DE2505236A1

DE2505236A1 - Piezoelektrische zuendvorrichtung, insbesondere fuer gasfeuerzeuge

Info

Publication number: DE2505236A1
Application number: DE19752505236
Authority: DE
Inventors: Takahiro Kurosawa; Kazuma Suzuki
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 1974-03-12
Filing date: 1975-02-07
Publication date: 1975-09-25
Also published as: US3986061A; FR2264400B1; GB1463995A; FR2264400A1; IT1024463B; BR7500813A; DE2505236C2

Description

Piezoelektrische Zündvorrichtung, insbesondere für Gasfeuerzeuge

Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Zündvorrichtung, insbesondere für Gasfeuerzeuge, an deren zur Erzeugung einer Hochspannung zwischen zwei Entladungselektroden unter Druekbeaufschlagung setzbares Piezoelement zwei mit diesen verbundene Ausgangsklemmen angeschlossen sind.

Bei den bekannten Zündvorrichtungen der vorgenannten Art hat das aus Porzellan bestehende Piezoelement meistens eine zylindrische Form und ist zur Erzeugung einer Hochspannung durch einen Schlagbolzen beaufschlagbgtr, der aus seiner Ruhelage

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STADTISCHE SPARKASSE MÖNCHEN NR. 169 227 BLZ 701 SOO OO

ORIGINAL INSPECTED

in axialer Richtung des Piezoelements gegen dessen eines Ende vorgeschnellt wird, sobald eine zugeordnete Auslöseklinke für eine gewünschte Zündung betätigt wird. Diese Art von Zündvorrichtungen ist hauptsächlich darin nachteilig, daß es beim Auftreffen des Schlagbolzens auf das Piezoelement zu einer störenden Geräuschentwicklung kommt und weiterhin zu einem besonders dann unangenehmen Schwingungsverhalten, wenn die Zündvorrichtung beispielsweise in ein Gasfeuerzeug eingebaut ist, das für seinen Gebrauch in der Hand gehalten wird. Zur Ausräumung speziell dieser Nachteile sind daher auch bereits piezoelektrische Zündvorrichtungen bekannt, bei denen auf das dabei ebenfalls meistens zylindrische Piezoelement zur Erzeugung einer Hochspannung ein statischer Druck in Axialrichtung ausgeübt wird. Hierbei tritt jedoch der Nachteil auf, daß eine solche statische Druckbeaufschlagung des aus Porzellan bestehenden Piezoelements eine grössere BaUgrösse der Zündvorrichtung voraussetzt, wenn ein höherer Wert der damit erzeugbaren Hochspannung gefordert wird.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine piezoelektrische Zündvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei kleiner Baugrösse grosse bis sehr grosse Hochspannungswerte erzielen lässt, ohne daß dafür ein übermässiger Kraftaufwand benötigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, daß bei einer Zündvorrichtung der eingangs genannten Art das Piezoelement als ein an mindestens einer Stelle abgestütztes und an mindestens einer weiteren, dazu fernen Stelle für eine auf die Abstützung bezogene Biegung beaufschlagbares flaches Stabteil ausgebildet ist, das an wenigstens einer Oberfläche durch mehrere quer zur Stabachse liegende und in abwechselnder Reihenfolge an die beiden, weiter mit den Entladungselektroden verbundenen Ausgangsklemmen angeschlossene Einzelelektroden

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in eine entsprechende Vielzahl von entlang der Stabachse gegeneinander polarisierbaren Stababschnitten unterteilt ist.

Erfindungsgemäß wird damit eine Zündvorrichtung bereitgestellt, bei welcher durch eine Beanspruchung des Piezoelements auf Biegung an den einzelnen Elektroden Ausgangsspannungen erhalten werden, die sieh bereits bei einem minimalen Kraftaufwand für die Biegung zu einem ziemlich hohen Summenwert addieren. Es ist daher möglich, die Zündvorrichtung entsprechend klein zu bauen, insbesondere wenn dabei berücksichtigt wird, daß es mittels herkömmlicher Techniken nicht schwierig ist, auch kürzere Stablängen mit einer grösseren Vielzahl solcher Einzelelektroden zu versehen und damit eine entsprechend grössere Vielzahl von gegeneinander polarisierbaren Stababschnitten zu erhalten, was für den für die Biegung des Piezoelements anzusetzenden Kraftaufwand einen entsprechend grossen Multi— plikanten ergibt.

