газовая горелка (варианты) и курительное изделие, объединенное с ней

Формула изобретения

1. Газовая горелка (10), приспособленная для объединенения с курительным изделием (4), содержащая

трубу Вентури, включающую сопло (30) и камеру (40) насыщения кислородом, сообщающуюся с этим соплом и имеющую по меньшей мере один впуск (45) воздуха,

камеру (50) смешивания, сообщающуюся с камерой насыщения кислородом и имеющую часть внутренней стенки (51) в форме усеченного конуса (52), который расходится от камеры насыщения кислородом,

по меньшей мере одну проницаемую перегородку (60), сообщающуюся с камерой смешивания и расположенную напротив камеры насыщения кислородом, и

стабилизатор пламени (70), сообщающийся с проницаемой перегородкой и включающий пламенную трубу (80), сообщающуюся со стабилизатором пламени и имеющую выпускное отверстие (81), по существу, примыкающее к стабилизатору пламени.

2. Газовая горелка по п.1, в которой по меньшей мере один впуск воздуха открыт в окружающую атмосферу.

3. Газовая горелка по п.1, в которой по меньшей мере один впуск воздуха расположен в боковой стенке камеры насыщения кислородом.

4. Газовая горелка по п.1, в которой сопло содержит проход (35), открывающийся в камеру насыщения кислородом.

5. Газовая горелка, по п.1, содержащая впуск топлива (20), сообщающийся с топливной емкостью (15).

6. Газовая горелка по п.5, в которой топливная емкость содержит газообразное топливо.

7. Газовая горелка по п.6, в которой газообразное топливо включает углеводород с низкой молекулярной массой.

8. Газовая горелка по п.7, в которой углеводород с низкой молекулярной массой выбран из группы, состоящей из метана, этана, пропана, бутана и ацетилена.

9. Газовая горелка по п.1, имеющая корпус горелки (90).

10. Газовая горелка по п.9, в которой камера смешивания, проницаемая перегородка и стабилизатор пламени расположены внутри корпуса горелки.

11. Газовая горелка по п.1, в которой камера смешивания содержит расположенное в ней уплотнительное кольцо (55).

12. Газовая горелка по п.1, в которой стабилизатор пламени имеет три отверстия (71, 271).

13. Газовая горелка по п.12, в которой каждое из трех упомянутых отверстий (71), по существу, круглое.

14. Газовая горелка по п.12, в которой упомянутые три отверстия (271) разнесены под углом приблизительно 120° относительно центра стабилизатора пламени.

15. Газовая горелка по п.14, в которой три отверстия имеют форму почки.

16. Газовая горелка, по п1, в которой по меньшей мере одна проницаемая перегородка включает проволочную сетку.

17. Газовая горелка по п.16, в которой проволочная сетка изготовлена из металла.

18. Газовая горелка по п.17, в которой металл выбран из группы, состоящей из никеля, латуни и стали.

19. Газовая горелка по п.1, в которой по меньшей мере одна проницаемая перегородка изготовлена из керамики.

20. Газовая горелка по п.1, в которой по меньшей мере одна проницаемая перегородка имеет пористость приблизительно от 35 до 40%.

21. Газовая горелка по п.1, содержащая средство (99) для зажигания, сообщающееся со стабилизатором пламени.

22. Газовая горелка по п.21, в которой средство для зажигания является пьезоэлектрическим запалом.

23. Газовая горелка по п.1, в которой сопло имеет внутренний диаметр приблизительно от 30 до 60 мкм.

24. Газовая горелка по п.1, в которой камера смешивания имеет длину приблизительно от 3 до 4 мм.

25. Газовая горелка, по п.1, в которой камера (140) насыщения кислородом имеет сферическую боковую стенку (141).

26. Газовая горелка до п.25, в которой камера насыщения кислородом имеет проксимальную стенку (142), включающую часть с вырезом.

27. Газовая горелка по п.1, в которой пламенная труба изготовлена из керамического материала.

28. Газовая горелка (10), содержащая

сопло (30),

камеру (40) насыщения кислородом, сообщающуюся с этим соплом,

по меньшей мере один впуск (45) воздуха, сообщающийся с камерой насыщения кислородом,

камеру (50) смешивания, сообщающуюся с камерой насыщения кислородом и имеющую внутреннюю стенку (51) в форме усеченного конуса,

стабилизатор пламени (70), сообщающийся с камерой смешивания и имеющий по меньшей мере одно отверстие,

и пламенную трубу (80), сообщающуюся со стабилизатором пламени и имеющую выпускное отверстие (81), по существу, примыкающее к стабилизатору пламени.

