DE1632682A1

DE1632682A1 - Gasfeuerzeug

Info

Publication number: DE1632682A1
Application number: DE19661632682
Authority: DE
Inventors: Kenjiro Goto
Original assignee: Mansei Kogyo KK
Current assignee: Mansei Kogyo KK
Priority date: 1965-11-11
Filing date: 1966-11-10
Publication date: 1972-02-03
Also published as: DE1782767A1; US3425783A; GB1163300A

Description

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Manaei Kogyo Kabushiki Kaiaha in Kawaguohi-shi/Japan

Gasfeuerzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein Feuerzeug mit flüssigem Gas und einer piezoelektrischen Funkenzündeinrichtung.

Es ist bereits bekannt, Gasfeuerzeuge mit flüssigem Gas als Brennstoff, die im folgenden als "Gasfeuerzeuge" bezeichnet werden, mit einem piezoelektrischen Kristallelement zu versehen, dae bei Anwendung eines plötzlichen und kurzen Drucks auf dae Element ; einen Zündstrom großer Spannung erzeugt„ beispielsweise Zünctfunken zwischen einem Paar Zündelektroden _f die dicht an der Gasaustrittsöffnung einer üblichen Brennerdüse des Feuerzeuges angebracht sind.

Wegen der oftmaligen und häufigen Brüche der Elemente bei Folgen .'häufig wiederholter Zündvorgänge haben diese piezoelektrischen

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Elemente eine kurze lebensdauer. Es hat sich gezeigt, daß diese Brüche auf den excentrischen Druck des piezoelektrischen Kristalls zurückzuführen sind, der zu einer teilweisen Trennung des beispielsweise durch Anwendung von Klebstoff fest angebrachten druckaufnehmenden Metallkopfes vom Kristall führt.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Gasfeuerzeug zu schaffen, bei dem der Bruch des piezoelektrischen Elementes während des Gebrauchs auf ein Minimum herabgesetzt wird, so daß seine lebensdauer verlängert und gleichzeitig eine sichere und gute Zündung des gasförmigen Brennstoffs bei jeder Druckanwendung auf den Kopf des piezoelektrischen Elementes mit Hilfe eines dafür vorgesehenen Hammers erreicht wird.

Bei der Verwendung üblicher Gasfeuerzeuge ergeben sich weitere Nachteile, da eine Überhitzung der Funkenelektroden durch die ausströmende Flamme vermieden werden muß, denn diese Elektroden befinden sich dicht am Auslaßende der Brenndüse. Bei bekannten Anordnungen wurden diese Elektroden zur Vermeidung von Überhitzung nach Erzeugung von Zündfunken aus ihrer Arbeitslage zurückgestellt. Dies erfordert einen sehr komplizierten Mechanismus zum Zuführen und Zurückstellen der Elektroden bei jeder Zündbetätigung.

Ee soll ferner ein verbessertes Gasfeuerzeug geschaffen werden, bei dem eine Überhitzung der Zündelektroden sogar dann vermieden wird, wenn das Gas für längere Zeit, beispielsweise zehn Minuten, brennt.

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Außerdem soll das Gasfeuerzeug sehr kompakt gebaut sein, wirtschaftlich zu fertigen sein und gut arbeiten.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Gasfeuerzeug gemäß der Erfindung in Uiehtbetätigungsstellung.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ansicht etwas vereinfacht, um die äußere Form des Gasfeuerzeuges zu zeigen. Es befindet sich in Arbeitslage.

Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung verschiedene wichtige Teile des vorstehenden Ausführungsbeispiels, wobei ί jedoch ein Schieberteil in seine Zwischenlage gedrückt j ist. ·

Fig. 4 ist ähnlich Fig. 3, wobei das Schieberteil ganz In die unterste Stellung gedrückt ist.

