Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennervorrichtung für ein piezo-elektrisches Gasfeuerzeug, mit einem Brennerkörper, welcher in seinem oberen Bereich ein mit einem zentralen Hauptgaskanal versehenes Kernstück umschliesst, wobei die Mantelfläche des Kernstückes teilweise von der Innenfläche des Brennerkörpers distanziert ist zur Bildung eines Gasraumes, der über mindestens einen Gasstromhilfskanal mit dem Tankinnern in Verbindung steht.
Bei Brennervorrichtungen dieser Art sollen die durch einen in bekannter Weise erzeugten Zündfunken gezündeten Gasströme aus den zusätzlichen Gaskanälen das aus dem Hauptgaskanal austretende Gas zünden.
Die Ausbildung der bekannten Brennervorrichtungen der genannten Art weisen aber erhebliche Nachteile auf, die insbesondere darin zu suchen sind, dass sich die aus den zusätzlichen Gaskanälen austretenden Gasströme nicht genügend mit der Luft mischen können, so dass ein nur schwer zündbares Luft-Gas-Gemisch entsteht. Der hohe Anteil von Gas, das mit relativ hoher Geschwindigkeit die Mischzone durchdringt, ist zudem dafür verantwortlich, dass die bereits gezündete Flamme wieder ausgeblasen wird. Nachteilig bei den bekannten Brennerausführungen ist zudem, dass sich an den Mündungen der zusätzlichen Gaskanäle Verbrennungsrückstände niederschlagen. Ferner entstehen Zündfehler auch dadurch, dass die Zündfunkenstrecke von der Elektrode zur Spitze der Brennervorrichtung nicht durch die Luft-Gas-Gemisch-Zone an der Mündung der zusätzlichen Gaskanäle verläuft.
Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, alle die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, was dadurch erreicht wird, dass ein aus dem Brennerkörper herausragender Teil des Kernstückes einen grösseren Durchmesser aufweist als ein vom Brennerkörper umschlossener Teil des Kernstückes.
Hierbei kann das Kernstück im Bereich der Übergangszone vom Innern des Brennerkörpers nach aussen zum vorerwähnten grösseren Durchmesser hin konisch erweitert sein.
Ferner ist es zweckmässig, den Kopf des Kernstückes gegenläufig konisch zu einem kegelstumpfförmigen Mittelteil des Kernstückes auszubilden und zwar derart, dass sich innenseitig am kegelstumpfförmigen Mittelteil des Kernstückes ein zapfenförmiger Unterteil des Kernstückes anschliesst, der gegen über dem engeren Ende des Mittelteiles einen grösseren Durchmesser aufweist, wobei die so gebildete Schulter sich konisch gegen den Mittelteil hin verjüngend ausgebildet ist.
Der Brennerkörper kann an seinem oberen Rand eine plane Stirnfläche aufweisen zur Bildung einer scharfkantigen, Turbulenzen erzeugenden Innenkante, wobei dann der Brennerkörper zu seinem oberen Rand hin aussenseitig angeschrägt sein kann.
Beispielweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung und teilweise im Schnitt ein piezo-elektrisches Gasfeuerzeug,
Fig. 2 in schematischer Darstellung und im Schnitt eine bekannte Ausführungsform einer Brennervorrichtung für das Feuerzeug gemäss Fig. 1,
Fig. 3 in schematischer Darstellung und im Schnitt eine erfindungsgemässe Brennervorrichtung,
Fig. 4 die Brennervorrichtung gemäss Fig. 3 im Querschnitt,
Fig. 5 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Brennervorrichtung und
Fig. 6A und 6B das Flammenbild an der erfindungsgemässen bzw. an der bekannten Brennervorrichtung.