29. Газовая горелка по п.28, в которой по меньшей мере один впуск воздуха открыт для соединения с окружающей атмосферой.

30. Газовая горелка по п.28, в которой сопло содержит проход, открывающийся в камеру насыщения кислородом.

31. Курительное изделие (4), объединенное с газовой горелкой (10), содержащей

трубу Вентури, включающую сопло (30) и камеру (40) насыщения кислородом, сообщающуюся с этим соплом и имеющую по меньшей мере один впуск (45) воздуха,

камеру (50) смешивания, сообщающуюся с камерой насыщения кислородом и имеющую часть внутренней стенки (51) в форме усеченного конуса (52), который расходится от камеры насыщения кислородом,

по меньшей мере одну проницаемую перегородку (60), сообщающуюся с камерой смешивания и расположенную напротив камеры насыщения кислородом,

стабилизатор пламени (70), сообщающийся с проницаемой перегородкой, пламенную трубу (80), сообщающуюся со стабилизатором пламени, и

по меньшей мере одно выпускное отверстие (81), выполненное в пламенной трубе (80) и, по существу, примыкающее к стабилизатору пламени.

32. Курительное изделие, объединенное с газовой горелкой, по п.31, в котором курительное изделие частично окружено пламенной трубой.

Описание изобретения к патенту

По данной международной заявке испрашивается приоритет по заявке US 10/994,107 от 19.11.2004, являющейся частичным продолжением заявки US 10/217,695 от 25.10.2002, по которой получен патент US 6,827,573 от 07.12.2004, включенный в настоящее описание посредством ссылки.

Настоящее изобретение относится в целом к горелкам (микрогорелкам) для сжигания газа. Более конкретно, настоящее изобретение относится к встроенным газовым горелкам (зажигалкам) для курительных изделий, использующих сгорание предварительно смешанного газообразного топлива.

Малогабаритные горелки сгорания газа, такие как используемые в зажигалках для сигарет, известны специалистам в этой области техники. В большинстве зажигалок для сигарет используется подъемная сила для подсоса воздуха для диффузионного горения. Пары топлива и воздух встречаются в точке зажигания и загораются одновременно. Поэтому топливо и воздух не смешиваются вверх по потоку от точки зажигания в таких горелках. Поскольку не требуется устройства для предварительного смешивания, зажигалка с диффузионным пламенем может иметь очень малую длину. К сожалению, горелки с диффузионным пламенем имеют тенденцию создавать сажу от несгоревших углеводородов и пирролитических продуктов, что происходит из-за неполного сгорания газообразного топлива. Более того, пламя, создаваемое диффузионными горелками, имеет тенденцию быть нестабильным и изгибаться по мере вращения горелки.

Создание предварительно смешанного пламени в горелке сгорания газа также хорошо известно специалистам. При предварительном смешивании пламя является продуктом горения, когда топливо смешивается с воздухом вверх по потоку относительно точки зажигания. К моменту, когда смесь топлива/воздуха достигает точки зажигания, имеется стехиометрически достаточное количество кислорода для того, чтобы реакция горения происходила почти до полного завершения. Пламя, создаваемое посредством предварительного смешивания топлива и воздуха является стабильным и не изгибается при вращении горелки. Более того, поскольку смесь топлива/воздуха имеет тенденцию полного сгорания, газовая горелка с предварительным смешиванием, если создает, то очень мало сажи или непрореагировавших углеводородов. Стехиометрическое или обогащенное кислородом пламя, создаваемое в такой газовой горелке, выделяет преимущественно СО₂, H₂O и N₂ в качестве единственных продуктов горения.

При создании пламени с предварительно получаемой смесью смешивание топлива и воздуха перед горением обычно выполняется с использованием трубы (сопло) Вентури, которое впускает воздух в горелку по мере прохождения через нее топлива. Однако присутствие эффективного сопла Вентури дополнительно увеличивает общую длину устройства горелки. Кроме того, требования горелки по массовому расходу топлива влияют на общий размер комбинации горелки и емкости для топлива. Например, самый малый расход топлива для бутановой зажигалки, которая поддерживает стабильное пламя с предварительным смешиванием, достигает приблизительно 0,71 мг/с. Снижение массового расхода топлива, таким образом, позволяет сократить общий размер горелки и емкости для топлива. Сокращение размера горелки и топливного резервуара расширяет область возможных применений такой горелки.

