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Elektrischer Lötkolben mit Temperaturregler Die Erfindung bezieht
sich auf einen elektrischen Lötkolben mit einem in die beheizte Lötkolbenspitze
eingesetzten temperaturempfindlichen Element, das bei Erreichen einer vorbestimmten
Regel-Abschalttemperatur einen Kontaktsatz zur Unterbrechung des Heizstroms öffnet
und bei Absinken der Temperatur auf die Regel-Wiedereinschalttemperatur wieder schließt
und auf diese Weise die Lötkolbenspitze vor Leerlaufüberhitzungen schützt, einen
unnötigen Stromverbrauch sowie eine Oxydation und Zunderbildung an der Lötkolbenspitze
vermeidet.
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Als temperaturempfindliches Element wurden bisher bei den bekannten
elektrischen Lötkolben Bimetallstreifen oder andere thermostatische Einrichtungen
benutzt, die bei Ausdehnung eines Körpers eine Abschaltung bewirken. Diese Einrichtungen
haben sich jedoch bei elektrisch beheizten Lötkolben insbesondere deshalb nicht
bewährt, weil die auf Ausdehnung eines Körpers beruhenden Schalteinrichtungen in
ihrer durch die Bauweise des Lötkolbens vorgeschriebenen kleinen Abmessung-nicht
die erforderliche Schaltleistung haben und deshalb bereits nach verhältnismäßig
kurzer Zeit unbrauchbar wurden.
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Ziel der Erfindung ist es, einen elektrisch beheizten Lötkolben mit
selbsttätig arbeitender Temperatureinstellung zu schaffen, welcher zuverlässig bei
den vorbestimmten An- und Abschalttemperaturen arbeitet und eine lange Lebensdauer
aufweist.
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Zu diesem Zweck ist ein elektrischer Lötkolben mit einem in die beheizte
Lötkolbenspitze eingesetzten, die Schaltung bewirkenden temperaturempfindlichen
Element gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet, daß als temperaturempfindliches
Element ein von Temperaturreglern elektrisch beheizter Geräte bekannter, bei der
Regel-Abschalttemperatur seine ferromagnetischen Eigenschaften verlierender und
bei der Regel-Wiedereinschalttemperatur zurückerlangender Körper vorgesehen und
in der Weise ausgebildet und angeordnet ist, daß das in der Lötkolbenspitze fest
angeordnete temperaturempfindliche Element mit einem Magneten zusammenwirkt, der
die Form eines Kolbens hat und in einer Hülse innerhalb der Lötkolbenspitze axial
verschieblich ist und den im Lötholbenhandgriff befindlichen Kontaktsatz mit der
unterhalb der Regel-Abschalttemperatur auf das Element wirkenden magnetischen Kraft
gegen die Zugkraft einer im Lötkolbenhandgriff verankerten Zugfeder über eine Zugstange
geschlossen hält.
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Es sind zwar für andere Zwecke bereits Temperaturregler bekannt, deren
temperaturempfindliches Element ein ferromagnetischer Körper ist, dessen magnetischer
Umwandlungspunkt (Curie-Punkt) durch entsprechende Legierungswahl so eingestellt
ist, daß er bei der gewünschten Regel-Abschalttemperatur liegt. Da bei Erreichen
des Curie-Punktes die _ferromagnetischen Eigenschaften sprunghaft verlorengehen,
wird der bis dahin magnetisch durch eine Rückstellkraft (z. B. Schwerkraft oder
Federkraft) gehaltene Körper losgelassen und der Kontaktsatz zur Steuerung der Heizenergie
unterbrochen. Derartige für Temperaturregelzwecke bereits bekannte Regler waren
jedoch aus baulichen Gründen bei elektrisch beheizten Lötkolben nicht anwendbar,
da bei diesen die Forderung gestellt ist, daß der Lötspitzenhalter aus einem stabförmigen
Körper möglichst kleinen Durchmessers besteht, damit z. B. beim Anlöten der Drähte
bei elektrischen Schaltungen der Lötkolben auch in schwer zugängliche, eng umgrenzte
Räume eingeführt werden kann.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Thermostaten wird diese
Forderung voll erfüllt. Der kolbenartig ausgebildete Temperaturregler erfordert
keinerlei Vergrößerung des äußeren Durchmessers und bewirkt ein zuverlässiges Schalten
mit großer Schalthäufigkeit und langer Lebensdauer.
