RU2450390C1 - Способ изготовления пиротехнического нагревателя для теплового химического источника тока - Google Patents
Способ изготовления пиротехнического нагревателя для теплового химического источника тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450390C1 RU2450390C1 RU2011118963/07A RU2011118963A RU2450390C1 RU 2450390 C1 RU2450390 C1 RU 2450390C1 RU 2011118963/07 A RU2011118963/07 A RU 2011118963/07A RU 2011118963 A RU2011118963 A RU 2011118963A RU 2450390 C1 RU2450390 C1 RU 2450390C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ptn
- combustion
- manufacturing
- iron
- current source
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Primary Cells (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве тепловых химических источников тока. Техническим результатом изобретения является получение максимальной полноты сгорания пиротехнических нагревателей, содержащих в качестве горючего мелкодисперсные порошки железа. Согласно изобретению прессование нагревательных таблеток производится давлением (200-300) МПа с выдержкой под давлением (20-30) с до плотности (4,6-4,9) г/см3 при средней дисперсности порошка железа (1,0-2,5) мкм и (4,9-5,2) г/см3 при средней дисперсности порошка железа (2,5-5,0) мкм. 1 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве тепловых химических источниках тока (ТХИТ).
ТХИТ представляет собой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов и разогревающих их до рабочей температуры пиротехнических нагревателей (ПТН). Тепловой расчет ТХИТ базируется на удельной калорийности пиротехнического состава, полученной в калориметрическом опыте в условиях, близких к адиабатическим.
При неадиабатическом горении, которое имеет место в ТХИТ, необходимо обеспечить такие условия горения ПТН, при которых количество выделившегося тепла с одного грамма пиротехнического состава было максимально близко к удельному тепловыделению, полученному в калориметрическом опыте, т.е. обеспечить полноту сгорания ПТН, соответствующую выбранному соотношению компонентов пиротехнического состава. Только при таких условиях будет обеспечен тепловой баланс между электрохимическим элементом и греющим его ПТН.
Наиболее широкое применение для ПТН получили составы, содержащие в качестве горючего компонента мелкодисперсные порошки железа, а окислителем является перхлорат калия. Такой пиротехнический состав, как правило, имеет отрицательный кислородный баланс, при котором температура во фронте горения ниже температуры плавления продуктов сгорания и все они находятся в конденсированной фазе. Это сохраняет неизменность геометрических размеров сгоревших ПТН. В продуктах сгорания содержится не сгоревшее железо, что определяет их высокую электропроводность и это позволяет использовать в качестве катодных электросъемников и коммутирующих деталей между электрохимическими элементами.
Такие ПТН не деформируются при сгорании, выделяют мало газов, просты в изготовлении, обладают идентичностью, воспроизводимостью, взаимозаменяемостью и безопасностью в работе.
Известен способ изготовления ПТН для ТХИТ [Пат. 45-29530 Япония, Кл. Н01М 6/36 от 28.03.67], когда пиротехнический состав, состоящий из 17,53% перхлората калия, 4,7% порошкового циркония, 12,05% хромата бария и 66,35% железа, вместе со спиртом смешивают в шаровой мельнице, просушивают и прессуют давлением (0,3-12,2) МПа в необходимую форму, чаще всего в виде круглых таблеток.
Недостатком способа является сложность технологического процесса приготовления пиротехнического состава и, хотя давление прессования обеспечивает достаточную механическую прочность пиронагревателя, в способе не учитываются требования к условиям, обеспечивающим полноту сгорания при неадиабатическом горении. Возможны случаи не воспламенения при инициировании или затухание фронта горения из-за высокой теплопроводности состава, значение которой зависит от плотности ПТН и дисперсности компонентов, входящих в состав.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ [RU 2091917 С1, кл. Н01М 6/36 от 21.06.84] изготовления пиротехнических нагревателей, включающий приготовление исходных компонентов железа, молибдена и перхлората калия, перемешивания их в шаровой мельнице и прессование в таблетки. Полученные пиронагреватели из этого состава обладают высокой скоростью горения и чувствительностью к тепловому импульсу, что позволяет уменьшить критическую толщину нагревателя, и, тем самым, позволило расширить возможность их использования для малогабаритных ТХИТ.
Недостатком известного способа изготовления пиронагревателей является низкая полнота сгорания пиронагревателя в неадиабатических условиях сгорания в условиях ТХИТ.
Это объясняется тем, что критическая толщина нагревателя, определенная в известном техническом решении чувствительностью состава, не учитывает влияния теплопотерь на распространение фронта экзотермической реакции. Для железосодержащих пиронагревателей, обладающих высокой теплопроводностью, эти потери будут весьма значительны и зависеть от плотности пиронагревателей и дисперсности входящих в пиротехнический состав порошков железа. При высокой плотности возможны случаи не воспламенения при инициировании ПТН или затухание фронта горения за счет теплопотерь в самих ПТН.
