DE60305894T2 - Methode und Verfahren für die Regelung des Durchflusses von gasförmigem Kohlenwasserstoff - Google Patents

Methode und Verfahren für die Regelung des Durchflusses von gasförmigem Kohlenwasserstoff Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regulierung eines verflüssigten Kohlenwasserstoffgases.
  • 2. BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN STANDES DER TECHNIK
  • Üblicherweise weist eine Vorrichtung zur Regulierung des Gasdurchflusses, bei der Brenngas aus einem Tank mittels Öffnungs-/Schließventilmittel entnommen wird, einen Durchflussregulierungsmechanismus und einen Anzünder auf. Das Brenngas ist beispielsweise ein Produkt auf Kohlenwasserstoffbasis und ist in einem Drucktank, der ein vorgegebenes Volumen aufweist, in einer flüssigen Form gespeichert. Zum Beispiel wird diese Vorrichtung zur Regulierung des Gasdurchflusses eingesetzt, um Brenngas beispielsweise bei einem Zigarettenanzünder, einem Anzünder und einer transportierbaren Gasflasche zu entnehmen. Der Zigarettenanzünder und diese sonstigen Vorrichtungen enthalten einen Drucktank, der eine relativ kleine Menge Erdölgas in einer flüssigen Form in demselben speichern kann. Der Durchfluss des im Tank enthaltenen Brenngases wird dadurch reguliert, dass von außen auf ein Durchflussregulierungselement gedrückt wird, das aus einem porösen elastischen Schaumkörper, wie z.B. einem mehrfach porösen schwammigartigen Material, besteht, das üblicherweise bei Zigarettenanzündern verwendet wird, um den Durchfluss zu regulieren und das im Folgenden als Moltpren bezeichnet wird. Das Gas wird mittels des Öffnungs-/Schließventilmittels entnommen und strömt als Gasstrahl beispielsweise aus einer Brennerdüse, um zum Anzünden einer Zigarette eine Flamme auszubilden. Das Moltpren ist ein elastischer Schaumkörper, der kontinuierliche Poren aufweist und zur Regulierung des Durchflusses des durchströmenden Gases eingesetzt wird, indem, wenn auf den elastischen Schaumkörper gedrückt wird, eine Gesamtfläche der Poren geändert wird. Ein solcher Mechanismus zur Regulierung des Durchflusses, bei dem das Moltpren zur Anwendung kommt, ist allgemein bekannt und wird in großem Maße verwendet, um die Länge der Flamme eines Zigarettenanzünders zu regulieren.
  • Wenn Gas in einem Tank, der zur Speicherung von Brenngas dient, mit dem Moltpren reguliert wird, muss zuerst das Moltpren auf eine Dicke komprimiert werden, die im Wesentlichen um die Hälfte oder mehr verkleinert ist, um dessen maximalen Durchflussbereich sicherzustellen. Das Moltpren wird in einem feineren Regulierungsbereich zusammengedrückt, um eine gewünschte Flammenlänge zu erhalten. Dann wird das Moltpren im maximalen Durchflussbereich zusammengedrückt. Es wird zusammengedrückt, um einen beliebigen Durchfluss sicherzustellen. Die Regulierung von dessen Maximalwert auf dessen Minimalwert wird im Bereich der Kompressibilität in einem sehr kleinen Bereich der Kompression bewerkstelligt. Weil somit der poröse elastische Schaumkörper bei einer hohen Kompressibilität zusammengedrückt wird, um den maximalen Durchflussbereich sicherzustellen, wird er in einem Zustand verwendet, in dem es wahrscheinlich ist, dass er im Laufe der Zeit beschädigt wird und deshalb verschlechtert sich die elastische Rückstellung des Moltprens mit der verstrichenen Zeit, so dass langfristig keine stabilisierte Durchflussregulierung erreicht werden kann. Als Nächstes wird das Moltpren im zweiten Schritt innerhalb des regulierten maximalen Durchflussbereiches weiter zusammengedrückt, um eine beliebige Flammenlänge zu erhalten. Weil diese sekundäre Kompression eine Kompression in einem sehr kleinen Bereich ist, ist der Moltpren-Kompressionsmechanismus ein Drehmechanismus, der z.B. mit Schrauben realisiert wird. Ein Schraubenmechanismus muss innerhalb eines kleinen Winkelbereiches so gedreht werden, dass ein hochpräziser Durchflussregulierungsmechanismus benötigt wird und hohe Kosten entstehen. Weil außerdem mit einem kleinen Drehvorgang eine große Flammenlängenänderung erfolgt, wird ein Drehvorgang für die feine Regulierung benötigt, so dass es keine einfache Regelung hinsichtlich des Erhalts einer beliebigen Flammenlänge gibt.
