CN102575852A - 用于气体燃料打火机的隔热燃烧器系统 - Google Patents

Abstract

一种用于气体燃料打火机的燃烧器组件，该燃烧器组件包括刚性地连接于燃料计量阀的金属燃烧室。燃烧器和燃料阀通过隔热的联接部件刚性地联接。这提供更可靠的结构并且减小从燃烧器向燃料源的热量传递，从而降低汽阻情况的发生。

Description

用于气体燃料打火机的隔热燃烧器系统

技术领域

本发明总地涉及火焰生成袖珍打火机，并且确切地涉及气体燃料袖珍打火机。

背景技术

目前可获得两种主要类型的气体燃料袖珍打火机。第一种类型的气体燃料打火机装置使用后混合燃烧器，来用于产生和支持火焰。气体输送通过燃烧器，而该燃烧器从周围大气中抽吸用于燃烧的氧气，用以进行燃烧。此种燃烧类型的特征在于低速、低温黄色火焰，而此种黄色火焰有时称作传统的或低能的火焰。

第二种类型的气体燃料打火机装置包括预混合燃烧器。此种类型的燃烧器通过设在燃烧器基部中的孔抽吸大气，并且在燃烧之前使来自大气的必需氧气与气体燃料混合。此种燃烧类型的特征是高速度、蓝焰。由于更有效的燃烧，因而使用预混合燃烧器的打火机比使用后混合燃烧器的打火机产生显著更高的火焰温度。这些装置通常称作蓝焰、焊炬火焰或暗火点火装置。以更高热量和速度燃烧的预混合打火机燃烧器致使火焰更稳定并且较不易由风或其它环境条件所吹灭。

两种主要的点火系统通常结合气体燃料的卷烟打火机或袖珍打火机而使用。第一种类型是打火轮点火机构。硬化的打击轮旋转抵靠于生火花材料制成的打火石。打击轮与打火石的功能性配合产生火花，该火花被引导至燃料处并且在离开出气口时将燃料点燃。另一种类型的点火系统是压电型。在此种类型的点火系统中，当打击晶片时，会产生高压电荷。当该电荷跳过电触件和气体喷嘴之间的预定间隙时，会产生火花，且该气体喷嘴由导电材料构成。该火花在离开喷嘴时将气体点燃。打火轮类型的点火系统提供一些优于压电型点火系统的优点，包括更可靠并且恒定，且生产成本较低。

由预混合燃烧器所产生的较高火焰温度需要一种隔热方法，该隔热方法使打火机的剩余部分与在燃烧过程中产生的高热量隔开，以防止对内部燃烧器和气体供给阀部件造成损害或者防止其内含物点燃。更通常地，所传导的热量会致使液体燃料在气体供给阀周围沸腾，从而引起称为“汽阻”的情形。当液体燃料在燃料计量阀周围或附近将状态从液体改变成气体时，会发生汽阻。这会妨害燃料系统的操作，并且会致使燃烧器发生燃料进给压力损失。燃料会由于从燃烧器传递过度热量而蒸发。汽阻会致使火焰高度减小以及火焰熄灭。

用于防止由于从火焰传递的热量而致使袖珍打火机部件受损的一个传统方法是使用陶瓷隔热燃烧室。陶瓷燃烧室围绕火焰基部，并且直接连接于供给气体燃料的混合阀和计量阀组件。陶瓷是不良的导热体并且由此是良好的隔热件。在预混合燃烧器的操作过程中，陶瓷材料会变得相当热，但由于不良的热传导，此种热量传递会降低。许多陶瓷材料也是轻型的，并且有用于制造袖珍打火机。然而，陶瓷具有许多缺点，其中：陶瓷是脆性材料并且在经受突然冲击时易于破裂。因此，陶瓷绝缘件无法保护位于火焰附近的其它打火机部件。

此外，一些现有技术的设计将燃烧室和燃料计量阀与用于供给燃料的塑料管结合。管道的塑性材料意图用作隔热件，阻止将热量传导到燃料供给中。然而，此种设计的缺点在于：燃烧室和混合阀并不刚性地连接于燃料计量阀。燃料供给系统的关键部件之间的此种非刚性连接增大在打火机的使用或运输过程中燃烧器组件变得从气体计量阀脱开的机会，而这还会致使燃料向燃烧位置供给的中断。直接并且刚性连接于燃料计量阀的燃烧器组件确保燃料向燃烧器的供给不会被中断。

