DE19857020C2 - Feueranzünder - Google Patents
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q2/00—Lighters containing fuel, e.g. for cigarettes
- F23Q2/16—Lighters with gaseous fuel, e.g. the gas being stored in liquid phase
- F23Q2/162—Lighters with gaseous fuel, e.g. the gas being stored in liquid phase with non-adjustable gas flame
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Description
Die Erfindung betrifft einen Feueranzünder nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Ein solcher Feueranzünder ist beispielsweise aus der DE 41 20 238 C2
bekannt.
Bei einem Zigaretten-Gasfeuerzeug, einem Mehrzweckfeuerzeug oder
einem anderen Feueranzünder dieser Art, insbesondere bei einem Feuer
anzünder mit innerer Verbrennung (mit einem Vorgemisch-Ver
brennungssystem), bei dem das Zünden und Verbrennen erfolgt, nach
dem Luft mit dem aus der Strahldüse ausgestoßenen Brenngas vorge
mischt wurde, ist die Öffnung der Strahldüse (Düsenplatte) sehr klein
(der Durchmesser beträgt 50-100 µm), damit Gas mit hohem Strömungs
durchsatz ausgestoßen wird. Da dieser Bereich mit kleinem Durchmesser
sehr leicht durch Fremdmaterial verstopft wird, kommt es häufig auf
grund unzureichenden Gasausstoßes zu Zündstörungen.
Um diesen Nachteil zu überwinden, schlägt die JP 5-18609 Y2 Methode
vor, ein Filter aus einem gewobenen oder nicht-gewobenen Metallfaser
stoff stromaufwärts bezüglich der Strahldüse oder am Primärlufteinlaß
anzuordnen, um Staub und andere Fremdstoffe abzufangen, bevor diese
an der Strahldüse haftenbleiben und sie verstopfen können.
Die Anbringung eines solchen Filters aus gewebtem oder nicht-gewebtem
Metallfaserstoff verhindert allerdings nicht vollständig das Problem von
Zündstörungen aufgrund einer Verstopfung der Strahldüse.
Um den speziellen Grund hierfür zu ermitteln, wurde ein Feueranzünder
mit einer so verstopften Düse zerlegt, und es wurde das an der Strahl
düse (der Düsenplatte) haftengebliebene Fremdmaterial analysiert. Die
Analyse deckte das Vorhandensein von Dioctylphthalat (DOP) auf. DOP
ist eine hochviskose Substanz, die üblicherweise Gummimaterialien als
Weichmacher beigemischt wird, und die üblicherweise in den O-Ringen,
im Ventilgummi und anderen Gummidichtungen enthalten ist, die sich in
einem Feueranzünder befinden.
Wenn nun solche Gummidichtungen in Berührung mit dem Brenngas
gelangen, wird das darin enthaltene DOP in das Gas eluiert. Tests haben
gezeigt, daß, wenn das Brenngas zum Verbrennen aus der Strahldüse
ausgestoßen wird, der Gasdruck den eluierten Stoff bis hin zu der
Strahldüse treibt, wo er haftenbleibt und den Düsenbereich verstopft. Da
das eluierte DOP in der Form einer viskosen Flüssigkeit vorliegt, kann
der Gasdruck etwas von diesem Material sogar durch eine Metallfaser-
Filtermembrane des oben angegebenen Typs treiben, die sich in dem
Brenngaskanal befindet. Deshalb kann das Material auch den Bereich
kleinen Durchmessers erreichen, wo es aufgrund seiner hohen Viskosität
fest haftenbleibt. Das haftengebliebene DOP wird von dem abgestrahlten
Gas nicht vollständig weggeblasen, sondern es sammelt sich als ölige
Masse an, die das Abstrahlen des Gases behindert. Außerdem fängt es
Umgebungsstaub und andere Fremdstoffe ein, wodurch der Ausstoß des
Gases zusätzlich behindert wird. Das Material ist also Ursache für Zünd
versagen.
Eluierter Weichmacher ist nicht der einzige Grund für die Verstopfung
des Bereichs kleinen Durchmessers der Strahldüse. Andere Ursachen
beinhalten Metallpulverpartikel, die bei der zerspanenden Bearbeitung
des Bauteils entstehen, ferner Staub und dergleichen, der beim Zusam
menbau des Feueranzünders in diesen hineingelangt.
