DE69836682T2

DE69836682T2 - Tragbare heizvorrichtung mit katalytischer heizung mit verbessertem zündsystem

Info

Publication number: DE69836682T2
Application number: DE69836682T
Authority: DE
Inventors: V. James Middleton BONNEMA
Original assignee: Schawbel Corp
Current assignee: Thermacell Repellents Inc
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: ES2279571T3; ATE348981T1; DE69836682D1; EP0986719B1; CA2285237A1; AU6762098A; EP0986719A4; CA2285237C; US5944508A; EP0986719A2; WO1998044294A2; WO1998044294A3

Description

Diese Erfindung betrifft heizbare Geräte für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff und insbesondere ein tragbares beheiztes Gerät, das eine katalytische Heizvorrichtung hat.
Es sind Vorrichtungen bekannt, die eine flammenlose Verbrennung von Brennstoffen, wie beispielsweise Butan oder Propan, ermöglichen. Eine solche Vorrichtung wird im US-Patent Nr. 4361133 beschrieben. Diese herkömmliche Vorrichtung schließt katalytisch beschichtete Quarzwolle ein, die zwischen zwei spiraligen Stützfedern angeordnet ist. Die Quarzwolle ermöglicht die flammenlose Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemischs und kann in einem Kleingerät, das eine Wärmequelle erfordert, wie beispielsweise einen Lockenstab, verwendet werden. Die flammenlose Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs geschieht nur, wenn das katalytisch aktive Material auf eine bestimmte Aktivierungstemperatur erhitzt wird. Eine Aktivierungsvorrichtung stellt die notwendige Energie bereit, um den Katalysator auf die erforderliche Temperatur anzuheben. Die Aktivierungsvorrichtung zündet, über einen Funken oder eine externe Flamme, ein Brennstoff-Luft-Gemisch, das in die Brennkammer des Geräts eintritt. Die Flamme wird ziemlich schnell gelöscht, die sich ergebende, von der Zündung freigesetzte, Energie ist jedoch ausreichend, um das katalytisch aktive Material auf die Aktivierungstemperatur zu erhitzen. Anschließend findet die flammenlose Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs statt.
Diese Auslegung hat unter mehreren Nachteilen zu leiden. Erstens ist der Quarzwolleträger selbst mechanisch instabil und muss sorgfältig an seinen Stützfedern befestigt werden. Ferner können Fasern von der Quarzwolle von der Hauptstruktur abfallen und die Brennstoff-Dosierdüse oder andere Abschnitte der Brennstoff-Strömungsbahn verstopfen; dieser Faserverlust kann ebenfalls zu einer Verringerung der katalytischen Aktivität der Quarzwolle führen, da etwas von dem katalytisch aktiven Material verlorengeht. Außerdem erhitzt sich die Quarzwolle nicht unbedingt gleichmäßig, was zu heißen Stellen führt. Schließlich ist diese Vorrichtung, da sie auf dem Gebiet der Haarpflege verwendet wird, vielen Haarpflegeerzeugnissen, z.B. Shampoo, Haarspray usw., die in der Umgebungsluft vorherrschend sind, ausgesetzt. Diese Haarpflegeerzeugnisse, insbesondere diejenigen, die Silikon enthalten, haben eine nachteilige Wirkung auf die Nutzungsdauer des Katalysators, was zu einer unannehmbar hohen Energiemenge führt, die zum Bewirken einer flammenlosen Verbrennung erforderlich ist.
Eine andere herkömmliche Vorrichtung ist im US-Patent Nr. 5320089 beschrieben worden. Bei dieser Vorrichtung wird an Stelle von Quarzwolle eine aufgeschäumte Metallfolienstruktur (ungefähr 0,025 mm (0,001 Zoll) dick) als Trägerstruktur für das katalytisch aktive Material verwendet. Wie zuvor wird ein Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt, und ein Funke wird außerhalb der Trägerstruktur angewendet, um eine Explosion zu verursachen, die den Katalysator auf die Aktivierungstemperatur erhitzt. Eine nachfolgende Auslegung, die im US-Patent Nr. 5394862 beschrieben wird, fügt einen Starterkatalysator hinzu, der aus einem Draht oder Drähten besteht, befestigt an der Außenseite der Metallträgerstruktur, um das Erreichen der Aktivierungstemperatur zu erleichtern.
Die Patente US-A-5320089 und US-A-5394862 beschreiben ein katalytisches Metallsubstrat, das widerstandfähiger ist als die in US-A-4361133 verwendete Quarzfaserstruktur, es ist jedoch erforderlich, dass es eine sehr niedrige Masse und eine große Oberfläche hat derart, dass eine einzige Explosion des Gasvolumens in einen Behälter um den Katalysator dessen Temperatur ausreichend bis zu dem Punkt anheben wird, an dem die katalytische Verbrennung beginnen wird. An dieser Konstruktion verbleiben mehrere Nachteile. Erstens ist das beschriebene Metallsubstrat noch eine ziemlich empfindliche Struktur, die nicht leicht herzustellen wäre und anfällig für Beschädigung oder Dejustierung durch Anstoßen des Geräts wäre. Zweitens ist es, falls der Katalysator, beispielsweise durch Verunreinigung mit Haarpflegeerzeugnissen, an Aktivität verlieren sollte bis zu dem Punkt, an dem die Hitze einer einzigen Explosion keine katalytische Reaktion mehr einleiten wird, dann unmöglich, das Gerät zu verwenden. Mehrfache Explosionen wären nicht wirksam, weil das Brennstoff-Luft-Gemisch zwischen den Explosionen nachgefüllt und in der Brennkammer aufbauen lassen werden muss, wobei sich der Katalysator während dieser Zeit abgekühlt haben wird. Darüber hinaus findet die zum Zünden verwendete Explosion außerhalb der röhrenförmigen Katalysatorstruktur statt. Um eine sichere Vorrichtung herzustellen, muss eine Flammensperre zwischen dem explodierenden Volumen des Brennstoff-Luft-Gemischs und der äußeren Umgebung angeordnet werden. Flammensperren sind besonders wichtig für beheizte Haarpflegegeräte, weil viele Haarpflegeerzeugnisse hochentflammbar sind.
EP 0416934 beschreibt ebenfalls ein katalytisches System, bei dem ein Funke innerhalb und außerhalb der Trägerstruktur angewendet wird.
Angesichts der obigen Mängel herkömmlicher Vorrichtung besteht auf dem Gebiet ein Bedarf an einem katalytischen Heizsystem, das widerstandsfähig ist, zuverlässig zünden wird, einfach herzustellen ist und keine zusätzlichen Flammensperren erfordert.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein tragbares katalytisches Heizsystem bereitzustellen, das selbst nach ausgedehnter Benutzung zuverlässig zünden wird.
Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, ein tragbares katalytisches Heizsystem bereitzustellen, das mechanisch widerstandfähig und weniger zerbrechlich als herkömmliche Systeme ist.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein tragbares katalytisches Heizsystem bereitzustellen, das inhärente Flammensperrmerkmale besitzt und keine zusätzlichen Strukturen oder Vorrichtungen erfordert, um die Verbreitung von Flammen außerhalb der Vorrichtung zu verhindern.