  • Gemäß anderen vorgeschlagenen kostengünstigen und wegwerfbaren Zigarettenanzündern wird, anstelle der oben beschriebenen Durchflussregulierung mit dem Moltpren, der Durchfluss des Brenngases vom Werk zum Zeitpunkt des Versands auf eine vorgegebene Menge eingestellt, wobei ein Durchflussbegrenzungselement eingesetzt wird, das aus einer dünnen porösen Folie, z.B. einer Membranfolie, besteht. Eine willkürliche Durchflussregulierung ist verboten. Die Membranfolie ist ein poröser Folienkörper, der eine Anzahl von feinen Poren aufweist, durch die das Fluid strömt. Der Druck des Fluids wird abgesenkt und wenn das Gas durch die feinen Poren strömt, wird der Druck des Gases abgesenkt, um den Maximalwert des Durchflusses zu begrenzen. Obwohl ein solches Durchflussbegrenzungselement den Durchfluss innerhalb eines vorgegebenen Maximalwertbereiches begrenzen kann, werden die feinen Poren in der Folie so in einer vorgegebenen Größe gehalten, dass die Querschnittsfläche nicht geändert werden kann. Deshalb kann der Durchfluss nicht von außen geändert werden. Wenn der Gasdruck infolge von Außentemperaturänderungen geändert wird, wird der Durchfluss geändert, was Änderungen hinsichtlich der Flammenlänge zur Folge hat. Eine Vorrichtung zur Regulierung des Gasdurchflusses, bei der eine solche Membranfolie verwendet wird, wurde beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1993-180359 offenbart.
  • In US 4101262 wird ein Gasanzünder, der eine poröse Membran umfasst, die zur Einstellung der maximalen Flammenhöhe dient, und außerdem ein konventioneller Filter (d.h. aus einem faserigen Material oder Schaum) vorgeschlagen, der reguliert werden kann. Der konventionelle Filter wird stromaufwärts von der porösen Membran platziert und hat deshalb die gleichen oben erläuterten Probleme und wird somit auch im Laufe der Zeit beschädigt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Regulierung des Gasdurchflusses bereitzustellen, bei der die Beschädigung des elastischen Schaumkörpers mit der verstrichenen Zeit durch das Kombinieren einer dünnen porösen Folie mit dem porösen elastischen Schaumkörper vermieden wird, um langfristig eine stabilisierte Regulierung des Durchflusses zu erreichen.
  • Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Regulierung des Kohlenwasserstoffgas-Durchflusses bereitgestellt, bei der Brenngas, das aus einem Tank, der zur Speicherung des Kohlenwasserstoff-Brenngases in flüssiger Phase dient, entnommen wird, hinsichtlich seines Durchflusses von einem Durchflussbegrenzungselement geregelt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Herabsetzen des Brenngasdruckes im Durchflussweg mit einem Durchflussbegrenzungselement in einer ersten Stufe, um einen begrenzten maximalen Durchfluss zu definieren, und Regulieren eines beliebigen Durchflusses innerhalb eines Bereiches des begrenzten maximalen Durchflusses mit einem Durchflussregulierungselement, das außerhalb des Durchflussweges regulierbar ist, wobei das Durchflussregulierungselement aus einem porösen elastischen Schaumkörper besteht, der kontinuierliche Poren aufweist.
  • Vorzugsweise besteht das Durchflussbegrenzungselement aus einem porösen Folienkörper aus Kunstharz.
  • Am besten wird der Durchfluss des Brenngases, das vom Tank aus zur dünnen porösen Folie strömt, auf halbem Weg gedrosselt, wobei der gedrosselte Durchfluss vor der dünnen porösen Folie freigegeben wird, um den Druck pro Flächeneinheit in der dünnen porösen Folie abzusenken.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Regulierung des Kohlenwasserstoffgas-Durchflusses bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen Vorratstank für das Speichern des Kohlenwasserstoff Brenngases in flüssiger Phase; ein Durchflussbegrenzungselement, das in einem Gasdurchflussweg angeordnet ist, um den Durchfluss des Brenngases unterhalb eines maximalen Durchflusses zu regeln, der durch das Herabsetzen des Druckes des aus dem Vorratstank entnommenen Brenngases erhalten wird; ein Durchflussregulierungselement, das auch im Durchflussweg angeordnet ist, um den Durchfluss innerhalb eines Bereiches unterhalb des begrenzten maximalen Durchflusses zu regeln, und das einen porösen elastischen Schaumkörper umfasst, der kontinuierliche Poren aufweist; und Mittel, um das Durchflussregulierungselement von außerhalb des Durchflussweges zusammenzudrücken, wobei das Durchflussregulierungselement stromabwärts vom Durchflussbegrenzungselement angeordnet ist.
  • Vorzugsweise umfasst das Durchflussbegrenzungselement einen dünnen porösen Folienkörper aus Kunstharz.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung außerdem Folgendes: einen ortsfesten Zylinder, der in einem Tank, der das Brenngas in flüssiger Phase speichert, befestigt ist und mit den Innenseiten des Tanks kommuniziert, den porösen elastischen Schaumkörper, der im ortsfesten Zylinder angeordnet ist, und eine dünne poröse Folie, die zwischen dem dünnen elastischen Schaumkörper und dem Tank angeordnet ist.
