DE1629890B2

DE1629890B2 - Zuendvorrichtung zur entflammung brennbarer gase

Info

Publication number: DE1629890B2
Application number: DE19671629890
Authority: DE
Inventors: Leo 7051 Hegnach; Söhner Gerhard Dipl.-Ing. 7064 Geradstetten; Hurst Kurt; Gerber Richard; 7000 Stuttgart; Frimmel Karl 7302 Neilingen; Herrmann Otto 7000 Stuttgart. E2 Ib 33-06 Steinke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1967-02-11
Filing date: 1967-02-11
Publication date: 1973-05-03
Also published as: ES350355A1; SE337791B; CH464832A; NL146594B; DE1629890A1; AT287900B; NL6801855A; GB1221701A; FR1552537A; US3486075A; BE710606A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung zur Entflammung brennbarer Gase mittels einer, an mindestens ein Piezoelement angeschlossenen Funkenstrecke, zu deren Zündung eine Schlagmasse auf den Kopf des Piezoelementes aufschlägt, welche durch eine Schlagfeder bei Betätigung der Zündvorrichtung vom Zündergehäuse elastisch entkoppelt ist und durch die Kraft der Schlagfeder beschleunigt wird.

Bei Zündvorrichtungen dieser Art reicht der beim Aufschlag der Schlagmasse auf den Kopf der Piezoelemente erzeugte Druckimpuls oft nicht aus, um einen kräftigen und zur Entflammung schwerer Gase ausreichend anhaltenden Funken zu erzeugen. Die Anwendung solcher Zünder beschränkt sich daher vorwiegend auf Gasfeuerzeuge, die mit leicht entflammbaren Gasen betrieben werden können.

Bei einer bekannten, für Gasgeräte verwendeten Zündvorrichtung ist ein Piezoelement in einem Isolierstoffgehäuse eingesetzt und mit diesem am Gehäuse der Zündvorrichtung abgestützt. Da das Gehäuse an unterschiedliche Gasarmaturen befestigt werden kann, ergibt sich daraus für das Piezoelement eine Undefinierte Abstützmasse und somit bei Betätigung ein Undefinierter Druckimpuls im Piezoelement. Hinzu kommt ferner, daß ein unter anderem zur Ab-Stützung dienender Isolierstoffeinsatz einen stark temperaturabhängigen Elastizitätsmodul hat, der sich ebenfalls beim Aufschlag der Schlagmasse auf das Piezoelement unmittelbar auf den Druckverlauf im Piezoelement auswirkt. Da der Zündfunke von dem im Piezoelement erzeugten Spannungsimpuls und dieser wieder unmittelbar von dem Druckimpuls im Piezoelement abhängig ist, ergibt sich aus einer Undefinierten Abstützmasse für die Piezoelemente eine ungenügende Funktionssicherheit. Dies tritt — wenn auch in verringertem Maße — auch bei handbetätigten Feuerzeugen auf, da dann das Gehäuse von der Hand des Benutzers mehr oder weniger kräftig umfaßt wird, was ebenfalls zu einer völlig Undefinierten Abstützmasse der Piezoelemente führt.

Bei Zündvorrichtungen, die zur Erzeugung eines Zündfunkens mit einem Druckhebel versehen sind, ergeben sich im Piezoelement statische Kräfte von 3000 bis 4000 Newton. Die Beherrschung dieser Kräfte erfordern eine schwere und kräftige Konstruktion. Außerdem ist der auf die Piezoelemente ausgeübte Druck, da er von Hand erzeugt wird, individuell verschieden. Ist der Druck bzw. der Druckanstieg zu gering, so wird die im Piezoelement freigesetzte elektrische Energie über die Isolations- und Innenwiderstände des Stromkreises geleitet, ohne einen Zündfunken zu erzeugen. Bei zu hohem Druck werden dagegen die Piezoelemente zerstört.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine piezoelektrische Zündvorrichtung zu entwickeln, die unabhängig von der Temperatur, von ihrer Anbringung an verschiedene Gasarmaturen und von einer individuell unterschiedlichen Betätigung auch schwere Gase mit Sicherheit entflammt. Hierbei-wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß schwer entflammbare Gase für längere Zeit einem ausreichend heißen Lichtbogen ausgesetzt sein müssen als leicht entflammbare Gase und daß dies durch einen stets gleichen Druckimpuls mit einer ausreichend langen Druckänderung in den Piezoelementen zu gewährleisten ist.