In Fig. 1 ist im Querschnitt ein piezo-elektrisches Gasfeuerzeug dargestellt, für welches die nachfolgend zu beschreibende Brennervorrichtung vorgesehen ist. Hierbei ist mit 1 der Brenner, mit 2 eine Elektrode, mit 3 ein Behälter für das Flüssiggas, mit 4 das piezo-elektrische Element, mit 5 Geräuschdämpfungsmittel im Spalt zwischen dem piezo-elektrischen Element 4 und dem Feuerzeuggehäuse und mit 6 der Betätiger für das piezo-elektrische Element 4 bezeichnet.
In Fig. 2 ist nun zunächst ein Brenner in einer bekannten Ausführungsform dargestellt. Hierbei ist im Bereich des Brennerkopfes eines rohrförmigen Brennerkörpers 14 in letzterem ein Kernstück 15 eingesetzt, wobei Abschnitte der Aussenfläche des Kernstückes 15 und der Innenfläche des Brennerkörpers 14 zusätzliche Gasstromkanäle 12 begrenzen. Das Kernstück 15 weist ferner in seinem Zentrum einen Gasstromhauptkanal 11 auf. der sich durch die ganze Länge des Kernstückes 15 erstreckt. Bei Vornahme einer Zündung erfolgt dann ein Funkenüberschlag zwischen einer Elektrode 13 und dem oberen Rand des Brennerkörpers 14 oder dem oberen Rand des Kernstückes 15, welche Funkenstrecken mit S bzw.
S bezeichnet sind.
Eine durch eine gestrichelte Linie umgrenzte Fläche im Bereich des Auslasses des zusätzlichen Gasstromkanals 12 bezeichnet eine Zone A. in weicher Zone sich das entzündbare Luft-Gas-Gemisch bildet. Aus der Fig. 2 kann hierbei gesehen werden, dass der obere Rand des Brennerkörpers 14 mit der darunter liegenden Schulter und dem verjüngten Teil des Kernstückes 15 eine taschenförmige Begrenzung bilden, so dass das aus dem zusätzlichen Gaskanal 12 ausströmende Gas wenig Gelegenheit hat, sich mit der Luft zu mischen. Somit wird das Luft-Gas-Gemisch in der Zone A eine hohe Gaskonzentration aufweisen. Wird diese Gaskonzentration extrem hoch, so besteht die Gefahr, dass das Luft-Gas-Gemisch nicht mehr zündfähig ist.
Erfolgt also die Erzeugung des Lichtbogens entlang der Strecke Si, so besteht bei dieser Konstruktion die Möglichkeit häufiger Fehlzündungen. Wird hingegen entlang der Strecke S2 gezündet, so besteht die Gefahr, dass die hohe Strömungsgeschwindigkeit des sekundären Gas-Luft-Gemisches infolge der hohen Gas-Konzentration in der Zone A die gezündete Flamme wieder ausbläst. Die vorbeschriebene Tasche im Mündungsbereich der zusätzlichen Kanäle gestattet zudem die Ablagerung von Verbrennungsrückständen, was die Möglichkeit der Entstehung von Fehlzündungen noch erhöht.
Fig. 3 zeigt nun eine beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemässen Brenners 20. Dieser Brenner 20 umfasst wieder ein Kernstück 22, welches im Brennerkörper 21 eingesetzt und eingepresst ist. Das Kernstück 22 umfasst seinerseits ein Oberteil 28 von kegelstumpfförmiger Gestalt, ein Mittelteil 27 von ebenfalls kegelstumpfförmiger Gestalt aber gegenläufig der Anschrägung des Oberteiles 28, sowie ein Unterteil 26 mit einer sich konisch gegen den Mittelteil 27 hin verjüngenden Schulter 31. Das Kernstück 22 wird wieder von einem Gasstromhauptkanal 24 durchsetzt. Das Unterteil 26 des Kernstückes 22 weist, wie Fig. 4 mehr im einzelnen zeigt, ein sägezahnartiges Mantelprofil auf, welches einerseits einen Festsitz des Kernstückes 22 im Brennerkörper 21 gestattet, andererseits Gasstromhilfskanäle 25 begrenzt.