  • Bei einer Ausführungsform steht der Durchflussregulierungskörper von einem Boden des Tanks aus nach außen hervor, während die dünne Folie in den Durchflussregulierungskörper integriert ist.
  • Vorzugsweise ist ein Brenngasfüllmechanismus in den Durchflussregulierungskörper eingebaut.
  • Bei einer zweiten Ausführungsform steht der Durchflussregulierungskörper vom oberen Teil des Tanks aus nach außen hervor und ein Brennerdüsenmittel, das zum Anzünden Brenngas entnimmt, ist in den Durchflussregulierungskörper eingebaut.
  • Vorzugsweise ist eine Membranfolie in einer zylindrischen Kapsel, die axial verläuft, befestigt, um eine einzige Baueinheit zu bilden.
  • Am besten ist ein Drosselelement, das einen Kanal aufweist, der den Durchfluss des Brenngases drosseln kann, vor der Kapsel angeordnet.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Regulierung des Kohlenwasserstoffgas-Durchflusses bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen Vorratstank für das Speichern des Kohlenwasserstoff-Brenngases in flüssiger Phase; ein Durchflussbegrenzungselement zur Regelung des Brenngasdurchflusses, wobei der maximale Durchfluss des Gasnutzbereiches der maximale Durchfluss ist, der beim Herabsetzen des Druckes des aus dem Vorratstank entnommenen Brenngases auftritt; ein Durchflussregulierungselement zur Regulierung des Durchflusses innerhalb eines Bereiches des begrenzten maximalen Durchflusses; und Mittel, um das Durchflussregulierungselement von außen ungehindert zusammenzudrücken, wobei das Durchflussregulierungselement stromabwärts vom Durchflussbegrenzungselement angeordnet ist, während ein Brennerdüsenmittel, das dazu dient, nachdem der Durchfluss mit dem Durchflussregulierungselement reguliert wurde, zum Anzünden das Gas nach außen zu leiten, im stromabwärts liegenden Teil des Durchflussregulierungselementes angeordnet ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Schnittdarstellung, die ein Beispiel einer Kapsel zum Halten einer Membranfolie zeigt;
  • 2 ist eine Schnittdarstellung, die ein anderes Beispiel für die Kapsel zum Halten einer Membranfolie zeigt;
  • 3 ist eine Schnittdarstellung, die eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zur Regulierung des Durchflusses der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 ist eine Schnittdarstellung, die eine Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt; und
  • 5 ist eine Schnittdarstellung, die eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Regulierung des Gasdurchflusses der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Membranfolie und ein mehrfach poröses schwammartiges Material, das üblicherweise bei Zigarettenanzündern eingesetzt wird, zum Regulieren des Durchflusses verwendet, das im Folgenden als Moltpren bezeichnet wird, kombiniert und in einer ersten Stufe wird der Druck des aus einem Tank entnommenen Brenngases mit der Membranfolie begrenzt und in der zweiten Stufe wird das Brenngas mittels des Moltprens auf einen beliebigen Durchfluss innerhalb des Bereiches eines solch begrenzten Druckes reguliert. Der Durchfluss des Nutzbereiches des Brenngases kann in der ersten Stufe mit der Membranfolie auf dessen maximalen Durchfluss reguliert werden. Nachdem die Membranfolie den Maximalwert des Druckes des Brenngases begrenzt hat, reguliert das Moltpren innerhalb dieses begrenzten Druckbereiches den Durchfluss. Folglich kann die Kompressibilität des Moltprens, das das Durchflussregulierungsmittel bei der zweiten Stufe ist, so verringert werden, dass die Beschädigung des Moltprens im Laufe der Zeit verringert werden kann, wodurch langfristig eine stabilisierte Durchflussregulierung sichergestellt wird. Die Membranfolie ist innerhalb eines Gasdurchflussweges angeordnet und nachdem der Gasdruck mit den feinen Poren in der Membranfolie verringert wurde, um den Gasdurchfluss innerhalb eines vorgegebenen Bereiches zu begrenzen, wird das Moltpren von außen zusammengedrückt, um eine sekundäre Einstellung des Gasdurchflusses zu erreichen. Anschließend wird das Gas zum Anzünden über eine Brennerdüse oder dergleichen entnommen. Das Moltpren ist stromabwärts von der Membranfolie angeordnet und der Durchfluss des Gases wird innerhalb des begrenzten Gasdruckbereiches reguliert. Folglich kann die Kompressibilität im Vergleich zu einem konventionellen Ausführungsfall, bei dem der Einzel-Moltprenkörper zusammengedrückt wird, weiter verringert werden, um den Maximumwert des Durchflusses zu erhalten, wodurch eine im Laufe der Zeit auftretende Beschädigung des Moltprens vermieden wird.
