Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennervorrichtung für ein piezo-elektrisches Gasfeuerzeug, mit einem Brennerkörper, welcher in seinem oberen Bereich ein mit einem zentralen Hauptgaskanal versehenes Kernstück umschliesst, wobei die Mantelfläche des Kernstückes teilweise von der Innenfläche des Brennerkörpers distanziert ist zur Bildung eines Gasraumes, der über mindestens einen Gasstromhilfskanal mit dem Tankinnern in Verbindung steht.
Bei Brennervorrichtungen dieser Art sollen die durch einen in bekannter Weise erzeugten Zündfunken gezündeten Gasströme aus den zusätzlichen Gaskanälen das aus dem Hauptgaskanal austretende Gas zünden.
Die Ausbildung der bekannten Brennervorrichtungen der genannten Art weisen aber erhebliche Nachteile auf, die insbesondere darin zu suchen sind, dass sich die aus den zusätzlichen Gaskanälen austretenden Gasströme nicht genügend mit der Luft mischen können, so dass ein nur schwer zündbares Luft-Gas-Gemisch entsteht. Der hohe Anteil von Gas, das mit relativ hoher Geschwindigkeit die Mischzone durchdringt, ist zudem dafür verantwortlich, dass die bereits gezündete Flamme wieder ausgeblasen wird. Nachteilig bei den bekannten Brennerausführungen ist zudem, dass sich an den Mündungen der zusätzlichen Gaskanäle Verbrennungsrückstände niederschlagen. Ferner entstehen Zündfehler auch dadurch, dass die Zündfunkenstrecke von der Elektrode zur Spitze der Brennervorrichtung nicht durch die Luft-Gas-Gemisch-Zone an der Mündung der zusätzlichen Gaskanäle verläuft.
Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, alle die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, was dadurch erreicht wird, dass ein aus dem Brennerkörper herausragender Teil des Kernstückes einen grösseren Durchmesser aufweist als ein vom Brennerkörper umschlossener Teil des Kernstückes.
Hierbei kann das Kernstück im Bereich der Übergangszone vom Innern des Brennerkörpers nach aussen zum vorerwähnten grösseren Durchmesser hin konisch erweitert sein.
Ferner ist es zweckmässig, den Kopf des Kernstückes gegenläufig konisch zu einem kegelstumpfförmigen Mittelteil des Kernstückes auszubilden und zwar derart, dass sich innenseitig am kegelstumpfförmigen Mittelteil des Kernstückes ein zapfenförmiger Unterteil des Kernstückes anschliesst, der gegen über dem engeren Ende des Mittelteiles einen grösseren Durchmesser aufweist, wobei die so gebildete Schulter sich konisch gegen den Mittelteil hin verjüngend ausgebildet ist.
Der Brennerkörper kann an seinem oberen Rand eine plane Stirnfläche aufweisen zur Bildung einer scharfkantigen, Turbulenzen erzeugenden Innenkante, wobei dann der Brennerkörper zu seinem oberen Rand hin aussenseitig angeschrägt sein kann.
Beispielweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung und teilweise im Schnitt ein piezo-elektrisches Gasfeuerzeug,
Fig. 2 in schematischer Darstellung und im Schnitt eine bekannte Ausführungsform einer Brennervorrichtung für das Feuerzeug gemäss Fig. 1,
Fig. 3 in schematischer Darstellung und im Schnitt eine erfindungsgemässe Brennervorrichtung,
Fig. 4 die Brennervorrichtung gemäss Fig. 3 im Querschnitt,
Fig. 5 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Brennervorrichtung und
Fig. 6A und 6B das Flammenbild an der erfindungsgemässen bzw. an der bekannten Brennervorrichtung.
In Fig. 1 ist im Querschnitt ein piezo-elektrisches Gasfeuerzeug dargestellt, für welches die nachfolgend zu beschreibende Brennervorrichtung vorgesehen ist. Hierbei ist mit 1 der Brenner, mit 2 eine Elektrode, mit 3 ein Behälter für das Flüssiggas, mit 4 das piezo-elektrische Element, mit 5 Geräuschdämpfungsmittel im Spalt zwischen dem piezo-elektrischen Element 4 und dem Feuerzeuggehäuse und mit 6 der Betätiger für das piezo-elektrische Element 4 bezeichnet.
In Fig. 2 ist nun zunächst ein Brenner in einer bekannten Ausführungsform dargestellt. Hierbei ist im Bereich des Brennerkopfes eines rohrförmigen Brennerkörpers 14 in letzterem ein Kernstück 15 eingesetzt, wobei Abschnitte der Aussenfläche des Kernstückes 15 und der Innenfläche des Brennerkörpers 14 zusätzliche Gasstromkanäle 12 begrenzen. Das Kernstück 15 weist ferner in seinem Zentrum einen Gasstromhauptkanal 11 auf. der sich durch die ganze Länge des Kernstückes 15 erstreckt. Bei Vornahme einer Zündung erfolgt dann ein Funkenüberschlag zwischen einer Elektrode 13 und dem oberen Rand des Brennerkörpers 14 oder dem oberen Rand des Kernstückes 15, welche Funkenstrecken mit S bzw.
