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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY FERS A SOUDER ELECTRIQUES.
La présente invention se rapporte à, des fers à souder chauffés électriquement et à des dispositifs à cet effet. L'un de ses objets est l'obtention d'un fer à souder de construction simple et conçu de telle manière que la température du fer puisse être commandée automatiquement.
L'une des caractéristiques principales de l'invention réside en un fer à souder comportant une tête de soudage chauffée par un élément thermistor. Jusqu'à présent, les dispositifs de chauffage pour fers à souder électriques comportaient une bobine résistante, une tige de carbone ou analogues avec ou sans dispositif ou commutateur thermique extérieur au fer ou assemblé avec lui pour commander l'application du courant au tube de chauffage afin de limiter la température.à laquelle la tête de chauffage peut être élevée. Des difficultés s'élevaient pour l'adaptation d'un tel dispositif à un fer qui peut, quelques fois nécessiter un fonctionnement continu et d'au-
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tres fois un fonctionnement par intermitte. avec des intervalles #;'' .) t'f":J 1.
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relativement longs entre les opérations successives.
Dans ce dernier cas, il est souvent nécessaire d'établir un compromis entre la vitesse de chauffage et la température maximup de telle manière que, lorsqu'il s'agit du fonctionnement continu, le fer soit plûtôt au dessous de la température de fonctionnement désirée en raison de la vitesse avec laquelle la chaleur est absorbée par les pièces à souder, tandis qu'en ce qui concerne le fonctionnement par intermittences, le fer tend à atteindre une température plutôt supérieure à ladite température de fonctionnement.
Théoriquement, un fer à souder devrait atteindre une certaine température maximum instantanée dès sa mise sous tension, après quoi la vitesse de chauffage devrait être telle qu'elle compense seulement la radiation ou autres pertes au cours de la période de repos entre les opérations et qu'elle s'élève immédiatement dès que le travail commence à un taux compensant les pertes dues au fonctionnement, en restant à ce taux jusqu'à ce que le fonctionnement cesse. Une telle perfection peut ne pas être réalisable, en particulier dans un fer du type miniature qui convient au traitement des pièces de dimensions très réduites dans lequl la réserve de chaleur est faible en raison de la masse peu importante de la tête de soudage.
D'autre part, il est évident que plus le taux de chauffage change avec la variation de température, plus les conditions de fonctionnement du fer se rapprochent des conditions théoriques.
Une aitre caractéristique de l'invention réside en un dispositif de chauffage dans lequel un ou plusieurs fers à souder est ou sont chauffés par un thermistor en série avec une impédance.
Comme il est bien connu, un thermistor est un élément de résistance sensible à la température et possédant un coefficient de température qui peut être positif ou négatif selon la matière dont le thermistor est formé. De plus, ledit coefficient peut être plusieurs fois multiple du coefficient correspondant pour un métal pur
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tel que le cuivre. Les thermistors peuvent être chauffés directement ou indirectement. Un thermistor chauffé directement est surtout utilisé lorsqu'on désire qu'il soit affecté par le courant qui le traverse. Un tel thermistor est également affecté par la température ambiante et ladite température modifie toujours ledit courant.
Un élément chauffant à thermistor pour fer à souder doit avoir, de préférence, des dimensions telles qu'il s'adapte étroitement à l'intérieur de la tête de soudage. Il est, de préférence, chauffé directement et présente une caractéristique de tension négative convenable. Avec une impédance appropriée montée en série, un ou plusieurs de ces éléments peuvent être disposés de manière à chauffer très rapidement jusqu'à une température prédéterminée.
Tout abaissement de température ultérieur dû à l'absorption de la chaleur au cours des opérations de soudage est compensé par un accroissement considérable de l'énergie d'entrée dudit thermistor.
L'invention sera mieux comprise.à la lecture de la description ci-dessous et à l'examen des dessins joints qui en représentent schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation.