  • Vorzugsweise ist die Membranfolie an einer zylindrischen Kapsel befestigt, die einen axialen Durchgangskanal aufweist, der eine unabhängige Baueinheitskonstruktion bildet, die eine einfache Integration in den Durchflussregulierungsmechanismus ermöglicht. Die 1 und 2 zeigen Beispiele für die Baueinheitskonstruktionen, von denen jede aus einer Kapsel 2 besteht, an dem die Membranfolie 1 befestigt ist. 1 zeigt eine Konstruktion, bei der die Membranfolie auf halbem Weg der Kapsel angebracht ist und 2 zeigt eine Konstruktion, bei der die Membranfolie an einem hinteren Ende der Kapsel angebracht ist. Die an der Kapsel befestigte Membranfolie ist in der Nähe des Kanals angeordnet, der sich in der Axialrichtung der Kapsel erstreckt und der Druck des Brenngases, das durch den Kanal der Kapsel strömt, wird herabgesetzt, wenn es die feinen Poren in der Membranfolie passiert, so dass dessen maximaler Durchfluss begrenzt wird. Eine solche Kapsel ist innen in den Durchflussregulierungsmechanismus bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Luftdichtheit integriert und ein Teil eines Kanals vom Brennstofftank zu einer Düse wird mit dem Kanal in der Kapsel so geformt, dass der Druck des Brenngases innerhalb des Vorratstanks verringert wird, während das Gas in einem nachfolgenden Schritt dem Moltpren zugeführt wird. Es muss in diesem Zusammenhang nicht erwähnt zu werden, dass die Konstruktion der Kapsel, an der die Membranfolie angebracht ist, nicht auf die in der gleichen Figur dargestellte Konstruktion beschränkt ist.
  • Obwohl die Membranfolie vorzugsweise eine dünne poröse Folie ist, die beispielsweise aus Polypropylen, Polytetrafluorethylen, Polycarbonat oder einem sonstigen Kunstharz besteht, ist sie nicht auf diese Folien beschränkt. Obwohl die Dicke der Membranfolie vorzugsweise 20 bis 60 μm beträgt, während der Durchmesser der feinen Pore 0,5 bis 5,0 μm beträgt, stellen diese Werte keine einschränkenden Werte dar. Obwohl die Kapsel bevorzugt aus Polypropylen geformt wird, liegt keine Einschränkung auf dieses Material vor, sondern sie kann stattdessen aus Polyacetal, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Urethan oder dergleichen geformt werden. Die Membranfolie kann durch sich überlagernde, nicht gewebte Stoffe gebildet werden.
  • ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 3 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen ortsfesten Zylinder, der an einer oberen Wand eines Vorratstanks 11 befestigt ist, der das Brenngas in einer flüssigen Phase mit Hilfe eines O-Ringes 12 speichert, der gleichzeitig zur Aufrechterhaltung der Luftdichtheit dient. Der ortsfeste Zylinder 10 bildet ein Hauptkörperelement einer Durchflussregulierungsvorrichtung, die aus Zylindern besteht, die eine Kammer enthalten, die vertikal durchläuft, während die obere und die untere Kammer mit einer Trennwand 13 aufgeteilt sind, die im Wesentlichen in der Mitte angeordnet ist. Die obere und die untere Kammer sind so ausgeführt, dass sie miteinander über ein Durchgangsloch 14 kommunizieren, das in der Mitte der Trennwand 13 hergestellt wurde. Ein Brennerdüsenkörper 15 ist in eine oberhalb der Trennwand 13 angeordnete Kammer eingesetzt. Ein Gasstrahlausströmweg 16 wird axial in der Mitte des Brennerdüsenkörpers 15 bereitgestellt und kommuniziert über seitliche Löcher 17 mit der oberen Kammer. Das von einem oberen Ende des Brennerdüsenkörpers 15 als Gasstrahl ausströmende Brenngas wird mit einem Zündfunken gezündet, der durch ein solch geeignetes Zündmittel wie einen elektrischen Funken, piezoelektrischen Funken, Zündsteinfunken und dergleichen gebildet wird. Der Brennerdüsenkörper 15 ist immer durch eine Federkraft einer Feder 18 so nach unten vorgespannt, dass ein Dichtstopfen 19, der aus solch einem elastischen Dichtungselement wie einem Gummi besteht, der an dessen unterem Ende bereitgestellt wird, passend am Durchgangsloch 14 in der Trennwand 13 anliegt, um das Ausströmen des Gases in Form eines Gasstrahls zu verhindern. Wenn der Brennerdüsenkörper 15 durch ein hebelartiges Betätigungselement, das mit dem Halsteil, das der Feder 18 einen Widerstand entgegensetzt, verbunden ist, nach oben angehoben wird, wird der Dichtstopfen 19 vom Durchgangsloch getrennt, wodurch das Gas in Form eines Gasstrahls ausströmen kann.
