WO1991019943A1 - Gasbetriebenes gerät des persönlichen bedarfs, insbesondere lockenstab - Google Patents

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WO1991019943A1
WO1991019943A1 PCT/DE1991/000468 DE9100468W WO9119943A1 WO 1991019943 A1 WO1991019943 A1 WO 1991019943A1 DE 9100468 W DE9100468 W DE 9100468W WO 9119943 A1 WO9119943 A1 WO 9119943A1
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gap
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Wilhelm Schneider
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Braun Aktiengesellschaft
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    • B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed

Definitions

  • the invention relates to a gas-powered device for personal use, such as curling irons, hair dryers, wax heaters or the like, with a jet pump and a small burner, in which a gaseous fuel, for example liquid gas or in particular isobutane, with the help of the jet pump with air mixed and the fuel / air mixture is conventionally burned with, for example, an open flame or catalytically, the fuel flows through a throttle gap of adjustable gap which is provided on the upstream section of a valve member, a driving nozzle for forming a free jet on the downstream section of the valve member and with a catch nozzle body located downstream of the driving nozzles.
  • a gaseous fuel for example liquid gas or in particular isobutane
  • Gas-operated devices are understood to mean, for example, curling irons, wax heaters, hair dryers, soldering irons, bottle warmers, lighters and the like, which mix a gaseous fuel, for example liquid gas and in particular isobutane, with air using a jet pump and conventionally or in particular also downstream of the mixing point burn catalytically.
  • a gas-operated device of the type mentioned at the outset is already known from EP 0021 224 B1, the content of which is included in the disclosure content of the present application by express reference.
  • a mixing tube designed as a venturi nozzle connects downstream of the driving nozzle.
  • This catch nozzle body is funnel-shaped at its upstream end with an inlet opening which is considerably larger in relation to the diameter of the valve member. This measure is intended to improve the air entry into the mixing tube and the mixture formation. Low Axial displacements of the valve body with respect to the catching nozzle body play no role for the amount of air entrained by the free jet.
  • One problem is that a different mixture composition is required to ignite the mixture than when operating in the nominal load or part load range.
  • the invention is based on the problem of further developing a gas-operated device for personal use with a small burner of the type mentioned at the outset such that the mixing ratio (air volume flow / gas volume flow) can be largely adapted to the required theoretical or ideal profile.
  • This problem is solved in the gas-powered device of the type mentioned in that an upstream end wall of the catching nozzle body and a downstream end wall of the valve member can be adjusted to a further throttle gap Form the gap width through which the air entrained by the free jet can flow.
  • the ignition safety of the device is not impaired by this measure, in particular a device equipped with a combustion catalytic converter can be started without problems by means of a short ignition explosion.
  • the upstream end wall of the trap nozzle body of the jet pump and the downstream end wall of the valve member, which in this case forms the propellant nozzle body and, as mentioned, is displaceable with respect to the trap nozzle body, are preferably designed and dimensioned such that at full ge ⁇ opened valve, the cross-section between the two end faces becomes so small that despite the high throughput of the fuel through the driving nozzle, only a relatively small amount of air is entrained by the preferably annular throttle gap between the two end walls. This enables a rich, easily ignitable mixture to be reached, for example during the starting phase.
  • the end walls are arranged and dimensioned with respect to one another such that the gap width of the throttle gap is limited at least in one end position of the valve member in such a way that, despite the high gas throughput through the propellant nozzle, a relatively small amount is obtained through the preferably ring shaped throttle gap and is entrained by driving jets. This promotes in particular the ignition behavior of the device in the starting phase, in which a rich mixture is desired.
  • An advantageous development of the invention consists in setting the ratio of the gap widths of the throttle gap in the two end positions of the valve body to be greater than two and in particular greater than four.
  • the formation of the throttle gap for the air flow is structurally particularly simple in that the end faces of the catching body and the valve member essentially completely overlap one another. lapping and are arranged in substantially parallel planes to each other.
  • the smallest width of the throttle gap is determined by a stop on at least one of the end walls. This ensures that the throttle gap for the air flow, in contrast to the throttle gap for the gas flow, cannot be closed completely, so that a minimal air flow is always entrained by the free jet during operation of the device.
  • At least three stops are provided in the form of strips which form an angle with respect to the radial extent of the end faces, so that the inflowing air receives a speed component in the circumferential direction.
  • Rounding the outer edges of the end face and the inner edges in the transition area between the end face and the mixing tube reduces the risk of detachments, which can lead to unstable, periodically fluctuating flow conditions.
  • the widths of the two throttle gaps are caused by an axial displacement of the valve member. This can be changed in the opposite direction, so that a mixture course can be set in a structurally extremely uncomplicated manner as a function of the gas volume flow set in each case, which is largely approximated to the theoretical or ideal conditions.
