DE2631005C3 - Gas igniter - Google Patents
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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/The invention relates to a gas ignition device, in particular for lighters, with a discharge capacitor for storing electrical charge and a discharge path connected in parallel to the capacitor, also with a converter circuit for converting a DC voltage supplied by a battery into an alternating voltage, with a transformer emitting a high-voltage discharge voltage and with a rectifier circuit for the charging current of the discharge capacitor /
Bei einer bekannten Schaltung dieser Art (US-PS 81 163) wird die Ausgangsspärinung der Umformer* schallung zunächst gleichgerichtet. An den Ausgang der Gleichnchterschaltung ist der Entladekondensator angeschlossen. Erst zwischen Entladekondensator und der der Funkenbildung zum Entzünden des Gases dienenden Entladestrecke ist der die hochgespannteIn a known circuit of this type (US-PS 81 163) the output saving of the converter * sound is initially rectified. The discharge capacitor is connected to the output of the equalization circuit connected. Only between the discharge capacitor and the spark formation to ignite the gas The unloading section serving is the high-tension one
• Entladespannung abgebende Transformator geschaltet. Ist der Entladekondensator ausreichend aufgeladen, so wird er durch eine selbsttätig ansprechende Triggerschaltung über einen Thyristor derart kurzgeschlossen, daß der Kurzschlußstrom durch die Primärwicklung des Transformators fließt. Die Gaszündvorrichtung dieser Art ist aus relativ vielen Teilen komplex aufgebaut und• Transformer that emits discharge voltage switched. If the discharge capacitor is sufficiently charged, it is activated by an automatically responding trigger circuit short-circuited via a thyristor in such a way that the short-circuit current through the primary winding of the Transformer flows. The gas ignition device of this Art is made up of a relatively large number of parts and is complex
ίο hat überdies einen nicht unerheblichen Platzbedarf.ίο also has a not inconsiderable space requirement.
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 Umformerund einen Schwingkreis angeschlossen, der die für den Betrieb des piezoelektrischen Transformators erforderliche Wechselspannung an seine Elektroden legt An die Ansgangselektrode des piezoelektrischen Transformators ist eineHowever, piezoelectric transformers with a very flat and small structure are also known. A known transformer of this type (US-PS 36 79 918) is to supply the operating voltage DC voltage source connected via a converter and an oscillating circuit, which is necessary for the operation of the piezoelectric transformer applies the required alternating voltage to its electrodes of the piezoelectric transformer is one
2G 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 Tr insformator gewählt, so fällt der Verteil der Kompaktheit wieder weg. Es ist deshalb nicht ohne weiteres möglich, einen derartigen piezoelektrischen Transformator für Gaszündvorrichtungen einzusetzen.2G rectifier circuit connected, which consists of several Diodes and capacitors is made. Such piezoelectric transformers are basically in Relatively small construction in relation to the achieved output voltage. But they provide the output voltage pulsed with only very low currents. Is a bigger one to increase the performance piezoelectric transformer selected, the Distribute the compactness away again. It is therefore not readily possible to use such a piezoelectric Use transformers for gas ignition devices.
Bekannt ist auch schon eine Zündvorrichtung (CH-PS 4 64 832), bei der mit der Entladestrecke ein Widerstand bzw. ein Induktionsgüed in Reihe geschaltet ist.An ignition device is also known (CH-PS 4 64 832) in which a resistor is connected to the discharge path or an Induktionsgüed is connected in series.
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 durrh die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.The object of the invention is to design the gas ignition device of the type mentioned in such a way that with simplified circuitry and a compact design, an effective gas ignition device results. This object is achieved by the invention characterized in claim 1.
Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Appropriate refinements result from the subclaims.
Man erkennt zunächst, daß hier ein piezoelektrischer Transformator für eine Gaszündvorrichtung, beispielsweise in einem Feuerzeug verwendet wird. Das geschieht derart, daß nunmehr zwischen die UmformerschaUung zur Umwandlung einer von einer Batterie gelieferten Gleichspannung in eine Wechselspannung und dem piezoelekti ischen Transformator der Schwingst) kreis geschaltet wird, der den ordnungsgemäßen Betrieb des piezoelektrischen Transformators sicherstellt. Im übrigen sind aber die Umformerschaltung und der die F.ntladespannung 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 au* ßefst geringen Stromstärken abgegebene Höchspärinunc wäre nämlich für einen Unmittelbaren Funkenüberschlag an der Entladesirecke nicht geeignet. Selbst wenn es zu einem Funkenübersdhlag kommen würde,It can first be seen that here a piezoelectric transformer for a gas ignition device, for example used in a lighter. This happens in such a way that now between the UmformerschaUung for converting a DC voltage supplied by a battery into an AC voltage and the piezoelectric transformer of the resonant circuit is switched, which the proper Ensures operation of the piezoelectric transformer. Otherwise, however, the converter circuit and the transformer emitting the discharge voltage in the form of the piezoelectric transformer here connected directly one after the other. On the other hand, the discharge capacitor differs from what has been customary up to now and the unloading section directly coupled. The discharge capacitor is used on the output side for this purpose arranged by the rectifier circuit connected downstream of the piezoelectric transformer. First this circuit makes it even possible to use a piezoelectric transformer to generate the To use ignition spark, which from such a piezoelectric transformer impulsively with au * Maximum savings given off at low currents would be for an immediate sparkover not suitable at the unloading corner. Even if there was a spark over,
wäre in diesem eine ausreichende Zündenergie nicht zur Verfügung 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 Funkenüberschlag 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 is 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.there would not be sufficient ignition energy in this Provided. However, the discharge capacitor, which is connected directly in parallel to the discharge path, collects the small impulses emanating from the piezoelectric high-voltage transformer and ignites automatically without any trigger circuit when there is a sufficient amount of charge in the discharge capacitor the discharge voltage is sufficient for the sparkover to be ensured. This measure alone, however, would still not ensure a safe ignition of the gas under all circumstances. It is therefore still a resistor or an induction element between the discharge capacitor and the discharge path interposed This measure increases the spark duration and is thus an increase in the ignition capacity. One thus obtains a gas ignition device that with a little space-consuming, small piezoelectric transformer is able to work and only minimal circuitry Requires effort, so that despite reliable function and economy of circuitry a compact design results.
