DE7503769U - Piezoelektrische Zündvorrichtung, insbesondere für Gasfeuerzeuge - Google Patents

Description

Piezoelektrische Zündvorrichtung, insbesondere für Gasfeuerzeuge

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

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

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

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

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

7503769 31.07.75

κ um

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

Erfindungsgemäß wird damit eine Zündvorrichtung bereitgestellt, bei weloher duroh eine Beanspruchung des Piezoelements aiii Biegung an den einzelnen Elektroden Ausgangsspannungen erhallen werden, die sioh bereite bei einem minimalen Kraftaufwand für die Biegung zu einem ziemlich hohen Summenwert addieren. Es ist daher möglich, die zündvorrichtung entsprechend klein zu bauen, insbesondere wenn dabei berücksichtigt wird, daß es mittels herkömmlicher Techniken nicht schwierig ist, auch kürzere Stablängen mit einer grösseren Vielzahl solcher Einzelelektroden zu versehen und damit eine entsprechend grössere Vielzahl von gegeneinander polarisierbaren Stababschnitten zu erhalten, was für den für die Biegung des Piezoelements anzusetzende!! Kraftaufwand einen entsprechend grossen Muitiplikanten ergibt.

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

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

Figur 1 eine Perspektivansicht eines Piezoeleuients gemäß Erfindung,

Figur 2 in etwas vergrössertem Maßstab eine Seitenansicht eines Teils des Piezoelements gemäß Figur 1 zur Veranschaulichung der Keldverteilung,

Figur 3 eine weitere Seitenansicht des Piezoelements gemäß Figur 1 zur Erläuterung der Spannungserzeugung bei einer Druckbeaufschlagung in der Stabachse, Figur 4a eine Perspektivansicht eines Piezoelements gemäß Erfindung in einer anderen, bevorzugten Ausführungsform,

7503769 31.07.75

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

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

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

Figur 11 B eine Draufsicht von innen auf den Gehäusedeckel der Zündvorrichtung gemäß Figur 10, Figur 12 eine Seitenansicht und eine Ansicht von unten des Piezoelements der Zündvorrichtung gemäß Figur 10, Figur 13 einen Längsschnitt durch eine Zündvorrichtung gemäß einer weiteren AusfUhrungsform, Figur ik in etwas vergrössertem Maßstab eine Schnittdarstellung des Piezoelements der Zündvorrichtung gemäß Figur

Figur 15 eine Dwfsioht auf den Gehäusedeckel der Zündvorrichtung gemäß Figur 13,

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

Figur 19 eine weitere AusfUhrungsform der erfindungsgemässen Zündvorrichtung in einer Seitenansicht nur des PiezoelenentB.

7503769 31.07.75

Bei dem in Figur 1 gezeigten Piezoeleraent sind zwei Elektroden 42a und 42b verwirklicht, die an den beiden atirnseitigen Kndflachen eines rechteckigen und plattenförmigen Por^ellankbrpers 41 rail piezoelektrischen Eigenschaften angeordnet sind, Dieser Porzellankörper ist durch insgesamt drei Einzeleiektroden 'Oa₁ 43b ur.d 43c in insgesamt vier gleich grosse Abschnitte unterteilt, wobei jode Teilungoebene parallel zu den stirnsei ti«en Endflächen des Porzellankörpers liegt. Die verschiedenen llin/olelektroden, die auf den beiden Breitseitenfläohen des Γογ/ρΙlankörpers angebracht sind, sind in abwechselnder Reihenfolge an zwei Ausgangsklemmen 44 und 43 einer elektrischen Stromquelle E angeschlossen, wodurch die einzelnen Abschnitte gegeneinander polarisierbar sind, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist. An die eine Ausgangsklemme 44 sind also zusammen mit den endseitigen Elektroden 42a und 42b nur die Einzeleiektroden 43b augeschlossen, während an die andere Ausgangsklemme 45 die Einzeleiektroden 43a und 43c angeschlossen sind. Durch diese Schaltungsanordnung wird in den einzelnen Abschnitten eine jeweilige Feldverteilung erhalten, wie es in Figur 2 durch die Kurven A für den Abschnitt verdeutlicht ist, der am Ende des Piezoelements auf der Seite dvr Elektrode 42a liegt. An dieser Stelle sei noch klargestellt, daß es bei einer hinreichend kleinen Dicke des Porzellankörpers 41 ausreichen kann, die einzelnen Elektroden 43 nur an der einen Breitseitenfläche anzuordnen,und weiterhin wäre unter Hinweis auf Figur 3 noch klarzustellen, daß bei einem Piezoeleinen! natürlich auf die Bereitstellung einer besonderen Stromquelle E verzichtet werden kann und statt dessen zur Erzeugung einer Hochspannung lediglich eine Druckbeaufschlagung des Piezoelements vorzunehmen ist. Sofern diese Druckbeaufschlagung, wie in Figur 3 mit den Pfeilen F verdeutlicht, in Längsrichtung vorgenommen wird, werden in den einzelnen Abschnitten des Piezoelements 41 die Einzelspannungen Pa erzeugt, so daß zwischen den Ausgangsklemmen 44 und 45 eine durch eine überlagerung dieser Einzelspannungen gebildete Hochspannung er-