  • the axial displacement of the valve member can preferably be carried out in a temperature-controlled or regulated manner by means of a temperature detection element which is assigned to the combustion chamber of the device.
  • a time-controlled or -controlled actuation of the valve member for varying the fuel / air mixture proves to be extremely advantageous, in particular if temperature control is dispensed with.
  • the user of the device can, for example, operate or move the actuating means in a timed manner in the required manner after switching on the device.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the course of the gas mixture as a function of the gas mass flow, the ideal course, the course previously realized by known devices and the course generated according to the invention being compared;
  • FIG. 2 shows a section through the jet pump according to the invention, the position of the valve member at nominal power being shown in FIG. 2A and the position of the valve member at ignition power being shown in FIG. 2B.
  • the ideal, real, and achievable mixture ratios according to the invention are shown schematically in FIG. 1 as a mixture ratio (air volume flow / gas volume flow) over the gas mass flow.
  • Curve 2 shows the desired ideal course: With increasing gas mass flow, the mixture becomes "richer”, i.e. gas-rich. In order to be able to ignite safely, an appropriately rich mixture must be supplied in the start phase (2) of the device.
  • curve 4 which has been achievable so far and which is favorable in the nominal load range (N) is shifted to small burners by supplying an excessive amount of gas according to curve 6.
  • a profile according to curve 8 is achieved which approaches curve 4 for small gas mass flows (S) and ideal curve 2 for large gas mass flows (Z).
  • FIG. 2A A jet pump (10) designed according to the invention is shown in FIG. 2A in the position in the nominal load mode (N) and in the half designated with FIG. IB in the position ignition or starting mode (Z).
  • gaseous fuel comes from a container (not shown) through a channel 18 in the direction of arrow 58 to the valve member 14 which is in a bore 16 with an adjoining chamber 24 is axially displaceably received in the housing part 12 along an axis 21.
  • gas gas
  • the valve body 14 has a blind hole 20 which is connected to the outer jacket of the valve body 14 and the chamber 24 surrounding the jacket via at least one further bore 22 running transversely to it.
  • valve body 14 When the valve body 14 is open, the gas can flow through this chamber 24, which also receives a valve closing spring 28, and the bores 20 and 22 to the downstream end of the valve body 14.
  • a sealing ring 26 between the valve body 14 and the bore 16 ensures sufficient sealing so that no gas can escape at this point.
  • a throttle gap 34 for the gas volume flow is formed between the bottom 30 of the chamber 24 and the valve plate 32, the width of which can be varied by an axial displacement of the valve body 14.
  • An insert 36 is provided at the downstream end of the valve body 14, which closes the blind hole 20 except for the driving nozzle 38. It is of course possible to provide the blind hole 20 as a through hole and to insert the insert 36 at one end and the valve divider 32 at the other end.
  • the gas flows through the driving nozzle 38 into the catching nozzle body 44, which has an end wall 46 and a centrally arranged mixing tube 50, and, as is customary in jet pumps, entrains air from the area outside of this free jet.
  • the axial distance a between the wall 40 of the valve member 14 and the end wall 46 of the catching nozzle body 44 is now preferably small and their overlap in the radial direction is chosen to be large. End walls 40, 46 arranged and designed in this way are usually avoided or efforts are made to arrange them with the greatest possible distance in the axial direction and to achieve the smallest possible radial overlap. Otherwise, the end walls 40, 46 are arranged essentially in parallel planes to one another. As a result of this extremely advantageous measure, the throttle gap 54 between the end walls 40, 46 actually functions as a throttle for the air flow indicated by the arrows 60.
  • stops 52 are provided on one of the two end walls 40, 46 which define the smallest adjustable width a 'of the throttle gap 54. It is also possible to design these stop bodies 52 as strips which preferably enclose an angle other than zero with the radial direction, so that the inflowing air receives a velocity component in the circumferential direction. This measure makes it possible to improve the mixing ratio, in particular in the case of small gas mass flows, since the gas jet emerging from the driving nozzle becomes turbulent more quickly, which increases the delivery rate.
  • the radially outer edges 42 of the end wall 40 of the valve member 14 and the radially inner edges 48 of the end wall 46 of the collecting nozzle body 44 are preferably rounded off in order to reduce the risk of detachments. Such detachments can lead to unstable, periodically fluctuating flow conditions, through which the composition of the gas / air mixture also changes periodically, which can even lead to the termination of the combustion process.
  • the calorific power of burners in which the invention is typically applicable is 50 to 100 watts, butane or isobutane is to be mentioned as the fuel.
  • the gas mass flow is 1-2 mg / s; the mixing ratio air / gas (vol./vol.) is about 35 at 1 mg / s and about 25 at 2 mg / s.
