DE3834216A1 - Fluessiggas-feuerzeug - Google Patents
Fluessiggas-feuerzeugInfo
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- F23Q2/00—Lighters containing fuel, e.g. for cigarettes
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Description
Die Erfindung betrifft ein Flüssiggas-Feuerzeug, umfassend
ein Hauptteil, in dem ein Behälter für Flüssiggas ausgebildet
ist, einen Auslaßkamin, wobei die Entstehung einer Gasströ
mung zwischen dem Behälter und dem Kamin möglich ist, eine
einen Deckel umfassende Strömungs-Absperrvorrichtung, eine
nicht veränderbare Durchfluß-Begrenzungsvorrichtung, und
Mittel zum Leiten der Strömung aus dem Behälter heraus zur
Strömungs-Absperrvorrichtung.
Bei herkömmlichen Feuerzeugen führen gerade die Komplexität
des Montagevorgangs und die Streuung der Eigenschaften der
Ausgangsstoffe zu Änderungen der Gasströmungsgeschwindigkeit
bzw. des Gasdurchflusses und folglich zu Abweichungen von
der geforderten Flammenhöhe. Auch die Temperatur wirkt sich
aus, denn durch Verändern des Gasdruckes im Behälter wird
durch Temperaturänderungen die Flammenhöhe gegenüber der
Werkseinstellung verändert, häufig mit der Folge, daß für
den Benutzer sichere oder für die Benutzung des Feuerzeuges
rationelle Grenzwerte überschritten werden. In vielen Län
dern ist die Flammenhöhe gesetzlich festgelegt; üblicherweise
wird die ASTM-Empfehlung ASTM RECOMMENDATION IN Standard
F-400-85 (November 1985) angewandt.
Die jüngste Feuerzeug-Generation (ohne Durchfluß-Einstel
lung) begrenzt den Strom durch die Verwendung von mikroporö
sen Membranen (nahezu ausschließlich in den Feuerzeug-Model
len 2400 und 2500 des Fabrikates "Celgard"), ist mit den
obenerwähnten Nachteilen behaftet und bei der Montage
schwierig zu handhaben wegen der Empfindlichkeit der mikro
porösen Membrane und dadurch, daß sie wegen ihrer Unver
einbarkeit (Dicke 0,025 mm und Reißfestigkeit 1,4 kg/mm2)
im Gebrauch unstabil wird, und weil sich ihre Eigenschaften
mit der Temperatur ändern. Das Auftreten von Flammen von
großen, für den Benutzer gefährlichen Flammenlängen nach
einem Fall des Feuerzeugs ist üblich und geht darauf zurück,
daß die Membrane infolge eines Wasserschlages bzw. Drucksto
ßes durch die Masse des Flüssiggases beim Aufprall reißt.
Eine übliche Lösung dieser Schwierigkeit besteht darin, Feu
erzeuge mit veränderbaren Mitteln zum Begrenzen des Gas
durchflusses zu versehen. Diese Lösung verteuert jedoch das
Produkt und ermöglicht in jedem Fall eine Korrektur der
Flammenhöhe erst dann, wenn deren unerwünschte Wirkungen
festgestellt worden sind.
Es ist bekannt, daß bei einigen Gas-Feuerzeugen der Gasstrom
durch das einstellbare Zusammenpressen von Faser-Folien oder
-Schwämmen (US-A-17 37 037) oder durch Verwenden mikroporö
ser Membranen (FR-A-26 13 638 und US-A-44 96 309) und von
nach Sonderverfahren gesinterten oder verdichteten Werkstof
fen begrenzt wird. Alle diese Maßnahmen gehen auf eine ge
meinsame Grundlage zurück. Weil es früher unmöglich war, in
einem industriellen Prozeß eine Lehre oder ein Normal in
Form eines einzelnen geeichten Loches von sehr kleinem Quer
schnitt und von zur industriellen Herstellung geeigneten Ab
messungen zu erzielen, greifen die verschiedenen angegebenen
Techniken darauf zurück, eine große Anzahl Strömungskanäle
übereinander anzuordnen, von denen zwar je die hydrodynami
schen Eigenschaften unbekannt sind, die Eigenschaften ins
gesamt - d.h. wenn über einen bestimmten Strömungsquer
schnitt oder eine bestimmte Strömungsfläche integriert -
jedoch an zur Verwendung in Feuerzeugen zweckdienliche
Durchschnittswerte angepaßt sind (bei unvermeidbarer Streu
ung, die sich schon aus dem statistischen Konzept des Sy
stems auf natürliche Weise ergibt). Durch das auf dem Strö
mungsquerschnitt basierende Konzept ist daher beim Durchfluß
bzw. Durchsatz ein neuer Schwankungsfaktor eingeführt,
weil dieser Querschnitt konkret verwirklicht werden muß und
daher Schwankungen und Abweichungen unterliegt, die in sei
nem Herstellungsprozeß begründet sind.
