Überwacher für mit einpoligen Glühkerzen ausgerüstete Glühstromanlagen Die Erfindung betrifft einen Überwacher für eine mit einpoligen parallel zueinander geschalteten Glüh- kerzen ausgerüstete Glühstromanlage für Brennkraft- maschinen, der aus einer für den Bedienenden sicht bar angeordneten Glühdrahtschleife besteht, die in die allen Kerzen gemeinsame Stromzuleitung einge schaltet ist.
Bei den bekannten Überwachern dieser Art er zeugt die beim Einschalten der Anlage vom Glüh strom durchflossene Glühdrahtschleife einen Span nungsabfall von vorzugsweise 1 bis 2 V und dient dadurch zugleich als Vorwiderstand, der nach dem Vorglühen der Kerzen beim Anlassen der Brennkraft- maschine kurzzeitig überbrückt werden kann, um den Spannungsabfall auszugleichen, den ein elektrischer Andrehmotor am Innenwiderstand der Starterbatterie hervorruft.
Ein solcher Glühüberwacher, wie er bisher bei Anlagen mit in Reihe geschalteten, sogenannten zwei poligen 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.
Neuerdings bevorzugt man in vielen Fällen ein polige Glühkerzen, die parallel zueinander an die Bat teriespannung angeschaltet sind. Bei Verwendung ein poliger Glühkerzen ergibt sich ein erheblich geringerer Aufwand an Stromzuleitungen, auch sind Glühkerzen mit nur einem Anschlusspol viel einfacher und billiger herzustellen als die sogenannten zweipoligen Glühker- zen, die zwei gegeneinander sowie gegenüber dem Ge häuse isolierte Anschlüsse haben.
Schliesslich kommt als wesentlicher Vorteil hinzu, dass bei einer mit ein poligen Glühkerzen ausgerüsteten Glühstromanlage sämtliche Glühkerzen parallel zueinander geschaltet sind, also betriebsbereit bleiben und das Anlassen der Brennkraftmaschine notfalls auch dann zulassen, wenn die eine oder andere der Kerzen ausgefallen ist.
Den genannten technischen Vorzügen der ein poligen Glühkerzen im Vergleich zu zweipoligen steht jedoch der Nachteil gegenüber, dass für die Über wachung einpoliger Kerzen kein geschlossener Strom kreis zur Verfügung steht, weil sich der Glühstrom kreis in mehreren Zweigen über die einzelnen Kerzen zur Masse hin verzweigt. Dadurch wird beim Ausfall einer oder mehrerer einpoligen Kerzen der Glühstrom kreis nicht unterbrochen. In diesem Fall fliesst ledig lich ein um den Stromanteil der ausgefallenen Kerzen verminderter Glühstrom. Ein Glühüberwacher der be kannten Art würde also bei Anlagen mit einpoligen Glühkerzen wohl den Einschaltzustand 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 überwa- cherschleife der bekannten Art nicht eindeutig wahr nehmbar ist.
Um diese Schwierigkeit zu überwinden, geht die Erfindung von dem Gedanken aus, die infolge einer Stromänderung an der Glühdrahtschleife eines Glüh überwachers hervorgerufene Temperaturänderung so weit als möglich zu verstärken, um bereits wesentlich geringere Glühstromänderungen als bisher an dem Überwacher eindeutig wahrnehmbar zu machen.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Glühschleife des Überwachers aus einem Me tall hergestellt ist, dessen elektrischer Widerstand der art temperaturabhängig ist, dass eine verhältnismässig kleine Änderung der Glühstromstärke J gegenüber dem Sollwert des Glühstromes eine gleichgerichtete und mindestens annähernd gleich grosse Änderung des Schleifenwiderstandes R und infolgedessen an- nähernd die doppelte Änderung des Spannungsabfalles U = J - R an der Glühdrahtschleife hervorruft.
