FR2505225A1 - Electric soldering iron with flat resistance heater - mounted in slit heat conductor integral with iron tip - Google Patents

Abstract

Iron has an iron portion integral with a heat conducting element having a diametrical slit, extending from the rear end of the element, into which a plate-like heating element is inserted. The heating element may consist of a calcined ceramic plate contg. a printed resistor pattern or an insulating plate having a nichrome wire winding and an insulating mica plate cover. The design gives improved efficiency of heat transfer to the iron tip, so that the size of the heating element and the heat conducting element can be reduced, the time to reach the soldering temp. is reduced e.g. by a half, the iron tip temp. is maintained constant and power consumption is reduced.

Description

La présente invention concerne de façon générale un fer à souder électrique et elle porte plus particulièrement sur un dispositif destiné à chauffer une partie constituant la panne du fer à souder. The present invention relates generally to an electric soldering iron and relates more particularly to a device intended for heating a part constituting the tip of the soldering iron.

La figure 1A est une représentgtion de face en coupe d'une partie essentielle d'un fer à souder électrique de 'art antérieur et la figure 1B est une représentation de face en coupe d'une partie essentielle d'un autre fer à souder électrique de l'art anterieur. Les deux fers à souder sont des exemples d'un fer à souder dans lequel on utilise un élément chauffant en céramique.L'élément chauffant est disposé dans un élément conducteur de la chaleur, en position telle que l'élément chauffant it en contact avec l'élément conducteur sur une étendue longitudinale de ce dernier, l'élément conducteur de la chaleur étant réalisé d'un seul tenant avec une panne 3, dans le prolongement longitudinal de la panne, et étant constitué par un métal ayant une excellente conductivité thermique.Le fer à souder représenté sur la figure 1A est ainsi construit de manière qu'un élément chauffant en céramique 2a,constitué par un corps qui est de façon générale cylindrique et creux, soit enfermé de façon concentrique dans un fourreau de métal 1 et de manière qu'un élément conducteur de la chaleur 3a en forme de tige ronde, soit ajusté à l'intérieur de la partie creuse de l'élément chauffant 2a, en étant en contact avec ce dernier. Dans ces conditions, on peut chauffer par effet
Joule Ilraent chauffant 2a, pour chauffer ainsi l'élément conducteur de la chaleur 3a, en mettant sous tension des fils de connexion 4 connectés à des bornes (non représentées) disposées dans l'élément chauffant 2a.Dans ce cas, un motif de résistance imprimé (non représenté), produisant de la chaleur, utilisé pour constituerltélément chauffant 2a précité, est formé dans l'épaisseur de la paroi du corps cylindrique en céramique. Au contraire, le fer à souder électrique représenté sur la figure 1B est construit de telle manière que l'élément chauffant 2b soit formé sous la forme d'une tige ronde ou d'un corps cylindrique creux et soit introduit à l'intérieur de la cavité de l'élément conducteur de la chaleur 3b, cylindrique et creux, de façon que l'élément 2b soit en contact avec l'élément 3bo Dans ce dernier mode de réalisation, ltélément chauffant 2b n'a pas une structure essentiellement différente de celle du mode de réalisation précédent, et on se référera au brevet US 4 035 613 et aux dessins qui l'accompagnent en ce qui concerne les détails relatifs aux éléments chauffants du genre décrit ci-dessus.Figure 1A is a front sectional representation of an essential part of an electric soldering iron of the prior art and Figure 1B is a front sectional representation of an essential part of another electric soldering iron prior art. The two soldering irons are examples of a soldering iron in which a ceramic heating element is used. The heating element is arranged in a heat conducting element, in a position such that the heating element is in contact with the conductive element over a longitudinal extent of the latter, the heat conductive element being produced in one piece with a purlin 3, in the longitudinal extension of the purlin, and consisting of a metal having an excellent thermal conductivity The soldering iron shown in FIG. 1A is thus constructed so that a ceramic heating element 2a, constituted by a body which is generally cylindrical and hollow, is enclosed concentrically in a metal sheath 1 and so that a heat conducting element 3a in the form of a round rod is fitted inside the hollow part of the heating element 2a, while being in contact with the latter. Under these conditions, one can heat by effect
Joule Ilraent heater 2a, thereby heating the heat conducting element 3a, by tensioning connection wires 4 connected to terminals (not shown) arranged in the heating element 2a. In this case, a resistance pattern printed (not shown), producing heat, used to constitute the heating element 2a above, is formed in the thickness of the wall of the cylindrical ceramic body. On the contrary, the electric soldering iron shown in FIG. 1B is constructed in such a way that the heating element 2b is formed in the form of a round rod or a hollow cylindrical body and is introduced inside the cavity of the heat conducting element 3b, cylindrical and hollow, so that the element 2b is in contact with the element 3bo In this latter embodiment, the heating element 2b does not have a structure essentially different from that of the previous embodiment, and reference is made to US Pat. No. 4,035,613 and the accompanying drawings with regard to the details relating to the heating elements of the kind described above.

