-
Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Zündkerzen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der Isolierwirkung von Isolatoren,
insbesondere von Zündkerzenisolatoren.
-
Die Vorrichtung .der Erfindung gestattet eine schnelle einfache und
einwandfreie Prüfung von Zündkerzenisolatoren. Die Prüfvorrichtung zeigt unmittelbar
an, ob der vorliegende Zündkerzenisolator brauchbar ist oder nicht.
-
Gemäß der Erfindung werden die Zün@dkerzeriisolatoren in folgender
Weise geprüft: Nach vollständiger Isolierung .der Elektroden am unteren Ende der
Zündkerze wird das obere Ende der Mittelelektrode mit einer Hochspannungsstromquelle
verbunden und festgestellt, ob der Entladungsstrom durch den Zündkerzenisolator
hindurch oder durch den umliegenden Luftmantel zum Gegenpol überspringt. Wenn der
Strom durch den Luftmantel zum Gegenpol überschlägt, so zeigt das an, daß der Zündkerzenisolator
trotz einer hohen Überlastung seine Isolierwirkung behält und somit brauchbar ist.
Sucht sich der Strom jedoch seinen Weg durch den Zündkerzenisolator hindurch oder
entlang seiner Oberfläche, so bedeutet das, daß dieser Isolator unbrauchbar ist.
Die Unbrauchbarkeit kann durch ungenügende Isolierwirkung hervorgerufen werden,
so .daß der Strom durch den Isolator hindurchfließt, sie kann aber auch durch einen
Überzug oder Niederschlag auf der Oberfläche des Isolators bedingt sein; die Entladung
findet dann entlang der Oberfläche statt.
-
Eine Prüfvorrichtung zur Prüfung von Zündkerzen nach diesem Verfahren
weist eine Druckkämmer
zur Aufnahme des unteren Zün@dkerzenendes
auf,-in die eine Isolierflüssigkeit so weit eingesperrt wird, daß sie die Elektroden
umgibt und .ausreichend gegeneinander isoliert. Der eine Pol einer Hochspannungsstromquelle
wird an das obere Ende der Mittelelektrode der Zündkerze angeschlossen. Der Mi#telelektrode
wird als Gegenpol ein metallischer Abnahmering zugeordnet, und zwar etwas näher
zur Anschlußstelle der Hochspannungsstromquelle, als sich der nächstgelegene Teil
des Zündkerzenkörpers oder eines damit verbundenen Schutzmantels befindet. Dieser
Abnahmering führt -den Strom einer ,durch den Luftmantel stattfindenden Entladung
ab, bevor er von -der Mittelelektrode aus auf dem längeren Luftweg zum Zündkerzenkörper
bzw. zum Schutzmantel überspringen kann. Sowohl dieser Abnahmering als auch der
Zündkerzehkörper sind über je eine Anzeigevorrichtung mit dem anderen Pol der Hochspannungsstromquelle
verbunden. Wenn der Strom seinen Weg durch den Luftmantel zu dem angebrachten Abnahmering
nimmt und die Anzeigevorrichtung in diesem Stromkreis betätigt, so ist die Brauchbarkeit
der Zündkerze erwiesen. Ein Aufleuchten :der mit dem Zündkerzenkörper verbundenen
Anzeigevorrichtung zeigt dagegen, daß die Entladung durch den Isolator hindurch
zum Gegenpol des Zündkerzenkörpers stattgehabt hat und beweist, daß es sich um eine
unbrauchbare Zündkerze handelt.
-
Um die Erfindung anschaulich darzustellen, wird in der nachfolgenden
Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug genommen.
-
Fig. i ist ein Schnitt durch eine Zündkerzenprüfvorrichtung sowie
eine Skizze des zugehörigen elektrischen Stromkreises; Fig.2 ist das Schaltbild
eines etwas abgeänderten elektrischen Stromkreises für eine Zündkerzenprüfvorrichtung.
-
Die Zündkerzenprüfvorrichtung der Fig. i enthält eine Druckkammer
io zur Aufnahme und Befestigung des unteren Endes einer Zündkerze 12. In der Zeichnung
ist eine normal gestaltete Zündkerze mit dem Außengewinde des Zündkerzenkörpers
in ein Innengewinde einer Öffnung i i der Druckkammer io eingeschraubt, genau so,
wie die Zündkerze normalerweise am - Motor befestigt wird.