Als Glühtemperatur wählt man zweckmässig etwa 850-900 C, da die grösste Ansprechempfindlichkeit des menschlichen Auges etwa im Temperaturbereich zwischen 700 und 900 C liegt, während Tempera turen unterhalb von 680 C überhaupt keinen Licht eindruck mehr vermitteln und Temperaturen oberhalb von 900 C nahezu gleichbleibend als weissgelb bis weiss empfunden werden. Es ist vorteilhaft, den Soll wert der Glühschleifentemperatur an die obere Grenze des genannten Temperaturbereiches zu legen, weil im wesentlichen die unterhalb dieses Wertes liegenden Temperaturen interessieren, die beim Ausfall einer Glühkerze den Bereich der Farbwerte von gelb bis dunkelrot durchlaufen.
Die Glühschleife soll deshalb zweckmässig aus einem Metall bestehen, dessen Schmelztemperatur wesentlich oberhalb von 900 C liegt und das mindestens bis 900 C ausreichend zun- derfest ist.
Bekanntlich hat der elektrische Widerstand aller Metalle mehr oder weniger die Tendenz, mit zuneh mender Temperatur ebenfalls zuzunehmen. Diese Ei genschaft ist jedoch für Glühdrahtwiderstände deshalb unerwünscht, weil man im allgemeinen Stromverbrau cher haben will, die eine möglichst gleichbleibende Leistung aufnehmen. Die in der Technik bekannten und bisher benutzten Widerstandsmetalle sind deshalb so zusammengesetzt, dass ihr elektrischer Widerstand von der Temperatur möglichst unabhängig ist. Es ist auch bekannt, dass Nickel einen hohen Schmelzpunkt, aber einen elektrischen Widerstand hat, der in beson ders hohem Masse von der Temperatur abhängig ist.
Daher kommt es, dass Nickel trotz seines hohen Schmelzpunktes nicht als Widerstandsmaterial, son dern nur als Legierungsbestandteil für die bekannten Widerstandsmetalle verwendet wurde. Überraschen derweise lässt sich nun der Gegenstand der vorliegen den Erfindung besonders gut mit technisch reinem Nickel verwirklichen.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine mit sechs einpoligen Glühkerzen aus gerüstete Glühstromanlage.
Als Glühüberwacher dient eine dem Bedienenden sichtbar angeordnete Glühdrahtschleife 1, die in die Stromzuleitung 2 der Glühkerzen 3 einer nicht dar gestellten Brennkraftmaschine eingeschaltet ist. Die Glühdrahtschleife 1 besteht aus technisch reinem Nickel mit einem Reinheitsgrad von annähernd 99,6 % und erwärmt sich, sobald der Glühstromschal- ter 4 eingeschaltet ist und alle Glühkerzen ordnungs gemäss arbeiten,
durch den Strom einer Starterbatterie 5 auf eine Endtemperatur von etwa 880 C.
Die Glühstromstärke der Anlage wird bestimmt durch den aus der Parallelschaltung der Glühkerzen 3 gebildeten Nutzwiderstand. Der Widerstandswert der Glühschleife ist dagegen um eine Grössenordnung klei ner und fällt somit nicht ins Gewicht. Sobald eine der sechs Glühkerzen ausfällt, nimmt der Gesamt strom gegenüber seinem Sollwert um 1/s, also etwa um 16 0/a ab.
Da hierdurch der an der Glühschleife 1 auftretende Spannungsabfall im selben Verhältnis ver kleinert wird, vermindert sich auch die an der Glüh- schleife erzeugte elektrische Leistung, die dem Pro dukt aus Strom und Spannung entspricht, um fast 301/o. Die Glühschleife kühlt sich dadurch etwas ab, und da sie aus technisch reinem Nickel besteht, ver mindern sich zusätzlich ihr elektrischer Widerstand, der Spannungsabfall und auch die Temperatur, bis sich schliesslich ein Endwert von etwa 680 C einstellt, bei dem die Glühschleife 1 keine Lichtstrahlen mehr aussendet.