Fig. 5 zeigt die Vorderansicht verschiedener Betätigungsteile in Fig. 4 von rechts nach links gesehen. Dabei ist zur Darstellung der inneren Betätigungsteile die Figur etwa zur Hälfte im Längsschnitt gezeigt. \

Fig. 6 zeigt eine Ansicht der Fig. 4 von unten, wobei der darin : befestigte Brennstoffbehälter zur Vereinfachung heraus- \ gelassen wurde. * ι

Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Brenndtisenanordnung, wobei zusätzlich eine Zündschaltung vereinfacht dargestellt ist.

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^% Das in Fig. 1 dargestellte Gasfeuerzeug hat ein zylindrisches Gehäuse 10, das bei 10a am oberen Ende halb offen und bei 10b am unteren Ende ganz offen ist. Dort ist es mit einer Bodenplatte 17 verschlossen, die von mindestens einem Paßstift 18 und einem verschiebbaren Stift 100 gehalten wird. Der Stift 100 ist verschiebbar in einem waagerecht in der Bodenplatte 17 an- . gebrachten Sa'ekloeh 101 befestigt und wird von einer in dem loch angebrachten Feder 102 unter Druck gesetzt. Der Stift 100 hat ein verkleinertes Ende 100a, das bündig von einem in der Gehäusewand nahe dem unteren Ende 10b vorgesehenen Loch 103 aufgenommen wird. Die Gehäusewand hat eine Mehrzahl von Lufteinlaßöffnungen 10c, um den geschlossenen oberen Raum oberhalb des Brennstoffbehälters 12 für das flüssige Gas, der in der unteren linken Ecke des Innenraums des Gehäuses 10 angeordnet ist, mit der umgebenden Luft zu verbinden, so daß Verbrennungsluft zugeführt wird.

Die schließende obere Gehäusewand 1Od hat eine llammenaustrittsöffnung 1Oe, die in der Senkrechten mit dem Plammenführungsmundstück 19 fluchtet, das aus wärmewiderstandsfähigem Material, beispielsweise Keramik wie Steatit, besteht und fest auf einem am oberen Endteil einer üblichen Brenngasdüse 20 befestigten üanschstüek 104 angebracht ist. Die Düse 20 ist mit ihrem unteren Teil im Inneren eines üblichen Düsenventils 11 verschiebbar befestigte Ist die Düse 20 in der gezeigten Stellung, so ,. ' · ist das Düsenventil 11 geschlossen, so daß kein gasförmiger

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Brennstoff aus dem Inneren des Brennstoffbehälters 20 durch das Ventil 11, die Düse 20 und das Mundstück 19 heraustreten kann* Wird dagegen die Düse 20 zusammen mit dem Mundstück 19 und dem Flanschstück 104 absichtlich nach oben gebracht, wie im folgenden näher beschrieben, so wird der im Brennstoffbehälter 12 enthaltene flüssige Brennstoff 105 in üblicher Weise in das Düsenventil 11 geleitet und darin verdampft und dann durch die Brenndüse 20 aus dem Mundstück 19 befördert. Im Boden des Brennstoffbehälters 12 ist ein Brennstoffüllventil 21 vorgesehen, durch, das flüssiger Brennstoff in üblicher Weise nachgefüllt werden kann. *'

Das piezoelektrische Element 13 hat vorzugsweise die Porm eines starren, runden Zylinders, der beispielsweise aus Bariumtitanat| Bleizirkonat oder ähnlichen keramischen Stoffen, die in üblicher* Weise polarisiert sind, besteht. Das Element ist mit seinem unteren Ende unter Zwischenschaltung einer Aluminiumplatte 24 starr in einem metallischen Kopf 23, beispielsweise mit Hilfe von Klebstoff, befestigt.

