DE2505236C2

DE2505236C2 - Piezoelektrische Zündvorrichtung

Info

Publication number: DE2505236C2
Application number: DE2505236A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Tokyo Kurosawa; Kazuma Fuchu Tokyo Suzuki
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 1974-03-12
Filing date: 1975-02-07
Publication date: 1983-02-24
Also published as: FR2264400A1; GB1463995A; FR2264400B1; IT1024463B; US3986061A; BR7500813A; DE2505236A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine piezoelektrische Zündvorrichtung mit einem an mindestens einer Stelle abgestützten und an einer weiteren Stelle mittels einer Betätigungsvorrichtung auf Biegung beaufschlsgbaren stabförmigen Piezoelement, das mehrere quer zur Stabachse liegende und in abwechselnder Polarität

angeordnete Elektroden aufweist, aie an Zündelektroden angeschlossen sind.

Bei einer aus der GB-PS 10 54103 bekannten Zündvorrichtung der vorgenannten Art, die für eine Verwendung in einem Gasfeuerzeug ausgebildet ist, besteht das Piezoelement aus einer Mehrzahl zylindrischer Eipzelkörper, die in einer elektrischen Parallelanordnung und in einer mechanischen Parallel- und/oder Reihenanordnung an die Zündelektroden angeschlossen sind. Um die für die Erzeugung einer Hochspannung von mehreren Kilovolt erforderliche Druckeinwirkung auf diese Vielzahl von einzelnen Piezoeiementen bereitzustellen, ist die bekannte Zündvorrichtung weiterhin mit einem mechanischen Kraftübersetzer in der Ausbildung einer Hebelanordnung ausgerüstet, mit der ein Verstärkungsfaktor von wenigstens 80 und vorzugsweise von mehr als 200 für eine dabei neben der Biegebeaufschlagung und alternativ auch einer Torsionsbeaufschlagung bevorzugte statische Druckbeaufschlagung in der Achsrichtung der einzelnen Piezoelemente erreichbar ist, so daß für eine praktische Ausführungsform eines Gasfeuerzeuges mit einer dafür üblichen Betätigungskraft von etwa 1 kp entsprechend hohe Ve-.formungskräfte für die Piezoelemente und damit auch für eine Zündung auch von nicht entflammbaren Gasen, wie Butan, benötigten höheren Hochspannungen erhalten werden. Solche hohen Verformungskräfte sind andererseits durch eine bloße Biegebeanspruchung der Piezoelemente nicht ohne weiteres erreichbar, weil dabei die Gefahr eines Biegebruches besteht, die beispielsweise bei einem als einseitig eingespannter Biegestab angeordneten Piezoelement bei Ausübung einer Druckkraft auf das dabei freie Ende wenigstens um den Faktor 10 kleiner ist als bei der Ausübung einer entsprechenden Zugkraft. Um bei einer Biegebeanspruchung der Piezoelemente diese Gefahr eines Biegebruches möglichst klein zu halten, müssen daher bei der bekannten Zündvorrichtung die einzelnen Piezoelemente entsprechend größer dimensioniert werden, wodurch die gesamte Zündvorrichtung eine beispielsweise für Gasfeuerzerje unerwünscht große Baugröße erhält.

Aus der US-PS 28 36 737 ist ein piezoelektrischer Wandler bekannt, bei dem im Gegensatz zu den piezoelektrischen Zündvorrichtungen der eingangs genannten Art die Beaufschlagung zweier nach Art eines einseitig eingespannten Biegestabes angeordneter Piezoelemente mit einer Spannung dazu genutzt wird, eine nach verschiedenen Seiten ausgerichtete Durchbiegung dieser Piezoelemente an den freien Enden für Schaltungszwecke zu erreichen. Damit bei dieser Anordnung zweier Piezcelemente beim Anlegen der Spannung an die einzelnen Elektroden kein Spannungsüberschlag /tattfindet, sind die Piezoelemente über eine Epoxydharzschicht oder auch nur ein Luftpolster gegeneinander isoliert. Das Schaltprinzip solcher piezoelektrischer Wandler erfordert nur minimale Auslenkungen des freien Endes der Piezoelemente, so daß bei entsprechender Berücksichtigung der Materialauswahl unter dem Gesichtspunkt hauptsächlich der kritischen Curie-Temperatur und der Materialabmessungen bereits Spannungen von etwa 100 Volt ausreichen, um das Piezoelement für die Erzielung eines Schaltkontakts durchzubiegen und die Durchbiegung durch eine Unterbrechung der Spannungszufuhr wieder rückgängig zu machen.

