УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРИРОВАНИЯ ЛАМЕЛЬНОЙ ЛЕНТЫ ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА Российский патент 1998 года по МПК H01M4/76 

Устройство для перфорирования ламельной ленты щелочного аккумулятора.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве щелочных аккумуляторов ламельной конструкции.

Известны и применяются промышленностью устройство для перфорирования ламельной ленты, состоящие из ролика матрицы с кольцевыми канавками и колющего ролика с зубьями [1]. Однако конструкция этих колющих роликов ограничивает возможность варьировать размеры отверстий перфорации, особенно в сторону их уменьшения, из-за резкого снижения механической стойкости зубьев. Технология изготовления зубьев колющих роликов достаточно сложная, поэтому снижение стойкости, влекущее увеличение объемов изготовления необходимой оснастки нецелесообразно, в то время как потребность в перфорации с отверстиями меньшего размера необходима прежде всего для повышения технических характеристик щелочных аккумуляторов. С увеличением числа отверстий перфорации на единицу площади ламельной ленты путем уменьшения их размеров и расстояния между ними снижается высыпание и вымывание активной массы из ламельных электродов, создаются условия, способствующие облегчению подвода и отвода продуктов электрохимической реакции, вследствие чего снижается поляризационное сопротивление электродов и повышаются их разрядные характеристики.

Известно устройство, состоящее из колющих роликов с зубьями, имеющими форму прямоугольной призмы, переходящей на вершине в заостренную рабочую часть с углом 60^o, и ролика-матрицы с кольцевыми канавками [2].

Недостатком такого устройства является низкая механическая стойкость зубьев колющего ролика при перфорировании ламельной ленты, вследствие чего нецелесообразно выполнение более мелких зубьев, для образования отверстий меньшего размера и с меньшим шагом. Недостатки в стойкости обусловлены конструкцией зубьев, т.к. усилия при перфорации находятся в зависимости от состояния их заостренной части. Зубья колющего ролика в процессе перфорирования значительно вытягивают ламельную ленту в местах их взаимодействия и затем разрывают материал ленты с образованием отверстий перфорации. В процессе работы угол заостренной рабочей части зубьев увеличивается из-за затупления, что приводит к значительному возрастанию усилий образования отверстий и поломке колющего инструмента, количество отверстий не более 280 шт/см², площадь поверхности заусенцев отверстий перфорации недостаточна для противодействия нагрузкам, возникающим при изготовлении ламелей и электродов, что приводит к их деформации и снижению процента открытия до 4-6% относительно 12-16%, имеющихся в исходной ламельной ленте. Отверстия перфорации, получаемые колющим инструментом известной конструкции, имеют размеры значительно больше частиц активной массы, закладываемой в ламельные электроды. Это приводит к высыпанию и вымыванию активной массы из ламелей, а большие перемычки между соседними отверстиями увеличивают поляризационное и омическое сопротивление ламельных электродов, что снижает технические характеристики аккумуляторов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является устройство, состоящее из колющего ролика с зубьями, ролика матрицы с кольцевыми выемками, имеющего больший диаметр окружности на величину зуба и прижимного ролика [3].

Недостатком известного устройства является традиционная конструкция зубьев колющего ролика в виде прямоугольной призмы, переходящей на вершине в заостренную рабочую часть. Указанная конструкция зубьев колющего ролика не позволяет уменьшить их размер вследствие низкой механической прочности. Изменение диаметра окружности ролика-матрицы позволяет предотвратить разрыв контура отверстия, но не решает проблему образования разорванных, не замкнутых вокруг отверстия заусенцев. Такие заусенцы при относительно больших размерах окон перфорации не имеют достаточной механической прочности и в процессе изготовления ламельного электрода деформируются, закрывая отверстия, что снижает технические характеристики аккумулятора.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение стойкости инструмента, уменьшение размеров отверстий перфорации и расстояния между ними, повышение технических характеристик аккумуляторов ламельной конструкции за счет снижения высыпания и вымывания активной массы из ламельных электродов и снижения внутреннего поляризационного и омического сопротивления.

Указанный технический результат при осуществлении предлагаемого изобретения достигается устройством для перфорирования ламельной ленты щелочного аккумулятора, содержащим ролик-матрицу с кольцевыми канавками и колющий ролик с зубьями, в котором, согласно изобретению, зубья колющего ролика имеют по всей высоте форму клина с рабочей остроконечной вершиной, образующейся сходящимися под углом 32 - 38^o между двумя боковыми поверхностями.

