专利名称：具有改进的热动力性能的点火器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种形成诸如打火机之类的点火器的一部分的阀座件。
背景技术：
通常，一个点火器的阀包括以下三个功能首先是用以关闭为点火器供应燃料的储存槽；其次是能使气流因点燃和熄灭状态而相应地开关；再者是控制气流以提供具有实际用途的火焰(约1mg/sec.的气流通常可提供20毫米高的火焰)。
前面的两个用途于近30年已被广泛使用而且实质上没有改变。这些功能的设计很好且方便。
国际标准ISO 9994确定了许多关于不良的流动和蒸发控制下产生的后果(火焰在短或长的时间间隔中发生变化、火焰取决于室温、进出火花、溅射、闪烁等)的缺陷，并警告和禁止生产及销售具有这些缺陷的点火器。
人们熟知，为了将燃料的压力从其在储存槽内所承受的高压值(15-70Mpa)降低到在喷嘴端的几乎零值(大气压力)，并将流动限制在所需大致为1mg/sec.的值，燃料会被逼于一狭窄的路径或一组这样的路径循环流动。现有技术描述了不同的解决方案，如采用可压缩(通过转动和调节螺丝)的纤维质或多微孔过滤器、固定流动隔膜、烧结(sinterzised)材料、微细管以及其它的结构。
燃料穿过这些路径的运动由流体力学的因素支配，这些因素包括压力速度和粘度；由于燃料膨胀会涉及改变系统的能量平衡的一些功、还要加上需要精确定量的能量供应的相变化(通常所说的蒸发潜热)，所以燃料穿过这些路径的运动还受到一般的热力学因素的支配。从理论角度来说，涉及能量、熵和焓的吉布斯(Gibbs)公式概括了这些因素，涉及相变化的克拉贝龙(Clapeyron)表达式则如下述
dU＝TdS-PdVdu＝Tds-PdvdPP=luRdTT2]]>dH＝TdS+VdPdh＝Tds+vdP因此该能量平衡是临界的，其第一个结果是系统温度(“T”出现在所有的公式中)的变化。对于LPG(液化石油气)，蒸汽压力和粘度是温度的直接函数，很清楚的是，必须对能量平衡予以关注，否则就会有系统变得不稳定的危险。这种不稳定的后果是ISO 9994的缺陷列表中所提及的那些问题，明确地说即火焰变化、进出火花、溅射、闪烁等。
广泛地说，本发明的部件是所有那些能从该结构传递或吸取能量的部件，亦即火焰、燃料、阀和点火器结构的所有部件。
为了保持相变化(燃料从液体蒸发成气态阶段)良好地进行，必须对系统供应能量。当然，燃料的燃烧、亦即火焰会传递较大量的能量(比相变化所需的许多)，但是这种能量是在离开发生相变化的区域有相当距离处供应的。
当阀打开且气体开始流动时，系统会经过两个不同的状态一过渡状态和一稳定状态。该过渡状态可能持续至五秒，然后稳定状态将持续直至火焰熄灭。
在过渡状态中，除了需要供应能量以蒸发燃料、从而提供正常的流动(大致1mg/sec.)之外，还需要蒸发一些积聚在点火器的顶部处、配量装置(亦即过滤器、灯芯等)与止流装置之间的一些被困住的液化燃料(参见图7)。由于还未能获得燃烧作用，所以没有可用的外部能量供应源，那就必须要使用系统内部的可用资源。可以通过从部件获取一些热量、冷却它们、然后将热量传递至配量装置。
在稳定状态，因为没有大量的残余液态燃料，所以就不再需要额外的能量。因此，可以从燃烧(主要通过放射来加热喷嘴和相邻的区域)、传过喷嘴和加热配量装置来获得所需的能量。喷嘴所传递的能量必须足够但不可过多。否则，在点火器长时间点燃时，整个系统会变得过热，并且零件会熔化在一起。目前可获得的标准结构适合于此结构部分。
本发明涉及到过渡状态的最初0.5秒。每次流动停止，由于点火器内部的压力平衡，在T形销和T形包封物之间将会积聚一些被困住的液化燃料，并且必须将积聚在液体无效空间(图7中的28)中的一些燃料蒸发掉。在中心孔22的24处积聚的燃料将首先被迅速蒸发掉，因为这里具有一开放的出口。然后留在液体无效空间28的其它部分中的燃料将较慢地蒸发掉，因为这些燃料必须穿过配量装置流过一短的路径才到达出口。限制和控制该蒸发速度的就是与液化燃料接触的零件、亦即蒸发交界面的温度。该零件越热，蒸发就越快。因为过滤器两侧的压力会进行平衡且蒸汽会液化，所以每次燃料流停止时被困住的液化燃料都会积聚。
如果可以消除那些被困住的液化燃料，则过渡状态就会消失，而仅需要考虑稳定状态。不幸的是，出于工程技术上的原因(部件的容差、装配的可行性、材料的强度等)，被困的液化燃料的量无法显着地减少。