Weitere vorteilhafte und zweckmässige Ausbildungen der Erfindung sind in den darauf bezogenen Ansprüchen erfasst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Figur i eine Perspektivansicht eines Piezoelements gemäß Erfindung,

Figur 2 in etwas vergrössertem Maßstab eine Seitenansicht eines Teils des Piezoelements gemäß Figur 1 zur Veran— schaulichung der Feldverteilung,

Figur 3 eine weitere Seitenansicht des Piezoelements gemäß Figur i zur Erläuterung der Spannungserzeugung bei einer Druckbeaufschlagung in der Stabachse, Figur 4a eine Perspektivansicht eines Piezoelements gemäß Erfindung in einer anderen, bevorzugten Ausführungsform,

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Figur k B ein Schaubild zur Darstellung der Festigkeit eines Piezoelements bei Druck- und Zugbeanspruchung, Figur 5 eine Perspektivansicht einer Zündvorrichtung, die unter Verwendung eines Piezoelements gemäß Figur 1 oder Figur 4 A erfindungsgemäß ausgeführt ist, Figur 6 einen Längsschnitt durch die Zündvorrichtung gemäß Figur 5_f

Figur 7 einen der Figur 6 entsprechenden Längsschnitt, wobei aber der auf Biegung beanspruchte Zustand des Piezoelements dargestellt ist,

Figuren 8, 9 und 10 entsprechende Längsschnitte durch Zündvorrichtungen abgewandelter Ausführungsformen, Figur 11 A in vergrössertem Maßstab eine Perspektivansicht des Gehäusedeckels der Zündvorrichtung gemäß Figur 10 und eine Perspektivansicht des dafür benutzten Piezoelements,

Figur 11 B eine Draufsicht von innen auf den Gehäusedeckel der Zündvorrichtung gemäß Figur 10, Figur 12 eine Seitenansicht und eine Ansicht von unten des Piezoelements der Zündvorrichtung gemäß Figur 10, Figur 15 einen Längsschnitt durch eine Zündvorrichtung gemäß einer weiteren AusfUhrungsform, Figur Ik in etwas vergrössertem Maßstab eine Sehnittdarstellung des Piezoelements der Zündvorrichtung gemäß Figur

Figur 15 eine Diatf sieht auf den Gehäuse de ekel der Zündvorrichtung gemäß Figur 13,

Figuren 16, 17 und 18 weitere Ausführungsformen der erfindungsgemässen Zündvorrichtung im jeweils eingebauten Zustand in ein Gasfeuerzeug und

Figur 19 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Zündvorrichtung in einer Seitenansicht nur des Piezoeleeents.

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Bei dem in Figur 1 gezeigten Piezoelemeut sind zwei Elektroden 42a und 42b verwirklicht, die an den beiden ätirnseitigen Endflächen eines rechteckigen und plattenförmigen Porzellankörpers 41 mit piezoelektrischen Eigenschaften angeordnet sind. Dieser Porzellankörper ist durch insgesamt drei Einzelelektroden 43a, 43b und 43c in insgesamt vier gleich grosse Abschnitte unterteilt, wobei jede Teilungsebene parallel zu den stirnseitigen Endflächen des Porzellankörpers liegt. Die verschiedenen Einzelelektroden, die auf den beiden BreitSeitenflächen des Porzellankörpers angebracht sind, sind in abwechselnder Reihenfolge an zwei Ausgangsklemmen 44 und 45 einer elektrischen Stromquelle E angeschlossen, wodurch die einzelnen Abschnitte gegeneinander polarisierbar sind, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist. An die eine Ausgangsklemme 44 sind also zusammen mit den endseitigen Elektroden 42a und 42b nur die Einzelelektroden 43b angeschlossen, während an die andere Ausgangsklemme 45 die Einzelelektroden 43a und 43c angeschlossen sind. Durch diese Schaltungsanordnung wird in den einzelnen Abschnitten eine jeweilige Peldverteilung erhalten, wie es in Figur 2 durch die Kurven A für den Abschnitt verdeutlicht ist, der am Ende des Piezoelements auf der Seite der Elektrode 42a liegt. An dieser Stelle sei noch klargestellt, daß es bei einer hinreichend kleinen Dicke des Porzellankörpers 4i ausreichen kann, die einzelnen Elektroden 43 nur an der einen Breit-Seitenfläche anzuordnen,und weiterhin wäre unter Hinweis auf Figur 3 noch klarzustellen, daß bei einem Piezoelement natürlich auf die Bereitstellung einer besonderen Stromquelle E verzichtet werden kann und statt dessen zur Erzeugung einer Hochspannung lediglich eine Druckbeaufschlagung des Piezoelements vorzunehmen ist. Sofern diese Druckbeaufschlagung, wie in Figur 3 mit den Pfeilen F verdeutlicht, in Längsrichtung vorgenommen wird, werden in den einzelnen Abschnitten des Piezoelements 41 die Einzelspannungen Pa erzeugt, so daß zwischen den Ausgangsklemmen 44 und 45 eine durch eine Überlagerung dieser Einzelspannungen gebildete Hochspannung er-

