RU2751538C1 - Energy-intensive thermal chemical current source - Google Patents
Energy-intensive thermal chemical current source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751538C1 RU2751538C1 RU2020143024A RU2020143024A RU2751538C1 RU 2751538 C1 RU2751538 C1 RU 2751538C1 RU 2020143024 A RU2020143024 A RU 2020143024A RU 2020143024 A RU2020143024 A RU 2020143024A RU 2751538 C1 RU2751538 C1 RU 2751538C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ece
- block
- energy
- unit
- tcit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/30—Deferred-action cells
- H01M6/36—Deferred-action cells containing electrolyte and made operational by physical means, e.g. thermal cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к области электротехники, а именно к резервным химическим источникам тока, и может быть использовано для изготовления теплового химического источника тока (ТХИТ), применяющегося для питания приборов и систем электрической энергией.The alleged invention relates to the field of electrical engineering, namely to backup chemical current sources, and can be used to manufacture a thermal chemical current source (TCIT) used to power devices and systems with electrical energy.
Актуальность решаемой проблемы основана на том, что используемые ТХИТ в настоящее время обладают сравнительно невысокими токоразрядными характеристиками вследствие того, что конструктивно не всегда выполняется условие ортогональности столба блока электрохимических элементов (ЭХЭ), в связи с чем, возможен его перекос и несанкционированное контактирование активных масс с токоведущими элементами ТХИТ, что ведет к возникновению паразитных электрических цепей и энергетическим потерям ТХИТ.The relevance of the problem being solved is based on the fact that the TCIT used at present have relatively low current-discharge characteristics due to the fact that the orthogonality condition of the column of the block of electrochemical elements (ECE) is not always structurally fulfilled, and therefore, its bias and unauthorized contact of active masses with current-carrying elements of TCIT, which leads to the appearance of parasitic electrical circuits and energy losses of TCIT.
Известно устройство ТХИТ, содержащего блок ЭХЭ, состоящий из расчетного количества твердых слоев анода, электролита, катода, нагревательных элементов, ограниченными с внешней стороны общим корпусом с теплоизоляцией и крышкой (патент РФ №2369944, МПК Н01М 6/36, публ. 10.10.2009 г., БИ 30/09 г.).Known device TCIT, containing block ECE, consisting of the estimated number of solid layers of the anode, electrolyte, cathode, heating elements, limited from the outside by a common housing with thermal insulation and a cover (RF patent No. 2369944, IPC
Недостатком данного устройства является сложность сборки и недостаточно высокие электрические показатели (разрядный ток, напряжение, удельная емкость).The disadvantage of this device is the complexity of the assembly and insufficiently high electrical indicators (discharge current, voltage, specific capacity).
Известно в качестве наиболее близкого по технической сущности к заявляемому устройство теплового источника тока, содержащего блок электрохимических элементов, состоящий из расчетного количества слоев, каждый из которых снабжен твердыми слоями анода, электролита, катода, теплонагревательных элементов между ними, ограниченными с внешней стороны общим корпусом с тепло- и электроизоляцией (патент РФ №2091918, МПК Н01М 6/36, публ. 27.09.1997 г., БИ №27/97).It is known as the closest in technical essence to the claimed device of a thermal current source containing a block of electrochemical cells, consisting of a calculated number of layers, each of which is equipped with solid layers of anode, electrolyte, cathode, heating elements between them, limited from the outside by a common housing with heat and electrical insulation (RF patent No. 2091918, MPK N01M 6/36, publ. 09/27/1997, BI No. 27/97).
К недостаткам прототипа относятся сравнительно невысокие значения электрического напряжения, необходимого для питания потребителей, токовых нагрузок, снимаемых с источника тока, и удельной мощности источника тока.The disadvantages of the prototype include the relatively low values of the electrical voltage required to power consumers, the current loads removed from the current source, and the specific power of the current source.
Задачей авторов предполагаемого изобретения является разработка энергоемкого ТХИТ, имеющего повышенные энергетические и удельные характеристики (разрядный ток, напряжение, удельная мощность) в малых габаритах и необходимую прочность при механических нагружениях.The task of the authors of the alleged invention is the development of an energy-intensive TCIT, which has increased energy and specific characteristics (discharge current, voltage, specific power) in small dimensions and the necessary strength under mechanical loading.
Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого изобретения заключается в повышении энергетических и удельных характеристик (разрядного тока, напряжения, удельной мощности) ТХИТ в малых габаритах и в обеспечении необходимой прочности при механических (боковых) нагружениях.The new technical result achieved by using the proposed invention consists in increasing the energy and specific characteristics (discharge current, voltage, specific power) of TCIT in small dimensions and in providing the necessary strength under mechanical (lateral) loading.
Указанные задача и новый технический результат достигаются тем, что в отличие от известной конструкции теплового химического источника тока, содержащего блок ЭХЭ в корпусе с теплоизоляцией, размещенный в стальном цилиндрическом корпусе, выполненном из нескольких частей и со сформированными в них ребрами жесткости, и снабженном составной тепло- и электроизоляцией, вдоль его вертикальной оси поджатый системой упругих и регулировочных элементов блок термоактивируемых электрохимических элементов, каждый из которых состоит из пакета последовательно чередующихся твердых слоев анода, электролита, катода и пиротехнических нагревательных элементов (ПТН), введенных между слоями активных масс, в котором блок ЭХЭ снабжен разнополюсными токовыводами, в предлагаемой конструкции энергоемкого ТХИТ, согласно изобретению в состав источника тока введено увеличенное в 1,5-2 раза количество ЭХЭ, и дополнительно введен, по меньшей мере, один горизонтальный фиксатор (упор), выполненный в виде диска с выступающими за его контур стопорящими, по меньшей мере, 3 выступами, упирающимися на внутреннюю поверхность ребер корпуса блока ЭХЭ, служащий для промежуточного поджатия каждой дополнительной группы ЭХЭ блока ЭХЭ и выполняющий функцию теплоотвода, выравнивая тепловой баланс блока ЭХЭ, исключая перегрев в середине блока ЭХЭ.The specified task and the new technical result are achieved in that, in contrast to the known design of a thermal chemical current source containing an ECE unit in a housing with thermal insulation, located in a steel cylindrical housing made of several parts and with stiffening ribs formed in them, and equipped with composite heat - and electrical insulation, along its vertical axis, a block of thermally activated electrochemical elements pressed by a system of elastic and adjusting elements, each of which consists of a package of successively alternating solid layers of anode, electrolyte, cathode and pyrotechnic heating elements (PTH) inserted between the layers of active masses, in which the ECE unit is equipped with multi-pole current leads, in the proposed design of an energy-intensive TCIT, according to the invention, a 1.5-2 times increase in the amount of ECE is introduced into the current source, and additionally, at least one horizontal retainer (stop) is introduced, made in the form of a disk with protrusion at least 3 protrusions, stopping behind its contour, abutting on the inner surface of the ribs of the ECE unit body, serving for intermediate compression of each additional ECE group of the ECE unit and performing the function of a heat sink, equalizing the heat balance of the ECE unit, excluding overheating in the middle of the ECE unit.
Предлагаемое изобретение поясняется следующим образом.The proposed invention is illustrated as follows.
На фиг. 1 представлен вид предлагаемого ТХИТ, где 1 - цилиндрический корпус, 2 - крышка, 3 - корпус блока ЭХЭ, 4 - ЭХЭ, 5- ПТН, 6 - электроизоляционные прокладки, 7 - теплоизоляционные прокладки, 8 - горизонтальный фиксатор (упор), 9 - упругий элемент, 10 - гайка, 11 - отрицательный токовывод, 12 - положительный токовывод, 13, 14 - теплоизоляторы, 15 - лента пиротехническая, 16-прокладка.FIG. 1 shows a view of the proposed TCIT, where 1 is a cylindrical body, 2 is a cover, 3 is an EKhE unit body, 4 is an EKhE unit, 5 is a PTN, 6 is an electrical insulating strip, 7 is an insulating strip, 8 is a horizontal retainer (stop), 9 is elastic element, 10 - nut, 11 - negative current lead, 12 - positive current lead, 13, 14 - heat insulators, 15 - pyrotechnic tape, 16-gasket.