La figure 1 représente schématiquement en coupe une partie de la tête de soudage du fer à souder électrique conforme à certaines caractéristiques de l'invention.
La figure 2 représente la disposition éventuelle d'un ou de plusieurs fers à souder dans un même circuit.
On considérera tout d'abord la figure 1. Une tête creuse de cuivre ou d'un autre métal 1 contient un thermistor 2 disposé de telle manière qu'il s'adapte étroitement à la paroi intérieure 3 de la tête 1. Ledit thermistor est maintenu en position par un ressort hélicoïdal 4 comprimé entre l'arrière du thermistor et une butée 5. Des connexions 6 convenablement isolées relient le thermistor au circuit extérieur en traversant le corps et la poignée (non représentés) du fer à souder.
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Sur la figure 2, le thermistor 2 d'un fer à souder est monté en série avec une impédance 7 qui peut être un condensateur, une self-inductance, ou une combinaison de ces deux éléments, aux bor- nes d'une source de courant alternatif de 240 volts. D'autres ther- mistors, tels que 2', appartenant à d'autres fers à souder, peuvent être montés en parallèle avec le thermistor 2.
Le comportement du thermistor est mis en évidence par l'exem- ple suivant.
On supposera que la température de fonctionnement est de 236 C., soit 216 C. au dessus de la température ambiante normale.
On supposera d'autre part que la puissance appliquée est de 10 watts et qu'il s'agit d'un thermistor de caractéristique telle que sa ré- sistance diminue de moitié pour une élévation de température de 18 C.
Un tel thermistor présente un rapport entre la résistance à froid et la résistance à chaud de 212 à l'unité. Lorsqu'il est alimenté par une source de courant alternatif en série avec une impédance, la valeur de ladite impédance peut être choisie suivant la cadence à laquelle on désire que le thermistor arrive à sa température ma- ximum. On a constaté que, pour certaines applications, il convenait de choisir l'impédance égale à la moitié de la valeur du thermistor, soit, dans l'exemple choisi, 26 ou 64 F@is la résistance à chaud.
De cette manière, 1/65 de la tension d'alimentation apparaît aux bornes du thermistor lorsqu'il est chaud. Pour une tension de 240 volts, on obtient ainsi 37 volts à l'entrée du thermistor. En supposant, comme précédemment, que le thermistor absorbe 10 watts à chaud, sa résistance à chaud est alors 3,72/10 soit 0,37 ohms, la valeur de l'impédance étant d'environ 87,68 ohms.
L'énergie d'entrée d'un tel dispositif est sensiblement égale à chaud et à froid, mais elle est considérablement augmentée dans la gamme de chauffage moyenne. C'est à dire qu'avec une résistance à chaud de 0,37 ohms, la résistance pour la température moyenne est d'environ 87,68 ohms et la résistance à froid d'environ 5,611 ohms.
Lorsque le thermistor est en série avec une impédance de 87,68 ohms,
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les courants respectifs sont 2,7 ampères, 1,365 ampères et 0,042 ampères et les puissances respectives, 10, 163,5 et 10 watts. On peut constater que la puissance augmente rapidement jusqu'à la tem- pébature moyenne, puis décroit rapidement lorsque la température continue.à s'élever.A la température maximum ou température de stabilisation, le thermistor fonctionne pratiquement dans un circuit à courant constant, les faibles variations de température se traduisent par des variations plus importantes de la résistance et, par conséquent de l'intensité et de la puissance, ce qui tend à ramener rapidement la température à sa valeur de stabilisation.
On a constaté que l'adjonction d'autres thermistors, tels que 2', en parallèle avec le thermistor 2n n'ont qu'un effet réduit sur les régulations de-température indiquées ci-dessus, à condition que la valeur de l'impédance en série soit ajustée de façon correspondant au nombre de thermistors qui sont alimentés à travers ladite impédance.
Bien que l'invention ait été ci-dessus décrite en relation avec un exemple particulier de réalisation, il doit être bien compris que cette description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne saurait limiter le domaine de l'invention.