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Die Heizwicklung für den Lötkolben ist zwecks Verhinderung der Beeinflussung
des Reglers nach Art bifilarer, eigene magntische Felder auslöschender Wicklungen
gegenläufig gewickelt.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung können die in
an sich bekannter Weise austauschbaren Lötkolbenspitzen mit temperaturempfindlichen
Elementen verschieden gewählter Regel-Ab-und -Wiedereinschalttemperaturen ausgerüstet
sein.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung vonAusführungsbeispielen
an Hand der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Lötkolbens, Fg.2a und 2b zusammen einen Längsschnitt des Lötkolbens entlang der
Linie 2-2 in Fig.1 in größerem Maßstab, Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie
3-3 in Fig. 2 a und. 2 b, Fig. 4 in auseinandergezogener Darstellung die Lötkolbenspitze
und die in ihr befindlichen Bauteile, Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linien
5-5 gemäß Fig. 3, Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie 6-6 gemäß Fig. 3, Fig.
7 einen Teilschnitt nach der Linie 7-7 gemäß Fig. 2b mit geschlossenem Schalter,
Fig. 8 einen der Fig. 7 entsprechenden Schnitt mit geöffnetem Schalter, Fig. 9 einen
Querschnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 2 a, Fig. 10 einen Teilschnitt längs der
Linie 10-10 in Fig. 1, Fig. 11 eine Ansicht eines Wicklungsteiles, Fig. 12 einen
Querschnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 2 a, Fig.13 in größerem Maßstab einen
teilweisen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lötkolbens,
Fig. 14 in auseinandergezogenerDarstellung dieLötkolbenspitze des Ausführungsbeispiels
gemäß Fig. 13 und die von ihr aufgenommenen Bauteile.
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In den Fig. 1 bis 12 ist der Lötkolben insgesamt mit 10 bezeichnet.
Er besitzt eine Lötkolbenspitze 11, die von einem an einem Handgriff 13 befestigten
Rohr 12 getragen wird. Die Lötkolbenspitze 11 besteht z. B. aus Tellur-Kupfer, das
zuerst mit Eisen und dann mit Nickel plattiert ist. Gemäß Fig. 2 a weist die Lötkolbenspitze
eine zylindrische Hülse 14 auf, die sich von dem konischen Ende 15 der Spitze aus
nach hinten erstreckt. Die Spitze läuft vorn in einen meißelförmigen Teil 16 aus.
Die Hülse 14 umschließt eine axiale Bohrung 17, die sich im vorderen Teil in einer
Bohrung 18 kleineren Durchmessers fortsetzt und in einem konischen Bodenteil 19
endet. Die Bohrung 17 besitzt ein Innengewinde zum Einschrauben der Einsatzteile.
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In die Bohrung 18 ist ein temperaturempfindliches Element 20 eingesetzt.
Dieses besteht aus einem Körper, der bei der Regel-Abschalttemperatur seine ferromagnetischen
Eigenschaften verliert und bei der Regel-Wiedereinschalttemperatur wiedererlangt.
Dieses Element 20 ruht mit einem zylindrischen Abschnitt 21 in dem vorderen Teil
der Bohrung 17 und mit einem zylindrischen Abschnitt 22 kleineren Durchmessers mit
konischem Ende 23 in der Bohrung 18. Der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts
21 entspricht sehr genau dem Durchmesser der Bohrung 18, damit das Element 20 mit
festem Reibungssitz in seiner Lage gehalten wird.
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In die Bohrung 17 ist ein- Rohr 24 eingeschoben und mittels eines
Außengewindes 25 eingeschraubt. An dem aus der Bohrung 17 vorstehenden Teil weist
das Rohr 24 einen Bund 26 auf. Auf das dem temperaturempfindlichen Element
20 benachbarte Ende des Rohres 24 ist eine Scheibe 27 aus nichtrostendem
Stahl aufgesetzt.
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Ein zweites Rohr 28 umgibt das Rohr 24 und ist mit dem Bund 26 durch
Hartlötung verbunden. Das dem Ende 16 der Lötkolbenspitze 11 zugewandte Ende des
Rohres 28 trägt eine Buchse 29, die ein äußeres Rohr 30 trägt. Das hintere Ende
des Rohres 30 trägt innen eine weitere Buchse 31, die das vordere Ende einer Hülse
32 umgibt, die in dem Handgriff 13 befestigt ist. Die Buchsen 29, 31 sind mit Aussparungen
33 für das Lot versehen.
