RU2521097C2

RU2521097C2 - Thermal lithium current source

Info

Publication number: RU2521097C2
Application number: RU2012143468/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Иванов; Владимир Александрович Архипенко; Михаил Вениаминович Каменцев; Валентин Иванович Кондратенков; Марк Юрьевич Нахшин; Анатолий Григорьевич Денискин; Александр Николаевич Грачиков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Энергия"
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-06-27
Also published as: RU2012143468A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering industry and can be used in production of thermal chemical sources. According to the invention in the thermal lithium current source between a capsular-type ignition device and Z-shaped pyrotechnical strip there is a metal disc with diameter equal to the diameter of the unit of electrochemical cells and with a central opening equal to 0.25-0.50 of width of the Z-shaped pyrotechnical strip.

EFFECT: installation between the capsule and unit of electrochemical cells of the above metal disc with diameter equal to the diameter of the unit and the central opening allows to exclude influence of kinetic energy of incandescent particles from the ignition device to the unit of electrochemical cells and to stabilise optimal delivery of incandescent gas to the pyrotechnical strip.

1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к электротехнической промышленности, может быть использовано в тепловых литиевых источниках тока.The present invention relates to the electrical industry, can be used in lithium thermal current sources.

Известен тепловой литиевый источник тока [Ф.И.Кукоз и др. Тепловые химические источники тока, стр.71. Изд-во Ростовского университета, 1989 г.], содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей, блок окружен теплоизоляционными прокладками, а в его центральной части выполнен воспламенительный канал, сообщающийся с запальным устройством капсюльного типа.Known thermal lithium current source [F.I. Kukoz and others. Thermal chemical current sources, p. 71. Publishing house of Rostov University, 1989], containing a block placed in a case and sealed with a lid, composed of electrochemical cells and pyrotechnic heaters arranged in series, the block is surrounded by heat-insulating gaskets, and in its central part there is an ignition channel communicating with the capsule-type ignition device .

При приведении в рабочее состояние запальное устройство капсюльного типа создает форс пламени, направленный в воспламенительный канал блока электрохимических элементов. Обладая высокой кинетической энергией, поток форса пламени деформирует крайние элементы блока, нарушая их стабильную работу. Раскаленные частицы форса пламени устремляются вглубь воспламенительного канала с большой скоростью. В результате близлежащие к запальному устройству пиротехнические нагреватели блока не успевают разогреться и воспламениться. Их воспламенение осуществляется от соседних нагревателей.When brought into operation, the capsule type ignition device creates a force of flame directed into the ignition channel of the block of electrochemical elements. Possessing high kinetic energy, the flow of flame forces deforms the extreme elements of the block, disrupting their stable operation. The incandescent particles of the force of the flame rush into the igniter channel at high speed. As a result, the pyrotechnic block heaters adjacent to the ignition device do not have time to warm up and ignite. Their ignition is carried out from neighboring heaters.

Указанные факторы снижают стабильное время выхода источника тока на рабочий режим, ведут к колебаниям напряжения на начальном этапе работы. Наличие воспламенительного канала снижает рабочую площадь электрохимических элементов, что приводит к уменьшению удельных электрических характеристик источника тока.These factors reduce the stable time for the current source to go into operation, lead to voltage fluctuations at the initial stage of operation. The presence of an igniter channel reduces the working area of electrochemical cells, which leads to a decrease in the specific electrical characteristics of the current source.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является тепловой химический литиевый источник тока [Патент RU №3293591 С1, кл. Н01М 6/36, 24.04.2009 г.], содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей, теплоизоляционных прокладок с пазами, установленных по периферии и торцам блока; по боковой поверхности блока диаметрально установлены инициирующие быстрогорящие полосы, соприкасающиеся в торцевой части с пиротехнической полосой Z-образной формы, проложенной по диаметру блока между теплоизоляционными прокладками и находящейся в непосредственной близости с запальным устройством.The closest in technical essence and the achieved results is a thermal chemical lithium current source [Patent RU No. 3293591 C1, cl. Н01М 6/36, April 24, 2009], comprising a block placed in a housing and sealed with a lid, assembled from sequentially arranged electrochemical elements and pyrotechnic heaters, heat-insulating gaskets with grooves installed on the periphery and ends of the block; initiating quick-burning strips are diametrically installed on the side surface of the block in contact with the pyrotechnic strip of the Z-shape in the end part, laid along the diameter of the block between the heat-insulating gaskets and located in close proximity to the ignition device.