S bezeichnet sind.
Eine durch eine gestrichelte Linie umgrenzte Fläche im Bereich des Auslasses des zusätzlichen Gasstromkanals 12 bezeichnet eine Zone A. in weicher Zone sich das entzündbare Luft-Gas-Gemisch bildet. Aus der Fig. 2 kann hierbei gesehen werden, dass der obere Rand des Brennerkörpers 14 mit der darunter liegenden Schulter und dem verjüngten Teil des Kernstückes 15 eine taschenförmige Begrenzung bilden, so dass das aus dem zusätzlichen Gaskanal 12 ausströmende Gas wenig Gelegenheit hat, sich mit der Luft zu mischen. Somit wird das Luft-Gas-Gemisch in der Zone A eine hohe Gaskonzentration aufweisen. Wird diese Gaskonzentration extrem hoch, so besteht die Gefahr, dass das Luft-Gas-Gemisch nicht mehr zündfähig ist.
Erfolgt also die Erzeugung des Lichtbogens entlang der Strecke Si, so besteht bei dieser Konstruktion die Möglichkeit häufiger Fehlzündungen. Wird hingegen entlang der Strecke S2 gezündet, so besteht die Gefahr, dass die hohe Strömungsgeschwindigkeit des sekundären Gas-Luft-Gemisches infolge der hohen Gas-Konzentration in der Zone A die gezündete Flamme wieder ausbläst. Die vorbeschriebene Tasche im Mündungsbereich der zusätzlichen Kanäle gestattet zudem die Ablagerung von Verbrennungsrückständen, was die Möglichkeit der Entstehung von Fehlzündungen noch erhöht.
Fig. 3 zeigt nun eine beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemässen Brenners 20. Dieser Brenner 20 umfasst wieder ein Kernstück 22, welches im Brennerkörper 21 eingesetzt und eingepresst ist. Das Kernstück 22 umfasst seinerseits ein Oberteil 28 von kegelstumpfförmiger Gestalt, ein Mittelteil 27 von ebenfalls kegelstumpfförmiger Gestalt aber gegenläufig der Anschrägung des Oberteiles 28, sowie ein Unterteil 26 mit einer sich konisch gegen den Mittelteil 27 hin verjüngenden Schulter 31. Das Kernstück 22 wird wieder von einem Gasstromhauptkanal 24 durchsetzt. Das Unterteil 26 des Kernstückes 22 weist, wie Fig. 4 mehr im einzelnen zeigt, ein sägezahnartiges Mantelprofil auf, welches einerseits einen Festsitz des Kernstückes 22 im Brennerkörper 21 gestattet, andererseits Gasstromhilfskanäle 25 begrenzt.
Somit besteht hier vom mit dem nicht dargestellten Tankinnern verbundenen Durchlass 23 her nach aussen einerseits ein Gasstromhauptkanal 24 sowie Gasstromhilfskanäle 25, welche in einer vom Mantel des kegelstumpfförmigen Mittelteiles 27 des Kernstückes 22 und vom Innenmantel des Brennerkörpers 21 in dessen Mündungsbereich begrenzten Kammer 29 ausmünden. Dadurch, dass sich die Kammer 29 gegen ihre Ausströmseite hin verjüngt, wird der durchtretende Gasstrom beschleunigt. Hierdurch prallt der beschleunigte Gasstrom bei seinem Austritt an der Oberkante des Brennerkörpers 21 gegen die die Kante 30 überragende Schrägfläche des kegelstumpfförmigen Mittelteiles 27, wodurch Gasturbulenzen hervorgerufen werden. Zudem erleichtert die scharfkantige Ausbildung des oberen Randes des Brennerkörpers 21 in horizontaler Richtung die Bildung von Gasturbulenzen.
Diese Gasturbulenzen erlauben eine gründliche Vermischung des Gases mit der Luft, wobei sich eine in horizontaler Richtung erweiternde Zone B mit einem optimalen Luft-Gas-Gemisch ergibt.
Das so entstandene Luft-Gas-Gemisch in der Zone B steigt dann auf entlang des kegelstumpfförmigen Oberteiles 28 des Kernstückes 22, wobei der Oberteil 28 einen gleichmässigen Strom des Luft-Gas-Gemisches zur Hauptgasflamme gewährleistet.