  • In einer Kammer unterhalb der Trennwand 13 ist das Moltpren 22 so angeordnet, dass es zwischen einem Drahtnetz 20 neben einer unteren Fläche der Trennwand 13 und einer Nutenscheibe 21 gehalten wird. Das Moltpren 22 ist ein schwammartiger elastischer Schaumkörper, der kontinuierliche Poren enthält und den Durchfluss des dort durchströmenden Gases regulieren kann, indem durch Zusammendrücken die Dicke desselben verringert wird. Diese Ausführung wurde bisher üblicherweise als Flammenlängenregulierungselement eines zum Rauchen bestimmten Gasanzünders verwendet. Ein Moltpren-Presskörper 23 wird unterhalb der Nutenscheibe 21 so bereitgestellt, dass er sich vertikal bewegen kann und ein O-Ring 24 dichtet zwischen der unteren Kammer und der äußeren Randfläche des Moltpren-Presskörpers 23 so ab, dass das Brenngas durch ein Mittelloch 25 im Moltpren-Presskörper 23 hindurch und dann durch das Moltpren 22 strömt. Ein Kapselaufnahmezylinder 26 wird unter dem Moltpren-Presskörper 23 als integrale Einheit bereitgestellt und der Kapselaufnahmezylinder 26 enthält eine Kapsel 2, die die Membranfolie 1 enthält, die in den 2 und 3 dargestellt ist. Obwohl in der gezeigten Ausführungsform, die in 2 dargestellte Kapsel als aufgenommene Kapsel dargestellt ist, muss nicht erwähnt werden, dass es zulässig ist, die in 1 dargestellte Kapsel zu verwenden. Eine Dichtung 27 dient zur Abdichtung zwischen der aufgenommenen Kapsel 2 und dem Moltpren-Presskörper 23. Ein Drosselelement 48 ist in die Kapsel 2 eingesetzt.
  • Das Bezugszeichen 28 bezeichnet einen Durchflussregulierungskörper, der in einen ortsfesten Zylinder 10 eingesetzt ist und sich in der Vertikalrichtung bewegen lässt, während sein unteres Ende durch eine Bodenwand des Vorratstanks 11 hindurch nach außen hervorsteht, und der von außen gedreht werden kann. Ein oberes Ende des Durchflussregulierungskörpers 28 kommt über eine Dichtung 29 mit einer unteren Fläche des Drosselelementes 48 in Kontakt, das in die Kapsel 2 eingebaut ist. Eine Vertikalbewegung des Durchflussregulierungskörpers 28 wird über die Dichtung 29, das Drosselelement 48 und die Kapsel 2 auf den Moltpren-Presskörper 23 übertragen, wodurch auf das Moltpren 22 gedrückt werden kann. Ein mittiger Durchgangskanal 30 ist im mittigen Teil des Durchflussregulierungskörpers 28 hergestellt und kommuniziert über ein seitliches Loch 31 mit der Innenseite des Tanks 11. Ein elastischer poröser Körper 32, der ein Gasabsorptionselement ist, ist am seitlichen Loch 31 angebracht. Die O-Ringe 33, 34 sind zwischen dem Durchflussregulierungskörper 28 und dem ortsfesten Zylinder 10 bzw. zwischen dem Durchflussregulierungskörper 28 und dem Vorratstank 11 angebracht, so dass dieselben Stellen abgedichtet sind.
  • Das Brenngas im Vorratstank 11 wird vom elastischen porösen Körper 32, der ein Gasabsorptionselement ist, absorbiert und in den mittigen Kanal 30 des Durchflussregulierungskörpers 28 eingeleitet und anschließend durch das Drosselelement 48 gedrosselt. Danach strömt das Gas in einen breiteren, in der Kapsel 2 befindlichen Kanal 3. Nachdem die Drosselung durch das Drosselelement erfolgt ist, strömt das Brenngas vom Kanal im Drosselelement aus in einen vergrößerten, in der Kapsel 2 befindlichen Kanal 3. Wenn das Gas auf die Membranfolie trifft, die im breiten Kanal 3 angeordnet ist, sinkt der Druck pro Flächeneinheit der Membranfolie. Wenn das Gas, dessen Druck abgesunken ist, durch die Membranfolie 1 strömt, wird die Gasmenge auf den maximalen Durchfluss begrenzt, der die Obergrenze von dessen Nutzungsbereich ist. Das Gas, dessen Menge gedrosselt wurde, strömt in das mittige Loch 25 im Moltpren-Presskörper 23. Nachdem der maximale Durchfluss begrenzt wurde, erreicht das Brenngas das Moltpren 22 und strömt nach unten zum Brennerdüsenkörper 15 bei einem Durchfluss, der entsprechend dem Kompressionsgrad des Moltprens 22 reguliert wird. Schließlich wird das Gas vom oberen Ende des Brennerdüsenkörpers aus in Form eines Gasstrahls ausströmen lassen und gezündet.