  • the diameter d of the mixing tube 50 through which the fuel / air mixture 62 flows is approximately 1.5 mm, the valve stroke h approximately 0.4 mm and the distance a fluctuates between 0.1 and 0.5 mm depending on the current status of the valve.
  • the radii of the rounded edges 42, 48 are 0.6 mm.
  • the ideal mixing ratio must be changed according to the stoichiometric ratio; a larger mixing ratio requires a larger mixing tube diameter d and a correspondingly larger distance a.
  • the control is carried out as before by adjusting the valve.
  • This can be positively guided via actuating means 56 such as bolt linkages, screws, etc. or it is pressure-controlled under the action of the pressure of the gas 58, a higher pressure of the gas 58 causing the nozzle body to be lifted from the valve seat to a greater extent.
  • the control mechanism with which the Desired power can be set act on the end of the spring 28, which rests in the illustrated embodiment in the chamber 24 on the housing part 12.
  • the actuating means 56 can be acted upon particularly advantageously by a time-controlled or temperature-controlled control or regulation, so that the mixture can be set as a function of the operating state of the device.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment shown, but can be varied in various ways. It is essential that, when the stroke of the valve body 14 is varied and the width h of the throttle gap 34 is changed, the width a of the throttle gap 54 takes into account a noticeable change in the radial overlap of the two end walls 40, 46 amount of air conveyed.

Abstract

Es wird ein gasbetriebenes Gerät des persönlichen Bedarfs vorgeschlagen, mit einer Strahlpumpe (10) und einem Kleinbrenner, bei dem ein gasförmiger Brennstoff (58) mit Hilfe der Strahlpumpe (10) mit Luft (60) vermischt und das Brennstoff/Luft-Gemisch (62) verbrannt wird, wobei der Brennstoff (58) einen Drosselspalt (34) einstellbarer Spaltbreite durchströmt, der am stromaufwärtigen Abschnitt eines Ventilgliedes (14) vorgesehen ist, eine Treibdüse (38) zur Bildung eines Freistrahls am stromabwärtigen Abschnitt des Ventilgliedes (14) angeordnet ist und mit einem stromabwärts der Treibdüse (38) gelegenen Fangdüsenkörper (44), bei dem eine stromaufwärtige Stirnwand (46) des Fangdüsenkörpers (44) und eine stromabwärtige Stirnwand (40) des Ventilgliedes (14) einen weiteren Drosselspalt (54) einstellbarer Spaltbreite bilden, der von der vom Freistrahl mitgerissenen Luft (60) durchströmbar ist. Durch diese Maßnahme ist eine Variation des Brennstoff/Luft-Gemisches (62) in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand des Gerätes möglich.

Description

Gasbetriebenes Gerät des persönlichen Bedarfs, insbesondere Lockenstab
Die Erfindung betrifft ein gasbetriebenes Gerät des persönlichen Bedarfs, wie zum Beispiel Lockenstäbe, Haartrockner, Wachser¬ hitzer oder dergleichen, mit einer Strahlpumpe und einem Klein¬ brenner, bei dem ein gasförmiger Brennstoff, beispielsweise Flüssiggas oder insbesondere Isobutan, mit Hilfe der Strahlpumpe mit Luft vermischt und das Brennstoff/Luft-Gemisch konventionell mit zum Beispiel offener Flamme oder katalytisch verbrannt wird, der Brennstoff einen Drosselspalt einstellbarer Spaltbreite durchströmt, der am stromaufwärtigen Abschnitt eines Ventilglie- des vorgesehen ist, eine Treibdüse zur Bildung eines Freistrahls am stromabwärtigen Abschnitt des Ventilgliedes angeordnet ist und mit einem stromabwärts der Treibdüsen gelegenen Fangdüsenkörper.
Unter gasbetriebenen Geräten werden beispielsweise Lockenstäbe, Wachserhitzer, Haartrockner, Lötkolben, Flaschenwärmer, Feuer¬ zeuge und dergleichen verstanden, die einen gasförmigen Brenn¬ stoff, beispielsweise Flüssiggas und insbesondere Isobutan, mit Hilfe einer Strahlpumpe mit Luft vermischen und stromabwärts der Mischstelle konventionell oder insbesondere auch katalytisch ver¬ brennen. Ein gasbetriebenes Gerät der eingangs genannten Art ist bereits aus EP 0021 224 Bl bekannt, deren Inhalt durch ausdrück¬ lichen Verweis in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmel¬ dung aufgenommen wird. Stromabwärts an die Treibdüse schließt sich bei diesem bekannten Lockenstab ein als Venturi-Düse ausge¬ bildetes Mischrohr an. Dieser Fangdüsenkörper ist an seinem stromaufwärtigen Ende trichterförmig mit einer im Verhältnis zum Durchmesser des Ventilgliedes erheblich größeren Eintrittsöffnung ausgestattet. Durch diese Maßnahme soll der Lufteintritt in das Mischrohr sowie die Gemischbildung verbessert werden. Geringe axiale Verschiebungen des Ventilkörpers in Bezug auf den Fang¬ düsenkörper spielen für die vom Freistrahl mitgerissene Luftmenge keine Rolle.
