Fällt jedoch beispielsweise eine der Glühkerzen 7 aus, dann geht der Spannungsabfall
am Widerstand 3 a um etwa 30 o/a zurück, so daß die Kontroll-Lampe 11 nur
noch schwach aufleuchtet oder ganz erlischt und dadurch dem Bedienenden anzeigt,
daß der die Kerzen 7 umfassende Teil seiner Anlage nicht in Ordnung ist.
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Dieselbe Wirkungsweise ergibt sich, wenn man bei einer Glühstromanlage
nach Fig. 1 einen Glühüberwacher 10' nach Fig. 2 verwendet, dessen Ansprechglieder
aus Glühdrahtwendeln 11' und 12' bestehen, die ebenfalls nur dann gleichmäßig aufglühen
können, wenn alle Glühkerzen ordnungsgemäß arbeiten.
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Für Glühstromanlagen, die mit indirekt geheizten, sogenannten Glühstiftkerzen
ausgerüstet sind, ist es vorteilhaft, an Stelle der Glühdrahtwendeln 11',12'
zum
optischen Stromvergleich und zwecks gleichzeitiger Kenntlichmachung des Anglühvorgangs
ebenfalls Glühstifthülsen zu benutzen, die nach dem Einschalten der ordnungsgemäß
arbeitenden Anlage nicht nur gleichmäßig, sondern auch mindestens ähnlich verzögert
aufglühen wie die zu überwachenden Glühstiftkerzen.
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Wird der in Fig. 2 dargestellte Überwacher für Anlagen mit acht und
mehr Glühkerzen eingesetzt, dann ist es zweckmäßig, ein Wendelmetall zu verwenden,
das einen ausgesprochen positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes
hat und zur Verstärkung des anzuzeigenden Helligkeitsunterschiedes führt. Nimmt
man beispielsweise technisch reines Nickel vom Reinheitsgrad 99,6 °/o, dann bewirkt
die durch eine Stromabnahme gegenüber dem Sollwert hervorgerufene Verminderung des
elektrischen Widerstandes der betreffenden Nickelwendel bereits eine Verdoppelung
des bei Wendeln üblicher Art zu erwartenden Helligkeitsunterschiedes.
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Eine andere Möglichkeit, die Ansprechempfindlichkeit für Anlagen mit
einer großen Zahl von Glühkerzen zu steigern, ist in Fig. 3 in einem Beispiel mit
zwölf Glühkerzen dargestellt. Diese zwölf Glühkerzen sind gleichmäßig in drei Gruppen
7, 7' und 7" aufgeteilt. Dementsprechend unterscheidet sich auch die ÜberwachungsQinrichtung
nach Fig. 3 von der nach Fig. 1 dadurch, daß eine dritte Kontroll-Lampe 13 am Mittelanschluß
6 des Überwachers 10" sowie ein dritter Vorwiderstand 3 c am Verbindungspunkt
der Widerstände 3 a und 3 b angeschlossen ist, über den der Betriebsstrom zur dritten
Kerzengruppe 7" fließt. Bei dieser Anlage wird durch die Aufteilung der Kerzen
in drei Gruppen erreicht, daß der Ausfall von nur einer Kerze beispielsweise aus
der Gruppe 7'
bereits eine 25 o/oige Abnahme der Betriebsspannung der Glühlampe
12 hervorruft, die sehr deutlich erkennbar ist im Vergleich zu den mit voller Spannung
aufleuchtenden Lampen 11 und 13.
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Andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind mit elektromagnetischen
Brückenschaltungen ausgerüstet, die im Gleichgewichtszustand sind, wenn alle Kerzen
der Anlage ordnungsgemäß arbeiten, indem jeweils zwei entgegengesetzt gerichtete
magnetische Flüsse auf ein Schaltrelais einwirken, das nur im Falle einer Störung
anspricht und dann entsprechende Kontrollstromkreise einschaltet.
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Die Überwachungseinrichtung nach Fig. 4 stimmt bezüglich der Glühstromanlage
überein mit der nach Fig. 1, unterscheidet sich jedoch hiervon dadurch, daß der
Kontrollstrom vom Mittelanschluß 6 zunächst nur über eine den Einschaltzustand
meldende Glühlampe 15 und zwei gleichwertige, jedoch einander entgegengesetzt wirkende
Erregerwicklungen eines Relais 14 fließen kann, das nur dann anspricht und
mit seinem Arbeitskontakt eine Störmeldelampe 16 einschaltet, wenn sich die
zu vergleichenden Ströme um einen Betrag voneinander unterscheiden, der die zulässige
Streuung übersteigt.
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Die Überwachungseinrichtung nach Fig. 5 hat zwei Kontroll-Lampen 17
und 18, von denen jede mit einer der beiden Kerzengruppen in Verbindung steht. Auch
hier fließt der Kontrollstrom über zwei elektrisch gleichwertige, einander entgegengesetzt
wirkende Erregerwicklungen eines Relais 19. Dieses Relais ist polarisiert,
hat also einen vormagnetisierten Anker, der gegenüber seiner neutralen Mittelstellung
zwei von der Richtung des magnetischen Flusses abhängige Schaltstellungen einnehmen
kann. Wird durch den Ausfall einer der zu überwachenden Glühkerzen das Gleichgewicht
der magnetischen Flüsse
gestört. so wird die der betreffenden Kerzengruppe
zugeordnete Kontroll-Lampe durch das Relais 19 kurzgeschlossen. Beispielsweise beim
Ausfall einer Glühkerze der Gruppe 7 überwiegt dann die Erregung der zur Kontroll-Lampe
18 parallel gechalteten Relaiswicklung. Hierdurch wird der Anker des Relais 19 beim
Beispiel nach Fig. 5 nach rechts gezogen, so daß sich der gegenüberliegende Kontakt
schließt. Infolgedessen wird die Kontroll-Lampe 17 kurzgeschlossen und erlischt;
desgleichen wird die ihr parallel geschaltete Erregerwicklung kurzgeschlossen, so
daß das Relais eindeutig in der Störmeldestellung verharrt.
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Der Überwacher nach Fig. 6 unterscheidet sich von dem nach Fig. 5
bei sonst gleicher Wirkungsweise dadurch, daß die Kontroll-Lampen 17' und 18' nicht
parallel zu den beiden Erregerwicklungen des Relais 19' geschaltet, sondern über
Vorwiderstände 20 mit dem Masseanschluß der Stromquelle verbunden sind. Dies hat
den Vorteil, daß man Lampen verwenden kann, deren Nennspannung einen beliebigen
Wert innerhalb der zur Verfügung stehenden Betriebsspannung der Anlage hat.