Електропаяльник

Винахід відноситься до області зпаювання й може бути застосованний в електронній, радіо- та електротехнічній промисловості. Електропаяльники найчастіше мають таку теплову схему: електричний нагрівальний елемент (або нагрівач), електроізоляція, теплопровід й жало, яке закріплюється у теплопроводі, який в свою чергу з'єднаний з ручкою паяльника [ГОСТ 7219-77]. Однак такі паяльники мають ряд суттєвих вад: недовговічність (200-300 год), нестабільність, невеликий тепловий к.п.д. Це має наслідками великі експлуатаційні збитки (часті й коштовні ремонти, закупівля нових партій, тощо), а також значні марні втрати електроенергії. Мала життєздатність й стабільність цих електропаяльників обумовлена високою температурою нагрівана (11501200°С) при температурі кінця жала близько 270°С, тобто, високим тепловим опором ділянки "нагрівачелектроізоляція -теплопровід-жало". З-за високої температури швидко руйнується сам нагрівач, "зпучується" електроізоляція, посилено кородують й вкриваються шаром "окаліни" теплопровід й жало, що значно погіршує теплопровідність згаданої ділянки. Введення автоматичного регулювання з термодатчиком тільки на початку експлуатації поліпшує справу. Потім продукти корозії огортають термодатчик й унеможливлюють стабілізацію температури кінця жала. Відомі електропаяльники, в яких мали місце спроби цілеспрямованого вирішення проблеми зменшення високого теплового опору між нагрівачем й жалом ("паяльним стержнем"). Найбільш вдалий з них [Авт. св. СССР №62G341, кл. В 23 К 3/02, 25.08.78] складається з ручки, перехідної опорної трубки (яка виконує роль захисного корпусу і почасти теплового екрану), в якій розміщений теплопровід з двома концентричними складовими, спряженими конічно, між якими розташований нагрівач (поміж двох Ізоляційних прошарків). У внутрішній частині теплопроводу за допомогою різьбового з'єднання закріплене жало. Однак поставлена задача частково вирішується за рахунок досить суттєво го ускладнення конструкції. Поперше, у них присутній окремий шар електроізоляції, що ні з нагрівачем ні з теплопроводом не дає ідеального механічного спряження, без мікропрошарків повітря, які в значній мірі відповідні за високий тепловий опір згаданої ділянки. По-друге, природне намагання авторів зменшити товщин у такої Ізоляції має конструктивноміцностне обмеження її матеріалу. По-третє, ряд чудови х конструктивних рішень мають досить "прямолінійне закінчення". Наприклад, спряження жала з теплопроводом по конічній поверхні майже ідеально вирішує проблему теплового опору цієї ділянки і, разом з тим, виконане через різьбовий натяг, який особливо Інтенсивно псується під дією теплової корозії. До того ж удорожчає і теплопровід і жало. В основу винаходу поставлено задачу створення стабільного, економічного і при цьому дешевого промислового електропаяльника шляхом додаткової обробки поверхні теплопроводу й зміни характеру контакту його з нагрівачем, зміни способів кріплення вивідних кінців нагрівача й жала в теплопроводі, форми самого теплопроводу та конструкції захисного корпусу, що дозволяє забезпечити суттєве зниження теплового опору всієї ділянки "нагрівач-...-жало" та кардинальне зменшення температури нагрівача й безпосередньо оточуючи х його частин електропаяльника. Електропаяльник, що включає з'єднаний з ручкою теплопровід з вмонтованим змінним жалом й зажимом для змінного жала, на поверхнях якого, послідовно розташовані розділяючий шар ізоляції, електричний нагрівальний елемент, тепловий екран та захисний корпус згідно з винаходом виконаний Із теплопроводу з нарощеною оксидною плівкою, на якому безпосередньо розташований нагрівальний елемент, один кінець теплопроводу править за зажим для змінного жала, другий - сполучений з ручкою, а теплопровід з нагрівальним елементом захищений теплоізолюючим екраном. Теплопровід виконаний з алюмінію або алюмінієвого