RU210933U1

RU210933U1 - THERMAL CHEMICAL CURRENT SOURCE

Info

Publication number: RU210933U1
Application number: RU2019126984U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Архипенко; Геннадий Валерьевич Самсонов; Александр Николаевич Тиханов; Станислав Евгеньевич Мезинов
Original assignee: Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия")
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2022-05-13

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, к резервным тепловым химическим источникам тока. Технический результат заявленной полезной модели, заключающийся в увеличении времени нахождения электролита теплового химического источника тока в рабочем (расплавленном) состоянии и, как следствие, увеличение времени работы источника тока, достигается за счет того, что в тепловом химическом источнике тока содержится корпус, герметично соединенный с крышкой, крышка с герметичными выводами и установленными на нее тепло- и электроизоляционными прокладками, секции электровоспламенителя, при этом блок электродов содержит два дополнительных не включенных в электрическую цепь элемента толщиной 2 мм, выступающих в роли теплоаккумуляторов. 1 ил.

The utility model relates to the field of electrical engineering, to reserve thermal chemical current sources. The technical result of the claimed utility model, which consists in increasing the time the electrolyte of the thermal chemical power source is in the working (molten) state and, as a result, increasing the operating time of the power source, is achieved due to the fact that the thermal chemical power source contains a housing hermetically connected to a cover, a cover with sealed leads and heat and electrical insulating gaskets installed on it, an electric igniter section, while the electrode block contains two additional 2 mm thick elements not included in the electrical circuit, acting as heat accumulators. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к тепловым химическим источникам тока с длительным временем работы.The utility model relates to thermal chemical current sources with a long operating time.

Известен тепловой химический источник тока, Патент RU №2448393, опубликован 20.04.2012, МПК Н01М 6/36, содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов, состоящих из прессованных таблеток: катода; электролита; анода; пиротехнических нагревателей, тепло- и электроизоляционных прокладок, установленных по боковой поверхности и торцам блока; по боковой образующей поверхности блока установлены инициирующие пиротехнические полосы, контактирующие с запальным устройством и охватывающие большую часть боковой поверхности блока электрохимических элементов, инициирующие пиротехнические полосы прижаты к блоку стеклотканой лентой толщиной 0,12-0,15 мм, пропитанной кремнийорганическим лаком и образующей герметичную оболочку путем обмотки блока по периметру с перекрытием слоев не менее чем на 1/2 ширины ленты.Known thermal chemical current source, Patent RU No. 2448393, published 04/20/2012, IPC H01M 6/36, containing placed in a housing and sealed with a lid block, recruited from sequential electrochemical cells, consisting of pressed tablets: cathode; electrolyte; anode; pyrotechnic heaters, heat and electrical insulating gaskets installed along the side surface and ends of the block; along the side generatrix of the block, initiating pyrotechnic strips are installed that are in contact with the ignition device and cover most of the side surface of the block of electrochemical elements; block windings around the perimeter with layers overlapping by at least 1/2 of the tape width.

Недостатком такого источника тока является то, что при более продолжительном времени работы расплавленный электролит быстро остывает и теряет проводимость из-за недостатка тепла. При этом активная масса электрохимических элементов израсходована не полностью.The disadvantage of such a current source is that with a longer operating time, the molten electrolyte quickly cools down and loses conductivity due to lack of heat. At the same time, the active mass of electrochemical elements is not completely consumed.

Таким образом, проблемой сохранения работоспособности тепловых химических источников тока при более продолжительном времени работы является преждевременное остывание расплавленного электролита. На решение этой проблемы направлена предлагаемая конструкция теплового химического источника тока.Thus, the problem of maintaining the efficiency of thermal chemical current sources with a longer operating time is the premature cooling of the molten electrolyte. The proposed design of a thermal chemical current source is aimed at solving this problem.

Техническим результатом полезной модели является увеличение времени нахождения электролита теплового химического источника тока в рабочем (расплавленном) состоянии и, как следствие, увеличение времени работы источника тока.The technical result of the utility model is to increase the time spent by the electrolyte of the thermal chemical current source in the working (molten) state and, as a result, to increase the operating time of the power source.

Указанный технический результат достигается за счет конструкции теплового химического источника тока, содержащего герметично соединенные сваркой корпус и крышку с герметичными выводами и установленными на нее тепло- и электроизоляционными прокладками, секции электровоспламенителя и блоком электродов, состоящим из электрохимических элементов, причем блок электродов содержит два дополнительных не включенных в электрическую цепь элемента, выступающих в роли теплоаккумуляторов.The specified technical result is achieved due to the design of a thermal chemical current source containing a body and a cover hermetically welded by welding with sealed leads and heat and electrical insulating gaskets installed on it, an electric igniter section and an electrode block consisting of electrochemical elements, and the electrode block contains two additional not included in the electrical circuit of the element, acting as heat accumulators.