Es ist noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein tragbares katalytisches Heizsystem bereitzustellen, das einfach herzustellen ist.
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Katalysatorbaugruppe nach Anspruch 1 bereit.
Vorzugsweise ist die katalytische Struktur wesentlich röhrenförmig, und die Brennerblende ist vorzugsweise eine Drahtgeflechtblende. Die Zündquelle ist vorzugsweise eine Funkenelektrode.
In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine tragbare Heizvorrichtung nach Anspruch 12 bereit. Vorzugsweise ist die Zündquelle eine Funkenelektrode. Vorzugsweise wird das katalytisch aktive Material über einer Innenfläche der Struktur bereitgestellt.
In einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine tragbare Heizvorrichtung nach Anspruch 35 bereit.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Lockstabs nach der Erfindung.
2(a) ist eine teilweise Schnittansicht des Lockenstabs von 1, längs der Linie II-II in 1, die einen Abschnitt der katalytischen Baugruppe weggebrochen und den piezoelektrischen Zünder vollständig ausgefahren aus dem Zylinder zeigt.
2(b) ist eine teilweise Schnittansicht des Lockenstabs von 1, längs der Linie II-II in 1, die den piezoelektrischen Zünder vollständig niedergedrückt in den Zylinder zeigt.
3 ist eine teilweise abgebrochene Schnittansicht der in 2(a) gezeigten Katalysatorbaugruppe.
4 ist eine teilweise abgebrochene Schnittansicht des in 2(a) und 2(b) gezeigten piezoelektrischen Zünders.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die oben erwähnten Nachteile herkömmlicher Vorrichtungen. Das katalytische Substrat ist eine perforierte Metall- oder eine Drahtgitterstruktur, die ermöglichen wird, dass Gase frei durch sie hindurchgehen. Vorzugsweise ist der Metallzylinder nur über einen Abschnitt perforiert, wodurch perforierte und nicht perforierte Bereiche gebildet werden. Das Substrat ist vorzugsweise geschlossen derart, dass es keine Öffnungen hat, die größer sind als eine der Perforationen oder der Gitteröffnungen, und ein Ende der Zündfunkenelektrode innerhalb dieses Gehäuses angeordnet ist. Das perforierte Metall wird nicht ermöglichen, dass Flammen durch es hindurchgehen, so dass die katalytische Heizvorrichtung selbstflammensperrend ist, was keinen weiteren Explosionsschutz erfordert. Die katalytische Struktur ist vorzugsweise zylindrisch, wobei das perforierte und mit Katalysator versehene Metall den Umfang des Zylinders bildet. Das eine Ende des Zylinders ist mit einen massiven Materialstück verschlossen, das eine Zündelektrode und einen Isolator zum elektrischen Isolieren der Elektrode von dem Substrat enthält. Das andere Ende des Zylinders ist mit einer Drahtgeflechtblende oder alternativ dazu perforiertem Metall verschlossen. Ein Brennstoff-Luft-Gemisch wird durch das vergitterte Ende des Zylinders eingeleitet. Die Größe des Gitters wird auf die Durchflussmenge von Brennstoff und Luft eingestellt derart, dass anfangs eine Dauerflamme an der Brennerblende innerhalb des Substrats brennen wird. Vorzugsweise ist die Brennerblende an einem Punkt in der Katalysatorstruktur zwischen perforierten und nicht perforierten Abschnitten angeordnet.
Wenn zwischen der Elektrode und dem Substrat auf eine weiter unten zu erläuternde Weise eine Spannung angelegt wird, springt zwischen der Elektrode und dem nächsten Punkt des Substrats ein Funke über. Angenommen, dass das Brennstoff-Luft-Gemisch richtig ist, zündet der Funke eine blaue Flamme, die auf der Blende brennt. Falls kein katalytisches Material vorhanden wäre, würde die Flamme auf eine ununterbrochene und dauerhafte Weise brennen, weil frischer Brennstoff und Primäransaugluft durch die Blende eingeleitet werden, Ablassprodukte durch das perforierte Substrat entweichen, und externe oder sekundäre Verbrennungsluft durch das Substrat eintritt. Durch Einführen des katalytischen Materials (Platin, Palladium usw.) wird etwas von dem Brennstoff-Luft-Gemisch im Bereich der Flamme katalytisch verbrennen, und die Ablassprodukte dieser katalytischen Reaktion werden die Flamme ersticken und löschen. Danach verbreitet sich die katalytische Reaktion derart, dass das gesamte Brennstoff-Luft-Gemisch am Katalysator verbrannt wird. Beim tatsächlichen Betrieb kann es vorn Zeitpunkt des Funkens, bis die katalytische Reaktion die Flamme gelöscht und sich über das Substrat verbreitet hat, einige Sekunden dauern.
Die Vorteile dieser Konstruktion sind zahlreich. Erstens ereignen die gesamte Zündung und Verbrennung innerhalb der Katalysatorstruktur; es gibt folglich, unter einem Brand- oder Explosionssicherheitsgesichtspunkt, keine Notwendigkeit, um den Katalysator ein flammensperrendes Gehäuse anzubringen. Zweitens kann das perforierte Metallsubstrat aus einem wesentlich schwereren und stärkeren Material als das des Patents von Schaefer et al. bestehen, weil die blaue Dauerflamme ausreichend Energie hat, um die Substrattemperatur bis zu dem Punkt der katalytischen Reaktion anzuheben; mehrfache Explosionen sind nicht notwendig. Drittens kann das katalytische Material eine viel niedrigere Aktivität (d.h., geringere Oberfläche, niedrigere Menge an Edelmetall, preisgünstigere Metalle, wie beispielsweise Palladium an Stelle von Platin) haben und wird wegen der Verwendung einer dauerhaften Zündquelle an Stelle einer Explosion doch funktionieren. Sollte der Katalysator etwas an Aktivität verlieren, wird die Zündzeit nur geringfügig gesteigert. Darüber hinaus sind die Gesamtabmessungen der Struktur kleiner als diejenigen herkömmlicher Vorrichtungen, was zu weniger zur Herstellung erforderlichen Materialien und folglich niedrigeren Kosten für den Verbraucher führt.
Es wird nun unter Bezugnahme auf die Abbildungen eine Beschreibung gegeben, um die Erfindung zu veranschaulichen. Die illustrierte Ausführungsform ist für einen tragbaren gasbetriebenen Haarlockenstab; die Anwendungen der Erfindung sind jedoch zahlreich und unterschiedlich, und sie ist nicht auf Lockenstäbe oder Haarpflegegeräte begrenzt.
Wie in den Abbildungen gezeigt, schließt eine Vorrichtung 10 ein Gehäuse 12 ein, das die Brennstoffströmungsbahn von der zu befestigenden Brennstoffkartusche 200 enthält. Die Brennstoffkartusche 200 enthält typischerweise einen gasförmigen oder flüssigen Brennstoff, wie beispielsweise Butan oder Propan, und passt in eine Aussparung 14 des Gehäuses 12. In der Aussparung 14 können Gewindegänge bereitgestellt werden, die mit Gewindegängen an der Kartusche 200 zusammenpassen, um die Kartusche an ihrem Platz zu verriegeln. Alternativ dazu kann das Gehäuse 12, statt eine vorgefüllte Brennstoffkartusche aufzunehmen, mit einer füllbaren Brennstoffkammer (nicht gezeigt) versehen sein, in die Brennstoff zugegeben würde. Das Gehäuse 12 ist wesentlich hohl und hat einen Haupthohlraum 15, in dem der größte Teil der Brennstoffströmungsbahn angeordnet ist.