Изменение конструкции колющего ролика позволило снизить усилия, воздействующие на зубья ролика при перфорации ламельной ленты. Более острая вершина зубьев в меньшей степени вытягивает ламельную ленту в местах их взаимодействия, практически сразу происходит надрез и затем прокол отверстий с отгибкой жесткой неразорванной коронки заусенцев. На порядок возрастая, механическая стойкость колющего инструмента позволяет получить зубья меньшего размера с меньшим шагом. Повышение числа отверстий на единицу площади до 400 шт/см² позволяет поднять степень открытия в готовом ламельном электроде до 13-14%, так как увеличивается площадь поверхности заусенцев отверстий перфорации, принимающих нагрузку при изготовлении ламелей. Также предлагаемая конструкция позволяет иметь стабильный процент открытия исходной ламельной ленты в пределах 16-18% даже при износе вершины зубьев колющего инструмента, за счет подналадок, прижимая колющий ролик к ламельной ленте и внедряя боковые поверхности глубже в кольцевые канавки матрицы. В ламелях, полученных из ленты с отверстиями перфорации меньшего размера и большим их числом на единицу площади, снизилось высыпание и вымывание активной массы. Технические характеристики щелочных аккумуляторов с электродами. выполненными с перфорацией на предлагаемом устройстве, более стабильны и выше (фиг. 6) по отношению к известным за счет снижения поляризационного и омического сопротивления, а также повышенного процента открытия, что облегчает подвод и отвод продуктов электрохимической реакции (см.таблицу).

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предлагаемого изобретения. Определение из аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для подтверждения соответствия изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный анализ и установил, что изобретение не очевидно для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как предлагаемым изобретением не предусматриваются следующие требования: - дополнение известного устройства какой-либо другой известной частью; - замена какой-либо части известного устройства другой известной частью; - исключение какой-либо части устройства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата; - создание устройства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого устройства и связей между ними.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 2; на фиг. 4 - перфорированная ламельная лента; на фиг. 5 - форма коронки заусенцев отверстий перфорации; на фиг. 6 и 7 - вольт-амперные характеристики аккумулятора КН-150Р при температуре +25^oC, на 1, 30 секундах при токе нагрузки 2000 А.

Устройство состоит из колющего ролика 1 и ролика-матрицы 2 с кольцевыми канавками 3, колющий ролик имеет зубья 4 в виде клина с острой рабочей вершиной, образованной сходящимися под углом 32-38^o между двумя боковыми поверхностями [5].

Устройство работает следующим образом.

В пространство между приведенными во вращение колющим роликом и роликом-матрицей подается ламельная лента, вначале под воздействие острой рабочей вершины с углом α происходит надрез. При дальнейшем повороте устройства боковые поверхности 5 тела зубьев колющего ролика перфорируют ленту с образованием жесткой не разорванной коронки заусенцев 7 вокруг отверстий перфорации 6 прямоугольной формы. При последующем повороте устройства зубья 4 выходят из взаимодействия с ламельной лентой. Износ зубьев компенсируется путем прижима колющего ролика 1 к ламельной ленте, при этом боковые поверхности 5 углубляются в кольцевые канавки 3 и процент открытия перфорированной ленты увеличивается. Угол α принимается равным 32-38^o. При α > 38^o увеличивается шаг между отверстиями перфорации и снижается их число на единицу площади, при α < 32^o начинается снижение стойкости зубьев, так как размер их основания приближается к размеру толщины ламельной ленты.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что устройство для перфорирования ламельной ленты, изготовленное по заявленному изобретению, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Средство, воплощающее изобретение, при его осуществлении предназначено для использования в промышленности, именно в производстве щелочных аккумуляторов с электродами ламельной конструкции.

Публикации, принятые во внимание при составлении заявки на патент.

1. Новый метод перфорации металлических лент роликовым инструментом, Л. Ф.Токарев, Г.Г.Иноземцев, Приволжское книжное издательство, Саратов, 1971 г.

2, Описание к авторскому свидетельству N 1375054 А.Ф.Токарев и др.

3. Описание к авторскому свидетельству N 350075 А.Ф.Токарев и др.

4. Сборник работ по химическим источникам тока, Ленинград, энергоиздат, Ленинградское отделение. Стр. 26-27.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве щелочных аккумуляторов ламельной конструкции. Устройство для перфорирования ламельной ленты электродов щелочного аккумулятора содержит ролик-матрицу с кольцевыми канавками и колющий ролик с зубьями, имеющими форму клина с углом вершины равным 32 - 38^o. Изобретение направлено на повышение стойкости инструмента и повышение качества перфорации. 1 табл., 7 ил.

Устройство для перфорирования ламельной ленты электродов щелочного аккумулятора, содержащее ролик-матрицу с кольцевыми канавками и колющий ролик с зубьями, отличающееся тем, что зубья колющего ролика имеют по всей высоте форму клина, образованного двумя рабочими поверхностями, сходящимися под углом 32-38^o.