DE2551700A1

DE2551700A1 - Aktivierbare elektrochemische stromquelle

Info

Publication number: DE2551700A1
Application number: DE19752551700
Authority: DE
Inventors: Daniel K Szidon
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Northrop Grumman Innovation Systems LLC
Priority date: 1974-11-21
Filing date: 1975-11-18
Publication date: 1976-05-26
Also published as: FR2292341A1; DE2551700C2; NL7513466A; FR2292341B1; US3986895A

Description

2005146 Ge 17. November 1975

HONEYWELL INC.
Minneapolis, Minn., USA
Honeywell Plaza

Aktivierbare elektrochemische Stromquelle

Die Erfindung betrifft eine aktivierbare elektrochemische Stromquelle nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Eine solche
Stromquelle ist beispielsweise aus der DT-OS 21 55 865 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst einfache und trotzdem zuverlässige Vorrichtung zur Aktivierung einer solchen Stromquelle zu beliebiger Zeit zu schaffen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele Bezug genommen. Hierbei zeigt

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine elektrochemische Stromquelle gemäß der Erfindung,

Figur 2 im Schnitt einen Teil des Aktivatorbehälters,
Figur 3 im Teilschnitt die zusammenwirkenden Teile von
Aktivatorbehälter und Zellenkammer und

Figur 4 im Schnitt den dem Aktivatorbehälter zugewandten
Teil der Zellenkammer.

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Das Gehäuse 12 der in Figur 1 dargestellten elektrochemischen Stromquelle hat eine Längsachse 13. Innerhalb des Gehäuses befindet sich verschiebbar gelagert der Aktivatorbehälter 14, der eine bestimmte Menge Elektrolytlösung aufnimmt. Eine Sperrvorrichtung 20 verhindert, daß der Elektrolytbehälter unter der Einwirkung der Feder 18 in Richtung auf die Zellenkammer 22 gedrückt wird. Die Feder 18 stützt sich mit ihrem gehäusefesten Ende an der Verschlußkappe 17 des Gehäuses 12 ab. Anstelle einer Feder kann auch ein anderes federndes Element, beispielsweise ein Druckgaspolster auf den Aktivatorbehälter 14 einwirken. Auf der dem Aktivatorbehälter 14 zugewandten Seite ist die Zellenkammer 22 mit einer schematisch dargestellten Ventileinrichtung 24 versehen, welcher die Düse 21 des Aktivatorbehälters 14 gegenübersteht. Figur 1 zeigt die Bereitschaftsstellung. Wird die Sperreinrichtung 20 gelöst, so drückt die Feder 18 den Aktivatorbehälter 14 in Richtung auf die Zellenkammer 22 _f und die Stromquelle wird aktiviert.

Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß die Düse 21 an eine innere Kammer 16 im Behälter 14 angeschlossen ist. Die Außenwand dieser inneren Kammer 16 bildet zusammen mit der Wand des Aktivatorbehälters 14 eine äußere Kammer 15, welche eine bestimmte Menge von Druckgas, beispielsweise Argon, enthält. Ein zerstörbarer Verschluß mit einer Dichtung 19 verschließt vor der Aktivierung den Durchlaß zur Düse 21. Das Verschlußstück 23, welches beispielsweise aus Glas, Gummi, Metallen, wie Aluminium oder anderen leicht durchstoßbaren Materialien oder Kombinationen hiervon besteht, kann dadurch zerstört werden, daß der Aktivatorbehälter unter der Kraft der Feder 18 gegen die Zellenkammer 22 gestoßen wird, so daß die Düse 21 in die Verschlußeinrichtung 24 eindringt.

Figur 3 zeigt eine Hohlnadel 25, mitjderen Hilfe das Verschlußstück 23 und die Dichtung 19 durchstoßen werden, sobald der Aktivatorbehälter 14 gegen die Zellenkammer 22 gedrückt wird. Nach dem Durchstoßen des Verschlußstückes kann der Elektrolyt unter dem Einfluß des Druckgaspolsters in die Zellenkammer

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eindringen und die Stromquelle aktivieren. Das rohrförmige Ende 27 der inneren Kammer 16 und die sich nach oben erstreckenden Seitenwände 28 der Ventileinrichtung 24 bilden zusammen mit der Gummidichtung 19 des Verschlußstücks 23 eine Abdichtung, welche den Eintritt von Druckgas in die Zellenkammer 22 verhindert, während der Elektrolyt durch die Nadel 25 in die Zellenkammer einfließen nicht aber anderweit entweichen kann. Der durch eine Feder 35 vorgespannte Ventilkörper 34 verschließt die Zellenkainmer

22 nach der Aktivierung.

Figur 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform für die Abdichtung der Zellenkammer beim Eintreten des Elektrolyten. Eine Nabe. 26 trägt die Hohlnadel 25. Ein im Querschnitt T-förmiges Teil mit einem auf der Achse 13 senkrecht stehenden Querteil 31 und einem sich parallel zur Achse 13 erstreckenden Längsteil 32 ist mit einem O-Ring 29 versehen. Eine Feder 30 drückt den Querteil 31 gegen den O-Ring 29, wodurch der Längsteil 32 die Austrittsöffnung der Nadel 25 verschließt und damit den Durchtritt des Elektrolyten durch die Nadel 25 zur Auslaßöffnung 33 hin sperrt.

