Паяльник и подставка под него Советский патент 1993 года по МПК B23K3/03 

//1710

Изобретение относится к пайке, а именно к конструкциям паяльников.

Целью изобретения является улучшение удобства работы паяльником путем исключения из .конструкции паяльника нагревателя с электрошнуром, повышение стабилизации температуры пайки и фиксирование готовности паяльника к работе.

На фиг.1 изображены паяльник и подставка под ним, обеспечивающая нагрев паяльника до заданной температуры над пламенем газовой горелки, вертикальный разрез; на фиг.2 - вертикальный разрез подставки с установленным под ней электрическим нагревателем без терморегулятора.

Паяльник состоит из камеры 1 с ребрами 2, крышкой 3 и легкоплавким материалом 4, стержня 5, состоящего из рабочей части 6, крепежной части 7 и ребер 8чНаружная поверхность камеры выполнена в виде усеченного конуса 9. сужающегося в сторону рабочей части б стержня 5, а внутренняя поверхность камеры 1 выполнена с развитой поверхностью в виде множества ребер 2, выполненных°kaK на внутренней поверхности камеры 1, так и множества ребер 8, выполненных на крепежной части 7 стержня 5.

На крышке 3 закреплена трубка ,10, на наружной, поверхности которой установлена теплоизоляционная втулка „11, на втулке 11 - ручка 12. В трубке 10 выполнена полость 13, в которую помещен поршень 14 с уплотнительным кольцом 15 и сигнализатором 16, пружина 17, шайба 18, гайка 19, материала 20 с температурой кипения , близкой к температуре плавления легкоплавкого материала 4, помещенного в камере 1.

Подставка под паяльник состоит из опоры 21, в которой выполнена кольцевая полость 22 и центральное конусное отверстие 23, расширяющееся в сторону верхнего торца 24, а в кольцевой полости 22 помещен материал 25 с температурой кипения, близкой к температуре плавления легкоплавкого материала 4 камеры 1, и установлен кольцевой плунжер 26, в нижнем торце 27 которого выполнены резьбовые отверстия 28 и ввинчены винты 29, В опоре 21 выполнено резьбовое отверстие, в которое ввинчена пробка 30. На плунжере 2.6. выполнены кольцевые канавки, в которые помещены уплотнительные кольца 31, 32. На винты 29 навинчены гайки 33,

Электрический нагреватель состоит из корпуса 34, в который ввинчены винты 35. В корпус 34 вставлена втулка 36 с залитым в нее термоэлектрическим нагревателем 37, состоящим из трубки 38, электроспирали 39

и электроизоляционного материала 40. Сверху на электрический нагреватель нанесен теплоизоляционный материал 41.

Детали 1,3,5,10,21,34,36,38 выполнены из материала с высокой теплопроводностью, например из меди и сплавов на ее основе. Детали 14, 16, 18, 19, 26, 29, 30, 33, 34 выполнены из материалов с низкой теплопроводностью, например из нержавею- 0 щей стали с коэффициентом термического расширения,близким к коэффициенту термического расширения меди и сплавов на ее основе (в этом случае, при высокой точности изготовления уплотнительные кольца 15, 5 31, 32 могут не понадобиться). При невысо- крй точности изготовления деталей 10, 14, 21, 26 уплотнительные кольца 15, 31. 32 выполнены из волокон углерода или подобного ему материала, сохраняющих при 0 высоких температурах упругие свойства . (аналогичные резине при обычных температурах). В качестве электроизоляционного материала 40 использована окись бериллия, обладающая высокой теплопроводностью. 5 В качестве теплоизоляционных материалов 11, 41 использован асбест или теплоизоляционная краска на его основе. Такое покрытие нанесено на наружную поверхность деталей 3,21 (без учета конусного отвер- 0 стия). Ручка 12 выполнена из пластмассы или из дерева.

В качестве примеров легкоплавкого материала 4 принимаем один из следующих материалов: 5 Треххлористый висмут

В С1зТП„ 229°С Олово Sn ТПл 232°С Двуххлористое олово SnCl2 ТПл 247°С Помимо чистых металлов и солей в качестве 0 легкоплавкого материала могут быть использовано органические вещества и сплавы металлов с узким температурным интервалом кристаллизации.