在现有技术的设计中快速蒸发这样的被困的液化燃料的后果是在阀打开之后的最初0.1秒中的流动会突然增加(参见图8)。点燃该气体燃料流会产生一约100毫米的火焰高度，这个高度为所要求的火焰的5-10倍。幸运的是，流动开始与火焰点燃之间有大约0.3秒的延迟，其实际的效果是由于空气和燃料的混合很好并形成很暗的蓝色火焰，所以不会看见该火焰。
第二个实际结果是点火失败率过高。在火石点火器的情况中，由于气流速度过高，所以常常发生摩擦火石之后产生的火花无法点燃气流的情况。在压电点火器或电子点火器的情况中，因为是具有低能量含量的单个火花，所以首次火花的点燃失败率要高得多，在许多点火器中达到了50％。
快速蒸发的第三个实际结果是使配量装置的温度下降。许多时LPG混合物包括n-丁烷，且蒸发温度为-0.5℃。如果配量装置的任何部件具有低于该-0.5℃的温度，后果就是n-丁烷不被蒸发并形成小滴的液体燃料。这种现象的名称为闪烁，并在ISO 9994中有清楚的描述。当小滴在喷嘴中蒸发时，火焰的高度会突然的变化，这为通常所说的摇曳。
能清楚地得知的是，这些被困的液化燃料的后果中没有一个是人们所希望发生的。直至今日，已经付出了所有的努力来尽快消除或蒸发该被困的燃料，以期减少或消除负面的后果。
发明内容
因此，本发明的目的是提供至少有助于消除或减轻前述不利之处和/或满足前述的迫切要求或将至少为公众提供一有用的选择的一种点火器阀座件和/或一种点火器阀座件和壳体和/或一种点火器。
本发明的一个方面在于一种点火器阀座件，它包括一具有一内孔的圆筒形件，孔中的一嵌槽具有一直径较大的孔部分和一直径较小的孔部分，并形成一阀座，圆筒形件有一外部圆筒面和形成在该外部面上的一止挡结构，圆筒形件在止挡结构与圆筒形件形成直径较大的孔部分的端部之间的外径基本不变。
较佳的是，止挡结构包括一环形凸缘。
较佳的是，环形凸缘设置在形成较小直径的孔部分端部的圆筒形件端部处或其附近。
较佳的是，形成阀座件的材料的体积在8-30立方毫米的范围。
较佳的是，圆筒形件的外径与凸缘外径的比值在0.5-0.9的范围。
较佳的是，孔的较大的部分的内径与圆筒形件外径的比值在0.65-0.9的范围。
较佳的是，圆筒形件的总长度与圆筒形件外径的比值在0.8-1.4的范围。
较佳的是，凸缘的最大厚度与圆筒形件的总长度的比值在0.085-0.2的范围。
较佳的是，形成圆筒形件的材料的比热在200-1000J/Kg/°K的范围。
较佳的是，构成圆筒形件的材料的导热率在75-450W/m/°K的范围。
较佳的是，圆筒形件通过冷成型制成。
较佳的是，圆筒形件通过压铸制成。
较佳的是，圆筒形件通过冲压和压纹中的任一种方法制成。
较佳的是，圆筒形件通过在车床上车削制成。
本发明的另一方面在于一种阀座件和壳体；阀座件如权利要求1所述，而壳体包括具有一内孔的构件，该内孔的尺寸可接纳阀座件的外部面的至少一部分；以及在壳体孔中可供阀座件的插入端部支靠的一嵌槽，该嵌槽设置成在阀座件的凸缘与壳体的相邻端部之间提供一间隙。
本发明的再有一个方面在于一种包括如权利要求1所述的阀座件的点火器。
本发明的还有一个方面在于一种包括如前所述的阀座件和壳体的点火器。
对于那些熟悉本发明相关的技术领域的人来说，他们自己可以不脱离如所附权利要求书中所限定的本发明范围而想到许多结构上的修改以及较大地不同的本发明实施例和应用。这里所揭示的内容和描述仅仅是说明性的，决不是用来加以限制的。
现将参照附图对本发明的较佳形式进行描述，在诸附图中图1是穿过现有技术点火器的阀机构的剖视图，图2是如同图1的、根据本发明较佳形式的点火器的阀机构的视图，图3是现有技术点火器的阀机构的一部分的分解图，图4是如同图3的、根据本发明较佳形式的点火器的分解图，图5是根据现有技术点火器的阀座件的剖视图，图6是如同图5的、根据本发明较佳形式的阀座件的视图，图7是在一点火器的阀机构中的、根据本发明较佳形式的阀座件的放大图，图8是在现有技术的点火器撞击时的温度与时间的曲线图，以及图9是如同图8的、本发明较佳实施例的曲线图。
具体实施例方式
参照附图，本发明考虑控制过高的蒸发速度。我们所希望的主要改进是减小前面所列的三种负面效应。
很多有关设计和物理性质的问题都在于过渡状态，包括·LPG成分，因为点火器通常充有低含量烃的混合物，各具有不同的沸腾温度、不同的蒸发潜热以及不同的粘度。