Ein Problem liegt darin, daß zum Zünden des Gemisches eine andere Gemischzusammensetzung erforderlich ist als während des Betriebs im Nennlast- oder Teillastbereich.
Bei Brennern üblicher Größe steht genügend Raum zur Verfügung, um durch entsprechende Ventile, Klappen oder ähnliche Vorrichtungen für eine passende Gemischaufbereitung zu sorgen. Dies ist im Be¬ reich der Fein- und Mikromechanik ausgeschlosssen, da weder der Platz dafür vorhanden ist noch bei Teilen dieser Größe eine ent¬ sprechende Genauigkeit zu annehmbaren Preisen und akzeptabler Lebensdauer erzielbar ist.
Man behilft sich derzeit damit, das zum Zünden erforderliche fette Gemisch über den gesamten Gasmassenstrombereich aufrecht zu erhalten, auch wenn dies einen Mehrverbrauch an Treibstoff und einen herabgesetzten Wirkungsgrad mit sich bringt. Eine permanent magere Einstellung ist nicht möglich, da dann nicht mehr sicher¬ gestellt ist, daß das Gemisch zündet, wodurch das gesamte Gerät unbrauchbar wäre.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein gasbetriebenes Ge¬ rät des persönlichen Bedarfs mit einem Kleinbrenner der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine Anpassung des Mischungsverhältnisses (Luftvolumenstrom/Gasvolumenstrom) an den erforderlichen theoretischen bzw. idealen Verlauf weitestgehend möglich ist. Dieses Problem wird bei dem gasbetriebenen Gerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine stromaufwärtige Stirnwand des Fangdüsenkörpers und eine stromabwärtige Stirnwand des Ventilgliedes einen weiteren Drosselspalt einstellbarer Spaltbreite bilden, der von der vom Freistrahl mitgerissenen Luft durchströmbar ist.
Durch diese Maßnahme, neben einer Steuerung des Gasvolumenstroms mittels des Ventilgliedes auch eine Steuerung des Luftvolumen¬ stroms mittels des Ventilgliedes durchzuführen, werden der Energieinhalt des Brenngases besser ausgenutzt, die Betriebsdauer des Gerätes mit einer Tankfüllung verlängert und umweltfreund¬ lichere Verbrennungsprodukte nach außen abgegeben.
Darüber hinaus wird die Zündsicherheit des Gerätes durch diese Maßnahme nicht beeinträchtigt, insbesondere ein mit einem Ver¬ brennungskatalysator ausgerüstetes Gerät kann problemlos mittels einer kurzen Zündexplosion gestartet werden.
Dabei werden bevorzugt die stromaufwärts gelegene Stirnwand des Fangdüsenkörpers der Strahlpumpe und die stromabwärts gelegene Stirnwand des Ventilgliedes, die in diesem Fall den Treibdüsen¬ körper bildet und, wie erwähnt, verschieblich bezüglich des Fang¬ düsenkörpers ist, so ausgebildet und bemessen, daß bei voll ge¬ öffnetem Ventil der Querschnitt zwischen den beiden Stirnflächen so klein wird, daß trotz des hohen Durchsatzes des Brennstoffes durch die Treibdüse nur eine relativ geringe Luftmenge durch den bevorzugt ringförmigen Drosselspalt zwischen den beiden Stirn¬ wänden mitgerissen wird. Damit ist ein fettes, leicht zündbares Gemisch, beispielsweise während der Startphase, erreichbar.
Der Normalbetriebspunkt des Brenners ist dabei dann erreicht, wenn der Drosselspalt für das Treibgas durch das Ventilglied und somit den Treibdüsenkörper im Vergleich zur Zündstellung etwas geschlossen ist, wodurch zwar nur eine relativ geringe Verringe¬ rung des Treibgasstromes erfolgt, aber durch den vergrößerten Spalt zwischen den Stirnflächen des Treibdüsenkörpers und des Fangdüsenkörpers ein wesentlich vergrößerter Luftstrom mitge¬ rissen wird. Auf diese Weise wird im Normalbetrieb ein erheblich magereres Gemisch als bisher möglich erzielt.