Angesichts der vorstehend angesprochenen Probleme ist es Ziel der
vorliegenden Erfindung, einen Feueranzünder anzugeben, der ein Ver
stopfen der Strahldüse in dem Gaskanal durch Fremdstoffe verhindert.
Diese Probleme werden durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Um die obigen Probleme zu überwinden, schafft die vorliegende Erfin
dung einen Feueranzünder, mit einer Strahldüse zum Abstrahlen von
Brenngas, einem Gaskanal für zu verbrennendes Gas, welcher sich von
einem Brennstofftank aus zu der Strahldüse erstreckt, und mit einem
gesinterten Filter aus gesintertem Pulver, eingefügt in den Gaskanal
stromaufwärts eines Abschnitts mit kleinem Durchmesser. Der gesinterte
Filter ist vorzugsweise aus gesintertem Polyethylenpulver hergestellt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die in dem Gaskanal befind
liche Strahldüse eine Düsenplatte, die mit einem kleinen Loch vorbe
stimmten Durchmessers ausgebildet ist, und der gesinterte Filter ist in
dem Gaskanal stromaufwärts bezüglich der Düsenplatte eingesetzt. In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das gesinterte Filter in ein
Verbindungsgummi eingesetzt, der in einen Spitzenbereich einer Ver
bindungsdüse eingesetzt ist, der sich stromaufwärts bezüglich der Strahl
düse befindet.
Der in den Gaskanal stromaufwärts des Teils mit dem kleinen Durch
messer eingesetzte gesinterte Filter fängt eluierte Weichmacher sowie
Fremdstoffe ab, die zusammen mit dem Gas durch den Gaskanal hin
durchgelangen, um zu verhindern, daß Fremdstoffe an dem Teil mit
kleinem Durchmesser der Düsenplatte der Strahldüse oder eines Strö
mungsaufspalters haftenbleiben und verstopfen. Die Erfindung gewähr
leistet somit eine korrekte Verbrennung ohne Zündstörungen oder Zünd
versagen aufgrund einer Behinderung oder Störung der Brennstoffzufuhr.
Von besonderer Bedeutung ist, daß der gesinterte Filter Hohlräume hat,
die derart geformt sind, daß große Massen von eluiertem Weichmacher
eingefangen werden, und der Filter dreidimensional strukturierte Gas
kanäle beinhaltet. Selbst wenn ein Teil des gesinterten Filters blockiert
ist durch haftengebliebenen eluierten Weichmacher oder dergleichen, so
kann er dennoch über lange Zeit hinweg eine ausreichende Gesamt-Gas
durchlässigkeit und Gasleitfähigkeit aufweisen, während er gleichzeitig
eine hohe Fremdmaterial-Sperreigenschaft besitzt, durch die ein Durch
gang von Fremdstoffen aufgrund des Gasdrucks nicht ermöglicht wird.
Wenn ein gesinterter Filter aus gesintertem Polyethylenpulver verwendet
wird, so kann das gleiche Material verwendet werden, wie es üblicher
weise für den Ansaugdocht eines Feueranzünders verwendet wurde. Da
das Material des Ansaugdochts nun auch als Material für den gesinterten
Filter eingesetzt werden kann, werden die Fertigungskosten niedrig
gehalten.
In dem Feueranzünder, in dessen Gaskanal sich eine Düsenplatte mit
einem kleinen Loch vorbestimmten Durchmessers befindet, läßt sich der
gesinterte Filter in einfacher Weise installieren, beispielsweise in dem
Verbindungsgummi, welches sich stromaufwärts bezüglich der Düsen
platte befindet.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht des wesentlichen Teils eines Feueranzünders
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines wesentlichen Teils der Fig.
1.
Fig. 1 zeigt den aufgeschnittenen Aufbau des wesentlichen Teils eines
Gas-Zigarettenfeuerzeugs als Beispiel für eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Feueranzünders. Die Figur ist eine vergrößerte
Darstellung dieses Feuerzeugs.