Alle Techniken für die Herstellung der erwähnten Durchfluß-
Begrenzungsteile sind komplex, und die nach ihnen erzielten
Produkte liegen häufig außerhalb der Toleranzgrenzen, so daß
nur ein geringer Teil der Gesamtproduktion verwendbar ist.
Die mikroporösen Membranen erfahren durch bidirektionales
Strecken in einem temperaturgeregelten Walzenprozeß Ablösun
gen im Mikrobereich, wobei zur Sicherstellung einer angemes
senen Porosität ein äußerst dünner Film das wesentliche End
produkt ist. Es läßt sich unschwer vorstellen, daß bei der
Handhabung und Weiterverarbeitung Schwierigkeiten auftreten.
Nach einer gewissen Gebrauchszeit ist die Porosität der ge
sinterten Durchfluß-Begrenzungsteile sehr viel geringer, als
bei Bauteilen auf diesem Gebiet, z.B. Filter und Abscheider,
üblich ist, und das Verfahren zu ihrer Herstellung ist sehr
kompliziert und schwierig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feuerzeug zu
schaffen, dem die erwähnten Nachteile nicht anhaften und das
einen gleichmäßigeren Durchsatz aufweist.
Diese Aufgabe ist mit einem Feuerzeug der eingangs beschrie
benen Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß die Durchfluß-Be
grenzungsvorrichtung und die Strömungs-Absperrvorrichtung in
Form eines einzelnen Rohres verwirklicht sind, das länger
als 5 mm ist und mindestens einen längsgerichteten Kanal mit
einem die Summe der Strömungsquerschnitte von allen solchen
Kanälen einschließenden Gesamtströmungsquerschnitt von 0,03
bis 0,002 mm2 aufweist, wobei das Rohr entweder direkt oder
unter Zwischenschaltung eines Stützteils hermetisch
abdichtend im Feuerzeug-Hauptteil paßt.
Das Begrenzungsrohr macht das Feuerzeug gemäß der Erfindung
zuverlässiger und praktischer als herkömmliche Feuerzeuge,
weil es robuster ist und eine geringere Streuung des Gas
stroms aufweist, der auch hinsichtlich Temperaturschwankun
gen stabiler ist. Es ergibt sich auch eine beträchtliche
Kostensenkung, weil die Bauteile billiger sind und die Mon
tage einfacher ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an
hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch das Ventil, das Zünd
teil und das Begrenzungsrohr eines Flüssiggas-
Feuerzeuges,
Fig. 2 einen Fig. 1 ähnlichen Schnitt durch eine andere
Ausführungsform,
Fig. 3a bis 3f Darstellungen von beispielhaften Rohrquer
schnitten.
Das Feuerzeug umfaßt ein Hauptteil 2, von dem nur die dem
Ventil benachbarten Teile dargestellt sind. Das Hauptteil 2
erstreckt sich entsprechend Fig. 1 und 2 nach unten und
geht in einen Behälter 4 für Flüssiggas über.
Das Hauptteil 2 weist ein rohrförmiges Bauteil 6 auf, das
einen herausragenden Abschnitt 8 und einen in den Behälter 4
hineinragenden Abschnitt 10 hat. Das Bauteil 6 ist vorzugs
weise zylindrisch und weist einen durchgehenden längsgerich
teten Durchlaß 12 auf, der Abschnitte verschiedenen Durch
messers aufweisen kann. Das Bauteil 6 nimmt das Ventil auf.
Beim Öffnen des Ventils strömt aus dem Behälter 4 brennbares
Gas aus, und die Begriffe "stromauf" und "stromab" werden
nachfolgend zur Bezeichnung der Richtung zum Behälter 4 hin
bzw. der entgegengesetzten Richtung verwendet.