Aus der US-PS 35 00 451 ist weiterhin noch ein piezoelektrischer Spannungserzeiiger bekannt, der wenigstens aus einem eb'_ ,falls nach Art eines einseitig eingespannten Biegestabes angeordneten Piezoelement mit einer etwa dreieckförmigen Umrißform besteht, das an seiner bei einer Biegebeaufschlagung in der Druckzone liegenden Oberseite mit einer an eine Elektrode angeschlossenen, elektrisch leitfähigen Farbe dünn beschichtet ist, während die in der Zugzone liegende Oberseite mit einer ebenfalls elektrisch leitfähigen und ebenso biegsamen Materialschicht abgedeckt und an dem freien Ende des dabei in der Gesamtheit genügend biegsamen Piezoelements mit einer Gegenelektrode versehen ist, die für eine Übergabe der in dem Piezoelement durch eine Biegebeaufschlagung erzeugbaren Spannung mit der einen Elektrode in Berührung kommen kann, sobald die Biegebeaufschlagung wieder aufgehoben wird. Auch bei einem solchen piezoelektrischen Spannungserzeuger, der beispielsweise für ein im Stromkreis der beiden Elektroden liegendes Blitzlichtgerät einer fotografischen Kamera verwendet werden kann, durch deren Blitzlichtpuslöser dabei dann die Biegebeaufschlagung der Piezoelemente bewirkt wi :>., reichen bereits minimale Auslenkungcn des freien End rs des Piezoeiements und damit entsprechend niedrige Verformungskräfte aus, um die dabei benötigten niedrigen Spannungen zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für Gasfeuerzeuge geeignete piezoelektrische Zündvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die zur Erzeugung der Hochspannung erforderlichen hohen Verformungskräite bei der Biegebeanspruchung des Piezoelements ohne die Gefahr eines Biegebruches mit einer vergleichbar geringen Betätigungskraft ausführbar sind, wobei die gesamte Baugröße der Zündvorrichtung so klein als möglich gehalten werden soll.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer piezoelektrischen Zündvorrichtung der eingangs genannten Art das Piezoelement flach ausgebildet und mindestens an der Oberstite m.\ einer elektrisch isolierenden, relativ harten bzw. steifen, jedoch biegsamen Materialschicht abgedeckt ist, welche bei der Biegebeaufschlagung in der Zugzone des Piezoelements liegt.

Erfindungsgemäß wird damit eine piezoelektrische Zündvorrichtung bereitgestellt, bei der durch die Anordnung der elektrisch isolierenden, relativ harten bzw. steifen, jedoch biegsamen Materialschicht an der bei der Biegebeaufschlagung in der Zugzone des Piezoelements liegenden Oberseite dessen für die Erzeugung der Hochspannung maßgebliche Druckzone eine Ausweitung erfährt und gleichzeitig die Zugzone eine größere Bruchsicherheit erhält, die bei eine·· Anordnung des Piezoelements nach Art eines einseitig eingespannten Biegestabes und der Ausübung einer Druckkraft auf das freie Ende im Vergleich zu der Ausübung einer Zugkraft noch zusätzlich um etwa den Faktor 10 vergrößerbar ist. Die für die Erzeugung einer bestimmten Hochspannung für das Piezoelement benötigten Verfermungskräfte erfordern daher eine relativ niedrigere ßetätigungskraft auch unter dem Gesichtspunkt, daß es wegen der Verbesserung der mechanischen Festigkeit des Piezoelements dnrcii diese zusätzlich vorgesehene Materialschicht jetzt möglich ist, das Piezoelement weniger dick auszuführen. Durch die flache Ausbildung des Piezoelements ist es dc/bd gleichzeitig möglich, mittels herkömmlicher Techniken auch kürzere Stablängen mit einer größeren Vielzahl in abwechselnder Polarität anm>nrHrplnr Flolt^^n., -...