  • Gemäß dem Durchflussregulierungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird im ersten Schritt der Druck des Brenngases im Vorratstank mit der Membranfolie 1 herabgesetzt und so begrenzt, dass der obere Grenzdurchfluss des Nutzungsbereiches der maximale Durchfluss ist. Im zweiten Schritt wird der Durchfluss des Gases mit dem Moltpren 22 innerhalb des Bereiches des maximalen Durchflusses geregelt, der durch das Verringern und Regeln des Druckes erhalten wurde. Der Durchfluss des Brenngases wird folglich auf eine gewünschte Flammenlänge durch die Durchflussbegrenzung und die Durchflussregulierung reguliert, die mit Hilfe von zwei Schritten ausgeführt werden, wobei jeder davon eine verschiedene Arbeitsweise aufweist. Weil das Brenngas durch das Moltpren in Bezug auf dessen Druck von der Membranfolie 1 im ersten Schritt reguliert wird, kann die Kompressibilität des Moltprens durch eine Regulierung des Moltprens so verringert werden, dass sie beträchtlich kleiner als eine konventionelle Kompressibilität ist, so dass die im Laufe der Zeit auftretende Beschädigung des Moltprens verringert wird, wodurch langfristig eine stabilisierte Regulierung des Durchflusses erreicht wird. Die Kompressibilität des Moltprens lässt sich durch Drehen des unteren Teils des Durchflussregulierungskörpers 28 ändern, der von der unteren Wand des Vorratstanks 11 so nach unten hervorsteht, dass er auf einen beliebigen Wert reguliert werden kann. Weil die Kompression des Moltprens 22 durch diesen Durchflussregulierungskörper 28 eine Regulierung innerhalb des Bereiches des maximalen, durch die Membranfolie begrenzten Durchflusses ist, wird der Betrag der Kompression des Moltprens durch den Durchflussregulierungskörper 28 vergrößert, so dass ein großer Betriebsbereich für die Kompression erreicht werden kann.
  • 4 zeigt eine Durchflussregulierungsvorrichtung, die eine Abwandlung der Ausführung von 3 ist. In 4 ist eine Brenngasfüllkammer 36 mit der Trennwand 35 unterhalb des Durchflussregulierungskörpers 28 so definiert, dass sie nach unten geöffnet ist. Ein Gasfüllventil ist innerhalb der Brenngasfüllkammer 36 angeordnet. Wenn eine Gasflasche an diesen Durchflussregulierungskörper 28 angeschlossen wird, kann der Vorratstank ungehindert mit dem Brenngas gefüllt werden. Die anderen Punkte stimmen mit der in 3 dargestellten Konstruktion überein. Das Gasfüllventil weist einen Ventilhauptkörper 37 auf, der immer durch die Feder 38 in der Schließrichtung des Ventils vorgespannt ist und einen elastischen Ventilkörper 40 umfasst, der zwischen dem Ventilhauptkörper 37 und einem Stufenteil 39 angeordnet ist, der in die Brenngasfüllkammer 36 geformt ist. Wenn der Ventilhauptkörper 37 gegen den Widerstand der Feder 38 (siehe die rechte Hälfte von 4) nach innen gedrückt wird, wird der elastische Ventilkörper 40 so verformt, dass der Kanal geöffnet wird. Folglich strömt das Brenngas von einer Gasflasche (nicht dargestellt) aus, die an einem äußeren Ende des Ventilhauptkörpers 37 angeschlossen ist, durch das mittige Loch 41 zu einem seitlichen Loch 42 im Ventilhauptkörper 37 in den Tank.
  • Die Kapsel 2 weist den Kanal 3 mit dem großen Innendurchmesser auf und vorzugsweise ist, wie in den 3 und 4 dargestellt, das Drosselelement 48 in den Kanal 3 eingeführt, um den Durchmesser des Durchflussweges zusammenzudrücken, so dass das Gas von einem engen Weg aus, der durch das Drosselelement 48 begrenzt wird, zu dem breiten Kanal 3 in der Kapsel 2 strömt. Denn wenn die Membranfolie 1 im breiten Kanal angeordnet ist, sinkt der Gasdruck pro Flächeneinheit der Membranfolie und somit wird der Vorgang des Herabsetzens des Druckes verbessert. Obwohl das Drosselelement 48 als integrale Einheit mit der Kapsel 2 geformt werden kann, lässt sich, wenn es als separates Teil geformt und mit der Kapsel 2 kombiniert wird, ein beliebiger Vorgang zur Gasdruckverringerung ausführen. Folglich wird der Freiheitsgrad hinsichtlich der Drosselung des Durchflusses infolge der von der Membranfolie bereitgestellten Druckherabsetzung vergrößert, was ein Vorteil dieser Ausführungsform ist.
  • ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 5 zeigt die zweite Ausführungsform. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird die Drehbewegung des Durchflussregulierungskörpers, der auf das Moltpren drückt, von oberhalb des Vorratstanks aus ausgeführt, was ein Unterschied zur ersten Ausführungsform ist, bei der die Durchflussregulierung von unterhalb des Vorratstanks aus erfolgt. Das zweistufige Durchflussregulierungsverfahren und der zugehörige Aufbau, bestehend aus der primären Regulierung durch die Membranfolie und der sekundären Regulierung durch die Kompression des Moltprens, sind jedoch, als Merkmale der vorliegenden Erfindung, mit der ersten Ausführungsform bis auf einen solchen Unterschied hinsichtlich des Durchflussregulierungsmittels identisch. In 5 ist der Innenraum des ortsfesten Zylinders 10, der an der oberen Wand des Vorratstanks 11 befestigt ist, mit der Trennwand 13 in zwei Teile, d.h. den oberen und den unteren Teil, aufgeteilt. Das fest zwischen der Nutenscheibe 21 und dem Drahtnetz 20 gehaltene Moltpren 22 ist in der oberen Kammer neben der Trennwand 13 angeordnet und das Moltpren 22 lässt sich vom Moltpren-Presskörper 23 ungehindert zusammendrücken. Das Bezugszeichen 43 bezeichnet einen verschiebbaren Zylinder, in den der Moltpren-Presskörper 23 als integrale Einheit geformt ist und der in eine obere Kammer des ortsfesten Zylinders 10 so eingeführt ist, dass er in einer Vertikalrichtung verschiebbar ist. Wenn der verschiebbare Zylinder 43 vertikal verschoben wird, drückt der darunter angeordnete Moltpren-Presskörper 23 das Moltpren 22 auf ein gewünschtes Maß zusammen, wodurch der Durchfluss des Brenngases auf eine beliebige Menge reguliert wird. Der Brennerdüsenkörper 15 wird in den verschiebbaren Zylinder 43 eingeführt, während er immer durch die Feder 44 nach unten vorgespannt ist. Nachdem der Durchfluss durch das Moltpren 22 reguliert wurde, strömt das Brenngas durch ein mittiges Loch 45 in den Moltpren-Presskörper und strömt dann vom Gasstrahlausströmweg 16 aus in Form eines Gasstrahls in den Brennerdüsenkörper 15. Die Kapsel 2 mit eingebautem Drosselelement 48, die die Membranfolie 1 aufweist, wird in der Kammer unterhalb der Trennwand 13 mittels der Dichtung 27 aufgenommen. Ein Saugkernhalteelement 46 ist unterhalb der Kapsel 2 mittels der Dichtung so angeordnet, dass ein Saugkern 47, der sich in der Länge bis nahe dem Boden des Tanks erstreckt, vom Saugkernhalteelement 46 gehalten wird.
  • Nachdem das Brenngas in flüssiger Phase vom Saugkern 47 aufgesaugt wurde, wird es verdampft und vom Drosselelement 48 so gedrosselt, dass die Geschwindigkeit desselben erhöht wird und das Brenngas in die Kapsel 2 strömt. Nachdem sich die Geschwindigkeit erhöht hat, strömt das Brenngas vom Kanal im Drosselelement aus in einen vergrößerten Kanal 3 in der Kapsel 2, so dass die Geschwindigkeit des Brenngases, während das Gas durch die Membranfolie 1 strömt, durch den dadurch hervorgerufenen Venturi-Effekt verringert wird. Nachdem der Druck des Brenngases herabgesetzt wurde, strömt es durch das Durchgangsloch 14 in der Trennwand 13 und erreicht das Moltpren 22. Nachdem der maximale Durchfluss durch die Membranfolie begrenzt wurde, strömt das Brenngas mit einem beliebigen Durchfluss, der mit Hilfe eines Kompressionsgrades des Moltprens 22 reguliert wird, zum Brennerdüsenkörper 15 hinunter. Anschließend wird das Brenngas vom oberen Ende der Brennerdüse aus in Form eines Gasstrahls ausströmen lassen und mit einer vorgegebenen Flammenlänge angezündet.