В качестве примера материалов 20 и 25 5 принимаем один из следующих материалов:

Амид уксусной кислоты л C2H5ONТКип 222°С Трехиодистый фосфор PI ткип 227°С 0 1,1,2,2-тетрабромэтан

С2Н2Вг4ТКип 243,5°С Паяльник с подставкой и электрическим нагревателем работает следующим образом. При включении в электросеть электри- 5 ческого нагревателя нихромовая спираль 39 нагревается и передает тепло материалу 40, трубке 36. камере 1, крышке 3, материалу 4, опоре 21. От крышки 3 тепло передается материалу 20, а от опоры 21 - материалу 25. Материалы 20 и 25 имеют температуру кипения, близкую (ниже на ) к температуре плавления материала 4. При достижении материалом 20 температуры кипения в камере 13 под поршнем 14 образуется пар, который стремится поднять поршень 14 с сигнализатором 16. Пружина 17 отрегулирована гайкой 19 на необходимое давление и при малом давлении пара пружина 17 препятствует поднятию поршня 14. При достижении материалом 25 температуры кипения в полости 22 выше плунжера 26 образуется пар, который стремится поднять опору 21 с паяльником относительно плунжера 26 и относительно электрического нагревателя. Однако пока температура материала 25 не превышает температуру плавления материала 4, давление пара не может преодолеть вес опоры 21 и находящегося в ее конусном отверстии 23 паяльника.

При достижении материалом 4 температуры плавления материал 4 начинает плавится. Поскольку камера 1 имеет развитую поверхность внутренней полости в виде множества ребер 2, то процесс плавления материала 4 идет интенсивно: В период плавления материала 4 температуры камеры 1 и стержня 5 остаются практически постоянными (все тепло, подводимое к камере 1, идет на расплавление материала 4). При достижении материалом 20 температуры плавления материала 4 в камере 13 под поршнем 14 давление пара возрастает до величины, способной сжимать частично пружину 17, поршень 1.4 частично поднимается, сигнализатор 16 выходит из ручки 12 и сигнализирует о том, что стержень нагрет до определенной температуры (по длине сигнализатора нанесены деления в градусах температуры).

После того, когда весь материал 4 расплавился, температура камеры 1 вновь на- чинает расти, растет и температура материалов 20 и 25. Это приводит к увеличению давления пара в камере 13 под поршнем 14 и в камере 22 над плунжером 26. Это приводит к дальнейшему поднятию поршня 14 и сигнализатора 16, а также к поднятию опоры 21 с паяльником относительно плунжера 26 и электрического нагревателя. Камера 1, оставаясь в конусном отверстии 23 опоры 21, отходит от стенок конусного отверстия электрического нагревателя. Между камерой 1 паяльника и внутренними стенками втулки 36 электрического нагревателя образуется кольцевой зазор, заполненный воздухом. Поскольку теплопроводность воздуха намного ниже теплопроводности меди и ее сплавов, то образование воздушного зазора между камерой 1 паяльника и втулкой 36

электрического нагревателя приводит к резкому уменьшению (или полному прекращению) передачи тепла от втулки 36 к камере 1 паяльника. Паяльник может находиться на 5 подставке долго, к электрическому нагревателю подводится электропитание, а паяльник не перегревается выше определенной температуры.

После нагрева паяльника до нужной

0 температуры рабочий снимает его с подставки и проводит им пайку изделий. При соприкосновении рабочей части 6 стержня . 5с изделием, подвергаемым пайке, стержень 5 отдает тепло изделию. При охлажде5 нии стержня 5 до температуры кристаллизации материала 4 материал 4 начинает кристаллизоваться и выделяет тепло. Поскольку крепежная часть 7 стержня 5 имеет развитую поверхность в виде множе0 ства ребер 8 и высокую теплопроводность, то температура стержня 5 остается практически постоянной во время работы паяльником до тех пор, пока не закристаллизуется весь материал 4. После затвердевания всего

5 материала 4жамера 1 вновь начинает охлаждаться. При охлаждении камеры 1 охлаждается материал 20, падает давление пара в камере 13, пружина 17 возвращает поршень 14 и сигнализатор 16 в нижнее положение.

