DE3139880C2 - Zündeinrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Zündeinrichtung geschaffen, die von einem piezoelektrischen Element Gebrauch macht, und die einen Einsatz, eine bewegliche, piezoelektrische Einrichtung und einen Leiterteil aufweist, wobei diese Teile koaxial in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet sind. Die piezoelektrische Einrichtung enthält ein piezoelektrisches Element und ist so angeordnet, daß sie unter dem Einfluß des Druckes des in einem Gasdurchlaß fließenden Gases in dem zylindrischen Gehäuse auf den Leiterteil aufschlagen kann, um eine Funkenentladung zwischen den Entladungselektroden zu erzeugen, die mit den entsprechenden Elektroden des piezoelektrischen Elementes verbunden sind. Eine magnetische Anziehungskraft wird zwischen dem Einsatz und der beweglichen, piezoelektrischen Einrichtung erzeugt, um die Aufschlagkraft der beweglichen, piezoelektrischen Einrichtung auf dem Leiterteil zu verstärken.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

(f) die piezoelektrische Einrichtung (44) axial in dem zylindrischen Gehäuse (30) durch den Druck des in dem Gasdurchlaß fließenden Gases bewegbar ist,

(g) ein Einsät/. (39) vorgesehen ist, durch den eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem Einsatz-(39) und dtr piezoelektrischen Einrichtung (44) erzeugbar fc>t, wobei der Einsatz (39) in dem zylindrischen Gehäuse (30) auf seiner Gaseinlaßseite fest angeordnet ist und eine Durchgangsbohrung in Strömungsmittelverbindung mit dem Gaseinlaß (35) aufweist,

(h) der Leiterteil (67) in dem zylindrischen Gehäuse auf der zu dem Einsatz (39) gegenüberliegende Seite angeordnet ist, wobei die piezoelektrische Einrichtung (44) bei ihrer Bewegung auf den Leiterteil (67) aufschlägt,

(i) der Leiterteil (67) einen Gasdurchlaß aufweist und ortsfest angeordnet ist,

(j) das piezoelektrische Element (55) der beweglichen, piezoelektrischen Einrichtung (44) in dem Innenraum des zylindrischen Gehäuses (30) mit Hilfe einer Isolierung angeordnet ist.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Teil (Feder 86) zwischen der piezoelektrischen Einrichtung (44) und dem Leiterteil (67) in dem zylindrischen Gehäusekörper (45) angeordnet ist, wobei das elastische Teil die piezoelektrische Einrichtung in Richtung auf den Einsatz (39) drückt.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Einsatz (39) oder das Druckstück (61) der piezoelektrischen Einrichtung aus einem magnetischen Material besteht, während der andere Teil ein Permanentmagnet ist.

4. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein piezoelektrisches Element (55) in der piezoelektrischen Einrichtung (44) vorgesehen ist. ·

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 4. dadurch

gekennzeichnet, daß das vorderste Ende des Schlagstückes (58) der piezoelektrischen Einrichtung (44) aus der Stirnfläche des zylindrischen Gehäusekörpers (45) vorsteht

6. Zündeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Einrichtung (44) Gasdurchgänge (54) hat, die am Außenumfang des Gehäusekörpers (45) in axialer Richtung verlaufen.

7. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgängige Bohrung (43) des Einsatzes (39) als Mündung ausgebildet ist, die sich in der Richtung entgegengesetzt zu dem Gasdurchgang durch das zylindrische Gehäuse aufweitet

8. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß ein Vorsprung (71) auf der Aufschlagfläche des Leiterteils (67) vorgesehen ist wobei der Vorsprung (71) so angeordnet ist, daß das Schlagstück (58) der piezoelektrischen Einrichtung (44) auf ihn auftrifft

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung mit einem piezoelektrischen Element gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
Eine solche Zündeinrichtung ist aus der US-PS 36 20 660, der DE-OS 17 78 735, und insbesondere aus der US-PS 38 02 828 bekannt Bei diesen bekannten Einrichtungen wird der Stößel, der den zur Erzeugung des Zündfunkens notwendigen mechanischen Schlag auf das piezoelektrische Element übertragen soll, durch den Druck des zu zündenden Gases betätigtund zwar gegen die Wirkung einer Feder, die diesen Stößel in die unbetätigte Stellung vorspannt, in der er den Gasdurchlaß schließt Diese Einrichtungen sind nicht dazu geeignet, einen plötzlichen, harten Schlag auf das piezoelektrische Element auszuüben, weil die Druckfeder auch bei geringeren Gasdrücken allmählich nachgibt und den Gasdurchlaß schon dann öffnen kann, wenn die durch den Gasdruck auf den Stößel ausgeübte Kraft noch nicht für eine zuverlässige Erzeugung des Zündfunkens ausreicht.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine durch das zu zündende Gas automatisch betätigbare Zündeinrichtung mit einem piezoelektrischen Element zu schaffen, das einfach zu handhaben

so und im Betrieb sicher ist Die Zündeinrichtung soll sich insbesondere als Zündeinrichtung für Gasbrenner eignen, die zum Schneiden oder Schweißen von Metallen verwendet wird.

Dazu ist die erfindungsgemäße Zündeinrichtung in der in dem Hauptanspruch gekennzeichneten Weise ausgebildet, während die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung charakterisieren.