Vorzugsweise ist wenigstens im Abschnitt 10 des Bauteils 6
ein Stützteil 14 mit hermetischer Abdichtung aufgenommen,
das unmittelbar über dem Abschnitt 10 eine seitliche Vergrö
ßerung 16 aufweist.
Im Stützteil 14 ist ein Durchlaß 18 ausgebildet, in dem mit
einem Sitz, der durch geringe Unterschiede zwischen Durch
laß- und Rohrdurchmesser oder durch ein anderes, den unver
rückbaren Sitz und die hermetische Dichtheit gewährleisten
des System, z.B. eine Flansch- oder Klebverbindung u.dgl.,
zustande kommt, ein Rohr 20 hermetisch abdichtend aufgenom
men ist. Vorzugsweise ist das Rohr 20 im Durchlaß 18 mit
einer Länge zwischen 3 und 5 mm aufgenommen.
Gemäß einem anderen Lösungsgedanken der Erfindung ist das
Rohr 20 direkt in das Hauptteil 2 eingesetzt. In diesem
Falle ist im Hauptteil 2 ein dem Durchlaß 18 ähnlicher
Durchlaß ausgebildet.
Das Rohr 20 dient dazu, den Strom des im Behälter 4 enthal
tenen Gases zu leiten, und wirkt auch als Mittel zum Begren
zen von dessen Strömungsgeschwindigkeit bzw. des Gasdurch
satzes.
Das Rohr 20 ist länger als 5 mm und reicht vorzugsweise bis
in die Nähe des nicht dargestellten Bodens vom Behälter 4.
Es weist vorzugsweise einen einzelnen längsgerichteten Kanal
22 auf. Es können jedoch auch mehrere unabhängige Kanäle
22 a, 22 b, 22 c vorgesehen sein, und der Gesamtdurchlaß- bzw.
Gesamtströmungsquerschnitt (falls zutreffend, die Summe der
Strömungsquerschnitte aller unabhängigen Kanäle) ist sehr
klein und beträgt je nach Form des gewählten Querschnitts
und abhängig von anderen Parametern zwischen 0,03 und 0,002
mm2. Das Rohr 20 ist von einer zumindest annähernd zylindri
schen Außenform und von einem Außendurchmesser, der vorzugs
weise zwischen 0,5 und 1 mm beträgt. Der Strömungsquer
schnitt von jedem der Kanäle 22 ist über der Rohrlänge nahe
zu konstant und je nach geforderter Durchflußbegrenzung von
bekannten und im voraus festgelegten Abmessungen.
Das Rohr 20 ist aus einem Werkstoff, der in zufriedenstel
lendem Maße chemisch, thermisch und maßlich stabil ist und
sich für das Verfahren zum Herstellen des Rohres 20 eignet.
Diese Forderungen werden von einem Acetal-Homopolymeren er
füllt.
Vorzugsweise sind die Kanäle 22 so gestaltet, daß sie im
Querschnitt ein großes Umfang-Flächen-Verhältnis aufweisen.
Es sind daher Kanäle vorgesehen, bei denen längsgerichtete
Flächen 24 im wesentlichen einander gegenüber so angeordnet
sind, daß sie zwischen sich sehr enge Zwischenräume begren
zen, wobei kleine Spalten oder Lücken bestehen bleiben, die
in einigen Fällen Labyrinthgestalt aufweisen. Die in Fig. 3a
bis 3f dargestellten Querschnittsformen sind Beispiele für
verschiedene Kanalquerschnitts-Geometrien, die zur Durch
fluß- bzw. Durchsatzbegrenzung nützlich sind. Auf diese spe
ziellen Formen wird weiter unten bei der Behandlung der
Druckverluste Bezug genommen werden.
Die Rohre 20 werden durch Extrudieren mit mehrfach größeren
Abmessungen als denen des Endproduktes hergestellt, wobei
die Schwierigkeiten des Verfahrens jenen bei der Herstellung
beliebiger Rohre ähnlich sind. Nach dem Verlassen des Extru
ders wird das extrudierte Rohr bei noch plastischem Werk
stoff und in einem dem Verfahren zum Herstellen von Textil
fasern ähnlichen Verfahren gestreckt, und dabei werden so
wohl der Außendurchmesser als auch der innere Strömungsquer
schnitt verkleinert. Nach dem Abkühlen braucht dieses konti
nuierlich hergestellte Rohr nur noch in entsprechend lange
Stücke geschnitten werden. Zwischen Rohren von gleicher In
nenform und gleicher Länge, die nach diesem Verfahren herge
stellt und mit Brennstoffen für die erwähnten Feuerzeuge
unter normalen Bedingungen getestet wurden, betrugen die
Durchsatzschwankungen weniger als ±4% des Durchschnittswer
tes, ein Betrag, der keine Korrektur erfordert.
