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Elément chauffant
L'invention se rapporte à un élément chauffant pour appareils électriques, tels que fers à souder, fers à repas- ser, etc.
Dans les éléments chauffants électriques une condi- tion importante est que la chaleur Joule développée lorsqu'un corps chauffant est parcouru par un courant électrique, soit amenée aussi efficacement que possible au corps à chauffer.
La chaleur produite lorsqu'un conducteur de courant est par- couru par un courant électrique, est déterminée par la loi de Joule, qui peut être exprimée par la formule suivante : W = E i t = 1 2 r t .
Dans cette formule W désigne la quantité de chaleur en calories @
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produite lorsque le courant parcourt le conducteur avec une intensité i et une tension E pendant t secondes.-
D'habitude, l'élément chauffant est construit pour la pleine tension 'du secteur, 220 volts par exemple, tandis qu'on détermine l'intensité de courant selon la quantité de chaleur nécessaire. Cette tension est assez élevée pour l'usa- ge pratique et peut offrir un grand danger dans le cas d'un petit défaut du dispositif dans lequel l'élément chauffant est incorporé. Lorsqu'on désire réduire la tension tout en maintenant constante la quantité de chaleur obtenue on doit aug. menter l'intensité du courant. Dans ce cas il est désirable d'augmenter les sections de cuivre des conducteurs.
Pour cette raison l'élément chauffant augmente en général de volume.
L'emploi d'une tension élevée nécessite en outre l'uti. lisation d'une couche assez épaisse de matière isolante pour protéger les pièces très rapprochées contre un percement dis- ruptif. Une pareille couche épaisse de matière isolante pré- sente le désavantage que la conduction de chaleur- inversement proportionnelle à l'épaisseur de la paroi à travers laquelle la chaleur doit être conduite - diminue fortement.
Il est clair qu'une réduction de la tension pour un accroissement de l'intensité du courant, auquel cas la couche de matière isolante peut être plus mince, permet une meilleure transmission de chaleur.
Suivant l'invention l'élément chauffant se compose d'un corps de résistance, subdivisé en parties cohérentes de façon à ménager un chemin en labyrinthe pour le courant, tan- dis que les deux pôles ou points de connexion se trouvent d'un seul côté du corps. Dans un mode de réalisation les interrup- tions formées par la subdivision sont remplies d'une matière
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isolante, telle que le mica. On peut employer à cet effet aussi le verre Rôntgen ou un autre verre spécial.
L'élément chauffant peut être un organe cylindrique subdivisé par des traits de scie suivant deux plans axiaux et un plan perpendiculaire à l'axe de telle façon que l'en- semble reste uni.
Cet élément chauffant, qui forme donc à proprement parler un conducteur compact de courant, présente malgré son faible encombrement des parties conductrices d'une section suf- fisante pour laisser passer de grands courants. Du fait que l'élément chauffant est employé avec une tension réduite, on obtient tous les avantages découlant de celle-ci, indiqués brièvement ci-dessus.-
Dans la forme de réalisation envisagée, la subdivi- sion de l'élément est, en effet, réalisée de telle façon que les deux pôles se trouvent à la même extrémité et ont, en outre, une grande surface pour la connexion du courant, ce qui est avantageux en raison de la grande intensité de courant nécessaire.
Précisément parce qu'ils ont une forme très compacte et sont sûrs, ces éléments chauffants conviennent très bien pour les fers à souder électriques. Ils peuvent aussi être utilisés pour les fours électriques, fers à repasser, etc.-
Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, l'élément chauffant est incorporé dans un fer à souder. Celui- ci peut comporter une tige de soudage séparée et chauffée par Isolément, L'utilisation d'un élément tel que celui qui a été décrit, rend possible le remplacement rapide de la tige de soudage. Cette tige interchangeable peut se composer de cuivre électrolytique couvert d'une couche protectrice. Cette couche doit résister à la chaleur et à la corrosion. Elle
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peut être formée de chrome., de nichrome, d'émail, etc.
De plus, la tige interchangeable peut être simple- ment serrée par un coin ou une clavette.
La description ci-après, faite avec référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple, fera bien compren- dre comment l'invention peut être réalisée.
La Fig. 1 est une vue schématique de l'élément chauffant.
La Fig. 2 représente cet élément développé, la posi- tion des différents traits de scie étant ainsi clairement visible.
Les Figs. 3a et 3b représentent le fer à souder dont la Fig. 3a est une vue en coupe par l'élément chauffant et la Fig. 3b une vue de côté.
La Fig. 1 montre une pièce cylindrique en matière résistante conductrice de l'électricité et.entaillée par l'incision 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et l'incision 9, la, 6, 11, 12, 9. Par ces traits de scie l'élément est très simple- ment subdivisé de manière à rester cohérent et à former un chemin en labyrinthe suffisamment long pour le courant. Le parcours du courant dans ce cas est plus distinctement vi- sible sur la Fig. 2, qui montre l'élément de la Fig. 1 déve- loppé. Les chiffres de référence déjà mentionnés pour indiquer les incisions sont reportés sur la Figure 2, tandis que le parcours du courant est indiqué par une flèche.
Sur la Fig. 3a, 1 désigne l'élément chauffant auquel une forme légèrement différente a été donnée en vue de sa fixation dans le fera mais il est en principe identique à l'élément chauffant déjà décrit.
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L'élément 1 est fixé dans ce qu'on appelle le corps chauffant 2, fait en matière conductrice. Ce corps permet en outre la fixation de la tige de soudage 9, qui est serrée dans son alésage par le coin ou la clavette 10. La tige de soudage 9 est sujette à usure et peut être remplacée d'une manière simple.
