DE1753885B2 - Piezoelektrischer Impulsgenerator für einen Gasbrenner - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Impulsgenerator für einen Gasbrenner, bestehend aus einer eine Zündfunkenstrecke enthaltenden Düse und einem damit gekuppelten Hohlgriff, der die Gaszuführungselemente und den piezoelektrischen Impulsgenerator mit einer Hochspannungselektrode enthält.

Eine solche Anordnung ist bekannt aus den Patentschriften Großbritannien 9 75 380 und USA «o 32 20 459 sowie 32 25 803.

Da die Zündelektrode und der diese halternde Isolator in der vom Verbrennungsgas durchströmten Düse sitzen, ist es nicht zu vermeiden, daß dieses Gas, beispielsweise Acethylen, mitgeführte Verunreinigungen auf der Isolatorfläche ablagert, die dort einbrennen. Diese Inkrustation führt zu einer Schwächung des Zündfunkens durch Kriechstromverluste, welche sich auf die Betriebssicherheit besonders dann nachteilig auswirkt, wenn der Impulsgenerator über seinen dem so Hohlgriff angelenkten Druckhebel nicht sehr rasch und kräftig betätigt wird. Bei normaler bequemer Betätigungsweise nämlich baut sich die Hochspannung nur entsprechend langsam auf, so daß ein großer Teil der Zeitsumme des erzeugten Stromes durch den Neben-Schluß über die erwähnte Inkrustation verlorengeht und ein ausreichend kräftiger Zündfunke kaum mehr erhalten wird. Der Benutzer vermag nicht einmal zu erkennen, weshalb der Gasbrenner versagt.

Erfindungsaufgabe ist demgegenüber, bei einem &o gattungsgemäßen Gasbrenner die Betriebssicherheit zu erhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der schalenförmige Hohlgriff an dem dem Brenner zugewandten Ende eine Bajonettfassung als Aufnahme für die Düse aufweist und f>5 daß die Zündelektrode an der Hochspannungselektrode des Impulsgenerators über eine an sich bekannte außerhalb des Gasstromes liegende Sperrfunkenstrecke angeschlossen ist, deren Elektroden über je einem der Bajonettkupplungsteile angeordnet sind.

Dadurch steigt auch bei bequemer langsamer Betätigung des piezoelektrischen impulsgenerator die Hochspannung verlustlos an, bis es zum Überschlag in der Sperrfunkenstrecke kommt. Dies ergibt einen so raschen zeitlichen Anstieg der Spannung an der Zündelektrode, daß der Zündfunke sofort überspringt, also keine nennenswerten Kriechstromverluste entstehen können. Die Sperrfunkenstrecke liegt außerhalb des inkrustierenden Gasstromes, behält also ihren Isolationswert und ist bei der Handhabung des Gasbrenners gut zu sehen, was ebenfalls zur Verbesserung der Betriebssicherheit beiträgt, denn beim Versagen des Gerätes erkennt der Benutzer am Ausbleiben des Überschlags in der Sperrfunkenstrecke sofort, daß der Fehler im Zündmechanismus liegt, oder, beim Vorhandensein eines Überschlags, daß der Fehler in den Gaszuführungsorganen zu suchen ist.

Die Anordnung einer Sperrfunkenstrecke ist zwar bekannt im Zündkerzenstecker für eine Brennkraftmaschine aus der Gebrauchsmusterschrift 19 09 832. Dort aber kann die Sperrfunkenstrecke im Betrieb nicht beobachtet und ohne aufwendige Demontagearbeit auch nicht in ihrer Länge verstellt werden, was aber bei einem Gasbrenner erforderlich ist, der je nach den verlangten Arbeitsbedingungen mit unterschiedlichen Düsen und entsprechenden Funkenstrecken betrieben werden muß.