·室温，因为它定量了在开启流动之前积聚在阀系统中并准备传递至LPG以使其蒸发的能量量值。
·在阀系统结构中所采用的材料的比热。通常塑性聚合物具有比金属差的比热(J/Kg℃)。
·传热速率系数，评估通过蒸发交界面周围的部件的热传递速度。金属的该系数比塑性聚合物的该系数高得多(J/m/m2/sec/°K)·蒸发交界面周围的那些构件的质量和设计。这些构件的壁越大、越重以及越厚，它们就越快地将热量传递至所要求的部位。
在大批量的生产和低价的产品中，这些因素的大多数是不可改变的。不过，最后的一个因素可以是可修改的项目。
根据现有技术，蒸发装置的部件必须是厚重的，并尽可能积聚最多的能量以快速地蒸发。特别是，阀座件通常是用黄铜制成的(重量大且比热高)，且具有厚重的壁以使热量能快速地传递到蒸发交界面区域。
我们控制被积聚的液化燃料的蒸发的方法是减小蒸发装置诸部件的其中之一的重量并从而减小累积的热，并修改其设计从而使热量的供应更有规律和渐进。一合适的部件是阀座件。实现这种修改的一个方式是将阀座件的壁制作得较薄。热传递的速度是距离、温差以及传导装置表面的函数。传热速率值可以W/m/m2/°K或W/m/°K来表示。
即使并非不可能、也是很难制定出一个整体适用的等式来监控本发明系统的流体动力和热动力性能，以获得有关什幺才是最方便的设计和修改的阀座件材料选择的直接答案。一种可选择的方法是采用有限元建模(FEM)计算，这种方法包括一些简化并要大量地使用计算机。不过，尽管FEM是一种非常强大的工具，且十分适于分析稳定状态，但它不适合于过渡状态现象。
因此，我们的方法是通过传感和测量大量所要求结构的实施例的流动、温度以及压力的试验室研究，并根据试验结果来确定。
在图9中示出了试验结果(在25℃，可将其与图8中的现有技术性能的相同表格相比较)。
我们获得一较低的峰值(大约现有技术峰值的60％)以及一较小的在时段中温度变化的峰至峰(peak-to-peak)值。再者，在100秒之后的最终流动比在先技术的实施例更接近1mg/sec.的目标值。
另一优点是，由于我们的发明的阀座件较小，所以我们节省了一些原材料，<p>表4续
从表4中给出的数据可以看出，通过由将一种壳接枝到含乙烯基的核上获得改性剂可以突出地改进PMMA模塑料的抗冲击性，所述壳由包含丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的混合物制得。
比较实施例3根据公开文献DE3300526的教导制备丙烯酸酯橡胶基改性剂。此改性剂具有如下组成核由甲基丙烯酸甲酯(95.7wt％)，丙烯酸乙酯(4wt％)，和甲基丙烯酸烯丙酯(0.3wt％)组成的共聚物。
S1由丙烯酸丁酯(81.2wt％)，苯乙烯(17.5wt％)，和甲基丙烯酸烯丙酯(1.3wt％)组成的共聚物。
S2由甲基丙烯酸甲酯(96wt％)和丙烯酸乙酯(4wt％)组成的共聚物。
按上述方法，将19.7g此改性剂与80.3g上文所述聚甲基丙烯酸甲酯模塑料混合。
按上述方法研究此模塑料的性能，其中结果列于表5中。
实施例6将13.3g改性剂A和13.1g在比较实施例3中使用的丙烯酸酯橡胶改性剂混合入73.6g上文所述聚甲基丙烯酸甲酯模塑料中。
同样，如上所述，一灯芯4也被保持在灯芯保持件5中，并设有一T形销6和过滤器7。
阀座件20由一圆筒形件21来形成，它并具有基本不变的外径。中心孔22具有一直径较大的部分23和一直径较小的部分24，以使这样形成的嵌槽形成基本如上所述的一阀座25。
不过，在圆筒形件21的外表面上以设有周向凸缘26形式的止挡结构为较佳。凸缘26较佳的是设置在圆筒形件21为孔22的较小端24提供开口的端部处。
“O”形环14保持在凸缘26与壳体16上的一圆筒形延伸部分27之间。因而保持阀座件20与壳体12之间的密封。
在本发明的较佳形式中，制成阀座件20的例如铝、铜、锌或铁的材料的体积以大致在8-30mm3的范围为较佳。
关于阀座件20的其它结构比例，圆筒形件的外径(D2，D4)与凸缘外径(D1)的比值较佳是在0.5-0.9的范围。
孔较大部分的内径(D3)与圆筒形件外径(D2)的比值较佳是在0.65-0.9的范围。
圆筒形件的总长度(H1)与圆筒形件的最大外径(D1)的比值较佳是在0.8-1.4的范围。
此外，凸缘的最大厚度(H2)与圆筒形件的总长度(H1)之间的比值较佳是在0.085-0.2之间。