Im herausragenden Abschnitt 8 des rohrförmigen Bauteils 6
ist ein Ausströmschacht- bzw. -kamin 30 angeordnet, der ge
genüber dem ihn umgebenden Bauteil etwa 0,1 mm Spiel hat.
Der Kamin 30 ist in Längsrichtung zwischen einer ersten, der
größten Eindringtiefe entsprechenden Stellung, bei der das
Ventil geschlossen ist, und einer nicht dargestellten zwei
ten Stellung bewegbar, in die er mittels einer Betätigungs
vorrichtung verstellbar ist, die das Bestreben hat, den Ka
min 30 in seiner ersten Stellung zu halten. Diese Vorrich
tung ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und daher nicht
dargestellt.
Der Kamin 30 weist einen axialen Innenkanal 32 auf, durch
den das Gas in die Umgebungsluft entweichen kann und in
welchen das Gas durch Schlitze 36 hindurch gelangt. Mit dem
Kamin 30 ist eine Absperrvorrichtung verbunden, die einen
Deckel 34 umfaßt, vorzugsweise in Gestalt einer Scheibe,
welche aus einem Elastomeren von geringer Härte (SHORE-Härte
von etwa 70) herstellbar ist, der nachweislich chemisch und
thermisch stabil ist, z.B. ein Acrylnitril-Butadien. Das
obere Ende des Rohres 20 und der Deckel 34 begrenzen zusam
men eine Kammer 38.
Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform un
terliegt das Stützteil 14 keinen Beschränkungen hinsichtlich
Wärmeleitung oder spezifischer Wärme, weil der durch das den
Durchfluß begrenzende Rohr 20 ankommende Brennstoff in Gas
form ist und, weil in der Flüssigkeitsmasse des Behälters 4
verdampft, keine weitere Wärmezufuhr erfordert. Das Stütz
teil 14 kann daher aus Messing, Aluminium oder Zinklegierun
gen und vorzugsweise aus Kunststoff, z.B. aus einem Acetal-
Homopolymeren, hergestellt werden, das am besten geeignet
ist, weil es den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie
das Rohr 20 besitzt. Bei dieser Ausbildungsform arbeitet das
Feuerzeug mit der Gasphase, und im Rohr 20 strömt nichts an
deres als verdampfter Brennstoff. Zu diesem Zweck müssen an
der Oberflächenmolekularstruktur des Werkstoffs einige Ände
rungen vorgenommen werden, üblicherweise durch Silanisieren
(z.B. mit 1,1,1,3,3,3-Hexamethyl-Disilazan), oder durch eine
Behandlung mit Silikonen oder fluorierten Verbindungen, die
am Werkstoff des Rohres 20 so haften, daß letzteres sich
lipophob verhält, also ein Hochsteigen der Flüssiggassäule
verhindert und daher eine Verdampfung des Brennstoffs in der
Flüssigkeitsmasse notwendig macht.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist das
Stützteil 14 ein mit einem längsgerichteten Abschnitt des
Kamins 30 gleichachsiges Verlängerungsstück 40 auf, wobei
zwischen diesem und dem genannten Kaminabschnitt ein kleiner
radialer Zwischenraum besteht. Das Verlängerungsstück 40 ist
von becherförmiger Gestalt und umgibt die Außenseite des
entsprechenden Abschnitts vom Kamin 30.
Bei dieser Ausführungsform ist das Stützteil 14 vorzugsweise
aus Metall, z.B. Messing, Aluminium oder einer Zinklegie
rung, oder aus einem anderen, Wärme gut leitenden und spei
chernden Werkstoff, um eine rasche Verdampfung des im Rohr
20 hochsteigenden flüssigen Brennstoffs zu gewährleisten.