Somit besteht hier vom mit dem nicht dargestellten Tankinnern verbundenen Durchlass 23 her nach aussen einerseits ein Gasstromhauptkanal 24 sowie Gasstromhilfskanäle 25, welche in einer vom Mantel des kegelstumpfförmigen Mittelteiles 27 des Kernstückes 22 und vom Innenmantel des Brennerkörpers 21 in dessen Mündungsbereich begrenzten Kammer 29 ausmünden. Dadurch, dass sich die Kammer 29 gegen ihre Ausströmseite hin verjüngt, wird der durchtretende Gasstrom beschleunigt. Hierdurch prallt der beschleunigte Gasstrom bei seinem Austritt an der Oberkante des Brennerkörpers 21 gegen die die Kante 30 überragende Schrägfläche des kegelstumpfförmigen Mittelteiles 27, wodurch Gasturbulenzen hervorgerufen werden. Zudem erleichtert die scharfkantige Ausbildung des oberen Randes des Brennerkörpers 21 in horizontaler Richtung die Bildung von Gasturbulenzen.
Diese Gasturbulenzen erlauben eine gründliche Vermischung des Gases mit der Luft, wobei sich eine in horizontaler Richtung erweiternde Zone B mit einem optimalen Luft-Gas-Gemisch ergibt.
Das so entstandene Luft-Gas-Gemisch in der Zone B steigt dann auf entlang des kegelstumpfförmigen Oberteiles 28 des Kernstückes 22, wobei der Oberteil 28 einen gleichmässigen Strom des Luft-Gas-Gemisches zur Hauptgasflamme gewährleistet.
Wie vorbeschrieben, tritt aus dem Hauptgaskanal 24 der Hauptgasstrom nach oben aus, welcher durch seine Saugwirkung das Luft-Gas-Gemisch ringsum nachzieht. Dieser Saugwirkung unterliegt auch die durch den kegelstumpfförmigen Mittelteil 27 des Kernstückes 22 in horizontaler Richtung umgelenkte Gasstromkomponente. Daraus folgt, dass die Breite der Luft-Gas-Gemisch-Zone B eine Funktion der Konizität des Mittelteils 27 und der Saugwirkung des Hauptgasstromes bzw. der Hauptgasflamme ist.
In der Fig. 3 ist ferner mit E die Elektrode bezeichnet, von welcher normalerweise der Funken entlang der Strecke S3 zum oberen Rand des Brennerkörpers 21 überspringt. Wie die Darstellung deutlich zeigt, ist dieser Randbereich 31 zur Oberkante hin angeschrägt, an welcher Anschrägung sich das Luft Gas-Gemisch der Zone B abstützt. Der Zündfunke oder Lichtbogen geht somit durch diese Zone B mit dem zündfähigen Luft-Gas-Gemisch hindurch, was eine einwandfreie Zündung des Gemisches zur Folge hat, vergleichsweise zu der vorbeschriebenen bekannten Ausführungsform gemäss Fig. 2, wo der Zündfunkenweg ausserhalb der Luft-Gas-Gemisch-Zone verläuft. Nach dem Zünden des Nebengasstromes wird dann die Flamme infolge der vorbeschriebenen Saugwirkung des Hauptgasstromes zu diesem empor gerissen, worauf ein Zünden dieses Hauptgasstromes erfolgt.
Sollte gleichwohl ein Funkenüberschlag direkt auf den Oberteil 28 des Kernstückes 22 erfolgen, so besteht hier trotzdem keine Gefahr, dass der Gasstrom aus den Nebengaskanälen 25 die gezündete Flamme ausbläst, wie das bisher (Fig. 2) der Fall war. Wie vorbeschrieben, teilt sich der Gasstrom aus den Nebengaskanälen 25 in Komponenten in horizontaler Richtung auf, was die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes durch die Zone B erheblich reduziert.