Der Kopf 23 hat an der unteren oder druckaufnehmenden Fläche einen Ansatz 23a, der das obere Ende einer Druckstange 31 aufnimmt. Ihr unterer Teil weist Sohraubengänge 31a auf, die in eine Einstellmutter 32 greifen. Durch Drehen dieser Mutter 32 kann die Druckstange 31 entlang ihrer Längsachse verschoben wer-. den, so daß der über den Kopf 23 auf das piezoelektrische Element 13 wirkende Anfangsdruok verändert werden kann,

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Das Hammerstüek 14 ist mit Hilfe einer Verstellbuchse 106 unter „ Druck mit der Druckatange 31 verbunden, so daß diese gleichzeitig mit der Hammerverschiebanordnung betätigt wird. Falls erforderlich, kann auf die Verstellung verzichtet werden. Um die Druckstange 31 ist eine Druckfeder 29 angeordnet, die zwischen dem Hammerstück 14 und der Einstellmutter 32 eingespannt ist.

Am oberen Ende oder dem positiven Pol des piezoelektrischen ψ Elementes 13 ist eine Leiterplatte 25 vorgesehen, die aus Kupfer, Bronze oder ähnlichem Leitermaterial hergestellt ist und leitend und dicht am Element angeordnet ist und auf der Rückseite einen Isolierblook 26, vorzugsweise aus Aluminium, Steatit o.ä» Isoliermaterial hoher mechanischer Festigkeit, trägt.

Bine Schutzbuchse 27 aus isolierendem» synthetischem Harz, bei-

■ spielsweise ^tetrafluorethylen» Polystyrol, Phenolharz o.a., umschließt durch Aufbringen von flüssigem Siliziumwachs o.a. die piezoelektrische Anordnung aus dem Kopf 23» dem piezoelektri- ! sehen Element 13, der Leiterplatte 25 und dem Isolierblock 26

derart, daß die Anordnung eine mechanische Einheit bildet. Die j Sohutzbuchse 27 hat eine seitliche öffnung 27a, durch die sich * das freie Ende der Leiterplatte 25 erstreckt»

; Bin Drahtleiter 109 ist mit seinem einen Ende an dem freien Ende der Leiterplatte 25 angelötet, während sein anderes Ende

■ über einen funkenfesten und verzögernden Widerstand 108 mit der positiven Funkenelektrode 110 verbunden ist. Der Drahtleiter

: 109, der Widerstand 108 und der Fußteil der Funkenelektrode 110-,

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werden von einem gebogenen Schutzrohr 107 umschlossen und gehalten, das vorzugsweise aus isolierendem, synthetischem Harz besteht und sich von der Öffnung 27a wie gezeigt nach außen und · oben eistreckt. Das Schutzrohr 107 wird im oberen Teil von einem halbgeschlossenen, keramischen Isolator 113 umschlossen, durch den die"Elektrode 110 hindurchgeführt ist» Sie ragt etwas heraus, so daß die positive Blektiode gegenüber einer zugehörigen negativen Elektrode 111 liegt, wodurch man einen dauernden Fun- ; kenspalt erhält. Die Elektrode 111 ist fest an einem sich waagerecht erstreckenden Trägerarm 114 befestigt, der aus einem star- , ren und leitenden Metall, beispielsweise Stahl, besteht und aus · einer Metallfassung 22 herausragt, die sich senkrecht von der ; oberen Wand des Brennstoffbehälters 12 erstreckt· Die Fassung 22 ^: dient zum Halten des Isolators 113, der geeignete Ansätze auf- ; weist, die in entsprechende Öffnungen 22a in der Fassung 22 greifen, wie anhand von Fig. 2 näher erklärt werden wird.

i Die Halterung 28 besteht aus Eisen, Zink o.ä* Metall oder einer I Legierung. Sie hat im Querschnitt einen länglichen Kanal und berührt unter Druck die oberen Teile des Isolators 26 und der , Schutzbuchse 27. In einer Abwandlung kann der Isolator 26 durch ^!

eine in Reihe angeordnete zweite piezoelektrische Anordnung er- ^f setzt werden, die dem ersten piezoelektrischen Element 13 elek-• trisch parallel geschaltet ist. Diese Anordnung ist in den Fig. 1 ι und 5 gezeigt.