Поэтому имеется потребность в газовой горелке, которая создает стабильное пламя с предварительным смешиванием и которая является достаточно малой для использования в разнообразных применениях, таких как курительные изделия.

Целью настоящего изобретения является создание газовой горелки, которая генерирует стабильное пламя с предварительным смешиванием с требованием низкого массового расхода топлива.

Другой целью настоящего изобретения является создание газовой горелки, которая может быть использована для курительного изделия и при этом может иметь размер меньше, чем у обычных зажигалок.

Дополнительной целью настоящего изобретения является камера смешивания для газовой горелки, которая обеспечивает высокоэффективное смешивание топлива и воздуха в малом объеме.

Указанные цели достигаются в предлагаемом в настоящем изобретении устройстве горелки для сжигания газообразного топлива. Горелка содержит сопло; камеру насыщения кислородом, сообщающуюся с этим соплом; по меньшей мере один впуск воздуха, сообщающийся с камерой насыщения кислородом; камеру смешивания, сообщающуюся с камерой насыщения кислородом и имеющую внутреннюю стенку в форме усеченного конуса; стабилизатор пламени, сообщающийся с камерой смешивания и имеющий по меньшей мере одно отверстие; и пламенную трубу, сообщающуюся со стабилизатором пламени и имеющую выпускное отверстие, по существу примыкающее к стабилизатору пламени.

В другом варианте осуществления изобретения предлагается газовая горелка, приспособленная для объединения с курительным изделием, содержащая трубу Вентури, включающую сопло и камеру насыщения кислородом, сообщающуюся с этим соплом и имеющую по меньшей мере один впуск воздуха; камеру смешивания, сообщающуюся с камерой насыщения кислородом и имеющую часть внутренней стенки в форме усеченного конуса, который расходится от камеры насыщения кислородом; по меньшей мере одну проницаемую перегородку, сообщающуюся с камерой смешивания и расположенную напротив камеры насыщения кислородом; и стабилизатор пламени, сообщающийся с проницаемой перегородкой и включающий пламенную трубу, сообщающуюся со стабилизатором пламени и имеющую выпускное отверстие, по существу примыкающее к стабилизатору пламени.

Впуск топлива соединяет горелку с емкостью хранения газообразного топлива. Дополнительный механизм регулировки расхода может быть присоединен к впуску топлива для регулировки массового расхода топлива из топливной емкости. Сопло сообщается с впуском топлива и влияет и на статическое давление и на скорость проходящего через нее потока топлива. Сопло подает топливо от впуска топлива в камеру насыщения кислородом. Внутренний диаметр сопла значительно меньше, чем диаметр впуска топлива, за счет чего поток проходящего через нее топлива ускоряется. Статическое давление потока топлива падает по мере его прохождения от суженного сопла в большую камеру насыщения кислородом. По меньшей мере, один впуск для воздуха расположен в одной или нескольких стенках камеры насыщения кислородом. Воздух вдувается в камеру насыщения кислородом через впуск(и) воздуха посредством снижения статического давления, вызванного попаданием газообразного топлива в камеру насыщения кислородом через сопло. Размер сопла влияет на массовый расход воздуха, вдуваемого в трубу Вентури через впуски для воздуха.

Камера смешивания сообщается с камерой насыщения кислородом. Камера смешивания обеспечивает эффективное смешивание воздуха и газообразного топлива в относительно малом объеме. Камера смешивания имеет внутреннюю стенку, которая содержит секцию в форме усеченного конуса, или внутри камеры смешивания может быть расположено уплотнительное кольцо для обеспечения внутренней стенки с секцией в форме усеченного конуса. В любом случае внутренняя часть камеры смешивания простирается от проксимального конца, который примыкает к камере насыщения кислородом, до дистального конца. Расходящаяся боковая стенка камеры смешивания обеспечивает внутреннее пространство, в котором топливо и воздух могут эффективно смешиваться. По меньшей мере одна проницаемая перегородка расположена вниз по потоку и сообщается с камерой смешивания. Проницаемая перегородка может быть расположена на выпускном отверстии камеры смешивания или с промежутком от него. Проницаемая перегородка может быть из пористой металлической или керамической пластины или другого проницаемого материала или структуры, которая останавливает поток топливовоздушной смеси из камеры смешивания. Проницаемая перегородка ограничивает поток топливовоздушной смеси и вызывает падение статического давления этой смеси. Результатом ограничения потока является рециркуляция части потока топлива/воздуха внутри камеры смешивания. Рециркуляционные завихрения имеют тенденцию возникать внутри камеры смешивания вокруг оси потока. Эта рециркуляция обеспечивает более полное смешивание потока топлива/воздуха перед зажиганием.