Beim erfindungsgemäßen Gasbrenner stellt sich der vorbestimmte richtige Abstand zwischen den Sperrfunkenelektroden selbsttätig her durch die Bajonettkupplung, welche beim Aufsetzen der betreffenden Düse für das Fluchten der Sperrfunkenelektroden im richtigen Abstand sorgt, wobei die Schalenform des Hohlgriffes die Unterbringung dieser Elektroden über der Bajonettfassung ermöglicht.

Beim vorbekannten Gasbrenner geschieht das Ankuppeln der auswechselbaren Düse durch eine Überwurfmutterauf dem rohrförmigen Hohlgriff.

In Weiterbildung der Erfindung weisen die Elektroden der Sperrfunkenstrecke im Überschlagbereich einen größeren Krümmungsradius auf als die vorzugsweise nadeiförmige Zündelektrode. Daraus ergibt sich, weil ja außerdem das Überschlagspotential an der Sperrfunkenstrecke geringer ist als an der Zündelektrode, daß die Durchschlagslänge an der Spernunkenstrekke viel geringer ist als an der Zündelektrode. Infolgedessen wird in der Sperrfunkenstrecke, wenn diese leitend gewerden ist, nur ein vernachlässigbar geringer Teil der Hochspannungsenergie verbraucht.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Zündelektrode nadeiförmig und in einem vorzugsweise keramischen Isolator gehaltert sein, welcher in einer gewinkelten rückwärtigen Verlängerung der Düse fest ist. Dadurch wird der Isolator aus dem Turbulenzbereich des strömenden Gases herausgehalten, und seine inkrustationsbedingte Isolationsminderung ist entsprechend geringer.

Die Erfindung möge anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Seitenansicht auf den ganzen Gasbrenner,

F i g. 2 in vergrößerter Seitenansicht, teilweise axial geschnitten, den auswechselbaren Brennereinsatz, in größerem Maßstab,

Fig.3 in Seitenansicht, teilweise axial geschnitten,

das Griffteil, gleichfalls in größerem Maßstab.

Der als ganzes mit 10 in Fig. 1 bezeichnete und dargestellte Gasbrenner besteht aus der zweiteiligen Plastik-Griffschale 12; eine Schalenhälfte ist in Fig.3 sichtbar. Beide Hälften sind (nicht dargestellt) verschraubt. Hinten ist eine Metallhülse 1 ί mit einem radial nach innen geneigten Flansch (nicht dargestellt) aufgeschoben. Im hinteren Teil ist die Grsffschale 12 ausgebildet zur Aufnahme der Gaszuführungselemente 14, mit dem Schraubenansch'uß 16 für unter Druck stehendes Gas und dem Auslaß 18, dazwischen die Durchlaßbohrungen 20, 21, quer dazu ansetzend das Spindelgehäuse 24 mit der Ventilbohrung 22, welche den Übergang zwischen den Durchlaßbohrungen 20,21 durchdringt. Das Spindelgehäuse 24 nimmt die Spindel 26 des Flammeneinstellventils auf in einer Schraubbuchse 30. An der Spindel sitzt innen der Schließkolben 32, außen der Stellgriff 28. Gegen die Schraubbuchse 30 ist der Schließkolben 32 durch den O-Ring 33 gedichtet.

In Gasrichtung dahinter ist in die Durchlaßbohrung 21 ein Aufstoßventil 34 gesetzt, ausgebildet ähnlich dem bei Luftbereifungen für Fahrzeuge bekannten Schlauchventil. Es wird geöffnet durch Betätigung seines Stössels 35 über das Pleuel 84 am Betätigungshebel 62. Dadurch strömt das Druckgas in die Kammer 36 und das mit dieser kommunzierende Verbindungsrohr 38 zur Brenneraufnahme.

