RU50718U1 - Тепловая батарея - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкции батарей термоактивируемых химических источников тока. Задача создание тепловой батареи, обеспечивающей надежные и устойчивые характеристики работы в условиях значительных механических нагрузок. Тепловая батарея содержит корпус с внешними тококовыводами и термоизоляцией, внутри которого на центральном изолированном стягивающем стержне размещен блок первичных электрохимических элементов, каждый из которых состоит из катода, электролита, анода и чередуется последовательно в осевом направлении с пиронагревательными элементами, систему электровоспламенителей, а также центральный трубчатый токоотвод, который охватывает изолированный стержень, отделен от блока элементов изоляционной трубкой и зафиксирован на электродном токосъеме внешнего токовывода и токосъеме первичного электрохимического элемента, наиболее удаленного от внешних токовыводов. Внутренние торцы корпуса снабжены кольцевыми сепарированными упорами. Каждый электрод первичного электрохимического элемента заключен в чашку, выполненную с центральным отверстием и буртиками, высота которой по внешнему диаметру превышает высоту по внутреннему диаметру, а буртики покрыты электроизоляционным материалом.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкции батарей термоактивируемых химических источников тока.

Известна тепловая батарея, содержащая корпус с крышкой и теплоизоляцией, внутри которого размещен блок электрохимических элементов, каждый из которых состоит из твердых слоев катода, электролита, анода и чередуется последовательно в осевом направлении с твердыми слоями пиротехнических нагревателей, соединенных между собой пиротехническим шнуром и систему электровоспламенителей. В батарее блок электрохимических элементов жестко закреплен относительно основания корпуса посредством элемента фиксации. (см. полезную модель РФ №8525, МПК 6 Н 01 М 6/20, з. 20.11.19997 г., оп. 16.11.1998 г.)

Известна также тепловая электрохимическая батарея, содержащая корпус и отделенный от корпуса слоем теплоизоляционного материала блок электрохимических элементов. Каждый электрохимический элемент блока размещен между двумя пиронагревателями, а между электрохимическими элементами и по торцам блока размещены теплоаккумуляторные таблетки. Блок имеет центральный осевой канал с электровоспламенителем и торцевой диск, к которому присоединены ленты, стягивающие блок. (см. изобретение РФ №2091918, МПК 6 Н 01 М 6/36, з. 28.10.1987 г., oп. 27.09.1997 г.)

Жесткое закрепление блока в основании корпуса или закрепление посредством диска и стягивающих лент не обеспечивают достаточной надежности работы батареи при воздействии существенных механических нагрузок.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому объекту является тепловая батарея, содержащая корпус с внешними токовыводами и термоизоляцией, внутри которого на центральном изолированном стягивающем стержне размещен блок первичных электрохимических элементов, каждый из которых состоит из катода, электролита, анода и чередуется последовательно в осевом направлении с пиронагревательными элементами, соединенными между собой пиротехническим шнуром, а также систему электровоспламенителей, (см. Ф.И.Кукоз, Ф.Ф.Труш, В.И.Кондратенков. Тепловые химические источники тока. Издательство Ростовского университета, 1989 г., стр.51-57)

Центральная стяжка блока обеспечивает более плотный контакт элементов, увеличивающий устойчивость батареи к воздействию механических перегрузок, однако конструкция весьма чувствительна к воздействиям центробежных (вращательных) и ударных (осевых линейных) нагрузок.

Известные конструкции токосъема с удаленного от внешних токовыводов электрода организованы на внешней образующей блока элементов в виде металлических полос, жестко закрепленных одним концом на корпусе батареи, а другим на удаленном электроде. При вращательных нагрузках в начальный момент времени корпус батареи поворачивается относительно блока элементов на некоторый угол. Подобное смещение может повлечь за собой нарушение целостности электрической цепи батареи за счет обрыва токосъема от места контакта с электродом или корпусом, либо за счет разрыва материала самого токосъема. Под воздействием ударных нагрузок происходит осевое смещение блока элементов, приводящее к разрыву контактов токосъема и потери батареей работоспособности, а также нарушению теплоизоляции корпуса батареи, вследствие воздействия на нее блока элементов, дополнительной потере тепла и сокращению времени работы батареи.

Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании тепловой батареи, обеспечивающей надежные и устойчивые характеристики работы в условиях значительных механических нагрузок.