Эти недостатки объясняются тем, что в известном способе изготовления ПТН не учитывается сложная взаимосвязь давления прессования и дисперсности порошков железа, которые в решающей степени определяют плотность и характер горения ПТН.
Целью настоящего изобретения является получение максимальной полноты сгорания пиронагревателя в неадиабатических условиях горения.
С этой целью предлагается способ изготовления пиротехнического нагревателя для теплового химического источника тока, включающий сушку и измельчение перхлората калия, сушку мелкодисперсного порошка железа и молибдена, перемешивание компонентов в шаровой мельнице и прессование в таблетки, отличающийся тем, что с целью получения максимальной полноты сгорания нагревателей в неадиабатических условиях горения в источниках тока прессование таблеток производится давлением (200-300)МПа с выдержкой под давлением (20-30) с до плотности (4,6-4,9) г/см3 при средней дисперсности порошка железа (1,0-2,5) мкм и (4,9-5,2) г/см3 при средней дисперсности (2,5-5,0) мкм.
Предложенный способ изготовления ПТН впервые определяет взаимосвязь плотности от средней дисперсности порошка железа, обеспечивающий полноту сгорания в не адиабатических условиях горения в составе ТХИТ. Определены для обеспечения этих условий давление прессования и время выдержки под прессом. Верхние границы плотности для средней дисперсности порошка железа (1-2,5) мкм и (2,5-5,0) мкм, равные соответственно 4,9 г/см3 и 5,4 г/см3, определены надежностью полного сгорания в условиях не адиабатического горения в соответствии с выбранным соотношением компонентов пиротехнической смеси. Нижние границы плотности 4,6 г/см3 и 4,9 г/см3, соответственно, для средней дисперсности порошка железа (1,0-2,5) мкм и (2,5-5) мкм, определены требованиями надежной механической прочности при совершении операций прессования и технологических операций при сборке ТХИТ.
Выдержка спрессованного ПТН под давлением в течение (20-30) с определена необходимостью формирования взаимного расположения частиц компонентов состава в пресс-инструменте и снятия внутренних перенапряжений в сформованной таблетке ПТН с целью обеспечения жестких требований по геометрическим размерам после удаления его из пресс-инструмента.
Давление прессования тесно связано с заявленными параметрами образцов ПТН. При давлении прессования ниже 200 МПа таблетки ПТН теряют свои механические качества, при давлении свыше 300 МПа - происходит переопрессовка образца ПТН, что ведет к уменьшению полноты сгорания в условиях неадиабатического горения.
Пример конкретного исполнения
Приготовлялась пиротехническая смесь для ПТН, включающая порошки перхлората калия 15МАСС%, молибдена 10МАСС% и железа 76МАСС%.
Было приготовлено две партии смеси, в одной из которых использовались порошка железа дисперсностью (1,0-2,5) мкм, другой - порошок железа дисперсностью (2,5-5,0) мкм.
Прессование таблеток ПТН производилось с учетом дисперсности порошков железа. Регулирование плотности таблетки ПТН, являющейся основным параметром, обеспечивающим полноту сгорания ПТН в условиях неадиабатического горения, производилось путем регулировки давления прессования в диапазоне (200-300) МПа и временем выдержки под давлением (20-30) с, обеспечивающим неизменность геометрических размеров после выемки таблетки ПТН из пресс-формы. Дозирование навески ПТН и прессование производилось на пресс-автомате. Прессовались таблетки ПТН диаметром 35 мм и толщиной 0,85 мм.
Для испытаний опытных ПТН были собраны источники тока на электрохимической системе LiSi/LiCl-KCl/FeS2. Испытания источников тока производились на нагрузку 25 Ом до напряжения 20 В.
В таблице 1 представлены результаты испытаний источников тока, собранных на ПТН плотностью (4,6-4,9) г/см3, отпрессованных из порошков железа дисперсностью (1,0-2,5) мкм (Образец №1) и ПТН плотностью (4,9-5,2) г/см3, отпрессованных из порошков железа дисперсностью (2,5-5,0) мкм (Образец №2).
Также приведены результаты испытаний источника тока, в котором использовались ПТН, отпрессованные без фиксации плотности в зависимости от дисперсности порошков железа.
Таблица 1 | |||
Источник тока | τвр, с | Umax, В | τр, с |
Образец №1 | 0,55 | 34,7 | 180 |
Образец №2 | 0,75 | 34,8 | 176 |
Прототип | 0,90 | 34,1 | 135 |
где τвр - время выхода на рабочий режим;
Umax - максимальное напряжение разряда;
τр - продолжительность работы.
Как видно из таблицы 1, источники тока, изготовленные на пиронагревателях, выполненных согласно предложенного технического решения, имеют более высокие характеристики: уменьшилось время выхода на рабочий режим и увеличилась продолжительность работы.