Die Betätigungsfeder 30 für den Hammer 14 liegt an einer Schulter

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14a des Hammers. Das untere Ende der Feder liegt unter Druck auf einer Federhalterung 115, die ein'Teil der Einstellmutter 32 "bildet. Diese ist mit der unteren Wand 116a des Halterahmens 116 über ein Verschlußstück 117 verbunden. Der Rahmen 116 hat von links nach rechts in Fig. 1 und 2 gesehen eine längliche Rechteckform. Dies ist auch den Fig. 3-6, insbesondere Fig. 5, zu entnehmen.

Das obere Ende des Befestigungsrahmens 116 besteht aus einem sich überlappenden doppelwandigen Aufbau, aus oberen Wandteileri 116b und 116c, die unter Druck mit der abgesetzten oberen Fläche der Halterung 28 zusammenliegen. Der Rahmen 116 ist mit seinem unteren Ende 116a in einem in der Bodenplatte vorgesehenen Ansatz 119 befestigt, während das obere Ende des Rahmens von der unteren Kante 1Of des nach unten gebogenen Teils der oberen Wand 1Od' des Feuerzeuggehäuses 10 gehalten wird. Das untere Schraubende der Stange 31 wird in einer durch die untere Seitenwand 116a gebohrte SchraubÖffnung 118 gehalten.

Der Betätigungsschieber 16 enthält einen Druckkopf 120 und einen Steg 121, der horizontal geschnitten einen kanalförmigen Querschnitt hat und durch Pressen aus einer Platte hergestellt wird. Der Schieber 16 ist mit seinem Steg 121 überlappend und verschiebbar mit dem Rahmen 116 verbunden (siehe Fig. 3 und 4). Der Steg 121 hat einen Ansatz 121a, an dem ein Ende der Rückstellfeder 122 angebracht ist, während ihr anderes Ende von dem obe- " ren Teil einer an der Bodenplatte 17 gehaltenen länglichen Scha-

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le 123 getragen wird. Sie ist in der rechten unteren Ecke des Innenraums des Gehäuses 10 in Fig. 1 und 2 angeordnet, so daß der Schieber 16 immer federnd nach oben gedrückt wird.

Ein abgestufter Stift 36 ist am unteren Teil des Stegs 121 befestigt. An dem Stift 36 ist drehbar ein Haken 37 befestigt, der in Pig. 3 und 4 durch eine Feder 124 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird.

Am Hammerstück 14 ist ein Bewegungsstift 33 befestigt, der eine Buchse 34 drehbar hält, die normalerweise den Haken 37 berührt* Zur Verhinderung von ungewolltem Abrutschen der Buchse 34 tob Stift 33 ist ein Springring 35 vorgesehen, der in einer runden Kerbe 33a im Stift angebracht ist.

Der Betätigungshebel 43 zum Anheben der Brennerdüse 20 von der in Fig. 1 gezeigten Lage in die in Fig. 2 gezeigte Lage ist über einen Drehstift 44 drehbar an der Fassung 22 befestigt. Befindet sich das Gasfeuerzeug in der Ruhelage, so ist das Ende 43a des Hebels τοη dem zugehörigen Ansatz 102a des Druckkopfes 102 getrennt (siehe Fig. 1). In der Arbeitslage gemäß Fig. 3 und 4 drücken die Teile 43a und 120a gegeneinander.

Das Gasfeuerzeug wird folgendermaßen betätigt.