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halten wird. Die folglich als Ergebnis einer solchen Druckbeaufschlagung erhaltene Hochspannung ist demnach proportional zu der Länge 1 jedes einzelnen Abschnittes, während die elektrostatische Kapazität gleich der zweiten Potenz der Anzahl η vorhandener Abschnitte ist, woraus erkennbar wird, daß ein solches unterteiltes Piezoelement bei gleichen Gesamtabmessungen doch wesentlich grössere Hochspannungswerte erreichen lässt als ein ungeteiltes Element. Sobald die stirnseitige Kraftbeaufschlagung aufhört, werden dadurch im Piezoelement auch alle Druckspannungen aufgehoben, so daß dann eine Hochspannung umgekehrter Polarität erhalten wird.

Die vorstehend erläuterte Druekbeaufschlagung wird unter Hinweis auf die Figur kk über eine Biegebeanspruchung des Piezoelements unter dem Gesichtspunkt herbeigeführt, daß es dadurch möglich ist, die gesamte Baugrösse einer ein solches Piezoelement verwendenden piezoelektrischen Zündvorrichtung relativ klein zu halten. Um bei einer ebenfalls unter diesem Gesichtspunkt klein zu wählenden Dicke des Porzellankörpers kl noch eine genügende Sicherheit gegen einen eventuellen Biegebruch zu erhalten, besteht die bevorzugte Ausführungsform eines solchen unterteilten Piezoelements darin, daß mindestens auf der einen Breitseitenfläche eine elektrisch isolierende Materialschicht 46 angeordnet ist, die der Verstärkung des Porzellankörpers dient und beispielsweise ein dünnes Glasplättchen einer so ausreichenden Elastizität sein kann, daß die Ausübung einer Kraft in Richtung des Pfeiles Fa am einen Ende des Piezoelements dessen Biegefähigkeit um eine Abstützung nicht wesentlich beeinträchtigt, die dabei am anderen Stabende ausgebildet wäre. Die elektrisch isolierende Materialschicht 46 kann auch aus einem geeigneten Epoxyharz bestehen oder aus einem anderen Material mit vergleichbaren Eigenschaften. Es ist weiterhin möglich, auch die andere Breitseitenfläche des Porzellankörpers mit einer solchen elektrisch isolierenden Materialschieht zu versehen,

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was insbesondere dann zweckmässig erscheinen kann, wenn auf beiden Breitseitenflächen Einzelelektroden angeordnet sind. Wenn bei dem in Figur 4A gezeigten und an seinen einen Ende abgestützten Piezoelement am gegenüberliegenden Ende die Kraftbeaufschlagung in Richtung des Pfeiles Fa vorgenommen wird, dann wird dadurch primär eine Biegung des Piezoelements verursacht und sekundär die Erzeugung einer Druckkraft, die in Längsrichtung des Piezoelements ausgerichtet ist und folglich in den einzelnen Abschnitten gleichartige Einzelspannung erzeugt, wie es vorstehend anhand der Figur 3 für eine über die Enden des Porzellankörpers in axialer Richtung vorgenommene Druckbeaufschlagung beschrieben wurde.

In diesem Zusammenhang wäre noch klarzustellen, daß es zur Erzeugung einer Hochspannung bei Ausübung einer Biegebeanspruchung natürlich nicht nur dadurch kommen kann, daß durch diese Biegebeanspruchung in der Längsrichtung des Piezoelements eine Druckspannung erzeugt wird. Es kann vielmehr dazu auch kommen, daß bei einer Umkehrung dieser endseitigen Kraftbeaufschlagung durch eine entsprechende Biegebeanspruchung des Piezoelements in dessen Längsrichtung eine Zugspannung erzeugt wird. Aus der graphischen Darstellung der Figur 4B, in welcher auf der Ordinate die Längenänderung Δ l/l in % Kontraktion bzw. in % Dehnung and auf der Abszisse die zur Biegung eines solchen Piezoelements aufgebrachte Druck- bzw. Zugkraft in t/cm abgetragen sind, wird hierzu jedoch klar, daß die Druckkräfte um praktisch mehr als das Zehnfache höher liegen können als die Zugkräfte, ehe es zu einem Bruch des Porzellankörpers kommt. So hatten praktische Versuche zum Ergebnis, daß der Porzellankörper eines solchen Piezoelements erst bei Ausübung einer Druckkraft von etwa 5_f5 t/cm bricht, während er bereits bei einer Zugkraft von etwa.0,5 t/cm bricht, wenn in beiden Fällen das Piezoelement am einen Ende fest eingespannt und am