сплаву з нарощеною оксидною плівкою. Нагрівальний елемент виконаний у формі стрічки й спряжений з поверхнею теплопроводу з нарощеною оксідною плівкою. Зажим для змінного жала виконаний у вигляді цангового зажиму з конусним посадковим місцем з зажимним кільцем із матеріалу з коефіцієнтом лінійного розширення меншим ніж у теплопроводу. Вивідні кінці нагрівального елементу закріплені безпосередньо між спряженими частинами оксидованого теплопроводу при механічному контакті з ним. Жалонесуча частина теплопроводу виконана під кутом до Іншої його частини. Захисний корпус виконаний у вигляді багатошарового теплозахисного радіаційного екрану з переміженими шарами теплоізоляції та металічної фольги. Таким чином, у винаході відсутній окремий товстий шар електроізоляції, функції якого виконує набагато тонкіша нарощена оксідна плівка самого теплопроводу, що є одне ціле з теплопроводом. Це дозволяє розмістить нагрівач безпосередньо на жорсткій поверхні теплопроводу, звівши до мінімуму мікропрошарок повітря між ними. Крім того, це дає можливість застосувать нагрівач плоскої форми. Використання стрічкового ніхрому у звичайних паяльниках погіршує, як це не дивно, їх теплові характеристики. Пояснюється це тим, що тиск його на підлягаючий шар слюди набагато менший, контакт - гірший, більший - шар повітря, що зводить нанівець його уявні геометричні плюси. У пропонованій конструкції жорстка підлягаюча поверхня теплопроводу забезпечує добрий контакт і з плоскою поверхнею стрічкового нагрівача Замість різьбового натягу щільний контакт змінного жала з теплопроводом по конічній поверхні забезпечено з допомогою зажимного кільця з матеріалу з коефіцієнтом лінійного розширення меншим ніж у теплопроводу. Теплопровід може бути сформований (наприклад, штампуванням), з 2-х спряжених частин, в яких зроблені функціональні виступи й поглиблення (також з нарощеною оксидною плівкою), якими закріплені вивідні кінці нагрівача, забезпечуючи добрий відбір тепла від них і застерігаючи їх перегрівання. Теплопровід розрізної конструкції може бути виготовлений штампуванням будь-якої форми, наприклад, з Г-подІбним кінцем, що дозволяє використання дешевих уніфікованих прямих жал у технологіях, що потребують Г-подібних дорожчих жал. Нарешті, частина тепла, виділена зовнішньою поверхнею нагрівача, повертається за допомогою терморадіаційного теплоізолюючого екрану спрощеної й дешевої, але ефективної конструкції. Завдяки таким змінам температура нагрівача була знижена до 450°С при температурі кінця жала 250°С. Це настільки уповільнило процеси деградації нагрівача, що через 6000 год (3 роки) експлуатації нагрівач залишився блискучим, без будь-яких ознак корозії. При експоненційній залежності строку служби від температури, оцінки дають більше 10000 років (І) для нагрівача при температурі 450°С, тобто необмежено для ніхрому. Те ж маємо і для теплопроводу. Тобто паяльник перетворився в дуже стабільний теплотехнічний прилад, який не потребує електронної стабілізації. Окрім цього низька температура нагрівача дозволила застосувать в широкому обсязі матеріали, такі як алюміній, жаростійкі клеї або склотканину. Зображений на фіг.1 і 2 паяльник має розрізний Г-подібний теплопровід 1 з нарощеною оксидною плівкою 2, на якому безпосередньо розташований стрічковий (або Іншої форми) електричний нагрівальний елемент 3. У конусному посадковому місці 4 (фіг.1, 2) на розрізаному кінці теплопроводу закріплюється жало 5 за допомогою кільця 6, яке має коефіцієнт теплового розширення менший ніж у теплопроводу. Теплопровід з нагрівачем зверху захи щені багатошаровим теплоізолюючим радіаційним екраном 7. Кінець рулона закріплений точковою зваркою 8. Теплопровід є одночасно несучою конструкцією і сполученний з передньою частиною ручки 9 через перехідну втулку 10. Вивідні кінці нагрівача закріплені між буртом 11 та канавкою 12 та у канавці 13 (фіг.2).