Soll eine Zündung des gasförmigen Brennstoffs erfolgen, so wird «it dem Finger auf den Druckkopf 120 des Betätigungsechiebers 16 gegen

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den Druck der Feder 122 gedrückt, wodurch der Schieber den Haken 37 beeinflußt. Durch die Berührung des Hakens 37 und des Stiftes 33 wird das Hammerstück nach unten bewegt, während die Feder 30 zusammengedrückt wird. Im Verlauf dieser Abwärtsbewegung wird das Hammerstück entlang der Stange 31 konzentrisch bezüglich der Längsachse der piezoelektrischen Anordnung aus Kopf 23, piezoelektrischem Element 13, Isolator 26 (der auch, wie vorstehend beschrieben, ein gleiches piezoelektrisches !Element sein kann) und Rücklagerstück 28 bewegt. Ist das Hammerstück über eine Zwischenlage gemäß Fig. 3 in eine vorbestimmte Stellung bewegt, so gleitet der Stift 33 mit der drehbaren Buchse 34 aus dem Ansatz im Haken 37, so daß das Hammerstück 14 vollständig vom Betätigungsschieber befreit ist und der Kraft der jetzt stark zusammengedrückten Feder 30 ausgesetzt ist. Dadurch schlägt das Hammerstück genau konzentrisch gegen die untere Fläche des Kopfes 23» wodurch ein gleichmäßig verteilter Druck auf den Kopf und damit auf das piezoelektrische Element 13 oder die Zusammenschaltung 13 und 26 ausgeübt wird.

Durch vorherige Einstellung der Mutter 32 kann die Stange 31 einen leichten Druck auf die piezoelektrische Anordnung ausüben, wodurch der Kopf des Element 13 dauernd unter Druck berührt, wodurch eine unbeabsichtigte Trennung des Kopfes vom Element verhindert wird, obwohl der Kopf häufigen und kräftigen Stoßen des Hammerstückes ausgesetzt ist. Die genannte konzentrische Führung des Hammers bezüglich der piezoelektrischen Anordnung trägt zur Verhinderung der

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unerwünschten. Trennung "bei, durch die mögliche Brüche des piezoelektrischen Elementes auftreten könnten.

Etwas bevor der genannte Stoßvorgang des Hammerstückes wirksam wird, berührt der Betätigungsansatz 120a des Druckkopfes das Ende 43a des Betätigungshebels, der dadurch im Uhrzeigersinn in Fig. 3 und 4 gedreht wird, um die Brennerdüsenanordnung 19-104-20 gegen den Druck einer im Düsenventil 11 vorgesehenen, nicht gezeigten Feder in ihre Lage zu bringen, so daß sich das Düsenventil in üblicher Weise öffnet. Dadurch verdampft der im Behälter 12 enthaltene flüssige Brennstoff im Ventil und tritt durch die Düse 20 und das Mundstück 19 in Form eines Gasstrahles aus. Nachdem nach dem Einsetzen dieses Gasstrahles einige Mikrosekunden vergangen sind, wird der genannte Stoßvorgang wirksam.

Die so erzeugte hohe Spannung, etwa 7000 - 10 000 Volt, wird über die Leiterplatte 25 von dem piezoelektrischen Element 13 oder den Elementen 13 und 26 und dann durch den Drahtleiter 109 und den Widerstand 108 zur positiven Seite der Funkenelektrode 110 fortgeleitet. Andererseits wird das negative Potential von der piezoelektrischen Anordnung über das Gehäuse 10 und den Trägerarm 112 zur negativen Seite der Funkenelektrode 111 geleitet, so daß im durch die beiden Elektroden begrenzten Funkenspalt kräftige Funken erzeugt werden, die den ausströmenden Gasstrom zünden und eine Flamme erzeugen, die aus der Flammenführungsöffnung 1Oe austritt.. Durch den austretenden brennenden Gasstrom erfolgt eine Ventilation,

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^v durch die Verbrennungsluft aus der umgebenden Atmosphäre durch die Lüfteinlaßöffnungen 10c gesogen wird.

Läßt der Fingerdruck auf dem Druckkopf nach, so kehren die bewegten Teile unter dem Einfluß der Feder 34 und der Feder in der Brennerdüse 11 in ihre Anfangslage zurück.

