Тепловая батарея

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции энергоемкой тепловой батареи, и может быть использовано в производстве тепловых химических источников тока. Техническим результатом изобретения является повышение энергоемкости и устойчивости тепловой батареи к внешним механическим воздействиям. Согласно техническому решению блоки электрохимических элементов тепловой батареи помещены в отсеки, выполненные в теплостойкой, закрепленной на крышке матрице, имеющей соотношение размеров диаметра и высоты, максимально близкое единице, при заданном объеме, блоки в отсеках зафиксированы в радиальном направлении теплоизоляционными прокладками, а в осевом направлении - самоконтрящимися замковыми пружинами и объединены в единую электрическую цепь посредством токопроводящих пластин, уложенных в проточки, выполненные между отсеками матрицы, а их задействование осуществляется посредством пиротехнических шнуров, закрепленных в пазах матрицы по периметру блоков и соединенных с запальным устройством, расположенным в основании матрицы. Снижение потери тепла от блоков электрохимических элементов за счет установки теплоизоляционных прокладок не только между корпусом батареи и матрицей, но и между стенкой отсека и каждым блоком, позволяет увеличить продолжительность работы тепловой батареи. 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве тепловых батарей.

Энергоемкость тепловых батарей является важнейшей характеристикой, определяющей их выбор для практического использования.

Для выбранной электрохимической системы повышение этой характеристики обеспечивается временем поддержания рабочей температуры электрохимического элемента. Это достигается, как путем поиска эффективной тепловой изоляции блока электрохимических элементов, так и введением в конструкцию дополнительных средств обогрева. Однако эти пути приводят к увеличению габаритов и массы батареи и, как следствие, к уменьшению ее удельной энергоемкости.

Известна тепловая батарея [Патент RU №245786 кл. Н01М 6/20 от 29.06.2011 г.], состоящая из помещенных в корпус электрически соединенных между собой блоков электрохимических элементов, расположенных друг за другом на центральном изолированном стержне. Для обеспечения необходимого усилия поджатая во время работы батареи между блоками установлены сильфоны, а сами блоки поджаты на стержне с помощью крепежных элементов.

Известная тепловая батарея обладает низкой удельной энергоемкостью, что объясняется значительными потерями тепла из-за неоптимального соотношения торцевых и боковой поверхностей корпуса батареи, определяемых диаметром и высотой, при заданном объеме. Значительное количество блоков элементов, располагаемых друг за другом на едином стержне с поджимающими элементами, а также большое количество коммутационных электрических соединений блоков элементов, выполняемых в виде сварки на внешней поверхности блоков снижает устойчивость батареи к внешним механическим воздействиям.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам является тепловая батарея [Патент RU №2507642, кл. Н01М 6/36, 10.05.2012 г.], содержащая корпус, герметизированный крышкой, запальное устройство и блоки электрохимических элементов, помещенных в отсеки. Между блоками и корпусом отсека установлены теплоизоляционные прокладки.

Недостатком известной тепловой батареи является низкая энергоемкость и повышенная чувствительность к внешним механическим (ударным, вибрационным и центробежным) воздействиям. Низкая энергоемкость объясняется большими потерями тепла за счет быстрого охлаждения блоков, находящихся в отсеках, корпуса которых выполнены из металла и имеют большую внешнюю поверхность. Теплоизоляционные прокладки не позволяют в полной мере надежно обеспечить тепловую защиту блоков от потерь тепла, а также исключить влияние внешних механических воздействий.

Целью настоящего технического решения является повышение энергоемкости тепловой батареи и ее устойчивости к внешним механическим воздействиям.

С этой целью предлагается тепловая батарея, содержащая корпус, герметизированный крышкой, тепловую изоляцию, запальное устройство и блоки электрохимических элементов, помещенные в отсеки, отличающаяся тем, что отсеки выполнены в теплостойкой, закрепленной на крышке матрице имеющей соотношение размеров диаметра и высоты максимально близкое к единице при заданном объеме, блоки в отсеках зафиксированы в радиальном направлении теплоизоляционными прокладками, а в осевом самоконтрящимися замковыми пружинами и объединены в единую электрическую цепь посредством токопроводящих пластин, уложенных в проточки, выполненные между отсеками матрицы, а их задействование осуществляется посредством пиротехнических шнуров, закрепленных в пазах матрицы на боковой поверхности блоков и соединенных с запальным устройством, расположенным в основании матрицы.