0 Рабочий видит, что сигнализатор 16 утопился в ручке и вновь ставит паяльник на подставку.

К моменту .установки паяльника на подставку ее опора 21 находится в нижнем по5 ложении. Это вызвано тем, что после снятия паяльника с опоры 21 тепло от электрического нагревателя не может передаваться опоре 21, а тепло, полученное опорой 21 ранее через камеру 1 паяльника, рассеива0 ется в окружающую среду (между опорой 21 и теплоизоляционным материалом 41 электрического нагревателя всегда оставляют гарантированный зазор, который регулируют винтами 29 и 35).

5 В известных термоэлектрических нагревателях в качестве электроизоляционного материала используют кварцевый песок, который имеет низкую теплопроводностью. Если снабдить электрический нагреватель

0 термоэлектрическим нагревателем 37 с электроизоляционным материалом из кварцевого песка, то для получения температуры 200-250°С на втулке 36 придется нагреватель нихромовую спираль до температуры

5 650-700°С, а это приведет к малому сроку службы спирали 39, а следовательно, и к малой долговечности всего электрического нагревателя. Использование в качестве электроизоляционного материала 40 окиси бериллия позволит нагревать спираль 39

всего до 250-300°С и при этом получать на втулке 36 температуру 200-250°С. Это приведет к значительному увеличению срока службы спирали 39 и всего электрического нагревателя.

Формула изо б р е т е н и я

1. Паяльник, содержащий камеру с легкоплавким материалом, к одному торцу которой присоединена ручка, а к другому - стержень/состоящий из рабочей и крепежной части, отличающийся тем, что, с целью повышения стабилизации температуры рабочей части стержня, камера выполнена из теплопроводного материала в форме усеченного конуса, меньшим основанием обращенного к стержню.

2. Паяльник по п.1. отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью обеспечения индикации. температуры стержня, ручка выполнена в виде нетеплопроводной втулки, в которой установлена втулка из теплопроводного материала, герметично присоединенная к камере с возможностью теплопередачи, при этом в теплопроводной втулке размещен пружиненный поршень с сигнализатором и наполнитель с температурой кипения, близкой к температуре плавления легкоплавкого материала, помещенного в камере.

3. Паяльник по п.1, отл ич а ю щийс я тем, что камера оснащена внутренними ре- брами для увеличения теплопередачи.

4. Подставка под паяльник, содержащая опору, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения условий эксплуатации, опора выполнена с центральным конусным отверстием для наружной поверхности камеры и с кольцевой полостью, в которой размещен материале температурой кипения, близкой к температуре плавления легкоплавкого материала камеры паяльника, при этом подставка снабжена подвижным относительно опоры нагревателем.: ;

Для пайки металлов в различных отраслях. Паяльник содержит камеру с легкоплавким материалом, к одному торцу которой присоединена ручка, а к другому - стержень, состоящий из рабочей и крепежной части, камера 1 выполнена из теплопроводного материала в форме усеченного конуса, меньшим основанием обращена к стержню 5. Ручка 12 выполнена в виде нетйплп ппо16- /гводной втулки, в которой установлена втулка из теплопроводного материала, герметично присоединенная к камере с возможностью теплопередачи. В теплопроводной втулке размещен подпружиненный поршень 14 с сигнализатором 16 и наполнитель 20 с температурой кипения, близкой к температуре плавления легкоплавкого материала, помещенного в камере. Камера 1 оснащена внутренними ребрами 8 для увеличения теплоотдачи. Подставка для паяльника содержит опору 21, выполненную с центральным конусным отверстием для наружной поверхности камеры и кольцевой полостью 22, В последней размещен материал с температурой Кипения,близкой к тем- пературе плавления легкоплавкого материала камеры паяльника, при этом подставка снабжена подвижным относительно опоры нагревателем. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил, 19. С -18