Wie vorbeschrieben, tritt aus dem Hauptgaskanal 24 der Hauptgasstrom nach oben aus, welcher durch seine Saugwirkung das Luft-Gas-Gemisch ringsum nachzieht. Dieser Saugwirkung unterliegt auch die durch den kegelstumpfförmigen Mittelteil 27 des Kernstückes 22 in horizontaler Richtung umgelenkte Gasstromkomponente. Daraus folgt, dass die Breite der Luft-Gas-Gemisch-Zone B eine Funktion der Konizität des Mittelteils 27 und der Saugwirkung des Hauptgasstromes bzw. der Hauptgasflamme ist.
In der Fig. 3 ist ferner mit E die Elektrode bezeichnet, von welcher normalerweise der Funken entlang der Strecke S3 zum oberen Rand des Brennerkörpers 21 überspringt. Wie die Darstellung deutlich zeigt, ist dieser Randbereich 31 zur Oberkante hin angeschrägt, an welcher Anschrägung sich das Luft Gas-Gemisch der Zone B abstützt. Der Zündfunke oder Lichtbogen geht somit durch diese Zone B mit dem zündfähigen Luft-Gas-Gemisch hindurch, was eine einwandfreie Zündung des Gemisches zur Folge hat, vergleichsweise zu der vorbeschriebenen bekannten Ausführungsform gemäss Fig. 2, wo der Zündfunkenweg ausserhalb der Luft-Gas-Gemisch-Zone verläuft. Nach dem Zünden des Nebengasstromes wird dann die Flamme infolge der vorbeschriebenen Saugwirkung des Hauptgasstromes zu diesem empor gerissen, worauf ein Zünden dieses Hauptgasstromes erfolgt.
Sollte gleichwohl ein Funkenüberschlag direkt auf den Oberteil 28 des Kernstückes 22 erfolgen, so besteht hier trotzdem keine Gefahr, dass der Gasstrom aus den Nebengaskanälen 25 die gezündete Flamme ausbläst, wie das bisher (Fig. 2) der Fall war. Wie vorbeschrieben, teilt sich der Gasstrom aus den Nebengaskanälen 25 in Komponenten in horizontaler Richtung auf, was die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes durch die Zone B erheblich reduziert.
Gemäss Fig. 4 ist, wie bereits erwähnt, der Brennerkörper 21 von rohrförmiger Gestalt. In diesen Brennerkörper 21 ist das Kernstück 22 mit dem zentralen Hauptgaskanal 24 eingepresst. Hierbei ist der Mantel des Unterteiles 26 des Kernstükkes 22 mit einer Zahnung versehen, welche mit den betreffenden Abschnitten der Innenmantelfläche des Brennerkörpers 21 die Nebengaskanäle 25 begrenzt. Selbstverständlich sind aber auch andere Ausbildungsformen denkbar.
Eine Ausführungsvariante der Brenneranordnung ist der Fig. 5 entnehmbar. Hierbei ist wieder in den Brennerkörper 21 ein Kernstück 22 eingepresst. Das Kernstück wird vom Hauptgaskanal 24 durchsetzt und begrenzt mit seinem Aussenmantel zusammen mit dem Innenmantel des Brennerkörpers 21 die Kammer 29. Hierbei ist der Hauptgaskanal 24 durch eine Querbohrung 50 mit der Kammer 29 in Strömungsverbindung.
Die Querbohrung 50 bildet hier zwei Gasstromhilfskanäle, so dass hier beim Unterteil 26a des Kernstückes 22 auf das sägezahnartige Mantelprofil verzichtet werden kann.
Die Fig. 6A und 6B geben das Flammenbild des erfindungs gemässen bzw. eines herkömmlichen Brenners wieder. Hierbei ist klar erkennbar, dass sich die Gas-Luft-Gemisch-Zone beim erfindungsgemässen Brenner gemäss Fig. 6A vergleichsweise der Gas-Luft-Gemisch-Zone des herkömmlichen Brenners gemäss Fig. 6B in horizontaler Richtung ausdehnt. Aus dem Flammenbild 6B eines solchen bekannten Brenners lässt sich zudem entnehmen, dass sich der Zündfunkenweg zur Brennerspitze immer ausserhalb der Luft-Gas-Gemisch-Zone A (vergleiche Fig. 2) erstreckt, was, wie vorbeschrieben, zu häufigen Fehlzündungen führt.
Demgegenüber erstreckt sich die Funkenstrecke beim erfindungsgemässen Brenner gemäss Fig. 6A infolge des grossen Ausdehnungsbereiches der Luft-Gas Gemisch-Zone B (vergleiche Fig. 3) immer durch diese Zone, was eine einwandfreie Zündung gewährleistet. Ferner verhindert der durch die kegelstumpfförmige Ausbildung des Kernstückes hervorgerufene kontinuierliche Strom des Gases aus den Nebengaskanälen zum Hauptgaskanal ein Absetzen von Verbrennungsrückständen im Bereich der Kanalausmündungen, was noch dadurch unterstützt wird, dass das Kernstück die Nebengaskanäle in horizontaler Richtung überdeckt.