Пьезоэлектрическое запальное устройство Советский патент 1977 года по МПК F23Q3/00 

1

Изобретение касается конструкций пьезоэлектрических запальных устройст и может быть использовано, например, в зажигалках.

Известно пьезоэлектрическое запальное устройство l , используемое, в частности, в зажигалках, содержащее приводной элемент, корпус из немагнитного материала, установленные в нем пьезоэлектрический преобразователь и ударнцй механизм, имеющий рабочую и возвратную пружины, связанный с ними боек, вдаолнённый из магнитного матерййла И пи меньшей мере один постоянный магнит .Недостаток из вестного устройства .в,:ТОм, ;что для создания определенно1О;удерживающего усилия приходится йрименять относительно большой магнит Кроме того, после отрыва от магнита б.оек остается очень долго в зоне действия магнита, вследствие iero большая часть накопленной в пружине энергии затрачивается не на ускорение бойка, а на преодоление силы притяжения между маг нитом и бойком. Этим обусловлена низкая надежность зажигания известного пьезозапальника.

Цель изобретения - уменьшение габаритов устройства и повьлиение надежности зажигания. Это достигается тем, что устройство имеет удерживатаций элемент, выполненный из магнитного материала, жестко связанный с корпусом и образующий с постоянным магнитом и бойком в положении покоя последнего замкнутую магнитную цепь. Кроме того в предлагаемом устройстве часть бойка, обращенная к пьезоэлектрическому преобразователю, выполнена вьтуклой; боек выполнен в виде стакана, открытая часть которого обращена к удёрживакхдему элементу, а постоянный магнит помещен в стакан и закреплен на его дне; удерживалвдий элемент представляет собой пластину с выступом, причем пластина связана с корпусом через выступ и обращена к бойку; удерживакадий элемент выполнен в виде блоков, размещенных пр внутреннему периметру корпуса, апостоянный магнит прикреплен к блокам и имеет продольное отверстие для размещения рабочей пружины и приводного элемента; магнит и боек установлены один относительно другого с зазором, образуювдиь: шунтирующий проход в замкнутой магнитной цепи.