Техническое решение, согласно которому соотношение размеров диаметра и высоты максимально близкое к единице при заданном объеме позволяет свести к минимуму потери тепла за счет минимизации отношения площади внешней поверхности матрицы (батареи) к объему и тем самым существенно увеличить время поддержания рабочей температуры электрохимических элементов. Отклонение от указанного соотношения в любую сторону ведет к увеличению отношения площади поверхности к объему и, тем самым, к повышению потерь тепла.

При заданном объеме количество отсеков в матрице определяется необходимостью размещения требуемого по энергетическим характеристикам батареи числа электрохимических элементов с учетом указанного соотношения диаметра матрицы к ее высоте и заданного объема.

Кроме оптимизации геометрических размеров матрицы уменьшению потерь тепла от блоков способствует выполнение матрицы из теплоизоляционного материала, а также установка теплоизоляционных прокладок не только между корпусом батареи и матрицей, но и между стенкой отсека и каждым блоком. Эти конструктивные приемы позволяют существенно уменьшить потери тепла от блоков электрохимических элементов и, увеличивая их продолжительность работы, повышают энергоемкость тепловой батареи.

Одновременно теплоизоляционные прокладки, установленные между корпусом батареи и матрицей, а также между блоками электрохимических элементов и стенками отсеков позволяют за счет их амортизирующих свойств свести к минимуму воздействие различных механических нагрузок на блоки электрохимических элементов. Этот эффект дополняется установкой в каждом отсеке самоконтрящихся замковых пружин, фиксирующих рабочее давление на блок электрохимических элементов.

На рисунке 1 представлена предлагаемая тепловая батарея. На крышке 1 корпуса 8 установлена матрица с отсеками 3. В отсеки помещены блоки 4, состоящие из набора электрохимических элементов 5 и проложенных между ними пиронагревателями 6. В пазах матрицы по периметру блоков электрохимических элементов установлены пиротехнические шнуры 13, сообщающиеся с запальным устройством 14, расположенном в нижнем основании матрицы.

Коммутация блоков электрохимических элементов, как параллельная, так и последовательная осуществляется посредством токопроводящих пластин 10, уложенных и сваренных в проточках 11, выполненных в верхнем основании матрицы. Блоки электрохимических элементов зафиксированы боковой теплоизоляцией 12 и самоконтрящимися замковыми пружинами 9, обеспечивающими необходимое рабочее давление на блок электрохимических элементов. Как и блоки электрохимических элементов, матрица со всех сторон покрыта теплоизоляцией 7.

Таким образом, конструкция батареи предполагает отсутствие коммутирующих и инициирующих элементов вне матрицы, что вносит существенный вклад в устойчивость батареи к механическим нагрузкам.

Тепловая батарея, содержащая корпус, герметизированный крышкой, тепловую изоляцию, запальное устройство и блоки электрохимических элементов, помещенные в отсеки, отличающаяся тем, что отсеки выполнены в теплостойкой, закрепленной на крышке матрицы с соотношением размеров диаметра и высоты, максимально близким к единице, при заданном объеме, блоки в отсеках зафиксированы в радиальном направлении теплоизоляционными прокладками, а в осевом - самоконтрящимися замковыми пружинами и объединены в единую электрическую цепь посредством токопроводящих пластин, уложенных в проточки, выполненные между отсеками матрицы, а их задействование осуществляется посредством пиротехнических шнуров, закрепленных в пазах матрицы по периметру блоков и соединенных с запальным устройством, расположенным в основании матрицы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам и способам преобразования химической энергии в электрическую согласно изобретению. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в аппаратуре звуковоспроизведения, в качестве датчика в робототехнике. .

Изобретение относится к изготовлению тонких пиротехнических нагревателей (пиронагревателей) для тепловых (разогревных) и пиротехнических источников тока. Перед применением асбест прокаливают при температуре от 390 до 450°С не менее 2 ч, выдерживают при комнатной температуре, а затем проводят распушивание асбеста путем измельчения и расчесывания на волокна в водной суспензии с концентрацией 0,2-3% после предварительной выдержки его в воде не менее 30 мин, после чего обезвоживают и высушивают заготовку.