Стабилизатор пламени расположен в газовой горелке вниз по потоку и сообщается с проницаемой перегородкой(ами). Стабилизатор пламени имеет по меньшей мере одно отверстие, в котором дополнительно ограничивается расход топлива/воздуха. Средство для зажигания расположено вниз по потоку от стабилизатора пламени и оно ускоряет горение потока топлива/воздуха при его инициировании. Стабилизатор пламени предотвращает обратную вспышку пламени создаваемого горением потока топлива/воздуха через горелку. Может быть также предусмотрена дополнительная пламенная труба с дополнительным выпускным отверстием. Пламенная труба локализует пламя и предотвращает диффузию в него воздуха. Пламя, создаваемое горелкой, является стабильным пламенем с предварительным смешиванием, в котором имеется по меньшей мере стехиометрически достаточное содержание воздуха для полного сгорания топлива. Дополнительное выпускное отверстие позволяет выпускать газообразные продукты сгорания из пламенной трубы. Этот патрубок или отверстие предотвращает гашение пламени, когда курительное изделие вставлено в пламенную трубу в то время, когда газы не продуваются через курительное изделие.

Пламя, создаваемое внутри газовой горелки, не изгибается и таким образом не зависит от ориентации горелки. Кроме того, происходящее в горелке горение не требует диффундировавшего воздуха, чтобы способствовать полной реакции; поэтому пламя может быть ограничено пределами пламенной трубы. Ограничение пламени позволяет использовать газовую горелку в разнообразных приложениях, таких как встроенная зажигалка для сигарет, в которой пламя другого типа, которое основано на диффузии воздуха, будет неприемлемо. Дополнительно пламенная труба может иметь выпускное отверстие, так что, когда газовая микрогорелка объединена с курительным изделием, постоянная тяга для курительного изделия не нужна, чтобы поддерживать горение газовой микрогорелки. Горелка генерирует стабильное, предварительно смешанное пламя со значительно меньшим расходом топлива, чем требуется для обычных зажигалок для сигарет. Например, обычные бутановые зажигалки, в основном, требуют массового расхода топлива по меньшей мере 0,71 мг/с, в то время как газовая горелка по настоящему изобретению создает устойчивое предварительно смешанное пламя с расходом топлива в диапазоне приблизительно 0,14 - 0,28 мг/с. В этом указанном диапазоне зажигалка с использованием предлагаемой в настоящем изобретении газовой горелки создает тепловую мощность приблизительно 6-12 Вт. Такая мощность позволяет использовать такую газовую горелку во встраиваемой зажигалке для курительного изделия.

Соответственно, в изобретении также предлагается курительное изделие, объединенное с описанной выше газовой горелкой.

В одном частном варианте курительное изделие вставлено в пламенную трубу и частично окружено ею.

Другие цели и преимущества настоящего изобретения будут очевидны для специалистов в этой области техники из подробного описания предпочтительного варианта осуществления, приведенного далее.

Ниже сущность изобретения поясняется на примере его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые элементы конструкции обозначены аналогичными позициями и на которых показано:

на фиг.1 - вид в перспективе предлагаемой в настоящем изобретении газовой горелки с выбранными частями, показанными пунктирными линиями,

на фиг.1а - вид в перспективе газовой горелки по фиг.1 со вставленной в нее сигаретой и с выбранными частями, показанными пунктирными линиями и другими выбранными частями, изображенными в разрезе,

на фиг.1б - вид в перспективе газовой горелки по фиг.1а со вставленной в нее сигаретой и показанным выпускным отверстием в пламенной трубе,

на фиг.2 - вид в поперечном сечении газовой горелки, взятом вдоль линии 2-2 фиг.1,