Le corps chauffant 2 est serré entre les joues de sup- port 3, dont il est isolé. A cet effet deux coins 8 en ferro- chrome sont noyés dans le corps chauffant, avec insertion d'une couche de mica. Ces coins assurent en même temps une fixation isolée de l'élément chauffant 1 et du corps 2 et sont soudés plus tard à l'élément 1. Les organes d'alimentation du courant sont désignés par 5 et 5a. Les joues 3 font partie du support fixé au moyen de la bague 11 sur la poignée 6, avec interposi- tion d'une couche d'une matière isolante de la chaleur. Cette poignée 6 peut aussi, suivant une variante, être faite d'une matière mauvaise conductrice de la chaleur, du verre par exem- ple. Le boulon 4 serre les joues 5 sur les coins 8 et leur assu- re un bon contact.
Les fers à souder ainsi réalisés ont une forme très compacte et peuvent donc rendre de grands services pour les soudages à des endroits difficilement accessibles.
Le courant basse tension pour le fer est pris au secteur au moyen d'un transformateur.
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Heating element
The invention relates to a heating element for electrical appliances, such as soldering irons, flat irons, etc.
In electric heating elements an important condition is that the Joule heat developed when a heating body is traversed by an electric current be supplied as efficiently as possible to the body to be heated.
The heat produced when a current conductor is flown by an electric current is determined by Joule's law, which can be expressed by the following formula: W = E i t = 1 2 r t.
In this formula W denotes the amount of heat in calories @
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produced when the current flows through the conductor with an intensity i and a voltage E for t seconds.
Usually, the heating element is constructed for full mains voltage, eg 220 volts, while the amperage is determined according to the amount of heat required. This voltage is high enough for practical use and can be of great danger in the event of a small defect in the device in which the heating element is incorporated. When we want to reduce the voltage while maintaining constant the amount of heat obtained we must increase. lie the intensity of the current. In this case it is desirable to increase the copper sections of the conductors.
For this reason the heating element generally increases in volume.
The use of high voltage further requires the use. lization of a sufficiently thick layer of insulating material to protect closely spaced parts against disruptive drilling. Such a thick layer of insulating material has the disadvantage that the conduction of heat - inversely proportional to the thickness of the wall through which the heat is to be conducted - greatly decreases.
It is clear that a reduction in the voltage for an increase in the intensity of the current, in which case the layer of insulating material can be thinner, allows better heat transmission.
According to the invention, the heating element consists of a resistance body, subdivided into coherent parts so as to provide a labyrinthine path for the current, while the two poles or connection points are on a single side of the body. In one embodiment, the interruptions formed by the subdivision are filled with a material
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insulating, such as mica. Rôntgen glass or other special glass can also be used for this purpose.
The heating element may be a cylindrical member subdivided by saw cuts along two axial planes and a plane perpendicular to the axis so that the whole remains united.
This heating element, which therefore strictly speaking forms a compact current conductor, has, despite its small size, conductive parts of a section sufficient to allow large currents to pass. Because the heating element is operated with reduced voltage, all the advantages deriving therefrom, briefly mentioned above, are obtained.
In the embodiment envisaged, the subdivision of the element is, in fact, made in such a way that the two poles are at the same end and have, moreover, a large surface for the connection of the current, this which is advantageous because of the high current intensity required.
Precisely because they have a very compact shape and are safe, these heating elements are very suitable for electric soldering irons. They can also be used for electric ovens, irons, etc.
In the preferred embodiment of the invention, the heating element is incorporated into a soldering iron. This may include a separate welding rod and heated by isolation. The use of an element such as that which has been described, makes it possible to quickly replace the welding rod. This interchangeable rod can consist of electrolytic copper covered with a protective layer. This layer must resist heat and corrosion. She
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can be formed of chrome., nichrome, enamel, etc.
In addition, the interchangeable rod can be simply tightened with a wedge or a key.
The following description, made with reference to the accompanying drawings given by way of example, will make it clear how the invention can be carried out.
Fig. 1 is a schematic view of the heating element.
Fig. 2 shows this developed element, the position of the different saw cuts being clearly visible.
Figs. 3a and 3b represent the soldering iron of which FIG. 3a is a sectional view through the heating element and FIG. 3b a side view.
Fig. 1 shows a cylindrical part made of strong electrically conductive material and notched by the incision 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and the incision 9, la, 6, 11, 12, 9 By these saw cuts the element is very simply subdivided so as to remain coherent and to form a labyrinthine path long enough for the current. The course of the current in this case is more clearly visible in FIG. 2, which shows the element of FIG. 1 developed. The reference numbers already mentioned to indicate the incisions are shown in Figure 2, while the course of the current is indicated by an arrow.
In Fig. 3a, 1 designates the heating element to which a slightly different shape has been given with a view to its fixing in the will but it is in principle identical to the heating element already described.
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The element 1 is fixed in what is called the heating body 2, made of conductive material. This body further allows the fixing of the welding rod 9, which is clamped in its bore by the wedge or the key 10. The welding rod 9 is subject to wear and can be replaced in a simple manner.
The heating body 2 is clamped between the support cheeks 3, from which it is isolated. To this end, two ferro-chrome wedges 8 are embedded in the heating body, with the insertion of a layer of mica. These wedges ensure at the same time an isolated fixing of the heating element 1 and the body 2 and are later welded to the element 1. The current supply members are designated by 5 and 5a. The cheeks 3 form part of the support fixed by means of the ring 11 on the handle 6, with the interposition of a layer of a heat insulating material. This handle 6 can also, according to a variant, be made of a material which is a poor conductor of heat, for example glass. The bolt 4 tightens the cheeks 5 on the corners 8 and makes good contact with them.
The soldering irons thus produced have a very compact shape and can therefore be of great service to welds in places which are difficult to access.
The low voltage current for the iron is taken from the mains by means of a transformer.