RU8525U1

RU8525U1 - HEAT BATTERY

Info

Publication number: RU8525U1
Application number: RU97119261/20U
Authority: RU
Inventors: А.П. Какичев; Л.Н. Крылов; А.И. Головин; Т.И. Портнова
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 1998-11-16

Abstract

1. Тепловая батарея, содержащая корпус с крышкой и с теплоизоляцией, внутри которого размещены 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, а также систему электровоспламенителей, отличающаяся тем, что блок электрохимических элементов дополнительно жестко закреплен относительно основания корпуса посредством элемента фиксации слой теплоизоляции установлен на торцах корпуса и по образующей и выполнен составным из двух слоев, между которым дополнительно размещен слой пиротехнического материала, а каждый слой пиротехнического нагревателя в блоке электрохимических элементов размещен между двумя дисками из электропроводных материалов, при этом электроды всех электрохимических элементов соединены с равноименными полюсами батареи соответственно и жестко закреплены на диэлектрическом основании крышки корпуса, на входе в систему электровоспламенителей, соединенных с пиротехническими нагревателями, установлен дополнительно элемент контроля состояния готовности батареи к работе.2. Батарея по п.1, отличающаяся тем, что элемент контроля выполнен в виде металлического проводника на диэлектрическом основании, разрушающегося от механического воздействия.3. Батарея по п.1, отличающаяся тем, что элемент фискации блока электрохимических элементов выполнен в виде полого стакана, металлический каркас которого образован из основания ребер жесткости, которые закреплены свободными концами и по ее основанию п�1. A thermal battery comprising a housing with a lid and with thermal insulation, inside of which there is a block of electrochemical cells, each of which consists of solid layers of a cathode, electrolyte, anode and alternates axially with solid layers of pyrotechnic heaters connected by a pyrotechnic cord, as well as a system of electric igniters, characterized in that the block of electrochemical elements is additionally rigidly fixed relative to the base of the housing by means of a fixing element layer thermal insulation is installed on the ends of the case and along the generatrix and is made of two layers, between which an additional layer of pyrotechnic material is placed, and each layer of the pyrotechnic heater in the block of electrochemical elements is placed between two disks of electrically conductive materials, while the electrodes of all electrochemical elements are connected to equal poles batteries respectively and are rigidly fixed on the dielectric base of the housing cover, at the entrance to the system of electric igniters, connected x with pyrotechnic heaters, an additional element for monitoring the state of readiness of the battery for operation is installed. 2. The battery according to claim 1, characterized in that the control element is made in the form of a metal conductor on a dielectric base, collapsing from mechanical stress. The battery according to claim 1, characterized in that the fiscal element of the block of electrochemical elements is made in the form of a hollow glass, the metal frame of which is formed from the base of the stiffeners, which are fixed with free ends and at its base

Description

Заявляемая полезная относится к области электротехники, а именно к хягдическйм .источникам тока с твердша электролитом, и может быть использована для питания элёктропотребителей в кос1шческих аппаратах, в ракетной технике и других областях проглыпшенности.The inventive utility relates to the field of electrical engineering, namely to soft current sources with solid electrolyte, and can be used to power electric consumers in space vehicles, rocket technology and other areas of overfilling.

Известна тепловая батарея (ТБ) (заявка Японии j I-37734, 1Ж1 НОШ 6/36), содержащая корпус с выполненной в нем по образующей и с торцев теплоизоляцией, чередующиеся блоки электрох11 дических элементов (ЭХЭ), между которыдЩ установлены пиротехничесшШ нагреватели и систе, электровосплшлекителей.A thermal battery (TB) is known (Japanese application No. I-37734, 1ZH1 NOSH 6/36), comprising a housing with heat insulation made in it along the generatrix and ends, alternating blocks of electrochemical elements (ECE), between which pyrotechnic heaters and system are installed , electrosplatters.

К недостатка ; известной тепловой батареи относятся отсутствие возможности определеш/1я состояния готовности к работе, недостаточно высокие э--1хоективность и продолздтелъностъ работы за счет ограниченного времени по.гйержания 5абочей температуры.To the disadvantage; known thermal batteries include the inability to determine the 1st state of readiness for work, insufficiently high e-efficiency and duration of operation due to the limited time to keep the operating temperature.