Bei der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung zum Zünden von Benzin-Druckluftgemischen oder anderen

bo brennbaren Gasen wird die Funkenentladung durch eine Hochspannung erzeugt, die von einem piezoelektrischen Element erzeugt wird, auf das durch den Gasdruck des in dem Brenner verwendeten Gases eine Stoßkraft ausgeübt wird. Durch die magnetische

b5 Anziehung zwischen dem Einsatz und der beweglichen, piezoelektrischen Einrichtung wird erreicht, daß die Aufschlagkraft, mit der das piezoelektrische Element durch den Gasdruck gegen einen Leiterteil geschlagen

wird, so groß ist, daß die zum sicheren Zünden von Funken erforderliche Hechspannung erzeugt wird. Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung vorteilhaft, daß sie sich als Zündeinrichtung für Gasbrenner zum Schneiden oder Schweißen von Metallen eignet, da eine selbsttätige Zündeinrichtung geschaffen wird, die automatisch und mit großer Zuverlässigkeit und entsprechender Sicherheit betätigt wird, wenn das Gas in den Brenner einströmt, nachdem das Ventil für die Gaszufuhr geöffnet wurde. Für die Zündung stehen daher immer ideale Zündbedingungen in bezug auf Funkenstärke und Gasmischung zur Verfugung. Schließlich ist bei der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung noch vorteilhaft, daß das piezoelektrische Element in dem axial beweglichen Teil der piezoelektrischen Einrichtung liegt, der von dem Gas umströmt wird. Dadurch wird das piezoelektrische Element durch den Gasstrom gekühlt, was vorteilhaft gegenüber der Anordnung ist, bei der das piezoelektrische Element fest mit dem Gehäuse verbunden ist und daher mit der auf erhöhter Temperatur befindlichen Brennerdüse wärmeleitend verbunden ist. Bei erhöhten Temperaturen läßt nämlich die Eigen'^haft des piezoelektrischen Elementes, bei Stoßbeanspruchung eine Hochspannung zu erzeugen, erheblich nach.

Aus der US-PS 35 40 823 und der GB-PS 12 18 207 sind zwar Zündeinrichtungen mit beweglichen, piezoelektrischen Einrichtungen bekannt Da die Piezoeinrichtungen jedoch nicht durch den Druck des zu zündenden Gases betätigt werden und auch die Probleme der Wärmeleitung bei diesen bekannten Zündeinrichtungen nicht auftreten, können diese Druckschriften dem Durchschnittsfachmann keinen Hinweis auf die Lösung des gestellten Problems geben.

Auch Zündeinrichtungen mit magnetischer Anziehung sind bekannt, siehe GB-PS 14 32 685 und DE-OS 19 22 698. Diese Zündeinrichtungen werden nicht durch den Druck des zu zündenden Gases betätigt, so daß auch diese bekannten Einrichtungen keinen Beitrag zu der Lösung des gestellten Problems darstellen.

Ausführurjsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung,

Fig.2 eine Endansicht in Blickrichtung entlang dem Pfeil 2 von F i g. I₁

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen Einsatz,

Fig.4 eine Endansicht in Blickrichtung des Pfeiles 4 von F i g. 3,

Fig.5 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Einsatzes,

F i g. 6 eine Endansicht in Blickrichtung entlang dem Pfeil 6 von F i g. 5,

Fig.7 einen Längsschnitt durch eine bewegliche, piezoelektrische Einrichtung,

F i g. 8 eine Endansicht in Blickrichtung entlang dem Pfeil 8 von F i g. 7,

Fig.9 eine Endansicht in Blickrichtung entlang dem Pfeil 9 von F i g. 7,

Fig. 10 einen Längsschnitt durch den Gehäusekörper der piezoelektrischen Einrichtung,

Fig. 11 einen Längsschnitt durch das Druckstück der piezoelektrischen Einrichtung,

Fig. 12 eine Endansicht in Blickrichtung entlang dem Pfeil 12 von Fig. 11,

Fig. 13 einen Ixngsschnitt durch das Schlagstück der piezoelektrischen Einrichtung,

Fig. 14 eine Endansic',1 in Blickrichtung entlang dem Pfeil 14von Fig. 13,

F ig. 15 einen Längsschnitt durch einen Leiterteil,
F i g. 1& eine Endansicht in Blickrichtung entlang dem PfeillGvonFig. 15,

F i g. 17 einen Längsschnitt, der die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung verdeutlicht,

F i g. 18 einen Längsschnitt durch die hauptsächlichen Teile eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung,

ίο Fig. 19 einen Längsschnitt durch einen Gasbrenner einer Gasschmelz- oder -schweißmaschine mit der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung, und

Fig.20 einen Längsschnitt durch einen weiteren Gasbrenner für eine Gasschmelz- oder -schweißmaschine mit der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gezeigt. Die Zündeinrichtung hat ein zylindrisches Gehäuse 30, das nr,t einer Zuleitung verbunden ist, die zu einem Gasvorratsbehälter führt.

Das Gehäuse 30 besteht aus Metall, beispielsweise Messing, und hat einen hohlen Innen-num, der sich axial durch das Gehäuse erstreckt. Das Gehäuse 30 hat zwei nach vorne (nach rechts in Fig. 1) weisende Stufen 31, 32 und einen nach vorne und außen schräg verlaufenden

Abschnitt 33, so daß der Innendurchmesser des Hohlraums sich zum vorderen Ende hin vergrößert Die Bohrung von der hinteren Endfläche 34 zu der ersten Stufe 31 dient als Gasdurchiaß 35. Der Teil des Innenraumes von der zweiten Stufe 32 bis zum vorderen Teil des Gehäuses 30 dient zur Unterbringung einer beweglichen piezoelektrischen Einrichtung, die noch im einzelnen beschrieben wird.