图1是现有技术的燃烧器组件6的放大剖视图。燃烧器组件6的部件包括隔热腔室7、联接器8、进气端口10以及本体11。图2是图1的详细剖视图，示出在现有技术的燃烧器组件设计中通常所使用的部件。隔热腔室7通常由陶瓷材料构成。如上所述，该隔热腔室7由此在经受突然冲击时易于破裂。现在参见图1和2，联接器8需要一个或多个O形圈14、垫圈13以及气体喷孔盘12，来连结联接器8和本体11之间的交界部。本领域技术人员易于理解的是，燃烧器组件6无法在联接器8处直接并且刚性地连接于上游气体输送源，且联接器8并不提供隔热性能。这会致使燃料向燃烧位置的供给中断。因此在本领域缺乏如下一种燃烧器组件：该燃烧器组件允许在燃烧器和上游气体输送部件之间进行刚性装配和互连，并且还隔离来自其中的热量传递。

发明内容

本发明避免脆性陶瓷隔热材料的缺点并且避免由于热量向打火机燃料储存器传导而产生的情形。然而，使用固体隔热件以及金属燃烧室。现有的袖珍打火机设计使用塑料管来作为隔热件，以连结燃烧器组件和燃料计量阀。此种非刚性连接会增大打火机部件变得脱开或受损的机会。使用橡胶管还需要分离的气体喷孔盘来密封该连接。此种气体喷孔盘需要一个或多个附加的压缩垫圈和密封O形圈，以确保密封的整体性。本发明使用一种在燃烧器组件和燃料计量阀之间包括隔热刚性连接的设计，该设计会大大地减小热量向燃料储存器的传导。将燃烧器组件连接于燃料计量阀的燃烧器联接部件由高温稳定的隔热材料构成，较佳地由诸如热固性材料或极其耐高温的热塑性材料之类的材料构成。此种材料的一个示例是聚醚酰亚胺，由沙特阿拉伯的沙特基础工业公司以商标名

所制造。另一个选择会是酚醛塑料。使用耐高温塑性材料允许在燃烧器组件内容纳热量，由此使燃料储存器与由于燃料燃烧而产生的热量隔离。此外，联接部件的设计消除对于分离部件的需要，这些分离部件用于对燃烧器组件和燃料计量阀之间的交界部进行密封。目前描述的联接部件无需利用分离的气体喷孔盘、压缩垫圈以及密封O形圈，这是由于喷气孔与联接部件成一体。这消除O形圈由于暴露于高温而引起的失效机会，从而简化组装工艺并降低成本。

隔热陶瓷腔室典型地包含到气体燃料袖珍打火机中，以防止来自火焰的热量移向流体供源。陶瓷大体是轻型材料且是良好的隔热件然而，陶瓷材料是脆性的，并且易于在经受突然的力时破碎或碎裂，且由此无法相对于日常使用中观察到的力来充分地保持打火机部件。本发明的耐高温联接部件防止热量从打火机火焰移向燃料供源，由此无需使用陶瓷隔热件。改进的联接部件允许使用金属燃烧室，且代替传统的隔热陶瓷，该金属燃烧室较佳地由诸如不锈钢或钨之类的材料构成。刚性的且抗冲击金属燃烧室保护火焰附近的其它打火机部件。

使用刚性的燃料供给系统连接和更长使用寿命的燃烧室会大大地降低由于例如落下的突然冲击而产生失效的机会。将参见附图和说明书来进一步描述所披露装置的这些和其它优点和特征。

附图说明

图1是现有技术的燃烧器设计的剖视图。

图2是示出用在现有技术的燃烧器设计中的放大局部剖视图。

图3是包含本发明的燃烧器系统的完整打火机组件的侧剖视图。

图4与燃料供给阀联接的本发明燃烧器系统的侧视图。

图5是沿图4所示剖线V-V剖取的与燃料供给阀联接的本发明燃烧器组件的侧剖视图。

图6是本发明燃烧器系统的侧剖视图。

图7是示出本发明联接部件的放大侧剖视图。

具体实施方式

现在参见图3，示出根据本发明的打火机20。然而，应理解的是，可使用其它形式的打火机来作为图3所示打火机20的特定设计的替代，并且打火机20作为一个示例来示出本发明的各方面。实际上，打火机20可以是包含本文所述燃烧器系统的任何打火机设计。