Недостатком известного источника тока является низкая надежность из-за нестабильного времени выхода на рабочий режим и колебания напряжения на начальном этапе работы, если для приведения его в рабочее состояние используется запальное устройство капсюльного типа.A disadvantage of the known current source is its low reliability due to unstable time to reach the operating mode and voltage fluctuations at the initial stage of operation, if a capsule type igniter is used to bring it into working condition.

Это объясняется тем, что запальное устройство капсюльного типа при приведении в рабочее состояние создает, в отличие от электровоспламенителя, направленный в сторону блока электрохимических элементов форс пламени, обладающий высокой кинетической энергией. Ударная волна этого пламени деформирует близлежащие к капсюлю электрохимические элементы блока, что приводит к межэлементным коротким замыканиям, колебаниям напряжения на начальном этапе работы и, в конечном итоге, к низкой надежности работы источника тока. Одновременно ударная волна разрушает инициирующую пиротехническую полосу. Это ведет к ее неуправляемому воспламенению и, как следствие, к нестабильности времени выхода источника тока на рабочий режим.This is because the capsule-type ignition device, when brought into operation, creates, unlike an electric igniter, a force flame directed towards the block of electrochemical elements, which has high kinetic energy. The shock wave of this flame deforms the electrochemical elements of the block adjacent to the capsule, which leads to inter-element short circuits, voltage fluctuations at the initial stage of operation, and, ultimately, to a low reliability of the current source. At the same time, the shock wave destroys the initiating pyrotechnic strip. This leads to its uncontrolled ignition and, as a consequence, to the instability of the time the current source goes to operating mode.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы и стабилизации времени выхода на режим теплового литиевого источника тока, приводимого в рабочее состояние запальным устройством капсюльного типа.The aim of the present invention is to improve the reliability and stabilization of the time to go to the mode of a thermal lithium current source, brought into operation by an igniter capsule type.

С этой целью предлагается тепловой химический источник тока, содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей, теплоизоляционных прокладок, установленных по периферии и торцам блока; по боковой поверхности блока диаметрально установлены инициирующие быстрогорящие полосы, соприкасающиеся в торцевой части с пиротехнической полосой Z-образной формы, проложенной по диаметру блока между теплоизоляционными прокладками с пазами и находящейся в непосредственной близости с запальным устройством, отличающийся тем, что между запальным устройством капсюльного типа и Z-образной пиротехнической полосой установлен металлический диск диаметром, равным диаметру блока электрохимических элементов, с центральным отверстием диаметром, равным 0,25-0,50 ширины пиротехнической полосы.For this purpose, a thermal chemical current source is proposed, comprising a block placed in a housing and sealed by a lid, assembled from sequentially arranged electrochemical elements and pyrotechnic heaters, heat-insulating gaskets installed at the periphery and ends of the block; initiating quick-burning strips are diametrically installed on the side surface of the block, adjoining in the end part with a pyrotechnic strip of a Z-shape, laid along the diameter of the block between the heat-insulating spacers with grooves and located in close proximity to the ignition device, characterized in that between the ignition device is a capsule type and A Z-shaped pyrotechnic strip has a metal disk with a diameter equal to the diameter of the block of electrochemical elements, with a central hole Trom equal width 0.25-0.50 pyrotechnic strip.

Установка между капсюлем и блоком электрохимических элементов металлического диска диаметром, равным диаметру блока с центральным отверстием, позволяет исключить влияние кинетической энергии раскаленных частиц от запального устройства капсюльного типа на блок электрохимических элементов и позволяет стабилизировать поступление раскаленных газов к пиротехнической полосе.The installation between the capsule and the block of electrochemical elements of a metal disk with a diameter equal to the diameter of the block with the central hole eliminates the influence of the kinetic energy of the hot particles from the capsule-type ignition device on the block of electrochemical elements and helps to stabilize the flow of hot gases to the pyrotechnic strip.

Оптимальная стабилизация процесса воспламенения пиротехнической полосы и передача инициирующего импульса на пиротехнические нагреватели блока элементов достигается при соотношении диаметра к ширине пиротехнической полосы, равном 0,25-0,50.The optimal stabilization of the ignition of the pyrotechnic strip and the transmission of the initiating pulse to the pyrotechnic heaters of the element block is achieved when the ratio of the diameter to the width of the pyrotechnic strip is 0.25-0.50.