versehen, so daß bereits mit einer kleinen Baugröße der gesamten Zündvorrichtung die Hochspannung von mehreren Kilovolt er/ielbar ι-.t. die beispielsweise bei einem Gasfeuerzeug für die Entzündung des Gases benötigt wird.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind in den einzelnen Patentansprüchen erfaßt,

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

F i g. 1 eine Perspektivansicht eines Piezoelements, das bei der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung verwendet ist,

Fig. 2 einen Teilbereich des Piezoelements gemäß F i g. 1 zur Veranschaulichung des bei einer Druckbeaufschlagung auftretenden elektrischen Feldes,

Fig.3 eine Seitenansicht des Piezoelements gemäß Fig. 1 zur Veranschaulichung der Erzeugung der Hochspannung bei einer Druckbeauisciiiägüfig des λ> Piezoelements in der Stabachse,

Fig.4A eine Perspektivansicht des Piezoelements gemäß Fig. 1 in einer Darstellung gemeinsam mit der Materialschicht, welche die bei einer Biegebeaufschlagung in der Zugzone des Piezoelements liegende Oberseite abdeckt,

Fig.4B ein Schaubild zur Darstellung der unterschiedlichen Bruchfestigkeit des Piezoelements bei Ausübung einer Druckkraft und bei Ausübung einer Zugkraft,

Fig. 5 e^;ne Perspektivansicht einer praktischen Ausführungsform der piezoelektrischen Zündvorrichtung,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch die Zündvorrichtung gemäß Fig. 5, wobei das Piezoelement in seinem nicht auf Biegung beanspruchten Zustand dargestellt ist,

F i g. 7 einen Längsschnitt durch die Zündvorrichtung gemäß Fig. 5 mit einer Darstellung des Piezoelements in seinem auf Biegung beanspruchten Zustand,

Fig. 8, 9 und 10 Längsschnitte durch eine Zündvorrichtung gemäß abgewandelter Ausführungsformen.

Fig. HA Perspektivansichten des Deckels und des Piezoelements der Zündvorrichtung gemäß Fig. 10,

Fig. HB eine Draufsicht auf die Innenseite des Deckels der Zündvorrichtung gemäß F i g. 10,

Fig. 12A und 12B eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf die Unterseite des Piezoelements der Zündvorrichtung gemäß Fig. 10,

Fig. 13 einen Längsschnitt durch eine Zündvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 14 eine Schnittansicht des Piezoelements der Zündvorrichtung gemäß Fig. 13.

Fig. 15 eine Draufsicht auf die Innenseite des Deckels der Zündvorrichtung gemäß F i g. 13,

Fig. 16, 17 und 18 Schnittansichten eines Gasfeuerzeuges, bei denen die Zündvorrichtung gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen eingebaut ist, und

Fig. 19 eine Seitenansicht eines Piezoelements gemäß einer alternativen Ausführungsform.

In den F i g. 1 bis 3 ist ein flach ausgebildetes Piezoelement 41 gezeigt, das mehrere quer zu seiner Stabachse liegende und in abwechselnder Polarität angeordnete Elektroden 43a, 43Z> und 43c aufweist Die abwechselnde Polarität dieser Elektroden ist dadurch veranschaulicht, daß die Elektrode 436 für einen Anschluß an den Minuspol 44 einer Stromquelle E gemeinsam mit zwei Anschluß- bzw. Zündelektroden 42a und 42b dargestellt ist während die Elektroden 43a und 43c für einen Anschluß an den Pluspol 45 der Stromquelle ^dargestellt sind. Durch diese abwechselnde Polarität der einzelnen Elektroden des Piezoelements 41, die längs der Stabachse in einem gleichen gegenseitigen Abstand /angeordnet sind und bei einer hinreichend kleinen Dicke des Pie/.oelements auch nur an einer Seite vorgesehen werden können, wird in den einzelnen Stababschnitten des Piezoelements ein durch die Kurven A in F i g. 2 verdeutlichtes elektrisches Feld erhalten, wenn auf das Pie/oelement 111 Richtung der Stabachse ausgerichtete Druckkräfte F einwirken und dabei dann durch die Elektroden auch bei Abwesenheit einer besonderer Stromquelle Ein/elspannungen Pa erzeugt werden. Diese Einzelspannungen Pa erfahren eine wechselseitige Überlagerung und erzeugen somit eine Hochspannung, deren elektrostatische Kapazität der zweiten Potenz der Anzahl π vorhandener Abschnitte entspricht.