Задала, на решеняе кототзой направлена заявляемая полезная модель, заютзочается в создания устройства, которое обеспечивает увеличение времеш э.,р((;ектпвной работы, достаточщпю надежность срабатывания и возмо.жность индикации состояния готовности батареи к работеI asked, the claimed utility model is aimed at solving the problem, is involved in the creation of a device that provides an increase in the time e., P ((; operation), sufficient operation reliability and the ability to indicate the state of readiness of the battery for operation

При осуществлении полезной модели могут быть получены технические результаты, заключающиеся в повышенияУкоэффициента использования электрической энергии и эффективности работы за счет обеспечения стабильного телшературного поля в полоотйIn the implementation of the utility model, technical results can be obtained consisting in increasing the coefficient of electric energy use and work efficiency by ensuring a stable telescopic field in the hollow

батареи.За счет того, что используемая электрохикадческал Q OTebia на основе электролита из эвтектики LiGt - KG2, анода яз сплавов ЛИТИЯ и бора и катода на основе солей лития, в составе активных масс обладает повышенными разрядншш характеристиками, а наличие дополнительного тепловыделяющего элемента в теплоизолящш повышает рабочий ресурс времени, кроме того наличиеbatteries. Due to the fact that the used electrochemical Q OTebia based on an electrolyte from LiGt - KG2 eutectic, anode anode of lithium and boron alloys and a cathode based on lithium salts, the active masses have increased discharge characteristics, and the presence of an additional heat-generating element in the heat-insulating increases working resource of time, besides availability

контрольного элемента в ТБ позволяет достаточно проконтрол1зровать состояние готовности её к работе.A control element in a safety device allows you to sufficiently monitor the state of its readiness for work.

Указанные задача я техяичесшЮ результаты обеспечиваются тем, что в тепловой батарее, содержащей корпус с теплойзо.тщЦйей по образующей и с торцев, размещенные в нем чередующиесяThe indicated tasks and technical results are ensured by the fact that in a thermal battery containing a housing with a heat-sensing element along the generatrix and from the ends, the alternating

блоки электрохйглических элементов с расположенншди мещ кажды1 1 из них слошли пяротехш ческих нагревателей и выполнен ИЗ твердых анода, катода и электролита, сясте.1у электровосплшденителей в соответствие с заявляемой полезной моделью, слой теплоизоляции выполнен составныгл из 2--х слоев, между которы яи вьшолнен слой пиротехнического материала, а каждш из пиротехническ11х нагревателей в блоке электрохимических элементов заключен меж,щг диска1.ш из электропроводных материалов, электродов, соед шенных с разноименным полюсаг ш батареи, которые жестко .закреплены на ДЕ электрическом основании крышки корпуса, а на входе в системх электровоспламенителей установлен дополнительно элемент контроля состояния готовности ТБ к гзаботе. Кроме того, контрольный элемент выполнен в виде металлического проводника, разрушающегося от теплового И1шульса. Крорле того, элемент Фиксации блоков ЭХЭ выполнен 6 иде полого стакана, металлический каркас которого выполнен из основания и ребер ;кесткости, которые закреплены свободными концаг/ш ,и по основанию посредством колец, к которому прикреплена стенка стакана, выполненная из диэлектрика, в стенке вьшолнены вертикальные прорези для подвода пиротехнического и горизонтальные прорези для токовыводов. Кроме того, электролит выполнен из материала на основе эвтектики LlC(.-KCt , катод выполнен из материала на основе солей шшеля, а анод вьшо.тшен из сплава лития и бора.blocks of electrochemical elements with each located 1 1 of them were pyatrotechnical heaters and made of solid anode, cathode and electrolyte, syste.1u electroflamers in accordance with the claimed utility model, the insulation layer is made of 2 layers, between which it is made a layer of pyrotechnic material, and each of the pyrotechnic 11 heaters in the block of electrochemical elements is enclosed between an u disk 1. w of electrically conductive materials, electrodes connected to the opposite pole of the battery, which are rigidly fixed on the DE electric base of the housing cover, and at the entrance to the electric igniter systems, an additional element for monitoring the state of readiness of the TB for care is installed. In addition, the control element is made in the form of a metal conductor, collapsing from thermal I1shulsa. Moreover, the element for fixing the ECE blocks is made of 6 ides of a hollow glass, the metal frame of which is made of a base and ribs; stitches that are fixed by free ends / w, and on the base through rings to which a glass wall made of a dielectric is attached, are made in the wall vertical slots for the supply of pyrotechnic and horizontal slots for current leads. In addition, the electrolyte is made of a material based on LlC eutectic (.- KCt, the cathode is made of material based on sagell salts, and the anode is fine from a lithium-boron alloy.