Gemäss Fig. 4 ist, wie bereits erwähnt, der Brennerkörper 21 von rohrförmiger Gestalt. In diesen Brennerkörper 21 ist das Kernstück 22 mit dem zentralen Hauptgaskanal 24 eingepresst. Hierbei ist der Mantel des Unterteiles 26 des Kernstükkes 22 mit einer Zahnung versehen, welche mit den betreffenden Abschnitten der Innenmantelfläche des Brennerkörpers 21 die Nebengaskanäle 25 begrenzt. Selbstverständlich sind aber auch andere Ausbildungsformen denkbar.
Eine Ausführungsvariante der Brenneranordnung ist der Fig. 5 entnehmbar. Hierbei ist wieder in den Brennerkörper 21 ein Kernstück 22 eingepresst. Das Kernstück wird vom Hauptgaskanal 24 durchsetzt und begrenzt mit seinem Aussenmantel zusammen mit dem Innenmantel des Brennerkörpers 21 die Kammer 29. Hierbei ist der Hauptgaskanal 24 durch eine Querbohrung 50 mit der Kammer 29 in Strömungsverbindung.
Die Querbohrung 50 bildet hier zwei Gasstromhilfskanäle, so dass hier beim Unterteil 26a des Kernstückes 22 auf das sägezahnartige Mantelprofil verzichtet werden kann.
Die Fig. 6A und 6B geben das Flammenbild des erfindungs gemässen bzw. eines herkömmlichen Brenners wieder. Hierbei ist klar erkennbar, dass sich die Gas-Luft-Gemisch-Zone beim erfindungsgemässen Brenner gemäss Fig. 6A vergleichsweise der Gas-Luft-Gemisch-Zone des herkömmlichen Brenners gemäss Fig. 6B in horizontaler Richtung ausdehnt. Aus dem Flammenbild 6B eines solchen bekannten Brenners lässt sich zudem entnehmen, dass sich der Zündfunkenweg zur Brennerspitze immer ausserhalb der Luft-Gas-Gemisch-Zone A (vergleiche Fig. 2) erstreckt, was, wie vorbeschrieben, zu häufigen Fehlzündungen führt.
Demgegenüber erstreckt sich die Funkenstrecke beim erfindungsgemässen Brenner gemäss Fig. 6A infolge des grossen Ausdehnungsbereiches der Luft-Gas Gemisch-Zone B (vergleiche Fig. 3) immer durch diese Zone, was eine einwandfreie Zündung gewährleistet. Ferner verhindert der durch die kegelstumpfförmige Ausbildung des Kernstückes hervorgerufene kontinuierliche Strom des Gases aus den Nebengaskanälen zum Hauptgaskanal ein Absetzen von Verbrennungsrückständen im Bereich der Kanalausmündungen, was noch dadurch unterstützt wird, dass das Kernstück die Nebengaskanäle in horizontaler Richtung überdeckt.
The present invention relates to a burner device for a piezo-electric gas lighter, with a burner body which, in its upper region, encloses a core piece provided with a central main gas duct, the outer surface of the core piece being partially distanced from the inner surface of the burner body to form a gas space which is in communication with the interior of the tank via at least one auxiliary gas flow channel.
In burner devices of this type, the gas flows from the additional gas ducts, which are ignited by an ignition spark generated in a known manner, are intended to ignite the gas emerging from the main gas duct.
The design of the known burner devices of the type mentioned have considerable disadvantages, which are particularly to be found in the fact that the gas flows emerging from the additional gas ducts cannot mix sufficiently with the air, so that an air-gas mixture that is difficult to ignite is formed . The high proportion of gas that penetrates the mixing zone at a relatively high speed is also responsible for the fact that the flame that has already been ignited is blown out again. Another disadvantage of the known burner designs is that combustion residues are deposited at the mouths of the additional gas channels. Ignition errors also arise because the ignition spark gap from the electrode to the tip of the burner device does not run through the air-gas mixture zone at the opening of the additional gas channels.