7503769 3107.75

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

Die vorstehend erläuterte Druckbeaufschlagung wird unter Hinweis auf die Figur 4A über eine Biegebeanspruchung des Piezoelements unter dem Gesichtspunkt herbeigeführt, daß es dadurch möglich ist, die gesamte Baugrösse einer ein solches Piezoelement verwendenden piezoelektrischen Zündvorrichtung relativ klein zu halten. Um bei einer ebenfalls unter diesem Gesichtspunkt klein zu wählenden Dicke des Porzel1ankorpers 41 nocli eine genügende Sicherheit gegen einen eventueJlen Biegebruch zu erhalten, besteht die bevorzugte Ausführungsform eines solchen unterteilten Piezoelements darin, da/3 mindestens auf der einen Breitseitenfläche eine elektrisch isolierende Materialschicht 46 angeordnet ist, die der Verstärkung des Porzellankörpers dient und beispielsweise ein dünnes Glasplättchen einer so ausreichenden Elastizität sein kann, daß die Ausübung einer Kraft in Richtung des Pfeiles Fa am einen Ende den Piezoelements dessen Biegefähigkeit um eine Abstützung nicht weaentlich beeinträchtigt, die dabei am anderen Stabende ausgebildet wäre. Die elektrisch isolierende Materialschicht 46 kann auch aus einem geeigneten Epoxyharz bestehen oder aus einem anderen Material mit vergleichbaren Eigenschaften. Es ist weiterhin möglich_s auch die andere Breitseitenfläche des Porzellankörpers mit einer solchen elektrisch isolierenden Materialschicht zu versehen,

7503769 31.07.75

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

In diesem Zusammenhang wäre noch klarzustellen, daß es zur Erzeugung einer Hochspannung bei Ausübung einer Biegebeanspruchune natürlich nicht nur dadurch kommen kann, daß durch diese Biegebeanspruchung in der Längsrichtung des Piezoelements eine Druckspannung erzeugt wird. Es kann vielmehr dazu auch kommen., daß bei einer Umkehrung dieser endseitigen Kraftbeaufschlagung durch eine entsprechende Biegebeanspruchung des Piezoelernen Is in dessen Längsrichtung eine Zugspannung erzeugt wird. Aus der graphischen Darstellung der Figur kB, in welcher auf der Ordinate die Längenänderung Δ l/l in % Kontraktion bzw. in ^clc Dehnung und auf der Abszisse die zur Biegung eines solchen

Piezoelements aufgebrachte Druck- bzw. Zugkraft in t/cm abgetragen sind, wird hierzu jedoch klar, daß die Druckkräfte um praktisch mehr als das Zehnfache höher liegen können als die Zugkräfte, ehe es zu einem Bruch des Porzellankörpers kommt. So hatten praktische Versuche zum Ergebnis, daß der Porzellankörper eines solchen Piezoelements erst bei Ausübung einer Druckkraft von etwa 5,5 t/cm bricht, während er bereits bei einer Zugkraft von etwa 0,5 t/cm bricht, wenn in beiden Fällen das Piezoelement am einen Ende fest eingespannt und am

7503769 31.07.75

anderen !tide mit der seine Biegung verursachenden Kraft beaufschlagt wird. Aus diesen Gründen wird daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine sol'he Durchbiegung des Pie/oelernen ts bevorzugt, bei der es entlang von dessen Längsachse /Ui- Ausbildung einer Druckspannung und nicht einer Zugspannung kommt.