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Die zwischen den Rohren 30 und 28 liegende, an ihren Enden durch die
Buchsen 29 und 31 abgeschlossene Ringkammer nimmt das Heizelement 34 auf, das gemäß
Fig. 10 drei Schichten aus isolierendem Flachmaterial, nämlich eine innere Schicht
35 a, eine mittlere Schicht 35 b und eine äußere Schicht 35 c, aufweist. Zwischen
den Isolierschichten 35 a und 35 b
befindet sich eine innere Wicklung 36 und
zwischen den Isolierschichten 35 b und 35 c eine äußere Wicklung 37. Die beiden
Wicklungen bestehen aus Widerstandsdraht 38, der Zuleitungen 39 und 40 aufweist.
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Die Wicklungen sind bifilar gewickelt, so daß eine gegenseitige Auslöschung
des Flusses erfolgt, und sie sind somit induktionsfrei. Am Ende des Rohres 28 ist
ein in den Fig. 10 und 11 mit 41 bezeichnetes Verankerungsblech aus nichtrostendem
Stahl zwischen die sich überlappenden Kanten der äußeren gewellten Glimmerschicht
der inneren Isolierschicht 35a eingeschoben. Diese Isolierschicht kann an einer
Ecke einen Ausschnitt aufweisen, so daß der geschlitzte Teil des Verankerungsbleches
41 frei liegt, und der Draht 38 wird in mehreren eng anliegenden Windungen über
den Schaftabschnitt des Verankerungsbleches gewickelt, um dieses in seiner Lage
zu halten; dann wird der Draht durch die Einschnitte des Verankerungsbleches hindurch
gewickelt, um das Ende der Wicklung festzulegen und eine Verankerung für den Wicklungsumkehrpunkt
zu bilden, von dem aus die Windungen der äußeren Wicklung 37 gewickelt werden. Die
entgegengesetzte Zuleitung des Heizelementes wird ebenfalls verankert, indem man
ein mit dem Blech 41 gleiches Verankerungsblech zwischen die sich überlappenden
Kanten der die mittlere Isolierschicht 35 b bildenden Schicht aus gewelltem Glimmer
schiebt.
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Die äußeren Zuleitungen 39 und 40 des Drahtes 38 erstrecken sich von
dem Heizelement 34 aus durch einander diametral gegenüberliegende Öffnungen 42 eines
Keramikrohres 43, welches in der Hülse 32 angeordnet ist. Die Innenwand des Keramikrohres
43 ist mit 44 bezeichnet.
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Im Innenraum 45 des Rohres 24 ist gleitend beweglich ein zylindrischer
Magnet 46 angeordnet, an dessen hinterer Stirnfläche eine Verbindungsstange 47 aus
Stahl befestigt ist, die sich nach hinten durch die Öffnung 44 des Keramikrohres
43 bis in den Handgriff 13 erstreckt.
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Der Handgriff 13 besteht gemäß Fig. 3 aus zwei Hälften 13
a und 13 b aus Plastikmaterial, die durch einen Hohlniet 48 sowie
durch einen Sprengring 49 zusammengehalten werden, der in einer Ringnut 50 (Fig.
2 a) eingesetzt ist.
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Die Vorderteile der Hälften 13 a und 13 b bilden eine zylindrische
Öffnung 51, die am vorderen Ende des Griffes mündet und dem rückwärtigen Ende der
Hülse 32 angepaßt ist, so daß sie dieses Ende mit festem Sitz aufnehmen kann. An
einander diametral gegenüberliegenden Teilen der Innenwand der Öffnung 51 sind kreisrunde
Vorsprünge 52 ausgebildet, die in entsprechend geformte Öffnungen der Hülse 32 eingreifen,
um den Lauf gegen Drehbewegungen um seine Achse sowie gegen ein axiales Herausziehen
aus der Öffnung 51 zu sichern. An das rückwärtige Ende der Öffnung 51 schließt sich
eine engere Öffnung 53 an, in die das vorspringende Ende des Keramikrohres 43 hineinpaßt.
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In dem Handgriff 13 ist in einem axialen Abstand von der Stirnwand
der Bohrung 53 eine Kammer 54
für den Kontaktsatz angeordnet, die
vorn durch eine Wand 55 begrenzt wird, welche die Kammer von der Öffnung 51 trennt
und eine Bohrung 55' (Fig. 2b) aufweist, in der sich die Verbindungsstange 47 bewegen
kann. Am anderen Ende wird die Kammer 54 durch eine Wand 56 (Fig. 3) begrenzt.