Die auf die Stabachse zur Erzeugung dieser Hochspannung ausgerichtete Druckbciinspruchvirig des Piezoelements 41 wird mittels einer Biegebeaufschlagung erhalten, die gemäß Fig. 4A durch Ausübung einer Druckkraft Fa auf das freie Ende des dafür nach Art eines einseitig eingespannten Biegestabes angeordneten Piezoelements erreicht wird. Um für diese Biegebeanspruchung eine größere Bruchsicherheit für das Piezoelement 41 zu erhalten, ist mindestens die bei der Biegung in der Zugzone liegende eine ( )berseite des Piezoe.sments mit einer elektrisch isolierenden, relativ harten bzw. steifen, jedoch biegsamen Materialschicht 46 abgedeckt, die beispielsweise aus einem dünnen Glasplättchen oder auch einer Epoxydharzschicht mit entsprechenden Materialeigenschaften bestehen kann und die an dieser einen Oberseite angeordneten Elektroden überdeckt. Eine solche Materialschicht kann auch für die andere Oberseite des Piezoelements insbesondere dann vorgesehen werden, wenn auch an dieser anderen Oberseite Elektroden angeordnet sind. Durch diese Materialschicht 46 erfährt die Zugzonc des Piezoelements 41 eine Verstärkung und gleichzeitig erfährt dessen Druckzone eine Ausweitung, so daß bereits mit einer relativ niedrigen Betätigungskraft Fa dieselben in der Stabachse des Piezoelements 41 ausgerichteten Druckkräfte erzeugt werden können, die bei einer in der Stabachse einwirkenden statischen Druckbeaufschlagung mit einer höheren Betätigungskraft zur Erzeugung einer gewünschten Hochspannung erhalten werden.

Die mit der Materialschicht 46 erreichbare größere Bruchfestigkeit des Piezoelements 41 ist durch die grafische Darstellung gemäß Fig.4B verdeutlicht. Der Kurvenverlauf zeigt, daß bei Ausübung einer Jruckkraft auf das freie Ende des nach Art eines einseitig eingespannten Biegestabes angeordneten Piezoelements ein Bruch an der Stelle A erst bei Ausübung einer Druckkra't von etwa 5,5 t/cm² auftritt, während bei der Ausübung einer Zugkraft an der Stelle B bereits dann ein äquivalenter Bruch auftritt, wenn die Zugkraft einen Wert von etwa 0,5 t/cm² annimmt Wenn daher das Piezoelement durch Ausübung einer Druckkraft auf Biegung beansprucht wird, dann ist damit gegenüber der Ausübung einer Zugkraft eine etwa um den Faktor 10 vergrößerte Bruchsicherheit des Piezoelements erreichbar.

Bei der in den F i g. 5 bis 7 gezeigten piezoelektrischen Zündvorrichtung ist ein Piezoelement 2 der Ausbildung gemäß Fig.4A in einer Anordnung nach Art eines zweiseitig eingespannten Biegestabes ver-