再次参见图3，打火机20包括燃料储存器3、燃料注入阀4、燃料计量阀5以及燃烧器组件6，所有的传统设计对于本领域技术人员是显而易见的。打火机20包括中心设置的气体燃料通道30。中心设置的气体燃料通道30设置在燃烧器组件6的中心，并且从该燃烧器组件6延伸至燃料储存器3。以圆形构造在图3中示出气体燃料通道30。对于普通技术人员显而易见的是，诸如方形、矩形之类的其它形状也可适用于燃烧器组件。

气体燃料通道30与装有阀的燃料储存器3流体连通，该燃料储存器3通常在压力下容纳诸如丁烷之类的可燃燃料或类似的可燃燃料，以使燃料以液态保持在储存器中。燃料储存器3的操作对本领域普通技术人员来说是显然的，且因此在此不再详细讨论。由于在打火机中使用的许多燃料(例如丁烷)是挥发性的，因而液态燃料在离开燃料储存器3时随着压降会转变成易燃性蒸汽。打火机具有燃料计量阀5，该燃料计量阀在丁烷气体逸出时对该丁烷气体进行计量。气态燃料行进通过燃料计量阀5和气体燃料通道30。打火石2和硬化的打击轮1包括点燃系统，该点燃系统可具有在2001年6月19日授予Pfeil的美国专利6,247,920中所披露的类型，该专利的全部内容以参见的方式引入本文。该点燃系统用于在气态燃料通过出口26离开气体燃料通道30时将该气态燃料点燃。燃烧器组件6安装成，使得气体燃料通道30的出口26相对于打火石2可操作地设置，从而来自打火石2的火花能够在气体通过出口26离开气体燃料通道30时将该气体点燃。可考虑和使用用于产生火花来点燃燃料的替代方法，例如上文所述的压电系统。

现在参见图4和5，在本发明的一个实施例中，燃烧器组件6通过联接器18流体连接于流体计量阀5的喷嘴9。联接器18由耐高温并且隔热的材料构成，例如热固性材料或诸如

之类的极其耐高温热塑性材料。于是，由高温预混合或蓝色火焰所产生的热量如下文所述容纳在燃烧室16内，且燃料储存器3与由于燃料燃烧而产生的该热量隔离。热量保持和传递程度的降低会减小传导到燃料储存器中的热量。这还会降低发生汽阻状况的机会。燃烧器组件6直接并且刚性地连接于燃料计量阀5，从而为燃烧位置提供增强的且连续的燃料供给。图5是沿剖线V-V对图4剖取的剖视图，示出用在燃烧器组件6的组装中的各部件的细节，且该燃烧器组件具有用于燃料混合的进气端口10和燃料计量阀5。

此外，燃烧室16设置成与燃烧器组件6连接。代替现有技术的隔热陶瓷材料，燃烧室16由诸如不锈钢之类的材料构成。本领域技术人员会认识到的是，燃烧室可由任何耐热材料构成。金属燃烧室16相对于来自预混合火焰的热量保护火焰附近的部件。金属燃烧室16还比现有技术的陶瓷材料更强并且对于外力更具耐性，由此屏蔽其它部件，使这些部件不会由于例如被落下的突然冲击而受损。

图4和5中所示的构造允许燃烧器组件6和燃烧室16通过联接器18而直接连接于燃料计量阀5。不同于使用塑料管的现有技术构造，联接器18提供刚性且稳定的连接，并且由此降低燃烧器组件6变得从燃料计量阀5脱开的可能性。使用由耐高温稳定隔热材料构成的联接器18也会减小热量向燃料储存器3的传导。联接器18允许使用金属燃烧室16来代替陶瓷隔热腔室7，从而为打火机部件提供增强的保护。

燃烧器组件6具有至少一个进气端口10，该进气端口与气体燃料通道30流体连通。在打火机20的工作过程中，燃料输送通过气体燃料通道30，且来自周围大气的空气进入进气端口10，在此空气与气体燃料通道30中的燃料混合，在这之后，混合物通过出口26通至燃烧器组件6。当点燃时，离开燃烧器组件6的空气和燃料混合物以蓝色火焰型式燃烧。