Der Innenraum des Gehäuses 30 zwischen der ersten Stufe 31 und der zweiten Stufe 32 hat ein Innengewinde

37. Auch der vordere Teil des Gehäuses 30 hat ein Innengewinde 38.

Bei dem Gasdurchgang 35 ist ein ortsfester Einsatz 39 in dem Gehäuse 30 befestigt. Der Einsatz 39 (F i g. 3 und 4) besteht aus einem magnetischen Materia) oder einem Permanentmagneten und hat einen einstückigen Flansch 41 am vorderen Ende eines Ringabschnittes 40. Der Außendurchmesser des Flansches 41 ist so groß wie der Innendurchmesser des Gehäuses 30 an dem Abschnitt des Innenraumes zwischen der zweiten Stufe 32 und dem schräg verlaufenden Abschnitt 33. Der Ringabschnitt 40 hat auf seiner Außenfläche ein Außengewinde 42, das in das Innengewinde 37 des Gehäuses 30 eingeschraubt werden kann. Schließlich hat der Einsatz eine durchgehende, axiale Bohrung 43.

j» Der Einsatz 39 wird daher in seiner Lage in dem Gehäuse 30 durch den Eingriff des Innengewindes 37 mit dem Außengewinde 42 befestigt, wobei die Bohrung 43 mit dem Gasdurchlaß 35 in Verbindung steht.

Der Einsatz 39 kann auch eine abgewandelte Form

y, haben, wie sie in den F i g. 5 und 6 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform is', die Bohrung 43 des Einsatzes 33 als Mündung ausgebildet, die sich zu dem Gasdurchlaß 35 des Gehäuses 30 hin erweitert Bei dieser Ausführungsform wird der Strömungswiderstand des durch den Gasdurchiaß 35 strömenden Gases herabgesetzt, um die Aufschlagkraft auf das piezoelektrische Element in der piezoelektrischen Einrichtung zu erhöhen, wie noch beschrieben wird.

In einem Abschnitt 36 des Innenraumes des Gehäuses

b5 30 ist die bewegliche, piezoelektrische Einrichtung 44 angeordnet, die in d„-m Abschnitt 36 unter dem Druck des durch den Gasdurchlaß 35 strömenden Gases axial bewegbar ist. Die piezoelektrische Einrichtung 44

(F i g. 7, 8,9 und 10 bis 14) hat einen Gehäusekörper 45 aus Metall mit kreisförmigem Querschnitt und weist einen Abschnitt 46 mit großem Durchmesser, der sich im vorderen Teil über die halbe Länge des Gehäusekörpers 45 erstreckt, und einen Abschnitt 47 mit etwas kleinerem Durchmesser auf, der hinter dem Abschnitt 36 liegt und einstückig mit diesem verbunden ist.

Eine Ausnehmung oder Ringnut 48 liegt an der Grenze zwischen dem Abschnitt 36 und dem Abschnitt 37. Der Außendurchmesser des Abschnittes 46 mit dem größeren Durchmesser ist gleich dem Innendurchmesser des Innenraumes des Gehäuses 30 vor dem schräg verlaufenden Abschnitt 33, während der Außendurchmesser des Abschnittes 37 mit dem kleineren Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Hohlraumes π des Gehäuses 30 zwischen der zweiten Stufe 32 und dem Abschnitt 33 ist. In dem Gehäusekörper 35 der piezoelektrischen Einrichtung 44 liegen axial hintereinander ein innengewinde 5i mit hohem Steigungswinkel, ein Innenraum 52 zur Unterbringung eines piezoelektrisehen Elementes und eine kleine Bohrung 53. Zwischen dem Gewinde 51 und dem Gehäuseinnenraum 52 liegt eine Stufe 49, und zwischen dem Innenraum 52 und der Bohrung 53 liegt eine weitere Stufe 50. In dem Abschnitt 46 des Gehäusekörpers 45 sind bei seinem Außenumfang achsparallele, kleine Gasdurchgänge 54 mit kreisförmigen Querschnitt vorgesehen, die sich in die Ringnut 48 Öffnen und voneinander jeweils um 90° versetzt sind. In dem Innenraum 52 des Gehäusekörpers 45 ist ein säulenförmiges, piezoelektrisches Element 55 in einem Isolatorkörper 56, beispielsweise aus einem keramischen Material, vorgesehen. Das vordere Ende des Isolatorkörpers 56 hat eine Stufe 57, die an der Stufe 50 des Gehäusekörpers 45 angreift, um zu verhindern, daß der Isolatorkörper sich lockert Das vordere Ende des Isolatorkörpers reicht in die Bohrung 53 hinein.

Auf der einen Elektrodenseite des piezoelektrischen Elementes 55 ist ein Schlagstück 58 vorgesehen, das aus Metall besteht, als elektrisches Anschlußstück zu dem piezoelektrischen Element dient und elektrisch von dem Gehäusekörper 45 durch den Isolatorkörper 56 isoliert ist. Dieses Schlagstück 58 (Fig. 13 und 14) hat einen Flansch 59. der denselben Durchmesser wie das piezoelektrische Element 55 hat, und einen im Schnitt kreisförmigen, mittigen Vorsprung 60, der einstückig mit dem Flansch 59 ausgebildet ist Der Flansch 59 wird gegen die Endfläche des piezoelektrischen Elementes 55 gedrückt, und der Vorsprung 60 ist fest derart angeordnet, daß er etwas aus der Bohrung 53 in dem Gehäusekörper 45 vorsteht.