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anderen Ende mit der seine Biegung verursachenden Kraft beaufschlagt wird. Aus diesen Gründen wird daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine solche Durchbiegung des Piezoeleraents bevorzugt, bei der es entlang von dessen Längsachse zur Ausbildung einer Druckspannung und nicht einer Zugspannung kommt.

In den Figuren 5 bis 7 ist eine praktische Ausführungsform der eriindungsgemässen Zündvorrichtung gezeigt. Das hierbei verwendete Piezoelement hat die Ausführung gemäß Figur 4A, wobei die seine Unterteilung bewirkenden Elektroden 43 auch nur auf einer Breitseitenfläche des plattenförmigen Porzellankörpers 41 angeordnet sein können. Das Piezoelement 2 ist innerhalb des umgebenden Gehäuses 1 schräg liegend angeordnet und erstreckt sich dabei etwa in der Gehäusediagonalen. In der Längsachse des Gehäuses ist ein Druckglied 3 verschieblich, das in zwei einen Hohlraum umgebenden Seitenwänden 6 mit einem jeweiligen Führungsschlitz 7 für einen Führungsstift 10 versehen ist, der an dem Gehäuse 1 befestigt ist. An diesem Führungsstift 10 stützt sich über eine Druckplatte 5 das eine Ende einer Rückstellfeder 4 ab, die in dem vorerwähnten Hohlraum des Druckgliedes 3 angeordnet und über ihr anderes Ende an diesem abgestützt ist. Das Druckglied 3 ist folglich gegen die Kraft dieser Rückstellfeder 4 in das Innere des Gehäuses 1 vorschiebbar, wobei dann eine Druckkugel 9 an einer Schrägflache 8 abrollt, die an einem keilförmigen Endteil des Druckgliedes 3 ausgebildet ist. Das Druckglied 3 hat über die Druckkugel 9 einen ständigen Berührungskontakt mit dem Piezoelement 2, wobei die Schrägfläche 8 in einem solchen Abstand von dem Piezoelement 2 angeordnet ist, daß in der in Figur 6 gezeigten Ruhelage des Druckgliedes 3 keine Durchbiegung des Piezoelements stattfindet. Sobald aber das Druckglied 3 gegen die Kraft seiner Rückstellfeder 4 in Richtung des Pfeiles A in das Innere des Gehäuses 1 vorgeschoben wird, wi d dabei dann die Druckkugel 9 verstärkt

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gegen das Piezoelement 2 angedrückt, so daß sich dasselbe immer stärker durchbiegt, während die Druckkugel auf der Schrägfläche 8 hochrollt. Die Figur 7 hält den maximal durchgebogenen Zustand des Piezoelements 2 fest, in welchem dann also die maximale Druckbeanspruchung vorliegt, die eine entsprechend hohe Spannung über angeschlossene Anschlußkabel 11 abführen lässt. Die Erzeugung dieser Hochspannung hört dann wieder auf, wenn der auf das Druckglied 3 ausgeübte Druck aufgehoben wird, was dann ein Ausschieben des Druckgliedes durch die Rückstellfeder 4 zulässt und weiterhin ein Zurückrollen der Druekkugel 9 in die in Figur 6 gezeigte Relativlage.

Die bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 5 t>is 7 durch die Druekkugel 9 übernommene Aufgabe einer Durchbiegung des Piezoelements 2 wird bei der Ausführungsform gemäß Figur 8 durch einen ballig ausgeführten Vorsprung 9'. am Ende der Schrägfläche 8a des üruckgliedes 3 übernommen. Es ist statt dessen auch möglich, einen gleichartigen Vorsprung an der der Schrägfläche 8a zugewandten Fläche des Piezoelements 2 vorzusehen, um in einem gleichartigen Zusammenwirken zu erreichen, daß bei dem Vorschieben des Druckgliedes 3 in das Innere des Gehäuses 1 das Piezoelement 2 dieselbe Durchbiegung erfährt. Wie in Figur 9 gezeigt ist, kann eine solche Durchbiegung des Piezoelements 2 auch dadurch erreicht werden, daß im Versehiebeweg des Druckgliedes 3 am Gehäuse 1 eine Druckstange 9*> befestigt ist, so daß beim Anschlag des Piezoelements an diese Druckstange eine Durchbiegung gegen die Schrägfläche 8b stattfindet, die bei dieser Ausführungsform von dem Piezoelement überbrückt wird. Das Piezoelement ist also hierbei an seinen beiden Enden an dem Druckglied 3 abgestützt, während es bei den beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen am Gehäuse 1 bzw. an einem nicht näher bezeichneten, gehäusefesten Führungsteil für das Druckglied 3 abgestützt ist. Anstelle der Druckstange 9b kann auch für