Innerhalb des Hohlraums 15 befindet sich in Verbindung mit der Aussparung 14 ein Durchflussregler 16, der bei diesem Beispiel ein Einstufen-Druckregler ist. Der Durchflussregler 16 reguliert den Brennstoffstrom von der Brennstoffkartusche 200 zum Rest der Vorrichtung. In einigen Fällen leitet die einfache Befestigung der Brennstoffkartusche 200 den Brennstoffstrom von der Kartusche durch den Durchflussregler 16 ein. In anderen Fällen kann ein Ventil (nicht gezeigt) von Hand durch den Benutzer geöffnet werden. In jedem Fall geht, wenn sich der Brennstoffdruck bis zu einem bestimmten Niveau aufgebaut hat, der Brennstoff durch den Durchflussregler 16 hindurch und tritt aus einer kleinen Öffnung in der Gasdüse 18 aus. Die Öffnung in der Gasdüse 18 hat vorzugsweise 35 bis 40 Mikrometer (0,00138 bis 0,00157 Zoll) Durchmesser. Die Gasdüse 18 steht in Verbindung mit dem Eingang eines Venturi-Rohrs 20, ist aber nicht abdichtend in Eingriff gebracht mit dem Venturi-Rohr 20. Das heißt, der Eingang des Venturi-Rohrs 20 ist offen und zum Hohlraum 15 des Gehäuses 12 freigelegt, so dass, wenn Brennstoff als der Gasdüse 18 in das Venturi-Rohr eintritt, Luft zusammen mit dem Brennstoff mitgerissen wird, um ein Brennstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen, das in das Venturi-Rohr 20 eintritt.
Das Gehäuse 12 ist an einem Zylinderhalter 22 befestigt, der, wie weiter unten beschrieben, bereitgestellt wird, um einen Zylinder 30 zu tragen. Der Zylinderhalter 22 schließt einen Gehäusebefestigungsabschnitt 24 ein, der an das Gehäuse 12 passt. Der Befestigungsabschnitt 24 kann auf eine beliebige Zahl von Weisen, einschließlich von Aufpressen, Schrauben, Aufschnappen mit passenden Laschen, Schallschweißen oder dergleichen, am Gehäuse 12 befestigt sein. Kerben sind in einer oder beiden der Komponenten Gehäuse 12 und Befestigungsabschnitt 24 geformt, so dass Primärluftöffnungen 28 geformt werden, wenn die zwei Teile zusammengepasst werden. Die Luftöffnungen 28 ermöglichen, dass der Haupthohlraum 15 des Gehäuses 12 mit der Umgebungsluft verbunden ist, und ermöglichen, dass Luft in den Hohlraum 15 eintritt und sich mit dem Brennstoff aus der Gasdüse 18 mischt.
Der Zylinderhalter 22 besitzt ebenfalls einen Vorsprung 26, der sich vom Befestigungsabschnitt 24 aus erstreckt. Der Zylinder 30 passt um den Vorsprung 26 und wird von demselben auf eine freitragende Weise getragen. Der Vorsprung 26 schließt einen Mitteldurchgang 29 ein, der ermöglicht, dass sich das aus dem Venturi-Rohr 20 austretende Brennstoff-Luft-Gemisch für Verbrennungszwecke zu dem Rest der Vorrichtung bewegt.
Der Zylinder 30 schließt die Hauptoberfläche ein, durch die Wärme von der Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs zu dem Haar übertragen wird, das um denselben gewickelt ist. Er sollte daher ein guter Wärmeleiter sein, und aus weiter unten erläuterten Gründen sollte er ebenfalls ein guter elektrischer Leiter sein. Sekundäre Luftöffnungen 36 werden im Zylinder 30 bereitgestellt, um zu ermöglichen, dass die Umgebungsluft mit dem Inneren des Zylinders verbunden ist, und um zu ermöglichen, dass die Produkte der Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs aus dem Inneren des Zylinders entweichen.
Die katalytische Baugruppe 50, die für die flammenlose Verbrennung des Brennstoffs verantwortlich ist, ist im Zylinder 30 angeordnet. Die Baugruppe ist in Verbindung mit dem Durchgang 29 des Vorsprungs 26, so dass das aus dem Venturi-Rohr 20 austretende Brennstoff-Luft-Gemisch über eine Befestigungsröhre 62 dem Inneren der Baugruppe zugeführt wird. Die Befestigungsröhre 62 ist aus Gründen, die weiter unten klar werden sollen, elektrisch leitfähig und hat einen leitfähigen Flansch 64, der den Zylinder 30 berührt. Das heißt, der Zylinder 30 und die katalytische Baugruppe 50 sind über den leitfähigen Flansch 64 der Befestigungsröhre 62 elektrisch verbunden und haben das gleiche Potential.
Die Katalysatorbaugruppe 50 schließt eine katalytische Stütze 52 ein, ein metallisches, vorzugsweise röhrenförmiges Substrat, an dem an wenigstens einer Innenfläche ein katalytisches Material, wie beispielsweise Palladium, angeordnet ist. Ein erstes Ende 53 der Stütze 52 ist in Verbindung mit der Befestigungsröhre 62, um so zu ermöglichen, dass das Brennstoff-Luft-Gemisch zum Verbrennungsbereich der Vorrichtung vorankommt. Rückhalteringe 66 werden verwendet, um die katalytische Stütze 52 an der Befestigungsröhre 62 und einen Stopfen 58 (weiter unten beschrieben) an der Stütze 52 zu befestigen. Perforationen 54 sind in der katalytischen Stütze 52 hergestellt, die es ermöglichen, dass die innerhalb der Stütze 52 gebildeten Verbrennungsprodukte entweichen. Die Perforationen sind jedoch klein genug, um zu verhindern, dass Flammen aus der Stütze austreten. Wie in 2(a) bis (b) illustriert, werden die Perforationen 54 nur an einem Abschnitt der Stütze 52 bereitgestellt. An oder nahe dem Punkt, wo die Perforationen 54 enden, ist eine Brennerdüse, vorzugsweise in der Form einer Drahtgeflecht-Brennerblende 56, am Inneren der Struktur 52 angeordnet (siehe 2(a)). Die Brennerdüse verringert die Querschnittsfläche der Struktur 52 und stoppt die Weiterverbreitung einer Flammenfront, die sich zum ersten Ende 53 hin bewegt. Während der ersten paar Sekunden nach dem Zünden des Brennstoffs wird sich die innerhalb der Stütze 52 erzeugte Flamme folglich an der Brennerblende 56 bilden. Das andere Ende 55 der katalytischen Stütze 52 schließt einen elektrisch isolierenden Stopfen 58 ein, durch den eine Funkenelektrode 70 angeordnet ist. Die Funkenelektrode 70 hat ein erstes Ende 72, das sich in das Innere der katalytischen Stütze 52 erstreckt. Zwischen der Elektrode 70 und der Stütze 52 kann, wie weiter unten beschrieben, ein Spannungspotential erzeugt werden.