Auf der anderen Elektrodenseite des piezoelektrischen Elementes 55 ist ein Druckstück 61 vorgesehen, das ebenfalls als elektrisches Anschlußelement zu dem piezoelektrischen Element 55 dient Das Druckstück 61 (Fig. 11 und 12) hat eine Ausnehmung 64 in seinem Druckstückkörper 63, der einen im Querschnitt kreisförmigen Vorsprung 62 mit demselben Durchmesser wie das piezoelektrische Element 55 aufweist Ein Permanentmagnet 65 ist in der Ausnehmung 64 eingepaßt und darin befestigt so daß der Magnet mit bo der Endfläche der Ausnehmung 64 fluchtet Wenn das Druckstück 61 mit einem Außengewinde 66 in einem entsprechenden Innengewinde 51 des Gehäusekörpers 45 eingeschraubt ist, übt der Vorsprung 62 eine Druckkraft auf das piezoelektrische Element 55 aus, so daß dieses in dem Gehäusekörper 45 befestigt ist, während es durch das Druckstück 61 und das Schlagstück 58 gehalten wird Die Sicherung des Druckstückes 61 an dem Gehäusekörper 45 kann durch Einstemmen erfolgen.

Der Permanentmagnet 65 erzeugt eine Anziehungskraft zwischen der piezoelektrischen Einrichtung 44 und dem Einsatz 39, die dem Durchfluß des unter Druck stehenden Gases von dem Gasdurchlaß 35 des Gehäuses 30 und die Bohrung 43 des Einsatzes 39 einen Widerstand entgegensetzt und den Gaszufluß sperrt, bis der Gasdruck die Anziehungskraft des Magneten überwindet. Wenn der Gasdruck die Anziehungskraft des Magneten überwindet, wird eine erhöhte Aufschlagkraft auf die piezoelektrische Einrichtung 44 ausgeübt, so daß auch das piezoelektrische Element 55 einer erhöhten Aufschlagkraft unterworfen wird.

Die Anziehungskraft der magnetischen Einrichtung wird zwischen einem Permanentmagneten und einem magnetischen Körper erzeugt, so daß, wen der Permanentmagnet 65 in der beweglichen, piezoelektrischen Einrichtung 44 vorgesehen ist. der Einsatz 39 aus einem magnetischen Material besteht. Wenn der Einsatz 39 aus einem Permanentmagneten besteht, wird das Druckstück 61 der piezoelektrischen Einrichtung 44 aus einem magnetischen Material hergestellt.

In dem Gehäuse 30 ist gegenüberliegend zu der piezoelektrischen Einrichtung 44 ein Leiterteil 67 so angeordnet, daß, wenn die piezoelektrische Einrichtung 44 durch das unter Druck stehende Gas bewegt wird, das Sch! {gstück 58 auf den Leiterteil 67 aufschlägt Der Leiterteil 67 besteht aus Metali, beispielsweise Messing (Fig. 15 und 16) und hat einen Flansch 68, der zur Aufnahme des Aufschlags bestimnn ist, und einen damit einstückigen Zylinderkörper 69, dtr an seinem hinteren Ende mit einem Außengewinde 70 versehen ist. Im mittleren Teil des Flansches 68 ist ein einstückiger, im Querschnitt kreisförmiger Vorsprung 71 vorgesehen, auf den das Schlagstück 58 der piezoelektrischen Einrichtung 44 auftrifft Am Fuß des Vorsprungs 71, wo dieser in den Flansch 68 übergeht, sind kleine Öffnungen 73 vorgesehen, die mit einem Gasauslaß 72 in Verbindung stehen, der als axiale Bohrung in dem Zylinderkörper 69 ausgebildet ist Die öffnungen 73 sind um 90° winkelmäßig gegeneinander versetzt. Der Flansch 68 und der Zylinderkörper 69 des Leiterteils 67 sind mit Ausnahme des Außengewindes 70 von einer Isoliermuffe 74, beispielsweise aus Teflon, umgeben. Eine Befestigungsmutter 75 ist mit einem Außengewinde 76 in das Innengewinde 38 des Gehäuses 30 eingeschraubt und hält die Isoliermuffe 74 in ihrer Innenbohrung, wobei auch der Zylinderkörper 69 gehalten wird. Die Befestigungsmutter 75 ist dadurch auch gegenüber dem Zylinderkörper 69 isoliert Die Befestigungsmutter 75 hat einen Flansch mit demselben Durchmesser wie das Gehäuse 30 und liegt damit gegen die angrenzenden Endflächen des Gehäuses 30 an.

Ein Isolierring 78, beispielsweise aus Teflon, ist an dem Teil der Isoliermuffe 74 vorgesehen, die aus dem Flansch 77 der Befestigungsmutter 75 auf dem Leiterteil 67 vorsteht Eine Entladungselektrode 79 ist elektrisch mit dem Leiterteil 67 verbunden, der durch den Isolierring 78 hindurchragt, wobei ein Innengewinde 80 der Elektrode 79 an dem entsprechenden Außengewinde 70 des Leiterteils 67 angreift Das vordere Ende der Elektrode 79 endet in einer feinen Düse, deren vorderste Spitze 81 einen Entladungspunkt bildet In der Elektrode 79 ist auch ein axialer Gasdurchlaß 82 vorgesehen, durch den das Gas aus dem Gehäuse 30 abgegeben wird

Die andere Entladungselektrode 83, die zu der

Elektrode 79 paßt, ist elektrisch mit dem Gehäuse 30 verbunden, indem sie mit einer Schraube 85 an der Außenfläche des Gehäuses 30 angeschraubt ist. Das vorderste Ende 84, welches den Funkenentladungspunkt der Elektrode 83 bildet, ist unter einem vorgegebenen Abstand zu dem gegenüberliegenden Entladungspunkt 81 der Elektrode 79 angeordnet.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieses ersten Aubidhrungsbeispieles der Erfindung erläutert.