на фиг.3 - вид в поперечном сечении предлагаемой в настоящем изобретении газовой горелки, присоединенной к топливной емкости и заключенной в корпус горелки,

на фиг.4 - вид в поперечном сечении другого варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении газовой горелки,

на фиг.5 - изображение в разобранном виде другого варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении газовой горелки,

на фиг.5а - изображение в разобранном виде еще одного варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении газовой горелки,

на фиг.6 - вид на торец корпуса газовой горелки по фиг.5,

на фиг.7 - вид в поперечном сечении корпуса горелки по фиг.6, взятом вдоль линии 7-7,

на фиг.7а - корпус горелки по фиг.7, имеющей выпускное отверстие,

на фиг.8 - вид на торец сопла газовой горелки по фиг.5,

на фиг.9 - вид сбоку сопла по фиг.8 с выбранными частями, показанными пунктирными линиями,

на фиг.10 - вид в поперечном сечении сопла по фиг.8, взятом вдоль линии 10-10,

на фиг.11 - изображение в разобранном виде участка 10 сопла по фиг.10,

на фиг.12 - вид с торца уплотнительного кольца газовой горелки по фиг.5,

на фиг.13 - вид в поперечном сечении уплотнительного кольца по фиг.12, взятом вдоль линии 13-13,

на фиг.14 - вид с торца регулировочной шайбы газовой горелки по фиг.5,

на фиг.15 - вид сбоку регулировочной шайбы по фиг.14,

на фиг.16 - вид спереди проницаемой перегородки газовой горелки по фиг.5 с выбранными частями, показанными пунктирными линиями,

на фиг.17 - вид сбоку проницаемой перегородки по фиг.16,

на фиг.18 - вид спереди стабилизатора пламени газовой горелки по фиг.5,

на фиг.19 - вид сбоку стабилизатора пламени по фиг.18 с выбранными частями, показанными пунктирными линиями,

на фиг.19а - вид спереди другого варианта осуществления проницаемой перегородки предлагаемой в настоящем изобретении газовой горелки,

на фиг.19б - вид сбоку проницаемой перегородки по фиг.19а,

на фиг.20 - вид спереди другого варианта осуществления стабилизатора пламени газовой горелки по фиг.5,

на фиг.21 - вид в поперечном сечении стабилизатора пламени по фиг.20, взятый вдоль линии 21-21,

на фиг.22 - вид спереди другого варианта осуществления проницаемой перегородки предлагаемой в настоящем изобретении газовой горелки,

на фиг.23 - вид сбоку проницаемой перегородки по фиг.22,

на фиг.24 - вид сбоку другого варианта осуществления корпуса предлагаемой в настоящем изобретении газовой горелки с выбранными частями, показанными пунктирными линиями,

на фиг.25 - вид в поперечном сечении корпуса горелки по фиг.24, взятом вдоль линии 25-25,

на фиг.26 - другой вид в поперечном сечении корпуса горелки по фиг.24, взятом вдоль линии 26-26.

Как показано на фигурах, газовая горелка 10 содержит впуск 20 топлива, труба Вентури, образованная соплом 30 и камерой 40 насыщения кислородом, по меньшей мере один впуск 45 воздуха, камеру 50 смешивания, по меньшей мере одну проницаемую перегородку (барьер) или смешивающий экран 60 и стабилизатор 70 пламени. Газовая горелка 10 создает стабильное пламя с предварительным смешиванием, которое генерируется с более низким расходом массы топлива, чем у обычных горелок. В результате этого зажигалка с использованием газовой горелки 10 по настоящему изобретению может быть меньшего размера, чем обычные имеющиеся в продаже газовые зажигалки.

На фиг.1 показана газовая горелка 10 по настоящему изобретению. Впуск 20 топлива соединяет топливную емкость 15, как показано на фиг.3, с соплом 30. Впуск 20 топлива обеспечивает канал, через который газообразное топливо может подаваться от топливной емкости 15, в которой оно содержится, к газовой горелке 10. Топливо может быть любым газообразным топливом, известным специалистам, включая углеводороды с низкой молекулярной массой, такие как метан, этан, пропан, бутан и ацетилен. Сопло 30 сужает имеющийся объем, через который топливо может проходить через газовую горелку 10. Сопло 30 имеет проход 35, как показано на фиг.11, который открывается в камеру 40 насыщения кислородом. Внутренняя стенка 32 сопла 30 может содержать секцию в форме усеченного конуса 33, как показано на фиг.9-11. Проход 35 может иметь круглый край или край любой другой приемлемой формы, который позволяет топливу протекать через него.

