EP0099522A2 - Funkenstrecke mit einem gasgefüllten Gehäuse - Google Patents

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EP0099522A2
EP0099522A2 EP83106677A EP83106677A EP0099522A2 EP 0099522 A2 EP0099522 A2 EP 0099522A2 EP 83106677 A EP83106677 A EP 83106677A EP 83106677 A EP83106677 A EP 83106677A EP 0099522 A2 EP0099522 A2 EP 0099522A2
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EP
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housing
electrodes
spark gap
gas
end faces
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EP0099522A3 (en
EP0099522B1 (de
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Gerhard Ing. Grad. Lange
Jürgen Ing. grad. Boy
Peter Gründahl
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/20—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed

Definitions

  • the present invention relates to a spark gap according to the preamble of claim 1.
  • a spark gap is shown in DE-OS 30 42 847, relating to a gas discharge surge arrester.
  • the object on which the present invention is based is to reduce the power loss of a spark gap, it being intended to ensure that the power loss of the spark gap is at most about 50% in a series connection with spark plugs.
  • This task is performed for a spark gap in accordance with the generic term Mhs 1 Lk / July 13, 1982 of claim 1 by the characterizing part of claim 1.
  • the electrodes advantageously consist of low-gas materials, in particular of pure copper, nickel or vacon.
  • a particularly uniform breakdown voltage in the spark gap is achieved in that at least one of the electrodes adjacent to the end faces has a rounded or chamfered edge.
  • a particularly advantageous embodiment which has a breakdown voltage of 18 kV and in the case of a spark plug connected in series, consumes only about 10% of its own power loss compared to 90% in the spark plug, has the features that the electrode spacing is approximately 0.5 mm, that the gas pressure in the Vessel about 15 bar is that the gas in the housing consists of a mixture of about 97% by weight N 2 and 3% by weight H 2 and that a chamfer of 1 mm 45 ° or a radius of 0.7 mm is adjacent to the end faces of each of the two electrodes.
  • the breakdown voltage is further stabilized if the sum of the distances from the electrode edges to the ignition point is greater than the electrode distance. This avoids ignition voltage surge curves, which could be caused by the influences of a tightly coupled housing wall.
  • the invention is illustrated by a figure. It shows an embodiment of a spark gap according to the invention in a partially sectioned view.
  • the sum of the distances between the electrode edge 11 and the ignition point 10 is greater than the electrode distance.
  • the electrodes 2 are chamfered in the area of the end faces 8.
  • the chamfer 9 has a width of approximately 1 mm in the radial direction. It is inclined at 45 ° to the axis of rotation of the electrodes.
  • a reproducible breakdown voltage is achieved in particular at a high gas pressure of, for example, 15 bar and a small electrode spacing of, for example, approximately 0.5 mm.
  • connection pins 6 are provided with a thread.

