DE2149164A1

DE2149164A1 - Piezoelektrischer Anzuender

Info

Publication number: DE2149164A1
Application number: DE19712149164
Authority: DE
Inventors: Oliver Paul Fenwick; Glasspoole Derek James
Original assignee: VERNITRON Ltd
Current assignee: VERNITRON Ltd
Priority date: 1970-10-02
Filing date: 1971-10-01
Publication date: 1972-05-10
Also published as: ES197700Y; GB1333079A; DE2149164C2; FR2110869A5; ES197700U

Description

DR-ING. F. WUBSTHOFF · 8 MÜNCHEN OO DIPL. ING. G. PULS · > 8CHWEIGEHSTRASSe * DR.K.T.PKCHMANN tilron (0811)66 30 31 DH. ING. D. BEHRKKS _T»_tx 324070 DIPL. ING. R. GOBTZ nuouiiaK PATIMTAJfWJlLTX

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Beschreibung au der Patentanmeldung

- VERNITROIi LIMITES, Thornhill, Southampton, England

betreffend Piezoelektrischer Anzünder

Die Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Zünder"oder Anzünder der unter Ausnutzung einer Stoßkraft arbeitenden Bauart, bei der eine Spannung, die genügend hoch ist, um an einer Funkenstrecke einen Überschlag zu bewirken, dadurch erzeugt wird, daß ein unter Federspannung stehender Hammer auf eine piezoelektrische Baugruppe auftrifft.

Genauer gesagt schlägt die Erfindung einen piezoelektrischen Zünder vor, der eine Längsachse aufweist und eine piezoelektrische Baugruppe umfaßt, die sich aus einem oder mehreren piezoelektrischen Elementen zusammensetzt, welche längs dieser Achse angeordnet sind; ferner umfaßt der erfindungsgemäße "Zünder einen an einem Ende der piezoelektrischen Baugruppe angeordneten Amboß, eine am anderen Ende dieser Baugruppe angeordnete Abschlußkappe sowie ein rohrförmiges Gehäuse aus einem thermoplastischen Kunststoff, eier beim Erhärten schrumpft und ein Gehäuse bildet, das auf der Baugruppe, welche den Amboß, die piezoelektrische Baugruppe und die Abschlußkappe umfaßt, so geformt v/orden ist, daß es die Baugruppe beim Erhärten zusammendrückt; das Gehäuse weist einen damit aus einem Stück bestehenden rohrförmigen Ansatz auf, der über die Abschlußkappe hinausjagt

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und eine Hämmereinrichtung enthält, die einen Hammer umfaßt, welcher längs der Achse des Zünders beweglich ist, sowie eine Feder^ die gespannt und dann freigegeben werden kann, um den Hammer zu veranlassen, einen Schlag auf die Abschlußkappe auzuüben. Dadurch, daß ein zusammenhängendes einstückiges, als Formteil ausgebildetes Gehäuse vorgesehen ist, das die Hammereinrichtung und die piezoelektrische Baugruppe umschließt, sind alle Schwierigkeiten vermieden, die sich anderenfalls bezüglich der richtigen Führung des Hammers bei seiner Bewegung ergeben würden. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht darin, daß der erfindungsgemäße fe Zünder mit geringen Kosten herstellbar ist.

Zwar wird als Werkstoff für das Gehäuse Polypropylen bevorzugt, doch kann man alternativ auch andere schrumpffähige thermoplastische Werkstoffe, z. B. Nylon, verwenden.

Die piezoelektrische Baugruppe kann zwei oder drei piezoelektrische keramische Elemente umfassen, die zweckmäßig aus Blei-Zirkonat-Titanat bestehen und einen langgestreckten Stapel bilden, der Anschlüsse aufweist, welche sich an die Enden der einzelnen Elemente anschließen, so daß gleichzeitig mehrere elektrische Ausgangssignale erzeugt werden können. Ein Vorteil des erfindui^gemäßen Zünders besteht darin, daß der Zünder in einen thermoplastischen Werkstoff eingeformt ist, so daß es möglich ist, alle Ausgänge gegen Erde zu isolieren, wobei der Erdanschluß gewöhnlich durch eine Stahlplatte gebildet wird, auf der das Gehäuse des Zünders angeordnet ist. Ein besonderer Vorteil dieser Isolierungsanordnung besteht darin, daß es nicht erforderlich ist, einen elektrischen Kontakt über den Hammer herzustellen. Ein solcher über den Hammer hergestellter elektrischer Kontakt erweist sich im allgemeinen als unzweckmäßig, da der Hammer Rückprallbewegungen ausführen kann. Im Hinblick hierauf wird es vorgezogen, in das Gehäuse eine Ausgangsklemme bzv;» einen Anschluß so einzuformen, daß der An-