Корпус 1 выполнен из стали, на котором жестко фиксирована, например сваркой, крышка 2, ограничивающие собой герметичное пространство ТХИТ. Вдоль вертикальной оси цилиндрического корпуса в герметичном пространстве источника установлен и жестко фиксирован блок ЭХЭ. Блок ЭХЭ состоит из корпуса 3, выполненного из нескольких частей со сформированными в нем ребрами жесткости, и набора ЭХЭ 4, последовательно чередующихся при сборке с пиротехническими нагревателями 5. С обеих торцевых поверхностей корпуса 3 слои ЭХЭ и ПТН изолированы от металлических элементов корпуса слоями электроизоляционных прокладок 6, выполненных из слюды, и слоями теплоизоляционных прокладок 7, выполненных из асбестовой бумаги.The
Высокие энергетические характеристики достигаются путем увеличения количества ЭХЭ в ТХИТ, что стало возможным за счет особенности конструктивного исполнения блока ЭХЭ путем введения в него упора (упоров), повышающего прочность конструкции при воздействии боковых нагружений, служащего для промежуточного поджатая каждой дополнительной группы ЭХЭ блока ЭХЭ и выполняющего функцию теплоотвода, выравнивая тепловой баланс блока ЭХЭ, исключая перегрев в середине блока ЭХЭ.High energy characteristics are achieved by increasing the amount of EChE in TCIT, which became possible due to the specific design of the EChE unit by introducing a stop (stops) into it, which increases the strength of the structure under the influence of lateral loads, which serves for intermediate pressing of each additional ECE group of the EChE unit and performs function of heat removal, leveling the thermal balance of the ECE unit, excluding overheating in the middle of the ECE unit.
Для обеспечения устойчивого электрического контакта между ЭХЭ при механических боковых нагружениях с целью уменьшения электрического сопротивления между ЭХЭ и ПТН в середине блока элементов установлены упоры 8, а по торцам блок ЭХЭ поджат упругими элементами 9 с заданным усилием, после чего собранный блок фиксируются резьбовой гайкой 10. Токосъем при работе блока элементов производится положительным 11 и отрицательным 12 токовы-водами, установленными к первому и последнему ЭХЭ соответственно.To ensure stable electrical contact between the ECE under mechanical lateral loading in order to reduce the electrical resistance between the ECE and the STP,
Для поддержания необходимого теплового режима с наружной поверхности корпуса 3 установлены теплоизоляторы 13, 14, изготовленные из теплозащитного материала на основе кремнеземных волокон, в пазах теплоизолятора поз. 13 расположена лента пиротехническая 15, в качестве компонентов системы термоактивирования, посредством которых производится поджиг пиротехнического состава ПТН.To maintain the required thermal regime from the outer surface of the
Корпус 3 блока ЭХЭ изготовлен составным из нескольких частей, что уменьшает массу корпуса и обеспечивает визуальный контроль правильности сборки блока ЭХЭ. На одной из торцевых поверхностей корпуса выполнена метрическая резьба для установки гайки 10 фиксации упругих элементов с регулируемым усилием их поджатая. Для обеспечения дополнительной электрической изоляции ребра корпуса покрыты теплостойкой электроизоляционной органо-силикатной композицией, представляющей собой суспензию измельченных силикатов и окислов в растворах органических пигментов. С внутренней стороны ребер корпуса установлены и механически закреплены прокладки 16 из слюды, обеспечивающие основную электроизоляцию ЭХЭ от металла корпуса.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.
Первоначально подают импульс тока на мостик электровоспламенителя от внешнего источника тока. Электровоспламенитель (ЭВ) срабатывает и дает форс пламени на пиротехническую ленту 15, при горении которой воспламеняются ПТН 5, расположенные между ЭХЭ. При достижении рабочей температуры электролит становится ионопроводящим и на ЭХЭ возникает разность потенциалов. После нарастания напряжения до требуемой величины ТХИТ готов к работе.Initially, a current pulse is applied to the bridge of the electric igniter from an external current source. The electric igniter (EV) is triggered and gives a force of flame to the
Таким образом, при использовании предлагаемого ТХИТ обеспечивается более высокий по сравнению с прототипом технический результат, заключающийся в повышении энергетических и удельных характеристик (разрядный ток, напряжение, удельная мощность) ТХИТ в малых габаритах и сохранении необходимой прочности при механических нагружениях.Thus, when using the proposed TCIT, a higher technical result is provided in comparison with the prototype, which consists in increasing the energy and specific characteristics (discharge current, voltage, specific power) TCIT in small dimensions and maintaining the required strength under mechanical loading.
