устройство регулирования потока для газовыпускающего средства и способ изготовления фильтра для использования в устройстве регулирования потока топлива

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ДЛЯ ГАЗОВЫПУСКАЮЩЕГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИЛЬТРА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УСТРОЙСТВЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ТОПЛИВА.

1. Устройство регулирования потока для газовыпускающего средства, содержащее топливный резервуар и сопло для выпуска газа, соединенные между собой каналом с расположенным в нем фильтром в виде диска из полимерного материала, тело которого образовано соединенными между собой микроячейками для прохода топлива, отличающееся тем, что в теле диска фильтра между его ячейками выполнены замкнутые пузырьки, расширяющиеся под воздействием температуры, для регулирования проходного сечения микроячеек и соответственно потока топлива.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диск фильтра выполнен с оплавленными непроницаемыми верхней и нижней поверхностями.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что соединение микроячеек ориентировано в направлении между упомянутыми оплавленными поверхностями.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве полимерного материала диска фильтра использован уретан простого эфира, а его микроячейки выполнены с размером 10 - 300 мкм.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что диск фильтра выполнен с плотностью 0,1 - 0,6 г/см².

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что диск фильтра выполнен с оплавленными непроницаемыми верхней и нижней поверхностями.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение микроячеек ориентировано перпендикулярно к направлению упомянутого канала.

8. Способ изготовления фильтра для использования в устройстве регулирования потока топлива путем формирования заданной формы фильтра из листа полимерного материала, имеющего оплавленные верхнюю и нижнюю поверхности, соединенные в заданном направлении микроячейками, заполненными воздухом, отличающийся тем, что перед формированием заданной формы фильтра лист подвергают вертикальному тепловому прессованию при заданной температуре в течение заданного времени с образованием из части микроячеек замкнутых воздушных пузырьков, после чего формируют путем штамповки диск фильтра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам регулирования факела для газовых сигаретных зажигалок, горелок щипцов для завивки волос и других аналогичных средств.

Цель изобретения состоит в создании постоянного потока газообразного топлива через клапан сопла или горелки зажигалок или других пламяобразующих средств и соответственно в устранении необходимости в элементе регулирования потока топлива, регулируемого вручную.

Микроячеистый полимер в листовой форме деформируется в результате теплового сжатия в специфических условиях и после этого дискообразные фильтры изготавливаются для монтажа в клапане горелки зажигалки или другого средства. Тепловое сжатие микроячеистого полимера образует замкнутые пузырьки, которые закрывают некоторые каналы, через которые может проходить газ, образуемый остающимися постоянными соединительными микроячейками. Во время функционирования зажигалки или другого средства повышение температуры сопровождается расширением ранее образованных замкнутых пузырьков, что приводит к сжатию соединительных постоянных микроячеек, через которые проходит топливо, тем самым автоматически снижая поток топлива через них.

На фиг.1 приведен график, иллюстрирующий зависимость между температурой и давлением пропана, i-бутана и n-бутана; на фиг.2 - график, иллюстрирующий зависимость между температурой и высотой пламени в зажигалках, использующих предшествующие фильтры; на фиг.3 - горелки, снабженный предшествующим фильтром управления потоком, продольный разрез; на фиг.4 - клапан зажигалки, отличающийся микропористой мембраной, выполненной, в частности, из молекулярно ориентированного олефина, например полипропилена или полиэтилена, продольный разрез; на фиг.5 показаны предшествующий микропористый фильтр и покрывающий его пористый лист в сечении; на фиг.6 схематично показаны стадии способа изготовления фильтра согласно изобретению из скатанных листов микроячеистого полимера; на фиг.7 изображена часть микроячеистого полимерного фильтра перед его тепловым сжатием, в сечении; на фиг.8 - то же, часть микроячеистого полимерного фильтра после его теплового сжатия в сечении показывающем переформирование структур замкнутых воздушных пузырьков, в частности снижение количества постоянных соединенных микроячеистых образований, которые определяют каналы, через которые может проходить газообразное топливо; на фиг.9 представлен клапан горелки, отличающийся микроячеистым полимерным фильтром, продольный разрез; на фиг.10 показана та часть клапана горелки, которая поддерживает микроячеистый полимерный фильтр, показывающий схематично канал для топлива через непрерывно соединенные микроячейки; на фиг.11 изображен в перспективе микроячеистый полимерный фильтр, где показан радиально направленный внутрь канал для топлива через него; на фиг.12 - график, показывающий эффект изменения времени стадии теплового сжатия на высоту пламени при изменениях температур; на фиг.13 - график, показывающий высоту пламени при изменении температур в случае предшествующего устройства регулирования потока и в случае изобретения; на фиг.14 показана часть щипцов для завивки волос, нагретых газом, содержащих элемент регулирования потока, отличающийся микроячеистым полимерным фильтром, в сечении; на фиг. 15 - фотография микроячеистого полимерного материала при увеличении в 45 раз; на фиг.16 - фотография микроячеистого полимерного материала при увеличении в 200 раз; на фиг.17 - фотография микроячеистого полимерного материала при увеличении в 500 раз; на фиг.18 - фотография термально сжатого микроячеистого полимерного материала при увеличении в 40 раз; на фиг.19 - фотография термально сжатого микроячеистого полимерного материала при увеличении в 200 раз.