Unmittelbar nach Öffnen der Absperrvorrichtung wird die
Wärme von der im Stützteil 14 als Speichermasse gespeicher
ten Eigenwärme und danach von der durch die Flamme
erzeugten und durch Strahlung und Leitung durch den Kamin 30
und das Stützteil-Verlängerungsstück 40 übertragenen Wärme
geliefert. Das Stützteil 14 ist durch maschinelles Bearbei
ten, Stanzen oder Spritzformen herstellbar und sollte eine
solche Mindestmasse besitzen, daß es eine spezifische Wärme
von 0,15 Joule/°C zur Verfügung stellen kann.
Auch sollte die Kammer 38 von kleinen Abmessungen sein, um
Turbulenz zu begünstigen, wodurch der Wärmeaustausch verbes
sert und dabei verhindert wird, daß sich übermäßig viel
Brennstoff ansammelt, der zu Beginn der Zündung kurzzeitig
verbraucht wird. Dies hält die Gefahr der Entstehung einer
zu großen Flamme infolge Brennstoffansammlung zu Beginn der
Zündung so gering wie möglich. Beim gezeigten Beispiel ar
beitet das Feuerzeug mit der flüssigen Phase, und das den
Durchsatz begrenzende Rohr 20 gibt Flüssiggas ab.
Bei dieser mit flüssiger Phase arbeitenden Ausführungsform
sollte der Ausströmkamin 30 aus einem Werkstoff sein, der
Wärme gut leitet, z.B. aus Zinklegierung.
Das Stützteil 14 liegt am Bauteil 6 abdichtend an. Zu diesem
Zweck ist die Außenfläche des Stützteils 14 so ausgebildet,
daß sie das Stützteil 14 im Bauteil 6 unter Beibehaltung der
völligen Abdichtung sicher festhält und dem Innendruck des
Flüssiggases unverrückbar standhalten läßt. Bei der Ausfüh
rungsform gemäß Fig. 2 hat die Außenfläche des Verlänge
rungsstückes 40 den Eigenschaften der Außenfläche des Stütz
teils 14 ähnliche Eigenschaften, derart, daß sie einen
zweckdienlichen Sitz an der Innenfläche des herausragenden
Abschnitts 8 vom Bauteil 6 gewährleistet.
Das als Feuerzeug-Brennstoff gewöhnlich verwendete Flüssig
gas ist Isobutan oder, als dessen Ersatz, ein Gemisch von /mit
geradkettigen Kohlenwasserstoffen (n-Propan, n-Butan und
Isobutan), die bei Umgebungstemperatur flüchtig sind und
Eigenschaften besitzen, die denen von Isobutan ähnlich sind.
Bei 23°C hat Isobutan einen relativen Dampfdruck von 3,25
bar (0,325 MPa). Bei Temperaturen über und unter 23°C, die
auch Umgebungstemperaturen sein können, liegt der Dampfdruck
über bzw. unter 3,25 bar, und auch dann muß das Feuerzeug
eine funktionsfähige Flamme erzeugen. Weil der Druck am
stromab gelegenen Ende der Kammer 38 (zur Gewährleistung
einer normalen Flammenhöhe) nur wenig über Atmosphärendruck
liegen muß, muß der Druckabfall zwischen dem stromauf und
dem stromab gelegenen Ende des den Durchsatz begrenzenden
Rohres 20 im wesentlichen die Druckdifferenz zwischen dem
Druck im Behälter 4 und dem Atmosphärendruck sein. Um eine
im wesentlichen konstante Flammenhöhe unabhängig von der
Betriebstemperatur zu erzeugen, muß der Gasdurchsatz im Rohr
20 möglichst unabhängig vom Druck im Behälter 4 sein, wel
cher der Druck des Flüssiggasdampfes bei jeder Temperatur
ist.
Der Druckabfallprozeß im Kanal 22 des Rohres 20 ist komplex
und hängt von der Geometrie des Strömungsquerschnitts von
dem einzelnen oder jedem einzelnen Kanal 22 ab.