Landscapes

  • Spark Plugs (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

In einer Funkenstrecke in einem gasgefüllten Gehäuse (1) wird eine hohe Zündspannung mit einer geringen Verlustleistung erreicht, indem ein Gasdruck von zumindest 5 bar im Gehäuse (1) erzeugt wird und indem die Stirnflächen (8) der Elektroden (2) in geringem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Erfindung wird vorzugsweise für Vorfunkenstrecken in Otto-Motoren eingesetzt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funkenstrecke gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Funkenstrecke ist in der DE-OS 30 42 847, betreffend einen Gasentladungs-Überspannungsableiter, dargestellt.
  • Außerdem ist es aus der Zeitschrift "Automobil-Industrie" 3/78, Seiten 37 bis 41, bekannt, daß die Durchbruchsentladung bei der Zündung von Gasgemischen die beste Energie ausnutzung des Zündfunkens einerseits und des brennbaren Gemisches. andererseits ermöglicht. Demgemäß wird angestrebt, die Durchbruchsentladung besonders ausgeprägt zu erhalten.
  • Außerdem ist es bekannt, zur Lösung dieser Aufgabe zu jeder Zündkerze eines Otto-Motors eine Luftfunkenstrecke in Serie zu schalten, um beim überschreiten der Durchbruchspannung an der-Luftfunkenstrecke eine besonders hohe Durchbruchsentladung in der Zündkerze zu erhalten. Eine Luftfunkenstrecke ergibt jedoch wenig reproduzierbare Werte und zeigt erhebliche Abnutzungserscheinungen. Außerdem sind beim Einsatz einer Lurtiun_kenstrecke erhebliche Abstände erforderlich, um eine Durchschlagsspannung von beispielsweise 18kV zu erreichen. Dadurch ergibt sich eine hohe Verlustleistung, die den Einsatz handelsüblicher Zündspulen nicht mehr gestattet.
  • Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht in einer Herabsetzung der Verlustleistung einer Vorfunkenstrecke, wobei gewährleistet sein soll, daß bei einer Reihenschaltung mit Zündkerzen die Verlustleistung der Vorfunkenstrecke höchstens etwa 50% beträgt. Diese Aufgabe wird bei einer Funkenstrecke gemäß Oberbegriff Mhs 1 Lk/13.7.1982 des Patentanspruches 1 durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Dabei ist als Zündhilfe vorteilhaft ein Zündpunkt eingesetzt. Die'Elektroden bestehen vorteilhaft aus gasarmen Materialien, insbesondere aus reinem Kupfer, Nickel oder Vacon.
  • Eine besonders gleichmäßige Durchbruchsspannung in der Funkenstrecke wird erreicht, indem zumindest eine der Elektroden an die Stirnflächen angrenzend eine verrundete oder angefaste Kante aufweist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform, welche eine Durchbruchsspannung von 18kV besitzt und im Falle einer in Reihe geschalteten Zündkerze nur etwa 10% Eigenverlustleistung gegenüber 90% in der Zündkerze verbraucht, hat die Merkmale, daß der Elektrodenabstand ca. 0,5mm beträgt, daß der Gasdruck im Gefäß etwa 15 bar beträgt, daß das Gas im Gehäuse aus einem Gemisch aus etwa 97Gew% N2 und 3Gew% H2 besteht und daß eine Fase von 1mm 45° oder ein Radius von 0,7mm an die Stirnflächen jeder der beiden Elektroden angrenzt. Eine weitere Stabilisierung der Durchbruchsspannung wird erreicht, wenn die Summe der Abstände von den Elektrodenkanten zum Zündpunkt größer ist als der Elektrodenabstand. Dadurch werden Zündspannungsschivankurgen vermieden, die durch Einflüsse einer eng angekoppelten Gehäusewand hervorgerufen werden könnten.
  • Die Erfindung wird an einer Figur erläutert. Sie zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Funkenstrecke in teilweise geschnittener Ansicht.
  • Ein zylinderförmiges, isolierendes Gehäuse 1, vorzugsweise aus Keramik ist mit Lötflanschen 4 von Elektroden 2 vakuumdicht verlötet. Anschließend an die Lötflansche 4 weisen die Elektroden 2 einen dünnwandigen, kegelstumpfförmigen Teil 5 auf, an den sich ein Teil 7 aus Vollmaterial anschließt. Der Teil 7 endet in der Stirnfläche 8. Er ist vorteilhaft zylinderförmig oder verjüngt sich kegelstumpfförmig zur Stirnfläche 8 hin. Der Lötflansch 4 ist auf die Gehäusestirnflächen 3 vakuumdicht aufgelötet.
  • Um Schwankungen an der Zündspannung zu vermeiden, ist die Summe der Abstände zwischen Elektrodenkante 11 und Zündpunkt 10 größer als der Elektrodenabstand.
  • Die Elektroden 2 sind im Bereich der Stirnflächen 8 angefast. Die Fase 9 weist in radialer Richtung eine Breite von etwa 1mm auf. Sie ist unter 45° gegen die Rotationsachse der Elektroden geneigt. Dadurch wird insbesondere bei einem hohen Gasdruck von beispielsweise 15 bar und geringem Elektrodenabstand von beispielsweise ca. 0,5mm eine reproduzierbare Durchbruchspannung erreicht. Durch diese Ausführungsform können die Eigenverluste der Vorfunkenstrecke bei Serienschaltung zu einer Zündkerze eines Otto-Motors auf etwa 10% begrenzt werden. Anschlußzapfen 6 sind mit einem Gewinde versehen.

Claims (6)

1. Funkenstrecke mit einem gasgefüllten Gehäuse, welche zwei einander gegenüberstehende und koaxial zueinander angeordnete Elektroden aufweist, wobei die Elektroden aus einem kegelstumpfförmigen Teil geringer Wandstärke, aus einem an die Stirnfläche eines zur Gehäusewand gehörenden zylinderförmigen Isolierkörpers vakuumdicht befestigten Flansch und einem Teil aus Vollmaterial zusammengesetzt sind und welche im Bereich des Spaltes zwischen den Elektroden eine Zündhilfe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (8) der Elektroden (2) in geringem Abstand voneinander angeordnet sind, daß zumindest eine der Elektroden (2) an die Stirnflächen (8) angrenzend eine verrundete oder angefaste Kante aufweist, daß das Gehäuse mit einem inerten Gas gefüllt ist und daß das Gas im Gehäuse unter einem Druck von zumindest 2 bar steht.
2. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündhilfe ein Zündpunkt ist.
3. Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektroden aus gasarmen Materialien bestehen.
4. Funkenstrecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus einem der Metalle Kupfer, Nickel oder Vacon bestehen.
5. Funkenstrecke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenabstand ca. 0,5mm und der Gasdruck im Gehäuse etwa 15 bar betragen, daß das Gas im Gehäuse aus einem Gemisch aus etwa 97Gew% Stickstoff und 3Gew% Wasserstoff besteht und daß eine Fase von 1mm 45° oder einem Radius von 0,7mm an die Stirnflächen jeder der beiden Elektroden angrenzt.
6. Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Abstände von den Elektrodenkanten (11) zum Zündpunkt (10) größer ist als der Elektrodenabstand.
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