Diese Wirkung, dass der erfindungsgemässe Überwacher bereits erlischt, wenn nur eine von sechs Glühkerzen ausfällt, erklärt sich folgendermassen: Hätte man bei der gleichen Anlage anstelle der erfindungsgemässen Glühdrahtschleife eine solche ver wendet, die aus einem der üblichen Widerstands metalle besteht,
dann würde sich beim Ausfall einer Glühkerze und beim Abfallen von Strom und Span- nung um je 16 % nur die genannte 30prozentige Ver- minderung der Heizleistung ergeben.
Da aber die ab gestrahlte Wärmeleistung nach dem Strahlungsgesetz in der vierten Potenz von der absoluten Temperatur des strahlenden Körpers abhängt, erfährt die Glüh- schleife der bisher bekannten Art bei Strom- und Spannungsabnahme von je 16% nur eine Tempera- turverminderung von etwa 8%. Bezogen auf einen Sollwert
der Temperatur von 880 C oder 1250 K, entsprechen 8 % Temperaturabnahme 100 C, so dass die Temperatur einer Glühdrahtschleife bekannter Art von 880 auf 780 C zurückgehen würde.
Anders aber die erfindungsgemässe Schleife, die aus reinem Nickel besteht und einen ausgesprochen hohen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Wi derstandes hat, der im interessierenden Glühbereich etwa 10/0o pro Grad Celsius, also 100h bei 100 C ausmacht.
Infolgedessen würde schon ein Temperatur abfall von 100 C den elektrischen Widerstand der er findungsgemässen Glühdrahtschleife zusätzlich um 10% vermindern. Da dann auch der Spannungsabfall um weitere 10 0/0 abnimmt, ergibt sich eine zusätzliche Temperaturabnahme von 5 %,
die also mehr als die Hälfte der ursprünglichen Temperaturänderung aus macht und natürlich in derselben Weise auf den elek trischen Widerstand der Schleife zurückwirkt.
Diese gegenseitige Abhängigkeit von Widerstand und Tem peratur bewirkt also - entsprechend dem Gesetz 1 + 1/@ + lj@ + 1/g +...= 2, dass sich die durch eine Stromänderung an der Glühdrahtschleife ausgelöste Temperaturabnahme verdoppelt, wenn die Glühdraht- schleife aus einem Metall besteht, das einen erfin dungsgemäss mit der Temperatur veränderlichen elek trischen Widerstand hat. Diese Wirkung lässt sich noch steigern, wenn man für die Glühschleife ein Metall benutzt, bei dem das erwünschte Temperaturverhalten noch stärker ausgeprägt ist, wie Nickel mit einem höheren Reinigungsgrad als 99,60h.
Überraschenderweise hat sich bei Durchführung der vorliegenden Erfindung gezeigt, dass dann, wenn bereits vor dem Einschalten der Anlage eine Glüh- kerze ausgefallen ist, noch eine wesentliche Verstär kung der erstrebten Wirkung auftritt. In diesem Fall ist der elektrische Widerstand der Nickelschleife bei Raumtemperatur massgebend, der gegenüber dem glühenden Widerstand sogar um ein Mehrfaches klei ner ist und somit eine einwandfreie Überwachung von Glühstromanlagen erlaubt, die wesentlich mehr als sechs Glühkerzen haben.
Ausserdem bewirkt die durch den geringeren An fangswert des Nickelwiderstandes beim Einschalten der Anlage zunächst geringere Aufheizung eine zeit liche Verzögerung des Anheizvorganges, die vorteil haft und erwünscht ist.
Die zu überwachenden Glüh- kerzen der Anlage müssen nämlich wegen ihres Sitzes in den wärmeableitenden Teilen der Brennkraftma- schine beim Anglühen anfangs wesentlich mehr Wärme abgeben als die ausserhalb der Brennkraft- maschine eingebaute Glühdrahtschleife, so dass auch die Glühkerzen mit einer entsprechenden Verzöge rung aufglühen.
Auf diese Weise wird erreicht, dass der Bedie nende, der die Brennkraftmaschine erst bei aufgeglüh ter überwacherschleife anlässt, mit Sicherheit die volle Glühleistung der Glühkerzen ausnützt.