Dies wird bei Zündvorrichtungen der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Piezoelement an seiner, der Schlagmasse abgewandten Stirnseite auf einer Abstützmasse ruht, welche — zur Erzeugung eines Zündfunkens mit anschließender Nachentladung durch einen stets gleichen Druckimpuls im Piezoelement mit steilem Druckanstieg und flacherem Druckabfall — über ein elastisches Glied vom Zündergehäuse entkoppelt ist.

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Auf diese Weise wird während des steilen Druck- zur Einrastung von Rastzungen 20 und zur Ab-

anstiegs im Piezoelement durch die dabei frei wer- Stützung einer Schlagfeder 21 sowie einen bis in eine

dende elektrische Energie an der Funkenstrecke Drucktaste 22 reichenden Stift 23 zur Halterung der

mindestens ein Zündfunke erzeugt und während des Drucktaste. Die Rastzungen 20 sind am Umfang eines

anschließenden flachen Druckabfalls durch die im 5 Halteringes 24 gleichmäßig verteilt und bilden mit

Piezoelement frei werdende elektrische Energie ent- ihm ein aus thermoplastischem Kunststoff bestehen-

gegengesetzter Polarität an der durch den Zündfunken des Teil, das oben in das Gehäuse 10 eingesetzt und

ionisierten Funkenstrecke eine Nachentladung von zur Führung der Drucktaste 22 durch eine Überwurf-

mindestens 10 μεεϋ erreicht, so daß auch schwer ent- mutter 25 fixiert ist. Die freien Enden der Rastzungen

flammbare Gase mit Sicherheit gezündet werden io 20 sind jeweils mit einer nach innen gerichteten Nase

können. 26 versehen, die den Bund 19 des Schlagbolzens 18

Eine zusätzliche Verlängerung der Nachentladung in seiner Ruhelage (Fig. 1) tulpenförmig umfassen, läßt sich in an sich bekannter Weise durch einen mit Oberhalb der Nasen 26 haben die Rastzungen 20 der Funkenstrecke in Reihe geschalteten, induktiven einen nach innen gerichteten, schräg nach unten ver- und/oder ohmschen Vorwiderstand erreichen. Diese 15 laufenden Spreizsteg 27, der zur Freigabe des Schlag-Wirkung tritt insbesondere dann ein, wenn die an der bolzens 18 durch die Drucktaste 22 dient. Zur siche-Funkenstrecke zur Verfügung stehende elektrische ren Führung der Drucktaste 22 ist diese an ihrem Energie durch Verwendung von zwei in an sich unteren Ende mit drei über den Umfang gleichmäßig bekannter Weise übereinander angeordnete, elek- verteilten, nach außen gerichteten Führungsnasen 22 a trisch parallelgeschaltete Piezoelemente verdoppelt 20 versehen, die sich jeweils zwischen zwei Rastzungen sind. 20 hindurch bis an die Innenwand des Gehäuses 10

Es ist zwar bereits eine Zündvorrichtung bekannt, erstrecken.

bei der die Piezoelemente elastisch eingespannt sind. Die Zündvorrichtung wird durch Herunterdrücken

Zur Erzeugung eines definierten Druckimpulses mit der Drucktaste 22 betätigt. Dabei wird zunächst die

steilem Druckanstieg und flachem Druckabfall im 25 Schlagfeder 21 gespannt. Dabei setzt sich die untere