Claims (1)
- Способ изготовления пиротехнического нагревателя для теплового химического источника тока, включающий сушку и измельчение перхлората калия, сушку мелкодисперсного порошка железа и молибдена, перемешивание компонентов в шаровой мельнице и прессование в таблетки, отличающийся тем, что прессование таблеток производится давлением (200-300) МПа с выдержкой под давлением (20-30) с до плотности (4,6-4,9) г/см3 при средней дисперсности порошка железа (1,0-2,5) мкм и (4,9-5,2) г/см3 при средней дисперсности (2,5-5,0) мкм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011118963/07A RU2450390C1 (ru) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Способ изготовления пиротехнического нагревателя для теплового химического источника тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011118963/07A RU2450390C1 (ru) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Способ изготовления пиротехнического нагревателя для теплового химического источника тока |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2450390C1 true RU2450390C1 (ru) | 2012-05-10 |
Family
ID=46312413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011118963/07A RU2450390C1 (ru) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Способ изготовления пиротехнического нагревателя для теплового химического источника тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2450390C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607467C2 (ru) * | 2015-04-09 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | Способ изготовления литий-железного композита для теплового литиевого источника тока |
RU2767493C1 (ru) * | 2019-11-05 | 2022-03-17 | Акционерное общество "Энергия" | Пиротехническая смесь для нагревателя теплового химического источника тока |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3677822A (en) * | 1970-10-23 | 1972-07-18 | Atomic Energy Commission | Thermal battery having a thermal reservoir pellet |
US4044192A (en) * | 1970-07-10 | 1977-08-23 | Catalyst Research Corporation | Thermal batteries |
RU2091917C1 (ru) * | 1984-06-21 | 1997-09-27 | Государственное научно-производственное предприятие "Квант" | Пиротехническая смесь для нагревателя теплового химического источника тока |
-
2011
- 2011-05-12 RU RU2011118963/07A patent/RU2450390C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4044192A (en) * | 1970-07-10 | 1977-08-23 | Catalyst Research Corporation | Thermal batteries |
US3677822A (en) * | 1970-10-23 | 1972-07-18 | Atomic Energy Commission | Thermal battery having a thermal reservoir pellet |
RU2091917C1 (ru) * | 1984-06-21 | 1997-09-27 | Государственное научно-производственное предприятие "Квант" | Пиротехническая смесь для нагревателя теплового химического источника тока |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607467C2 (ru) * | 2015-04-09 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | Способ изготовления литий-железного композита для теплового литиевого источника тока |
RU2767493C1 (ru) * | 2019-11-05 | 2022-03-17 | Акционерное общество "Энергия" | Пиротехническая смесь для нагревателя теплового химического источника тока |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102181204B (zh) | 锂离子电池用耐高温隔膜用涂层及耐高温隔膜的制备方法 | |
US20220055966A1 (en) | Ignition powder, preparation method therefor and use thereof, and airbag gas generator | |
RU2450390C1 (ru) | Способ изготовления пиротехнического нагревателя для теплового химического источника тока | |
JP2015204215A (ja) | リチウムイオン伝導性固体電解質とその製造方法、および、全固体電池 | |
US20040065395A1 (en) | Solid compositions which generate hydrogen by combustion, comprising an alkali metal borohydride or alkaline earth metal borohydride and strontium nitrate Sr(NO3)2 | |
RU2007149499A (ru) | Таблетка ядерного топлива высокого выгорания и способ ее изготовления (варианты) | |
KR101740620B1 (ko) | 광학 점화에 의한 폭발 특성을 갖는 나노고에너지 물질 복합체 및 그의 제조 방법 | |
CN102175089B (zh) | 一种超薄石墨纸散热片及其制造方法 | |
CN100352764C (zh) | 一种制备LaB6粉末的自蔓延冶金法 | |
CN101660066A (zh) | 一种含镧的钨或钼复合材料的制造方法 | |
TW200501486A (en) | Process for producing positive-electrode active material for lithium secondary cell | |
KR102129599B1 (ko) | 열전지용 연소 열원 구조 및 이의 제조 방법 | |
US3351491A (en) | Method of making solid electrolyte material | |
CN114538936B (zh) | 真空灭弧室陶瓷壳体的制备方法 | |
CN103833027A (zh) | 一种石墨烯纸的制备方法 | |
RU2317601C1 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов | |
CN103959525A (zh) | 兼作固体氧化物型燃料电池的支撑体的燃料极以及燃料极支撑型的固体氧化物型燃料电池 | |
RU2767493C1 (ru) | Пиротехническая смесь для нагревателя теплового химического источника тока | |
CN111960421A (zh) | 一种包覆型碳硅负极材料的制备方法 | |
CN106935299A (zh) | 一种掺杂Nb2O5二氧化钍芯块的制备方法 | |
SU147616A1 (ru) | Водородный электрод дл водородно-кислородного топливного элемента | |
CN103553854A (zh) | 高能红外辐射燃烧剂 | |
US20200086385A1 (en) | Flash-sintered composite materials and methods of forming same | |
RU2091917C1 (ru) | Пиротехническая смесь для нагревателя теплового химического источника тока | |
CN105218280B (zh) | 多熔渣镁‑聚四氟乙烯基燃烧剂及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210513 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220405 |