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Die Erfindung bezieht sich auf Feuerzeuge, die mit einem gasförmigen
Brennstoff, z. B. Butan, betrieben werden, und betrifft insbesondere ein Feuerzeug,
bei dem das Entzünden des Brennstoffs mit elektrischer Funkenzündung durch ein piezoelektrisches
Element erfolgt.
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Seit vielen Jahren bemühen sich die Fachleute darum, einen Ersatz
für die vorerwähnte Anordnung zu finden, mit der die meisten im Handel befindlichen
Feuerzeuge zur Zeit ausgerüstet sind. Die französische Patentschrift 1088 304 zeigt
beispielsweise eine Anordnung der vorerwähnten Art, jedoch mit Zündstein und Reibrädchen.
Als Beispiele für die bisherigen Bemühungen, die mit Zündstein und Reibrad arbeitenden
Anordnungen zu vermeiden, kann auf elektrische Batterien verwiesen werden, die mit
einem Zündwiderstand zusammenwirken, um den Feuerzeugdocht zu entflammen. Dies ist
z. B. in der USA.-Patentschrift 1963 345 beschrieben. Man hat auch katalytisch wirkende
Vorrichtungen zur Entzündung des Brennstoffs vorgeschlagen, wie aus der USA.-Patentschrift
2 052111 zu erkennen ist.
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Andere Erfinder haben versucht, Docht und Brennstoff sowie Reibrad
und Zündstein dadurch entbehrlich zu machen, daß elektrisch beheizte Widerstände
zum unmittelbaren Anzünden der Zigaretten verwendet werden (vgl. USA.-Patentschrift
1728 292).
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In der deutschen Auslegeschrift 1164 141 ist ein Feuerzeug
mit elektrischer Funkenzündung beschrieben, bei dem zur Erzeugung der Funken zum
Entflammen des Brennstoffes ein piezoelektrischer Wandler vorgesehen ist.
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Aus der USA.-Patentschrift 2 482 794 ist ein Gasfeuerzeug bekannt,
bei welchem die Zündung mittels eines elektrischen Funkens erfolgt, der durch die
Entladung eines Kondensators erzeugt wird. Mittels eines venturiartigen Vergasers
wird ein Gas/Luft-Gemisch hergestellt, dessen Verhältnis während des Zündvorgangs
und der gesamten Betriebsdauer konstant ist. Die Wahl des unveränderlichen Verhältnisses
von Gas zu Luft in dem Gemisch stellt einen Kompromiß dar; ein optimales Mischungsverhältnis
für eine sichere Zündung kann nicht erreicht werden.
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Aus der deutschen Patentschrift 1132 756 ist ein Gasfeuerzeug
mit Zündung durch einen elektrischen Heizkörper bekannt, bei dem eine übermäßige
Abkühlung des Heizkörpers durch den aus der Brennerdüse austretenden Gasstrom dadurch
vermieden wird, daß der Heizkörper einer Hilfsdüse mit geringer Gasströmung zugeordnet
ist, an der Luft vorbeistreicht, die von dem Gasstrom der Hauptdüse durch Venturiwirkung
in Verbindung mit einer Blende angesogen wird. Die Zündung erfolgt an der Hilfsdüse,
wodurch sekundär das Gas an der Hauptdüse entzündet wird. Ein wohldefiniertes, konstantes
Gas/Luft-Gemisch zur sicheren Zündung durch einen einzelnen elektrischen Funken
ist durch diese Anordnung nicht gegeben.
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Alle bekannten Einrichtungen weisen in der Tat Nachteile auf. Feuerzeuge
mit elektrischer Funkenzündung haben allgemein den Nachteil, daß ein einzelner Funken
in der Regel nicht ausreicht, um ein Gas, wie Butan, zu entzünden. Es ist andererseits
praktisch nicht möglich, auf einfache Weise eine Funkenfolge zu erzeugen, ähnlich
derjenigen, die durch Reiben eines Zündsteins an einem Reibrad entsteht, es sei
denn, daß verwickelte Einrichtungen benutzt werden, die aber für eine Verwendung
in einem Feuerzeug zu sperrig und kostspielig sind. Werden z. B. Batterien zur Erzeugung
der zur Heizung eines Widerstands notwendigen elektrischen Energie verwendet, so
werden die Einrichtungen nicht nur sehr voluminös, sondern sie erfordern auch einen
häufigen Ersatz der Batterien. Mit Katalysatoren betriebene Einrichtungen arbeiten
nicht rasch genug; außerdem können sich Kohlerückstände auf dem Katalysator absetzen,
was die Einrichtungen noch unwirksamer macht. Feuerzeuge mit piezoelektrischer Zündung
können so gedrungen gebaut werden, daß man sie als Taschenfeuerzeuge und nicht nur
als die sehr viel größerenTischfeuerzeuge verwenden kann. Gasfeuerzeuge mit piezoelektrischer
Zündung funktionieren andererseits nur dann zufriedenstellend, wenn unter anderem
das Verhältnis von gasförmigem Brennstoff und Luft in bestimmten Grenzen liegt.