Dieses Gasfeuerzeug 1 hat weitestgehend herkömmlichen Aufbau. Es
besitzt einen Haupttankkörper 2 zur Aufnahme von Brenngas im unteren
Bereich. Der Haupttankkörper 2 besteht aus Kunstharz und nimmt ein
unter hohem Druck stehendes Brenngas auf, zum Beispiel Butangas.
Eine Ventileinrichtung 3 mit einer Verbindungsdüse 5 zum Abstrahlen
des Brenngases ist oben auf dem Haupttankkörper 2 angeordnet, unter
gebracht in einem Ventilgehäuse 4. Ein Brenner 21 und ein Brennzylin
der 20, gebildet durch ein Verbrennungsrohr 22, sind oberhalb der
Verbindungsdüse 5 installiert, um einen Gaskanal zum Verbrennen des
von der Verbindungsdüse 5 abgestrahlten Brenngases zu bilden. Als
Gasverbrennungssystem verwendet der Verbrennungszylinder 20 das
Primärluft-Mischsystem mit innerer Verbrennung, das das Ansaugen und
das Zumischen von Primärluft vorsieht.
Eine (nicht gezeigte) piezoelektrische Einheit befindet sich auf der Seite
der Ventileinrichtung 3. Ein (nicht gezeigtes) Betätigungsglied befindet
sich oben an der piezoelektrischen Einheit, um die Verbindungsdüse 5
zu betätigen, damit diese Brenngas als Strahl abgibt, und um die piezo
elektrische Einheit zu betätigen, damit das ausgestoßene Brenngas ent
zündet wird. Der Verbrennungszylinder 20 ist auf dem Haupttankkörper
2 gelagert, wobei er von einem Innengehäuse 23 gehalten wird.
Die Ventileinrichtung 3 stößt Gas an ihrer Spitze aus, wenn ein Kanal
durch Aufwärtsbewegung der Verbindungsdüse 5 geöffnet wird. Ein L-
förmiger Bedienhebel 30, dessen einer Endbereich mit der Verbin
dungsdüse 5 in Eingriff steht, ist verschwenkbar an einem Schwenkpunkt
in seiner Mitte gelagert. Ein Betätigungsabschnitt an seinem anderen
Ende wird ansprechend auf die Betätigung des vorerwähnten Betätigungsglieds
gedreht, um den Ausstoß von Gas über die Verbindungsdüse
5 einzuleiten und zu beenden.
Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, befinden sich zwischen dem
Spitzenbereich der Verbindungsdüse 5 und dem Brenner 21, der durch
den Verbrennungszylinder 20 definiert wird, ein Verbindungsgummi 31
und eine Strahldüse 36. Jedes dieser Teile besitzt ein Mittelloch, um
einen Gaskanal zu bilden.
Der Spitzenbereich der Verbindungsdüse 5 ist in den Boden des Ver
bindungsgummis 31 eingeführt und kann vorgerückt und zurückgezogen
werden. Die Strahldüse 36 ist in den Boden des Brenners 21 eingesetzt.
Die Strahldüse 36 besteht aus einem Plattendruckteil 32, einer Düsen
platte 33 und einem Plattenhalter 34. Die Düsenplatte 33 ist einge
klemmt zwischen dem Plattendruckteil 32 und dem Plattenhalter 34,
wobei der obere Teil des Verbindungsgummis 31 in den Innenraum des
Plattendruckteils 32 eingepaßt ist. Die Düsenplatte 33 ist mit einem
kleinen Loch 33a vorbestimmten Durchmessers (zum Beispiel 50-70 µm)
ausgebildet und kann Gas mit hoher Geschwindigkeit in den Brenner 21
ausstoßen.
Ein aus gesintertem Pulver gefertigter gesinterter Filter 35 ist in das
Innere des Verbindungsgummis 31 derart eingesetzt, daß er sich in dem
Gaskanal an einer Stelle befindet, die der Öffnung an der Spitze der
Verbindungsdüse 5 gegenüberliegt. Der gesinterte Filter 35 ist als po
röses Element aus Polyethylenpulver hergestellt (das Pulver besitzt eine
mittlere Partikelgröße von zum Beispiel 140 Maschen), wobei das Pulver
zur Bildung eines Sinterkörpers (zum Beispiel 10 Minuten lang bei
170°C) gesintert wurde. Der gesinterte Filter 35 ist typischerweise eine
Scheibe mit einem Durchmesser von 1,5 mm und einer Dicke von 0,5 mm.