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Schluß in ständiger Berührung mit der Abschlußkappe steht, auf die der Hammer aufschlägt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die erwähnte Baugruppe nur ein einziges piezoelektrisches Element, der Amboß ist geerdet, und das Ausgangssignal gegen Erde wird dem erwähnten Anschluß entnommen. Dieser einzige vorhandene Anschluß kann dazu dienen, eine einzige Gasflamme bei einem Gasheizofen, einem gasgefeuerten Kessel, einem Gasherd oder dergleichen * zu zünden.

Die Hammereinrichtung umfaßt zweckmäßig einen mit der Hand zu betätigenden Knopf, der längs der Achse des Zünders bewegbar ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Hammer normalerweise durch eine sich zwischen der Anschlußkappe" und dem Hammer erstreckende Rückführ-Druckfeder in einem Abstand von' der Abschlußkappe gehalten. Der Hammer ist" an einem Bundteil befestigt, das einen Zapfen aufweist, welcher aus dem Gehäuse herausragt und längs eines an dem Gehäuse ausgebildeten Schlitzes gleitend beweglich ist. Das eine Ende dieses Schlitzes ist mit einer Stufe oder Schulter versehen, und der Zapfen ist durch eine Feder gegen diese Schulter vorgespannt, wenn sich der Kammer in seiner zurückgezognen Stellung befindet. Der verschiebbare Knopf ist mit dem Bundteil durch eine Betätigungsdruckfeder verbunden, die beim Vorschieben des Knopfes zusammengedrückt wird. Wenn der Knopf das vordere Ende seiner Bewegungsstrecke erreicht, schiebt ein mit dem Knopf verbundener Abweiser den Zapfen des Bundteils zur Seite,' so daß der Zapfen außer Eingriff mit der Schulter.gebracht wird. Wenn dieses geschieht, wird die in der Betätigungsfeder gespeicherte Energie freigegeben, um den Hammer nach vorn gegen die Rückführfeder zu treiben, so daß er einen Schlag auf die Abschlußkappe ausübt.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfin-

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dung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Grundriß eine bevorzugte Ausführungsform eines piezoelektrischen Anzünders nach der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in einem waagerechten Schnitt einen erfindungsgemäßen Anzünder mit zwei isolierten piezoelektrischen Elementen.

Gemäß den Zeichnungen umfaßt der erfindungsgemäße Anzünder ein zylindrisches piezoelektrisches Element 1, an dessen einem Ende ein Amboß 2 aus Stahl angeordnet ist, während dem anderen Ende des Elements eine Abschlußkappe 3 aus Stahl zugeordnet ist. Zwischen der Abschlußkappe 3 und dem piezoelektrischen Element 1 ist ein Anschlußteil 4- aus Messing angeordnet, das sich gemäß Fig. 1 in seitlicher Richtung erstreckt. Die bis jetzt beschriebene piezoelektrische Baugruppe ist in ein rohrförmiges Gehäuse 5 aus Polypropylen eingeformt. Der Vorgang des Einformens wird so durchgeführt, daß das Gehäuse den Amboß 2 gemäß Fig. 2 bei 6 und die Abschlußkappe 3 bei 7 fest umschließt, so daß die Baugruppe zusammengedrückt wird, da das Propylen beim Erhärten etwas schrumpft.