-
Der Hohlraum innerhalb der Druckkammer io wird aus einem Vorratstank
14 mittels einer Pumpe 15 mit einer gut isolierenden Flüssigkeit, etwa mit Transformatoröl
gefüllt. Nach Einsetzen und Einschrauben der mit einem Schutzmantel 9 versehenen
Zündkerze 12 in der Öffnung i i wird in die nun druckfest und flüssigkeitsundurchlässig
abgedichtete Druckkammer unterhalb und innerhalb des Zündkerzenkörpers 16 und um
die Elektrode 17 herum mittels der Pumpe 15 die Isolierflüssigkeit 13 eingepreßt,
bis der Flüssigkeitsspiegel etwa 3,2. mm über der unteren Spitze des Isolators 18
liegt. Um die Isolierflüssigkeit bis in den Hohlraum zwischen Zündkerzenkörper 16
und Isolator 18 einzupressen, ist ein relativ hoher Druck notwendig, da die anfänglich
den gesamten Hohlraum erfüllende Luft in dem kleinen Raum zwischen Zündkerzenkörper
und Isolator oberhalb der Flüssigkeit ziemlich stark komprimiert werden muß. Bei
normalen Zündkerzen wurde die Flüssigkeit durch einen Druck von 1,2. kg/cm2 so weit
in die Druckkammer eingepreßt, daß sie das Isolatorende etwa bis zu einer Höhe von
3,2 mm umgibt, was .zur vollständigen Isolierung der Mittelelektrode ausreicht.
-
Der elektrische Stromkreis der Zündkerzenprüfvorrichtung ist ebenfalls
in Form einer Schaltskizze in Fig. z eingezeichnet. Die gesamte Anordnung wird von
einer Stromquelle 2o, vorzugsweise mit Wechselgtrom von i i0 Volt und 5o Hz, gespeist.
Die Stromquelle ist über einen Hauptschalter 21 mit der Primärwicklung 22 eines
kleinen Aufwärtstransformators i9 verbunden, dessen Sekundärwicklung 23 mit einer
Spannung von etwa 630,V mit einem Gleichrichter 24, etwa einem Röhrengleichrichter
oder einem Selentrockengleichrichter verbunden ist, so daß der-Strom also nur in
einer Richtung fließen kann. Der Gleichrichter ist über einen in Reihe geschalteten
Wirkwiderstand 25 zur Verminderung der Stromstärke in diesem Stromkreis mit einem
Kondensator 26 verbunden, dessen anderer Pol an die andere Seite der Sekundärwicklung
23 angeschlossen ist.
-
Wenn durch den Schalter 21 der Stromkreis geschlossen wird, beginnt
- sich der Kondensator 26 aufzuladen. In einem zum Kondensator 26 parallel geschalteten
Stromkreis liegen eine Kippglimmlampe 27 und dis Primärwicklung 28 eines Hochfrequenz-Aufwärtstransformators
29 in Reihe. Die Zündspannung der Kippglimmlampe 27 ist etwas kleiner als .die Spannung
der Sekundärwicklung 23 des Transformators i9, bei Verwendung eines Transformators
i9 mit einer Sekundärspannung von 630 V liegt sie bei etwa 500 V. Zwischen
der Kipp"elimmlampe e und dem Kondensator 26 kann ein Wechselschalter 3o angeordnet
werden, um die Kippglimmlampe 27 zu jedem Prüfvorgang umzupolen: die Lebensdauer
der@Kippglimmlampe wird dann durch Verminderung der Elektrodenabnutzung bedeutend
erhöht.
-
Der Kondensator 26 wird sich nun so lange aufladen, bis seine Spannung
die Zündspannung der Kippgli.mmlampe überschreitet (5oo V). Seine Spannung reicht
dann zur Zündung der Entladung in der -Kippglimmlampe aus. Der im Moment der Entladung
fließende Strom speist die Primärwicklung 28 des Hochfrequenz-Transformators 29
und induziert einen sehr hohen Spannungsstoß, etwa von 22 ooo V, in der S,elcundärwicklung
31.
-
Diese Hochspannung in der Sekundärwicklung 31 wird nun über ein geeignet
isoliertes Kabel 322
und einen Zuführungspol 33 an die Mittelelekrode
44 der Zündkerze 12 angelegt. Der Zuführungspol 33 mit einem umliegenden
Isolator 34 ist ähnlich der normalerweise bei Zündkerzen gebrauchten Stromzuführung
ausgebildet, so daß er zur Zündkerzenprüfung in die Kerze eingesetzt werden kann;
er bildet vorzugsweise einen Teil der Prüfvorrichtung.
Wenn der
Zündkerzenisolator i8 nun einen Riß oder Sprung oder irgendeine andere Beschädigung
aufweist, so wird sich der Strom den kürzesten Weg durch die schadhafte] Stelle
hindurch zum Zündkerzenkörper 16 oder dem leitend damit verbundenen Schutzmantel
9 suchen: Ein mit dem Zündkerzenkörper verbundener Leiter 35 führt über eine geeignete
Anzeigevorrichtung, etwa eine Glimmlampe oder einen Strommesser, zurück zum anderen
Pol der Sekundärwiclizlung 3;i. Die in der Zeichnung dargestellte Anzeigevorrichtung
besteht aus einer Glimmlampe 36, die parallel zu einem in Reihe in die Leitung zwischen
Zündkerzenkörper und Sekundärwicklung eingebautem Widerstand 37 geschaltet ist.