  • Wie oben beschrieben, werden, gemäß der vorliegenden Erfindung, das Durchflussbegrenzungselement und das Durchflussregulierungselement durch die Nutzung des dünnen porösen Folienkörpers und des porösen elastischen Schaumkörpers kombiniert. In der ersten Stufe wird der Durchfluss des Brenngases durch Verringern des Brenngasdruckes mit dem dünnen porösen Folienkörper so geregelt, dass dessen Obergrenze des Nutzungsbereiches beim maximalen Durchfluss liegt. Nachdem der maximale Durchfluss geregelt wurde, wird in der zweiten Stufe das Brenngas mit Hilfe des Kompressionsgrades des porösen elastischen Schaumkörpers, der im stromabwärts liegenden Teil angeordnet ist, reguliert. Die Kompressibilität des elastischen Schaumkörpers kann deshalb verringert und die im Laufe der Zeit auftretende Beschädigung des porösen elastischen Schaumkörpers infolge der Kompression vermieden werden, so dass langfristig eine stabilisierte Regulierung des Durchflusses erreicht werden kann. Weil die dünne poröse Folie in der Kapsel als Baueinheit gehalten wird, ist es einfach, die Durchflussregulierungsvorrichtung einzubauen. Außerdem ist es einfach, die dünne poröse Folie mit einer Dichtung oder einem O-Ring zu kombinieren, um eine Konstruktion zu formen, die die Luftdichtheit sicherstellt.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Regulierung der Kohlenwasserstoffgas-Durchflussmenge, bei dem der Durchfluss des Brenngases, das aus einem Tank (11) entnommen wird, der das Kohlenwasserstoff-Brenngas in flüssiger Phase speichert, von einem Durchflussmengenbegrenzungselement (1) und einem Durchflussmengenregulierungselement (22) geregelt wird, wobei das Durchflussmengenregulierungselement von außerhalb des Durchflussweges regulierbar ist und aus einem porösen elastischen Körper besteht, der kontinuierliche Poren aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass (i) in einer ersten Stufe der Druck des Brenngases im Durchflussweg mit dem Durchflussmengenbegrenzungselement (1) herabgesetzt wird, um eine begrenzte maximale Durchflussmenge zu definieren; und (ii) in einer zweiten Stufe die Durchflussmenge auf eine willkürliche Durchflussmenge innerhalb eines Bereiches unterhalb der begrenzten maximalen Durchflussmenge im Durchflussweg mit dem Durchflussmengenregulierungselement (22) reguliert wird.
  2. Verfahren zur Regulierung der Kohlenwasserstoffgas-Durchflussmenge nach Anspruch 1, bei dem das Durchflussmengenbegrenzungselement (1) aus einem dünnen porösen Folienkörper aus Kunstharz besteht.
  3. Verfahren zur Regulierung der Kohlenwasserstoffgas-Durchflussmenge nach Anspruch 2, bei dem die Durchflussmenge des Brenngases, das aus dem Tank zum dünnen porösen Film strömt, auf halbem Wege gedrosselt wird.
  4. Vorrichtung zur Regulierung der Kohlenwasserstoffgas-Durchflussmenge, umfassend: (i) einen Vorratstank (11) für das Speichern des Kohlenwasserstoff Brenngases in flüssiger Phase; (ii) ein Durchflussmengenbegrenzungselement (1), das in einem Gasdurchflussweg angeordnet ist, um die Durchflussmenge des Brenngases unterhalb einer maximalen Durchflussmenge zu regeln, der durch das Herabsetzen des Druckes des aus dem Vorratstank (11) entnommenen Brenngases erhalten wird; (iii) ein Durchflussmengenregulierungselement (22), das auch im Durchflussweg angeordnet ist, um die Durchflussmenge innerhalb eines Bereiches unterhalb der begrenzten maximalen Durchflussmenge zu regeln, und das einen porösen elastischen Schaumkörper umfasst, der kontinuierliche Poren aufweist; und (iv) Mittel, um das Durchflussmengenregulierungselement (22) von außerhalb des Durchflussweges zusammenzudrücken; dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussmengenregulierungselement (22) stromabwärts vom Durchflussmengenbegrenzungselement (1) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Durchflussmengenbegrenzungselement (1) einen dünnen porösen Folienkörper aus Kunstharz umfasst.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, umfassend: einen ortsfesten Zylinder (10), der im Vorratstank (11) befestigt ist und mit dessen Innern kommuniziert; ein Durchflussmengenregulierungselement, das im ortsfesten Zylinder (10) angeordnet ist; einen Durchflussregulierungskörper (28), der das Durchflussmengenregulierungselement umfasst; und ein Durchflussmengenbegrenzungselement, das zwischen dem Durchflussmengenregulierungselement und dem Tank (11) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Durchflussregulierungskörper (28) von einem Boden des Tanks (11) nach außen hervorsteht, während das Durchflussmengenbegrenzungselement in den Durchflussregulierungskörper integriert ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der ein Brenngasfüllmechanismus (32) in den Durchflussregulierungskörper (28) eingebaut ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, die zusätzlich Brennerdüsenmittel zum Anzünden des Gases stromabwärts vom Durchflussmengenregulierungselement umfasst.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Durchflussregulierungskörper (28) vom oberen Teil des Tanks (11) aus nach außen hervorsteht und ein Brennerdüsenmittel (15), das zum Anzünden Brenngas entnimmt, in den Durchflussregulierungskörper (28) eingebaut ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, bei der eine Membranfolie (1) in einer zylindrischen axial verlaufenden Kapsel (2) befestigt ist, um eine einzige Baueinheit zu bilden.
  12. Vorrichtung zur Regulierung des Durchflusses nach Anspruch 11, bei der ein Drosselelement (48), das einen Durchgang aufweist, der die Durchflussmenge des Brenngases drosseln kann, vor der Kapsel (2) angeordnet ist.
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