Поставленная задача решается тем, что тепловая батарея, содержащая корпус с внешними токовыводами и термоизоляцией, внутри которого на центральном изолированном стягивающем стержне размещен блок первичных электрохимических элементов, каждый из которых состоит из катода, электролита, анода и чередуется последовательно в осевом направлении с пиронагревательными элементами, а также систему электровоспламенителей, снабжена центральным трубчатым токоотводом, который охватывает изолированный стержень, отделен от блока элементов изоляционной трубкой и зафиксирован на электродном токосъеме внешнего токовывода и токосъеме первичного электрохимического элемента, наиболее удаленного от внешних токовыводов. Введение и установка трубчатого токоотвода обеспечивают надежный токосъем с удаленного от внешних токовыводов первичного электрохимического элемента при воздействии существенных центробежных (вращательных) нагрузок. Для компенсации ударных (осевых линейных) нагрузок внутренние торцы корпуса снабжены кольцевыми сепарированными упорами. Устойчивости характеристик и надежности работы батареи при воздействии значительных механических нагрузок способствует также снижение вероятности короткого замыкания первичных электрохимических элементов. Это достигается тем, что каждый электрод первичного электрохимического элемента заключен в чашку, выполненную с центральным отверстием и буртиками, высота которой по внешнему диаметру превышает высоту чашки по внутреннему диаметру, а буртики покрыты электроизоляционным материалом.

На фиг.1 изображен общий вид тепловой батареи в разрезе, на фиг.2 - первичный электрохимический элемент в разрезе.

Тепловая батарея состоит из корпуса 1 с термоизоляцией 2, в центре которого закреплен стержень 3 с изоляционным покрытием 4 и трубчатый токоотвод 5. Блок первичных электрохимических элементов 6 и нагревателей 7, чередующихся последовательно в осевом направлении, изолирован от трубчатого токоотвода 5 керамической трубкой 8. Каждый первичный электрохимический элемент 6 состоит из катода 9, электролита 10 и анода 11. Каждый электрод 9 и 11 заключен в чашку соответственно 12 и 13 с центральным отверстием 14 и буртиками 15 и 16. Высота чашки по внешнему диаметру превышает высоту чашки по внутреннему диаметру, а буртики чашек покрыты электроизоляционным составом на основе оксидов, оксинитридов переходных металлов. Катодный 17 и анодный 18 внешние токовыводы закреплены на корпусе 1 и на соответствующих дисковых токосъемах 19 и 20, разделенных изоляционным диском 21. Токоотвод 5 зафиксирован на катодном токосъеме 19 и токосъеме - катодной чашке 12 последнего наиболее удаленного от токовыводов 17 и 18 первичного электрохимического элемента посредством обжима, завальцовки или сварки. Блок снабжен торцевыми 22 и изоляционными 23 дисками и стянут гайкой 24. Кольцевые сепарированные упоры 25 и 26, контактирующие с блоком, закреплены на внутренних торцах корпуса 1.

Токоотвод 5 может быть так же выполнен в виде разрезной трубки или нескольких симметрично расположенных относительно оси полос.

При работе тепловой батареи под воздействием центробежных (вращательных) нагрузок на корпус 1, блок элементов, собранных на закрепленном в корпусе центральном стержне 3 с токоотводом 5, также совершает вращательное движение под воздействием сил трения. Однако, в начальный момент приложения вращательных нагрузок к корпусу батареи, блок элементов вследствие своей инерции остается неподвижен. Это определяет поворот корпуса 1, центрального стержня 3 и трубчатого токоотвода 5 вокруг оси вращения на некоторый угол относительно блока

элементов. Прижимной контакт токосъемов с блоком элементов и центральное расположение токоотвода обеспечивают поворот токосъемов в целом без разрыва электрической цепи батареи. При работе батареи под воздействием ударных (осевых линейных) нагрузок кольцевые сепарированные упоры 25 и 26 предотвращают срыв стягивающей гайки 24 и смещение блока элементов вдоль центрального стержня 3. Сужение зазора между чашками 12 и 13 первичных электрохимических элементов по внешнему диаметру препятствует вытеканию электролита при механических перегрузках и вероятности короткого замыкания, которое предотвращается также наличием изоляционного покрытия буртиков 15 и 16 чашек. Все это обеспечивает тепловой батарее надежные и устойчивые характеристики в условиях значительных механических перегрузок.

Claims (3)

1. Тепловая батарея, содержащая корпус с внешними токовыводами и термоизоляцией, внутри которого на центральном изолированном стягивающем стержне размещен блок первичных электрохимических элементов, каждый из которых состоит из катода, электролита, анода и чередуется последовательно в осевом направлении с пиронагревательными элементами, а также систему электровоспламенителей, отличающаяся тем, что снабжена центральным трубчатым токоотводом, который охватывает изолированный стержень, отделен от блока элементов изоляционной трубкой и зафиксирован на электродном токосъеме внешнего токовывода и токосъеме первичного электрохимического элемента, наиболее удаленного от внешних токовыводов.

2. Тепловая батарея по п.1, отличающаяся тем, что внутренние торцы корпуса снабжены кольцевыми сепарированными упорами.

3. Тепловая батарея по п.1, отличающаяся тем, что каждый электрод первичного электрохимического элемента заключен в чашку, выполненную с центральным отверстием и буртиками, высота которой по внешнему диаметру превышает высоту по внутреннему диаметру, а буртики покрыты электроизоляционным материалом.