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Der insgesamt mit 57 bezeichnete Kontaktsatz umfaßt eine flache Platte
58 aus Isoliermaterial, deren Seitenkanten in Nuten 59 (Fig.2b) verschiebbar sind.
Die Platte 58 trägt eine Zunge 60, die sich zwischen die Wände 61 des Handgriffs
13 erstreckt, und er besitzt eine Öffnung 62, die an ihrem hinteren Ende durch eine
Kante 63 begrenzt ist. Die Platte ist bei 58' an der Verbindungsstange 47 befestigt.
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Ein fester Kontakt 64 (Fig. 8) weist einen Basisflansch 65 auf, der
in einem Teil 66 des Handgriffs verankert ist: Der Kontakt 64 steht mit seinem nach
oben ragenden Schenkel 67 durch die Öffnung 62 der Platte 58 hindurch. Am oberen
Ende des Schenkels 67 ist ein Kontaktblättchen 68 befestigt. Mit dem festen Kontakt
64 wirkt ein beweglicher Kontakt 69 zusammen. Der bewegliche Kontakt 69 weist einen
Basisflansch 70 (Fig. 2b) mit einem rechteckigen Abschnitt 70a auf, der mit einer
Öffnung zum Befestigen des Kontaktes 69 an dem Verankerungsfortsatz 71 des Handgriffs
13 aus plastischem Material versehen ist und einen schmaleren Abschnitt 70 b aufweist,
der sich von dem rechteckigen Abschnitt aus nach vorn erstreckt. Der bewegliche
Schenkel 72 (Fg. 7) erstreckt sich vom vorderen Ende des schmaleren Abschnitts 70
b aus nach oben durch die Öffnung 62 der Platte 58 hindurch und trägt nahe seinem
oberen Ende ein Kontaktplättchen73. Der Schenkel 72 des beweglichen Kontaktes 69
ist an seinen Seitenkanten mit Schlitzen 74 (Fig. 5) versehen, in die das hakenförmig
umgebogene Ende einer Schraubenfeder75 (Fig.8) einsteht. Das andere Ende der Schraubenfeder
75 ist an einem mit den Gehäusehälften 13a und 13b verbundenen Verankerungsstift
76 befestigt. Die Hinterkante des rechteckigen Abschnitts 70 a ist durch einen mit
diesem Abschnitt aus einem Stück bestehenden, nach hinten ragenden Fortsatz 77 unterbrochen.
Die Abmessungen des Kontaktgliedes 69 sind so gewählt, daß der Fortsatz 77 an der
aus Kunststoff bestehenden Wand 56 am rückwärtigen Ende der Schalterkammer 54 anstößt,
wenn die die Öffnung in dem rechteckigen Abschnitt 70 a begrenzenden Teile dieses
Abschnitts auf dem Fortsatz 71 aus Kunststoff nach unten und gegen den Boden der
Kammer 54 gedrückt werden, wobei der hintere Teil des Basisflansches 70 etwas nach
oben von dem Boden der Kammer 54 weggebogen wird.
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In dem hinteren Ende des Handgriffs 13 sind in Abstand voneinander
Trennwände 78 und 79 (Fig. 2 b) so angeordnet, daß zwischen ihnen eine Nut verbleibt.
Dieser Abschnitt des Handgriffs besitzt außerdem eine nach außen offene Aussparung
80 zur Einführung des Steckers 81 einer Zuleitungsschnur. Ferner sind zwei Steckstifte
82 vorgesehen, die mit geeigneten ringförmigen Bunden 83 versehen sind, welche in
die Nut zwischen den Trennwänden 78 und 79 hineinragen. Außerdem besitzen die Steckstifte
Ringnuten 84, deren Länge der Breite der Trennwand 78 entspricht, die in entsprechend
geformte halbzylindrische Ansätze in der Trennwand 78 eingesetzt sind, um die Steckstifte
zu verankern. Die Steckstifte 82 können zusätzliche Bunde 83' und Ringnuten 84'
aufweisen, die innerhalb der Trennwand 78 in den Handgriff hineinragen.
