DE7244978U - Thermoelektrische batterie insbesondere fuer herzschrittmacher - Google Patents
Thermoelektrische batterie insbesondere fuer herzschrittmacherInfo
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Description
ι, Sltgcn
Köln 10*931, EtMn 203*2
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-7. OEZ. 1972
72 058 Kü/G
United Kingdom Atomic Energy Authority, 11, Charles II Street
London SW1Y
Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung
Nr. 59174/71 "bom 20. Dezember 1971 beansprucht
Thermoelektrische Batterie, insbesondere für Herzschrittmacher
Die Neuerung bezieht sich auf thermoelektrische Batterien, beispielsweise auf solche für Herzschrittmacher.
Eine neuerungsgemäße thermoelektrische Batterie weist ein Gehäuse auf, welches eine thermoelektrische Bauteilgruppe mit
einer Wärmequelle, einem Wärmeaufnahmeteil bzw. Wärmesumpf /heat sink/ sowie einer thermoelektrischen Einheit, die an der
Wärmequelle und am Wärmesumpf befestigt ist, einschließt oder umhüllt, wobei neuerungsgemäß die Batterie außerdem mit einer
Bauteilgruppen-Befestigungseinrichtung zum federnden Abstützen der Bauteilgruppe innerhalb des Gehäuses ausgestattet ist, derart,
daß die Bauteilgruppe sich relativ zum Gehäuse bewegen um die Auswirkungen von Beschleunigungskräften zu reduzieren,
und danach im wesentlichen wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückgebracht wird, und zwar durch Aufbau einer Federkraft
innerhalb der Bauteilgruppen-Befestigungseinrichtung.
Wären nicht die Mittel vorhanden, welche die Bauteilgruppe hBlb dee Gehäures federnd abstützen, so könnten erasthpfte
Beschleunigungen bzw. Beschleunigungskräfte eine üuerbean*-
spruchung der thermoelektrischen Einheit verursachen.
Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung beschrieben, die eine Seitenansicht
im Mittelschnitt wiedergibt.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist eine thermoelektrische Batterie 1 ein wärmeleitendes Gehäuse 2 auf, welches
eine thermoelektrische Bauteilgruppe 3 umgibt, wobei die Bauteilgruppe
3 eine Wärmequelle 4, einen Wärmesumpf 5 und eine Thermoaqule
oder thermoelektrische Einheit 6 aufweist, die sn der wärmequelle 4 und dem Wärmesumpf 5 befestigt ist und sich
zwischen diesen erstreckt.
Die Batterie 1 ist außerdem mit einer Bauteilgruppen-Befestigungseinrichtung
für das federnde Abstützen der thermoelektrischen Bauteilgruppe 3 innerhalb des Gehäuses 2 versehen,
wodurch die Bauteilgruppe 3 sich relativ zum Gehäuse bewegen kann, um die Auswirkung von Beschleunigungskräften zu reduzieren,
und danach wieder im wesentlichen in ihre Ausgangsposition dadurch zurückgebracht wird, daß eine Federkraft innerhalb der
Bauteilgruppen-Befestigungseinrichtung aufgebaut wird.
Diese Bauteilgruppen-Befestigungseinrichtung weist eine Druckfeder 8 auf, die zwischen einer ringförmigen Strahlenabschirmplatte
33 aus Tantal angeordnet ist, welche an einem Innenflansch 9 des Gehäuses ?. und einem Innenflansch iO am
oberen Ende einer Federbuchse 11 anliegt, wobei die Oberseite des Flansches 10 an der Unterseite des Wärmesumpfes bzw. des
Wärmeaufnahmeteils 5 anliegt. Die Oberseite des Wärmesumpfes ist leicht kegelstumpfförmig ausgebildet. So wird eine Bewegung
der thei'moelektrischen Bauteilgruppe 3 infolge seitlich einwirkender
Beschleunigungskräfte zwangsläufig in eine "Schaukel"-Bewegung der Kegelstumpffläche des Wärmesumpfes 5 um die Unterseite
einer Endkappe '/ übergeführt, die am Gehäuse 2 befestigt
ist. Diese "Schaukel"-Bewegung der Bauteilgruppe 3 findet statt, während ihr unterer Endteil in Wärmeleitkontakt mit der unteren
ebenen Fläche der Endkappe 7 durch die Feder 8 gehalten wird.