Устройство имеет дополнительный элемент для повышения удара бойка. выполненный из магнитного материала и закрепленный на поверхности постоянного магнита, обращенной к удерживающему элементу, а также шток; дополнительный элемент для повышения энергии 1удара бойка выполнен в виде пластины, связанной с рабочей и возвратной пружинами посредством штока, щзи этом удерживающий элемент предст ляет собой шайбу, в отверстии которо размещен шток. Кроме того, в предлаг iBMOM устройстве боек прикреплен к по стоянному магниту и имеет хвостовик, при этом дополнительный элемент для повышения энергии удара бойка и постоянный магнит вьтолнены в виде колец,, в отверстиях которых аксиально расположен хвостовик бойка. На фиг. 1-4 изображены четыре пре лагаемые варианта выполнения пьезоза пальника в осевом разрезе. Показанный на фиг. 1 пьезозапальник содержит цилиндрический корпус 1 из немагнитного материала. В нижней части этого корпуса помещается пьезоэлектрический преобразователь 2, с держащий два пьезокристгллических кри талла з, между которыми помещается высоковольтный электрод 4. Внутри эт го преобразователя находится отражательная пластинка 5. Преобразователь окружен снаружи у корпуса изолирующим слоем б и опирается своей нижней торцовой поверхностью на дно 7 корпуса 1. Над отражательной пластинкой 5 находится боек 8 в виде стакана, в который помещек и закреплен на его дне постоянный магнит 9. Между магнитом 9 и бой ком 8 имеется зазор, образующий шунтирующий проход в замкнутой магнитной цепи. Сверху над бойком 8 находится удерживающий элемент 10, выполненный в виде пластины, от которой отходит кверху выступ. Элемент 10 выполнен из ферромагнитного материала, а нижняя пластинообразная часть его перекрьшает открытую торцевую сторону бойка 8 и в состоянии покоя примыкает к последней, так что состоящая иэ бойка 8, постоянного магнита 9 и удерживающего элемента 10 магнитная цепь замыкается. Выступ удерживающего элемента 10 связан неподвижно со вставкой 11, сделанной предпочтительно из пластмассы, в которой имеется в верхней части поперечное отверстие 12 пля прохода фиксирующего;штифта 13, смон тированного в отверстиях 14 корпуг са. Таким образом, удерживающий элемент - 10 жестко связан с корпусом 1. Сверху над удерживающим элементом 10 наход;ится приводной элемент 15 в виде колпачйа, в котором имеются не менее чем два расположенных диаметрально противоположно продолговатых отверстия 16, сквозь которые пропущен удерживающий штифт 13 и которые ограничивают подвижность этого колпачка. Нижний край приводного элемента 15 имеет площадку 17 для упора рабочей пружины сжатия 18, опирающейся другим концом на боек 8 В устройстве имеется, кроме того, возвратная пружина 19, которая вставлена между преобразователем 2 и выемкой в форме заплечика 20 на бойке 8. Часть бойка 8, обращенная к пьезоэлектрическому преобразователю 2, выполнена выпуклой. На фиг. 2 показан ударный механизм второго вар.ианта устройства. В этом варианте удерживающий элемент 10 выполнен в виде блоков, размещенных по внутреннему периметру корпуса, а постоянный магнит 9 прикреплен к этим блокам и имеет продольное отверстие для размещения рабочей пружины 8. и приводного элемента 15.Боек здесь выполнен в виде диска 21 с направляющей цапфой 22. Конструкция третьего варианта устройства .(фиг. 3) имеет цилиндрический корпус 1 из немагнитного материа.ла. Внизу в этом корпусе находится пьезоэлектрический преобразователь 2, который содержит два пьезокристалла 3, между которыми расположен высоковольт-Иьай.. электрод 4. На верхней стороне преобразователя находится сферическая отбойная плитка 23. Над отбойной плиткой находится боек 8, внутри которого укреплен магнит 9. Сверху над бойком находится удерживающий элемент 10 в шайбы, которая прикреплена к стенке корпуса штифтами 13. Устройство также имеет дополнительный элемент для повышения энергии удара бойка, выполненный в виде пластинки 24 из магнитного материала и закрепленной на поверхности постоянного магнита 9, обращенной к удерживающему элементу-. Пластинка 24 связана с рабочей 18 и возвратной 19 пружинами посредством щтока 25 со шляпкой 26, размещенного в отверстии 27 удерживающего элемента. Приводной элемент 15 устройства выполнен в виде нажимного колпачка. Толщины постоянного магнита и магнитопроводной пластинки 24 рассчитаны так, что верхняя свободная сторона последней находится в плоскости края бойка, обращенного, к удерживающему элементу. На фиг. 4 показан вариант пьезоэлектрического запального устройства, отличающийся.