Die katalytische Stütze 52 ist vorzugsweise aus ungefähr 0,2 mm (sieben Tausendstel (0,007) Zoll) dickem, rostfreiem Stahlblech geformt. Das Blech wird über ungefähr drei Viertel seiner Fläche perforiert. Die Perforationen 54 haben eine Größe von 0,62 mm² (1/32 Quadratzoll) oder haben einen Durchmesser von 0,79 mm, falls sie rund sind (1/32 Zoll im Durchmesser, falls sie rund sind), und sind sowohl in Längs- als auch in Umfangsrichtung mit 2 mm (0,080 Zoll) Zwischenraum angeordnet. Danach wird das perforierte Metall zu einem Zylinder von ungefähr 6,4 mm (1/4 Zoll) Durchmesser und 31,8 mm (1 1/4 Zoll) Länge geformt. In diesem Stadium kann das Substrat mit einer katalytischen Beschichtung behandelt werden. Eine Scheibe aus rostfreiem Stahlgitter, mit ungefähr 6,4 mm (1/4 Zoll) Durchmesser, wird innerhalb des Zylinders an der Stelle zwischen dem perforierten und dem nicht perforierten Abschnitt des Zylinders befestigt, um als Brennerblende 56 zu dienen. Die Brennerblenden-Maschengröße beträgt vorzugsweise 1,6 Drähte pro mm (40 Drähte pro Zoll), und der Drahtdurchmesser beträgt vorzugsweise 0,33 mm (13 Tausendstel (0,013) Zoll). Der Isolatorstopfen 58 ist vorzugsweise aus geformter Keramik hergestellt. Für die beschriebene Geometrie wird eine Butan-Durchflussmenge von 0,5 bis 2,0 Gramm pro Stunde, gemischt mit Luft im Verhältnis von ungefähr 30 Volumen Luft auf ein Volumen Butandampf, eine innere Dauerflamme zum Zünden erzeugen und wird anschließend vollständig katalytisch verbrannt, wenn es durch die katalytische Stütze 52 hindurchgeht.
Wenn das Spannungspotential erzeugt wird und das Brennstoff-Luft-Gemisch innerhalb der katalytischen Stütze 52 vorhanden ist, zündet ein Funke zwischen der katalytischen Stütze 52 und der Elektrode 70 das Brennstoff-Luft-Gemisch und bewirkt, dass sich eine Flammenfront ausbreitet. Unter richtigen Strömungsbedingungen bewegt sich die Flammenfront in der entgegengesetzten Richtung zum Strom des Brennstoff-Luft-Gemischs (d.h., in 2(a) von links nach rechts), bis sich die Flammenfront an der Brennerblende 56 absetzt. Die Flamme erhitzt das am Inneren der Stütze 52 angeordnete katalytische Material, und die katalytische Verbrennung beginnt.
Die Zündbaugruppe 80 erzeugt das Spannungspotential zwischen der Funkenelektrode 70 und der katalytischen Stütze 52. Die Funkenelektrode 70 wird in einem Vorsprung 85 eines nicht leitfähigen Befestigungsstopfens 82 getragen, der eine durch denselben geformte Bohrung 83 hat. Ein Ende 74 der Funkenelektrode 70 (d.h., das nicht innerhalb der katalytischen Stütze 52 angeordnete Ende) ist durch den Endpunkt der Bohrung 83 elektrisch erreichbar, wodurch ermöglicht wird, dass über das Ende 74 eine Ladung an die Elektrode 70 angelegt wird.
Eine piezoelektrische Einrichtung 86 wird ganz am Ende des Zylinders 30 bereitgestellt, um das Spannungspotential zwischen der Funkenelektrode 70 und der katalytischen Stütze 52 zu erzeugen. Sie schließt ein piezoelektrisches Element oder Kristall 87 (siehe 4) ein, das, wenn es längs einer bestimmten Achse zusammengedrückt wird, ein Spannungspotential über sich selbst erzeugt. Ein erstes leitfähiges Stück 88 kann die eine Seite des piezoelektrischen Elements 87 berühren, und ein zweites leitfähiges Stück 90 kann die andere Seite des piezoelektrischen Elements 87 berühren. Das piezoelektrische Element wird durch ein nicht leitfähiges Trägerstück 92 getragen, auf dem das erste leitfähige Stück 88 angebracht ist. Das Trägerstück 92 hat einen eingezogenen Abschnitt 93, der ermöglicht, dass das Trägerstück 92 in das zweite leitfähige Stück 90 eingeschoben wird. Eine Vorspannfeder (nicht gezeigt) hält, wie in 2(a) gezeigt, das Trägerstück 92 und das zweite leitfähige Stück 90 auseinander. Wenn die zwei leitfähigen Stücke zusammengedrückt werden, wird das piezoelektrische Element 87 innerhalb des Trägerstücks 92 auf eine bekannte Weise zusammengedrückt, und es wird ein Spannungspotential über das Element erzeugt. Da die zwei leitfähigen Stücke 88 und 90 jeweils in Berührung mit den zwei Enden des piezoelektrischen Elements sind, haben die zwei leitfähigen Enden das gleiche Spannungspotential wie die zwei Enden des Elements, wenn das Potential erzeugt wird.
Das zweite leitfähige Stück 90 hat einen leitfähigen Vorsprung 94, der den Zylinder 30 berühren wird, wenn das zweite leitfähige Stück 90 in den Zylinder 30 gedrückt wird. Der leitfähige Abschnitt 94 gleitet längs eines in dem Befestigungsstopfen 82 geformten Kanals 95, wenn die piezoelektrische Einrichtung 86 in den Zylinder 30 geschoben wird. Folglich wird der Zylinder 30 das gleiche Potential haben wie das zweite leitfähige Stück 90. Außerdem wird, wenn das zweite leitfähige Stück 90 in den Zylinder 30 geschoben wird, das erste leitfähige Stück 88 an den Vorsprung 85 des Befestigungstopfens 82 gedrückt und ist in elektrischem Kontakt mit dem Ende 74 der Funkenelektrode 70. Folglich wird die Funkenelektrode 70 das gleiche Potential haben wie das erste leitfähige Stück 88.
Die piezoelektrische Einrichtung 86 ist eingekapselt durch eine isolierende Abdeckung 96, die an einem Ende bereitgestellte Anschlagstifte 98 hat. Die Anschlagstifte 98 sind in Rillen 99 angeordnet, die in dem Befestigungsstopfen 82 geformt sind; die Enden der Rillen 99 nehmen die Anschlagstifte 98 in Eingriff, wenn die piezoelektrische Einrichtung bis zu ihrem entferntesten Punkt aus dem Zylinder gedrückt wird, wodurch verhindert wird, dass die piezoelektrische Einrichtung 86 aus dem Zylinder 30 herausfällt. Eine Vorspannfeder 100 wird bereitgestellt, um gegen das Ende der isolierenden Abdeckung 96 zu drücken, und zwingt die piezoelektrische Einrichtung 86 in eine Richtung aus dem Zylinder 30. Ein Bund 102 des Befestigungsstopfens 82 wird ganz am Ende des Zylinders 30 bereitgestellt, um einen richtigen Abstand zwischen der piezoelektrischen Einrichtung und dem heißen Zylinder 30 aufrechtzuerhalten, wenn die Vorrichtung in Benutzung ist. Der Bund 102 hilft in dem Fall, dass ein Benutzer die piezoelektrische Einrichtung vollständig in den Zylinder 30 niederdrückt, wenn der Zylinder bereits heiß ist, ebenfalls, Verbrennungen zu verhindern. Ein Greifelement oder eine Kappe 104 ist ganz am Ende der isolierenden Abdeckung 96 angeordnet, um es einem Benutzer der Vorrichtung zu erleichtern, die Zündbaugruppe 80 in den Zylinder 30 niederzudrücken und zu bewirken, dass sich der Funke zwischen der katalytischen Stütze 52 und der Funkenelektrode 70 bildet. Das Greifelement ist vorzugsweise weder für Elektrizität noch für Wärme leitfähig, um den Benutzer vor elektrischem Schlag und Verbrennungen von dem heißen Zylinder zu bewahren.