Описание предпочитаемого варианта реализации изобретения.

На фиг. 1 и 2 представлены графики, иллюстрирующие зависимость между давлением и температурой газа и высотой пламени и температурой соответственно. На фиг.1 видно, что если температура в зажигалке повышается, давление газа увеличивается. На фиг.2 показана зависимость между высотой пламени и температурами в зажигалках с использованием предшествующих фильтров. Из вышеприведенного видно, что если температура топлива повышается, необходимо управлять длиной пламени, чтобы обеспечить надежность и безопасность.

В конструкции клапана горелки по фиг.3 сжиженный газ из резервуара 1 проходит вверх через пористый полиэтиленовый фильтр 2 и газифицируется на его верхнем конце. Газообразное топливо затем проходит через дискообразный фильтр 3, который покоится на гнездообразном держателе 4. Операционная ручка образована на зажигалке или другом средстве, так что, когда пользователь активизирует ее, сопло 5 перемещается вверх под действием пружины, удаляя прокладку 6 из контакта с гнездом 7, давая возможность газифицированному топливу входить в сопло 5 через канал 8. Регулирующий рычаг (не показан) может использоваться для поворачивания наружного подвижного клапанного элемента 9, чтобы создать большее или меньшее давление на фильтр 3, для управления количеством газа, проходящего через сопло. В результате этого высота пламени может управляться вручную путем сжатия и освобождения фильтра 3.

В конструкции (фиг.4 и 5) микропористая мембрана 10, которая в ней используется, может быть, например, типа, который описан в аналоге [1]. Она состоит из молекулярно ориентированного олефина, в частности полипропилена или полиэтилена, и имеет поры 11 радиусом 20-500 . Нижняя сторона мембраны 10 находится в прямом сообщении с резервуаром 12 зажигалки или факела. Верхняя сторона мембраны имеет слой или герметизирована нетканым матом или тканью 13.

Как видно на фиг.4, подвижный сопловый элемент 14 снабжен герметизирующей прокладкой 15, нормально смещенной в закрытое положение по отношению к гнезду 16 пружиной 17. Таким образом, когда клапанный элемент 14 поднимается, прокладка 15 перемещается в сторону от гнезда 16, и газ поступает в канал 18, направляясь наружу через верхнюю часть соплового элемента 14.

Материал фильтра согласно изобретению является микроячеистым полимером в форме вспененного фильтра, выполненного из полиуретана простого эфира, имеющего ячейки (пузырьки) 10-300 мкм в диаметре и плотность 0,1-0,6 г/см³. Такой микроячеистый полимерный листовой материал может быть подготовлен, например, в соответствии с прототипом [2].

На фиг. 6 схематично показан способ изготовления фильтров из скатанных листов 19 микроячеистого полимерного материала, такого как Порон Н-48. Скатанные листы 19 сначала разрезаются на части 20 требуемого размера. После этого каждая часть деформируется в вертикальном направлении путем теплового сжатия примерно при 180^оС в течение примерно 5 мин. Это тепловое сжатие уменьшает толщину фильтрующего материала до степени, необходимой для достижения цели изобретения. Толщина каждой части 20 фильтрующего материала может быть уменьшена, например, от 2 до 1,5 мм. Термально сжатая фильтрующая часть 20 после этого разрезается для образования части 21 и в конечном счете штампуется для образования фильтрующего элемента 22, который после этого монтируется в клапане зажигалки или другом средстве. Первоначальная длина пламени, устанавливаемая на заводе, регулируется путем вращения резьбового элемента 23 (фиг.9) во время сборки.

На фиг.7-8 показан микроячеистый полимерный материал до и после теплового сжатия. Как видно на фиг.7 микроячеистый полимерный листовой участок 20 имеет верхний и нижний слои 24 и 25 соответственно, которые по существу газонепроницаемые. Ряды непрерывно соединенных микроячеек 26, 27 и 28 образуют проходные каналы, через которые может проходить газовое топливо.

После теплового сжатия конфигурации пузырьков реформируются, как показано на фиг.8. Тепловое сжатие перегруппирует микроячейки 27, преобразуя их в независимые (замкнутые) или не соединенные друг с другом пузырьки. Результатом является снижение количества соединенных непрерывно микроячеек и тем самым снижение количества топлива, которое может проходить через них.

Клапан горелки, в котором используется микроячеистый полимерный фильтр 22 согласно изобретению, показан на фиг.9-11. Конструкция и функционирование клапана горелки очень похожи на показанные на фиг.3. Клапан состоит из резьбового элемента 23, в котором смонтирован подвижный сопловой элемент 29, нормально смещенный в закрытое положение пружиной 30. Подвижный сопловой элемент имеет центральный сквозной канал 31. Прокладка 32 нормально смещена вниз под действием пружины 30 в контакт с клапанным гнездом 33 элемента 34 клапанного гнезда. Микроячеистый полимерный фильтр 22 расположен на удерживающем элементе 35.