制成阀座件的材料的比热较佳是在200-1000J/Kg/°K的范围，其中铝是一种合适的这样的材料。圆筒形件的材料的导热率也以在75-450W/m/°K的范围为较佳。
在使用中，该点火器的运作情况如同现有技术的点火器。
因此，可见至少在本发明结构的较佳形式中提供了阀座件的质量减小，并且允许使用包括大量生产等较为低廉的构造技术，且同时改善点火器的性能的结构。此外，本发明强化了在将燃料从其在储存槽中的液体状态向蒸汽状态的运动中所发生的热动力现象，从而在喷嘴尖实现良好的燃烧。来自喷嘴的热量供应变得更加有规律和渐进。此外，在制造中“O”形环14更易于定位。
权利要求
1.一种点火器阀座件，它包括具有一内孔的一圆筒形件，孔中的一嵌槽提供一直径较大的孔部分和一直径较小的孔部分，并形成一阀座，圆筒形件有一外部圆筒面和形成在该外部面上的一止挡结构，圆筒形件在止挡结构与圆筒形件形成直径较大的孔部分的端部之间的外径基本不变。
2.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，止挡结构包括一环形凸缘。
3.如权利要求2所述的点火器阀座件，其特征在于，环形凸缘设置在形成直径较小的孔部分端部的圆筒形件端部处或其附近。
4.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，形成阀座件的材料的体积在8-30mm3的范围。
5.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，圆筒形件的外径与凸缘外径的比值在0.5-0.9的范围。
6.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，孔的较大部分的内径与圆筒形件外径的比值在0.65-0.9的范围。
7.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，圆筒形件的总长度与圆筒形件外径的比值在0.8-1.4的范围。
8.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，凸缘的最大厚度与圆筒形件的总长度的比值在0.085-0.2的范围。
9.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，形成圆筒形件的材料的比热在200-1000J/Kg/°K的范围。
10.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，构成圆筒形件的材料的导热率在75-450W/m/°K的范围。
11.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，圆筒形件通过冷成型制成。
12.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，圆筒形件通过压铸制成。
13.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，圆筒形件通过冲压和压纹中的任一种方法制成。
14.如权利要求1所述的点火器阀座件，其特征在于，圆筒形件通过在车床上车削制成。
15.一种阀座件和壳体；阀座件如权利要求1所述，而壳体包括具有一内孔的构件，该内孔的尺寸可接纳阀座件的外部面的至少一部分；以及在壳体孔中可供阀座件的插入端部支靠的一嵌槽，该嵌槽设置成在阀座件的凸缘与壳体的相邻端部之间提供一间隙。
16.一种包括如权利要求1所述的阀座件的点火器。
17.一种包括如权利要求15所述的阀座件和壳体的点火器。
全文摘要
一种点火器阀座件(8)，它包括具有一内孔(22)的一圆筒形件(21)，孔中的一嵌槽具有一直径较大的孔部分(23)和一直径较小的孔部分(24)，并形成一阀座(25)。圆筒形件有一外部圆筒面，并有一止挡结构形成在该外部面上。圆筒形件在止挡结构与圆筒形件形成直径较大的孔部分的端部之间的外径基本不变。在止挡结构与其中设有阀座件的圆筒形部分的壳体(13)之间保持有一O形环(14)。
文档编号F16K15/02GK1623054SQ02828467
公开日2005年6月1日 申请日期2002年3月4日 优先权日2002年3月4日
发明者林志铭 申请人:佘德志