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diese Ausführungsform ein am Gehäuse entweder fest oder ortsveränderlich angeordneter Rollkörper Verwendung finden, was einen verringerten Reibungsfaktor ergibt und damit einen kleineren Kraftaufwand, was im übrigen auch für die Gegenüberstellung der beiden Ausführungsformen gemäß den Figuren 5 bis 7 und gemäß Figur 8 gilt.

In den Figuren 10 bis 12 ist eine Ausführungsform der erfindungsgeiuäßen Zündvorrichtung gezeigt, bei der das Piezoelement 2 nach Art eines freitragenden Auslegers ausgebildet ist. Durch einzelne, nur auf der einen Breitseitenfläche angebrachte Elektroden 15a bis 15g ist auch hier der plattenförmige Porzellankörper l6 in einzelne Abschnitte unterteilt, und beide Breitseitenflächen sind mit einer elektrisch isolierenden Materialschicht 17 und 18 aus Glas oder für diese Ausführungsform bevorzugt aus Epoxyharz abgedeckt, da bei dieser Materialwahl eine jeweilige Herstellung als Formkörper besonders einfach ist. Die Ilerstellbarkeit als Formkörper ist hier deshalb erwünscht, weil an dem einen Ende des Piezoelements 2 ein über eine Gehäuseöffnung 19 nach außen vorstehender Betätigungsvorsprung 13 und am anderen Ende ein Befestigungsblock l'i ausgebildet ist, über den das Piezoelement mittels einer Sehraube 14« am Gehäuse festgeschraubt ist. Bei dieser Ausführungsforin ist weiterhin vorgesehen, daß das Piezoelement einen kleinen Luftspalt zu dem Gehäusedeckel einhält, so daß in der Ruhelage des Piezoelements eine an dessen einem Ende angeordnete Plattenelektrode 21 noch in einem Abstand zwischen etwa 0,3 und 1,0 mm von dem einen Ende 20a einer Metallschicht 20 angeordnet ist, die auf den Gehäusedeckel aufplattiert ist. Die Plattenelektrode 21 is^an die eine Gruppe der mit dem einen Anschlußkabel 11 elektrisch in Reihe liegenden Einzelelektroden 15a, 15c... angeschlossen, während mit der anderen Gruppe der mit dem anderen Anschlußkabel Ii elektrisch in Reihe liegenden Einzelelektroden 15b, I5d... das andere Ende 2OB der Metallschicht 20 über einen Berührungskontakt 20c verbunden ist.

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Durch diese Ausbildung wird bezweckt, daß nach jeder abgeschlossenen Betätigung des Piezoelements zwischen der Elelctrodenplatte 21 und der Metallschicht 20 die^Cntladung einer lies (spannung stattfindet, die in den hier nicht näher gezeigten Entladungselektrode^ mit denen eine solche Zündvorrichtung noch ausgerüstet ist, auftritt.