Когда сопло 29 поднимается во время функционирования, прокладка 32 перемещается вверх в сторону от клапанного гнезда 33, и после этого сжиженный газ перемещается вверх по фитилю 36, а затем газифицируется на его верхнем конце. Газообразное топлива перемещается вверх вдоль внутренних стенок 37 и поворачивает радиально внутрь, проходя горизонтально через фильтр 22, как видно на фиг.10-11. После этого газообразное топливо движется вверх по центральному каналу 31 и выходит через наконечник сопла 29.

На фиг.10 показано прохождение газообразного топлива через разные конфигурации микроячеек 26, 28 в фильтре 22. Видно, что газообразное топливо проходит радиально внутрь через соединенные непрерывно микроячейки 26 и 28 и после этого идет вверх в канал 31 в сопле 29. Когда температура на фильтре 22 повышается, газ, захваченный в замкнутых пузырьках 27, расширяется, побуждая независимые воздушные пузырьки 27 расширяться и давить и тем самым уменьшать размер непрерывных микроячеек 26 и 28, таким образом уменьшая количество газа, способного проходить через них.

Из вышесказанного видно, что количество прохождения газа зависит от относительных объемных отношений непрерывных, т.е. соединенных между собой, и независимых, т.е. не соединенных между собой, пузырьков 26, 28 и 27 соответственно. Это явление не присутствует в фильтрах из традиционного пеноуретана, где тонкие стенки отделяют пузырьковые образования, и тепловое сжатие не происходит, поэтому образуются комбинации непрерывных микроячеек и образований замкнутых пузырьков.

С помощью микроячеистого полимерного фильтра 22 согласно изобретению, который отличается соответственно расположенными замкнутыми пузырьками и соединенными непрерывно микроячейками, можно автоматически управлять высотой пламени. Автоматическое управление потоком газообразного топлива достигается путем сжатия проходов или каналов газообразного потока при повышении температуры. Это явление устраняет необходимость в отдельном регулирующем механизме ручного управления для снижения высоты пламени, когда температура повышается.

Отношение числа и размера непрерывных микроячеек 26, 28 (через которые проходит газ) и замкнутых пузырьков 27 может изменяться во время теплового сжатия (фиг. 6) путем выбора температуры нагревания и/или времени сжатия. Путем изменения периода времени сжатия и/или температуры число соединенных непрерывно микроячеек 26, 28 может увеличиваться или уменьшаться по желанию. Когда число и/или размер соединенных или непрерывных микроячеек 26, 28 снижается в результате увеличения количества и/или размера замкнутых пузырьков 27, высота пламени может уменьшаться при заданных температурах, как показано на фиг.12, где показаны кривые, иллюстрирующие характеристики длины пламени и температуры в случае микроячеистых полимерных фильтров, подвергнутых тепловому сжатию при 180^оС в течение 5,10,15 и 20 мин соответственно. Таким образом, на стадии теплового сжатия можно производить фильтры для различных применений.

На фиг. 13 высота пламени при изменении температур вычерчена сплошной линией для газовых зажигалок типа, описанного на фиг.3, пунктирной линией в отношении газовых зажигалок, использующих микропористый фильтр, описанный на фиг. 4-5, и очень толстой (жирной) сплошной линией в отношении газовых зажигалок, снабженных микроячеистым полимерным фильтром согласно изобретению. При сборе этих данных длина пламени была отрегулирована до 25 мм при 20^оС. Иначе говоря зажигалки, использованные для получения данных на фиг. 13, выбирались из ряда зажигалок, и отбирались только зажигалки, которые могли регулироваться с обеспечением высоты пламени 25 мм при 20^оС. Зависимость между температурой и высотой пламени затем была получена путем повторных испытаний. Видно, что в случае газовой зажигалки согласно изобретению, когда температура повышается, каналы для прохода газа блокируются достаточно в результате расширения замкнутых пузырьков в фильтре, чтобы эффективно управлять длиной пламени.

Устройство регулирования скорости потока газа может быть использовано в иных средствах кроме газовых сигаретных зажигалок.

На фиг. 14 показаны щипцы для завивки волос, в которых тепло подается путем сжигания бутана. Газовый цилиндр или резервуар 38 снабжен газообразным держателем, на котором смонтирован микроячеистый полимерный фильтр 22. Фитиль 39 смонтирован в держателе 40 и проходит в резервуар 38. Сопловая пробка 41 проходит вверх от фильтра 22 и монтируется в цилиндре 38 с помощью уплотнительного кольца 42. Тело клапана 43 проходит вверх от сопловой пробки 41 и содержит сопло 44, которое нормально смещено пружиной вверх. Крышка 45 щипцов для завивки волос подвижно смонтирована на резервуаре 38 и держатель 46 упирается в верхнюю часть резервуара 38. Регулятор 47 и сопловый толкающий палец 48 проходят вниз от щипцов для завивки волос. Когда пользователь щипцов для завивки волос нажимает на сопловый толкающий палец 48, уплотнительное кольцо 49 смещается со своего места, давая возможность топливу проходить вверх через фильтр 22.