Заполнение теплоизоляции в виде слоистой детали со слоем дополш тельного тепловыделяющего (пиротехШ1ческого) элемента (ТВЭ), охватывающей блок ЭлЭ по образующей и по торцшу, позволяет стабил:1зировать TeivinepaTypy внутри ТБ и З величить время подцерЕанр1я активного состояния ТБ, В случае отсутствия ТВЭ, BpeivH работы ТБ определялось бы толькоFilling the thermal insulation in the form of a layered part with a layer of an additional heat-generating (pyrotechnic) element (TVE), covering the EE block along the generatrix and along the end, allows you to stabilize: 1zivate TeivinepaTypy inside the TB and Z to increase the time of undertaking the active state of the TB, in the absence of TVE, Bpeiv TB work would only be determined

временем сгораяяя я остывашш пйр онагре вате лей в блоке ЭХЗ, Необходимость раз яещеяня ТВЭ слошуш теплолзо.яяпяи вызвана требованяя1у1И огранячешш рабочей температуры, необходимой для поддержания в активном состояШ1Я расплавляеьшх материалов электролита я электродов с одной стороны, я временем распространения теплового потока от слоя теплойзо.шптщ к пеpiiiiJepiM я центру блока Э1Э, за счет чего повышает продолжительность работы ТБ, с дрзггой,While I was burning cooling cooling water in the ECP unit, the need to separate the fuel cells was warm and warm due to the required working temperature needed to maintain active melted electrolyte materials and electrodes on one side of the heat spreading layer from the heat propagating layer shptshch to periiiiJepiM I am the center of the block E1E, due to which it increases the duration of the TB, with drzggo,

BьшoлIieнI e йнд1 Вйдуальных пяронагревателей ЭХЭ в пространстве, ограниченном с сторон дз электропроводных материалов, соединенных ме:Щ собой л с разнойменньиж полюсаь;ш ТБ способствует более надешог ту электряческог..1у контакту ЭХЭ в блоке и обеспечивает образование замкщ той электрической цешл.In general, there are two different types of electrical conductors connected to each other: They are connected with different poles; w the TB facilitates a more reliable electrical contact at the 1st ECE contact in the unit and ensures the formation of a closed electrical circuit.

Кроме того, выполнение пяронагревателей, расположенных в непосредственной близости к кажд01 / 3 ЭХЭ обеспечивает повышение однородности теплового поля внАгтря блока ЭХЭ.In addition, the implementation of pyarone heaters located in close proximity to every 1/3 of the ECE provides an increase in the uniformity of the thermal field outside the ECE unit.

Необход11мое количество блоков ЭХЭ определяется расчетныТЯ , исходя из требуемой величины разрядных характеристик ТБ (напрдж ение, етжость, ток ... )«The required number of ECE blocks is determined by calculation based on the required value of the discharge characteristics of the TB (voltage, voltage, current ...) "

Все пиротехнические нагреватели соединены Me tyijr собой и с системой электровоспла1.1енителей посредством пиротехнического шнура, по которогл распространяется плаг..теш1, активирующий их,All pyrotechnic heaters are connected by Me tyijr to themselves and with the electric igniter system 1.1. By means of a pyrotechnic cord through which the plug is distributed .. tesh1, activating them,

В случае несанкщ-юнированного, слз чайного срабатквания ТБ с помощью контрольного элемента для индикации состояния готовности к работе, может быть пол -чена йН ор1-лащ1я посредством включеш я известных средств индг-шлции (электрических ла1 шочек, датчиков). Блоки ЭХЭ жёстко ф,иксированы посредством стакана на основании источш.1ка.In the case of an unauthorized, accidental triggering of the TB using the control element to indicate the state of readiness for work, the N1 switch can be obtained by including known means of angling (electric lamps, sensors). The ECE blocks are rigidly f, are fixed by means of a glass on the basis of a source 1k.