Bei der in den Figuren 13 bis 15 gezeigten Ausführungsform sind zwei Piezoelemente 2 und 2' in einer im wesentlichen U-förmigen Gesamtanordnung verwirklicht, wobei wie bei der vorbesdiriebenen Au sfüh rungs form der Figuren 10 bis 12 an dem freien Ende des einen Piezoelements 2 ein Betätigungsvorsprung 13 ausgebildet ist, der über das Gehäuse vorsteht und über den die Biegebeanspruchung der beiden über einen Steg A miteinander verbundenen Piezoelemente eingeleitet wird. Das freie Ende des anderen Piezoeleinents 2^f ist mittels einer Schraube am Boden B des Gehäuses befestigt, so daß bei einer Druckausübung auf den Betätigungsvorsprung 13 das Piezoelement 2 gegen das andere Piezoeleraent 2· durchgebogen wird, während gleichzeitig dieses andere Piezoelement 2¹ zu dem Verbindungssteg A hin vom Gehäuseboden B abgehoben wird, die beiden Piezoelemente 2, 2' also gegeneinander gerichtete Durchbiegungen erfahren. Um dabei jeweils in der Achsrichtung ausgerichtete Druckspannungen %\\ erreichen, sind die der Verstärkung des jeweiligen Porzellankörpers dienenden, elektrisch isolierenden Materialsehichten haupt.. »chlioh auf den zueinander abgewandten Rückseiten der beiden Piezoelemente angeordnet, also jeweils an der Oberfläche, welche bei dem betreffenden Piezoelement bei dessen Biegebeanspruchung die grössere Längendehnung erfährt. Im übrigen ist auch bei dieser Ausführungsform noch das Merkmal verwirklicht, daß am freien Ende des einen Piezoelements 2 eine Plattenelektrode 21 an einem Vorsprung 22 angeordnet ist, die mit der einen mit einem Ansehlußkabel elektrisch in Reihe liegenden Gruppe von Einzelelektroden verbunden ist und im Ruhezustand am Gehäusedeckel der Zündvorrichtung anliegt. Am Gehäusedeckel ist andererseits eine Metallschicht 20 aufplattiert, deren eines

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Ende 2OA von der Plattenelektrode 21 einen Abstand zwischen etwa 0,3 und 1,0 mm einhält und deren anderes Ende 2OB an die andere Gruppe der ^inzelelektroden angeschlossen ist, so daß auch hierbei nach aufgehobener Biegebeanspruchung der beideu Piezoelemente 2, 2¹ die Entladung einer Restspannung der nicht näher gezeigten Entladungselektroden stattfinden kann. Der vorerwähnte Abstand zwischen dem Ende 2OA der Metallschicht 20 und der Plattenelektrode 21 ist hier in einer liichtung gemessen, die quer zu der Richtung verläuft, in welcher die Druckbeaufsehlagung des Betätigungsvorsprunges 13 vorgenommen wird.

Die Figur 16 zeigt ein Gasfeuerzeug, bei dem eine Zündvorrichtung der Ausführungsform gemäß den Figuren 13 bis 15 verwirklicht ist. Die beiden Piezoelemente 23 und 23' sind über einen Steg 26 miteinander verbunden und auf der jeweiligen Rückseite des jeweiligen Porzellankörpers 24 mit einer aus Glas oder Epoxyharz bestehenden Platte 25 verstärkt. Die Verstärkungsplatten 25 überragen den jeweils zugehörigen Porzellankörper 24 an den dem Verbindungssteg 26 abgewandten Enden, wobei das vorragende Ende der Verstärkungsplatte des einen Piezoelements 23 einen über das umgebende Gehäuse 1 vorstehenden Vorsprung 27 trägt, über den die Biegebeanspruchung der beiden Piezoelemente eingeleitet wird. Das vorragende Ende der Verstärkungsplatte des anderen Piezoelements 23' ist über einen Stützblock 33 an einem Brennstofftank 32 befestigt, an welchem weiterhin ein Stützlager 37 für einen mit dem einen Piezoelement 23 über einen Verbindungsstab 29 gekoppelten Hebel 30 angeordnet ist, der die Öffnung und Schließung einer Brennstoff-Austrittsdüse 35 des Brennstofftanks 32 steuert. Der Verbindungstab greift am vorragenden Ende der Verstärkungsplatte 25 des Piezoelements 23 an und ist durch eine Feder 31 gegen die Verstärkungsplatte 25 des anderen Piezoelements 23' vorgespannt, so daß durch die wirkung dieser Feder eine augenblickliche

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Schließung der Brennstoff-Austrittsdüse 35 sichergestellt ist, sobald der auf den Vorsprung 27 ausgeübte Betätigungsdruck aufgehoben wird. Im übrigen sind an dem Brennstofftank 32 noch die beiden Entladungselektroden 34 und 34' befestigt, die in der Nähe der Düse 35 angeordnet sind und von denen die eine Elektrode 34^! über ein Anschlußkabel an die eine Gruppe der Einzelelektroden angeschlossen ist, wobei in dieser Anschlußleitung ein Widerstand 36 ausgebildet ist.