Les fers à souder éléctriquesde l'art antérieur ont la structure décrite ci-dessus et les éléments chauffants en céramique de forme cylindrique et en forme de tige, 2a et 2b, sont caractérisés en ce qu'ils ont par eux-mêmes une résistance mécanique élevée et en ce qu'ils ont une taille réduite.Face à ces avantages, ils ont cependant un inconvénient en ce qui concerne leurs procédés de fabrication, cet inconvénient consistant en ce que les éléments 2a et 2b sont fabriqués de telle manière qu'après qu'un motif de résistance produisant de la chaleur, qui fournit la valeur de résistance nécessaire pour le fer à souder électrique, a été imprimé sur la surface en regard d'un substrat supérieur ou d'un substrat inférieur constitués par une plaque de céramique, telle que de l'alumine, de 1' oxyde de béryllium ou une substance analogue, les substrats sont collés pour former une paire de substrats supérieur et inférieur et ils reçoivent une forme cylindrique ou une forme de tige de façon à présenter les diamètres extérieur et intérieur spécifiés, pis sont soumis à une cuisson.De ce fait, en comparaison d'un élément chauffant électrique en forme de plaquette, les éléments chauffants 2a et 2b sont plus complexes en ce qui concerne les opérations de fabrication, ils ont un rendement de fabrication inférieur et ils ont un coût supérieur. Un autre inconvénient consiste en ce qu'en insérant les éléments chauffants 2a et 2b de la manière décrite ci-dessus dans les éléments conducteurs de la chaleur 3a et 3b, la dilatation thermique comme la difficulté de fabrication des éléments chauffants 2a et 2b font qu'il n'est pas possible de monter ces derniers de telle manière que les éléments conducteurs de la chaleur 3a et 3b soient amenés en contact tout à fait serré avec les éléments chauffants en céramique 2a et 2b.Par conséquent, la chaleur qui est produite par les éléments chauffants en céramique 2a et 2b n'est pas transférée suffisamment vers les éléments conducteurs de la chaleur 3a et 3b, ce qui fait que les pertes thermiques augmentent et un temps de chauffage plus long est nécessaire pour que le fer à souder atteigne une température suffisamment élevée pour rendre le soudage possible, après la mise sous tension des éléments chauffants. The electric soldering irons of the prior art have the structure described above and the ceramic heating elements of cylindrical and rod-shaped, 2a and 2b, are characterized in that they have by themselves mechanical strength high and in that they have a reduced size. Faced with these advantages, they however have a drawback with regard to their manufacturing methods, this drawback consisting in the fact that the elements 2a and 2b are manufactured in such a way that after that a heat-producing resistance pattern, which provides the resistance value necessary for the electric soldering iron, has been printed on the surface facing an upper substrate or a lower substrate constituted by a ceramic plate , such as alumina, beryllium oxide or the like, the substrates are bonded to form a pair of upper and lower substrates and are given a cylindrical or rod shape so as to present nter the specified outside and inside diameters, and are subjected to firing. Therefore, in comparison with an electric heating element in the form of a wafer, the heating elements 2a and 2b are more complex as regards the manufacturing operations, they have a lower manufacturing yield and they have a higher cost. Another disadvantage is that by inserting the heating elements 2a and 2b as described above in the heat conducting elements 3a and 3b, thermal expansion as well as the difficulty of manufacturing the heating elements 2a and 2b means that '' it is not possible to mount these in such a way that the heat conducting elements 3a and 3b are brought into completely tight contact with the ceramic heating elements 2a and 2b, therefore the heat which is produced by the ceramic heating elements 2a and 2b is not transferred sufficiently to the heat conducting elements 3a and 3b, which means that the heat losses increase and a longer heating time is necessary for the soldering iron to reach a temperature high enough to make welding possible, after switching on the heating elements.