wirklicht. Das Piezoelement 2 ist innerhalb eines Gehäuses 1 der Zündvorrichtung schrägliegend angeordnet und an seinen beiden Enden so abgestützt, daß es zwischen diesen Enden durch eine auf einer Schrägfläche 8 eines in der Längsachse des Gehäuses verschieblichen Druckgliedes 3 abrollenden Kugel 9 auf Biegung beansprucht werden kann, wenn das Druckglied 3 durch eine Betätigiingskraft A aus der in Fig. 6 dargbivellten Ruhestellung in die in Fig. 7 dargestellte Arbeitsstellung vorgeschoben wird. Das Druckglied 3 ist durch eine Rückstellfeder 4 vorgespannt, die über eine Druckplatte 5 an einem Führiingsstift 10 für das Druckglied 3 abgestützt ist. Der Führungsstift 10 ist an dem Gehäuse 1 befestigt und wirkt mit Führungsschlitzen 7 des Druckgliedes 3 so zusammen, daß in dessen Ruhestellung die Kugel 9 eine Berührungsstellung mit dem Piezoelement 2 einnimmt, das folglich bei der Überführung des Druckgliedes in die Arbeitsstellung entgegen der Kraft der Rückstellfeder 4 eine Hochspannung erzeugt, die dann über die Anschiußkabei li und 12 der beiden Zündelektroden des Piezoelements abgeführt werden kann.

Bei der Zündvorrichtung gemäß F i g. 8 wird eine Biegebeaufschlagung des Piezoelements 2 mittels eines ballig ausgeführten Vorsprunges 9' am unteren Ende einer entsprechenden Schrägfläche 8a des Druckgliedes 3 erhalten, wobei dieser Vorsprung alternativ auch an der der Schrägfläche 8a zugewandten Oberseite des Piezoelement^ 2 ausgebildet sein kann. Bei der Zündvorrichtung gemäß Fig. 9 ist das Piezoelement 2 jo durch das Druckglied 3 in einer Anordnung oberhalb einer entsprechenden Schlägfläche 8b abgestützt, und an dem Gehäuse 1 ist eine Drnckstange 9b so befestigt, daß auch hier bei der Überführung des Druckgliedes 3 in seine Arbeitsstellung durch diese Druckstange 9b eine entsprechende Biegebeaufschlagung des Piezoelements 2 erhalten wird. Bei dieser Zündvorrichtung kann anstelle der an dem Gehäuse 1 befestigten Druckstange 9b auch ein ortsveränderlich angeordneter Rollkörper Verwendung finden, um bezüglich des Piezoelements 2 einen verkleinerten Reibungsfaktor zu erhalten und damit die Betätigungskraft zu erniedrigen, die für die Biegebeaufschlagung des Piezoelements auf das Druckglied 3 ausgeübt werden muß.

Beider Zündvorrichtung gemäß den Fig. 10 bis 12 ist das Piezoelement 2 nach Art eines einseitig eingespannten Biegestabes angeordnet und weist nur an der einen Seite seines piezoelektrischen Körpers 16 die in abwechselnder Polarität angeordneten Elektroden 15a bis \5g auf, die an die Zündelektroden 20c und 21 und weiter an Anschlußkabel M angeschlossen sind. Der piezoelektrische Körper 16 ist an seinen beiden Oberseiten mit einer Epoxydharzschicht 17 bzw. 18 abgedeckt, womit das Piezoelement 2 als ein Formkörper entsprechend einfach herstellbar ist und bei der Herstellung gleichzeitig an der einen Epoxydharzschicht 17 ein Betätigungsvorsprung 13 und an der anderen Epoxydharzschicht 18 ein Befestigungsblock 14 ausgeformt werden kann, über weichletzteren das Piezoelement mittels einer Schraube 14' an dem Gehäuse 1 der Zündvorrichtung befestigt werden kann. Über den Betätigungsvorsprung 13, der bei dieser Befestigung dann durch eine Durchtrittsöffnung 19 über das Gehäuse 1 der Zündvorrichtung nach außen vorsteht, kann das Piezoelement 2 auf Biegung beansprucht werden. Bei dieser Zündvorrichtung ist im übrigen auf die Innenseite des Gehäusedeckels eine dünne Metallschicht 20 aufplattiert, bezüglich deren einem Ende 20Λ die Zündelektrode 21 in einem Abstand zwischen etwa 0,3 und 1,0 mm angeordnet ist, während mit ihrem anderen Ende 20ß die Zündelektrode 20c in dauernder Berührung gehalten ist. Wenn daher nach durchgeführter Zündung die Zündelektrode 21 über das Ende 20,4 mit der Metallschicht 20 in Berührung kommt, dann wird dadurch eine Entladung der dann noch in den Elektroden des Piezoelements 2 enthaltenen Restspannung erreicht.