На приведенной ит.Т изображена принщшиальная схема тепловой батареи ТБ содержит корпус I, основание 6,The following IT.T shows a schematic diagram of a thermal battery TB contains housing I, base 6,

слояст гю теплойзоляп;ию 4, блокЕ ЭХЭ 2, пяротехн::-1ческ1 е нагреватели 3, электровоспламенмтелй (не указаны). ПяронагреватеЛ.Й дая Э1Э заключены менду дяскаьш (не указаны) я соедянены пярогехЕшческим цнурон (нэ указан). БЛОКИ ЭХЭ за- я ; сярованы в корпусе лоор9дотв01л стакана 7.stratified gypsum heat sol; ju 4, ECE block 2, pyatrotechnics: - 1 heaters 3, electroflame (not specified). Pyarnogrevatel.Y dai E1E enclosed mendu dyaskaysh (not specified) I am connected pyarogeheshskim tsnuron (ne specified). BLOCKS ECE for; are sealed in the case of lo9dotv01l of glass 7.

Предлагаемая полезная .вдделъ ТБ работает образом,Suggested useful .in TB work in a way

Цря срабатывании якициярующего устройства язяне орняруется яьшулъс тока, который подается на мостяк электровосп.лаАлен11телей, срабатывэляе которых дает Орс пламеш на пярошн -р, при горения которого воспламеняются пяронагревателй, размещенные в теплоязол.чду1я и MQ-ЩЧ- ЭХЭ. При достяженяя рабочей тершературы электролит становятся токопроводшщм, на ЭХЭ возн1 кает разность потенциалов, после достижения последней ноь.щналъного уровня в течение временя взведешая (активация) ТБ готова к работе,In the event of a triggering of the pacifier device, the Yajans are charged with a current that is fed to the bridge of the electric ignition heater, the triggering of which gives Ors a flame on the pyaroshen-r, during the combustion of which the pyronheaters placed in the heat-insulated chambers and MQ-ЩЧ ЭХ are ignited. When the working thermo temperature is enough, the electrolyte becomes conductive, a potential difference arises on the ECE, after reaching the last new effective level, during the time the suspension (activation) of the TB is ready for operation,

К другим техш ко-эконоиШческим пряеьшцествам заявляемойTo other technical co-economic spices claimed

CTHfCAtMCit CTHfCAtMCit

полезной модел Р ысокая продолткятелъность гарантийного срока хранения яз-за отсутствия выделения агрессивных я токсячных материалов в составе ТБ, а также более высокая степень безопасности за счет язол /1рованного размещения пяронагревателей от других активных материалов.Utility model P The high duration of the warranty period for storage of ulcers due to the lack of release of aggressive and toxic materials in the TB, as well as a higher degree of safety due to the molten / 1-placed placement of fire heaters from other active materials.

Возможность промьшшенной реализащи ТБ была проверена на полезной модел следующего конкретного вида.The feasibility of industrialized TB implementation has been tested on a utility model of the following specific type.

Конструкции тепловой батареи содеряшт корпус из нержавеющей стали, с основал15ем. На вщ тренней поверхности корпуса и основания вьшолнены два слоя теплойзолш-ЩЯ из млтериала марки Т31Ж-20. (1У1-596-117-86). Между дву.ш слошя теплоизоляции размещен слой из пиротехнического материала на основе титана (металл) и перхлорята калия (О1а1сл11тель).The design of the thermal battery includes a stainless steel case, with a base 15. On the top surface of the hull and base, two layers of warm zolsh-SHCHA from the T31Zh-20 brand material were filled. (1U1-596-117-86). Between the two heat insulation layers, a layer of pyrotechnic material based on titanium (metal) and potassium perchlorate (O1a1sl11el) is placed.