L'invention offre un fer à souder électrique comprenant un élément conducteur de la chaleur formé d'un seul tenant avec une partie constituant la panne du fer à souder, cetélément étant dans le prolongement longitudinal de la panne, une fente diamétrale formée dans l'élément sur la longueur de celui-ci, à partir de son extrémité arrière, et un élément chauffant en forme de plaquette inséré dans la fente et maintenu dans cette dernière. The invention provides an electric soldering iron comprising a heat conducting element formed integrally with a part constituting the tip of the soldering iron, this element being in the longitudinal extension of the tip, a diametrical slot formed in the element along the length thereof, from its rear end, and a heating element in the form of a plate inserted into the slot and held in the latter.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
La figure 1A est une représentation de face en coupe d'une partie essentielle d'un fer à souder électrique de ltart antérieur,
La figure 1B est une représentation de face en coupe d'une partie essentielle d'un autre fer à souder électrique de l'art antérieur,
La figure 2A est une représentation de face en coupe montrant, en partie, un fer à souder électrique corresnondant à l'invention,
La figure 2B est une représentation en perspective montrant, sous forme démontée, une partie essentielle du fer à souder électrique correspondant à l'invention.The invention will be better understood on reading the following description of an embodiment, given by way of non-limiting example. The following description refers to the accompanying drawings in which:
FIG. 1A is a front view in section of an essential part of an electric soldering iron of the prior art,
FIG. 1B is a front view in section of an essential part of another electric soldering iron of the prior art,
FIG. 2A is a sectional front view showing, in part, an electric soldering iron corresponding to the invention,
FIG. 2B is a perspective representation showing, in disassembled form, an essential part of the electric soldering iron corresponding to the invention.

Sur les figures 2A et 2B comme sur les figures 1A et 1B, les éléments mutuellement correspondants sont désignés par les mêmes caractères de référence. Dans le fer à souder de l'invention, représenté stsr les figures 2A et 23, un élément conducteur de la chaleur 3c formé d'un seul tenant avec une panne 3, dans la direction longitudinale de la panne, est placé dans un fourreau de métal 1 et une fente 5 s'ouvrant diamétralement dans l'élément conducteur de la chaleur 3c est forme de façon continue, en direction longitudinale, depuis l'extrémité arrière de l'élément conducteur de la chaleur 3c , jusqu'8 une région située à proximité de l'extrémité avant de l'élément 3c. Un élément chauffant en forme de plaquette 2c est inséré et maintenu dans la fente 5.Pour l'élément chauffant en forme de plaquette 2c, on utilise de préférence un élément chauffant en céramique en forme de plaquette réalisé de la manière suivante : on imprime un motif de résistance spécifié, produisant de la chaleur, sur une couche de céramique non cuite et on recouvre en outre la couche de céramique imprimée non cuite par une autre couche de céramique non cuite, ou bien on recouvre la couche de céramique imprimée par une couche de rendement isolante, et on procède ensuite à la cuisson de la structure ainsi obtenue.Cependant, outre 1'élément chauffant du type décrit ci-dessus, on peut utiliser un élément chauffant à fil électrique en forme de plaquette, dans lequel un fil en alliage de nidltroee est bdinF auixz d'une plaquette isolante et est recouvert d'un isolant constitué par une plaquette de mica. In FIGS. 2A and 2B as in FIGS. 1A and 1B, the mutually corresponding elements are designated by the same reference characters. In the soldering iron of the invention, shown in FIGS. 2A and 23, a heat conducting element 3c formed integrally with a tip 3, in the longitudinal direction of the tip, is placed in a sheath of metal 1 and a slot 5 opening diametrically in the heat conducting element 3c is formed continuously, in longitudinal direction, from the rear end of the heat conducting element 3c, up to a region located near the front end of the element 3c. A wafer-shaped heating element 2c is inserted and held in the slot 5.For the wafer-shaped heating element 2c, a ceramic wafer-shaped heating element is preferably used as follows: specified resistance pattern, producing heat, on a layer of uncooked ceramic and additionally covering the printed ceramic layer uncooked with another layer of uncooked ceramic, or covering the printed ceramic layer with a layer insulation performance, and the structure thus obtained is then baked. However, in addition to the heating element of the type described above, it is possible to use an electric wire heating element in the form of a wafer, in which a wire in nidltroee alloy is bdinF auixz of an insulating plate and is covered with an insulator constituted by a plate of mica.