Dort mündet das Verbindungsrohr 38 in eine Bajonettfassung aus einer äußeren Bajonetthülse 40 (Fig.3) und einer inneren Bajonetthülse 42, die der hintere Teil des Brennerrohres 46 (Fig.2) ist und auf diese Weise gasdicht mit der Aufnahme in der Griffschale 12 gekuppelt werden kann. Dabei werden die Bajonetthülsen 40, 42 gegeneinander fixiert durch wechselseitige Anordnung von Radialstift 43 und L-förmiger Haltenut 45, und gesichert mit der Druckfeder 42a. Die Haltenut ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an der inneren Bajonetthülse, nämlich in einem dieser anwachsenden Ringbung 47 vorgesehen. Dahinter befindet sich die radiale Saugbohrung 44 für die Beimischung von Luft hinter der Verengungsstelle des Gasstromes, der Acetylen sein kann. Damit einstückig ist das Brennrohr 46, welches in die Düse 48 mündet. Diese ist rohrförmig und sitzt dem Brennerrohr mit einem Winkel von nicht weniger als 90° an. Die Düse 48 bildet nach hinten eine Verlängerung 50, jenseits ihres Durchdringungsbereiches mit dem Brennerrohr 46. Das brennbare Gasgemisch strömt durch das Brennerrohr 46 in die Düse 48, in Richtung ihres verjüngten Austritts 52 und zuletzt durch den Düsenrand 54. Die Düse 48 und das Brennerrohr 46 einschließlich der Bajonett-Kupplungshülsen 42, 40 bestehen wenigstens teilweise aus elektrisch leitendem Material, so daß eine Masseverbindung zum Impulsgenerator vorhanden ist.

Dieser ist aus F i g. 3 ersichtlich. Es ist ein piezoelektrischer Generator entsprechend der älteren Patentanmeldung P 14 88 8927-32 der gleichen Anmelderin. Er enthält mehrere piezoelektrische Elemente 58, elektrisch parallel und kraftschlüssig in Reihe geschaltet bo beiderseits der die Hochspannung führenden Mittelelektrode 66, eingespannt in einem starren Rahmen 60. Dieser ist in seiner Ebene kippbar gelagert in der Griffschale 12. Eine abwälzbare Nockenwelle (nicht dargestellt), antreibbar durch den in der Griffschale μ gelagerten Betätigungshebel 62, ist zwischen einer Stirnseite des Stapels aus piezoelektrischen Elementen 58 und dem benachbarten Ende des Rahmens eingespannt. Exzentrisch ist dem Betätigungshebel 82 das Pleuel 84 angelenkt, so daß es beim Drücken des Betätigungshebels gegen die Griffschale 12 nach hinten geht und das Aufstoßventil 34 öffnet. Die dabei erzeugte Hociispannung wird von der Mittelelektrode 66 über das Kabel 64 an die hintere Elektrode 68 der Sperrfunkenstrecke gelegt. Diese Elektrode überragt etwas die Griffschale 12 an deren Stirnfläche 13. Das Kabel 64 ist isoliert, und sein blankes Kontaktende (Elektrode 68) ist fest in der keramischen Isolierhülse 70 und diese im Schalengriff gehalten. Wie aus Fig.2 ersichtlich, werden die weiteren Stromkreiselemente gebildet am Brennereinsatz mit einem Kabel 72, dessen rückwärtiges blankes Anschlußende in einem Gehäuse 74 mit dem Keramik-Isolator 76 sitzt, der die Gegenelektrode 78 für die Sperrfunkenstrecke halten. Durch das Einschnappen der Bajonettkupplung werden diese beiden Sperrelektroden 68, 78 gegeneinander justiert, unter Belassung eines Luftspaltes, der ionisiert wird, kurz bevor die Überschlagsspannung der Zündfunkenstrecke erreicht ist. Das isolierte Kabel 72 verläuft auf dem Brennerrohr, geschützt in der Metallhülse 73, in die rückwärtige Verlängerung 50 der Düse 48.