Der Betrieb der Vorrichtung ist wie folgt, wobei Bezug hauptsächlich auf 2(a) und (b) genommen wird. Eine Butankartusche 200 wird mit einer gasdichten O-Ringdichtung am Durchflussregler 16 befestigt, der bei dieser Ausführungsform ein Einstufen-Druckregler ist. Dieser Vorgang leitet den Brennstoffstrom ein, und der Gasdruck im Regler steigt schnell auf den Vorgabedruck an, der vorzugsweise im Bereich von 0,35 bis 0,7 kgm^–2, gemessen als Manometerdruck (5 bis 10 psig), liegt. Der Butandampf tritt durch die Gasdüse 18 aus und tritt in einer Venturi-Rohr 20 ein, in das durch die Primär-Ansaugluftöffnungen 28 Luft in den Hohlraum 15 mitgerissen wird. Die Größe der Gasdüse (vorzugsweise 30 bis 40 Mikrometer), der Venturi-Halsdurchmesser (vorzugsweise 0,8 bis 1,3 mm (0,03 bis 0,05 Zoll) und der Reglerdruck werden so gewählt, dass ein Luft-Brennstoff-Verhältnis von ungefähr 30 Volumen Luft zu einem Volumen Butan gewährleistet ist. Das Brennstoff-Luft-Gemisch geht durch die Befestigungsröhre 62 und in die Katalysatorbaugruppe hindurch.
Die in den Abbildungen gezeigte piezoelektrische Einrichtung 86 wird durch die Feudor S.A. hergestellt und ist ein kostengünstiger Typ, der in Wegwerf-Zigarettenanzündern verwendet wird. Das zweite leitfähige Stück 90 ist aus elektrisch leitfähigem Kunststoff hergestellt, und das erste leitfähige Stück 88 ist eine Metallkappe. Wie oben erläutert, tritt das durch die Einrichtung 86 erzeugte Spannungspotential über diese zwei Elemente 88 und 90 auf. Die Einrichtung wird durch die Schraubenfeder 100 von dem Heizer weg vorgespannt. 2(a) zeigt die normale vorgespannte Position der Baugruppe. Es ist wünschenswert, das Ausgesetztsein der piezoelektrischen Einrichtung gegenüber übermäßiger Hitze auf ein Minimum zu verringern, und diese Anordnung dient dazu, die Einrichtung während ausgedehnten Betriebs von der Hitzequelle entfernt zu halten, wie es auch das Bereitstellen des Bundes 102 des Befestigungsstopfens 82 tut. Um den Lockenstab zu zünden, drückt der Benutzer das Greifelement 104 nieder. 2(b) zeigt die vollständig niedergedrückte Position, die bewirkt, dass die piezoelektrische Einrichtung 86 zündet. Die Metallkappe 88 wird in Kontakt mit dem Ende 74 der Elektrode 70 (und der Stirnfläche des Vorsprungs 85) gebracht, und der Vorsprung 94 von dem leitfähigen Kunststoffabschnitt 90 wird in Kontakt mit dem Metallzylinder 30 gebracht. Der Zylinder 30 ist in Kontakt mit der Befestigungsröhre 62, die aus Metall hergestellt ist und in Kontakt mit der katalytischen Stütze 52 ist, die ebenfalls metallisch ist. Zwischen der Elektrode 70 und den umgebenden Metallteilen wird ein Hochspannungspotential (ungefähr 10 000 Volt) erzeugt, und ein Funke springt über den schmalsten verfügbaren Spalt, der sich zwischen dem Ende 72 der Elektrode 70 und dem nächsten Punkt an der Stütze 52 befindet. Da der Brennstoff-Luft-Strom innerhalb der Stütze 52 bereits eingerichtet ist, leitet der Funke eine Flammenfront ein, die sich gegen den Strom ausbreitet, bis sie die Brennerblende 56 erreicht, welche, wie in 2(a) gezeigt, die Position der Flamme stabilisiert. Die Größe der Flamme ist, verglichen mit der Stütze, klein, ungefähr 3,2 mm (1/8 Zoll) lang. Im Ergebnis empfängt der kleine, der Blende 56 nächste, Abschnitt der Stütze 52 das meiste der durch die heiße (ungefähr 1700 °C), blaue, stöchiometrische Flamme freigesetzten Hitze. Nach einer kurzen Zeit (1 oder 2 Sekunden) empfangt der nicht perforierte Abschnitt der Stütze durch Leitung genügend Hitze, um die Temperatur zu erreichen, bei der die katalytische Verbrennung stattfindet. Sobald stromaufwärts von der Flamme eine katalytische Aktivität auftritt, ersticken die Ablassprodukte (CO₂, H₂O und überschüssiger N₂) schnell die Flamme und bewirken, dass sie erlischt. Danach kann sich die katalytische Reaktion über den Rest des perforierten Abschnitts des Katalysators verbreiten, wobei diese Reaktion bei einer viel niedrigeren Temperatur (400 bis 500°C) als der Flammentemperatur stattfindet. Diese niedrigere Temperatur ermöglicht eine lange Einsatzdauer des Katalysators.
Durch die Sekundärluftöffnungen 36 im Zylinder 30 tritt Sekundärluft für die Verbrennung ein und werden Ablassprodukte weggetragen. So lange der Brennstoffstrom in Gang und gleichbleibend ist, wird sich die katalytische Reaktion mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit fortsetzen, und der Zylinder 30 wird erhitzt und bei einer wünschenswerten Gleichgewichtstemperatur, z.B. 140 bis 180°C für einen Lockenstab, gehalten. Der Betrieb wird angehalten, wenn der Benutzer die Butankartusche 200 entfernt oder wenn der Kartusche der Brennstoff ausgeht. Ein Ein-Aus-Schalter kann, falls gewünscht, im Druckregler eingeschlossen sein.
Der flammensperrende Vorteil dieser Katalysatorkonstruktion funktioniert auf zwei Weisen, die als „von innen nach außen" und „von außen nach innen" gekennzeichnet sind.
Von innen nach außen: Der Zündfunke und die zeitweilig aufrechterhaltene Flamme sind innerhalb der Katalysatorstützstruktur enthalten, die aus einem wärmeleitfähigen Metal geformt ist, durch das sich eine Flamme nicht weiterverbreiten kann, ohne gelöscht zu werden. Während des katalytischen Verbrennungsvorgangs ist die Temperatur des Zylinders (400 bis 500°C) zu niedrig, um als Zündquelle zu dienen. Folglich wird diese Heizerkonstruktion äußere entflammbare Dämpfe (zum Beispiel Haarspray) in seiner Nähe nicht entzünden.