Der Widerstand 37 bewirkt einen Spannungsabfall im Rückführungskabel 35;
die Röhre 36 wird also aufleuchten, wenn ein Strom in diesem Stromkreis fließt.
Da der Strom zur Speisung dieses Stromkreises den Zündkerzenkörper nur auf einem
Weg durch den Zündkerzenisolator hindurch erreichen kann, so kennzeichnet das Aufleuchten
dieser Glimmlampe 36 eine beschädigte und unbrauchbare Zündkerze.
-
Handelt es sich dagegen um eine einwandfreie, brauchbare Zündkerze,
so kann der Strom den Isolator 18 nicht durchschlagen, sondern er müßte sich einen
Weg um den Zündkerzenisolator 18 oder um den Isolator 34 des Zuführungspoles 33
herum zum Schutzmantel 9 suchen. Zur zuverlässigen Anzeige einer einwandfreien Zündkerze
und zur deutlichen Unterscheidung von einer unbrauchbaren Kerze wird eine weitere
Anzeigevorrichtung veiw endet. Ein metallischer Abnahmering 38, der in geeigneter
Weise, etwa mittels einer Hülse 39 aus Isoliermaterial, gegen den Schutzmantel 9
des Zündkerzenkörpers 16 isoliert ist, umgibt den Isolator 34 des Zuführungspols
33 und reicht mit seinem Ende etwas in den Luftmantel zwischen der Mittelelektrode
44 und dem Schutzmantel 9. Bei der Prüfung unverkleideter Zündkerzen ohne Schutzmantel
-wird der Abnahmering 38 auf dem Isolator 18 etwas oberhalb des oberen Endes des
Zündkerzenkörpers 16 angeordnet. Der Abnahmering ist durch ein Kabel 40 über eine
Anzeigevorrichtung, die vorzugsweise ebenfalls aus einer parallel zu einem Widerstand
42 geschalteten Glimmlampe 41 besteht, mit der Sekundärwicklung 31 des Hochfrequenztransformators
29 verbunden. Wenn der Strom von der Mittelelektrode 44 durch den Luftmantel zum
Abnahmering"38 überspringt, so zeigt das Aufleuchten der Glimmlampe 41 das Vorliegen
einer einwandfreien Zündkerze an.
-
Die beiden Rückführungsstromkreise, der eine von Zündkerzenkörper
16 zur Sekundärwicklung 3 z,_ der andere vom Abnahmering 38 zur Sekundärwicklung
31 entsprechen einander vollständig. Da die Entladung von der Mittelelektrode 44
aus auf dem. Weg des kleinsten Widerstandes stattfinden wird, so wird der Entladungsstrom
auf möglichst kurzem Wege durch den Isolator 18 hindurch die Glimmlampe 36 zum Aufleuchten
bringen, wenn es sich um eine schadhafte Zündkerze handelt. Bei einer einwandfreien
Zündkerze wird -jedoch über den Abnahmering 38 der Stromkreis mit der Glimmlampe
41 gespeist, so daß diese aufleuchtet. Die Glimmlampen 36 und 41 zeigen also selbsttätig
und zuverlässig an, ob die geprüfte Zündkerze brauchbar oder schadhaft ist.
-
Die Druckkammer ist bei 9o geerdet, so daß der Bedienende bei Benutzung
der Prüfvorrichtung keine elektrischen Schläge erhalten kann. Um den Transformator
29 auf optimale Leistung abzustimmen, kann ein Kondensator 43 parallel zur Sekundärwicklung
31 :geschaltet werden.
-
Der in Fig. 2 dargestellte elektrische Stromkreis kann ebenfalls zu
einer Zündkerz-enprü.fvorrichtung gemäß Fig. i verwendet werden, ;bei der .die Elektroden
der Zündkerze gegeneinander isoliert sind. Dieser Stromkreis unterscheidet sich
vom Stromkreis der Fig. i zur Hauptsache durch die Verwendung eines Autotransformators
sowie Verbesserungen in den Stromkreisen zur Speisung der Glimmlampen.