Bei der alternativen Ausführungsform eines Gasfeuerzeuges gemäß Figur 17 ist nur ein einziges Piezoelement 23 verwirklicht, dessen Anordnung und Ausbildung praktisch der Zündvorrichtung in der Ausführungsform gemäß den Figuren 10 bis 12 entspricht. Das Piezoelement 23 ist an seinem einen Ende über einen Befeitigungsbloek 33 am Brennstofftank 32 befestigt und hat an seinem anderen Ende einen seinen Porzellankörper 24 überragenden Endabschnitt der Verstärkungsplatte 25, an welchem auch hier der Betätigungsvorsprung 27 angeordnet ist und ein Verbindungsstab 29 zu dem Betätigungshebel 30 für die Brennstoff-Austrittsdüse 35 angreift. Damit das Piezoelement 23 nicht iibermässig durchgebogen wird, ist im Verschiebeweg des Betätigungsvorsprunges 27 ein Anschlag 28 angeordnet, der im übrigen auch bei der Ausführungsform gemäß Figur i6 verwirklicht ist.

Die in Figur 18 gezeigte Ausführungsform eines Gasfeuerzeuges entspricht wieder im wesentlichen derjenigen gemäß Figur 16, wobei aber ein Unterschied darin besteht, daß hier die eine Entladungselektrode 34a mit einem Kurzschlußelement 38 in Berührung gehalten ist, das seinerseits Verbindung hat mit dem Verbindungsstab 29, der das eine Piezoelement 23 mit dem B-etätigungshebel 30 für die Brennstoff-Austrittsdüse 35 verbindet und damit mit der anderen Entladungselektrode 34b, welche wie die Elektrode 34 der beiden anderen Ausführungsformen die geerdete Elektrode darstellt. Das Kurzschlußelement 38 erfüllt bei dieser Ausführungsform den Zweck, daß nach aufgehobener Biegebeanspruchung und damit nach beendetem Zündvergang die dann

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in den Entladungselektroden noch eventuell vorhandene Restspannung entladen wird, weil ja dann dieses Kurzschlußelement wieder in Berührung kommt mit der einen Elektrode 3²^a, so daß beim nächsten Zündvorgang, der durch eine Druckbeaufschlagung des Vorsprunges 27 eingeleitet wird, von einem Nullpotential begonnen werden kann, Sobald der Vorsprung 27 niedergedrückt wird, wird im übrigen die Berührung des Kurzschlußelements 38 mit der einen Entladungselektrode 3^a gelöst, weil ja dabei dann das eine Piezoelement 23, an welchem das Kurzschlußelement 38 befestigt ist, zu dem anderen Piezoelement 23' hin durchgebogen wird.

In Figur 19 ist schließlich noch eine Ausführungsform einer piezoelektrischen Zündvorrichtung gezeigt, bei der ein zu den Entladungselektroden 3'*a und 3^;*b parallel liegender Gleichrichter 39 verwirklicht ist. Dieser Gleichrichter 39 erfüllt dieselbe Aufgabe wie das Kurzschlußelement 38 in der Ausführungsform eines Gasfeuerzeuges gemäß Figur 18, d. h. auch dieser Gleichrichter 39 bewirkt die Entladung einer eventuellen Restspannung in den beiden Entladungselektroden 3^a und 3^, sobald der auf das Piezoelement l6, 17 in Richtung des Pfeiles F ausgeübte ßetätigungsdruck aufgehoben wird.

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Claims

Ansprüche

\\A Piezoelektrische Zündvorrichtung, insbesondere für Gasfeuerzeuge, an deren zur Erzeugung einer Hochspannung zwischen zwei Entladungselektroden unter Druckbeaufschlagung setzbares Piezoelement zwei mit diesen verbundene Ausgangsklemmen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement als ein an mindestens einer Stelle abgestütztes und an mindestens einer weiteren, dazu fernen Stelle für eine auf diese Abstützung bezogene Biegung beaufschlagbares flaches bzw. plattenförmiges Stabteil ausgebildet ist, das an wenigstens einer Oberfläche durch mehrere quer zur Stabachse liegende und in abwechselnder Reihenfolge an die beiden, weiter mit den Entladungselektroden verbundenen Ausgangsklemmen angeschlossene Einzelelektroden in eine entsprechende Vielzahl von entlang der Stabachse gegeneinander polarisierbaren Stababschnitten iterteilt ist.
2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Piezoelement an mindestens einer Oberfläche durch eine elektrisch isolierende Materialschicht abgedeckt ist.
3. Zündvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrisch isolierende Materialschieht relativ hart bzw. steif, jedoch biegsam ist.
h. Zündvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch g e k ennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Materialschicht eine an das Piezoelement angeklebte Platte aus Glas oder Epoxyharz ist.
5. Zündvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e -