Die Zündeinrichtung wird zunächst mit einer Gasversorgungsleitung über einen einstückigen Hahn oder ein Kugelventil verbunden, der oder das durch einen einfachen Handgriff geöffnet oder geschlossen werden kann. Wenn die Zündeinrichtung in dieser Weise ordnungsgemäß angeschlossen ist, wird das Gas aus der Gaszufuhrleitung in den Gasdurchlaß 35 des Gehäuses 30 geleitet.

Wenn das Ventil geschlossen ist, und wenn kein Gas von der Gaszufuhrleitung in den Gasdurchlaß 35 geleitet wird, liegt die bewegliche, piezoelektrische Einrichtung 44 fest an dem Einsatz 39 durch die magnetische Anziehungskraft des Permanentmagneten 65 an, so daß die Bohrung 43 des Einsatzes 39, die mit dem Gasdurchlaß 35 in Verbindung steht, fest verschlossen ist. Dieser Zustand ist in F i g. 1 gezeigt.

Wenn das Ventil geöffnet wird, um Gas aus der Gaszufuhrleitung in den Gasdurchlaß 35 und von dort in die Bohrung 43 einzuleiten, baut sich der Druck in der Bohrung 43 auf. Wenn der Gasdruck die magnetische Anziehungskraft überwindet, die zwischen dem Einsatz 39 und der piezoelektrischen Einrichtung 44 wirksam ist, wira die Einrichtung 44 durch den Gasdruck plötzlich nach vorne bewegt, so daß der Vorsprung 60 an dem Schlagstück 58 der Einrichtung 44 stark auf den entsprechenden Vorsprung 71 auf dem Leitungsstück 67 aufschlägt. Dieser Zustand ist in F i g. 17 gezeigt.

Während sich die piezoelektrische Einrichtung 44 bewegt, strömt das Gas in dem Gehäuse 30 von den Gasdurchlässen 54 in der Einrichtung 44 in die kleinen öffnungen 73 und den Gasdurchlaß 72 in dem Leiterteil 67 und wird durch den Gasdurchlaß 82 in der Entladungselektrode 79 abgelassen.

Beim Auftreffen der piezoelektrischen Einrichtung 44 auf den Leiterteil 67 unter dem Druck des Gases wird die Aufschlagskraft auf das piezoelektrische Element 55 übertragen, so daß eine hohe Spannung erzeugt wird, und es findet eine Funkenentladung zwischen dem vorderen Entladungspunkt 81 der Elektrode 79 und dem gegenüberliegenden, vordersten Ende 84 der Elektrode 83 statt, da die Elektrode 79 mit der einen Elektrode des piezoelektrischen Elementes 55 über das Schlagstück 58 und den Leiterteil 67 verbunden, während die andere Elektrode 83 mit der zweiten Elektrode des piezoelektrischen Elementes 55 über das Druckstück 61, den Gehäusekörper 45 und das Gehäuse 30 verbunden ist Durch den Funken wird das brennbare Gas dann entzündet

Wenn das Ventil wieder geschlossen wird, um die Gaszufuhr von der Gaszufuhrleitung abzusperren, ist kein Gasdruck mehr vorhanden, der die piezoelektrische Einrichtung 44 nach vorne drückt, so daß die Einrichtung 44 wieder durch die magnetische Anziehungskraft zu dem Einsatz 39 gezogen wird, wodurch der Zustand wieder hergestellt wird, der in F i g. 1 gezeigt ist

Bei der erfindungsgernäSen Zündeinrichtung wird daher, wenn das Ventil zum Einleiten von Gas in die Gaszufuhrleitung geöffnet wird, die piezoelektrische Einrichtung zwangsweise so bewegt, daß sie unter dem Gasdruck stark gegen den Leiterteil aufschlägt, wodurch die Aufschlagskraft auf das piezoelektrische Element übertragen wild, welches fest gelagert ist.

Dadurch wird das piezoelektrische Element zwischen dem Druckstück und dem Schlagstück zusammengedrückt. Die Aufschlagskraft, mit der die piezoelektrische Einrichtung auf den Leiterteil auftrifft, wird durch den Gasdruck multipliziert, der die piezoelektrische Einrich-

tung gleichförmig nach vorne drückt, weil durch die magnetische Anziehungskraft in der piezoelektrischen Einrichtung für einen genügenden Druckaufbau gesorgt ist. Die Aufschlagskraft wird weiter durch das Eigengewicht der piezoelektrischen Einrichtung erhöht.

Insgesamt wird dadurch eine Hochspannung in dem piezoelektrischen Element erzeugt, die fehlerfrei zu einer Funkenentladung führt, wodurch die gewünschte Zündung erfolgt.

Ein weiteres, bevorzugtes Ausführungsbeispiel Her

erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist in Fig. 18 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine spiralförmige Druckfeder 86 zwischen der piezoelektrischen Einrichtung 44 und dem Leiterteil 67 in dem Gehäuse 30 vorgesehen.

Da hierbei die piezoelektrische Einrichtung 44 normalerweise von der Druckfeder 86 gegen den Einsatz 39 gedrückt wird, kann sich ein höherer Gasdruck aufbauen, um die piezoelektrische Einrichtung 44 auf den Leiterteil 67 auftreffen zu lassen. Wenn

jo die Gaszufuhr unterbrochen wird, wird darüber hinaus die piezoelektrische Einrichtung 44, die durch den Gasdruck nach vorne bewegt wurde, nunmehr durch die elastische Kraft der Druckfeder 86 zurückgedrückt, so daß eine schnelle Verbindung mit dem Einsatz 39 sichergestellt wird. Die Stärke der Druckfeder 86 muß daher nur so groß gewählt werden, daß sie ausreicht, um die piezoelektrische Einrichtung 44 in die Position zu drücken, wo die Anziehungskraft zwischen der piezoelektrischen Einrichtung 44 und dem Einsatz 39 wirksam ist, wenn die Gaszufuhr unterbrochen worden ist.