Die Zündvorrichtung gemäß den F i g. 13 bis 15 weist zwei Piezoelemente 2 und 2' in einer im wesentlichen U-förmigen Gesamtanordnung auf, indem die Piezoelemente in eine Epoxydharzschicht eingebettet und über einen Steg A miteinander verbunden sind. An dem freien Ende des einen Piezoelements 2 ist ein über das Gehäuse 1 der Zündvorrichtung nach außen vorstehender Betätigungsvorsprung 13 ausgebildet, während das freie Ende des anderen Piezoelements 2' an den Boden B des Gehäuses angeschraubt ist. Die Einbettung der beiden Piezoelemente 2 und 2' in die Epoxydharzschicht ist dabei so getroffen, daß hauptsächlich die zueinander abgewandten Rückseiten der beiden Piezoelemente durch die Epoxydharzschicht versteift werden, also die Oberseiten der Piezoelemente, die bei einer Biegebeanspruchung der Gesamtanordnung, bei der dann die beiden Piezoelemente eine gegeneinander ausgerichtete Durchbiegung erfahren, in der jeweiligen Druckzone liegen. Die gegeneinander ausgerichtete Durchbiegung der beiden Piezoelemente 2 und 2' wird durch eine über den Betätigungsvorsprung 13 ausgeübte Druckbeaufschlagung erhalten, die dann wegen der endseitigen Befestigung des Piezoelements 2' am Boden B des Gehäuses 1 zu einem Abheben dieser Piezoelemente 2' von dem Gehäuseboden hin zu dem Verbindungssteg A führt. Auch bei dieser Zündvorrichtung ist im übrigen die Innenseite des Gehäusedeckels mit einer dünnen Metallschicht 20 versehen, bezüglich deren einem Ende 20/4 die an einem Vorsprung 22 vorgesehene eine Zündelektrode 21 in einem Abstand zwischen etwa 0.3 und 1,0 mm angeordnet und mit deren anderem Ende 20B die zweite Zündelektrode dauernd in Berührung gehalten ist, so daß auch hier durch eine Berührung dieser einen Zündelektrode 21 mit dem Ende 20/1 der Metallschicht 20 eine Entladung der in den Elektroden der beiden Piezoelemente 2 und 2' nach erfolgter Zündung noch enthaltenen Restspannung stattfinden kann.

In F i g. 16 ist eine Zündvorrichtung in der praktischen Ausführungsform eines Gasfeuerzeuges gezeigt, bei dem zwei Piezoelemente 23 und 23' über einen Steg 26 zu einer U-förmigen Gesamtanordnung miteinander verbunden sind. Die Piezoelemente 23 und 23' sind auf den zueinander abgewandten Rückseiten ihrer piezoelektrischen Körper 24 mit einer aus Glas oder Epoxydharz bestehenden Platte 25 versteift, welche die Porzellankörper 24 an ihren dem Verbindungssteg 26 abgewandten Enden überragen, wobei das vorstehende Ende der Platte 25 des einen Piezoelements 23 mit einem über das Gehäuse 1 vorstehenden Betätigungsvorsprung 27 versehen und das vorstehende Ende der Platte 25 des anderen Piezoelements 23' an einem Stützblock 33 eines Brennstoffbehälters 32 befestigt ist. Der Brennstoffbehälter 32 ist weiterhin mit einem Stützlager 37 für einen mit dem einen Piezoelement 23 über einen Verbindungsstab 29 gekoppelten Hebel 30 versehen, der die Öffnung und Schließung einer Brennstoff-Austrittsdüse 35 des Brennstoffbehälters 32 steuert Der Verbindungsstab 29 greift an dem

