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第11章 气体取火器——打火机

打火机是一种小巧的取火器,现代打火机按使用的燃料可分为液体打火机和气体打火机;按发火方式可分为火石打火机和电子打火机。

最原始的打火机是从燧石点火枪衍生出来的。带强弹簧的扳机扣动时,击打在火石上产生火花,点燃干树叶。

1823年,德国化学家备贝莱纳在实验室发现:氢气遇到铂棉会起火。这一发现引发了他试制打火机的念头。德贝莱纳用一只小玻璃筒盛上适量的稀硫酸,筒内装内管,内管中装入锌片,玻璃筒装顶盖,顶盖上有喷嘴、铂棉和开关,内管中锌片与硫酸接触生成氢气。一定量的氢气产生的压力将内管中的硫酸排入玻璃筒内,打开开关时,内管的氢气冲到铂棉上起火;内管与玻璃筒内的压力重新平衡,硫酸再次进入内管,与锌片反应又产生氢气。如此,世界上第一只打火机便告诞生。但它有体积大不便携带、玻璃壳易碎、硫酸溢出有危险等缺点,没能普及运用。

1920年,法国出现了灯芯式打火机,灯芯是用硝石粉浸过的,容易被火花点燃,后来,改成将灯芯浸在苯中的苯打火机,这种打火机有时漏燃料,而且要经常更换灯芯。

第二次世界大战后,出现的气体燃料打火机逐渐取代了苯灯芯打火机。将从天然气中提取的丁烷气压缩到打火机中,使用时,丁烷气体从打火机的顶端喷嘴中喷出,由打火装置点燃,火焰的大小可通过调节喷气量来控制,丁烷气体用尽后,可从打火机底部的活门装填。

打火机的点火系统也经长期改进,日益完善,老式的打火系统是由火石和火石轮组成,火石是铁和铈做成的合金。1906年,奥地利化学家发现这种合金材料具有产生火花的性质,于是将火石装入打火机,靠机盖上的铁轮锉的磨击,使火石产生火花。

为减少烟而作的努力,终于使如今风行的那种打火机于1950年问世,如今又出现了很流行的感应打火机、指纹打火机等。

目前,我国已成为电子打火机的主要生产国、输出国,电子打火机的产量占世界总产量的70%。打火机经过长时间的发展,也逐渐成为一种时尚用品。

打火机的主要部件是发火机构和贮气箱。发火机构动作时,迸出火花射向燃气区,将燃气引燃。发火机构是打火机演变中的最活跃部分,也是结构较复杂的部分。根据发火机构的特点,打火机可分为火石钢轮打火机、压电陶瓷打火机、磁感应打火机、电池打火机、太阳能打火机、微电脑打火机6类。它们的燃料被引燃的过程大致相同,主要差异在于发火机构如何发火。

打火机所使用的燃料主要是可燃性气体。早期多用汽油,因有异味,现已很少使用。现多采用丁烷、丙烷类和石油液化气。它们经加压后充入封闭气箱,一旦释放至空气中便吸热汽化而迅速膨胀,极易点燃。

丁烷从油田气和湿天然气分离:将其加压冷凝分离以后,可得含丙烷、丁烷的液化石油气,再用蒸馏法分离可得丙烷和丁烷。从石油裂化的碳四馏分分离:例如,石油中含丁烷约占65%,重质馏分裂解产物中丁烷含量则更低。近年来,有的炼厂催化装置改用分子筛催化剂以及加氢裂化工艺,致使炼厂气中丁烷产率有所提高,丁烯产率有所下降。其丁烷分离过程如下:来自催化裂化装置的尾气,经分馏、分离碳三、异丁烯和碳五馏分以后,从塔底进入萃取蒸馏塔,自萃取蒸馏塔顶则得到90%以上的丁烷。

知识链接:各种打火机

(1)火石钢轮打火机:其钢轮用特殊钢制成,外周有齿;火石用低温合金制成,燃点在16摄氏度左右,发热量大。火石被弹簧顶靠在钢轮面上,操作时受钢轮摩擦升温,产生引燃火。这种打火机操作不如其他打火机轻快,但产生的火花多,燃点率较高。

(2)压电陶瓷打火机:发火机构内设压电陶瓷元件。压电陶瓷在机械应力作用下,引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化,导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷。因此,当压电陶瓷元件受到冲击压力时,将机械能转换为电能,在尖端放出瞬时高压电火花,点燃燃料。

(3)磁感应打火机:内有磁电转换器。操作时,磁铁与线圈产生相对运动,改变磁通,产生放电电压,使电极气隙间产生火花,点燃燃气。

(4)电池打火机:以集成电路电池或普通电池为能源。当电容和变压器的电路导通时,产生高压电火花,点燃燃气。

(5)太阳能打火机:经阳光或其他光照射后,其光电池将光能转为电能,充入蓄电池。使用时蓄电池对电容充电,升压线圈瞬间产生高反抗电动势,在绝缘的二极管间放出电火花,点燃燃气。

(6)微电脑打火机:打火机内装有由电池供电的微型电脑,微型电脑的集成电路上有自动循环系统。操作时使电路接通即可发火。一旦火焰被风熄灭即可自动重新燃烧。

(7)液态气体打火机:这类打火机有明显的出气管,内部燃料成分是液态碳氢化合物,如己烷,标准蒸汽压力在24摄氏度,不能超过34.5帕克。

(8)气态打火机:这类打火机的内部燃料成分液化碳氢化合物,如丁烷,异丁烷,丙烷,其标准压力在24摄氏度,超过104帕克。

(9)后混式打火机:这类气态打火机在点火后空气与燃料混合燃烧。

(10)前混式打火机:这类气态打火机的燃料气体与空气先混合作用后燃烧。

(11)一次性打火机:这类打火机制作时充入燃料,不能重复充气。

(12)可重复充气打火机:这类打火机可对其用外部气罐进行重复充气或插入新的燃料气箱。

(13)可调节打火机:这类打火机提供可自由调整火焰高度的装置。

(14)不可调节打火机:这类打火机没有提供可调整火焰高度的装置,燃烧高度由制作者预设。

(15)可自动调节的烟斗打火机:这类打火机提供一个在从直立到倾斜时可自动提高火焰高度的装置,这种装置是专门为烟斗设计的。

(16)自我熄灭打火机:这类打火机点燃后要求持续有目的和主动的动作,以维持火焰,一旦停止动作,火焰会自动熄灭。

(17)非自我熄灭打火机:这类打火机不要求有意或主动的动作来维持火焰,但需要有动作来熄灭火焰。

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