Das Ventilgehäuse 4 ist in den aus Kunstharz bestehenden Haupttank
körper 2 eingesetzt. Ein Hauptventilkörper 7 ist in ein Aufnahmeloch
eingesetzt, welches so ausgebildet ist, daß es das Innere des Ventilge
häuses 4 durchsetzt, wobei ein Befestigungsglied 8 eingeschraubt ist, um
das Ventilgehäuse gegen den Ventilhauptkörper 4 zu drücken. Die
dünne, röhrchenähnliche Verbindungsdüse 5 ist derart im Inneren des
Ventilhauptkörpers 7 und des Befestigungsglieds 8 angeordnet, daß es
sich in axialer Richtung frei verschieblich bewegen kann.
Die Verbindungsdüse 5 besitzt einen internen Kanal, dessen eines Ende
(oberes Ende) von der Mitte des Befestigungsglieds 8 als Ausstrahl
öffnung vorsteht, während das andere (untere) Ende durch einen darin
eingesetzten Ventilkörper 9 verschließbar ist, und der Mittelbereich der
Verbindungsdüse mit seiner Umgebung über eine Öffnung in Verbindung
steht. Ein in der Mitte des unteren Endbereichs des Ventilhauptkörpers 7
ausgebildetes Loch bildet einen Ventilsitz für den Ventilkörper 9, durch
den dieses Mittelloch geöffnet und geschlossen werden kann. Die Ver
bindungsdüse 5 wird von einer Ventilfeder 10, die zwischen ihr selbst
und der oberen Innenfläche des Befestigungsglieds 8 zusammengedrückt
ist, in Richtung des Ventilsitzes gedrängt.
Ein aus porösem Material gefertigter Saugdocht 12 ist in einen Docht
halter 11 eingeführt und in den Boden des Ventilgehäuses 4 eingepaßt.
Ein Durchsatzregulierfilter 14 befindet sich am oberen Ende des Docht
halters 11 und wird von einem nagelähnlichen Befestigungsglied 13
gehalten.
Ein O-Ring 16 ist als Gasdichtung zwischen den Außenumfang des
Ventilhauptkörpers 7 und die Innenfläche des Ventilgehäuses 4 einge
setzt, ein O-Ring 17 (ein Gewinde-O-Ring) ist als Gasdichtung zwischen
dem Außenumfang der Verbindungsdüse 5 und der Innenfläche des
Befestigungsglieds 8 angeordnet. Der O-Ring 17 steht mit einem Ende
der Ventilfeder 10 in Berührung. Ein O-Ring 18 (Dichtungsring) befindet
sich außerdem zwischen dem Spitzenbereich des Befestigungsglieds 8
und einer Stufe der Innenfläche des Ventilgehäuses 4.
Der Verbrennungszylinder 20 besteht aus dem Brenner 21 an seinem
unteren Teil und dem Verbrennungsrohr 22, welches an dem Brenner 21
befestigt ist und sich von diesem ausgehend nach oben erstreckt. Der
Gaskanal verläuft durch den mittleren Bereich des Brenners 21. In der
Seitenfläche des Brenners 21 ist an einer Stelle in der Nähe seines
unteren Teils oberhalb des darin eingesetzten Plattenhalters 34 ein
Primärluftloch 24 ausgebildet.
Eine Wirbelplatte 25 und ein Metallsiebglied 26 befinden sich am oberen
Endbereich des Brenners 21. Von einem Elektrodenhalter 29 wird eine
Entladungselektrode 28 so gehalten, daß sie sich durch die Seite des
Verbrennungsrohrs 22 hindurch erstreckt, wobei ihre Spitze in das
Innere des Verbrennungsrohrs weist.