Im einzelnen ist das Batteriegehäuse 2 aus Edelstahl und von rohrförmiger Gestalt. Das eine Ende des Gehäuses 2 ist
durch die Endkappe 7 und das andere Ende derselben durch eine
Endkappe 12 verschlossen. Die Endktppen 7, 12 bestehen aus Edelstahl
und werden gegenüber dem Gehäuse 2 durch Argon-Lichtbogenschweißungen 13, 14· abgedichtet. Die Endkappe 12 weist
einen Stopfen 15 auf.
Des Gehäuse 2 ist mit einem Inertgas (Xenon) gefüllt, und
die endgültige Abdichtung des Gehävr,-^s erfolgt durch Verschweißen
des Stopfens 15 "-a seiner Endlage«,
Die Feder 8 ist vorgespannt und gestattet eine Bewegung der Bauteilgruppe 3 nicht eher, bis die an der Feder zur Einwirkung
kommende Kraft etwa dem 0,6-fachen der Kraft entspricht, die für eine Überbeanspruchung der Einheit 6 erforderlich wäre.
Der Wärmesumpf bzw. Wärmeaufnahmeteil 5 besteht aus einer
Scheibe aus Aluminiumlegierung, und die Wärmequelle 4 weist eine kleine zylindrische Büchse 16 aus Plutonium 238 auf, die
in einem Gehäuse 17 aus "Hastelloy C" eingeschlossen ist. Das Gehäuse 17 enthält einen Endstcpfen 18, der gegenüber dem Gehäuse
durch eine Schweißung bei 19 abgedichtet ist.
Die thermoelektrische Einheit 6 ist von der Ausführungsform wie sie in der zugehörigen britischen Patentanmeldung
Nr. 4731/70 offenbart ist. Kurz gesagt weist die Einheit 6 eine Vielzahl von Halbleiterelementen auf, abwechselnd vom P- und
N-Typv die zusammengeschlossen sind, um eine Reihe von Thermo-
elementen durch elektrisch leitfähige Brücken zu bilden. Die
Einheit 6 ist an dem Wärmesumpf 5 und an der Wärmequelle 4
durch Verkleben oder Verkitten 20, 21 befestigt, und kleine Stückchen ??, 2j5 aus Isolierstoff sind zwischen der Einheit
und den angrenzenden Teilen von Wärmesumpf 5 und Wärmequelle
angeordnet„
Die der Wärmequelle 4 benachbarten Seiten des Batteriegehäuses 2 sind mit einer Strahlenabschirmung 24 aus' Tantel ausgekleidet.
Eine Abschirmungsscheibe 25 aus dem gleichen Material ist über die Innenfläche der Endkappen 12*Jainweg angeordnet.
Eine weitere Abschirmungsscheibe 32 aus Tantal erstreckt sich
über die äußere Endfläche der Endkappe 12. Elektrische Adern 26, 27, die mit der thermoelektrischen Einheit 6 verbunden sind,
erstrecken sich durch Löcher in der Endkappe 7 und im Wärmesumpf 5· Die Adern 26, 27 sind gegenüber der Endkappe 7 durch
Glasdichtungen 28 isoliert und abgedichtet und sind gegenüber' dem Wärmesumpf durch Aluminiumoxid-Buchsen 29 isoliert. Ein
größeres Seitenspiel besteht zwischen den Buchsen 29 und den Adern 26, 27» um dem Wärmesumpf bzw. Wärmeau.^nahmeteil 5 die
Möglichkeit zu geben, ohne Behinderung durch die Adern bzw. Leitungen zu "wippen" bz,;. "schaukeln".