При отношении диаметра центрального отверстия дроссельного диска к ширине Z-образной пиротехнической полосы меньше 0,25, время выхода источника тока на рабочий режим уменьшается за счет замедления возгорания пиротехнической полосы.When the ratio of the diameter of the central opening of the throttle disk to the width of the Z-shaped pyrotechnic strip is less than 0.25, the time for the current source to reach the operating mode is reduced by slowing down the ignition of the pyrotechnic strip.

При отношении диаметра отверстия к ширине пиротехнической полосы большем чем 0,50 происходит неуправляемое воздействие кинетической энергии форса пламени на пиротехническую полосу, ведущее к нестабильности времени выхода источника тока на рабочий режим и деформации крайних электрохимических элементов.When the ratio of the diameter of the hole to the width of the pyrotechnic strip is greater than 0.50, the uncontrolled effect of the kinetic energy of the force of the flame on the pyrotechnic strip occurs, leading to instability of the time the current source exits to the operating mode and deformation of the extreme electrochemical elements.

На рисунке 1 представлен предложенный источник тока. В корпус 1 помещен блок электрохимических элементов, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов 2 и пиротехнических нагревателей 3, воспламенение которых осуществляется от диаметрально расположенных по боковой поверхности блока пиротехнических полос 4, контактирующих с Z-образной пиротехнической полосой 5, установленной в торце блока и отделенной от капсюля 6 прикрепленным к основанию корпуса 7 металлическим диском 8 с отверстием 9 в центре. По торцам и боковой поверхности блока установлена теплоизоляция 10.Figure 1 shows the proposed current source. A block of electrochemical elements is placed in the housing 1, recruited from sequentially arranged electrochemical elements 2 and pyrotechnic heaters 3, the ignition of which is carried out from pyrotechnic bands 4 diametrically located on the side surface of the block, in contact with the Z-shaped pyrotechnic strip 5, installed at the end of the block and separated from the capsule 6 is attached to the base of the housing 7 by a metal disk 8 with a hole 9 in the center. Thermal insulation 10 is installed at the ends and side surface of the block.

При приведении источника тока в рабочее состояние кинетическая энергия форса пламени запального устройства гасится на металлическом диске, чем исключается ее негативное воздействие на блок электрохимических элементов. Дозированное количество раскаленных частиц, проникая через центральное отверстие диска, поджигает свободно лежащую между теплоизоляционными прокладками с пазами Z-образную пиротехническую полосу, обеспечивая ее стабильное воспламенение, не зависящее от силы ударной волны.When the current source is brought into operation, the kinetic energy of the force of the flame of the ignition device is extinguished on the metal disk, which excludes its negative effect on the block of electrochemical elements. Penetrating a quantity of hot particles, penetrating through the central hole of the disk, ignites a Z-shaped pyrotechnic strip lying freely between heat-insulating gaskets with slots, ensuring its stable ignition, independent of the strength of the shock wave.

Огневой импульс от этой пиротехнической полосы через боковые пиротехнические полосы передается на пиротехнические нагреватели блока электрохимических элементов.The fire pulse from this pyrotechnic strip through the side pyrotechnic strip is transmitted to the pyrotechnic heaters of the block of electrochemical elements.

Оценка технического эффекта проведена на источниках тока, изготовленных на электрохимической системе LiSi/KCl, LiCl/FeS₂. Испытания показали, что установка между капсюлем и блоком электрохимических элементов металлического диска с тарированным отверстием в центре позволила исключить отказы в работе таких источников тока и стабилизировать их время выхода на рабочий режим (отклонение от номинала ±4%).Evaluation of the technical effect was carried out on current sources manufactured on the LiSi / KCl, LiCl / FeS ₂ electrochemical system. Tests have shown that the installation between the capsule and the block of electrochemical elements of a metal disk with a calibrated hole in the center made it possible to eliminate the failure of such current sources and stabilize their time to operating mode (deviation from the nominal value ± 4%).

Claims

A thermal chemical current source containing a block placed in a sealed enclosure and sealed by a lid, assembled from sequentially located electrochemical elements and pyrotechnic heaters, heat-insulating gaskets installed at the periphery and ends of the block; initiating quick-burning strips are diametrically installed on the side surface of the block, adjoining in the end part with a pyrotechnic strip of a Z-shape, laid along the diameter of the block between the heat-insulating spacers with grooves and located in close proximity to the ignition device, characterized in that between the ignition device is a capsule type and a pyrotechnic Z-shaped strip has a metal disk with a diameter equal to the diameter of the block of electrochemical elements, with a central hole Trom equal width 0.25-0.50 pyrotechnic Z-shaped strip.