Das Gehäuse hat einen rohrförmigen Ansatz 8, der mit dem die piezoelektrische Baugruppe umschließenden Teil des Gehäuses aus einem Stück besteht. Dieser Ansatz enthält eine Hammereinrichtung mit einem Hammer 9 aus Stahl, der mit einem Bundteil 10 aus Polypropylen verbunden ist; gegenüber dem Bundteil 10 ragt ein Zapfen 11 nach außen. Der Hammer ist zusammen mit dem Bundteil längs des Ansatzes 8 verschiebbar, und bei einer solchen Bewegung bewegt sich der Zapfen 11 längs eines Schlitzes 12 des Gehäuses. Normalerwejsb ist der Hammer 9 gegenüber der Abschlußkappe 3 zurückgezogen, und

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er wird nach seiner Benutzung durch eine als Schraubenfeder ausgebildete Rückführfeder 15 in seine Ruhestellung zurückgeführt.

Um den Hammer 9 nach vorn vorzuspannen, damit er einen Schlag auf die Abschlußkappe 3 ausführen kann, ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Betätigungsfeder 14 vorgesehen. Die Feder 14 ist zwischen dem BundtöL 10 und einem Druckknopf 15 angeordnet, der durch den Benutzer des Anzünders nach innen gedrückt wird, wenn'der Anzünder betätigt werden soll. Die Feder 14 wirkt nicht nur als Druckfeder, sondern sie ist an dem Bundteil 10 so befestigt, daß sie bestrebt ist, das Bundteil bei Betrachtung des rechten Endes des Anzünders gemäß den Zeichnungen im Uhrzeigersinne zu drehen. Am einen Ende des Schlitzes 12 ist eine Schulter 16 ausgebildet, an welcher der Zapfen 11 normalerweise anliegt, da die Feder 14 bestrebt ist, das Bundteil in der beschriebenen Weise zu drehen. Beim Eindrücken des Druckknopfes 15 wird die Feder 14 zusammengedrückt, und hierbei wird der Zapfen 11 gegen die Schulter 16 gedrückt. Wenn sich der Druckknopf 15 dem inneren Ende seiner Bewegungsstrecke nähert, kommt ein mit dem Druckknopf verbundener Abweisernocken zur Anlage an dem Zapfen 11. Wird der Druckknopf weiter nach innen gedrückt, wird der Zapfen 11. entgegen der Kraft der Feder 14 und entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht, bis er außer Eingriff mit der Schulter 16 kommt. Sobald dies geschieht, wird der Hammer 9 freigegeben und durch die Feder 14 entgegen der Kraft der Feder 13 nach vorn geschleudert, da die Feder 14 erheblich kräftiger ist als die Rückführfeder 13· Infolgedessen übt der Hammer 9 einen Schlag auf die Abschlußkappe 3 aus, so daß elektrische Energie erzeugt wird.

Zum Herstellen der elektrischen Anschlüsse werden der Anschluß 4 und der Amboß 2 benutzt· Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Amboß 2 durch eine elektri-

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sehe Verbindung zwischen dem Amboß und einer Befestigungsplatte 18 aus Stahl geerdet. Eine Hochspannungsleitung führt von dem Anschluß 4 aus zu der aktiven Elektrode einer nicht dargestellten Funkenstrecke, an welcher ein Funke erzeugt wird, um eine Gasflamme zu zünden.

Fig. 3 zeigt in einem waagerechten Schnitt eine weitere Ausführungsform, eines Anzünders nach der Erfindung. Der Anzünder nach Fig. 3 umfaßt ebenfalls ein Gehäuse 5» das aus schrumpffähigem Polypropylen hergestellt ist, sowie die gleiche Hammer einrichtung wie die Ausführungsform nach Fig. 1 und 2; anstelle nur eines einzigen piezoelektrischen Elements sind jedoch zwei solche Elemente 20 und 21 vorhanden, die einen Teil eines langgestreckten, zwischen der Abschlußkappe 3 und dem Amboß 2 angeordneten Stapels bilden. Zwischen den beiden piezoelektrischen Elementen ist ein keramischer Isolator 22 angeordnet, und an Jedem Ende jedes piezoelektrischen Elements ist ein Anschluß T in Form eines Messignstreifens vorgesehen, der dem Anschluß 4 nach Fig. 1 und 2 ähnelt. Im Gegensatz zu der Konstruktion nach Fig. 1 und 2 ist der Amboß 2 nicht geerdet, sondern isoliert, und das Gehäuse 5 ist zu diesem Zweck bei 23 so geformt, daß es die Basis des Ambosses umschließt. Somit liefert jedes piezoelektrische Element ein elektrisches Ausgangssignal über einen Anschluß, der gegenüber dem anderen Anschluß und gegen Erde isoliert ist.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Einzelheiten der vorstehend anhand der Zeichnungen beschriebenen Ausführung sbeispiele. Man könnte z. B. mehr als zwei piezoelektrische Elemente verwenden, die innerhalb eines Stapels in Reihe geschaltet sind, so daß es möglich ist, eine größere Zahl von Ausgangssignalen oder Ausgangs signale mit einer höheren Spannung zu erzeugen.