vorstehenden Ende der Platte 25 des Piezoelements 23 an und ist durch eine Feder 31 gegen die Platte 25 des Piezoelements 23' vorgespannt, so daß durch die Wirkung dieser Feder eine augenblickliche Schließung der Brennstoff-Austrittsdüse 35 sichergestellt ist, sobald die auf den Betätigungsvorsprung 27 für eine Biegebeaufschlagung der beiden Piezoelemente 23 und 23' ausgeübte Druckkraft aufgehoben wird und dabei dann ein an dem Bel'estigungsvorsprung 27 vorgesehener Anschlag 28 im Zusammenwirken mit dem Rand der für den Befestigurigsvorsprung in dem Gehäuse 1 ausgebildeten Durchtrittsöffnung 19 die Rückfederung der Gesamtanordnung abbremst. Bei dieser Zündvorrichtung sind im übrigen die beiden Zündelektroden 34 und 34' in der Nähe der Brennstoff-Austrittsdüse 35 angeordnet, wobei in der Anschlußverbindung der einen Zündelektrode 34' noch ein Widerstand 36 vorhanden ist.

Bei der ebenfalls für ein Gasfeuerzeug verwirklichten Zündvorrichtung gemäß Fig. 17 ist ein nach Art eines einseitig eingespannten Biegestabes angeordnetes Piezoelement 23 mit einer Befestigung an einem entsprechenden Stützblock 33 des Brennstoffbehälters 32 verwirklicht, wobei auch bei diesem Piezoelement 23 die der Versteifung des piezoelektrischen Körpers 24 dienende Platte 25 dessen freies Ende überragt und das vorstehende Ende der Platte 25 mit einem entsprechenden Betätigungsvorsprung 27 versehen und über einen entsprechenden Verbindungsstab 29 mit dem Betätigungshebel 30 für die Brennstoff-Austrittsdüse 35 verbunden ist. Bei der Zündvorrichtung gemäß Fig. 18. die prinzipiell derjenigen gemäß Fig. 16 entspricht, ist die eine Zündelektrode 34' mit einem Kurzschlußelement 38 in Berührung gehalten, das mit dem Verbindungsstab 29 verbunden ist. Das Kurzschlußelement 38 löst sich von der Zündelektrode 34' bei der Biegebeanspruchung der beiden Piezoelemente 23 und 23' und kommt mit ihr wieder in Berührung, sobald die auf den Betätigungsvorsprung 27 ausgeübte Druckkraft aufgehoben wird, womit dann die in den Elektroden der beiden Piezoelemente 23 und 23' noch enthaltene Restspannung entladen wird. Anstelle eines solchen Kurzschlußelementes 38 kann zwischen die beiden Zündelektroden 34 und 34' auch ein Gleichrichter 39 in einer Parallelanordnung geschaltet sein, wie es für das nach Art eines einseitig eingespannten Biegestabes in einer Befestigung an einem Stützblock 40 angeordnete Piezoelement in Fig. 19 dargestellt ist. wobei in dieser Darstellung auch die Einzelspannungen Pa dargestellt sind, die bei Ausübung einer Druckkraft F auf das vorstehende Ende der zur Versteifung des Piezoelements angeordneten Platte 17' in dem piezoelektrischen Körper 16 erzeugt werden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Piezoelektrische Zündvorrichtung mit einem an mindestens einer Stelle abgestützten und an einer weiteren Stelle mittels einer Betätigungsvorrichtung auf Biegung beaufschlagbaren stabförmigen Piezoelement das mehrere quer zur Stabachse liegende und in abwechselnder Polarität angeordnete Elektroden aufweist, die an Zündelektroden angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daßdas Piezoelement (2,41: 2, 2'; 23, 23') flach ausgebildet und mindestens an der Oberseite mit einer elektrisch isolierenden, relativ harten bzw. steifen, jedoch biegsamen Materialschicht (17, 17', 25, 46), abgedeckt ist, weiche bei der Biegebeaufschlagung in der Zugzone des Piezoelements liegt

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (2) nach Art eines einseitig eingespannten Biegestabes für die Ausübung i^:.ner Druckkraft (F, Fa) an dem freien Stabende angeordnet ist.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (2) nach Art eines zweiseitig eingespannten Biegestabes für die Ausübung einer Druckkraft f/4J zwischen den beiden abgestützten Stabenden angeordnet ist

4. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß an den beiden stirnseitigen Endflächen des Piezoelements (41) zwei weitere Elektroden (42a, 42b) angeordnet sind, die elektrisch in Reihe mit jeweils einer der beiden Gruppen unterschiedlicher Polarität der das Piezoelement in Abschnitte gleicher ~änge unterteilenden Elektroden (43) liegen.