Die Feder 30 ist so eingestellt, daß sie das Ventil normalerweise geschlossen hält. Auf diese Weise ist die Zellenkammer 22 gegenüber ihrer Umgebung abgedichtet. Sobald der Aktivatorbehälter gegen die Nadel 25 stößt und diese dessen Verschlußstück durchsticht, drückt der Gasdruck in der äußeren Kammer 15den in der inneren Kammer enthaltenen Elektrolyten durch die Nadel 25 in die Zellenkammer 22. Der Gasdruck liegt beispielsweise in der Größen-

Ordnung von 56 bis 70 kg/cm , während der Gegendruck der Feder des Ventils 24 bei 1 bis 1 ,1 kg/cm liegt. Da somit der Elektrolyt unter einem wesentlich höheren Druck steht als die Federkraft aufzufangen vermag, wird die Feder zusammengedrückt _t und eine bestimmte Menge des Elektrolyten fließt schnell aus der inneren Kammer 16 in die Zellenkammer 22. Sobald ein Druckgleichgewicht erreicht ist, drückt die Feder 30 mit ihrer Gegenkraft das Querstück 31 und das Längsstück 32 mit dem O-Ring 29 wieder gegen die öffnung der Nadel 25, so daß die Ventileinrichtung schließt. Bis * dahin ist die notwendige Menge an Elektrolyten in die Zellenkammer 22 gelangt und hat die Stromquelle aktiviert. Durch das ,

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Schließen der Ventileinrichtung wird verhindert, daß der Elektrolyt aus der Zellenkammer entweicht und zwar unabhängig von der Lage der Stromquelle während ihres Betriebes.

Zur Erprobung der Aktivierungsvorrichtung gemäß der Erfindung wurden mehrere Stromquellen dieser Art gebaut und zwar herkömmliche wasserfreie elektrochemische Zellen mit sieben Elektroden (4 Anoden und 3 Kathoden) mit 750mAh-Kapazität. Mehrere dieser Stromquellen wurden bis zu zwei Wochen bei Temperaturen von -4O°C bis + 7O°C gelagert. Nach der Lagerung wurden mehrere dieser Stromquellen bei Umgebungstemperaturen zwischen -18°C und +52⁰C aktiviert und an einen Verbraucher mit 60 Ohm Widerstand angeschlossen. Es wurde die Zeit gemessen, während der sich die Zelle von Anfangs 3 Volt bis auf 2 Volt entladen hat. Diese Entladungsdauer betrug ungefähr 17 Stunden.

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Claims

Patentansprüche

1. Aktivierbare elektrochemische Stromquelle, deren zylindrisches Gehäuse eine wenigstens eine elektrochemische Zelle aufnehmende Zellenkammer sowie einen den unter Gasdruck stehenden Elektrolyten aufnehmenden und vor der Aktivierung durch eine zerstörbare Wand verschlossenen Aktivatorbehälter umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivatorbehälter(14) im Gehäuse (12) bewegbar gelagert ist und in Richtung auf die Zellenkammer (22) unter der Vorspannung eines federnden Elements (18) steht, daß eine zur Aktivierung lösbare Sperrvorrichtung (20) den Aktivatorbehälter (14) in der Bereitschaftsstellung festhält,

und daß zwischen dem Aktivatorbehälter (14) und der Zellenkammer (22) eine durch die Bewegung des Aktivatorbehälter den Durchfluß des Elektrolyten freigebende Ventileinrichtung (24) vorgesehen ist.

2. Stromquelle nach Anspruch 1, deren Aktivatorbehälter eine ein Druckgas aufnehmende äußere Kammer sowie eine den Elektrolyten aufnehmende innere Kammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Kammer (16) zusammen mit der Ventileinrichtung (24) einen Durchlaß für den Elektrolyten bildet.

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3. Stromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet/ daß die innere Kammer (16) eine durch den Druck des Elektrolyten zusammendrückbare Wandung aufweist.

4. Stromquelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der inneren Kammer durch ein zusammendrückbares Rohr oder einen Schlauch gebildet ist.

5. Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichne t,daß der Aktivatorbehälter (14) längs der Gehäuseachse (13) verschiebbar angeordnet und durch die Sperrvorrichtung (20) gegen Verschieben gesichert ist.

6. Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zellenkammer (22) eine Hohllanze (25) befestigt ist, welche einem zerstörbaren Wandteil (23) des Aktivatorbehälters (14) gegenübersteht.

7. Stromquelle nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (25) am Boden eines rohrförmig eingezogenen Teils der -Zellenkammer (22) angebracht ist und ein in diesen eingezogenen Teil passender rohrförmiger Ansatz (21) des Aktivatorbehälters (14) an seiner Stirnseite durch den zerstörbaren Wandteil (23) verschlossen ist.

8. Stromquelle nach Anspruch 6 oder 7,dadurch gekennzeichnet, daß anschließend" an den zerstörbaren Wandteil.eine die Hohllanze (25) abdichtend umschließende Gummidichtung (19) angeordnet ist.

9. Stromquelle nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zellenkammer (22) unterhalb der Öffnung der Hohllanze (25) ein unter der Kraft einer Schließfeder stehendes Ventil (34)angeordnet ist,wobei

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die Kraft der Schließfeder geringer ist als die durch den Gasdruck über den Elektrolyten auf die Durchtrittsfläche des Schließkörpers einwirkende Kraft.

10. Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9_r dadurch gekennzeichnet, daß in einem rohrförmigen Ansatz des Aktivatorbehälters vor der öffnung der Hohllanze (25) ein unter der Vorspannung einer Schließfeder (30) stehender Ventilkörper (31,32) angeordnet ist.

11. Stromquelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper aus einem zugleich als Anlage für die Schließfeder (30) dienenden Querstück (31) und einem von einem O-Ring (29) umgebenen Längsstück (32) besteht, welches der Austrittsöffnung der Hohllanze (25) gegenübersteht.

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