DE1782767A1

DE1782767A1 - Gasfeuerzeug

Info

Publication number: DE1782767A1
Application number: DE19661782767
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Mansei Kogyo KK
Current assignee: Mansei Kogyo KK
Priority date: 1965-11-11
Filing date: 1966-11-10
Publication date: 1972-03-16
Also published as: GB1163300A; US3425783A; DE1632682A1

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE

D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

Mansei Kogyo Kabushiki Kaisha, Kawaguchi-shi, Japan

GASFEUERZEUG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gasfeuerzeug mit einer piezoelektrischen Funkenzündeinrichtung, bestehend aus einem ein piezoelektrisches Element und einen federbela- ä steten Hammer aufweisenden Spannungsgenerator mit einem Paar von Funkenelektroden, von welchen die eine mit einem elektrischen Widerstand verbunden ist.

Mit einer piezoelektrischen Zündeinrichtung versehene Gasfeuerzeuge weisen in der Regel im Zündkreislauf einen elektrischen Widerstand auf, durch welchen die Dauer des Zündfunkens

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beeinflußt wird. Für den Anshluß eines derartigen elektrischen Widerstandes wurden bisher elektrische Leitungen innerhalb des Gasfeuerzeuges vorgesehen. Bei derartigen Gasfeuerzeugen traten in der Vergangenheit häufig Kurzschlüsse auf, die durch die sehr hohen erzeugten Spannungen bedingt waren. Durch die dadurch verursachte Schädigung der Isolierung oder durch Bruch der Leitungsverbindungen wurden derartige Gasfeuerzeuge sehr oft unbrauchbar.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gasfeuerzeug zu schaffen, das diesen obengenannten Nachteil nicht aufweist, und das bei sehr kompakter Bauweise in sehr zuverlässiger Weise arbeitet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Widerstand starr innerhalb eines keramischen Isolators angeordnet ist, welcher wenigstens eine der Funkenelektroden trägt.

Aufgrund der Tatsache, daß der notwendigerweise vorzusehende elektrische Widerstand innerhalb des ebenfalls notwendigerweise für die Halterung der einen Funkenelektrode vorzusehenden keramischen Isolators angeordnet ist, ergibt sich eine sehr raumsparende Konstruktion. Zusätzlich wird dadurch gewährleistet, daß elektrische Spannungsüberschläge sowohl an dem elektrischen Widerstand selbst als auch an dessen Leitungsanschlüssen nicht auftreten können.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die eine Funkenelektrode durch den Anschlußdraht des Widerstandes gebildet ist, während der andere Anschlußdraht des Widerstandes direkt mit der Anschlußelektrode der piezoelektrischen Funkenzündeinrichtung verbunden ist.

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Aufgrund einer derartigen Konstruktion erübrigt sich das Vorsehen einer besonderen Zündelektrode, weil die Anschlußleitung des elektrischen Widerstandes dieselbe bildet. In gleicher Weise bildet die andere Anschlußleitung des elektrischen Widerstandes die Verbindungsleitung zu der piezoelektrischen Zündeinrichtung, so daß sich das Vorsehen besonderer Leitungen vollkommen erübrigt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen im folgenden anhand eine's Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Gasfeuerzeug gemäß der Erfindung in Nichtbetätigungssteilung;

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

Figur 3 in perspektivischer Darstellung verschiedene wichtige Teile des vorstehenden Ausführungsbeispiels, wobei jedoch ein Schieberteil in seine Zwischenlage gedrückt ist.

Figur 4 ist ähnlich Figur 3, wobei das Schieberteil ganz in die unterste Stellung gedrückt ist.

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

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Figur 6 zeigt eine Ansicht der Figur 4 von unten, wobei der darin befestigte Brennstoffbehälter zur Vereinfachung herausgelassen wurde.

Figur 7 zeigt einen Längsschnitt durch eine abgewandite Brenndüsenanordnung, wobei zusätzlich eine Zündschaltung vereinfacht dargestellt ist.

Das in Figur 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 ist verschiebbar in einem waagerecht in der Bodenplatte 17 angebrachten Sackloch 101 befestigt und wird von einer in dem Loch angebrachten Feder 102 unter Druck gesetzt. Der Stift 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 Flammenaustrittsöffnung 1Oe, die in der Senkrechten mit dem Flammenführungsmundstück 19 fluchtet, das aus wärmewiderstandsfähigem Material, beispielsweise Keramik wie Steatit, besteht und fest auf einem am oberen Endteil einer üblichen Brenngasdüse 20 befestigten Flanschstück 104 angebracht ist. Die Düse 20 ist mit ihrem unteren Teil im Inneren eines üblichen Düsenventils

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11 verschiebbar befestigt. Ist die Düse 20 in der gezeigten Stellung, so ist das Düsenventil 11 geschlossen, so daß kein gasförmiger 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 Brennstoff üll ventil 21 vorgesehen, durch das flüssiger Brennstoff in üblicher Weise nachgefüllt werden kann.