In der Zeichnung wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert Es zeigtIn the drawing, the invention is explained using exemplary embodiments
Fig. 1 eine Schaltung einer Ausführungsform der Gaszündvorrichtung,1 shows a circuit of an embodiment of the gas ignition device,
Fig. 2 den Grundaufbau der erfindungsgemäßen Gaszündvorrichtung,2 shows the basic structure of the gas ignition device according to the invention,
F i g. 3 die Schaltung einer den Grundaufbau nach F i g. 2 realisierenden Ausführungsform, joF i g. 3 the circuit of a basic structure according to FIG. 2 realizing embodiment, jo
Fig.4 einen Graphen der Klemmenspannung des Entladekondensators 818,4 shows a graph of the terminal voltage of the discharge capacitor 818,
F i g. 5 einen Graphen zur Darstellung des Entladestroms in der Entladestrecke 820,F i g. 5 is a graph showing the discharge current in the discharge path 820,
F i g. 6 die Schaltung von F i g. 3 nach Einbau in ein Gehäuse.F i g. 6 shows the circuit of FIG. 3 after installation in a housing.
Fig. 1 zeigt zunächst einen Schwingkreis A. Dieser weist einen Transistor 701 auf, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe mit der Primärwicklung eines Schwingtrarsformators 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 i'chwingungsbedingungen. An die Basis des Transistors 701 bzw. die Sekundärwicklung des Schwingtransformators 703 sind die beiden Belegungen eines piezoelektrischen Transformators 708 angeschossen. Der piezoelektrische Transformator 708 transformiert die Klemmenspannung des K Dndensators 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.1 initially shows an oscillating circuit A. This has a transistor 701, the emitter-collector path of which is in series with the primary winding of a oscillating transformer 703. A capacitor 704 is connected between the end terminals of the secondary winding of the oscillating transformer 703. The capacitor 704 and the capacitor 716 connected between the base of the transistor 701 and ground serve to influence the phase of the feedback loop in the sense of fulfilling the oscillation conditions. The two assignments of a piezoelectric transformer 708 are connected to the base of the transistor 701 or the secondary winding of the oscillating transformer 703. The piezoelectric transformer 708 transforms the terminal voltage of the capacitor 704 to a high voltage and thus serves as a high voltage source. The output voltage of the high-voltage source is given to a rectifier circuit 709, which consists of two diodes 709a and 7096 connected in the manner shown. The output voltage of the rectifier circuit is stored in a discharge capacitor 710, to which a discharge path 711 is connected in parallel. A resistor 718 is connected between the discharge capacitor 710 and the discharge path 711. This causes an extension of the discharge time.
In dem den Schwingkreis A bildenden Selbsterregungsoszillatör 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 7/ird der Umschalter 717 vom Anschluß C"zum Anschluß D'" hin umgelegt, so dient der Kondensator 714 als Stromquelle für den Betrieb des Transistors 701. Dieser wird über einen Widerstand 715 an seiher Basis angesteuert, wodurch der Schwingkreis zu schwingen beginnt. A changeover switch 717 is provided in the self-excitation oscillator which forms the resonant circuit A. If this is switched to the connection C ", a capacitor 714 is connected to a battery 713 and is charged by this 7 / ird the switch 717 is switched from the connection C" to the connection D '" , the capacitor 714 serves as a power source for the operation of the transistor 701. This is controlled via a resistor 715 on its base, whereby the resonant circuit begins to oscillate.
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.The energy then stored in the discharge capacitor 710 in the manner explained above is effected an ignition at the discharge path 711 when the ignition threshold voltage of the discharge path 711 is reached. It is caused by the spark discharge the terminal voltage of capacitor 710 is decreased. Nevertheless, the charge-discharge process is repeated of the discharge capacitor 710 until the energy stored in the capacitor 714 is no longer available to turn on the transistor 701 via the capacitor 715 is sufficient.