Piezoelement gehört jedoch ein in sich geschlossenes, Kante 22 b der Drucktaste 22 auf den Spreizsteg 27

vom Zündergehäuse entkoppeltes Massensystem, das der Rastzungen 20 auf. Wenn die Drucktaste 22

gemäß dem Erfindungsgegenstand aus der Schlag- weiter heruntergedrückt wird, rutscht die Kante 22 b

masse, den Piezoelementen und der Abstützmasse über den Spreizsteg 27 hinweg und drückt dabei die

gebildet wird. 30 Rastzungen 20 nach außen. Dadurch geben ihre

Die Erfindung wird an einem in der Zeichnung Nasen 26 den Bund 19 des Schlagbolzens 18 frei. Der

dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es Schlagbolzen 18 schießt, beschleunigt durch die in

zeigt der gespannten Schlagfeder 21 gespeicherte Kraft,

F i g. 1 eine piezoelektrische Zündvorrichtung für nach unten. Er schlägt auf den Schlagkopf 14 α der

ein Gasgerät im Längsschnitt vor Betätigung der 35 Piezoelemente 14 auf (Fig. 2) und drückt gleichzeitig

Drucktaste, die Rückholfeder 17, die wesentlich schwächer ist als

Fig. 2 die gleiche Zündvorrichtung nach Betäti- die Schlagfeder 21, zusammen. Nach dem Abschießen

gung der Drucktaste, des Schlagbolzens 18 wird die Drucktaste 22 losge-

F i g. 3 den Druckverlauf im Piezoelement beim lassen, und die Rückholfeder 17 drückt den Schlag-Aufschlag eines Schlagbolzens und 40 bolzen 18 und die Drucktaste 22 wieder in ihre Aus-

F i g. 4 den Spannungsverlauf an den Elektroden gangsstellung, wobei die Nasen 26 der Rastzungen 20

einer an die Zündvorrichtung angeschlossenen Fun- erneut hinter dem Bund 19 des Schlagbolzens 18 ein-

kenstrecke. rasten.

Ein an Masse liegendes Gehäuse 10 einer piezo- Die Masse des Schlagbolzens beträgt etwa 45 g, elektrischen Zündvorrichtung enthält einen zylindri- 45 während die Masse des Ambosses 11 als solide Unterschen Amboß 11 aus Metall, der durch eine Gummi- lage der Piezoelemente 14 etwa doppelt so groß ist. scheibe 12 am Gehäuseboden 10 α elastisch abgestützt Schlagfeder 21 und Schlagbolzenmasse sind so aufist und der vorn mit einer Ausnehmung lla versehen einander abgestimmt, daß sich beim Aufschlag des ist, die zur Halterung und Führung von zwei in eine Schlagbolzens 18 auf den Schlagkopf 14 a ein in Isolierstoffhülse 13 eingesetzten Piezoelementen 14 50 F i g. 3 dargestellter Druckverlauf in den Piezodient. Die übereinanderliegenden Piezoelemente 14 elementen 14 ergibt, dessen Maximum bei etwa sind durch entgegengesetzte Polung elektrisch parallel 300 kp liegt. Der Druckverlauf ist etwa proportional geschaltet. der am Hochspannungsanschluß 15 zu messenden

Der Hochspannungsanschluß 15 liegt zwischen den Leerlaufspannung der Piezoelemente 14 bei einem Piezoelementen 14 und ist durch die Isolierstoff hülse 55 Spannungsmaximum von etwa 17 kV. Bei einer an-13 isoliert aus dem Gehäuse 10 herausgeführt. Die geschlossenen Funkenstrecke 28 ergibt sich der aus Isolierstoffhülse 13 ist durch einen flanschartigen F i g. 4 ersichtliche Spannungsverlauf. Die beim AufBund 13« im Gehäuse 10 geführt und zur Vermei- schlag des Schlagbolzens 18 in den Piezoelementen dung von Prellungen mittels einer Niederhaltefeder 14 frei werdende elektrische Energie erzeugt eine 1.6, die an Vorsprüngen 10 b des Gehäuses 10 abge- 60 steile Spannungsflanke, die nach etwa 3 μεεΰ die Überstützt ist, fest gegen den Amboß 11 gedrückt. Über Schlagsspannung der an der Zündvorrichtung angedem oberen Teil der Isolierstoffhülse 13 ist eine schlossenen Funkenstrecke 28 erreicht und einen Rückholfeder 17 angeordnet, die einerseits auf dem Zündfunken zur Folge hat. Die Spannung bricht Bund 13 a der Isolierstoffhülse 13 aufsitzt und ande- dabei schlagartig zusammen. Die nach dem Aufrerseits einen Schlagbolzen 18 trägt. Der Schlagbolzen 65 schlag des Schlagbolzens 18 durch den Druckabfall 18 ist an dem den Piezoelementen 14 zugewandten in den Piezoelementen 14 frei werdende elektrische Ende zur Führung der Rückholfeder 17 napfförmig Energie entgegengesetzter Polarität erzeugt nunmehr ausgebildet und hat am anderen Ende einen Bund 19 an der durch den vorausgegangenen Zündfunken