Dies beruht eben, wie bereits erwähnt, darauf, daß die piezoelektrischen Einrichtungen
praktisch nur einen einzigen Funken erzeugen. Um einen einwandfreien Betrieb, d.
h. die sichere Entzündung des Brennstoffs zu gewährleisten, muß also ein Gas/Luft-Gemisch
erzeugt werden, das praktisch explosiv ist.
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Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung zum Mischen
von Luft und gasförmigem Brennstoff für ein Gasfeuerzeug mit piezoelektrischer Zündung.
Erfindungsgemäß ist die Mischvorrichtung zwischen dem Brennerventil und der Funkenstrecke
in bekannter Weise angeordnet, deren Luftzuführungsöffnung nach Art eines Lötrohrs
während des ersten Abschnitts der Öffnungsdauer des Brennerventils offen ist, sich
jedoch nach erfolgter Zündung des Gemisches vollständig oder nahezu vollständig
schließt. Der Funkenstrecke wird eine Mischung von Luft und gasförmigem Brennstoff
in für die Entzündung optimalem Mischungsverhältnis zugeführt.
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Die Mischvorrichtung weist gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform
einen vertikalen, zylindrischen Körper auf, der im Gehäuse des Feuerzeugs zwischen
dem Brenner und den Elektroden der Funkenstrecke angeordnet ist und aus einem unteren
Abschnitt mit verhältnismäßig großem Durchmesser und einem oberen Abschnitt mit
kleinerem Durchmesser besteht, wobei an dem oberen Ende des oberen Abschnitts ein
ringförmiger Flansch vorgesehen ist, dessen Durchmesser ein wenig kleiner als der
des unteren Abschnitts ist, wobei ferner in dem zylindrischen Körper einerseits
ein in Achsrichtung verlaufender Kanal, der sich über beide Abschnitte des Körpers
erstreckt und an seinem unteren Ende in eine kegelstumpfförmige nach außen sich
erweiternde Eintrittsöffnung übergeht, und andererseits ein Querkanal, der den in
Achsrichtung verlaufenden Kanal im oberen Abschnitt des Körpers, jedoch in unmittelbarer
Nähe des unteren Abschnitts durchquert, vorgesehen sind, und der zylindrische Körper
konzentrisch an seinem oberen Abschnitt eine Hülse trägt, die einen ringförmigen
Raum zwischen sich und dem Flansch freiläßt.
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Wenn der Brenner des Feuerzeugs gleichzeitig das Ventil bildet und
für den Austritt des Gases hochgehoben wird, ist nach einem weiteren Merkmal der
Erfindung die kegelstumpfförmige Eintrittsöffnung des in Achsrichtung verlaufenden
Kanals des Mischers so dimensioniert und in einer solchen Höhe im Feuerzeug angeordnet,
daß sie am Ende der Aufwärtsbewegung beim öffnen des Brenners ganz durch den Kopf
des Brenners geschlossen wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile
des Feuerzeugs nach der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines
in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels des neuen Feuerzeugs hervor.
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F i g. 1 zeigt das Feuerzeug in schaubildlicher Darstellung; F i g.
2 ist in größerem Maßstabe ein senkrechter Mittellängsschnitt durch das Feuerzeug
nach F i g. 1; F i g. 3 und 4 zeigen Schnitte nach den Linien III-III bzw. IV-IV
der F i g. 2; F i g. 5 zeigt in starker Vergrößerung und im Mittellängsschnitt die
aus dem Brennerventil und der Mischvorrichtung für Luft und Gas bestehende, auch
in F i g. 2 gezeigte Einrichtung.