Es ist erkennbar, daß der Abstand A zwischen dem unteren Ende der Wärmequelle 4 und der Oberseite der Abschirmungsscheibe 25 geringer ist als der Abstand B zwischen dem unterer»
Ende der Federbüchse 11 und der Oberseite des Flansches 9=
Wenn man davon ausgeht, daß die Batterie 1 in den Körper eines Menschen eingesetzt ist, so ist im Betrieb die auf die
Batterie einwirkende Beschleunigungskraft erheblich, wenn die Person beispielsweise gegen eine Wand anprallt. Ist die Beschleunigungskraft
seitlich gerichtet und stark genug, um eine Kraft auf die Feder 8 einwirken zu lassen, die über das 0,6-fache
der Kraft hinausgeht, welche für eine überbeanspruchung der Einheit 6 erforderlich wäre, dann wird die Feder S nachgeben
und der Baxiteilgruppe 3 die Möglichkeit bieten, um die
Endkappe 7 zu "schaukeln" und dadurch eine Uberbeanspruchung
der Einheit 6 zu vermeiden.
Eine Bewegung der thermoelektrischen Bauteilgruppe 3
relativ zum Gehäuse 2 führt zu einem Aufbau bzw. einer Erhöhung der Federkraft innerhalb der Feder 8. Wenn die Beschleunigungskraft,
welche diese Bewegung der Bauteilgruppe 3 verursacht, aufhört, so dient der Aufbau der Federkraft dazu,
die Bauteilgruppe 3 wieder im wesentlichen in ihre Ausgangslage zurückzubringen.
Das Zurückkehren der Bauteilgruppe Λ wird durch das Vorhandensein
des ebenen zentralen Teilstücks der Oberseite des Wärmesumpfes 5 unterstützt, wobei dieses Teilstück das Bestreben
hat, die Bauteilgruppe 3 bei ihrer Rückkehr zu "zentrieren", wobei auf diese Weise ein Überschießen bzw.
Durchrutschen der Bauteilgruppe verhindert wird. Wenn der Bauteilgruppe 3 nicht die Möglichkeit gegeben würde, unter der auf
die Batterie 1 einwirkenden Beschleunigungskraft "nachzugeben", dann würden sich die Einheit 6 und die Wärmequelle 4, die am
unteren Ende der ersteren befestigt ist, wie ein beJ.asteter,
einseitig eingespannter Träger verhalten, und eben dieses Verhalten würde sonst eine tlberbeanspruchung der Einheit 6 mit sich
bringen.
Wenn die Batterie einer ernsthaften Bes chi euni ^jungskr aft
ausgesetzt wird, die in einer Längsrichtung wirkt, dann kann
sich die thermoelektrische Bauteilgruppe 3 relativ zum Gehäuse
2 durch axiales Zusammenpressen der Feder 8 bewegen. Als zusätzliche
Sicherheit wird, da der Abstand A geringer ist als der Abstand B, eii.e übermäßige Längsbewegung der Bauteilgruppe
3 durch Berührung zwischen der Wärmequelle 4 und der Scheibe 25
begrenzt, damit keine Beschädigung der thermoelektrischen Bauteilgruppe
3 erfolgt, die durch übermäßige Zugbeanspruchung an der thermoelektrisehen Einheit 6 hervorgerufen wird. Eine
Druckbeanspruchung der Einheit 6 ist einer Zugbeanspruchung derselben vorzuziehen. Demgemäß wird eine sehr starke Be-
• · · · 14
schieunigungskraft in Längsrichtung dazu führen, daß die Wärmequelle
4- die Abschirmungsscheibe 25 berührt, wodurch, obwohl: eine Druckbeanspruchung dann auf die thermoelektrische Einheit
zur Einwirkung kommt, schädliche Zugbeanspruchungen vermieden werden. So weist die Scheibe 25 einen Anschlag auf bzw. bildet
einen solchen, der die Bewegung der Bauteilgruppe 3 relativ zum Gehäuse 2 begrenzt.
Wie im Falle einer seitwärts einwirkenden Beschleunigungskraft, verursacht such eine in Längsrichtung wirkende Beschleunigungskraft
den Aufbau einer Federkraft innerhalb der Feder 8. Wenn somit dio Beschleunigungskraft, die diese Bewegung
verursacht, verschwunden ist, so dient der Aufbau der Federkraft dazu, die Bauteilgruppe 3 wieder im wesentlichen
in ihre Auegangslage zurückzubringen.