5. Zündvorrichtung mindester., nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkraft (F) an einem über das Piezoelement (2, 23) vorstehenden Ende seiner versteifenden Materialschicht (17', 25) zur Ausübung gebracht ist.

6. Zündvorrichtung mindestens nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zwei Piezoelemenle (2, 2'; 23, 23') über einen Verbindungssteg (A, 26) zu einer im wesentlichen U-förmigen Gesamtanordnung verbunden sind, bei welcher das freie Ende des einen Piezoelements (2, 23) für die Ausübung einer Druckkraft und das freie Ende des zweiten Piezoelements (2', 23') für die Abstützung der Gesamtanordnung angeordnet sind.

7. Zündvorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkraft (F) und die Abstützung jeweils an einem über die Piezoelemente (2, 2'; 23, 23') vorstehenden Ende ihrer versteifenden Materialschichten (17', 25) ausgeübt sind.

8. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die versteifende Materialschicht (17, 25, 46) aus Glas oder Epoxydharzbesteht.

9. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Piezoelemente (2, 2') in einen aus Epoxydharz bestehenden und mit einem Betätigungsvorsprung (13) versehenen Formkörper eingebettet ist bzw. sind.

10. Zündvorrichtung mindestens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (2) in seinen beiden Enden abgestützt und schräg zur Vcrschicbcrichiiing eines vorzugsweise gegen die Kraft einer Rückstellfeder (4) verschiebbaren und mit dem Piezoelement an einer zwischen seinen beiden Enden gelegenen Stelle in Berührung bringbaren Druckgliedes (3) ausgerichtet ist

11. Zündvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Druckglied (3) eine schräge Lauffläche (8) für eine mit dem Piezoelement (2) in Berührung gehaltene Druckkugel (9) ausgebildet ist

12. Zündvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß das Druckglied (3) und das Piezoelement (2) über einen mit einer balligen Oberfläche versehenen und an einem dieser beiden Teile ausgebildeten Vorsprung (9') miteinander in Berührung gehalten sind.

13. Zündvorrichtung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (2) an seinen beiden Enden an einem vorzugsweise gegen die Kraft einer Rückstellfeder (4) verechiebbaren Druckglied (3) abgestützt und schräg zur Verschieberichtung des Druckgliedes ausgerichtet ist in dessen Verschiebeweg ein mit dem Piezoelement an einer zwischen seinen beiden Enden gelegenen Stelle in Berührung bringbares Druckglied (9b) angeordnet ist

14. Zündvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß das Druckglied {9b) ein drehbeweglich gelagerter Rollkörper ist

15. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß das Piezoelement (2,23) mit einer Einrichtung zur mechanischen oder elektrischen Entladung einer in den Zündelektroden nach der Zündung noch enthaltenen Restspannung versehen ist

16. Zündvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß eine Elektrode (20c) der einen Gruppe der unterschiedlich polarisierten Elektroden (15) des Piezoelements (2) mit einer Metallschicht (20) eines umgebenden Gehäuse"- (1) in Berührung gehalten ist, von der eine Elektrode (21) der zweiten Gruppe der unterschiedlich polarisierten Elektroden über einen zur Entladung der Restspannung ausreichenden Luftspalt getrennt ist.

17. Zündvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mit der einen Zündelektrode (34') ein geerdetes Kurzschlußelement (38) in Berührung gehalten ist, das bei der Biegebeaufschlagung des Piezoelements (23) aus dieser Berührung gelöst wird.

18. Zündvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zu den beiden Zündelektroden (34,34') ein Gleichrichter (39) parallel geschaltet ist.

19. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet daß mit dem Piezoelement (23) ein Betätigungshebel (30) für eine an einen Brennstoffbehälter (32) eines Gasfeuerzeuges angeschlossene Brennstoff-Austrittsdüse (35) gekoppelt ist.