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов для химических источников тока на основе солей лития и рубидия.
Изобретение относится к электротехнике. Способ изготовления гибкой тепловой изоляции путем осаждения водной суспензии компонентов твердой фазы (хризотиловый асбест и порошок дихром триоксида (Сr2O3) заключается в приготовлении твердой фазы (Т), для этого хризотиловый асбест проходит гидромеханическое расчесывание, после чего упомянутые компоненты берут по массе: гидромеханически расчесанный хризотиловый асбест 75±1%, порошок дихром триоксида (Сr2O3) 25±1%, растворяют в воде (Ж) при отношении масс Τ:Ж как 1:1000 и осаждают на поверхность фильтровального материала из расчета 0,003 г/см2 сухого вещества.

Изобретение относится к расплавляемому электролиту для химического источника тока, включающему при следующем соотношении компонентов, мас. %: фторид лития 1,57…1,63, хромат лития 64,59…66,29, хлорид калия 16,38…18,52, хромат калия 15,32…15,70.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве тепловых химических источников тока (ТХИТ). Предложенный ТХИТ состоит из помещенного в корпус блока, состоящего из электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей, воспламеняемых от запального устройства с помощью инициирующих пиротехнических полос, при этом по торцам блока с внешних сторон токосъемных пластин установлены инерционные диски с диаметром, равным диаметру блока, и массой, значительно превосходящей массу пластин.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве тепловых химических источников тока. Повышение ионной проводимости электролитной смеси для теплового химического источника тока, а также уменьшение деформации электролитной таблетки и ее коррозионной активности, что позволяет увеличить продолжительность работы источника тока, является техническим результатом изобретения.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве тепловых литиевых источников тока. Упрощение технологии изготовления энергоемкого литий-железного композита, обладающего повышенной механической устойчивостью при воздействии высоких температур и механических нагрузок, а также увеличение продолжительности работы литиевого источника тока, является техническим результатом изобретения.

Заявленное изобретение относится к резервным источникам тока, а именно к тепловым химическим источникам тока (ТХИТ). Повышение надежности работы, исключение риска появления коротких замыканий между элементами активных масс электрохимических элементов (ЭХЭ), образующих блок устройства, является техническим результатом заявленного изобретения.
Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемого электролита для химических источников тока, включающего метаванадат лития и соли лития, калия, при этом в качестве солей лития электролит содержит фторид и бромид, а в качестве соли калия его бромид при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид лития 2,18…2,52, бромид лития 50,86…52,83, метаванадат лития 3,60…4,81, бромид калия 41,38…43,35.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве тепловых химических источников тока. Техническим результатом изобретения является сокращение технологического цикла изготовления электролитных таблеток и повышения их механической прочности при сохранении низкого внутреннего омического сопротивления.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции энергоемкой тепловой батареи, и может быть использовано в производстве тепловых химических источников тока. Техническим результатом изобретения является повышение энергоемкости и устойчивости тепловой батареи к внешним механическим воздействиям. Согласно техническому решению блоки электрохимических элементов тепловой батареи помещены в отсеки, выполненные в теплостойкой, закрепленной на крышке матрице, имеющей соотношение размеров диаметра и высоты, максимально близкое единице, при заданном объеме, блоки в отсеках зафиксированы в радиальном направлении теплоизоляционными прокладками, а в осевом направлении - самоконтрящимися замковыми пружинами и объединены в единую электрическую цепь посредством токопроводящих пластин, уложенных в проточки, выполненные между отсеками матрицы, а их задействование осуществляется посредством пиротехнических шнуров, закрепленных в пазах матрицы по периметру блоков и соединенных с запальным устройством, расположенным в основании матрицы. Снижение потери тепла от блоков электрохимических элементов за счет установки теплоизоляционных прокладок не только между корпусом батареи и матрицей, но и между стенкой отсека и каждым блоком, позволяет увеличить продолжительность работы тепловой батареи. 1 ил.

Наверх