ionisierten Funkenstrecke 28 eine Lichtbogennachentladung. Der ganze Zündvorgang an der Funkenstrecke erstreckt sich über eine Zeit von etwa 10 μ5εα Dabei werden leicht entflammbare Gase in den meisten Fällen schon durch den zuerst überspringenden Zündfunken entflammt, schwer entflammbare Gase, wie Erdgas, Stadtgas oder Butan, entflammen in der Regel erst bei der Nachentladung, die durch einen induktivitätsbehafteten, vorwiegend ohmschen Widerstand 29, der mit der Funkenstrecke 28 in Reihe geschaltet ist, noch um mehrere μί^ο verlängert werden kann. Als Vorwiderstand kann ein an sich bekanntes Endstörkabel für Brennkraftmaschinen verwendet werden, dessen Induktivität 5 bis 50 μΗ und dessen ohmschen Widerstand von 5 bis 30 kß beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zündvorrichtung zur Entflammung brennbarer Gase mittels einer, an mindestens einem Piezoelement angeschlossenen Funkenstrecke, zu deren Zündung eine Schlagmasse auf den Kopf des Piezoelementes aufschlägt, welche durch eine Schlagfeder bei Betätigung der Zündvorrichtung vom Zündergehäuse elastisch entkoppelt ist und durch die Kraft der Schlagfeder beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (14) an seiner, der Schlagmasse (18) abgewandten Stirnseite auf einer Abstützmasse (11) ruht, welche —_: zur Erzeugung eines Zündfunkens mit anschließender Nachentladung durch einen stets gleichen Drückimpuls im Piezoelement (14) mit steilem Druckanstieg und flacherem Druckabfall — über ein elastisches Glied (12) vom Zündergehäuse (10) entkoppelt ist.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke (28) in an sich bekannter Weise mit einem induktiven und/ oder ohmschen Widerstand (29) in Reihe geschaltet ist.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand (29) aus einem an sich bekannten Entstörkabel besteht.

4. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützmasse (11) etwa doppelt so groß wie die Schlagmasse (18) ist.

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützmasse (11) in Form eines zylindrischen, im Zündergehäuse (10) geführten Ambosses über eine Gummiplatte (12) am Gehäuseboden (10 a) der Zündvorrichtung elastisch abgestützt ist.

6. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützmasse (11) an ihrer dem Gehäuseboden (10 a) abgewandten Stirnseite eine Ausnehmung (11 a) zur Halterung und Führung der Piezoelemente (14) aufweist.

7. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Isolierstoffhülse (13) eingesetzten Piezoelemente (14) von dieser mittels einer am Zündergehäuse (10) abgestützten Niederhaltefeder (16) fest gegen die Abstützmasse (11) gedrückt sind.

8. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagbolzen (18) an der den Piezoelementen (14) zugewandten Stirnseite zur Führung der Rückholfeder (17) napfförmig ausgebildet ist und an seiner Rückseite einen Bund (19) zur Einrastung von Rastzungen (20) und zur Abstützung der Schlagfeder (21) aufweist.