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Die Zuleitung 40, die von dem Heizelement 34 ausgeht, erstreckt sich
vom Ausgang der ihr zugeordneten Öffnung 42 in dem Keramikrohr 43 aus durch einen
Kanal 85 in dem Handgriff 13 und ist an das innere Ende eines der Steckstifte 82
angelötet. Die Zuleitung 39 ist an den Basisflansch 65 des feststehenden Kontaktgliedes
64 angelötet, und eine Zuleitung 86 ist an einem Ende mit dem Flansch 70 des beweglichen
Kontaktes 69 und .an ihrem anderen Ende mit dem anderen Steckstift 82 verlötet,
so daß der Schalter 57 mit der Stromzuführung des Heizelementes in -Reihe geschaltet
ist. Eine -Scheibe 87 ist auf der Hülse 32 derart angeordnet, daß sie an dem vorderen
Ende des Handgriffs 13 anliegt. Diese Scheibe besitzt vorzugsweise eine achteckige
oder eine andere regelmäßige geometrische Gestalt und steht nach außen so weit vor,
daß sie zusammen mit der Kante des hinteren Endes des Handgriffs 13 eine Zweipunktauflage
für den Lötkolben bildet.
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Das temperaturempfindliche Element 20 ändert bei Erreichen
des Curie-Punktes seine magnetischen Eigenschaften. Bei Überschreiten des Curie-Punktes
fällt die die Teile 46, 20 verbindende Kraft weg, und die Schraubenfeder-75
öffnet die Kontakte 68, 73 des Schalters-57. Bei Unterschreitung des Curie-Punktes
erfolgt wiederum eine gegenseitige Anziehung der Teile 20, 46 entgegen der
Wirkung der Feder 75, und die Kontakte 73; 68 werden wieder geschlossen.
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Wenn die Temperatur der Lötkolbenspitze 11 unterhalb derjenigen Temperatur
liegt, bei der es erwünscht ist, daß der Schalter 57 selbsttätig geöffnet wird,
reicht die magnetische Kraft zwischen dem Magneten 46 und dem Element 20 aus, den
Magneten 46 in Anlage an der Scheibe 27 zu halten. Die an der sich von dem Magneten
aus erstreckenden Verbindungsstange 47 befestigte Platte wird dabei in ihrer vordersten
Stellung festgehalten, bei der die Kante 63 der Platte an der Rückseite des Schenkels
72 des beweglichen Kontaktes 69 anliegt.
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Wie bereits erwähnt, ist die Heizwicklung bifilar gewickelt, damit
eine Beeinflussung der Haltewirkung zwischen Magneten 46 und Element 20 vermieden
wird.
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Die Fig. 13 und 14 veranschaulichen ein anderes Ausführungsbeispiel
mit geringer Leistungsaufnahme von z. B. 40 Watt. Dieser Lötkolben eignet sich insbesondere
zur Herstellung von Lötverbindungen bei gedruckten Schaltungen. Das insgesamt mit
20' bezeichnete temperaturabhängige Element ist bei diesem Ausführungsbeispiel etwas
anders ausgebildet und weist ein Bauteil 90 auf, das mit der Lötkolbenspitze 11'
befestigt ist. Das- Element 20' umfaßt einen zylindrischen vorderen Abschnitt 91,
dessen Durchmesser etwas größer ist als derjenige der Bohrung 18', so daß ein fester
Sitz entsteht, sowie einen mitAußengewinde versehenen mittleren Abschnitt 92 und
einen dünneren rückwärtigen Abschnitt 93; der durch eine konische Stirnfläche 94
begrenzt wird. Mit diesem fest eingebauten Element 90 ist ein Element 95 verschraubt,
das aus einem ähnlichen Material besteht wie das Element 20 bei dem zuerst beschriebenen
Ausführungsbeispiel. Dieses Bauteil besitzt eine Bohrung 96 zur Aufnahme der Abschnitte
92 und 93 des Bauteils 90. Diese Bohrung weist einen mit Innengewinde versehenen
Abschnitt auf, der auf den mit Außengewinde versehenen Abschnitt 92 des Bauteils
90 aufgeschraubt ist, und die Grundfläche der Bohrung 96 wird fest gegen das konische
Ende 94 des Elements 90 gedrückt, wenn die Elemente 95 und 90 miteinander verschraubt
werden. Die übrigen Bauteile entsprechen den Bauteilen gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach den Fig.1 bis 12. Zur Unterscheidung sind die Bezugszeichen jeweils mit einem
Strich versehen.