Корпус источника тока изготовлен из нержавеющей стали и предназначен для размещения в нем блока электродов. Крышка в сборе представляет собой диск из нержавеющей стали с четырьмя герметичными выводами, изготовленными на основе спая коваровых стержней и стекла. На крышке источника тока установлены наборы теплоизоляционных и электроизоляционных прокладок, секция электровоспламенителя и блок электродов. После сборки источника тока корпус и крышка герметично соединены между собой аргонодуговой сваркой.The body of the power source is made of stainless steel and is designed to accommodate the block of electrodes. The lid assembly is a stainless steel disk with four hermetic terminals, made on the basis of a junction of kovar rods and glass. On the cover of the power source there are sets of heat-insulating and electrically insulating gaskets, an electric igniter section and an electrode block. After assembling the power source, the housing and cover are hermetically connected to each other by argon-arc welding.

Секция электровоспламенителя представляет собой основание из диэлектрика со смонтированным на нем электровоспламенителем.The electric igniter section is a dielectric base with an electric igniter mounted on it.

Блок электродов содержит электрохимические элементы с ленточными токоотводами, тепловые таблетки. Блок электродов источника тока состоит из 9 последовательно соединенных элементов. При этом 2 элемента, расположенные по торцам (по одному с каждой стороны), не включены в электрическую цепь и выступают в роли теплоаккумуляторов (элементы-имитаторы). Блок электродов с набором тепло- и электроизоляционных прокладок, секции электровоспламенителя в опрессованном состоянии зафиксирован на крышке с помощью ленточных стяжек из стали, изолированных от блока электроизоляционными прокладками. Тепловые таблетки, расположенные между элементами, предназначены для нагрева элементов до рабочей температуры. Вдоль образующих блока электродов с двух диаметрально противоположных сторон установлены пиротехнические ленточные воспламенители, предназначенные для воспламенения тепловых таблеток. Закрепление пиротехнических ленточных воспламенителей осуществлено бандажом из стеклолакоткани ЛСКЛ-155. По периметру блок электродов, вместе с пиротехническими ленточными воспламенителями и стяжками, обмотан стеклолентой ЛЭС для обеспечения плотного контакта пиротехнических ленточных воспламенителей с тепловыми таблетками. Токосъем от блока электродов осуществлен с помощью стальных пластин, соединяющих ленточные токоотводы элементов с ленточными токоотводами от герметичных выводов крышки. Изоляция токоотводов от блока электродов выполнена из слюдинита.The block of electrodes contains electrochemical elements with tape current leads, thermal tablets. The block of electrodes of the current source consists of 9 elements connected in series. In this case, 2 elements located at the ends (one on each side) are not included in the electrical circuit and act as heat accumulators (imitator elements). The block of electrodes with a set of heat and electrical insulating gaskets, the sections of the electric igniter in the pressed state are fixed on the cover with the help of steel bands, isolated from the block with electrical insulating gaskets. Heat tablets located between the elements are designed to heat the elements to operating temperature. Pyrotechnic tape igniters are installed along the electrodes forming the block from two diametrically opposite sides, designed to ignite thermal pellets. The pyrotechnic band igniters were fastened with a fiberglass bandage LSKL-155. Along the perimeter, the block of electrodes, together with pyrotechnic tape igniters and couplers, is wrapped with LES glass tape to ensure close contact between pyrotechnic tape igniters and thermal tablets. The current collection from the block of electrodes is carried out with the help of steel plates connecting the tape current collectors of the elements with the tape current collectors from the sealed terminals of the cover. The insulation of current leads from the block of electrodes is made of mica.

Периметр блока электродов изолирован от металлического корпуса источника тока теплоизоляционными материалами из асбеста, слюдинита. Сущность полезной модели поясняется конструктивной схемой блока электродов с элементами.The perimeter of the electrode block is insulated from the metal case of the current source with heat-insulating materials made of asbestos and mica. The essence of the utility model is illustrated by the structural diagram of the block of electrodes with elements.

Конструктивная схема блока электродов с элементами показана на фиг. 1:The structural diagram of the block of electrodes with elements is shown in Fig. one:

1 - положительный электрод1 - positive electrode

2 - отрицательный электрод2 - negative electrode

3 - токосъемник3 - current collector

4 - электролит4 - electrolyte

5 - тепловая таблетка5 - thermal tablet

6 - рабочий электрохимический элемент6 - working electrochemical element

7 - отрицательный вывод7 - negative output

8 - положительный вывод8 - positive conclusion

9 - элемент-имитатор9 - element-imitator

Положительный электрод 1 представляет собой диск на основе FeS₂ (дисульфид железа), содержащий электролит, загущенный окисью магния, и литирующую добавку.The positive electrode 1 is a disk based on FeS ₂ (iron disulfide) containing an electrolyte thickened with magnesium oxide and a lithiating additive.