Als zusätzlichen Schutz der thermoelektrischen Bauteilgruppe
3 gegen seitwärts einwirkende Beschleunigungskräfte kann ein Anschlag, bestehend aus einem Gummi-Pufferring 30, zwischen
der Bauteilgruppe 3 und dem Gehäuse 2 angeordnet werden, um
eine direkte Berührung zwischen Bauteilgruppe und Gehäuse zu vermeiden. Wie dargestellt, sitzt der Gummiring 30 auf der
Wärmequelle 4-. Alternativ kann auch ein ähnlicher Ring 31 en
der Innenfläche des Gehäuses 2 in der Nähe der Wärmequelle 4 angebracht werden.
Eine übermäßige Seitwärtsbewegung der Bauteilgruppe 3
führt normalerweise zu einer Berührung zwischen der Wärmequelle 4- und dem Gehäuse 2. Tritt diese Berührung auf, so verhält
sich die Einheit 6 wie ein einfach abgestützter Träger, der zu einer Überbeanspruchung der Einheit führen kann. Um eine
solche Überbeanspruchung zu vermeiden, wird der Gummiring 30
(oder Ring 31) verwendet, damit ein federnd nachgiebiger
Puffer zwischen der Wärmequelle 4· und dem Gehäuse vorgesehen
ist.
Der Gummiring 30 (oder der Ring 31) sollte so angeordnet
werden, daß sich, die geringstmogliche Beanspruchung der Einheit 6 ergibt ο Seine präzise Lage ist daher vom Aufbau und der
Konstruktion der Einheit 6 abhängig«,
Die Neuerung betrifit auch Abänderungen der im beiliegenden
Schutzanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht
sich vor allem auch auf sämtliche Neuerungsmerkmale i
die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.
Schut zansprüche
Claims (6)
1. Thermoelektrische Batterie, insbesondere für Herzschrittmacher,
mit einem Gehäuse, welches eine thermoelektrische Bauteilgruppe umgibt, wobei die Bauteilgruppe eine Wärmequelle,
einen Wärmeaufnähmeteil bzw. Wärmestumpf und eine thermoelektrische
Einheit aufweist, die an der Wärmequelle und dem Wärmesumpf befestigt ist und sich zwischen diesen erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (1) außerdem mit einer Bauteilgruppen-Befestigungseinrichtung (8, 11, 33) zum
federnden Abstützen der Bauteilgruppe (3) innerhalb des Gehäuses (2) versehen ist, derart, daß die Bauteilgruppe sich
relcfciv zum Gehäuse bewegen kann, um die Auswirkungen von auf
die Batterie einwirkenden Beschleunigungskräften zu reduzieren, und nachfolgend im wesentlichen in ihrer Ausgangslage durch
Aufbau einer Federkraft innerhalb der Bauteilgrup^en-Befestigungseinrichtung
zurückgebracht wird»
2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteilgruppen-Befestigungseinrichtung eine Feder (8) aufweist,
die einen Teil (5) der Bauteilgruppe in Berührung mit einem ortsfesten Teil (?) der Batterie drückt, wobei dieser
Teil so ausgebildet ist, daß die Bauteilgruppe sich relativ zum Gehäuse in einer Schaukelbewegung bewegen kann, wenn Beschleunigungskräfte
auf die Batterie einwirken.
3. Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (5) der Bauteilgruppe kegelstumpfförmig ausgebildet
ist und daß die Oberfläche des ortsfesten Teils (7) der Batterie, mit dem der erstgenannte Teil in Berührung steht,
eben ausgebildet ist.
4. Batterie nach Anspruch 2 cder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Teil (5) der Bauteilgruppe den Wärmeaufnahmeteil bzw. Wärmesumpf aufweist bzw. diesen bildet.
5. Batterie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
4·, dadurch gekennzeichnet, daß Anschläge (25» 30, 31) zur Begrenzung
der Bewegung der Bauteilgruppe relativ zum Gehäuse vorgesehen sind-
6. Batterie nach Anspruch 55 dadurch gekennzeichnet, daß
die Anschläge federnd nachgiebige Puffereinrichtungen (30, 31)
aufweisen, die zwischen der Bauteilgruppe und dem Gehäuse so angeordnet sind, daß sie einen direkten Kontakt zwischen der
Bauteilgruppe und dem Gehäuse verhindern.
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