Все ЭХЭ сгрзшпярованы в блоки и за оиксярованы жестко соосно корпусу на основании посредством полого стакана, металлический каркас которого .выполнен из основания и ребер жесткости, которые закреплены свободными концшмя и по основанию посредством колец, к которок г изнутри прикрепленаAll ECEs are bundled into blocks and fixed rigidly coaxially to the casing on the base by means of a hollow glass, the metal frame of which is made of base and stiffeners, which are secured with free ends and along the base with rings to which are attached from the inside

стенка стакана, выполненная яз диэлектрика, в стенке выполнены вертикальные прорезл для ггодаода пиротехнического У горязонтатЕьные прорезя для токовьтодов.the glass wall is made of an insulator dielectric; vertical slots are made in the wall for the pyrotechnic year. For hot-contact slots for current leads.

Стенка стакана выполнена яз стет тюслюденята. Контрольный элегяент вьшолнен из серебра, закрепленном на диэлектрической подложке из слюды,The wall of the glass is made with an idle stool. The control elegance is made of silver, mounted on a dielectric substrate of mica,

-Анод ЭХЭ вьшолнен из сплава /.i.6 , катод ЭХЭ выполнен ИЗ соли MC6i , Злектролат лз эвтектики - k Между ЭХЭ установлены слои из пиротехнического материала, аналогичного пиронагревателя в теплОйзоляЩП1. Каждый пиронагреватель в блоке ЭХЭ закреплен между дисками из / и соединен с соседш м пЕ ронагревателем, с шронагревателями теплоизоляг.Ц5И и системой электровосплаыенителей посредством пиротехнического шнура из материала марки ПЛЭ (Ivirii,771 935.005 ТО).The anode of the ECE is made of alloy /.i.6, the cathode of the ECE is made of MC6i salt, Electrolate with eutectic - k Between the ECE there are layers of pyrotechnic material similar to a pyroheater in heat OyzolSChP1. Each pyroheater in the ECE unit is mounted between disks of / and connected to a neighboring heater, to heat-insulated chrono-heaters TS5I and a system of electric igniters by means of a pyrotechnic cord made of PLE material (Ivirii, 771 935.005 ТО).

Таким образом, реаш-1защ/1я полезной модели обеспешвает более высотше по сравнешзю с прототипом продол}ките.тьность, разрядные харектеристи ::: и надежность срабатывания.Thus, the reash-1protection / 1st utility model provides more superior compared to the prototype longitudinal} discharge, discharge characteristics ::: and reliability of operation.

К-ОЫЛОБ 40830 11Й 5 24«07.97K-OILOB 40830 11Y 5 24 "07.97

Claims

1. A thermal battery comprising a housing with a lid and with thermal insulation, inside of which there is a block of electrochemical cells, each of which consists of solid layers of a cathode, electrolyte, anode and alternates axially with solid layers of pyrotechnic heaters connected by a pyrotechnic cord, as well as a system of electric igniters, characterized in that the block of electrochemical elements is additionally rigidly fixed relative to the base of the housing by means of a fixing element layer thermal insulation is installed on the ends of the case and along the generatrix and is made of two layers, between which an additional layer of pyrotechnic material is placed, and each layer of the pyrotechnic heater in the block of electrochemical elements is placed between two disks of electrically conductive materials, while the electrodes of all electrochemical elements are connected to equal poles batteries respectively and are rigidly fixed on the dielectric base of the housing cover, at the entrance to the system of electric igniters, connected x with pyrotechnic heaters, an additional element for monitoring the state of readiness of the battery for operation is installed.

2. The battery according to claim 1, characterized in that the control element is made in the form of a metal conductor on a dielectric base, collapsing from mechanical stress.

3. The battery according to claim 1, characterized in that the fiscal element of the block of electrochemical elements is made in the form of a hollow glass, the metal frame of which is formed from the base of the stiffeners, which are fixed by free ends and at its base by means of metal rings, while on the inside to attached to the frame is a wall made of a dielectric, in which vertical through-slots for supplying a pyrotechnic cord and horizontal slots for current leads are made.

4. The battery according to claim 1, characterized in that the electrolyte is made of a material based on Eutectic, the cathode is made of nickel salts, and the anode is made of a lithium-boron alloy.