In den Fig. 19 und 20 sind zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele für Gasbrenner mit der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung gezeigt. In diesen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszahlteile, die in den vorhergehenden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen waren. Der Gasbrenner von Fig. 19 weist ein zylindrisches Gehäuse 100 auf, welches an ein Brennergerät (nicht gezeigt) angeschlossen werden kann. An dem Gehäuse 100 ist ein zylindrischer Mantel 107 fest angebracht, der sich koaxial dazu erstreckt. Das zylindrische Gehäuse 100 besteht aus Metall, beispielsweise Messing, und hat einen Flansch 101 bei seinem vorderen Ende. Hinter dem Flansch 101 sind zwei kegelstumpfförmige Abschnitte 102 und 103 vorgesehen, und ein Innengewinde 104 ist an dem Innenumfang einer Bohrung vorgesehen, die in dem mit dem Flansch versehenen Ende des Gehäuses liegt Das Gehäuse 100 hat auch einen Einlaßkanal 105 für unter hohem Druck stehenden Sauerstoff, wobei sich der Einlaßkanal 105 in der Mitte und in axialer Richtung des Gehäuses erstreckt Das Gehäuse 100 hat ferner mehrere Mischgras-Einlaßkanäle 106, die sich von dem hinteren Ende des konischen Abschnittes 102 weg erstrecken.

Der Mantel 107 besteht aus einem Metall, beispielsweise Messing, und ist an dem Gehäuse 100 befestigt, das an seinem offenen, hinteren Ende einen Flansch 108 aufweist, der auf das vordere Ende des Gehäuses 100 aufgesteckt ist, bis der Flansch 108 an einem

entsprechenden Flansch 101 des Gehäuses 100 anliegt. Am vorderen Ende des Mantels 107 ist eine Gasdüse 109 vorgesehen, die kleiner als der Innendurchmesser jedes anderen Teils der Gasführung ist. Auf der Innenseite der Düse 109 ist eine Stufe 110 angeordnet.

Ein Zylinderteil 111 ist in das Gehäuse 110 eingeschraubt, indem ein Außengewinde 112 auf dem Zylinderteil 111 in das entsprechend«; Innengewinde 104 an dem Gehäuse 100 eingeschraubt wird. Der Zwischenraum, der zwischen der Außenfläche des Zylinderteils Ul und der gegenüberliegenden Innenfläche des Mantels 107 gebildet wird, bildet einen Durchgang 113 für Mischgas.

Der Zylinderteil Ul ist im wesentlichen so ausgebildet wie das zylindrische Gehäuse 30, welches einen Bestandteil der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung bildet. Der Gasdurchlaß 35 des Zylinderteils 111 steht mit dem Einlaßkanal lOS für unter Druck stehenden Sauerstoff in Strömungsverbindung. In dem Zylinderteit ί i ί sind der Einsatz 39, die bewegliche, piezoelektrische Einrichtung 44, die Druckfeder 86 und der elektrisch isolierte Leiterteil 67 angeordnet.

Der Leiterteil 67 ist mit einer Sauerrtoff-Einspritzdüse 114 verbunden, indem sein Außengewinde 70 in ein entsprechendes Innengewinde 115 eingeschraubt wird, das in einer Ausnehmung am hinteren Ende der Düse 114 angeordnet ist. Die Düse 114 besteht aus Metall, beispielsweise Messing. Eine mittige Bohrung 116 der Düse 114 steht mit dem Gasdurchlaß 72 in dem Leiterteil 67 in Verbindung, und das vordere Ende der Düse 114 liegt etwas innerhalb von der Gasdüse 109 des Mantels 107. Mehrere Schlitze 117 sind am Außenumfang am vordersten Ende der Düse 114 in axialer Richtung der Düse angeordnet. Zwischen dem vorderen Ende der Düse 114 und dem Mantel 107 liegt ein Isolatorteil 118, beispielsweise aus keramischem Material, dessen vorderes Ende an der Stufe 110 des Mantels 107 anliegt. Der !solatortei! 118 ist so angeordnet, daß die Schlitze 117 in dem vorderen Ende der Düse 114 in Strömungsmittelverbindung mit dem Mischgasdurchlaß

113 gehalten werden, der zwischen der Außenfläche der Düse 114 und der gegenüberliegenden Innenfläche des Mantels 107 gebildet wirii. Eine vollständige, elektrische Isolierung wird zwischen dem Mantel 107 und der Düse

114 durch den Isolatorteil 118 gewährleistet

Die Düse 114 ist auch gegenüber dem Zylinderteil 118 durch den Isolierring 78 isoliert und ist mit dem Leiterteil 67 alleine verbunden, um eine elektrische Verbindung mit einer der Elektroden des piezoelektrischen Elementes 55 herzustellen, so daß die Düse 114 dieselbe Funktion wie die Entladungselektrode 79 in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel hat, wobei das vordere Ende 119 der der Düse 114 als Funkenentladungspunkt dient Da der Mantel 107 elektrisch mit der anderen Elektrode des piezoelektrischen Elementes 55 verbunden ist hat er dieselbe Funktion wie die Entladungselektrode 83 in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, und die Innenfläche 120 an seiner Gasdüse 109 wirkt als Funkenentladungspunkt

Der Brenner mit der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung kann an einem Brennergerät oder Gasschweißgerät mit dem zylindrischen Gehäuse 100 verbunden werden. Wenn der Brenner ordnungsgemäß angeschlossen ist wird der Einlaßkanal 105 für unter Druck stehenden Sauerstoff mit dem entsprechenden Sauerstoffauslaß in dem Gerät verbunden, und der Mischgasein'aßkanal 106 wird mit dem entsprechenden Misch gasauslaß in dem Gerät verbunden.