In den Figuren 5 bis 7 ist eine praktische Ausführung form der erfindungsgemässen Zündvorrichtung gezeigt. Das hierbei verwendete Piezoelement hat die Ausführung gemäß Figur ΊΛ, wobei die seine Unterteilung bewirkenden Elektroden 43 auch nur auf einer Breitseitenfläche des plattenförmigen l'or/ellnnkörpers 41 angeordnet sein können. Das Piezoelement 2 ist innerhalb des umgebenden Gehäuses 1 schräg liegend angeordnet und erstreckt sich dabei etwa in der Gehäusediagonalen. In der Längsachse des Gehäuses ist ein Druckglied 3 verschieblieh, das in zwei einen Hohlraum umgebenden Seitenwänden 6 mit einem jeweiligen Führungsschlitz 7 für einen Führun^sstift 10 versehen ist, der an dem Gehäuse 1 befestigt ist. An diesem Führungsstift 10 stützt sioh über eine Druckplatte 5 das eine Ende einer Rückstellfeder k ab, die in dein vorerwähnten Hohlraum des Druckgliedes 3 angeordnet und über ihr anderes Ende an diesem abgestützt ist. Das Druckglied 3 ist folglich gegen die Kraft dieser Rückstellfeder 4 in das innere des Gehäuses 1 vorschiebbar, wobei dann eine Druckkugel 9 an einer Schrägfläche 8 abrollt, die an einem keilförmigen hndteil des Druckgliedes 3 ausgebildet ist. Das Druckglied 3 üat über die Druckkugel 9 einen ständigen Berührungskon takt mit dem Piezoeleraent 2, wobei die Schrägfläche 8 in einem solchen Abstand von dem Piezoelement 2 angeordnet ist, daß in der in Figur 6 gezeigten Ruhelage des Druekgiiedes 3 keine Durchbiegung des Piezoelements stattfindet. Sobald aber das Druckglied 3 gegen die Kraft seiner Rückstellfeder 4 in Richtung des Pfeiles A in das Innere des Gehäuses 1 vorgeschoben wird, wird dabei dann die DruckkugeJ 9 verstärkt

7503769 31.07.75

gegen das Pie/oelernent 2 angedrückt , so dall sich dasselbe immer starker durchbiegt, während die Druckkugel aui der St hragf lache S hochrollt. Die Figur 7 hält den maximal durchgebogenen Zustand des Piezoelements 2 fest, in welchem dann also die maximale Druckbeanspruohung vorliegt, die eine entsprechend hohe Spannung über angeschlossene Anschlußkabel 11 abführen lässt. Die Erzeugung dieser Hochspannung hört dann wieder auf, wenn der auf das Druckglied 3 ausgeübte Druck aufgehoben wird, was dann ein Ausschieben des Druckgliedes durch die Rückstellfeder k zulässt und weiterhin ein Zurückrollen der Druckkugel 9 in die in Figur 6 gezeigte Relativlage.

Die bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 5 bis 7 durch die Druckkugel 9 übernommene Aufgabe einer Durchbiegung des Piezoeleaients 2 wird bei der Ausführungsform gemäß Figur ^ durch einen ballig ausgeführten Vorsprung 9¹ am Ende der öchrägflache 8a des Druckgliedes 3 übernommen. Es ist statt dessen auch möglich, einen gleichartigen Vorsprung an der der Schrägfläche Sa zugewandten Fläche des Piezoelements 2 vorzusehen, um in einem gleichartigen Zusammenwirken zu erreichen, daß bei dem Vorschieben des Druckgiiedes 3 in d.is Innere des Gehäuses 1 das Piezoelement 2 dieselbe Uunhbiegung erfährt. Wie in Figu^ 9 gezeigt ist, kann eine sol» lic Durchbiegung des Piezoelements 2 auih dadurch erreicht werden, daß im Verschiebeweg des Druckgliedes 3 am Gehäuse 1 ein·» Druckstange 9b befestigt ist, so daß beim Ans eh Luft des !'ie/oelements an diose Druckstange eine Durchbiegung gegen dip Schrägfläche Sb stattfindet, die bei dieser Ausführunüsform von dem Piezoelement überbrückt wird. Das Piezoelement ist also hierbei an seinen beiden Enden an dem Druckglied 3 abgestützt, während es bei den beiden vorbeschriebenet; Ausführungsformen am Gehäuse 1 bzw. an einem nicht näher bezeichneten, gehäusefesten Führungsteil für das Druckfluid 3 abgestützt ist. Anstelle der Druckstange 9b kanu auch für