Bei kleinem Treibgasdurchsatz, wenn der Treibgasdrosselspalt durch das Ventil weiter geschlossen und somit der Treibdüsen¬ körper vom Fangdüsenkörper weiter entfernt wird, fällt durch den geringen Durchsatz an Treibgas die Menge der mitgerissenen Luft überproportional ab, wodurch das erhaltene Gemisch wieder fetter wird. Dieser Effekt kann gegebenenfalls durch Maßnahmen, die aus der WO 89/07898 bekannt sind beseitigt oder zumindest gemildert werden. Der Offenbarungsgehalt dieser Veröffentlichung WO 89/07898 wird durch ausdrücklichen Verweis als zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gehörig in diese aufgenommen:
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Stirnwände derart zueinander angeordnet und bemessen, daß zumindest in einer End- stellung des Ventilgliedes die Spaltbreite des DrosselSpaltes so beschränkt wird, daß trotz hohen Gasdurchsatzes durch die Treib¬ düse über eine relativ geringe Menge durch den vorzugsweise ring¬ förmigen Drosselspalt hindurchtritt und von Treibstrahlen mitge¬ rissen wird. Hierdurch wird insbesondere das Zündverhalten des Gerätes in der Startphase, bei der ein fettes Gemisch erwünscht ist, gefördert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, das Verhältnis der Spaltbreiten des Drosselspaltes in den beiden End- stellungen des Ventilkörpers größer als zwei und insbesondere größer als vier einzustellen.
Die Bildung des Drosselspaltes für den Luftstrom wird konstruktiv besonders einfach dadurch, daß die Stirnflächen des Fangkörpers und des Ventilgliedes einander im wesentlichen vollständig über- läppen und in im wesentlichen parallelen Ebenen zueinander ange¬ ordnet sind.
Vorteilhaft erweist sich ebenfalls die Maßnahme, das Mischungs¬ verhältnis des Brennstoff/Luft-Gemisches bei Verwendung von Butan oder Isobutan zwischen einer Zündeinstellung und einer Nennlast¬ einstellung von etwa 25 auf 35 zu erhöhen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die ge¬ ringste Breite des Drosselspaltes durch einen Anschlag an zu¬ mindest einer der Stirnwände festgelegt. Hierdurch wird sicherge¬ stellt, daß der Drosselspalt für den Luftstrom im Gegensatz zu dem Drosselspalt für den Gasstrom nicht ganz geschlossen werden kann, so daß im Betrieb des Gerätes immer ein minimaler Luftstrom vom Freistrahl mitgerissen wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind wenig¬ stens drei Anschläge in Form von Leisten vorgesehen, die bezüg¬ lich der radialen Erstreckung der Stirnflächen einen Winkel ein¬ schließen, so daß die zuströmende Luft eine Geschwindigkeitskom¬ ponente in Umfangsrichtung erhält. Durch diese Maßnahme gelingt es, das Mischungsverhältnis, insbesondere bei kleinen Gasmassen¬ strömen, zu verbessern, da der aus der Treibdüse austretende Gas¬ strahl bereits bei geringen Gasvolumenströmen turbulent wird, was zu einer Erhöhung der Förderleistung des Gasstrahls beiträgt.
Eine Verrundung der Außenkanten der Stirnfläche sowie der Innen¬ kanten im Ubergangsbereich zwischen der Stirnfläche und dem Mischrohr verringert die Gefahr von Ablösungen, die zu instabi¬ len, periodisch schwankenden Strö ungszuständen führen können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Breiten der bei¬ den Drosselspalte durch eine axiale Verschiebung des Ventilglie- des gegenläufig änderbar, so daß in konstruktiv äußerst unauf¬ wendiger Art ein Gemischverlauf in Abhängigkeit vom jeweils ein¬ gestellten Gasvolumenstrom einstellbar ist, der den theoretischen bzw. idealen Bedingungen weitestgehend angenähert ist.
Die axiale Verschiebung des Ventilgliedes kann bevorzugt tempe¬ raturgesteuert oder -geregelt mittels eines Te peraturerfassungs- organes, welches der Brennkammer des Gerätes zugeordnet ist, durchgeführt werden. Des weiteren erweist sich alternativ gleich¬ falls eine zeitgesteuerte oder -geregelte Betätigung des Ventil- gliedes zur Variation des Brennstoff/Luft-Gemisches als äußerst vorteilhaft, insbesondere dann, wenn auf eine Temperaturregelung verzichtet wird. Der Benutzer des Gerätes kann beispielsweise das Betätigungsmittel nach Einschalten des Gerätes zeitgesteuert in der erforderlichen Weise bedienen oder bewegen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfin¬ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh¬ rungsbeispielen, die in der Zeichnung näher dargestellt wird. Da¬ bei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den An¬ sprüchen oder deren Rückbeziehung. Es zeigen:
Figur 1 ein schematisches Diagramm des Verlaufs des Gasgemi¬ sches in Abhängigkeit vom Gasmassenstrom, wobei der ideale Verlauf, der von bekannten Geräten bisher rea¬ lisierte und der nach der Erfindung erzeugte Verlauf einander gegenübergestellt sind;
Figur 2 einen Schnitt durch die Strahlpumpe nach der Erfin¬ dung, wobei in Fig. 2A die Position des Ventilgliedes bei Nennleistung und in Fig. 2B die Position des Ven¬ tilgliedes bei Zündleistung dargestellt ist. Die idealen, realen und erfindungsgemäß erreichbaren Mischungs¬ verhältnisse sind in Fig. 1 schematisch als Mischungsverhältnis (Luftvolumenstrom/Gasvolumenstrom) über dem Gasmassenstrom darge¬ stellt.