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zeichnet , daß die elektrisch isolierende Materialschicht an der Oberfläche des Piezoelements angeordnet ist, über welche dessen Druckbeaufschlagung ausgeübt wird.
6. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstützung des Piezoelements an einem der beiden Stabenden ausgebildet ist.
7. Stützvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Beauf schlggmgsstelle für die Biegebeanspruchung an dem der Abstützung abgewandten Stabende ausgebildet ist.
8. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß auch an den stirnseitigeu Endflächen eine jeweilige Elektrode angeordnet ist, die jeweils mit einer der beiden (Gruppen der die Stababschnitte gleicher Grosse schaffenden Einzelelektroden und der zugehörigen Anschlußklemme elektrisch in Reihe liegen.
9. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die relativ hart bzw. steif ausgebildete, elastisch isolierende Materialschicht mindestens das seinem Abstützungsende abgewandte Ende des Piezoelements überragt und daß an diesem vorragenden Ende die für die Biegebeanspruchung maßgebliche Kraft angreift.
10. Zündvorrichtung mindestens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem der endseitigen Beaufschlagungsstelle für die Biegebeanspruchung abgewandten Stabende des Piezoelements das eine Stabende eines weiteren, gleichartig ausgebildeten Piezoelements zu einer im wesentlichen U-förinigen Gesamtanordnung verbunden ist, die am anderen Stabende dieses weiteren Piezoelements abgestützt ist.

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11. Zündvorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet , daß die endseitige Beaufschlagungsstelle für die Biegebeanspruchung und die Abstützungsstelle der beiden U-förmig angeordneten Piezoelemente an einem das jeweilige Piezoelement überragenden Ende der zugehörigen, relativ hart bzw. steif ausgebildeten und elektrisch isolierenden Materialschicht ausgebildet sind.
12. Zündvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g ekennzeichnet, daß die elektrisch isolierenden Materialschichten der beiden U-förmig angeordneten Piezoelemente an deren einander abgewandten Rückseiten vorgesehen sind.
13. Zündvorrichtung mindestens nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet , daß das Piezoelement in einem umgebenden Gehäuse angeordnet und schräg zur Verschieberichtung eines in das Gehäuse vorzugsweise gegen die Kraft einer Rück»» stellfeder vorschiebbaren Druckgliedes ausgerichtet ist, das mit dem Piezoelement zur Durchbiegung desselben an einer zwischen seinen beiden am Gehäuse abgestützten Enden gelegenen Stelle in Berührung bringbar ist.
14. Zündvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß an dem Druckglied eine schräge Lauffläche für eine mit dem Piezoelement in Berührung stehende Druckkugel ausgebildet ist.
15. Zündvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied und das Piezoelement über einen mit einer balligen Oberfläche versehenen und an einem dieser beiden Teile ausgebildeten Vorsprung miteinander in Berührung gehalten sind.

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16. Zündvorrichtung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Piezoelement in einem umgebenden Gehäuse angeordnet und schräg zur Verschieberichtung eines in das Gehäuse vorzugsweise gegen die Kraft einer Rückstellfeder vorschiebbaren Druckgliedes ausgerichtet ist, an dem das Piezoelement mit seinen beiden Enden abgestützt ist und durch welches das Piezoelement zur Durchbiegung an einer zwischen seinen beiden Abstützungsenden gelegenen Stelle mit einem gehäusefesten Druckglied in Berührung bringbar ist.
17. Zündvorrichtung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet , daß das Druckglied ein am Gehäuse beweglich gehaltener Rollkörper ist.
18. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß das in einem umgebenden Gehäuse angeordnete Piezoelement mit einer besonderen Einzelelektrode versehen ist, das an die eine Gruppe der das Piezoelement in die einzelnen Abschnitte unterteilenden Einzelelektroden angeschlossen ist, mit deren anderer Gruppe eine an dem Gehäuse angebrachte Metallschicht Verbindung hat, die über einen geringen Luftspalt von dieser besonderen Einzelelektrode getrennt ist.
19· Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß das in einem umgebenden Gehäuse angeordnete Piezoelement über ein an ihm befestigtes Kurzschlußelement mit der einen der beiden Entladungselektroden in Berührung gehalten ist und aus dieser Berührung gelöst wird, sobald das Piezoelement auf Biegung beansprucht wird.
20. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Piezoelement ein Betätigungshebel für eine an einen Brennstofftank angeschlossene Brennstoff-Austrittsdüse gekoppelt ist.

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21. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet , daß das Piezoelement mit einer Einrichtung zum mechanischen oder elektrischen Ableiten .einer Restspannung aus den Entladungselektroden versehen ist.

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