-
Die Anordnung wird von einer Stromquelle 2o vorzugsweise mit Wechselstrom
von iio Volt und So Hz gespeist. Die Stromquelle ist mit der Primärwicklung 52 eines
Transformators 49 verbunden. Zwischen Stromquelle und Transformator kann ein Hauptschalter
45 und eine Glühlampe 46 eingeschaltet werden. Die Sekundärwicklung 53 des Transformators
liegt in Reihe mit einer geheizten Gleichrichterröhre 54, einem Widerstand 55 und
einem Kondensator 56; in diesen Stromkreis kann ebenfall ein Schalter 47 eingebaut
werden. In einem parallel zum Kondensator 56 geschalteten Stromkreis liegen eine
mittels eines Wechselschalters 6o eingebaute Kippglimmlampe 57 und die Primärwicklung
58 des Autotransformators oder der Zündspule 59 hintereinander. Ein Pol der Sekundärwicklung
61 des Autotransformators 59 ist direkt mit der Primärwicklung verbunden, während
an den anderen Pol ein Kabel 32 angeschlossen ist, das mit dem Zuführungspo133 und
damit mit der Mittelelektrode 44 .der Zündkerze wie in Fig. i verbunden ist.
-
Ein Leiter 35 ist mit dem Zündkerzenkörper 16 verbunden; entweder
ist sowohl der Zündkerzenkörper als auch der Leiter 35 geerdet, oder beide Teile
sind direkt wie in Fig. i miteinander verbunden. Dieser Leiter 35 ist über einen
Kondensator 65, einen Widerstand 66 und eine Glimmlampe 67, die alle zueinander
parallel geschaltet sind, mit der Seite der Transformatorwicklung 53 verbunden,
die mit dem an den Mittelpol des Autotransformators 59 eingeschlossenen Pol des
Kondensators 56 verbunden ist.
-
Ein Widerstand 64 ist der Glimmlampe 67 in Reihe vorgeschaltet.
-
Der mit dem Abnahmering 38 der Fig. i verbundene Leiter 40 ist durch
einen entsprechenden Stromkreis aus parallel geschaltetem Kondensator 83, Widerstand
82 und Glimmlampe 8-1 und einem der Glimmlampe vorgeschalteten Widerstand 84 ebenfalls
mit der genannten Seite der SekundärwicklUng 53 verbunden.
Die Arbeitsweise
der Zündkerzenprüfvorrichtung mit einem derartigen elektrischen Stromkreis ist ähnlich,
wie in Verbindung mit Fig. i beschrieben worden ist. Zum Zwecke der Erläuterung
mögen nachfolgend geeignete elektrische Zahlenwerte angeführt werden. Nach Schließung
des Schalters 45 wird der Strom- durch den Transformator 49 von i io V auf etwa
63o V hochtransformiert. Dieser Strom wird durch eine 2X2-Gleichrichterröhre gleichgerichtet
und ladet dann einen 2-,uF-Kondensator 56 (6oo V = Prüfspannung) über einen 400-Ohm-io-Watt-Widerstand
55 auf. Der Autotransformator 59 transformiert diese Stromstöße auf etwa i22 ooo
V.
-
Genau so wie in der Ausführungsform der Fig. i wird dieser hochgespannte
Strom nun über den Zuführungspo1 33 und das Kabel 32 zur Mittelelektrode44 geleitet.
Bei einerZündkerze mit einem schadhaften Isolator 18 wird der Strom durch den Isolator
18 hindurch zum Zündkerzenkörper 16 überschlagen und über den Leiter 35 die Glimmlampe
67 zum Aufleuchten bringen. Handelt es sich jedoch um einen einwandfreien Isolator
18, so wird der Strom seinen Weg von der Mittelelektrode 44 aus durch den Luftmantel
zum Abnahmering 38 hin nehmen, und der Stromfluß im Leiter 40 wird die Glimmlampe
81 aufleuchten lassen.
-
Die zu den Glimmlampen 67 und 81 parallel geschalteten Widerstände
66 und .82 von 2ooo, Ohm und 2 Watt bewirken einen Spannungsabfall und ermöglichen
,das Aufleuchten der Glimmlampen. Die o,oi-,uF-Kondensatoren 65 bzw. 83 parallel
zu den Glimmlampen und die 5oo-Ohm-2-Watt-Widerstände 64 bzw. &4 in Reihe mit
.den Glimmlampen bieten vorhandenem Wechselstrom einen Nebenschluß nach Erde, der
sonst kurzes Aufleuchten in den Glimmlampen hervorrufen könnte.
-
Derartige Ströme würden beispielsweise auftreten, wenn die Hochspannung
an die Zündkerze angelegt wird.
-
Obwohl zum Zweck der anschaulicheren Erläuterung gewisse spezifische
Anordnungen dargestellt worden sind, so können doch zahlreiche Abwandlungen vorgenommen
werden, ohne den in den nachfolgenden Ansprüchen festgelegten Umfang der Erfindung
zu überschreiten.