Patentansprüche t

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Claims

„ PATENTANSPRÜCHE

Piezoelektrischer Anzünder mit einer Längsachse, ängs welcher sich eine ein- oder mehrere piezoelektrische Elemente umfassende piezoelektrische Baugruppe erstreckt, einem an einem Ende dieser Baugruppe angeordneten Amboß, einer am anderen Ende der Baugruppe angeordneten Abschlußkappe und einem rohrförmigen Gehäuse aus einem thermoplastischen Werkstoff, der beim Erhärten schrumpft, und in den die den Amboß, die piezoelektrische Baugruppe und die Abschlußkappe umfassende Baugruppe so "eingeformt ist, daß die genannten Teile nach dem Erhärten des Werkstoffs einem Druck ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) einen damit aus einem Stück bestehenden, über die Abschlußkappe (3) hinausragenden,· rohrförmigen Ansatz (8) aufweist, in dem eine Hammereinrichtung angeordnet ist, die einen längs der Achse des Anzünders bewegbaren Hammer (9) und eine Feder (14) umfaßt, die gespannt und dann freigegeben werden kann, um den Hammer zu veranlassen, einen Schlag auf die Abschlußkappe auszuüben.
2. Anzünder nach Anspruch 1, dadurch

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zeichnet besteht.

daß das Gehäuse (5) aus Polypropylen
3. Anzünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangsanschluß (4; T) so in'das Gehäuse (5) eingeformt ist, daß er aus dem Gehäuse herausragt, und daß der Ausgangsanschluß in ständiger Berührung mit der Abschlußkappe (3) steht.

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ORlGiIMAL JNSPECTED

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4. Anzünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die piezoelektrische Baugruppe zwei oder drei keramische piezoelektrische Elemente (20, 21) umfaßt., die einen .langgestreckten Stapel bilden, und daß von den Enden der piezoelektrischen Elemente aus Anschlüsse (T) durch die Wand des Gehäuses (5) nach außen ragen.

5· Anzünder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Hammereinrichtung einen mit der Hand zu .betätigenden Druckknopf (15) umfaßt, der längs der Achse des Anzünders bewegbar ist, ferner eine als Schraubenfeder ausgebildete Rückführfeder (13), die sich zwischen der Abschlußkappe (3) und dem Hammer (9) erstreckt und so angeordnet ist, daß sie den Hammer von der Abschlußkappe weg vorspannt, ein Bundteil (10), mit dem der Hammer fest verbunden ist, einen gegenüber dem Bundteil nach außen rangenden Zapfen (ll), einen in dem Gehäuse (5) ausgebildeten Schlitz (12) zum Aufnehmen des Zapfens-derart, daß das Bundteil eine geleitende Bewegung längs seiner Achse ausführen kann, eine an einem Ende dss Schlitzes ausgebildete Schulter (16), an die der Zapfen angedrückt wird, wenn sich der Hammer in seiner zurückgezogenen Stellung befindet, eine den Druckknopf mit dem Bundteil verbindende Betätigungsdruckfeder (14), die beim Eindrücken des Druckknopfes zusammengedrückt wird, sowie einen auf dem Druckknopf angeordneten Abweiser oder Nocken (17)» der mit dem Zapfen »usammenarbei· , tet, um den Zapfen außer Eingriff mit der Schulter zu bringen, sobald der Druckknopf das vordere Ende seiner Bewegungsstrecke erreicht, wodurch die Betatigungsdruckfedor freigegeben wird, so daß sie bewirkt, daß der Hammer einen Schlag auf die Abschlußkappe ausübt.

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ORIGINAL INSPECTED

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