- 10 -

7503769 31.07.75

Xf - iü -

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

In den Figuren 10 bis 12 ist eine Ausführungsform der erfi gemäßen Zündvorrichtung gezeigt, bei der das Pi ezoelemen t 2 nach Art eines freitragenden Auslegers ausgebildet ist. Durch einzelne, nur auf der einen Breitseitenfläche angebrachte Elektroden 15a bis 15g ist auch hier der plattenförmige Porzellankörper l6 in einzelne Abschnitte unterteilt, und beide Breitseitenflächen sind mit einer elektrisch isolierenden Materialschicht 17 und 18 aus Glas oder für diese Ausführungsform bevorzugt aus Epoxyharz abgedeckt, da bei dieser Maierialwahl eine jeweilige Herstellung als Formkörper besonders einfach ist. Die Herstellbarkeit als Formkörper ist hier deshalb erwünscht, weil an dem einen Ende des Fiezoelements 2 ein über eine Gehäuseöffnung 19 nach außen vorstehender Betiitigungsvorsprung 13 und am anderen Ende ein Befestiguiigsblock 14 ausgebildet ist, über den das Piezoelement mittels einer Schraube IV am Gehäuse festgeschraubt ist. Bei dieser ausführungsfonn ist weiterhin vorgesehen, daü das Piezoelement 2 einen kleinen Luftspalt zu dem Gehäusedeckel einhält, so daß in der Ruhelage des Pie/oelemen^s eine an dessen einem Knde angeordnete Plattenelektrode 21 noch in einem Abstand '/.wischen etwa 0,3 und 1,0 ram von dein einen Ende 20a einer Metallschicht 20 angeordnet ist, die auf den Gehäusedeckel aufplattiert ist. Die Plattenelektrode 21 isj/an die eine Gruppe der mit dem einen Anschlußkabei 11 elektrisch in Reihe liegenden Ein/eleleklroden 15a, 15c... angeschlossen, während mit der anderen Gruppe der mit dem anderen Anschlußkabel 11 elektrisch in Reihe liegenden LinzeIelektroden 15b, I5d... das andere Ende 2OB der Metallschicht 20 über einen Berührungskontakt 20c verbunden ist.

- 11 -

7503769 31.07.75

Durch diese Ausbildung wird hezweokt, daß nach jeder abgeschlossenen Betätigung des Piezoelements zwischen der Elektrodenplatte 21 und der Metallschicht 20 diefentl«dung einer Res (,spannung stattfindet, die in den hier nicht näher gezeigten Entladungselektroden, mit denen eine solche Zündvorrichtung noch ausgerüstet ist, auftritt.