Als Regel, und unabhängig von der Querschnittsgestalt, wird
eine turbulente Strömung einer laminaren Strömung vorgezo
gen, weil die Druckverluste bei einer turbulenten Strömung
exponential mit der durchschnittlichen Strömungsgeschwindig
keit (die bei einem gegebenen Querschnitt dem Durchsatz und
auch der Flammenhöhe äquivalent ist) zunehmen, wogegen bei
laminarer Strömung diese Zunahme nur linear ist. Wenn das
Feuerzeug mit der Gasphase arbeitet und der Durchfluß-Be
grenzungsvorrichtung ein normaler Strom, üblicherweise 1,2
mg/s, zugeführt wird, wird stets unter Turbulenzbedingungen
gearbeitet, unabhängig von der Geometrie des Strömungsquer
schnitts, bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 75 m/s
und einer Renyolds-Zahl, die stets größer als die für lami
nare Strömung ist.
Wenn das Feuerzeug mit der flüssigen Phase arbeitet, sind
besondere Maßnahmen zur Erzeugung einer turbulenten Strömung
notwendig. Beim Betrieb mit flüssiger Phase sind die Visko
sitäts- bzw. Reibungswiderstände des Flüssiggases (infolge
der größeren inneren Kohäsion der Flüssigkeitsmoleküle) sehr
viel größer, und diese Erscheinung kann verstärkt werden
durch Vergrößern des Umfanges vom Strömungsquerschnitt (ohne
die Größe des Querschnitts zu verändern), so daß eine Grenz
schicht entsteht und die parabolische Geschwindigkeitsver
teilung sich in eine Verteilung der Geschwindigkeit mit ebe
nen Schichten in der Masse eines Fluides ändert, wobei die
Druckverluste infolge der Viskosität sehr viel größer sind.
Als Strömungsquerschnitte werden solche bevorzugt, die den
in Fig. 3a bis 3f dargestellten Geometrien entsprechen. Ist
der innere Querschnitt des Kanals 22 im Rohr 20 kreisrund,
besteht beim Arbeiten des Feuerzeuges mit flüssiger und, bei
gleichen Druck- und Temperaturbedingungen, gasförmiger Phase
zwischen den Masseströmen ein Verhältnis von 15.
Wenn dagegen die Kanäle 22 längsgerichtete Flächen 24 auf
weisen, die mit sehr kleinem Zwischenraum einander gegenüber
angeordnet sind, wenn also die Kanäle die dargestellten Kon
figurationen haben, können die Durchsätze in beiden Be
triebsweisen - mit flüssiger und gasförmiger Phase - nahezu
gleich gemacht werden.
Unter den im vorstehenden Absatz beschriebenen Bedingungen
sind die auf Druckschwankungen zurückzuführenden Durchsatz
veränderungen gering. Bei Enddrücken von z.B. 2 bar und 5
bar weichen die Grunddurchsätze und folglich die Flammen
höhen um weniger als 20% vom Durchsatz bei 3,25 bar ab,
verglichen mit einem Wert von mehr als 100% bei herkömm
lichen bekannten Feuerzeugen.
Außer den weiter oben angegebenen Überlegungen werden bei der
Wahl dieser günstigsten Geometrie für den Strömungsquer
schnitt Stabilitätserscheinungen der Grenzschicht (L.
PRANDTL Results Aerodynamic Tests Institute, Göttingen, III.
Lieferung, 1927 und H. L. LANGHAAR Steady Flow in the transi
tion length of a straight tube, J. Appl Mech., Vol. 9, S.
55-58, 1942) und thermodynamische Erscheinungen aufgrund der
Flüssigkeitsausdehnung und der Phasenänderung berücksich
tigt, wobei diese Punkte schwierig zu beschreiben sind und
die Formulierung eines generellen Definitionsparameters für
die günstigste Geometrie, z.B. Verhältnis von Umfang zu
Strömungsquerschnitt, unmöglich machen.
Angesichts der im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen be
trächtlichen Wandfläche des Kanals 22 im den Durchsatz be
grenzenden Rohr 20, und weil ein solches Rohr nahezu voll
ständig in den Flüssiggas-Behälter eingetaucht ist (der eine
relativ sehr große Wärmespeichermasse ist), kann bei norma
ler Konfiguration (z.B. Rohr-Außendurchmesser 0,8 mm, Rohr
länge 50 mm und Wanddicke 0,25 mm) genügend Wärme (0,1 cal/s)
zur vollständigen Verdampfung des Flüssiggasstroms (bei
einem üblichen Durchsatz von 1,2 mg/s) beim Arbeiten mit
flüssiger Phase im Rohr 20 durch Konvektion und Leitung von
der Flüssigkeitsmasse zum Begrenzer (0,2 cal/s bei einemTempe
ratursprung von 15°C) und restliche Mengen durch
Eigenwärme oder durch Umwandlung der sich aus dem Druckver
lust bei Flüssigkeitsströmung ergebenden Energie in Wärme
zugeführt werden. Auch wenn das Rohr 20 mit flüssiger Phase
versorgt wird und die Verdampfung eintritt, während die
Flüssigkeit im Rohr 20 fließt, erreicht sie folglich das
stromab gelegene Ende der Verdampfungskammer 38 in Dampf
form, und da keine weitere Wärmezufuhr benötigt wird, können
ein Stützteil 14 und ein Kamin 30 benutzt werden, die keine
guten Wärmeleiter sind.
Wie schon angegeben, liegen die Massenstromschwankungen bei
gegebenen Zuführbedingungen innerhalb ±4% des Durchschnitts
wertes. Diese Schwankungen erzeugen vernachlässigbare Ände
rungen der Flammenhöhe (±1 mm bei einer üblichen 20-mm-Flam
me). Ist ein gleichmäßigerer Mengendurchsatz erforderlich,
wird bei Austritt aus dem Extruder ein erstes Stück mit ei
ner etwas größeren als der theoretischen Länge abgetrennt,
und danach (vor oder nach Einführen des Rohres 20 in das
Stützteil 14) und vor Einbau der Baugruppe in das Feuerzeug
wird eine Durchsatzmessung durch Zuführen von Luft oder ei
nes anderen bekannten Fluids bei bekanntem Druck vorgenom
men, wonach, abhängig vom Meßergebnis, ein zweiter Korrek
turschnitt vorgenommen wird, um die Durchsatzschwankung auf
jene zu reduzieren, die auf die Meß- und Schneidorgane zu
rückgeht. Dies ermöglicht es auch, Ausschußteile aus dem
Teilefluß herauszunehmen, bevor sie in Feuerzeuge eingebaut
werden, was die Kosten der auszusondernden Baugruppen er
höhen würde.
Claims (6)
1. Flüssiggas-Feuerzeug, umfassend ein Hauptteil (2), in
dem ein Behälter (4) für Flüssiggas ausgebildet ist, einen
Auslaßkamin (30), wobei die Entstehung einer Gasströmung
zwischen dem Behälter (4) und dem Kamin (30) möglich ist,
eine einen Deckel (34) umfassende Strömungs-Absperrvorrich
tung, eine nicht veränderbare Durchfluß-Begrenzungsvorrich
tung, und Mittel zum Leiten der Strömung aus dem Behälter
(4) heraus zur Strömungs-Absperrvorrichtung (34),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Durchfluß-Begrenzungsvorrichtung und die Strömungs-Ab
sperrvorrichtung (34) in Form eines einzelnen Rohres (20)
verwirklicht sind, das länger als 5 mm ist und mindestens
einen längsgerichteten Kanal (22) mit einem die Summe der
Strömungsquerschnitte von allen solchen Kanälen einschlie
ßenden Gesamtströmungsquerschnitt von 0,03 bis 0,002 mm2
aufweist, wobei das Rohr (20) entweder direkt oder unter
Zwischenschaltung eines Stützteils (14) hermetisch abdich
tend im Feuerzeug-Hauptteil (2) paßt.
2. Feuerzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Strömungsquerschnitt jedes Kanals (22) über der Länge
des Rohres (20) im wesentlichen konstant und bekannt ist.
3. Feuerzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens einer der Kanäle (22) längsgerichtete Flächen
(24) aufweist, die im wesentlichen einander gegenüber ange
ordnet sind und zwischen sich sehr enge Zwischenräume be
grenzen.
4. Feuerzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Rohr (20) eine zumindest annähernd zylindrische Außen
fläche und einen Außendurchmesser zwischen 0,5 und 1 mm auf
weist.
5. Feuerzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Stützteil (14) aus einem Wärme gut leitenden Werkstoff
hergestellt ist und ein ungefähr becherförmiges Verlänge
rungsstück (40) aufweist, das die Außenseite eines längsge
richteten Abschnitts des Auslaßkamins (30) mit einem ver
kleinerten radialen Spiel umschließt.
6. Feuerzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Rohr (20) aus einem Werkstoff von lipophobem Verhalten
hergestellt ist.
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---|---|---|---|
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