Возможность промышленной реализации предлагаемого изобретения подтверждается следующим примером.The possibility of industrial implementation of the proposed invention is confirmed by the following example.
Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемое изобретение опробовано на опытном образце, изображенном на фиг. 1, и представляет собой цилиндрическое устройство, состоящее из корпуса 1, крышки 2 и теплоизоляции 13, 14. Корпус и крышка изготовлены их стали 12Х18Н10Т ГОСТ5632-72. Внутри корпуса 1 находится блок ЭХЭ, установленный вдоль вертикальной оси. Блок ЭХЭ состоит из корпуса 3, изготовленного из нескольких частей и выполняющего функции силового элемента, набора ЭХЭ 4, последовательно чередующихся при сборке с ПТН 5. Корпус 3 изготовлен из нержавеющей стали 12Х18Т10Т ГОСТ 5632-72. С обеих торцевых поверхностей корпуса 3 ЭХЭ 4 и ПТН 5 изолированы от металлических элементов корпуса слоями электроизоляционных прокладок 6, выполненных из слюды марки ССП ГОСТ 13750-88, и слоями электроизоляционных прокладок 7, выполненных из асбестовой бумаги БЭ ГОСТ 23779-95.Example 1. In laboratory conditions, the invention was tested on a prototype shown in FIG. 1, and is a cylindrical device consisting of a
Для обеспечения устойчивого электрического контакта между ЭХЭ при механических нагружениях с целью уменьшения электрического сопротивления между ЭХЭ и ПТН в середине блока элементов установлены два упора 8, изготовленные из никелевой ленты ДПРНМ НП2 ГОСТ 2170-2016, позволяющие производить промежуточное поджатие, а по торцам блок элементов поджат упругими элементами 9 с заданным усилием, после чего собранный блок фиксируются резьбовой гайкой 10. Токосъем при работе блока элементов производится положительным 11 и отрицательным 12 токовыводами, установленными к первому и последнему ЭХЭ соответственно.To ensure stable electrical contact between the ECE under mechanical loading in order to reduce the electrical resistance between the ECE and the STP, two
Для поддержания необходимого теплового режима с наружной поверхности корпуса 3 установлены теплоизоляторы 13, 14, изготовленные из специального теплозащитного материала марки ТЗМ-23М ТУ1-596-425-2008 на основе кремнеземных волокон. На внутренней боковой поверхности теплоизолятора 13, как конструкционного элемента, в специальном пазе установлена на слюдяной прокладке и механически закреплена эпоксидным клеем пиротехническая лента 15, как компоненты системы термоактивирования, посредством которых производится поджиг пиротехнического состава ПТН.To maintain the required thermal regime,
Для обеспечения электрической связи анодов и катодов последовательно установленных ЭХЭ 4, а также для разогрева ЭХЭ 4 до рабочих температур, между ними устанавливаются ПТН 5. Конструкция ПТН представляет собой замкнутый металлический токопроводящий контур, внутри которого запрессован пиротехнический состав, поджиг пиротехнического состава производится через боковые отверстия металлического токопроводящего контура ПТН.To ensure the electrical connection of the anodes and cathodes installed in series with ECHE 4, as well as to warm up the ECHE 4 to operating temperatures,
Корпус 3 блока ЭХЭ изготовлен составным из нескольких частей, что уменьшает массу корпуса и обеспечивает визуальный контроль правильности сборки блока ЭХЭ. На одной из торцевых поверхностей корпуса 3 выполнена резьба для установки гайки 10 фиксации упругих элементов с регулируемым усилием их поджатия. Для обеспечения дополнительной электрической изоляции ребра корпуса покрыты теплостойкой электроизоляционной органо-силикатной композицией марки ОС-92-31 ТУ 88-3451-12205-24-07-2011. С внутренней стороны корпуса на ребра установлены и механически закреплены прокладки 16 из слюды марки СПМ ТУ 5724-025-00281944-01 с перекрытием ширины ребер на 2…3 мм, обеспечивающие основную электроизоляцию ЭХЭ от металла корпуса.