Как показано на фиг.1 и 2, впуск(и) 45 воздуха открыт(ы) для окружающего воздуха и позволяет(ют) воздуху входить в камеру 40 насыщения кислородом. По меньшей мере, один впуск 45 для воздуха сообщается с камерой 40 насыщения кислородом. В двух предпочтительных вариантах осуществления, как показано на фиг.5-7 и фиг.24-26, газовая горелка 10 может иметь четыре или более впусков 45 воздуха, подводящих воздух из окружающей атмосферы к камере 40 насыщения кислородом. Кроме того, впуск 45 воздуха может иметь любую приемлемую конфигурацию. Например, впуск 45 воздуха может иметь цилиндрическую стенку 47, проходящую через боковую стенку 41 камеры 40 насыщения кислородом, как показано на фиг.5-7. В качестве альтернативного варианта впуск 45 воздуха может быть расположен концентрически с проходом 35 внутри проксимальной стенки 42 камеры 40 насыщения кислородом. Сопло 30 и камера 40 насыщения кислородом совместно образуют высокоэффективную трубу Вентури. Поток топлива под давлением через сопло 30 и проход 35 в камеру 40 насыщения кислородом вызывает снижение статического давления потока внутри камеры 40 насыщения кислородом. Это снижение статического давления тянет воздух через впуск 45 для воздуха в камеру 40 насыщения кислородом. В предпочтительном варианте осуществления камера 40 насыщения кислородом имеет приблизительно 3-4 мм в длину.

Камера 40 насыщения кислородом сообщается с камерой 50 смешивания. Топливо и заключенный в ней воздух перетекают из камеры насыщения кислородом в камеру 50 смешивания. Камера 50 смешивания может иметь внутреннюю боковую стенку 51, по меньшей мере часть 52 которой имеет форму усеченного конуса. В альтернативном варианте, как показано на фиг.5, 12 и 13, уплотнительное кольцо 55 смешивания, имеющее внутреннюю стенку 56 в форме усеченного конуса, может содержаться в газовой горелке 10 и служить в качестве камеры смешивания. В предпочтительном варианте осуществления имеющая форму усеченного конуса часть 52 камеры 50 смешивания имеет приблизительно 2-4 мм в длину.

Как показано на фиг.2, по меньшей мере одна проницаемая перегородка 60 сообщается с камерой 50 смешивания. Проницаемая перегородка 60 предпочтительно расположена вниз по потоку относительно камеры смешивания 40, как показано на фиг.1-4. Наличие проницаемой перегородки 60 создает перепад давлений на его сторонах, причем более высокое статическое давление создается вверх по потоку относительно проницаемой перегородки 60, а более низкое давление - вниз по потоку от него. Перепад давлений, таким образом, обеспечивает возникновение рециркуляционных завихрений в пределах потока топлива/воздуха по обеим сторонам от оси камеры смешивания. Смешивание воздуха и топлива происходит на молекулярном уровне и продолжается до почти полного смешивания перед тем, как смесь топлива/воздуха покидает камеру 50 смешивания.

Проницаемая перегородка 60 может быть образована из разнообразных материалов и может иметь различные конфигурации. Проницаемая перегородка 60 может содержать проволочную сетку, образованную из металлического или полимерного материала, как показано на фиг.22-23. Например, в предпочтительном варианте осуществления проволочная сетка из никелевой проволоки диаметром 0,114 мм включена в проницаемую перегородку. Другие металлы, из которых может быть создана проволочная сетка, включают в себя латунь и сталь. В альтернативном варианте проницаемая перегородка 60 может быть в виде пористой пластины из металла или керамического материала. Пористая пластина может иметь несколько больших отверстий, как показано на фиг.5, 16 и 17, или множество малых отверстий, как показано на фиг.19а и 19б. Независимо от конфигурации и материала конструкции проницаемой перегородки 60 смесь топлива/воздуха проходит через нее. Проницаемая перегородка 60 обеспечивает дальнейшее смешивание газообразного топлива и воздуха по мере их прохождения через него. Перепад статического давления, который испытывает смесь топлива/воздуха по мере ее прохождения через проницаемую перегородку 60, служит для замедления потока смеси, так что пламя, создаваемое вниз по потоку, не будет подниматься от стабилизатора 70 пламени, показанного на фиг.1, 5, 18 и 19.