The present invention has set itself the task of avoiding all of the aforementioned disadvantages, which is achieved in that a part of the core piece protruding from the burner body has a larger diameter than a part of the core piece enclosed by the torch body.
In this case, the core piece in the area of the transition zone can be conically widened from the inside of the burner body to the outside towards the aforementioned larger diameter.
Furthermore, it is expedient to design the head of the core piece conically in the opposite direction to a frustoconical middle part of the core piece in such a way that on the inside of the frustoconical middle part of the core piece a peg-shaped lower part of the core piece is attached, which has a larger diameter compared to the narrower end of the middle part, wherein the shoulder thus formed tapers conically towards the central part.
The burner body can have a flat end face on its upper edge to form a sharp-edged, turbulence-generating inner edge, in which case the burner body can be beveled on the outside towards its upper edge.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 in a schematic representation and partially in section a piezo-electric gas lighter,
Fig. 2 in a schematic representation and in section a known embodiment of a burner device for the lighter according to FIG. 1,
3 shows a schematic representation and in section of a burner device according to the invention,
4 shows the burner device according to FIG. 3 in cross section,
5 shows a variant of the burner device according to the invention and
6A and 6B show the flame pattern on the burner device according to the invention and on the known burner device.
In Fig. 1, a piezo-electric gas lighter is shown in cross section, for which the burner device to be described below is provided. Here is with 1 the burner, with 2 an electrode, with 3 a container for the liquid gas, with 4 the piezo-electric element, with 5 noise damping means in the gap between the piezo-electric element 4 and the lighter housing and with 6 the actuator for the piezo-electric element 4 denotes.
In Fig. 2, a burner is now shown in a known embodiment. Here, in the area of the burner head of a tubular burner body 14, a core piece 15 is inserted in the latter, portions of the outer surface of the core piece 15 and the inner surface of the burner body 14 delimiting additional gas flow channels 12. The core piece 15 also has a main gas flow channel 11 in its center. which extends through the entire length of the core piece 15. When ignition is carried out, a sparkover occurs between an electrode 13 and the upper edge of the burner body 14 or the upper edge of the core piece 15, which spark gaps are marked with S or
S are designated.
An area delimited by a dashed line in the area of the outlet of the additional gas flow channel 12 denotes a zone A. In the soft zone, the flammable air-gas mixture is formed. From Fig. 2 it can be seen here that the upper edge of the burner body 14 with the underlying shoulder and the tapered part of the core piece 15 form a pocket-shaped delimitation so that the gas flowing out of the additional gas channel 12 has little opportunity to get along with it to mix the air. The air-gas mixture in zone A will therefore have a high gas concentration. If this gas concentration becomes extremely high, there is a risk that the air-gas mixture will no longer be ignitable.
If the arc is generated along the path Si, there is the possibility of frequent misfires with this construction. If, on the other hand, ignition is carried out along the route S2, there is a risk that the high flow velocity of the secondary gas-air mixture as a result of the high gas concentration in zone A will blow out the ignited flame again. The above-described pocket in the mouth area of the additional channels also allows the deposition of combustion residues, which further increases the possibility of misfiring.
3 now shows an exemplary embodiment of a burner 20 according to the invention. This burner 20 again comprises a core piece 22 which is inserted and pressed into the burner body 21. The core piece 22 in turn comprises an upper part 28 of frustoconical shape, a middle part 27 of also frustoconical shape but opposite to the bevel of the upper part 28, and a lower part 26 with a shoulder 31 which tapers conically towards the middle part 27 a gas flow main channel 24 passes through. The lower part 26 of the core piece 22, as shown in more detail in FIG.