Wenn das Gerät nicht in Betrieb ist, wird das Gasbrennerventil geschlossen gehalten, um eine Gaszufuhr zu verhindern. Dann bleibt auch die piezoelektrisehe Einrichtung 44 an dem Einsatz 39 haften, so daß die Bohrung 43 in dem Einsatz 39 fest verschlossen bleibt, wie in F i g. 19 gezeigt ist. Wenn der Gasbrenner benutzt wird, wird das Ventil geöffnet, um zunächst das Mischgas zuzuführen. Das Mischgas fließt durch den

to Einlaßkanal 106 und den Durchlaß 113 und weiter durch die Schlitze 117 in der Düse 114, worauf es aus der Gasdüse 109 in den Mantel 107 austritt. Dann wird unter Druck stehender Sauerstoff zugeführt. Dieser Sauerstoff tritt durch den Einlaßkanal 105 und den Gasdurchlaß 35 in dem Zylinderteil 111 in die Bohrung 43 in dem Einsatz 39 ein. Der Sauerstoffdruck baut sich auf, bis er so groß wird, daß er die kombinierte Kraft au* der magnetischen Anziehung zwischen dem Einsatz 39 und der piezoelektrischen Einrichtung 44 und der Druckkraft der Druckfeder So überwindet. Wenn der Sauerstoffdruck diese beiden Kräfte überwindet, wirkt der Sauerstoffdruck auf die piezoelektrische Einrichtung 44, so daß diese auf den Leiterteil 67 aufschlägt. Unter Druck stehender Sauerstoff tritt gleichzeitig durch den Gasdurchlaß 54 in der piezoelektrischen Einrichtung 44, durch die kleinen öffnungen 73 in dem Leiterteil 67, durch den Gasdurchlaß 72 und dann durch die mittige Bohrung 116 in der Düse 114 hindurch und tritt aus der Gasdüse 109 des Mantels 107 aus.

jo Gleichzeitig mit dem Austreten des unter Druck stehenden Sauerstoffs wird eine Hochspannung durch das piezoelektrische Element 55 erzeugt, wobei die piezoelektrische Einrichtung 44 auf den Leiterteil 67 aufschlägt. Dadurch wird eine Funkenentladung zwi sehen dem vordersten Ende 119 der Düse 114 und der gegenüberliegenden Innenfläche 112 des Mantels 107 erzeugt, da die Düse 114 elektrisch mit einer der Elektroden des piezoelektrischen Elementes 55 über das Schlagstück 58 und den Leiterteil 67 verbunden ist, während der Mantel 107 elektrisch mit der anderen Elektrode des piezoelektrischen Elementes 55 über das Druckstück 61, den Gehäusekörper 45 und dm inneren Zylinderteil 111 verbunden ist Das aus den Schlitzen 117 in der Düse 114 austretende Gas wird dadurch entzündet. Danach bleibt die piezoelektrische Einrichtung 44 in ihrer vordersten Position in dem Raum 36, wobei sie unter dem Druck des dauernd nachgelieferten, unter Druck stehenden Sauerstoffs steht Wenn das Ventil geschlossen wird, wird der Sauerstoffdruck abgebaut, der die piezoelektrische Einrichtung 44 nach vorne drückt so daß die Einrichtung 44 wieder an dem Einsatz 39 festsitzt aufgrund der kombinierten Kraft der Druckfeder 86 und der magnetischen Anziehungskraft die zwischen der Einrichtung 44 und dem Einsatz 39 wirksam ist Damit ist der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Zündeinrichtung selbsttätig, zuverlässig, schnell und sicher zünden kann, wenn dem Brenner Gas zugeführt wird, wobei keine

ω mühevollen Handgriffe für die Zündung erforderlich sind.

F i g. 20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Brenners mit der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung. In Fig.20 sind nur die Teile, die sich von den

b5 entsprechenden Teilen des Brenners von Fi g. 19 unterscheiden, mit Bezugsziffern über 200 versehen, während gleiche Bezugszahlen gleiche Teile bezeichnen.

Sir. zylindrisches Gehäuse 200, welches an dem Brenn- oder Schweißgerät angebracht werden soll, besteht aus einem Metall, beispieisweise Messing, und hat kegelsiumpfförmige Abschnitte 201,202 und 203, die in dieser Reihenfolge vom hinteren zum vorderen Ende hin angeordnet sind. Das Gehäuse 200 hat ferrrer einen einstückigen Zylinderabschnitt 204, der vor dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 203 liegt und ein Außengewinde 205 aufweist. Durch das Gehäuse 200 erstreckt sich mittig ein Einlaßkanal 206 für unter Druck stehenden Sauerstoff. Ferner sind mehrere Mischgas-Zufuhrkanäle 207 vorgesehen, die sich horizontal von der Stirnfläche des kegelstumpfförmigen Abschnittes 202 zu der hinteren Endfläche des konischen Abschnittes 203 erstrecken.