Von außen nach innen: Wenn der Brennstoffstrom in Gang ist, ohne aber von innen gezündet worden zu sein, wird das Brennstoff-Luft-Gemisch durch die verhältnismäßig große perforierte Fläche des Katalysators verteilt. Die Geschwindigkeit des den Katalysator verlassenden Stroms ist sehr gering, und die Flamme wird an der Außenseite des Katalysators nicht aufrechterhalten. Die Vorrichtung ist daher unmöglich unter Verwendung einer äußeren Zündquelle zu zünden.
Andere Vorzüge der vorliegenden Erfindung schließen eine Verringerung der Größe und daher der Herstellungskosten ein. Die in den Abbildungen gezeigte Vorrichtung ist ein kabelloser Haarlockenstab. Die Schwabel Corporation stellt gegenwärtig eine Baureihe von kabellosen Lockenstäben, wie im US-Patent Nr. 4699123 und zusätzlichen Patenten beschrieben, her. Die Lockenstäbe haben Zylinder, die in der Größe von 16 mm bis 38 mm (5/8 bis 1 1/2 Zoll) im Durchmesser reichen. Es hat sich gezeigt, dass die Größe von 16 mm (5/8 Zoll) auf Grund von Zwängen der erforderlichen Anordnungen von Brenner und Zündelektrode die praktische untere Größengrenze ist. Die Braun, Inc. stellt eine Baureihe von katalytischen Gaslockenstäben, wie in dem Patent von Schaefer et al. beschrieben, her. Die Zylindergröße reicht von ungefähr 17 bis 29 mm (11/16 bis 1 1/8 Zoll) Durchmesser. Deren Systeme beruhen zum Zünden des Katalysators auf der durch Explosion des Volumens des Gasgemischs innerhalb des Zylinders und außerhalb des Katalysators freigesetzten Energie. Zusätzlich ist die Zündelektrode zwischen der Außenseite des Katalysators und der Innenseite des Zylinders angeordnet; das Aufrechterhalten eines richtigen Funkenspalts legt daher eine niedrigere Grenze für die Zylindergröße fest. Herkömmliche elektrische Lockenstäbe werden mit Zylindern von sehr kleinem Durchmesser, manchmal nur 6,4 mm (1/4 Zoll) hergestellt, um sehr enge Locken zu machen. Die vorliegende Erfindung wird, wie in den Abbildungen gezeigt, sehr einfach innerhalb eines Zylinders von nur 9,5 mm (3/8 Zoll) in Durchmesser passen und funktionieren.
Ein anderer Vorzug, verglichen mit der vorherigen Technologie, ist in Vorrichtungen mit sehr niedriger Wärme zu finden. Es gibt eine Zahl von elektrischen Erzeugnissen, deren Leistung im Bereich von 5 bis 10 Watt liegt, zum Beispiel Wärmlufterfrischungsgeräte. Es hat sich gezeigt, dass eine Durchflussmenge von 1,25 Gramm Butan pro Stunde ein praktisches Minimum zum Aufrechterhalten einer eingeschlossenen Flamme über ausgedehnte Zeiträume ist. Dies entspricht einer Leistung von 17 Watt. Bei kleineren Durchflussmengen neigt die Flamme dazu, nach einem gewissen Betriebszeitraum gelöscht zu werden, insbesondere, wenn sie durch Luftbewegung gestört wird. Falls gewünscht würde, eine kabellose beheizte Vorrichtung mit niedriger Wärme (0,5 bis 1,25 Gramm Butan pro Stunde) für ausgedehnte Benutzung (eine kleine Butan-Ersatzfüllung von 12 Gramm wird bei diesen Durchflussmengen von 9,6 bis zu 24 Stunden reichen) zu haben, wäre die vorliegende Erfindung für diese Anwendung gut geeignet.
Schließlich ist die vorliegende Erfindung auf Grund ihrer einfachen Konstruktion, Zündzuverlässigkeit und inhärenten Fähigkeit, eingeschaltet zu bleiben, sobald sie gezündet ist, vorteilhaft bei allen verbreiteten Anwendungen (Lockenstäben in Standardgröße und größer, Lötkolben, Klebepistolen usw.) zu verwenden.
Während die Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Beschreibung nicht als Begrenzung gemeint ist, die solche weiteren Variationen oder Modifikationen ausschließt, die Fachleuten auf dem Gebiet offensichtlich oder naheliegend sein können. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung solche Variationen und Modifikationen abdeckt, wie sie in den Rahmen der angefügten Ansprüche fallen. Bei einem anderen Beispiel wird eine Funkenelektrode als Zündquelle für den Brennstoff beschrieben. Ein Hitzdraht würde jedoch ebenso gut als Zündquelle dienen.

Claims

Katalysatorbaugruppe (50) für eine tragbare Heizvorrichtung (10), die folgendes umfasst: eine eingeschlossene Struktur (52), die ein erstes (53) und ein zweites (55) Ende hat, katalytisch aktives Material, das an einer Oberfläche der Struktur (52) bereitgestellt wird, eine Öffnung an dem ersten Ende (53), geeignet zum Aufnehmen von Brennstoff, eine Zündquelle (70), die an dem zweiten Ende (55) der Struktur angebracht ist, wobei sich ein erstes Ende der Zündquelle in das Innere der Struktur (52) erstreckt, Perforationen in der Struktur (52), die es ermöglichen, dass die Luft außerhalb der Struktur (52) mit der Luft und dem Brennstoff innerhalb der Struktur (52) verbunden ist, wobei die Perforationen klein genug sind, um zu verhindern, dass Flammen aus der Struktur austreten, und einen Brennerschirm (56), der in einem Inneren der Struktur zwischen der Zündquelle (70) und der Öffnung angeordnet ist, wobei der Brennerschirm (56) eine Flamme stützt, um die Struktur (52) auf eine katalytische Temperatur zu erhitzen und um die Ausbreitung einer Flammenfront zum Stehen zu bringen, die sich zu dem ersten Ende der Struktur hin bewegt, wobei der Brennerschirm (56) und die Struktur (52) eine Flammensperreinschließung um das erste Ende der Zündquelle (70) bereitstellen derart, dass verhindert wird, dass Flammen aus der Struktur (52) austreten.
Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 1, wobei die Perforationen (54) nur an einem Abschnitt der Struktur (52) bereitgestellt werden.
Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 1, wobei die Perforationen (54) nur an einem Längsabschnitt der Struktur (52) bereitgestellt werden, wodurch eine perforierte Längssektion und eine nicht perforierte Längssektion gebildet werden.
Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 1, die ferner einen elektrischen Isolator (58) umfasst, der in dem zweiten Ende (55) der Struktur (52) angeordnet ist, wobei die Zündquelle (70) in dem Isolator (58) an dem zweiten Ende (55) der Struktur (52) angebracht ist.
Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 1, wobei die Brennerdüse (56) wesentlich senkrecht zu einer Längsachse der Struktur (52) bereitgestellt wird.
Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 3, wobei die Brennerdüse (56) wesentlich an einem Punkt zwischen der perforierten Längssektion und der nicht perforierten Längssektion bereitgestellt wird.
Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 1, wobei das katalytisch aktive Material geeignet ist, eine flammenlose Verbrennung von Brennstoff an der Oberfläche der Struktur (52) zu ermöglichen.
Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 1, wobei die Struktur (52) eine hohle Metallröhre ist.
Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 1, wobei der Brennerschirm (56) ein Drahtgeflecht umfasst.
Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 1, wobei die Zündquelle (70) eine Funkenelektrode (70) umfasst.
Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 1, wobei das katalytisch aktive Material wenigstens an einer Innenfläche der Struktur (52) bereitgestellt wird.
Tragbare Heizvorrichtung (10), die folgendes umfasst: ein Gehäuse (12), wobei das Gehäuse (12) eine Strömungsbahn (20) für Brennstoff enthält, und eine Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 1.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 12, die ferner einen Zylinder (30) umfasst, der von dem Gehäuse (12) vorspringt, wobei die Katalysatorbaugruppe (50) in einem Inneren des Zylinders (30) angeordnet ist.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 13, wobei das Gehäuse (12) ferner einen Vorsprung (22) umfasst, der sich von einem Ende des Gehäuses (12) aus erstreckt, wobei der Zylinder (30) durch den Vorsprung (22) gestützt wird.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 12, die ferner erste, in dem Gehäuse (12) geformte Lüftungen (28) umfasst, die eine Verbindung zwischen der Umgebungsluft außerhalb des Gehäuses (12) und der Luft und dem Brennstoff innerhalb des Gehäuses (12) ermöglichen.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 13, die ferner zweite, in dem Zylinder (30) geformte Lüftungen (36) umfasst, die eine Verbindung zwischen der Umgebungsluft außerhalb des Zylinders (30) und der Luft innerhalb des Zylinders (30) ermöglichen.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 13, die ferner einen elektrischen Isolator (58) umfasst, der in dem zweiten Ende (55) der Struktur (52) angeordnet ist, wobei die Zündquelle (70) in dem elektrischen Isolator (58) an dem zweiten Ende (55) der Struktur (52) angebracht ist.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 13, wobei die Zündquelle (70) eine Funkenelektrode (70) umfasst, die ein erstes Ende (72) und ein zweites Ende (74) hat, wobei das erste Ende (72) der Funkenelektrode (70) im Inneren der Struktur (52) endet, wobei die Vorrichtung (10) ferner einen nicht leitenden Einbaustecker (82) umfasst, der im Inneren des Zylinders (30) angeordnet ist, wobei das zweite Ende (74) der Funkenelektrode (70) so in dem Einbaustecker (82) angeordnet ist, dass das zweite Ende (74) der Funkenelektrode (70) an einem Ende eines inneren Abschnitts des Einbausteckers (82) freigelegt ist.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 18, die ferner eine piezoelektrische Vorrichtung (86) umfasst, die verschiebbar in einem Ende des Zylinders (30) angeordnet ist und elektrisch mit der Funkenelektrode (70) und dem Zylinder (30) verbunden werden kann, geeignet zum Erzeugen eines Spannungspotentials zwischen der Funkenelektrode (70) und dem Zylinder (30).
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 18, die ferner ein leitendes Halteteil (88) umfasst, das in dem Zylinder (30) angeordnet ist, wobei es die katalytische Baugruppe fixierend innerhalb des Zylinders sichert und die Struktur der katalytischen Baugruppe elektrisch mit dem Zylinder verbindet.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 20, die ferner eine piezoelektrische Vorrichtung (86) umfasst, die verschiebbar in einem Ende des Zylinders (30) angeordnet ist und elektrisch mit der Funkenelektrode (70) und dem Zylinder (30) verbunden werden kann, geeignet zum Erzeugen eines Spannungspotentials zwischen der Funkenelektrode (70) und der Struktur (52) der katalytischen Baugruppe (50).
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 21, wobei die piezoelektrische Vorrichtung (86) hin- und hergehend in das Ende des Zylinders (30) und aus demselben verschoben werden kann und folgendes umfasst: einen ersten leitenden Abschnitt (88), der geeignet ist, elektrisch mit dem zweiten Ende (74) der Funkenelektrode (70) verbunden zu werden, ein nicht leitendes Trägerteil (92), an dem der erste leitende Abschnitt (88) angebracht ist, ein piezoelektrisches Element (87), das ein erstes und ein zweites Ende hat, das innerhalb des nicht leitenden Trägerteils (92) angeordnet ist, geeignet zum Erzeugen eines Spannungspotentials zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des piezoelektrischen Elements (87), und einen zweiten leitenden Abschnitt (90) in einer Teleskopanordnung mit dem ersten leitenden Abschnitt (88), wobei der zweite leitende Abschnitt (90) geeignet ist, elektrisch mit dem Zylinder (30) verbunden werden zu können, wenn der zweite leitende Abschnitt (90) in den Zylinder (30) geschoben wird, wobei der erste leitende Abschnitt (88) elektrisch mit dem ersten Ende des piezoelektrischen Elements (87) verbunden werden kann und der zweite leitende Abschnitt (90) elektrisch mit dem zweiten Ende des piezoelektrischen Elements (87) verbunden werden kann.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 19, die ferner eine innerhalb des Zylinders (30) angeordnete Vorspannfeder (100) umfasst, die geeignet ist, gegen die piezoelektrische Vorrichtung (86) vorzuspannen, und dazu neigt, die piezoelektrische Vorrichtung (86) in einer Richtung aus dem Ende des Zylinders (30) heraus zu schieben.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 23, die ferner folgendes umfasst: einen Bund (102), der in dem Ende des Zylinders (30) angebracht ist, und eine isolierende Abdeckung (96), welche die piezoelektrische Vorrichtung (86) wesentlich umgibt und geeignet ist um zu verhindern, dass die Vorspannfeder (100) die piezoelektrische Vorrichtung (86) vollständig aus dem Zylinder (30) herausschiebt.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 24, wobei die isolierende Abdeckung (96) eine Öffnung umfasst, um einen elektrischen Kontakt zwischen der piezoelektrischen Vorrichtung (86) und dem Zylinder (30) zu ermöglichen.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 25, die ferner einen leitenden Vorsprung (94) umfasst, der an der piezoelektrischen Vorrichtung (86) geformt ist und sich durch die Öffnung der isolierenden Abdeckung (96) erstreckt, geeignet zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit dem Zylinder (30), wenn der Vorsprung in den Zylinder (30) geschoben wird.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 22, die ferner eine innerhalb des Zylinders (30) angeordnete Vorspannfeder (100) umfasst, die geeignet ist, gegen die piezoelektrische Vorrichtung (86) vorzuspannen, und dazu neigt, die piezoelektrische Vorrichtung (86) in einer Richtung aus dem Ende des Zylinders (30) heraus zu schieben.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 27, die ferner folgendes umfasst: einen Bund (102), der in dem Ende des Zylinders (30) angebracht ist, und eine isolierende Abdeckung (96), welche die piezoelektrische Vorrichtung (86) wesentlich umgibt und geeignet ist um zu verhindern, dass die Vorspannfeder (100) die piezoelektrische Vorrichtung (86) vollständig aus dem Zylinder (30) herausschiebt.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 28, wobei die isolierende Abdeckung (96) folgendes umfasst: ein erstes Ende, ein zweites Ende, in dem der zweite leitende Abschnitt (90) der piezoelektrischen Vorrichtung (86) angeordnet ist, und eine Öffnung, um einen elektrischen Kontakt zwischen dem zweiten leitenden Abschnitt (90) und dem Zylinder (30) zu ermöglichen.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 29, die ferner einen leitenden Vorsprung (94) umfasst, der an dem zweiten leitenden Abschnitt (90) der piezoelektrischen Vorrichtung (86) geformt ist und sich durch die Öffnung der isolierenden Abdeckung (96) erstreckt, geeignet zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit dem Zylinder (30), wenn der zweite leitende Abschnitt (90) in den Zylinder (30) geschoben wird.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 29, wobei die isolierende Abdeckung (96) ferner Anschlagstifte (98) umfasst, die an dem zweiten Ende der isolierenden Abdeckung (96) angeordnet und geeignet sind, eine Bewegung der piezoelektrischen Vorrichtung (86) aus dem Ende des Zylinders (30) heraus jenseits eines vorher festgelegten Punkt hinaus zu verhindern.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 29, wobei die isolierende Abdeckung (96) ferner eine Kappe (104) umfasst, die an dem ersten Ende der isolierenden Abdeckung (96) angeordnet und geeignet ist, ein Niederdrücken der piezoelektrischen Vorrichtung (86) in den Zylinder (30) zu erleichtern.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 12, wobei der Brennerschirm (56) ein Drahtgeflecht umfasst.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 12, wobei das katalytisch aktive Material wenigstens an einer Innenfläche der Struktur (52) bereitgestellt wird.