Die Kurve 2 zeigt den angestrebten Idealverlauf: Mit zunehmendem Gasmassenstrom wird das Gemisch "fetter", d.h. gasreicher. Um sicher zünden zu können, muß in der Startphase (2) des Gerätes ein entsprechend fettes Gemisch geliefert werden.
Aus diesem Grund wird die bisher erreichbare Kurve 4, die im Nennlastbereich (N) günstig ist, bei Kleinbrennern durch Zufuhr einer übermenge Gases nach Kurve 6 verschoben.
Erfindungsgemäß wird ein Verlauf nach Kurve 8 erreicht, die sich bei kleinen Gasmassenströmen (S) der Kurve 4, bei großen Gasmas¬ senströmen (Z) der idealen Kurve 2 annähert.
Dies wird durch die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung ermög¬ licht. Dabei ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Strahlpumpe (10) in der Fig. 2A in der Stellung im Nennlastbetrieb (N) und in der mit Fig. IB bezeichneten Hälfte in der Stellung Zünd- oder Anfahrbetrieb (Z) dargestellt.
Der gasförmige Brennstoff, im folgenden der Einfachheit halber nur mehr mit "Gas" bezeichnet, kommt von einem nicht dargestell¬ ten Behälter durch einen Kanal 18 in Richtung des Pfeiles 58 zum Ventilglied 14, welches in einer Bohrung 16 mit einer an¬ schließenden Kammer 24 im Gehäuseteil 12 entlang einer Achse 21 axial verschiebbar aufgenommen ist. Die genaue tatsächliche Aus¬ führung des Ventils mit Ventilsitz, Ventilkörper und Dichtflächen ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt. Der Ventilkörper 14 weist eine Sacklochbohrung 20 auf, die über zumindest eine weitere, quer zu ihr verlaufende Bohrung 22 mit dem Außenmantel des Ventilkörpers 14 und der den Mantel umgeben¬ den Kammer 24 verbunden ist. Wenn der Ventilkörper 14 geöffnet ist, kann das Gas durch diese Kammer 24, die auch eine Ventil¬ schließfeder 28 aufnimmt und die Bohrungen 20 und 22 zum stromab¬ wärts gelegenen Ende des Ventilkörpers 14 strömen. Ein Dichtring 26 zwischen dem Ventilkörper 14 und der Bohrung 16 sorgt für eine ausreichende Abdichtung, so daß kein Gas an dieser Stelle entwei¬ chen kann. Zwischen dem Boden 30 der Kammer 24 und dem Ventil- teller 32 ist ein Drosselspalt 34 für den Gasvolumenstrom gebil¬ det, dessen Breite durch eine axiale Verschiebung des Ventilkör¬ pers 14 variiert werden kann.
An dem stromabwärtigen Ende des Ventilkörpers 14 ist ein Einsatz 36 vorgesehen, der das Sackloch 20 bis auf die Treibdüse 38 ver¬ schließt. Es ist selbstverständlich möglich, die Sacklochbohrung 20 als Durchgangsbohrung vorzusehen und an ihrem einen Ende den Einsatz 36 und am anderen Ende den Ventilteiler 32 anzubringen.
Durch die Treibdüse 38 strömt das Gas in den Fangdüsenkörper 44, der eine Stirnwand 46 und ein zentral angeordnetes Mischrohr 50 aufweist, und reißt dabei, wie bei Strahlpumpen üblich, Luft aus dem Bereich außerhalb dieses Freistrahles mit.
