ТЕПЛОВОЙ ЛИТИЕВЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА Российский патент 2013 года по МПК H01M6/36 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, может быть использовано в производстве тепловых литиевых источников тока.

Известен тепловой литиевый источник тока [Патент RU №2408113, кл. Н01М 6/20, 27.12.2010 г.], содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей, зафиксированный на крышке с помощью винтов. По образующей боковой поверхности блока установлены инициирующие пиротехнические полосы.

Известный источник тока обладает низкой надежностью в работе. Это объясняется тем, что при механических воздействиях (центробежных, вибрационных, ударных и т.п.), которые испытывает в процессе эксплуатации тепловой источник тока, возможно смещение электрохимических элементов относительно друг друга. Возможны также случаи смещения и даже разрыва инициирующих пиротехнических полос. Эти факторы приводят к уменьшению надежности и даже к отказу в работе источника тока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является тепловой литиевый источник тока [Патент RU №2393591 С1, кл. Н01М 6/36, 24.04.2009 г.], содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей и зафиксированный стяжками, приваренными к крышке; по образующей боковой поверхности блока диаметрально установлены инициирующие пиротехнические полосы, прижатые к блоку тепло- и электроизоляционными прокладками и контактирующие в основании блока с запальным устройством.

Известный источник тока также обладает низкой надежностью в работе при воздействии высоких механических нагрузок, например осевых ударов с перегрузкой 20000 g и более. При воздействии механических нагрузок возможны случаи смещения деталей, например пиротехнических нагревателей и инициирующих пиротехнических полос. От этих причин источник тока не дает заложенных расчетом электрических параметров, а в случае смещения или разрыва инициирующих полос источник не выходит на рабочий режим. Возможно вытекание электролита и осыпание электропроводных шлаков сгоревших пиротехнических нагревателей. Растекаясь по поверхности блока, электролит, как и электропроводные шлаки пиронагревателей, приводит к межэлементным коротким замыканиям и, тем самым, к отказу источника тока в работе.

Обмотка блока стеклотканью или помещение его в плотную электроизоляционную оболочку, изготовленную из слюды или композиции на основе стекловолокна и высокотемпературного цемента [Ф.И.Кукоз и др. Тепловые химические источники тока, изд-во Ростовского университета, 1989 г., стр.141], не дает должного эффекта, поскольку не исключены вытеки электролита и выброс шлаков пиротехнических нагревателей по периметру блока на границах перехода между таблетками электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей. Не решена проблема защиты от механических воздействий инициирующих пиротехнических полос, проложенных по боковой поверхности блока электрохимических элементов.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы источника тока при воздействии на него механических нагрузок.

С этой целью предлагается тепловой литиевый источник тока, содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей, зафиксированный на крышке стяжками, по образующей боковой поверхности блока диаметрально установлены инициирующие пиротехнические полосы, контактирующие в основании блока с запальным устройством, отличающийся тем, что пиротехнические полосы закреплены на слюдяных пластинах и помещены в зазор между блоком и стяжками, а на боковую поверхность блока, за исключением поверхности под инициирующими пиротехническими полосами, нанесено органосиликатное покрытие толщиной (0,3-0,6) мм, прочно фиксируемое по периметру блока стеклотканой лентой, пропитанной кремнийорганическим лаком.

Создание вокруг блока электрохимических элементов двухслойной оболочки из органосиликатной композиции и стеклотканой ленты, пропитанной кремнийорганическим лаком, одновременно охватывающей стяжки с находящимися под ними инициирующими пиротехническими полосами, впервые позволило создать монолитную конструкцию блока, устойчивую к высоким механическим воздействиям.

Обладающая высокими электроизоляционными характеристиками органосиликатная композиция заполняет имеющиеся на блоке неровности. При ее затвердении создается монолитная герметичная оболочка, исключающая вытекание и растекание по блоку расплавленного электролита. Исключается выброс электропроводных шлаков с пиротехнических нагревателей.

Толщина слоя покрытия менее 0,3 мм не обеспечивает должную устойчивость покрытия из-за появления при совершении технологических операций трещин. При толщине слоя свыше 0,6 мм уменьшается надежность обеспечения надлежащего контакта с блоком электрохимических элементов инициирующих пиротехнических полос при обжатии их стяжками.

Устойчивое сцепление стеклотканой ленты с ровной и гладкой поверхностью органосиликатной оболочки достигается клеящими свойствами кремнийорганического лака и натяжением ленты при ее намотке на блок.

Обжатие подобной стеклотканой лентой стяжек позволяет обеспечить не только плотный контакт с блоком инициирующих пиротехнических полос и исключить их смещение по поверхности блока, но и жестко зафиксировать блок на крышке.

Тепловой литиевый источник тока (рис.1) состоит из помещенного в корпус 1 и герметизированного крышкой 2 блока электрохимических элементов 3, набранного из последовательно расположенных электрохимических элементов 4 и пиротехнических нагревателей 5, зафиксированного на крышке стяжками 6 и окруженного тепло- и электроизоляционными прокладками 7. По образующей боковой поверхности блока установлены инициирующие пиротехнические полосы 8, воспламеняемые от находящегося в основании блока запального устройства 9. Полосы жестко закреплены на слюдяных пластинах 10 и помещены под стяжки. На боковую поверхность блока, за исключением поверхности под инициирующими пиротехническими полосами, нанесено органосиликатное покрытие 11, прочно фиксируемое по периметру блока стеклотканой лентой 12, пропитанной кремнийорганическим лаком.

Оценка технического эффекта проведена на источниках тока, изготовленных на электрохимической системе Li-Si/KCl, LiCl/FeS₂. Испытания показали, что источники тока, выполненные согласно предложенному техническому решению, имеют надежность при воздействии ударных нагрузок в 20000 g, равную 0,999. Источники тока, изготовленные согласно прототипу, имели отказы, доходящие до 50%.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, может быть использовано в тепловых литиевых источникам тока. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы теплового источника тока в условиях воздействия высоких механических нагрузок. Согласно изобретению блок электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей закреплен на крышке стяжками. Инициирующие пиротехнические полосы закреплены на слюдяных пластинах и помещены в зазор между боковой поверхностью блока электрохимических элементов и стяжками, крепящими блок на крышке, с последующим нанесением на боковую поверхность блока органосиликатного покрытия толщиной (0,3-0,6) мм, прочно фиксируемого по периметру блока стеклотканой лентой, пропитанной кремнийорганическим лаком. 1 ил.

Тепловой литиевый источник тока, содержащий помещенный в герметичный корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей, зафиксированный на крышке стяжками, по образующей боковой поверхности блока диаметрально установлены инициирующие пиротехнические полосы, контактирующие в основании блока с запальным устройством, отличающийся тем, что инициирующие пиротехнические полосы закреплены на слюдяных пластинах и помещены в зазор между блоком и стяжками, а на боковую поверхность блока нанесено органосиликатное покрытие толщиной (0,3-0,6) мм, прочно фиксируемое по периметру блока стеклотканей лентой, пропитанной кремнийорганическим лаком.