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Wie insbesondere aus den F i g. 1 und 2 zu erkennen ist, weist das
Feuerzeug 10 ein äußeres Gehäuse auf, das aus zwei Teilen 11 und 12 besteht.
Oben befindet sich im Gehäuse eine Öffnung 13, durch die die Flamme austreten
kann. Das Gehäuse umschließt einen Vorratsbehälter 14, der den flüssigen
gasförmigen Brennstoff, in der Regel Butan, enthält, der in dem Behälter unter Druck
steht.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Vorratsbehälter
14 in der gleichen Weise ausgebildet und beschaffen, wie dies in der französischen
Patentschrift 1333 102 beschrieben ist.
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Es ist in diesem Zusammenhang allerdings darauf hinzuweisen, daß die
vorliegende Erfindung nicht auf ein Feuerzeug mit auswechselbarem Brennstoffbehälter
beschränkt, sondern in gleicher Weise auch in solchen Fällen anwendbar ist, in denen
ein fester Vorratsbehälter mit besonderem Füllventil vorgesehen ist, wie dies beispielsweise
in der bereits erwähnten französischen Patentschrift 1088 304 dargestellt
ist.
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Der Vorratsbehälter 14 trägt eine aus einem Ventil 15 und einem
Brenner 16 bekannter Bauart bestehende Einrichtung; der Brenner weist einen etwa
kegelstumpfartig ausgebildeten Kopf auf. Auch diese Anordnung ist durch die französische
Patentschrift 1088 304 bekannt geworden.
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Wie aus F i g. 5 zu erkennen ist, steuert das Ventil 15 die aus dem
Brenner 16 austretende Gasmenge. Der Brenner hat eine Axialbohrung 17, die frei
nach außen mündet und mit dem Ventil 15 zusammenwirkt. Durch den Kanal 17
kann das Gas nach außen treten.
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Aus den F i g. 2 bis 5 ist zu erkennen, daß oberhalb des Brennerkopfes
16 eine Mischvorrichtung 18
für die Luft und das Gas vorgesehen ist.
Diese Mischvorrichtung 18 besteht aus einem zylindrischen Körper, der zwei
Teile verschiedener Durchmesser aufweist, und zwar einen unteren breiteren Teil
18 a und einen oberen engeren Teil 18 b, der einen ringförmigen Flansch
18 c besitzt. Die Mischvorrichtung 18 hat einen in Achsrichtung verlaufenden Kanal
19,
der durch die ganze Länge der Mischvorrichtung hindurchgeführt ist und
an seinem oberen Ende 20
mündet. Am unteren Ende ist der Kanal 19 kegelstumpfartig
aufgeweitet, wie dies bei 21 gezeigt ist. Etwa in der Mitte der Länge des Kanals
19 sind seitliche Öffnungen 22 vorgesehen. Diese Öffnungen 22 stehen mit der Atmosphäre
durch eine Ringöffnung 23 in Verbindung, die am oberen Ende der Mischvorrichtung
18 zwischen dessen Flansch 18 c und einer kaminartigen Hülse 24 vorgesehen
ist, die um den unteren Teil 18 a und vorzugsweise auf einem ringförmigen
Flansch dieses Teils befestigt ist.
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Die Mischvorrichtung 18 ist in Öffnungen bzw. Aussparungen
25, 26 eines Kastens 27 angeordnet, der von einer Querwand 28 des oberen Gehäuseteils
11 gebildet wird.
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Damit Gas durch den Brenner 16 austreten kann, muß das Ventil
15 mittels eines Ventilhebels 29 geöffnet werden, der um eine im Gehäuse
12 vorgesehene Achse 30 schwenkbar ist und mittels eines Druckstücks
31 betätigt werden kann, das sich durch Fingerdruck bewegen läßt. Zu Beginn des
Niederdrückens des hinteren Abschnitts des Druckstücks 31
wird der Ventilhebel
29, welcher mit einem gabelförmigen Ende 32 unter den Kopf des Brenners 16
greift, um die Achse 30 verschwenkt. Hierbei wird der Brennerkopf angehoben und
das Ventil 15 geöffnet, so daß Gas aus dem Vorratsbehälter 14 durch
das Ventil und den Brenner 16 austreten kann. Infolge des Gasdrucks wird in der
Mischvorrichtung 18
Luft durch die Öffnung 21 angesaugt. Das Gemisch
aus Luft und Gas bildet sich im Kanal 19. Sobald das Gemisch am oberen Ende
der Mischvorrichtung 18
aus der Öffnung 20 austritt, enthält es maximal
nur etwa 10 % Gas, und zwar wegen der Ansammlung von Luft im Kanal 19 und dem Einströmen
dieser Luft durch die Öffnung 21. Der austretende Strom des Luft/Gas-Gemisches
wird an der Mündung 20
durch einen Funken entzündet. Dieser Funken wird durch
eine piezoelektrische Einrichtung 33 erzeugt. Infolge des Vorhandenseins der Öffnungen
22 und 23
erfolgt die Entzündung des Luft/Gas-Gemisches in der gleichen
Form wie bei einem Lötrohr od. dgl.