Soll die vorläufige Druckkraft der Stange 31 auf den metallischen" Kopf 23 eingestellt werden, so wird das Verschlußstück 117 durch Herunterziehen des nach oben gebogenen Endes des Verschlußsttickes von Hand zu einer flachen Platte gedrückt. Dann kann die Einstellmutter 32 in der einen oder anderen Richtung zum Feststellen oder Lösen gedreht werden, um irgendeine auf den Kopf 23 wirkende achsiale Vorkraft einzustellen· Each Beendigung dieser Einstellung wird das flache Verschlußsttick wieder umgebogen» um in einen der am Umfang der Mutter vorgesehenen Ansätze zu greifen. Beim Einstellen dient die Feder 29 zum Aufhalten der Aufwärtsbewegung der Mutter. ► Daher kann die Stange 31 nach oben bewegt werden, um den Druck auf den Kopf 23 zu vergrößern, wenn die Mutter in der entsprechenden Richtung gedreht wird.

Bei der abgeänderten Düsenanordnung hat das Düsenmundstück 200 eine Gasexpansionskammer 201, die mit dem Strömungsweg einer Düse, ähnlich der Düse 20 im vorstehenden Ausführungsbeispiel, verbunden ist.

Das Mundstück 200 hat eine Hauptgasöffnung 202 und eine zusätzliche

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Gasöffnung 203. Beide sind mit der Expansionskammer verbunden. Dicht an der zusätzlichen öffnung 203 ist ein Paar Funkenelektroden vorgesehen, die nur durch ^H+^H und "-" Zeichen- angedeutet sind. Sie können entsprechend den Elektroden 110 und 111 aus dem vorstehenden Ausführungsbeispiel aufgebaut sein. Ihr Aufbau wurde jedoch zur Vereinfachung nicht dargestellt.

Tritt durch öffnen des Brenn*rventils, das dem Ventil 1t in Pig. 1 ähneln kann, gasförmiger Brennstoff aus, so strömt das Gas durch die beiden öffnungen 202 und 203. Werden auf die beschriebene Weise !Funken erzeugt, so zündet zuerst der zusätzliche und schwächere Gasstrahl aus der kleineren öffnung 203. Der dann brennende zusätzliche Gasstrahl zündet den durch die Hauptöffnung 202 fließenden Hauptgasstrahl. Dadurch wird dessen Strömungsenergie vergrößert, und die zusätzliche oder Zündflamme wird entsprechend geschwächt, so daß die nachteilige Hitzewirkung der brennenden flamme auf die verhältnismäßig empfindlichen Funkenelektroden vermieden werden kann. Auf diese Weise erhält man eine wirksame und haltbare Funkenelektrodenanordnung, und die vorteilhafte Zündung der Brenneranordnung bleibt sogar auch erhalten, wenn das Gasfeuerzeug sehr oft und wiederholt benutzt wird.

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Claims

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Patentansprüche

η) Feuerzeug mit flüssigem Gas als Brennstoff und einer piezoelektrischen Funkenzündeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (29, 30., 31» 32) vorgesehen sind, die das piezoelektrische Element (13) oder die piezoelektrischen Elemente (13,26) zusammen mit dem druckaufnehmenden Kopf (23) einer als Druck wirkenden Vorspannung aussetzen und gleichzeitig zur konzentrischen Führung einer Hammervorrichtuhg (14) bezüglich der piezoelektrischen Elemente (13, 26) dienen.

2* Feuerzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hammervorrichtung die Form eines Hohlzylinders (14) hat und daß die Einrichtungen (29, 30, 31, 32) eine konzentrisch zu dem piezoelektrischen Element (13) oder den piezoelektrischen Elementen (13, 26) angeordnete Führungeatange (31) aufweisen, die den druckaufnehmenden Kopf (23) mit einstellbarem Brück berührt.

3* Feuerzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungsschieberanordnung (16) vorgesehen ist, die die Hammervorrichtung (14) mit Hilfe einer energiespeichernden Feder (30) betätigt.

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