On pourra de plus avoir des détails supplémentaires sur l'élément chauffant en céramique en forme de plaquette en se reportant au brevet JA 10 ci27/1977 et au brevet DT 2 548 019. We can also have additional details on the ceramic heating element in the form of a wafer by referring to patent JA 10 ci27 / 1977 and to patent DT 2 548 019.

A titre de mode de réalisation préféré de la fente 5, on a représenté une ouverture ayant précisément la forme d'une fente réalisée diamétralement dans l'élément conducteur de la chaleur 3c mais, facultativement, une extrémité de la fente 5 peut être ouverte, comme il est représenté, ou l'autre extrémité de la fente 5 peut être fermée à l'intérieur de l'élément conducteur de la chaleur 3c.En résumé, on peut réaliser la fente 5 sous une forme telle qu'elle ait un certain degré de force de retenue élastique pour maintenir l'élément chauffant 2c à l'intérieur d'elle, et faire en sorte que la dilatation thermique de la fente 5 soit légèrement supérieure à celle de l'élément chauffant 2c, lorsque l'élément conducteur de la chaleur 3c est soumis à une dilatation, ou bien on peut la réaliser sous une forme telle qu'elle permette ou absorbe une différence normale de dilatation entre ltélément chauffant 2c et l'élément conducteur de la chaleur 3c, en utilisant pour cette fente 5 une largeur suffisante pour permettre d'insérer librement l'élément chauffant en forme de plaquette Zc. Sur les figures 2A et ZB, la référence 4 désigne des fils de connexion.L'élément chauffant en forme ce plaquette 2c est inséré et maintenu dans la fente 5 de l'élément conducteur de la chaleur 3c qui est formé d'un seul tenant avec la panne 3. As a preferred embodiment of the slot 5, there is shown an opening having precisely the shape of a slot formed diametrically in the heat conducting element 3c but, optionally, one end of the slot 5 can be opened, as shown, or the other end of the slot 5 can be closed inside the heat conducting element 3c. In summary, the slot 5 can be made in a form such that it has a certain degree of elastic retaining force to hold the heating element 2c inside it, and to ensure that the thermal expansion of the slot 5 is slightly greater than that of the heating element 2c, when the conducting element heat 3c is subject to expansion, or it can be produced in a form such that it allows or absorbs a normal difference in expansion between the heating element 2c and the heat conducting element 3c, using for this slot 5 a width su ffisante to allow free insertion of the heating element in the form of a Zc plate. In FIGS. 2A and ZB, the reference 4 designates connection wires. The heating element in the form of this plate 2c is inserted and held in the slot 5 of the heat conducting element 3c which is formed in one piece with the fault 3.

De ce fait, la chaleur que produit l'élément chauffant 2c est transférée avec un rendement thermique élevé à partir des deux surfaces de ;L'élément chauffant 2c, en direction de la panne 3, en traversant les surfaces de retenue de l'élément conducteur de la chaleur 3c. De plus, l'élément conducteur de la chaleur 3c est soumis à une dilatation thermique qui a par exemple pour effet d'augmenter également la largeur de la fente 5, de telle manière que l'élément chauffant en forme de plaquette 2e qui est inséré dans l'élément 3c soit légèrement en contact avec l'élément 3c, ce qui diminue les pertes thermiques. Therefore, the heat produced by the heating element 2c is transferred with a high thermal efficiency from the two surfaces of; The heating element 2c, in the direction of the fault 3, passing through the retaining surfaces of the element heat conductor 3c. In addition, the heat conducting element 3c is subjected to thermal expansion which has the effect, for example, of also increasing the width of the slot 5, so that the heating element in the form of a plate 2e which is inserted in element 3c is slightly in contact with element 3c, which reduces heat losses.