图6和7示出本发明燃烧器组件的放大剖视图。该视图示出其中插有改型联接器18的燃烧器组件6。联接器18可摩擦地或通过螺纹装配在形成于本体11中的接纳件内，并且摩擦地或通过螺纹连接于燃料计量阀5。改型联接器18具有一体的喷气孔24，该喷气孔消除对于由现有技术所使用的并且在图4和图5中示出的分离气体喷孔盘12、O形圈14或垫圈13的需求。使锥形喷气孔24一体地形成到改型联接器18中会减小对于O形圈的需求，并且会降低相关联的O形圈由于暴露于高温或过度使用而失效的机会。使用较佳地中心地且轴向地定位在改型联接器18内的一体喷气孔24还会减小用于构造打火机20所需要的部件数量，并且还会降低组装成本。改型联接器18的耐高温隔热材料还产生隔热屏障，以减小热量如图2和3所示通过喷嘴9向燃料计量阀5的传导。

实际上，使用者可通过利用手指致动打火机来打火，以将流体流从燃料储存器3引导至并且引导通过燃料计量阀5和气体燃料通道30。如本文所使用的，术语“流体”指代气态、液态、等离子态的流体或者它们的组合。燃料可在进入气体燃料通道30之前行进通过气流调节器22。此种系统详细地在McDonough等人的于2006年10月13日公开的美国专利申请公开号2007/0089488进行了描述并且可包括一系列阀和限流器，且该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。燃料行进通过计量阀5，该计量阀刚性地连接于燃烧器组件6。燃料与通过进气端口10进入的大气混合，且该进气端口与气体燃料通道30流体连通。然后，燃料通过出口26离开气体燃料通道30并进入燃烧器组件6。该燃料利用点火系统点燃，且该点火系统也类似地由使用者的手指致动。预混合蓝色火焰得以产生并且具有更高的热量和稳定性。

尽管已经结合某些实施例描述了本发明，但是并不意味着将本发明的范围限于所阐述的特定形式，而是相反，意味着覆盖可包括在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的这些替代形式、改型和等同物。

Claims (17)

1.一种可燃燃料的燃烧器组件，包括：

燃料源；

气体通道，所述气体通道与所述燃料源流体连通；

至少一个进气端口，所述至少一个进气端口与所述气体通道流体连通；

燃烧室组件，所述燃烧室组件与所述气体通道流体连通；

以及

刚性的隔热联接器，所述联接器将所述燃烧室组件连接于所述燃料源，且所述气体通道被引导通过所述联接器。

2.如权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述联接器包括耐高温热塑性材料。

3.如权利要求2所述的燃烧器组件，其特征在于，从包括酚醛塑料和聚醚酰亚胺的材料组中选择所述耐高温塑性材料。

4.如权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述燃烧室组件包括金属。

5.如权利要求4所述的燃烧器组件，其特征在于，所述燃烧室组件由如下材料构成：所述材料选自包括不锈钢和钨的材料组。

6.如权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述燃料包括一种或多种烃类。

7.如权利要求6所述的燃烧器组件，其特征在于，所述燃料包括丁烷。

8.如权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，大气通过所述进气端口进入所述气体通道并且与所述燃料混合。

9.如权利要求8所述的燃烧器组件，其特征在于，所述大气在进入所述燃烧室组件之前与所述燃料混合。

10.如权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，由点火器产生的火花被引导至所述燃烧器组件的出口。

11.如权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，还包括燃料计量阀，所述燃料计量阀设置成在所述燃料源和所述联接器之间与所述气体通道流体连通。

12.如权利要求11所述的燃烧器组件，其特征在于，所述燃料计量阀通过螺纹和压配方式中的一种附连于所述联接器。

13.如权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述联接器通过螺纹和压配方式中的一种附连于所述燃烧室组件。

14.如权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述联接器还在其中包括喷气孔，所述喷气孔用于对通过其中的气流进行计量。

15.如权利要求14所述的燃烧器组件，其特征在于，所述联接器喷气孔中心地设置在所述联接器内，并且在所述流体源和所述燃烧室组件之间提供流体连接。

16.如权利要求14所述的燃烧器组件，其特征在于，所述喷气孔在剖视图中呈锥形。

17.一种可燃燃料的燃烧器组件，包括：

燃料源；

气体通道，所述气体通道与所述燃料源流体连通；

至少一个进气端口，所述至少一个进气端口与所述气体通道流体连通；

燃烧室组件，所述燃烧室组件与所述气体通道流体连通；以及

刚性的隔热联接器，所述联接器将所述燃烧室组件连接于所述燃料源，且所述气体通道被引导通过所述联接器并且对通过所述燃烧器组件的气流进行调节。

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