Das Gehäuse 200 ist koaxial mit einem Zylinderteil 208 verbunden, in dem das Außengewinde 205 des Gehäuses 200 in ein entsprechendes Innengewinde 209 in dem Zylinderteil 208 eingeschraubt wird. Der Zylinderteil 208 entspricht dem zylindrischen Gehäuse 30 in dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel, wobei diese. Gehäuse ein Bauteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist. Der Zylinderteil 208 besteht aus Metall, beispielsweise Messing, und hat einen vorderen Abschnitt 210 mit kleinerem Durchmesser und einen hinteren Abschnitt 211 mit größerem Durchmesser, wobei der vordere Abschnitt 210 etwas langer als der hintere Abschnitt 211 ist. In dem hinteren Abschnitt 211 sind mehrere Mischgaskanäle 212 vorgesehen, die sich von der hinteren Endfläche zur vorderen Endfläche des Zylinderteils 208 erstrecken und mit den entsprechenden Mischgas-Einlaßkanälen 207 in dem zylindrischen Gehäuse 200 in Strömungsmittelverbindung stehen. Am Außenumfang des Abschnittes 211 ist ein schräg verlaufendes Ansaugloch 213 für Außenluft vorgesehen, welches mit dem Mischgaskanal 212 in Verbindung steht. In dem Abschnitt 211 des Zylinderteils 208 ist auch der Einsatz 39 vorgesehen, der durch die Endfläche des Zyiinderabschnitts 204 des Gehäuses 200 und eine Stufe 214 am Innenumfang des Abschnittes 211 in seiner Lage gehalten und fixiert wird. In dem Abschnitt 210 sind die piezoelektrische Einrichtung 44, die Druckfeder 86 und der elektrisch isolierte Leiterteil 67 angeordnet, wobei der Leiterteil 67 koaxial mit der Sauerstoff-Einspritzdüse 215 verbunden ist.

Eine Verjüngung 216 ist auf halbem Wege in der Bohrung der Düse 215 vorgesehen. Der Druck des Sauerstoffes, der durch die Bewegung der Einrichtung 44 teilweise verlorengegangen ist, wird durch die Verjüngung wieder auf den ursprünglichen Druck heraufgesetzt (ursprünglich herrschender Sauerstoffdruck), um die Durchflußgeschwindigkeit der Strömung in der Düsenbohrung auf den erforderlichen Wert heraufzusetzen.

Mehrere Schlitze 217 sind im Außenumfang des vorderen Endes der Düse 215 vorgesehen, und das vorderste Ende 218 der Düse 215 bildet einen Funkenentladungspunkt.

Der äußere, zylinderförmige Mantel 219 in einstückig mit dem Abschnitt 211 des Zylinderteils 208 verbunden, da das hintere, offene Ende des Mantels 219 auf den Abschnitt 211 aufgeschoben ist, bis er gegen die vordere

ίο Endfläche des konischen Abschnittes 203 des Gehäuses 200 auftrifft. Der Raum, der zwischen der Innenfläche des Mantels 219 und der gegenüberliegenden Außenfläche des Zylinderteiles 208 gebildet wird, schafft einen Mischgas-Durchlaß, der mit den Mischgas-Durchlässen

212 in Verbindung steht.

Der Mantel 219 besteht aus Metall, beispielsweise Messing, und hat an seinem vorderen Ende eiiie Gasdüse 220, die kleiner als der Innendurchmesser von jedem Teil der Gasführung ist. Die Innenfläche 221 der Gasdüse 220 bildet einen Funkerseraladürsgspurskt. Arn Außenumfang des hinteren Teils des Mantels 219 ist ein Ansaugloch 222 für Außenluft vorgesehen, das mit dem Ansaugloch 213 im Zylinderteil 208 in Verbindung steht. Eine Stufe 223 ist innerhalb des vorderen Endes def Mantels 219 vorgesehen, und das Isolierteil 118, beispielsweise aus keramischem Material, liegt zwischen dem Mantel 219 und dem vorderen Ende der Düse 215, wobei das Ende des Isolierteils 118 gegen die Stufe 223 anliegt, wie in F i g. 20 gezeigt ist.

jo Der vorstehend beschriebene Brenner wird an einem Schweiß- oder Schmelzgerät befestigt, und, wenn das Brennerventil geöffnet wird, laufen dieselben Vorgänge ab wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, um eine Funkenentladung zwischen dem vorderen Ende 218 der Düse 215 und der gegenüberliegenden Innenfläche 221 des Mantels 219 zu erzeugen, wobei das Mischgas durch die Funken gezündet wird. Wenn dus Ventil geschlossen wird, werden dieselben Vorgänge wie bei dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispfe!

wiederholt.

Bei dem zuletzt beschriebenen Brenner wird Sauerstoff aus der Umgebungsluft durch das Luftansaugloch 222 in dem Mantel 219 und das Luftansaugloch 213 in dem Zylinderteil 208 angesaugt, so daß die Außenluft in den Mischgaskanal 113 eintritt und dort mit dem Gas gemischt wird, um eine positive Zündung des Gases sicherzustellen. Selbst wenn der Druck des Sauerstoffs absinkt, wenn er zur Bewegung der piezoelektrischen Einrichtung 44 verwendet wird, wird der Sauerstoffdruck bei der Zufuhr in die Verjüngung 216 in der Düse 215 wieder auf das Niveau erhöht, welches er ursprünglich hatte, damit die erforderliche Düsenströmung aufrechterhalten wird.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Zündeinrichtung mit einem piezoelektrischen Element, die aufweist,

(a) ein zylindrisches Gehäuse mit einem Gasdurchlaß.

(b) eine durch Druckgas betätigbare piezoelektrische Einrichtung in dem Innenraum des to zylindrischen Gehäuses,

(c) einen Leiterteil in dem zylindrischen Gehäuse, wobei der Leiterteil durch eine Isolierung elektrisch von dem zylindrischen Gehäuse isoliert ist, und bei dem t5

(d) der Leiterteil elektrisch mit einer der Entladungselektroden verbunden ist, während die andere Entladungselektrode elektrisch mit dem zylindrischen Gehäuse verbunden ist, und bei dem

(e) das piezoelektrische Element der piezoelektrischen Einrichtung durch ein Druckstück und ein Schlagstück gehalten und befestigt ist,