Bevorzugt ist nun der axiale Abstand a zwischen der Wand 40 des Ventilgliedes 14 und der Stirnwand 46 des Fangdüsenkörpers 44 klein und ihre Überlappung in radialer Richtung groß gewählt. Üb¬ licherweise vermeidet man derartig angeordnete und ausgebildete Stirnwände 40, 46 überhaupt oder man trachtet danach, sie in axialer Richtung mit möglichst großem Abstand anzuordnen und eine möglichst kleine radiale Überlappung zu erreichen. Im übrigen sind die Stirnwände 40, 46 im wesentlichen in parallelen Ebenen zueinander angeordnet. Durch diese äußerst vorteilhafte Maßnahme fungiert der Drossel¬ spalt 54 zwischen den Stirnwänden 40, 46 tatsächlich in Art regu¬ lierbare Drossel für den durch die Pfeile 60 angedeuteten Luft¬ strom.
Um ein versehentliches Schließen des Drosselspaltes 54 zu vermei¬ den, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, an einer der beiden Stirnwände 40, 46 Anschläge 52 anzuordnen, die die kleinste einstellbare Breite a' des Drosselspaltes 54 fest¬ legen. Es ist auch möglich, diese Anschlagkörper 52 als Leisten auszubilden, die vorzugsweise mit der radialen Richtung einen Winkel ungleich Null einschließen, so daß die zuströmende Luft eine Geschwindigkeitskomponenete in Umfangrichtung erhält. Durch diese Maßnahme ist es möglich, das Mischungsverhältnis, insbeson¬ dere bei kleinen Gasmassenströmen, zu verbessern, da der aus der Treibdüse austretende Gasstrahl schneller turbulent wird, was die Förderleistung erhöht.
Die radial äußeren Kanten 42 der Stirnwand 40 des Ventilgliedes 14 und die radial inneren Kanten 48 der Stirnwand 46 des Fang¬ düsenkörpers 44 sind bevorzugt abgerundet, um die Gefahr von Ab¬ lösungen zu verringern. Derartige Ablösungen können zu instabi¬ len, periodisch schwankenden Strö ungszuständen führen, durch die die Zusammensetzung des Gas/Luft-Gemisches sich ebenfalls perio¬ disch ändert, was sogar zum Beenden des VerbrennungsVorganges führen kann.
Da die jeweils günstigsten Abmessungen und Parameter der Erfin¬ dung von Anwendungsfall zu Anwendungsfall neu bestimmt werden müssen, können hier nur typische Werte angegeben werden:
Die kalorische Leistung von Brennern, bei denen die Erfindung typischerweise anwendbar ist, beträgt 50 bis 100 Watt, als Brenn¬ stoff ist Butan oder Isobutan zu nennen. Der Gasmassenstrom beträgt 1-2 mg/s; das Mischungsverhältnis Luft/Gas (Vol./Vol.) beträgt bei 1 mg/s etwa 35 bzw. bei 2 mg/s etwa 25.
Der Durchmesser d des Mischrohres 50, durch welchen das Brenn¬ stoff/Luft-Gemisch 62 abströmt, beträgt etwa 1,5 mm, der Ventil¬ hub h etwa 0,4 mm und der Abstand a schwankt zwischen 0,1 und 0,5 mm in Abhängigkeit vom aktuellen Stand des Ventils. Die Radien der Abrundungen der Kanten 42, 48 betragen 0,6 mm.
Werden andere Brennstoffe verwendet, so muß das ideale Mischungs¬ verhältnis entsprechend dem stöchiometrisehen Verhältnis verän¬ dert werden; ein größeres Mischungsverhältnis erfordert einen größeren Mischrohrdurchmesser d und einen entsprechend größeren Abstand a.
Bevorzugte Parameter sind:
h: Ventilhub d: hydraulischer Durchmesser der Bohrung 11 a: Stirnabstand r: Radius der Abrunden 5, 6
h/d = 0 bis 1,0 a/d = 0,1 bis 1,0 r = 0,3 d bis 1,0 d
Die Steuerung erfolgt wie bisher durch Einstellen des Ventiles. Dies kann über Betätigungsmittel 56 wie Bolzengestänge, Schrauben etc. zwangsgeführt sein oder es wird unter der Wirkung des Druckes des Gases 58 druckgesteuert, wobei ein höherer Druck des Gases 58 ein stärkeres Abheben des Düsenkörpers vom Ventilsitz bewirkt. Dabei muß der Steuer- oder Regelmechanismus, mit dem die gewünschte Leistung eingestellt werden kann, auf das Ende der Feder 28 wirken, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel in der Kammer 24 an dem Gehäuseteil 12 anliegt. Besonders vorteilhaft ist das Betätigungsmittel 56 von einer zeit- oder temperaturge¬ führten Steuerung oder Regelung beaufschlagbar, so daß das Gemisch in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Gerätes einstellbar ist.