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Wird der hintere Teil des Druckstücks 31 vollständig nach unten bewegt,
so bringt der Ventilhebel 29
den kegelstumpfartigen Kopf des Brenners
16 in Berührung mit der Öffnung 21 der Mischvorrichtung
18.
Auf diese Weise wird der Eintritt von Luft durch die Öffnung 21 unterbrochen.
Der an der Mündung 20 austretende Gasstrom besteht nunmehr nur noch aus reinem Gas,
das genauso verbrennt wie in einem üblichen Gasfeuerzeug.
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Bei der Ausführungsform nach den F i g. 2 bis 4 besteht die piezoelektrische
Einrichtung zur Funkenerzeugung aus einem piezoelektrischen Element 34,
das
von einem Träger aus einem Baustoff, beispielsweise aus Metall, mit einem das Element
schützenden Isolierkörper gehalten wird. Der Träger weist eine biegsame Isolierhülse
35, einen Isolierpfropfen 35 a und ein U-förmiges Metallstück 36 auf, das in dem
Gehäuseteil 11 um eine Achse 37 schwenkbar ist, die außerdem einen Nocken
38 und das Druckstück 31
trägt. Wird das Druckstück 31 im Sinne des
Pfeils F (F i g. 2) niedergedrückt, so wirkt der Nocken 38 auf einen Druckpfropfen
39. Auf diese Weise wird ein mechanischer Druck auf das Element 34 ausgeübt und
in ihm eine elektrische Energie erzeugt. Sobald diese elektrische Energie groß genug
ist, entlädt sich das Element 35 über eine isolierte Leitung oder eine Elektrode
40.
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Neben der oberen Mündung 20 der Mischvorrichtung
18 befindet sich eine an Masse angeschlossene feste Elektrode 41. Die Elektroden
40 und 41 bilden zwischen sich eine Funkenstrecke 42. Die in dem piezoelektrischen
Element durch mechanische Energie mittels des Nockens und des Druckpfropfens erzeugte
Spannung reicht aus, um einen Funken über die Funkenstrecke 42 etwa in dem
Augenblick überspringen
zu lassen, in welchem die Mischung aus
Luft und Gas aus der Mündung 20 der Mischvorrichtung 18 austritt.
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Der an der Funkenstrecke 42 überspringende elektrische Funken reicht
aus, um das aus dem Brenner 16 austretende Gas zu entzünden. Die Flamme brennt so
lange, wie das Druckstück 31 in niedergedrücktem Zustande gehalten wird. Läßt der
auf das Druckstück ausgeübte Druck nach, so wird das Druckstück mittels einer Rückholfeder
43 in seine Ruhestellung zurückgeführt und der Austritt von Gas aus dem Ventil 15
wird unterbrochen.
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Die Elektroden können gegebenenfalls an die beiden entgegengesetzten
Pole des piezoelektrischen Elements angeschlossen sein. In diesem Falle sind die
beiden Elektroden zu isolieren, jedoch so anzuordnen, daß sie in einem die Funkenstrecke
bildenden Abstand voneinander liegen.
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Selbstverständlich ist im übrigen die Erfindung nicht auf die beschriebenen
und auf der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsformen und insbesondere nicht
auf ein Feuerzeug beschränkt, das mit einem anhebbaren Ventil ausgestattet ist.
Die Fachleute wissen, daß es noch andere Mittel gibt, um den Austritt des Gases
zu steuern. Die Erfindung ist also ganz allgemein in derZwischenschaltung einerMischvorrichtung
für Gas und Luft zwischen dem Brenner eines Gasfeuerzeugs und der Funkenstrecke
einer piezoelektrischen Zündvorrichtung zu sehen.