Tragbare Heizvorrichtung (10), die folgendes umfasst: ein Gehäuse (12), wobei das Gehäuse (12) eine Strömungsbahn (20) für Brennstoff enthält; einen Zylinder (30), der von dem Gehäuse (12) vorspringt, wobei ein Inneres des Zylinders (30) in Verbindung mit der Strömungsbahn (20) steht, wobei der Zylinder (30) ein freies Ende hat; eine Katalysatorbaugruppe (50) nach Anspruch 1, die in einen Inneren des Zylinders (30) angeordnet ist; und einen in dem freien Ende des Zylinders (30) angeordneten piezoelektrischen Zünder, geeignet zum Zünden von Brennstoff innerhalb der Struktur (52) der Katalysatorbaugruppe (50), wobei der piezoelektrische Zünder ferner eine Funkenelektrode (70) mit einem ersten (72) und einen zweiten (74) Ende hat, die in dem Zylinder (30) angeordnet sind, und einen nicht leitenden Einbaustecker (82) umfasst, der im Inneren des Zylinders (30) angeordnet ist, wobei das zweite Ende (74) der Funkenelektrode (70) so in dem Einbaustecker (82) angeordnet ist, dass das zweite Ende (74) der Funkenelektrode (70) an einem Ende eines inneren Abschnitts des Einbausteckers (82) freigelegt ist.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 35, wobei der piezoelektrische Zünder ferner eine piezoelektrische Vorrichtung (86) umfasst, die verschiebbar in dem freien Ende des Zylinders (30) angeordnet ist und elektrisch mit der Funkenelektrode (70) und dem Zylinder (30) verbunden werden kann, geeignet zum Erzeugen eines Spannungspotentials zwischen der Funkenelektrode (70) und dem Zylinder (30).
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 36, wobei die piezoelektrische Vorrichtung (86) hin- und hergehend in das Ende des Zylinders (30) und aus demselben verschoben werden kann und folgendes umfasst: einen ersten leitenden Abschnitt (88), geeignet um elektrisch mit dem zweiten Ende (74) der Funkenelektrode (70) verbunden zu werden, ein nicht leitendes Trägerteil (92), an dem der erste leitende Abschnitt (88) angebracht ist, ein piezoelektrisches Element (87), das ein erstes und ein zweites Ende hat, das innerhalb des nicht leitenden Trägerteils (92) angeordnet ist, geeignet zum Erzeugen eines Spannungspotentials zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des piezoelektrischen Elements (87), und einen zweiten leitenden Abschnitt (90) in einer Teleskopanordnung mit dem ersten leitenden Abschnitt (88), wobei der zweite leitende Abschnitt (90) geeignet ist, elektrisch mit dem Zylinder (30) verbunden werden zu können, wenn der zweite leitende Abschnitt (90) in den Zylinder (30) geschoben wird, wobei der erste leitende Abschnitt (88) elektrisch mit dem ersten Ende des piezoelektrischen Elements (87) verbunden werden kann und der zweite leitende Abschnitt (90) elektrisch mit dem zweiten Ende des piezoelektrischen Elements (87) verbunden werden kann.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 37, wobei der piezoelektrische Zünder ferner eine Vorspannfeder (100) umfasst, die geeignet ist, gegen die piezoelektrische Vorrichtung (86) vorzuspannen, und dazu neigt, die piezoelektrische Vorrichtung (86) in einer Richtung aus dem Ende des Zylinders (30) heraus zu schieben.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 38, wobei der piezoelektrische Zünder ferner folgendes umfasst: eine Verbindung, die in dem Ende des Zylinders (30) angebracht ist, und eine isolierende Abdeckung (96), welche die piezoelektrische Vorrichtung (86) wesentlich umgibt und geeignet ist, an die Verbindung anzustoßen, um zu verhindern, dass die Vorspannfeder (100) die piezoelektrische Vorrichtung (86) vollständig aus dem Zylinder (30) herausschiebt.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 39, wobei die isolierende Abdeckung (96) folgendes umfasst: ein erstes Ende, ein zweites Ende, in dem der zweite leitende Abschnitt (90) der piezoelektrischen Vorrichtung (86) angeordnet ist, und eine Öffnung, um einen elektrischen Kontakt zwischen dem zweiten leitenden Abschnitt (90) und dem Zylinder (30) zu ermöglichen.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 40, wobei der piezoelektrische Zünder ferner einen leitenden Vorsprung (94) umfasst, der an dem zweiten leitenden Abschnitt (90) der piezoelektrischen Vorrichtung (86) angeordnet ist und sich durch die Öffnung der isolierenden Abdeckung (96) erstreckt, geeignet zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit dem Zylinder (30), wenn der zweite leitende Abschnitt (90) in den Zylinder (30) geschoben wird.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 40, wobei die isolierende Abdeckung (96) ferner Anschlagstifte (98) umfasst, die an dem zweiten Ende der isolierenden Abdeckung (96) angeordnet und geeignet sind, eine Bewegung der piezoelektrischen Vorrichtung (86) aus dem Ende des Zylinders (30) heraus jenseits eines vorher festgelegten Punkt hinaus zu verhindern.
Tragbare Heizvorrichtung (10) nach Anspruch 40, wobei die isolierende Abdeckung (96) ferner eine Kappe (104) umfasst, die an dem ersten Ende der isolierenden Abdeckung (96) angeordnet und geeignet ist, ein Niederdrücken der piezoelektrischen Vorrichtung (86) in den Zylinder (30) zu erleichtern.