Darin sitzt der hohlzylindrische keramische Halteisolator 80 für die nadelförmige Zündelektrode 81', weiche dadurch axial in der Düse 48 zentriert ist, so daß die Nadelspitze 83 mit dem Düsenrand 54 fluchtet und gegenüber diesem die Zündfunkenstrecke bildet. Nach dem Einsetzen und elektrischen Anschließen der Zündelektrode 82 wird die rückwärtige Düsenverlängerung 50 mit einer Kappe 81 abgedeckt, die vorzugsweise plastisches Isoliermaterial enthält, welches den Raum über dem Halteisolator 80 vollständig ausfüllt, um dort örtliche Feldstärkekonzentrationen zu vermeiden.

Für den Gebrauch wird das Flammeneinstellventil am Stellgriff 28 entsprechend dem Gasüberdruck auf die gewünschte Flammenhöhe eingestellt und dann der Betätigungshebel 62 gegen die Griffschale 12 gedrückt, wodurch über das ihm angelenkte Pleuel 84 das Aufstoßventil 34 den Gasstrom zur Düse 48 freigibt. Gleichzeitig werden durch den Betätigungshebel 62 die Piezoelemente 58 gegen den Rahmen 60 gedrückt, wodurch eine Spannung an der Mittelelektrode 66 entsteht. Wenn diese das Sperrpotential zwischen den Elektroden 68, 78 überschreitet, wird die dazwischen gebildete Sperrfunkenstrecke durch Ionisation leitend und schaltet die Zündfunkenstrecke zwischen der Zündelektrodenspitze 83 und dem Düsenrand 54 beim Erreichen der gewünschten Hochspannung ein, was dort zu einer schlagartigen hochfrequenten stark gedämpften Entladung führt, die also mehrere Zündfunken in rascher Folge schon bei einmaligem Andrücken des Betätigungshebels 62 liefert. Wenn man diesen Hebel losläßt, wird die Gaszuführung am Aufstoßventil 34 zwangsläufig unterbrochen.

Durch die Bajonettkupplung 40, 42 und die daran sitzenden Sperrelektroden 68, 78, welche keine körperliche gegenseitige Kontaktverbindung benötigen, ist das Auswechseln verschiedener Typen von Brennereinsätzen für unterschiedliche Verwendungszwecke mit entsprechend bemessenen Saugbohrungen und Sperrelektrodenabständen sehr erleichtert.

Die angedrückten Betriebsposition des Betätigungshebels 62 kann durch einen (nicht dargestellten) Riegel am Schalengriff 12 fixierbar sein.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere könnte die elektrische Vorschaltung einer Sperrfunkenstrecke, außerhalb des vom

brennbaren Fluid erfüllten Raumes, in Verbindung mit beliebigen anderen piezoelektrischen Impulsgeneratoren vorteilhaft angewendet werden, um den bei solchen Zündern unvermeidlichen Nachteil der betrieblichen Isolationsverschlechterung an der Zündfunkenstrecke einerseits in Verbindung mit der geringen Energieausbeute des dafür einfachen und robusten piezoelektrischen Generators andererseits auszugleichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprücne:

1. Piezoelektrischer Impulsgenerator für einen Gasbrenner, bestehend aus einer eine Zündfunkenstrecke enthaltenden Düse und einem damit gekuppelten Hohlgriff, der die Gaszuführungselemente und de;n piezoelektrischen Impulsgenerator mit einer Hochspannungselektrode enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der schalenförmige Hohlgriff (12) an dem dem Brenner zugewandten Ende eine Bajonettfassung (40) als Aufnahme für die Düse (46, '18) aufweist, und daß die Zündelektrode an der Hochspannungselektrode (66) des Impulsgenerator über eine an sich bekannte, außerhalb deü Gasstromes liegende Sperrfunkenstrecke angeschlossen ist, deren Elektroden (68, 78) über je einem der Bajonettkupplungsteile angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (68, 78) der Sperrfunkenstrecke im ÜberscKilagbereich einen größeren Krümmungsradius aufweisen als die vorzugsweise nadeiförmige Zündelektrode (82).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode in einem vorzugsweise keramischen in einer abgewinkelten rückwärtigen Verlängerung (50) der Düse (46) festen Isolator (80) gehaltert ist.