Les améliorations décrites en ce qui concerne le rendement thermique permettent de réduire la taille de l'élément chauffant 2c comme de l'élément conducteur de la chaleur 3c, pour la même quantité de chaleur produite. The improvements described with regard to the thermal efficiency make it possible to reduce the size of the heating element 2c as of the heat conducting element 3c, for the same amount of heat produced.

Il existe en outre des avantages qui consistent dans le fait qu'avec un élément chauffant en céramique tel que l'élément chauffant en forme de plaquette 2c, le rendement thermique élevé obtenu par une plus faible consommation d'énergie électrique que pour un fer à souder de type elassique t fait que : premièrement le temps de chauffage est court, c'est-à-dire que le temps nécessaire pour que Iréle-mant atteigne la température à laquelle le fer à souder est chauffé de façon à rendre le soudage possible, après la mise sous tension, n'est que d'environ 3 minutes, ce qui n'est que la moitié des 6 à 7 minutes habituellement nécessaires ; et secondement, on obtient une excellente productivité, 0n prix réduit et une grande durabilité, et le motif de résistance produisant de la chaleur manifeste une augmentation rapide de résistance sous l'effet de l'élévation de la température, il réduit le courant électrique et diminue automatiquement la consommation d'énergie et il maintient la température pratiquement constante. There are also advantages which consist in the fact that with a ceramic heating element such as the plate-shaped heating element 2c, the high thermal efficiency obtained by a lower consumption of electrical energy than for a steam iron. soldering of the elassic type t makes that: firstly the heating time is short, that is to say that the time necessary for Iréle-mant to reach the temperature at which the soldering iron is heated so as to make welding possible , after power up, is only about 3 minutes, which is only half of the 6 to 7 minutes usually required; and secondly, excellent productivity, reduced price and great durability are obtained, and the resistance pattern producing heat manifests a rapid increase in resistance under the effect of the rise in temperature, it reduces the electric current and automatically decreases energy consumption and keeps the temperature almost constant.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention.  It goes without saying that many modifications can be made to the device described and shown, without departing from the scope of the invention.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Fer à souder électrique caractérisé en ce qu'il comprend un élément conducteur de la chaleur (3c) formé d'un seul tenant avec une partie (3) constituant une panne du fer à souder, dans le prolongement longitudinal de la panne, une fente diamétrale (5)formée dans cet élément, sur sa longueur à partir de son extrémité arrière, et un élément chauffant en forme de plaquette (2c) qui est inséré dans la fente et maintenu dans celle-ci. 1. Electric soldering iron, characterized in that it comprises a heat conducting element (3c) formed integrally with a part (3) constituting a tip of the soldering iron, in the longitudinal extension of the tip, a diametral slot (5) formed in this element, along its length from its rear end, and a heating element in the form of a plate (2c) which is inserted into the slot and held therein. 2. Fer à souder électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fente (5) est formée de façon précise en position diamétrale dans l'élément conducteur de la chaleur (3c) et l'extrémité avant de cette fente se termine au voisinage de ltextrémité avant de l'élément conducteur de la chaleur. 2. Electric soldering iron according to claim 1, characterized in that the slot (5) is precisely formed in diametrical position in the heat conducting element (3c) and the front end of this slot ends at near the front end of the heat conducting element. 3. Fer à souder électrique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément chauffant en forme de plaquette (2c) consiste en un élément chauffant en forme de plaquette en céramique cuite contenant un motif de résistance imprimé, produisant de la chaleur, dans ltépaisseur de ltélément.  3. Electric soldering iron according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the heating element in the form of a wafer (2c) consists of a heating element in the form of a fired ceramic wafer containing a printed resistance pattern. , producing heat, in the thickness of the element. 4. Fer à souder électrique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément chauffant en forme de plaquette (2c) est constitué par un fil en alliage nickel-duxne enrallLé autour d'une plaquette isolante et le fil et la plaquette sont ensuite recouverts d'un isolant constitué par une plaquette de mica. 4. Electric soldering iron according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the heating element in the form of a plate (2c) consists of a wire of nickel-duxne alloy wrapped around an insulating plate and the wire and the wafer are then covered with an insulator consisting of a mica wafer. 5. Fer à souder électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément conducteur de la chaleur (3c) est maintenu dans un fourreau de métal (1).  5. Electric soldering iron according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the heat conducting element (3c) is held in a metal sheath (1).