Bei der in den Figuren 13 bis 15 gezeigten Ausführungsform sind zwei Piezoelemente 2 und 2' in einer im wesentlichen U-fb'rraigen Gesamtanordnung verwirklicht, wobei wie bei der vorbesthriobenen Ausführungsform der Figuren 10 bis 12 an dem freien Ende des einen Piezoelements 2 ein Betätigungsvorsprung 13 ausgebildet ist, der über das Gehäuse versteht und über den die Biegebeanspruchung der beiden über einen Steg A miteinander verbundenen Piezoelemetite eingeleitet wird. Das freie Ende des anderen Piezoelements 2* ist mittels einer Schraube am Boden B des Gehäuses befestigt, so dab bei einer Druckausübung auf den Betätigungsvorsprung 13 das Piezoelement 2 gegen das andere Piezoelement 2¹ durchgebogen wird, während gleichzeitig dieses andere Piezoelement 2* zu dem Verbindungssteg A hin vom Gehäuseboden B abgehoben wird, die beiden Piezoelemente 2, 2' also gegeneinander gerichtete Durchbiegungen erfahren. Um dabei jeweils in der Achsrichtung ausgerichtete Druckspannungen zu erreichen, sind die der Verstärkung des jeweiligen Porzellankörpers dienenden, elektrisch isolierenden Materialschi einten hauptsächlich auf den zueinander abgewandten Rückseiten der beiden Pie/oelemente angeordnet, also jeweils an der Oberfläche, welche bei dem betreffenden Piezoelement bei dessen Biegebeanspruchung die grössere Längendehnung erfährt. Im übrigen ist auch bei dieser Ausführungsform noch das Merkmal verwirklicht, dall an freien Ende des einen Piezoeleraents 2 eine Plattenelektrode 21 an einem Vorsprung 22 angeordnet ist, die mit der einen mit einem Anschlußkabel elektrisch in Reihe liegenden Gruppe von Einzelelektroden verbunden ist und im Ruhezusland am Gehäusedeckel der Zündvorrichtung anliegt. Am Gehäusedeckel ist andererseits eine Metallschicht 20 aufplattiert, deren eines

- 12 -

7503769 31.07.75

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

Die Figur 16 zeigt ein Gasfeuerzeug, bei dem eine Zündvorrichtung der AusfUhrungsform gemäß den Figuren 13 bis 15 verwirklicht ist. Die beiden Piezoelemente 23 und 23* sind über einen Steg 26 miteinander verbunden und auf der jeweiligen Rückseite *iles jeweiligen Porzellankörpers 2k mit einer aus Glas oder Epoxyharz bestehenden Platte 2^ verstärkt. Die Verstärkungsplattqn 25 überragen den jeweils zugehörigen Porzellankörper 2^ an den dem Verbindungssteg < 26 abgewandten Enden, wobei das vorragende Ende der Verstärkungsplatte des einen Piezoelements 23 einen über das umgebende Gehäuse 1 vorstehenden Vorsprung 27 trägt, über den die Biegebeanspruchung der beiden Piezoelemente eingeleitet wird. Das vorragende Ende der Verstärkungsplatte des anderen Piezoelements 23' ist über efcen Stützblock 33 an einem Brennstofftank 32 befestigt, an welchem weiterhin ein Stützlager 37 für einen mit dem einen Piezoe leinen ι 23 über einen Verbindungsstab 29 gekoppelten Hebel 30 angeordnet ist, der die öffnung und Schließung einer Brennstoif-Austritts düse 35 des Brennstofftanks 32 steuert. Der Verbindungstab greift am vorragenden Ende der Verstärkungsplatte 25 des Piezo elements 23 an und ist durch eine Feder 31 gegen die Verstärkungsplatte 25 des anderen Piezoelemonts 23* vorgespannt, so daß durch die Wirkung dieser Feder eine augenblickliche

- 13 -

750376S 31.07.75

Schließung der Brennstoff-Austrittsdüse 35 sichergestellt ist, sobald der auf den Vorsprung 27 ausgeübte Betütigungsdruck aufgehoben wird. Im übrigen sind an dem Brennstoff tank 32 noch die beiden Enliadungselektroden 3^ und j'»¹ befestigt, die in der Nähe der Düse 35 angeordnet sind und von denen die eine Elektrode 3¹*' über ein Anschlußkabel an die eine Gruppe der Einzelelektrodßn angeschlossen ist, wobei in dieser Ansohlußleitung ein Widerstand 36 ausgebildet ist.

Bei der alternativen Ausfiihrungsforiu eines Gasfeuerzeuges gemaß Figur 17 ist nur ein einziges Piezoelement 23 verwirklicht, dessen Anordnung und Ausbildung praktisch der Zündvorrichtung in der Ausführungsform gemäß den Figuren 10 bis 12 entspricht. Das Piezoelement 23 ist an seinem einen Ende über einen Bei'eiiigungsblock 33 am. Brennstofftank 32 befestigt und hat an seinem anderen Ende einen seinen Porzellankörper 2k überragenden F.ndabschnitt der Verstärkungsplatte 25, an welchen auch hier der Beta"tigungsvorsprung 27 angeordnet ist und ein Verbindungsstab 29 zu dem Betätigungshebel 30 für die Brennstof f-Austrit tsdiise 35 angreift. Damit das Piezoelement 23 nicht iibermässig dureligebogen wird, ist im Verschiebeweg des Betätigungsvorsprunges 27 ein Anschlag 28 angeordnet, der im übrigen auch bei der Ausführungsforra gemäß Figur i6 verwirklicht ist.