Das piezoelektrische Element 13 hatvorzugsweise die Form 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 Schraubengänge 31a auf, die in eine Einstellmutter 32 greifen. Durch Drehen dieser Mutter 32 kann die Druckstange 31 entlang ihrer Längsachse verschoben werden, so daß der über den Kopf 23 auf das piezoelektrische Element 13 wirkende Anfangsdruck verändert werden kann.

Das Hammerstück 14 ist mit Hilfe einer Verstellbuchse 106 unter Druck mit der Druckstange 31 verbunden, so daß diese

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gleichzeitig mit der HairanerverSchiebanordnung 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 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 Isolierblock 26, vorzugsweise aus Aluminium, Steatit o.a. Isoliermaterial hoher mechanischer Festigkeit, trägt.

Eine Schutzbuchse 27 aus isolierendem, synthetischem Harz, beispielsweise Tetrafluoräthylen, Polystyrol, Phenolharz o.a., umschließt durch Aufbringen von flüssigem Siliciumwachs o.a. die piezoelektrische Anordnung aus dem Kopf 23, dem piezoelektrischen Element 13, der Leiterplatte 25 und dem Isolierblock 26 derart, daß die Anordnung eine mechanische Einheit bildet. Die Schutzbuchse 27 hat eine seitliche öffnung 27a, durch die sich das freie Ende der Leiterplatte 25 erstreckt.

Ein 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 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 erstreckt. Das Schutzrohr 107 wird im oberen Teil von einem halbgeschlossenen, keramischen Isolator 113

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umschlossen, durch den die Elektrode UO hindurchgeführt ist.

Sie ragt etwas heraus, so daß die positive Elektrode gegenüber einer zugehörigen negativen Elektrode 11 liegt, Wodurch man einen dauernden Funkenspalt erhält. Die Elektrode 111 ist fest an einem sich waagerecht erstreckenden Trägerarm 114 befestigt, der aus einem starren und leitenden Metall, beispielsweise Stahl, besteht und aus einer Metallfassung 22 herausragt, die sich senkrecht von der oberen Wand des Brennstoffbehälters erstreckt. Die Fassung 22 dient zum Halten des Isolators 113, |

der geeignete Ansätze aufweist, die in entsprechende öffnungen 22a in der Fassung 22 greifen, wie anhand von Figur 2 näher erklärt werden wird.

Die Halterung 28 besteht aus Eisen, Zink o.a. Metall oder einer Legierung. Sie hat im Querschnitt einen länglichen Kanal und berührt unter Druck die oberen Teil© des Isolators 26 und der Schutzbuchse 27. In einer Abwandlung kann der Isolator durch eine in Reihe angeordnete zweite piezoelektrische Anordnung ersetzt werden, die dem ersten piezoelektrischen Element 13 elektrisch parallel geschaltet ist. Diese Anordnung ist in den Figuren 1 und 5 gezeigt.

Die Betätigungsfeder 30 für den Hammer 14 liegt an einer Schulter 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 Halterrahmens 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

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sich überlappenden doppelwandigen Aufbau aus oberen Wandteilen 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 obejren 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 oberen Teil einer an der Bodenplatte 17 gehaltenen länglichen Schale 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 Fig. 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 vom Stift 33 ist ein Springring 35 vorgesehen, der in

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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 von 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 mit dem Finger auf den Druckkopf 120 des Betätigungsschiebers 16 gegen 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 Staage 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 der¹jetzt 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.

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Durch vorherige Einstellung der Mutter 32 kann die Stange 31 einen leichten Druck auf die piezoelektrische Anordnung ausüben, wodurch der Kopf das 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 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 begrenz-

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ten 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,durch die Verbrennungsluft aus der umgebenden Atmosphäre durch die Lufteinlaßöffnungen 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 Verschlußstückes 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 axiale Vorkraft einzustellen. Nach Beendigung dieser Einstellung wird das flache Verschlußstück 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 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 zu-

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sätzliche Gasöffnung 203. Beide sind mit der Expansionskairaner verbunden. Dicht an der zusätzlichen öffnung 203 ist ein Paar Funkenelektroden vorgesehen, die nur durch "+" 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 Brennerventils, das dem Ventil 11 in Fig. 1 ähneln kann_f 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

Patentansprüche :

1) Gasfeuerzeug mit einer piezoelektrischen Funkenzündeinrichtung, bestehend aus einem ein piezoelektrisches Element und einen federbelasteten Hammer aufweisenden Spannungsgenerator mit einem Paar von Funkenelektroden, von welchen die eine mit
einem elektrischen Widerstand verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Widerstand (108) starr innerhalb eines keramischen Isolators (113) angeordnet ist, welcher wenigstens eine der Funkenelektroden (111) trägt.

2) Gasfeuerzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn zei c h n e t , daß die eine Funkenelektrode durch den Anschlußdraht des Widerstandes (113) gebildet ist, während der andere Anschlußdraht (109) des Widerstandes (113) direkt mit der Ansehlußelektrode (120) der piezoelektrischen Funkenzündeinrichtung verbunden ist.

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