от устройства на фиг. 3 выполнением бойка 8 с хвостовиком 28, причем боек прикреплен к постоянному магниту 9, а дополнительный элемент 29 для повышения энергии удара бойка и магнит 9 выполйены в виде колец, в отверстиях 30 и 311 оторых расположен хвост овик 28 бойка. Кроме того, имеются незначительные изменения в расположении возвратной 19 и рабочей 18 пружин и выполнении приводного элемента 15 в сравнении с третьим вариантом пьеэозапальника. Принцип действия предлагаемого уст ройства поясняется на примере первого варианта его выполнения. При нажиме на колпачок элемента 15 происходит сжатие рабочей прухсины 18, и поэтому создается усилие, действующее на боек 8. Как только сила реакции в сжатой управляющим колпачком пр жине превысит-силу, удерживающую боек на удерживающем элементе 10, боек сра зу отходит от него и ускоряется дейст вием освобоясдающейся энергии, накопренной в пружине 18, в направлении к пластинке 5 преобразователя 2. При этом бойку 8 нужно преодолевать только силу притяжения, которая быстро уменьшается по мере удаления от удёрживающего элемента 10, и силу, требую щуюся для сжатия возвратной пружины 1 Когда боек 8 ударяется о пластинку 5 преобразователя 2, на преобразователь оказывается кратковременное да ление, вследствие чего на высоковольт ном электроде 4 возникает импульс выс кого напряжения, необходимый для созд ния искры и зажигания горючей смеси, например газа,в зажигалке. При отпус кании колпачка элемента 15 происходит сначала возвращение рабочей пружины в ее нейтральное положение, после чбго боек 8, пружина 18 и управляющий колпачок приподнимаются возвратной пружиной 19 до ее положения покоя, в котором боек 8 опять удерживается ма нитным притяжением на удерживающем элементе 10. При такой конструкции в магнитной цепи нет воздушных зазоров, в связи с чем постоянней магнит 9 развивает максимальную силу притяжения. Третий и четвертый варианты устройства имеют особенность, связанную с введением дополнительного элемента для повышения энергии удара бойка. В частности по третьему варианту при отрыве пластинки 24 от удерживающего элемента последнийпереводит силовые -линии магнитного поля на кра бойка быстрее, чем в ранее описанных конструкциях.По четвертому варианту в начале перемещения бойка из него исходит только слабый магнитный поток рассеяния, так как магнитопроводное кольцо 29 собирает исходящие от приржающей полюсной поверхности кольцевого магнита 9 силовые линии поля и концентрирует их в воздушном зазоре 31 между магнитопроводным кольцсм 29 и хвостовиком 28 бойка. Предложенноеустройство -развивает относительно высокое удерживающее усилие, но сила притяжения резко понижается уже на малом расстоянии бойка от удерживающего элемента, вследствие чего накопленная энергии равочей пружины преобразуется эвачительной частью в кинетическу энергию что, в свою очередь, надежность зажигания. Формула изобретения 1iПьезоэлектрическое запальное устройство, например, для зажигалок, содержащее приводной элемент, корпус иэ немаТгнитного материала, установленные в нем пьезоэлектрический преобразователь и ударный механизм, имекндий рабочую и возвратную пружины, связанный с ними боек, выполненный из магнитного материала, и по меньшей мере один постоянный магнит, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов и повьааения надежности зажигания, оно имеет удерживаюощй элемент, выполненный иэ магнитного материала, жестко связанный с корпусом и образующий с постоянньм ма гнитом и бойком в неподвижнс 1 положении последнего замкнутую магнитную цепь. 2. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что часть бойка, обращенная;к пьезоэлектрическому преобразЪвателю, выполнена выпуклой. 3..Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что боек выполнен а виде стакана, открытая часть которого обращена к удерживающему элементу, а постоянный магнит помеден в стакан и закреплен на его дне. 4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что удерживсцощий элемент представляет собой пластину с выступом, причем пластина связана с корпусе через выступ и обращена к бойку. 5.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что удерживающий элемент вьшопнен в виде блоков, размещенных по внутреннему периметру корпуса, а постоянный магнит прикреплен к блокам и имеет продольное отверстие для размещения рабочей пружины и приводного элемента, 6.Устройство до п. 1, отличающееся тем, что магнит и боек установлены один относительно другого с зазором, образуюцим шунтирующий проход в замкнутой магнитной цепи. 7.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно имеет дополнительный элемент для повышения энергии-уд ар а бойка, выполненный из

магнитного материала и закрепленный на поверхности постоянного магнита, обращенной к удерживаклдему элементу.

8. Устройство по пп. 1-3 и 7, о тличающееся тем , что оно имеет шток, а дополнительный элемент для повышения энергии удара бойка выполнен в виде пластины, связанной с рабочей и возвратной пружинами посред ством штока, при этсял удерживанидий sjieMeHT представляет собой шайбу, в отверстии которой размещен шток.

9. Устройство по пп. 1,2 и 7, отличающееся тем , что боек прикреплен к постоянному магниту и имеат хвостовик, при этом дополнительный Элемент для повышения энергии удара бойка и постоянный магнит выполнены в виде колец, в отверстиях которых аксиально расположен хвостовик бойка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции

1602085, кл. F 23 Q, 1971.f

/5

rS

го

X

ts

С7ТГЛ

.fO

s

-18 -ЕВ

-11

/$

УУчУХХХЧХЧУчХУ

Ь;;;.;

;-:tP45 i

щ

(SS2S.S5SiJ Фиг, f