Отрицательный электрод 2 представляет собой диск из композиционного материала литий-бор Li₄B, под который с целью увеличения теплоемкости устанавливается стальной токосъемник 3, представляющий диск из нержавеющей стали.Negative electrode 2 is a disk of composite material lithium-boron Li ₄ B, under which, in order to increase the heat capacity, a steel current collector 3 is installed, which is a stainless steel disk.

Электролит 4 изготовлен путем прессования порошкообразного электролита. Электролит - LiCl-KCl-LiF. Загуститель - окись магния.The electrolyte 4 is made by pressing a powdered electrolyte. Electrolyte - LiCl-KCl-LiF. The thickener is magnesium oxide.

Тепловая таблетка 5 изготовлена методом прессования смеси специальных порошков железа, молибдена и перхлората калия.Thermal tablet 5 is made by pressing a mixture of special powders of iron, molybdenum and potassium perchlorate.

Тепловой химический источник тока представляет, собой столб (блок электродов) из чередующихся рабочих электрохимических элементов 6 и тепловых таблеток 5, имеющих форму дисков, окруженный слоем теплоизоляционного материала и помещенный в герметичный корпус. Каждый элемент содержит положительный 1, отрицательный 2 электроды с токосъемниками 3 и расположенный между ними электролит 4, который при низкой температуре неэлектропроводен. Крайние рабочие электрохимические элементы 6 имеют отрицательный 7 и положительный 8 выводы, представляющие собой стальные пластины, приваренные к герметичным коваровым выводам на крышке.The thermal chemical current source is a column (block of electrodes) of alternating working electrochemical cells 6 and thermal tablets 5 in the form of disks, surrounded by a layer of heat-insulating material and placed in a sealed housing. Each element contains positive 1, negative 2 electrodes with current collectors 3 and an electrolyte 4 located between them, which is non-conductive at low temperatures. The extreme working electrochemical cells 6 have negative 7 and positive 8 terminals, which are steel plates welded to hermetic kovar terminals on the cover.

При активации (задействовании) электролит 4 плавится под действием тепла, выделяющегося при сгорании тепловых таблеток 5.When activated (activated), electrolyte 4 melts under the action of heat released during the combustion of thermal pellets 5.

Сущность полезной модели заключается в том, что блок электродов дополнительно «утеплен» элементами-имитаторами 9, обеспечивающими необходимый резерв тепла для поддержания рабочей температуры в течение всего времени работы источника тока, так как в связи с малыми габаритами источник тока «остывает» значительно быстрее по сравнению с более габаритными аналогами. Дополнительные элементы-имитаторы 9 размещены по торцам блока по одному с каждой стороны, не включены в электрическую цепь (то есть не являются рабочими), являются источниками дополнительного тепла и выступают в роли теплоаккумуляторов. При моделировании теплофизического баланса источника тока получена оптимальная толщина элемента-имитатора 9 значением 2 мм, позволяющая не допустить перегрева и преждевременного остывания крайних рабочих электрохимических элементов 6 источника тока. Введение теплоаккумуляторов позволило поддерживать электролит крайних элементов в рабочем (расплавленном) состоянии в течение более длительного времени, что позволило увеличить время работы источника тока на 10% и повысить надежность источника тока в процессе эксплуатации.The essence of the utility model lies in the fact that the block of electrodes is additionally "insulated" by simulating elements 9, which provide the necessary heat reserve to maintain the operating temperature during the entire time of operation of the power source, since due to the small dimensions, the power source "cools down" much faster compared to larger counterparts. Additional elements-imitators 9 are located at the ends of the block, one on each side, are not included in the electrical circuit (that is, they are not working), they are sources of additional heat and act as heat accumulators. When modeling the thermophysical balance of the current source, the optimal thickness of the imitator element 9 was obtained with a value of 2 mm, which makes it possible to prevent overheating and premature cooling of the extreme working electrochemical elements 6 of the current source. The introduction of heat accumulators made it possible to maintain the electrolyte of the extreme elements in a working (molten) state for a longer time, which made it possible to increase the operating time of the power source by 10% and increase the reliability of the power source during operation.

Claims

A thermal chemical current source containing a housing hermetically connected to a cover, a cover with sealed leads and heat and electrical insulating gaskets installed on it, an electric igniter section, characterized in that the electrode block contains two additional elements 2 mm thick, not included in the electrical circuit, protruding as heat accumulators.