Как показал приведенный пример, в предлагаемом ТХИТ достигнут технический результат, заключающийся в повышении энергетических и удельных характеристик (разрядный ток, напряжение, удельная мощность) ТХИТ в малых габаритах и в обеспечении необходимой прочности при механических боковых нагружениях.As the given example showed, in the proposed TCIT, a technical result was achieved, which consists in increasing the energy and specific characteristics (discharge current, voltage, specific power) of TCIT in small dimensions and in providing the necessary strength under mechanical side loading.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020143024A RU2751538C1 (en) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | Energy-intensive thermal chemical current source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020143024A RU2751538C1 (en) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | Energy-intensive thermal chemical current source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2751538C1 true RU2751538C1 (en) | 2021-07-14 |
Family
ID=77019767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020143024A RU2751538C1 (en) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | Energy-intensive thermal chemical current source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2751538C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU216362U1 (en) * | 2022-04-19 | 2023-01-31 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | THERMAL CHEMICAL CURRENT SOURCE |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6445063A (en) * | 1987-08-12 | 1989-02-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thermal battery equipped with piezoelectric starting equipment |
JPH09147883A (en) * | 1995-11-24 | 1997-06-06 | Japan Storage Battery Co Ltd | Electrolite-filling battery |
RU2091918C1 (en) * | 1987-10-28 | 1997-09-27 | Государственное научно-производственное предприятие "Квант" | Electrochemical thermal battery |
RU2369944C2 (en) * | 2007-11-26 | 2009-10-10 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Thermal battery |
RU2623101C1 (en) * | 2016-01-19 | 2017-06-22 | Акционерное общество "Энергия" | Thermal chemical current source |
RU198481U1 (en) * | 2019-11-05 | 2020-07-13 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | HEAT BATTERY |
-
2020
- 2020-12-24 RU RU2020143024A patent/RU2751538C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6445063A (en) * | 1987-08-12 | 1989-02-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thermal battery equipped with piezoelectric starting equipment |
RU2091918C1 (en) * | 1987-10-28 | 1997-09-27 | Государственное научно-производственное предприятие "Квант" | Electrochemical thermal battery |
JPH09147883A (en) * | 1995-11-24 | 1997-06-06 | Japan Storage Battery Co Ltd | Electrolite-filling battery |
RU2369944C2 (en) * | 2007-11-26 | 2009-10-10 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Thermal battery |
RU2623101C1 (en) * | 2016-01-19 | 2017-06-22 | Акционерное общество "Энергия" | Thermal chemical current source |
RU198481U1 (en) * | 2019-11-05 | 2020-07-13 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | HEAT BATTERY |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU216362U1 (en) * | 2022-04-19 | 2023-01-31 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | THERMAL CHEMICAL CURRENT SOURCE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4011366A (en) | Electric cells | |
RU2369944C2 (en) | Thermal battery | |
CN105340047B (en) | Cold cathode switch equipment and converter | |
JP2015528989A (en) | Battery with thermal switch | |
KR20140004061A (en) | Casing for an electrochemical cell | |
JP2008047506A (en) | Fuel cell stack | |
RU2508580C1 (en) | Thermal chemical current source | |
RU2561069C2 (en) | Horn-gap arrester with deion chamber | |
RU2751538C1 (en) | Energy-intensive thermal chemical current source | |
JPWO2013042164A1 (en) | Secondary battery | |
RU2628567C1 (en) | Chemical cell | |
RU2418337C1 (en) | Cathode of plasma accelerator | |
RU2623101C1 (en) | Thermal chemical current source | |
RU193576U1 (en) | THERMAL CHEMICAL SOURCE | |
RU2746268C1 (en) | Battery of thermoactivated chemical current sources | |
RU2408113C1 (en) | Thermal chemical current source | |
RU2553449C1 (en) | Thermal battery | |
RU2717089C1 (en) | Thermal chemical current source | |
US10916819B2 (en) | Multi-stage sodium heat engine for electricity and heat production | |
KR20060116948A (en) | Repeatable thermal fuse | |
KR20080042961A (en) | Secondary battery of improved safety | |
RU211610U1 (en) | THERMAL CHEMICAL CURRENT SOURCE | |
RU218024U1 (en) | THERMAL CHEMICAL CURRENT SOURCE | |
RU2706728C1 (en) | Battery of elements of thermal chemical sources of current | |
RU210951U1 (en) | THERMAL CHEMICAL CURRENT SOURCE |