F i g. 2 zeigt den Grundaufbau einer der F i g. 1 ähnlichen Ausführungsform mit einem Schwingkreis A, einem Transformator B, einem Gleichrichterschalter C, einem Entladekondensator D und einer Entladestrecke E Statt dem Widerstand 718 ist aber hier zwischen den Entladekondensator B und die Er.^adestrecke E ein Induktionsglied /-'geschaltet.F i g. 2 shows the basic structure of one of the FIGS. 1-like embodiment with an oscillating circuit A, a transformer B, a rectifier switch C, a discharge capacitor D and a discharge path E Instead of the resistor 718, however, an induction element is connected between the discharge capacitor B and the discharge path E.
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 schaitungstechnischen Verbindung den Schwingkreis. An diesen ist ein piezoelektrischer Transformator 811 angeschlossen, der die Ausgangsspannung des Schwingkreises in eine Hochspannung umsetzt.F i g. 3 shows one of the FIGS. 2 corresponding circuit in detail. The resonant circuit A consists of a battery 801, an interrupter switch 802, a transistor 803, a diode 804 is placed between the base and ground. Capacitors 805 and 806, of which a resistor 807 is connected in parallel to the latter. a voice coil 808 and capacitors 809 and 810. All of these circuit elements with the reference numerals 803 to 810 form the resonant circuit in the circuit connection shown. A piezoelectric transformer 811 is connected to this, which converts the output voltage of the resonant circuit into a high voltage.
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 Gleichricbterschaltung C wird einem Entladekondensator 818 eingespeist, zu dem unter Zwischenschaltung eines Induktionsgliedes 819 eine Entladestrecke 820 parallelgeschaltet ist.The output voltage of the piezoelectric transformer 811 is rectified via a rectifier circuit C made up of diodes 812 to 815 and capacitors 816, 817, which together form a quadruple rectifier. The output voltage of the rectifier circuit C is fed to a discharge capacitor 818, to which a discharge path 820 is connected in parallel with the interposition of an induction element 819.
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.If the voltage at the capacitor 818 reaches the ignition threshold value voltage of the discharge path 820, then a spark transition occurs. The induction element 819 extends the spark duration without significant Reduction of the available discharge voltage and thus increases the ignition capacity for gas.
F i g. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung am Kondensator 818.F i g. 4 shows the time course of the voltage am Capacitor 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 ß"erg:"M 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 ergeben, daß der ,^instigite Verlauf der Kurve C" erreicht werden kann, wenn ein Induktionsglied mit einer Induktivität von 100 μΗ bis 500 mH Verwendung findet.F i g. 5 shows the discharge current flowing over the discharge path 820. Curve A " corresponds to the case in which neither a resistor nor an induction element is provided. Curve β" erg: "M is when using the resistor 718, curve C" when using the induction element 819. It can be seen that with curve B " Although the peak value of the discharge current is reduced, the discharge time is considerably lengthened. The course of curve C ″, which results in a less pronounced reduction in the peak value and an even greater increase in the discharge time, is even more favorable. Practical tests have shown that the, ^ instigite course of curve C " can be achieved if an induction element with an inductance of 100 μΗ to 500 mH is used.
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 Trennplalten 902, 903 Kammern A'. B', C. Am Ende der Kammern A'. Cschließt 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 Seilenflächen der Kammern B' 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 Kämmer C'ist ein Schwingtransformator 906 eingesetzt und zusätzlich eine in integrierter Technik aufgebaute Treiberschaltung 907 für den piezoelektrischen Transformator. Die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators wird über eine Vielfach-Gleichrichterschältung 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 undF i g. 6 shows the installation of the circuit according to FIG. 3 in a housing 901 made of insulating material, such as plastic or the like. In the interior of the housing, dividing plates 902, 903 create chambers A '. B ', C. At the end of chambers A'. C adjoins another chamber D ' on one side to accommodate a battery. The chamber A ' is of considerable length in relation to its cross-section and extends along the cable surfaces of the chambers B' and C ". A piezoelectric transformer of the construction described above in the form of a flat plate 904 is housed in the chamber A ' , with buffers 905, 905 'are inserted between the transformer and the housing 901 or the separating plate 902. A vibrating transformer 906 is inserted into the chambers C' and, in addition, a driver circuit 907 built using integrated technology for the piezoelectric transformer A multiple rectifier circuit is formed from capacitors 908, 909 and a body 910, which consists of several diodes encapsulated in insulating material
ίο einem Hochspannungsleitungsdraht 913, der zur Entladestrecke führt. Die Kammer ß'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.ίο a high-voltage line wire 913, which leads to the discharge line leads. The chamber ß 'contains, unless it is through the capacitors 908, 909 and the body 910, as well as the discharge capacitor 911 and the inductor 912 is filled in, an insulating material 914.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |