ИЗОЛИРОВАННАЯ СИСТЕМА ГОРЕЛКИ ДЛЯ ЗАЖИГАЛОК НА ГАЗОВОМ ТОПЛИВЕ Российский патент 2014 года по МПК F23Q2/173 

Область техники

Настоящее изобретение относится, в целом, к производящим пламя карманным зажигалкам, и, в частности, к карманным зажигалкам на газовом топливе.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время доступны два типа карманных зажигалок на газовом топливе. Первый тип устройств зажигалки на газовом топливе использует горелку последующего смешения для создания и поддержания пламени. Газ доставляется через горелку, которая извлекает кислород для возгорания из внешнего окружающего воздуха для горения. Такой тип возгорания характеризуется низкой скоростью, низкотемпературное желтое пламя иногда упоминается как традиционное или ленивое пламя.

Второй тип устройства зажигалки на газовом топливе содержит в составе горелку предварительного смешения. Этот тип горелки всасывает окружающий воздух через отверстия, выполненные в основании горелки, и объединяет необходимый кислород из воздуха с газовым топливом до возгорания. Такой тип возгорания характеризуется высокой скоростью, голубым пламенем. Зажигалки, которые используют горелки предварительного смешения, производят значительно более высокие температуры пламени, чем те, которые используют горелки последующего смешения, из-за более эффективного возгорания. Такие устройства обычно упоминаются как устройства голубого пламени, устройства пламени газовой горелки, или устройства зажигалок с невидимым пламенем. Горелки зажигалок с предварительным смешением горят при большем нагреве, и скорость делает пламя более стабильным и менее вероятно подверженным задуванию ветром или другими окружающими условиями.

Две основные системы зажигания обычно используются в сигарете на газовом топливе или в карманных зажигалках. Первый тип - это механизм зажигания с кремнем и колесом. Закаленное зажигающее колесо вращается по кремню, изготовленному из пирофорного материала. Функциональный контакт между зажигающим колесом и кремнем производит искру, которая направлена на зажигание топлива, как только оно выходит из выпускного газового канала. Другой тип системы зажигания - пьезоэлектрический. В этом типе системы зажигания, высоковольтный заряд создается, когда кристалл подвергается ударному воздействию. Искра создается, когда этот заряд перепрыгивает через предварительно заданный промежуток между электрическим контактом и газовым соплом, которое выполнено из проводящего материала. Эта искра поджигает газ, когда он выходит из сопла. Система зажигания с кремнем и колесом имеет некоторые преимущества перед пьезоэлектрическими системами зажигания, включая то, что она более надежная и стойкая, и более дешевая в производстве.

Более высокие температуры пламени, производимые горелками предварительного смешения, нуждаются в способе изолирования остальной зажигалки от сильного нагрева, получающегося во время возгорания, чтобы предотвратить повреждение внутренней горелки и компонентов клапана газоснабжения или возгорания ее содержимого. В большинстве случаев, проведенное тепло будет заставлять жидкое топливо вскипать возле клапана газоснабжения, что будет приводить к тому, что называется "газовой пробкой". Газовая пробка обычно возникает, когда жидкое топливо меняет состояние из жидкого на газообразное вокруг и около дозировочного клапана топлива. Это нарушает работу топливной системы и может быть причиной снижения давления подачи топлива в горелке. Топливо может испариться из-за избытка тепла, переданного от горелки. Газовая пробка может быть причиной уменьшенной высоты пламени и угасания пламени.

Одним из традиционных способов предотвращения повреждения компонентов карманной зажигалки, вызванного передачей тепла от пламени, является использование керамической изолирующей камеры сгорания. Керамическая камера окружает основание пламени и непосредственно связана со смесительным клапаном и блоком дозировочного клапана, которые поставляют газовое топливо. Керамические материалы являются плохими проводниками тепла, и поэтому хорошими изоляторами. Керамические материалы могут стать довольно горячими во время работы горелки предварительного смешения, но переход этого тепла понижен из-за плохой теплопроводности. Многие керамические материалы также являются легкими и используются в производстве карманных зажигалок. Однако керамика имеет много недостатков в том, что она является хрупким материалом, и подвержена разрушению, когда подвергается резкому удару. Керамический изолятор, таким образом, не защищает другие компоненты зажигалки, расположенные около пламени.

Кроме того, в некоторых конструкциях предшествующего уровня техники камера сгорания и дозировочный топливный клапан соединены пластиковыми трубками для подачи топлива. Пластиковый материал трубок предназначен для работы в качестве изолятора, задерживающего перенос тепла в топливоподачу. Однако, недостаток этой конструкции заключается в том, что камера сгорания и смесительный клапан не жестко связаны с дозировочным клапаном топлива. Это нежесткое соединение между критическими компонентами системы подачи топлива увеличивает шансы для блока горелки отсоединиться от газового дозировочного клапана во время использования или транспортировки зажигалки, что, в свою очередь, станет причиной прерывания подачи топлива в место возгорания. Блок горелки, который непосредственно и жестко соединен с дозировочным клапаном топлива, обеспечивает то, что подача топлива в место возгорания не будет прервана.

Фиг.1 - увеличенное сечение блока 6 горелки предшествующего уровня техники. Компоненты блока 6 горелки включают изолирующую камеру 7, соединительную муфту 8, отверстие 10 воздухоприемника и корпус 11. Фиг.2 - детальное сечение Фиг.1, иллюстрирующее обычно используемые компоненты в конструкциях блока горелки согласно предшествующему уровню техники. Изолирующая камера 7 обычно создается из керамического материала. Поэтому, как обсуждалось выше, изолирующая камера 7 подвержена разрушению, когда подвергается резкому удару. Ссылаясь теперь на Фиг.1 и 2, соединительная муфта 8 требует присутствия одного или более уплотнительных колец 14, кольцевых прокладок 13 и дисков с газовым соплом 12 для соединения поверхности соединительной муфты 8 и корпуса 11. Специалисту в данной области должно быть понятно, что блок 6 горелки может не быть непосредственно и жестко связан с источником выделения газа обратного потока в соединительной муфте 8, и что соединительная муфта 8 не обеспечивает тепловых изоляционных свойств. Это может привести к прерыванию подачи топлива в место возгорания. Таким образом, недостатком предшествующего уровня техники является блок горелки, который разрешает жесткую установку и взаимосвязь между горелкой и входными компонентами доставки газа, и который также изолирует перенос тепла оттуда.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение избегает недостатков хрупких керамических изоляционных материалов и условий, возникающих из-за переноса тепла в топливный резервуар зажигалки. Тем не менее, используются твердый изолятор и металлическая камера сгорания. В конструкциях карманной зажигалки согласно предшествующему уровню техники использовались пластиковые трубки в качестве изолятора для соединения блока горелки и дозировочного клапана топлива. Это нежесткое соединение увеличивает вероятность для компонентов зажигалки стать разъединенными и поврежденными. Использование резиновых трубок также требует отдельного диска с газовым соплом, чтобы уплотнить соединение. Этот диск с газовым соплом требует одну и более кольцевую прокладку и уплотнительные кольца, чтобы гарантировать целостность уплотнения. В настоящем изобретении используется конструкция, состоящая из изолирующего жесткого соединения блока горелки и дозировочного клапана топлива, которое сильно снижает перенос тепла в топливный резервуар. Соединительная часть горелки, которая соединяет блок горелки и дозировочный клапан топлива, состоит из высокотемпературного, стабильного и изоляционного материала, предпочтительно такого материала, как термореактивная пластмасса или высокотемпературный прочный термопластик. Один из примеров такого материала - полиэфирамид, производимый корпорацией Saudi Basic Industries Corp, Саудовская Аравия под торговой маркой Ultem®. Другим вариантом мог бы быть фенопласт. Использование жаропрочного пластика учитывает сдерживание распространения тепла внутри блока горелки, таким образом, изолируя топливный резервуар от тепла, произведенного горением топлива. Кроме того, конструкция соединительной части исключает необходимость в отдельных компонентах, используемых для уплотнения поверхности между блоком горелки и дозировочным клапаном топлива. В описанной здесь соединительной части используется отдельный диск с газовым соплом, компрессионная кольцевая прокладка, при этом уплотняющее кольцо не нужно, потому что газовое сопло встроено в соединительную часть. Это исключает вероятность того, что уплотнительное кольцо выйдет из строя в результате воздействия высокой температуры, упрощает процесс сборки и снижает стоимость.

Термоизоляционные керамические камеры обычно встраиваются в карманные зажигалки на газовом топливе, чтобы препятствовать переносу тепла от пламени к топливоподаче. Керамические материалы - обычно легкие материалы и хорошие теплоизоляторы. Однако керамические материалы являются хрупкими и восприимчивыми к разрушению и скалыванию, когда подвергаются внезапному воздействию, и поэтому в достаточной мере не защищают компоненты зажигалки от воздействий, наблюдаемых в повседневном использовании. Жаропрочная соединительная часть настоящего изобретения предотвращает перенос тепла от пламени зажигалки к топливоподаче, делая, таким образом, использование керамического изолятора ненужным. Улучшенная соединительная часть позволяет использовать металлическую камеру сгорания, предпочтительно сконструированную из такого материала, как нержавеющая сталь или вольфрам, вместо обычной термоизоляционной керамики. Жесткая и ударопрочная металлическая камера сгорания защищает другие компоненты зажигалки, соседние с пламенем.

Использование жесткого соединения системы подачи топлива и более прочной камеры сгорания сильно снижает вероятность выхода из строя, что может произойти в результате внезапного воздействия, такого как падение. Эти и другие преимущества, и отличительные признаки описанного устройства будут в дальнейшем проиллюстрированы со ссылкой на прилагаемые чертежи и описание.

Описание чертежей

Фиг.1 - сечение конструкции горелки предшествующего уровня техники.

Фиг.2 - увеличенное частичное сечение, изображающее компоненты, используемые в конструкции горелки предшествующего уровня развития техники.

Фиг.3 - боковое сечение блока всей зажигалки, содержащей систему горелки согласно настоящему изобретению.

Фиг.4 - вид в вертикальном разрезе системы горелки согласно изобретению, соединенной с клапаном подачи топлива.

Фиг.5 - боковое сечение системы горелки согласно изобретению, соединенной с клапаном подачи топлива вдоль линии V-V на Фиг.4.

Фиг.6 - боковое сечение системы горелки согласно настоящему изобретению.

Фиг.7 - увеличенное боковое сечение, изображающее соединительную часть согласно настоящему изобретению.

Наилучший вариант осуществления изобретения

Ссылаясь теперь на Фиг.3, проиллюстрирована зажигалка 20 согласно настоящему описанию. Однако, следует понимать, что другие формы зажигалки могут быть использованы в качестве альтернатив конкретной конструкции зажигалки 20, изображенной на Фиг.3, и что зажигалка 20 представлена в качестве примера, чтобы проиллюстрировать аспекты настоящего изобретения. В действительности, зажигалка 20 может иметь любую конструкцию зажигалки, которая включает в состав систему горелки, как описано здесь.

Ссылаясь снова на Фиг.3, зажигалка 20 состоит из топливного резервуара 3, выпускного клапана 4 топлива, дозировочного клапана 5 топлива, и блока 6 горелки, все имеющие обычную конструкцию, очевидную для специалистов в данной области. Зажигалка 20 включает центрально расположенный перепускной канал 30 газового топлива. Центрально расположенный перепускной канал 30 газового топлива расположен в центре блока 6 горелки и проходит от блока 6 горелки до топливного резервуара 3. Перепускной канал 30 газового топлива показан на Фиг.3 в круглой конфигурации. Для специалистов будет очевидным, что для блока горелки могут быть подходящими и другие формы, такие как квадрат, прямоугольник и подобные.

Перепускной канал 30 газового топлива сообщается по текучей среде с клапанным топливным резервуаром 3, который обычно содержит горючее топливо, такое как бутан или похожее горючее топливо под давлением, чтобы поддерживать топливо в резервуаре в жидкой фазе. Работа топливного резервуара 3 будет очевидна для специалистов в данной области, и поэтому детально здесь не обсуждается. Из-за того, что многие виды топлива, употребляемые для использования в зажигалках, такие как бутан, являются летучими, жидкое топливо превращается в легковоспламеняющийся пар при падении давления, когда выходит из топливного резервуара 3. Зажигалка имеет дозировочный клапан 5 топлива, который дозирует бутан, когда газ выходит. Газообразное топливо проходит через дозировочный клапан 5 топлива и перепускной канал 30 газового топлива. Кремень 2 и закаленное зажигающее колесо 1 составляют систему зажигания, которая может быть в виде описанной в патенте US №6247920, выданном 19 июня 2001 г. (Pfeil), все содержание которого включено в качестве ссылки. Данная система зажигания используется, чтобы зажечь газообразное топливо, когда оно выходит из перепускного канала 30 газового топлива через выход 26. Блок 6 горелки устанавливается таким образом, что выход 26 перепускного канала 30 газового топлива так взаимно расположен с кремнем 2, что искры от кремня 2 способны зажечь газ, когда он выходит из перепускного канала 30 газового топлива через выход 26. Альтернативные способы создания искры для зажигания топлива, такие как пьезоэлектрическая система, могут быть рассмотрены и использованы, как описано выше.

Ссылаясь теперь на Фиг.4 и 5, в одном исполнении настоящего изобретения, блок 6 горелки сообщается по текучей среде с соплом 9 дозировочного клапана 5 топлива через соединительную муфту 18. Соединительная муфта 18 выполнена из жаропрочного и изоляционного материала, например, из термопластика и очень жаропрочного термопластика, такого как Ultem®. В результате, тепло, произведенное высокотемпературным предварительным смешением или голубым пламенем, содержится внутри камеры 16 сгорания, как обсуждается ниже, и топливный резервуар 3 изолирован от этого произведенного тепла, от возгорания топлива. Это уменьшение в удержании и переносе тепла уменьшает количество тепла, переданное в топливный резервуар. Это, в свою очередь, снижает возможность образования условий газовой пробки. Блок 6 горелки непосредственно и жестко связан с дозировочным клапаном 5 топлива, обеспечивая увеличенную и непрерывную подачу топлива в место возгорания. Фиг.5 - сечение Фиг.4 вдоль линии V-V, показывающее детали компонентов, используемых в сборке блока 6 горелки с отверстием 10 воздухоприемника для смешения топлива и дозировочным клапаном 5 топлива.

Кроме того, камера 16 сгорания связана с блоком 6 горелки. Камера 16 сгорания выполнена из материала, такого как нержавеющая сталь, вместо термоизоляционных керамических материалов предшествующего уровня техники. Специалисту в данной области должно быть понятно, что камера сгорания может быть выполнена из любого жаропрочного металла. Металлическая камера 16 сгорания защищает компоненты, соседние с пламенем, от тепла пламени предварительного смешения. Металлическая камера 16 сгорания также прочнее и более устойчива к внешним воздействиям, чем керамические материалы предшествующего уровня техники, таким образом, защищая другие компоненты от повреждения из-за внезапного воздействия, такого как падение.

Конфигурация, как показано на Фиг.4 и 5, позволяет непосредственное соединение блока 6 горелки и камеры 16 сгорания с дозировочным клапаном 5 топлива посредством соединительной муфты 18. В отличие от конфигураций предшествующего уровня техники, в которых используются пластиковые трубки, соединительная муфта 18 обеспечивает жесткое и стабильное соединение и, таким образом, снижает вероятность того, что блок 6 горелки отсоединится от дозировочного клапана 5 топлива. Использование соединительной муфты 18, выполненной из жаропрочного стабильного изоляционного материала, также снижает перенос тепла в топливный резервуар 3. Соединительная муфта 18 позволяет использовать металлическую камеру 16 сгорания вместо керамической изоляционной камеры 7, обеспечивая увеличенную защиту компонентов зажигалки.

Блок 6 горелки имеет по меньшей мере одно отверстие 10 воздухоприемника, которое сообщается по текучей среде с перепускным каналом 30 газового топлива. Во время работы зажигалки 20 топливо доставляется через перепускной канал 30 газового топлива, воздух из воздушной окружающей среды входит в отверстие 10 воздухоприемника, где он смешивается с топливом в перепускном канале 30 газового топлива, после чего он проходит через выход 26 к блоку 6 горелки. После зажигания смесь воздуха и топлива, выходящая из блока 6 горелки, воспламеняется голубой формой пламени.

Фиг.6 и 7 показывают увеличенные сечения блока горелки настоящего изобретения. Это сечение показывает блок 6 горелки с модифицированной соединительной муфтой 18, вставленной в него. Соединительная муфта 18 может быть фрикционно или резьбовым соединением закреплена в гнезде, сформированном в корпусе 11, и фрикционно или резьбовым соединением соединена с дозировочным клапаном 5 топлива. Модифицированная соединительная муфта 18 имеет встроенное газовое сопло 24, которое устраняет необходимость в отдельном диске 12 с газовым соплом, уплотнительном кольце 14 или кольцевой прокладке 13, которые использовались на предшествующем уровне техники и изображены на Фиг.4 и 5. Встраивание газового сопла 24 конической формы в модифицированную соединительную муфту снижает необходимость в уплотнительном кольце и связанную с этим возможность выхода уплотнительного кольца из строя из-за воздействия высокой температуры или чрезмерного использования. Использование встроенного газового сопла 24, которое предпочтительно расположено центрально на оси модифицированной соединительной муфты 18, также снижает количество компонентов, необходимых для конструкции зажигалки 20, и снижает затраты на сборку. Жаропрочный и изоляционный материал модифицированной соединительной муфты 18 также создает изоляционный барьер, чтобы снизить перенос тепла в дозировочный клапан 5 топлива через сопло 9, как показано на Фиг.2 и 3.

На практике потребитель может инициировать пламя приведением в действие зажигалки пальцем, чтобы вызывать поток текучей среды из топливного резервуара 3 в и через дозировочный клапан 5 топлива и перепускной канал 30 газового топлива. Используемый здесь термин "текучая среда" относится к текучей среде в газообразном состоянии, жидком состоянии, состоянии плазмы, и (или) их комбинациям. Топливо может проходить через регулятор 22 потока газа перед вхождением в перепускной канал 30 газового топлива. Такая система подробно описана в патентной заявке US №2007/0089488, опубликованной 13 октября 2006 г. (McDonough et al.), все содержание которой включено в качестве ссылки, и может включать ряд клапанов и ограничителей потока. Топливо проходит через дозировочный клапан 5, который жестко связан с блоком 6 горелки. Топливо смешивается с окружающим воздухом, входящим через отверстие 10 воздухоприемника, который сообщается по текучей среде с перепускным каналом 30 газового топлива. Топливо затем выходит из перепускного канала 30 газового топлива через выход 26 и в блок 6 горелки. Топливо зажигается системой зажигания, которая также активируется пальцем потребителя. В результате создается голубое пламя предварительного смешения, которое дает более высокое тепло и стабильность.

Хотя изобретение описано с конкретными примерами осуществления, оно не предназначено для ограничения объема изобретения сформулированными частными формами, а, наоборот, предназначено для охвата таких альтернатив, модификаций и эквивалентов, которые могут быть включены в рамках сущности и объема изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения.

Блок горелки для зажигалок на газовом топливе включает металлическую камеру сгорания, жестко связанную с дозировочным клапаном топлива. Горелка и топливный клапан жестко связаны через изоляционный соединительный элемент. Это обеспечивает более надежную конструкцию и снижает перенос тепла от горелки к источнику топлива, ослабляя условия для газовой пробки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Блок горелки воспламеняющегося топлива, включающий: источник топлива; перепускной канал газа, который сообщается по текучей среде с указанным источником топлива; по меньшей мере одно отверстие воздухоприемника, которое сообщается по текучей среде с указанным перепускным каналом газа; блок камеры сгорания, который сообщается по текучей среде с указанным перепускным каналом газа; и жесткую, жаропрочную и изоляционную соединительную муфту, соединяющую указанный блок камеры сгорания с указанным источником топлива, через которую направлен перепускной канал газа.

2. Блок горелки по п.1, в котором соединительная муфта включает высокотемпературный прочный термопластик.

3. Блок горелки по п.2, в котором высокотемпературный прочный термопластик выбирается из группы, состоящей из фенолов и полиэфирамидов.

4. Блок горелки по п.1, в котором блок камеры сгорания включает металл.

5. Блок горелки по п.4, в котором блок камеры сгорания выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из нержавеющей стали и вольфрама.

6. Блок горелки по п.1, в котором топливо включает один или более углеводородов.

7. Блок горелки по п.6, в котором топливо включает бутан.

8. Блок горелки по п.1, в котором окружающий воздух входит в перепускной канал газа через отверстие воздухоприемника и смешивается с топливом.

9. Блок горелки по п.8, в котором окружающий воздух смешивается с топливом до вхождения в блок камеры сгорания.

10. Блок горелки по п.1, в котором искры от зажигателя направляются к выходу блока горелки.

11. Блок горелки по п.1, включающий дозировочный клапан топлива, который сообщается по текучей среде с указанным перепускным каналом газа между указанным источником топлива и указанной соединительной муфтой.

12. Блок горелки по п.11, в котором указанный дозировочный клапан топлива присоединен к указанной соединительной муфте одной из резьб или прессовой посадкой.

13. Блок горелки по п.1, в котором указанная соединительная муфта присоединена к указанному блоку камеры сгорания одной из резьб или прессовой посадкой.

14. Блок горелки по п.1, в котором указанная соединительная муфта далее включает встроенное коническое газовое сопло, выполненное с возможностью дозирования потока газа через него.

15. Блок горелки по п.14, в котором указанное газовое сопло соединительной муфты расположено по центру внутри указанной муфты и обеспечивает прохождение текучей среды между указанным источником топлива и указанным блоком камеры сгорания.

16. Блок горелки воспламеняющегося топлива, включающий: источник топлива; перепускной канал газа, который сообщается по текучей среде с указанным источником топлива; по меньшей мере одно отверстие воздухоприемника, которое сообщается по текучей среде с указанным перепускным каналом газа; блок камеры сгорания, который сообщается по текучей среде с указанным перепускным каналом газа; и жесткую, жаропрочную и изоляционную соединительную муфту, соединяющую указанный блок камеры сгорания с указанным источником топлива, через которую перепускной канал газа направлен, и регулирует поток газа через блок горелки.