Thus, from the passage 23 connected to the inside of the tank, which is not shown, there is on the one hand a main gas flow channel 24 and auxiliary gas flow channels 25 which open into a chamber 29 delimited by the jacket of the frustoconical central part 27 of the core piece 22 and by the inner jacket of the burner body 21 in its mouth area. Because the chamber 29 tapers towards its outflow side, the gas flow passing through is accelerated. As a result, when the accelerated gas flow exits at the upper edge of the burner body 21, it collides with the inclined surface of the frustoconical central part 27 protruding beyond the edge 30, which causes gas turbulence. In addition, the sharp-edged design of the upper edge of the burner body 21 in the horizontal direction facilitates the formation of gas turbulence.
These gas turbulences allow the gas to be thoroughly mixed with the air, resulting in a zone B widening in the horizontal direction with an optimal air-gas mixture.
The resulting air-gas mixture in zone B then rises along the frustoconical upper part 28 of the core piece 22, the upper part 28 ensuring a uniform flow of the air-gas mixture to the main gas flame.
As described above, the main gas flow emerges upwards from the main gas channel 24, which through its suction effect draws the air-gas mixture all around. The gas flow component deflected in the horizontal direction by the frustoconical central part 27 of the core piece 22 is also subject to this suction effect. It follows from this that the width of the air-gas mixture zone B is a function of the conicity of the central part 27 and the suction effect of the main gas flow or the main gas flame.
In FIG. 3, E also denotes the electrode from which the spark normally jumps along the distance S3 to the upper edge of the burner body 21. As the illustration clearly shows, this edge region 31 is beveled towards the upper edge, on which bevel the air / gas mixture of zone B is supported. The ignition spark or arc thus passes through this zone B with the ignitable air-gas mixture, which results in perfect ignition of the mixture, compared to the known embodiment described above according to FIG. 2, where the ignition spark path is outside the air-gas Mixture zone runs. After the secondary gas flow has been ignited, the flame is then torn up towards the main gas flow as a result of the above-described suction effect, whereupon this main gas flow is ignited.
Should a spark flashover occur directly on the upper part 28 of the core piece 22, there is still no risk that the gas flow from the secondary gas channels 25 will blow out the ignited flame, as was the case up to now (FIG. 2). As described above, the gas flow from the secondary gas channels 25 is divided into components in the horizontal direction, which considerably reduces the flow rate of the gas flow through zone B.
According to FIG. 4, as already mentioned, the burner body 21 is of tubular shape. The core piece 22 with the central main gas channel 24 is pressed into this burner body 21. Here, the jacket of the lower part 26 of the core piece 22 is provided with teeth which, with the relevant sections of the inner jacket surface of the burner body 21, delimit the secondary gas channels 25. Of course, other forms of training are also conceivable.
A variant of the burner arrangement can be seen in FIG. Here, a core piece 22 is pressed into the burner body 21 again. The core piece is penetrated by the main gas channel 24 and delimits the chamber 29 with its outer jacket together with the inner jacket of the burner body 21. The main gas channel 24 is in flow connection with the chamber 29 through a transverse bore 50.
The transverse bore 50 here forms two auxiliary gas flow channels, so that the sawtooth-like jacket profile can be dispensed with in the case of the lower part 26a of the core piece 22.
6A and 6B show the flame pattern of the fiction, according to a conventional burner. It can be clearly seen here that the gas-air mixture zone in the burner according to the invention according to FIG. 6A extends in the horizontal direction in comparison to the gas-air mixture zone in the conventional burner according to FIG. 6B. From the flame image 6B of such a known burner it can also be seen that the ignition spark path to the burner tip always extends outside the air-gas mixture zone A (see FIG. 2), which, as described above, leads to frequent misfires.
In contrast, the spark gap in the burner according to the invention according to FIG. 6A always extends through this zone due to the large expansion area of the air-gas mixture zone B (compare FIG. 3), which ensures perfect ignition. Furthermore, the continuous flow of gas from the secondary gas ducts to the main gas duct, caused by the frustoconical design of the core piece, prevents combustion residues from settling in the area of the duct openings, which is supported by the fact that the core piece covers the secondary gas ducts in the horizontal direction.