Перепад давлений, создаваемый проницаемой перегородкой 60, уменьшает степень увлечения воздуха внутри горелка 10. Более конкретно, по мере того как перепад давлений, вызванный проницаемой перегородкой 60, возрастает, расход воздуха, захваченного трубой Вентури, снижается, создавая тем самым смесь топлива/воздуха, которая имеет тенденцию быть более обогащенной топливом. Таким образом, пористость проницаемой перегородки 60 должна учитываться при выборе перегородки, который обеспечивает соответствующее соотношение топлива и воздуха. Целью смешивания топлива и воздуха перед зажиганием является достижение соотношения смеси топлива и воздуха, которое приближается к стехиометрическому отношению или которое является несколько обогащенным кислородом. Результатом стехиометрически сбалансированной смеси топлива и воздуха является то, что эта смесь доходит почти до полного сгорания при зажигании, создавая тем самым стабильное пламя без сажи или несгоревших углеводородов. Поэтому пористость или отношение площади пор к общей площади проницаемой перегородки 60 должно быть таким, чтобы в комбинации с соплом 30 конкретного размера проницаемая перегородка 60 обеспечивала массовый расход воздуха, захваченного внутри камеры 40 насыщения кислородом, который приводит к почти стехиометрическому соотношению между газообразным топливом и воздухом.

Пористость представляет собой процентное отношение открытой площади в пределах проницаемой перегородки. Пористость - это доступная площадь, через которую смесь топлива/воздуха может перетекать из камеры 50 смешивания. В предпочтительном варианте осуществления проницаемая перегородка имеет пористость приблизительно от 35 до 40% для сопла 30 диаметром 30 микрон, чтобы достичь соотношения топлива и воздуха, которое является стехиометрическим или с некоторым обогащением кислородом. Предпочтительная пористость проницаемой перегородки 60 различна в зависимости от диаметра сопла 30.

Диаметр сопла 30 также влияет на захват воздуха внутри камеры 40 насыщения кислородом. Перепад давлений потока топлива возрастает по мере уменьшения диаметра сопла. В предпочтительном варианте осуществления диаметр сопла 30 составляет в диапазоне от 30 до 60 микрон. Однако настоящее изобретение предусматривает диаметры сопел вне этого заданного диапазона. Для сопел с диаметром ближе к 50 микронам и больше альтернативный вариант осуществления камеры насыщения 140 кислородом по настоящему изобретению показан на фиг.4. Камера насыщения 140 кислородом имеет сферическую боковую стенку 141 и имеющую вырез часть в проксимальной стенке 142, в которой расположен проход, аналогичный проходу 35, показанному на фиг.11, в который открывается сопло 130. Впуски для воздуха 145 могут быть расположены внутри сферической боковой стенки 141 и/или в проксимальной стенке 142. Камера насыщения 140 кислородом сообщается и с соплом 130, и с камерой смешивания 150, которая имеет боковую стенку в форме усеченного конуса 151. Стабилизатор пламени 170 сообщается с экраном 160 и пламенной трубой 180.

Как показано на фиг.1, стабилизатор пламени или пластина горелки 70 сообщается с проницаемой перегородкой 60. Стабилизатор 70 пламени имеет по меньшей мере одно отверстие 71, через которое перетекает поток предварительно смешанного топлива и воздуха. Как и в случае проницаемой перегородки 60, пористость стабилизатора 70 пламени влияет на степень захвата воздуха в камере 40 насыщения кислородом. Отверстия 71 могут быть круглыми и могут быть скомпонованы вокруг центра стабилизатора 70 пламени. Например, три по существу круглых отверстия 71 могут быть расположены в пределах стабилизатора 70 пламени, как показано на фиг.1, 5, 18 и 19. Три круглых отверстия 71 могут быть расположены под углом примерно на 120° друг от друга вокруг центра стабилизатора 70 пламени. В альтернативном варианте стабилизатор 70 пламени может иметь некруглые отверстия. Например, как показано на фиг.20 и 21, стабилизатор пламени 270 может иметь три отверстия в форме почки 271, через которые протекает поток топлива/воздуха. Стабилизатор 70 пламени имеет одно или несколько отверстий и позволяет топливовоздушной смеси протекать через точку зажигания. Однако стабилизатор 70 пламени предотвращает возникновение предварительно смешанного пламени путем горения топливовоздушной смеси при прохождении вверх по потоку через газовую горелку 10. В предпочтительном варианте осуществления стабилизатор 70 пламени расположен с промежутком приблизительно 1 мм от дистального конца смешивания камеры 50 смешивания.