Es ist selbstverständlich möglich, bei beiden Arten zusätzliche Sicherungen, beispielsweise gegen das Überhitzen in Form eines Körpers vorzusehen, der sich in der Hitze ausdehnt und dadurch den Ventilkörper 14 in die Schließstellung drückt.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann verschiedentlich variiert werden. We¬ sentlich ist, daß bei einer Variation des Hubes des Ventilkörpers 14 und einer damit einhergehenden Änderung der Breite h des Dros¬ selspaltes 34 die Breite a des Drosselspaltes 54 unter Berück¬ sichtigung der radialen Überlappung der beiden Stirnwände 40, 46 eine merkliche Änderung der geförderten Luftmenge bedingt.

Claims

Patentansprüche
1. Gasbetriebenes Gerät des persönlichen Bedarfs, wie zum Bei¬ spiel Lockenstäbe, Haartrockner, Wachserhitzer oder derglei¬ chen, mit einer Strahlpumpe (10) und einem Kleinbrenner, wo¬ bei ein gasförmiger Brennstoff (58), beispielsweise Flüssig¬ gas oder insbesondere Isobutan, mit Hilfe der Strahlpumpe (10) mit Luft (60) vermischt und das Brennstoff/Luft-Gemisch (62) konventionell mit zum Beispiel offener Flamme oder kata¬ lytisch verbrannt wird, wobei der Brennstoff (58) einen Dros¬ selspalt (34) einstellbarer Spaltbreite durchströmt, der am stromaufwärtigen Abschnitt eines Ventilgliedes (14) vorge¬ sehen ist, eine Treibdüse (38) zur Bildung eines FreiStrahls am stromabwärtigen Abschnitt des Ventilgliedes (14) angeord¬ net ist und mit einem stromabwärts der Treibdüsen (38) gele¬ genen Fangdüsenkörper (44), dadurch gekennzeichnet, daß eine stromaufwärtige Stirnwand (46) des Fangdüsenkörpers (44) und eine stromabwärtige Stirnwand (40) des Ventilgliedes (14) einen weiteren Drosselspalt (54) einstellbarer Spaltbreite bilden, der von der vom Freistrahl mitgerissenen Luft (60) durchströmbar ist.
2. Gasbetriebenes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (40, 46) derart zueinander angeordnet und bemessen sind, daß zumindest in einer Endstellung des Ventil¬ gliedes (14) die Spaltbreite des Drosselspaltes (54) soweit beschränkt wird, daß trotz hohen Gasdurchsatzes (58) durch die Treibdüse (38) nur eine relativ geringe Luftmenge (60) durch den vorzugsweise ringförmigen Drosselspalt (54) hin¬ durchtritt und von dem Treibstrahl gerissen wird.
Gasbetriebenes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Spaltbreite des Drosselspaltes (54) in den beiden Endstellungen des Ventilkörpers (14) größer als zwei und insbesondere größer als vier ist.
Gasbetriebenes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (46, 40) des Fangkörpers (44) des Ventil- gliedes (14) einander im wesentlichen vollständig überlappen.
Gasbetriebenes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoff/Luft-Gemisch bei Verwendung von Butan oder Isobutan zwischen einer Zündeinstellung (Z) und einer End¬ lasteinstellung (N) von etwa 25 auf etwa 35 ansteigt.
Gasbetriebenes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geringste Breite des Drosselspaltes (54) durch einen Anschlag (52) an wenigstens einer der Stirnwände (40, 46) festgelegt wird.
Gasbetriebenes Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Anschläge (52) in Form von Leisten vorge¬ sehen sind, die bezüglich der radialen Erstreckung der Stirn¬ wände (40, 46) einen Winkel einschließen.
Gasbetriebenes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenkante (42) der Stirnfläche (40) und/oder die Innenkante (48) im Bereich des Übergangs der Stirnfläche (46) zum Mischrohr (50) abgerundet sind mit einem Radius (r) von 0,3 d bis 1,0 d, wobei d der hydraulische Durchmesser des Mischrohres (50) ist.
9. Gasbetriebenes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Verschiebung des Ventilgliedes (14) in Strδ- ungsrichtung eine Erhöhung der Spaltbreite des Drosselspal¬ tes (34) sowie eine Verringerung der Spaltbreite des Drossel¬ spaltes (54) und eine axiale Verschiebung des Ventilgliedes (14) entgegen der Strömungsrichtung die umgekehrte Variation der Drosselspaltbreiten bewirkt.
10. Gasbetriebenes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (14) mittels eines Betätigungsmittels (56) temperaturgesteuert oder -geregelt bzw. zeitgesteuert oder -geregelt, oder auch von Hand axial verschiebbar ist.
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EP0021224B1 (de) * 1979-06-11 1987-08-12 The Gillette Company Haarbehandlungsvorrichtung mit einer im Bereich des Haarwickelabschnitts vorgesehenen katalytischen Heizeinrichtung

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