Die in Figur 18 gezeigte Ausführungsform eines Gasfeuerzeuges entspricht wieder im wesentlichen derjenigen gemäß Figur 16, wobei aber ein Unterschied darin besteht, daß hier die eine Entladungselektrode 3^a mit einem Kurzschlußelement 38 in

I, Berührung gehalten ist, das seinerseits Verbindung hat mit

> dem Verbindungsstab 29, der das eine Piezoelement 23 mit dem

\ B-etätigungshebel 30 für die Brennstoff-Austrittsdüse 35 ver-

^: bindet und damit mit der anderen Entladungselektrode 3kh, welche

wie die Elektrode 34 der beiden anderen Ausführungsformen die geerdete Elektrode darstellt., Das Kurzschlußelement 38 erfüllt bei dieser Ausführungsform den Zweck, daß nach aufgehobener ■* Biegebeanspruchung und damit nach beendetem Zündvorgang die dann

7503769 31.07.75

in den Entladungselektroden noch eventuell¹vorhandene Kestspannung entladen wird, weil ja dann dieses Kurzschlußelcment wieder in Berührung kommt mit der einen Elektrode 3^a, so dall beim nächsten Zündvorgang, der durch eine Druckbeauischlagung des Vorsprunges 27 eingeleitet wird, von einem Nullpotential begonnen werden kann. Sobald der Vorsprung 27 niedergedrückt wird, wird im übrigen die Berührung des Kurzschlußeiements 38 mit der einen Entladungselektrode 3^a gelöst, weil ja dabei dann das eine Piezoelement 23, an welchem das Kurzschlußelement 38 befestigt ist, zu dem anderen Piezoelement 23' hin durchgebogen wird.

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

- 15 -

7503769 31.07.75

Claims (21)

- 15 - Anspruohe

1. Piezoelektrische Zündvorrichtung, insbesondere für Gasfeuerzeuge, an deren zur Erzeugung einer Hochspannung zwischen zwei Entladungselektroden unter Druckbeaufschlagung setzbares Piezoelement zwei mit diesen verbundene Ausgangsklemmen angeschlossen sind, daduroh gekennzeichnet, daß das Piezoelemenjt als ein an mindestens einer Stelle abgestütztes und an mindestens einer weiteren, dazu fernen Stelle für eine auf diese Abstützung bezogene Biegung beauisohlagbares flaches bzw. plattenförmiges Stabteil ausgebildet ist, das an wenigstens einer Oberfläche durch mehrere quer zur Stabachse liegende und 'in abwechselnder Reihenfolge an die beiden, weiter mit den Entladungselektroden verbundenen Ausgangsklemmen angeschlossene Einzelelektroden in eine entsprechende Vielzahl von entlang der Stabachse gegeneinander polarisierbaren Stababschnitten unterteilt ist.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement an mindestens einer Oberfläche durch eine elektrisch isolierende Materialschiuht abgedeckt ist.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrisch isolierende Materialschicht relativ hart bzw. steif, jedoch biegsam ist.

4. Zündvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch g υ -k ennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Materialschicht eine an das Piezoelement angeklebte Platte aus Glas oder Epoxyharz ist.

5. Zündvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e -

- 16 -

7503769 31.07.75

t ψ « ■> H

I * » O

♦ ο · *

- l6 -

zeichnet , dall die elektrisch isolierende Materialschicht an der Oberfläche des. Piezoelements angeordnet is L, Über welche dessen Druckbeaufschlagung nusgelibt wird.

6. ZUndvorriuhtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstützung des Piezoelements an einem der beiden Stabenden ausgebildet ist..

7· Stützvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis L·, dadurch gekennzeichne L , daß die Beauf schlagingsstelle für die Biegebeanspruchung an dem der Abstützung abgewandten Stabende ausgebildet ist.

8. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch an den st irnsoi I i i\c.ii • iiidflachen eine jeweilige Elektrode angeordnet ist, dio jeweils mit einer der beiden Gruppen der die stababsuhnittο gleicher Grosse schaffenden Einzelelektroden und der zugehörigen Anschlußklemme elektrisch in Reihe liegen.

9. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die relativ hart bzw. steil ausgebildete, elastisch isolierende Materialschicht mindestens das seinem Abstützungsende abgewandte Ende des Piezoelements überragt und dall an diesem vorragenden Ende die für die Biegebeanspruchung maßgebliche Kraft angreift.

10. Zündvorrichtung mindestens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem der endseitigen Beaufschlagungsstelle für die Biegebeanspruchuug abgewandten Stabende des Piezoelements das eine Stabende eines weiteren, gleichartig ausgebildeten Piezoeleinen ts zu einer im wesentlichen U-fbrmigen Gssajntanordnung verbunden ist, die am anderen Stabende dieses weiteren Piezoelements abgestützt ist.

7503769 31.07.75

11. Zündvorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet , daß die endseitige Beaufsohlagungsstelle für die Biegebeanspruchung und die Abstützungsstelle der beiden U-förmig angeordneten Piezoelemente an einem das jeweilige Piezoelement überragenden Ende der zugehörigen, relativ hart bzw. steif ausgebildeten und elektrisch isolierenden Materialschicht ausgebildet sind.

12. Zündvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g ekennzeichnet , daß die elektrisch isolierenden Materialschichten der beiden U-förmig angeordneten Piezoelemente an deren einander abgewandten Rückseiten vorgesehen sind.

13. Zündvorrichtung mindestens nach Anspruch 1, dadurch ^ekennzeichnet , daß das Piey.oe lernen I in einem umgebenden Gehäuse angeordnet und schräg zur Versen Lebe rieh t ιιημ eines in das Gehäuse vorzugsweise gegen die Kraft einer· Huck» stellfeder vorschiebbaren Druckgliedes ausgerichtet ist, das mit dem Piezoelement zur Durchbiegung desselben an einer zwischen seinen beiden am Gehäuse abgestützten Enden gelegenen Stelle in Berührung bringbar ist.

I**. Zündvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß an dem Druckglied eine schräge Lauffläche für eine mit dem Piezoelement in Berührung sj-jehenrie Druckkugel ausgebildet ist,.

15. Zündvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η zeichnet, dal) de.d Druckglied und das Piezoelement über einen mit einer balligen Oberfläche versehenen und an einem dieser beiden Teile ausgebildeten Vorsprung miteinander in Heruhrung gehalten sind.

- IH -

7503769 31.07.75

-¹Ie-

16. Zündvorrichtung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Ptozoelement in einem umgebenden Gehäuse angeordnet und schräg zur Verschieberichtung eines in das Gehäuse vorzugsweise gegen die Kraft einer Rückstellfeder vorschiebbaren Druckgliedes ausgerichtet ist, an dem das Piezoelement mit seinen beiden Enden abgestützt lsi und durch welches das Piezoelement zur Durchbiegung an einer zwischen seinen beiden Abstützungsenden gelegenen Stelle mit einem gehäusefesten Druckglied in Berührung bringbat' ist.

17. Zündvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß das Druckglied ein am Gehäuse beweglich gehaltener Rollkörper ist.

18. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß das in einem umgebenden Gehäuse angeordnete Piezoelement mit einer besonderen Einzelelektrode versehen ist, das an die eine Gruppe der das Piezoelement in die einzelnen Abschnitte unterteilenden Einzelelektroden angeschlossen ist, mit deren anderer Gruppe eine an dem Gehäuse angebrachte Metallschicht Verbindung hat, die über einen geringen Luftspalt von dieser besonderen Einzel elektrode getrennt ist.

19. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß das in einem umgebenden Gehäuse angeordnete Piezoelement über ein an ihm befestig te« Kurzscnlußelement mit der einen der beiden Entladungselektroden in Berührung gehalten ist und aus dieser Berührung gelöst wird, sobald das Piezoelement auf Biegung beansprucht wird.

20. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Piezoelement ein Betätigungshebel für eine an einen Brennstofftank angeschlossene Brennstoff-Austrittsdüse gekoppelt ist.

- 19 -

7503769 31.07.75

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

7503769 31.07.75