Как показано на фиг.3, газовая горелка 10 может содержать источник 99 зажигания, расположенный вниз по потоку от стабилизатора 70 пламени. Источник 99 зажигания может быть любым источником, известным специалистам, таким как пьезоэлектрический элемент, электрический или кремниевый запал.

Как показано на фиг.1-5, газовая горелка 10 может также содержать пламенную трубу 80 или 180, в которой может быть заключено предварительно смешанное пламя. Пламенная труба 80 предотвращает диффузию воздуха в предварительно смешанное пламя. Пламенная труба 80 может быть изготовлена из любого металлического, керамического или полимерного материала, который может выдерживать температуры, создаваемые горением, происходящим в газовой горелке 10. Пламя, создаваемое внутри газовой горелки 10, расположено по существу внутри пламенной трубы 80.

Газовая горелка 10 может быть заключена внутрь корпуса горелки 90, как показано на фиг.3 и 5. Корпус горелки 90 может заключать часть или все из следующего: впуск 20 топлива, сопло 30, камера 40 насыщения кислородом, камера 50 смешивания, проницаемая перегородка 60, стабилизатор 70 пламени и пламенная труба 80, а также картридж емкости для газообразного топлива. Корпус горелки 90 может дополнительно иметь выпускное отверстие 81, которое обеспечивает выпуск газов из пламенной трубы 80, когда курительное изделие вставлено в пламенную трубу 80. Корпус горелки 90 может быть изготовлен из металла, керамики или полимерного материала.

Как показано на фиг.5-19, газовая горелка 10 может быть выполнена в виде сборки. На фиг.5 показано изображение в разобранном виде одного варианта осуществления газовой горелки 10. В этом варианте осуществления сопло 30, уплотнительное кольцо 55, проницаемая перегородка 60 и стабилизатор 70 пламени расположены в корпусе горелки 90. В этом варианте осуществления корпус горелки 90 содержит камеру 40 насыщения кислородом, впуски 45 для воздуха и пламенную трубу 80, имеющую дополнительное выпускное отверстие 81, которое образовано в нем неразъемно. Регулировочные шайбы 59 расположены между уплотнительным кольцом 55, проницаемой перегородкой 60 и стабилизатором 70 пламени. Регулировочные шайбы 59 обеспечивают соответствующие промежутки между этими компонентами.

Газовая горелка 10 по настоящему изобретению обеспечивает такое эффективное смешивание углеводородного топлива с низкой молекулярной массой, такого как бутан, с воздухом, что длина газовой горелки 10 может быть приблизительно на 50% меньше, чем длина обычной имеющейся в продаже бутановой горелки, которая создает предварительно смешанное пламя. В результате этого газовая горелка 10 по настоящему изобретению может быть расположена в курительном изделии, в котором курительное вещество поджигается содержащейся в нем неразъемной зажигалкой. На фиг.1а показана газовая горелка 10 с сигаретой 4, расположенной в пламенной трубе 80. На фиг.1б показана газовая горелка 10 с сигаретой 4, расположенной в пламенной трубе 80, в которой пламенная труба 80 имеет выпускное отверстие 81. Сигарета 4 может содержать табак 5 или любое другое создающее аэрозоль курительное вещество, известное специалистам. Размер такого курительного изделия, включая газовую горелку 10, может достигать размера обычной сигареты. Дополнительное выпускное отверстие 81 обеспечивает выпуск газов из пламени, когда курительное изделие 4 вставлено в пламенную трубу 80 и не предусмотрено вытяжки газов через курительное изделие 4.

Осуществление изобретения было рассмотрено выше на примере его конкретных вариантов, однако специалистам должны быть очевидны возможности осуществления изобретения и в других видоизмененных вариантах. Предполагается, что любые такие изменения подпадают под патентные притязания, изложенные в прилагаемой формуле изобретения.