Wird der Bedienhebel 30 gedreht, wird dadurch die Verbindungsdüse 5
gegen die Kraft der Ventilfeder 10 angehoben, wodurch der Ventilkörper
9 von dem Ventilsitz des Ventilhauptkörpers 9 getrennt wird. Aus dem
Tank über den Saugdocht 12 hochsteigendes Brenngas gelangt über den
Außenumfang des nagelähnlichen Befestigungsglieds 13 und anschließend
vom Umfangsbereich des Durchsatzregulierfilters 14 in Richtung zu
dessen Mitte. Das im Durchsatz regulierte Gas gelangt aus dem Inneren
des Hauptventilkörpers 7 durch den die Verbindungsdüse 5 umgebenden
Bereich in den Innenkanal der Verbindungsdüse 5, um an dessen Spitze
ausgestoßen zu werden. Das von der Verbindungsdüse 5 ausgestoßene
Brenngas strömt durch den gesinterten Filter 35, der jegliches mitgeführ
te Fremdmaterial beseitigt, um dann durch das kleine Loch 33a der
Düsenplatte 33 der Strahldüse 36 hindurch mit hoher Geschwindigkeit in
den Gaskanal des Brenners 21 zu gelangen. Der im Verhältnis zur Strö
mungsgeschwindigkeit und der Menge des einströmenden Gases ent
stehende Unterdruck saugt Primärluft über das Primärluftloch 24 in der
Seite des Brenners 21 ein. Das einströmende Gas und die Primärluft
werden aufgrund des Durchgangs durch das Metallsiebglied 26 und die
Wirbelplatte 25 vermischt, und das Gasgemisch steigt in das Verbren
nungsrohr 22. Das Gasgemisch brennt dann, wenn es durch die Funken
entladung durch die Entladungselektrode 28 gezündet wird.
Da der gesinterte Filter 35 sich in der Nähe der stromaufwärtigen Seite
der Düsenplatte 33 der Strahldüse 36 befindet, wo der Gaskanal am
schmalsten ist und mithin am empfindlichsten für das Haftenbleiben von
Fremdmaterial ist, wird jeglicher aus den Gummiteilen eluierter Weich
macher von dem gesinterten Filter 35 eingefangen und daran gehindert,
die Düsenplatte 33 zu erreichen. Eine Beeinträchtigung des Brennstoff-
Zuführvermögens durch Verstopfung wird also verhindert, so daß ein
hervorragendes Zünden und Brennen gewährleistet wird.
Die Stelle des gesinterten Filters 35 ist nicht auf die für diese Aus
führungsform speziell beschriebene Stelle beschränkt. Anstatt von der
Düsenplatte 33 überdeckt zu werden, kann der gesinterte Filter
stattdessen auch in dem internen Kanal der Verbindungsdüse 5 installiert
werden, oder - bei einem Aufbau ohne eine solche Düsenplatte 33 - in
dem Gaskanal stromaufwärts der Strahlöffnung der Verbindungsdüse 5.
Claims (4)
1. Feueranzünder, mit einer Strahldüse (36) zum Ausstoßen von Brenn
gas, einem Gaskanal für zu verbrennendes Gas, welcher sich von einem
Brennstofftank (2) über eine Ventileinrichtung (3) zur Brenngas
durchsatzregulierung zu der Strahldüse (36) erstreckt, und einem Filter
(35), eingefügt in den Gaskanal stromabwärts der Ventileinrichtung (3)
und stromaufwärts eines Gaskanalabschnitts (33a) mit kleinem
Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (35) aus
gesintertem Pulver besteht.
2. Feueranzünder nach Anspruch 1, bei dem der gesinterte Filter (35)
aus gesintertem Polyethylenpulver hergestellt ist.
3. Feueranzünder nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Strahldüse in
dem Gaskanal eine Düsenplatte (33) mit einem kleinen Loch (33a) vor
bestimmten Durchmessers enthält, wobei der gesinterte Filter (35) in den
Gaskanal stromaufwärts bezüglich der Düsenplatte (33) eingesetzt ist.
4. Feueranzünder nach Anspruch 3, bei dem der gesinterte Filter in
einem Verbindungsgummi (31) installiert ist, welches in einen Spitzenbe
reich einer Verbindungsdüse (5) eingesetzt ist, der sich stromaufwärts
der Strahldüse (36) befindet.
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