СПОСОБ СБОРКИ БЛОКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОВОГО ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК H01M6/36 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, может быть использовано в производстве тепловых химических источников тока.

Известен способ сборки теплового химического источника тока, Патент RU №2369944, МПК H01M 6/36, опубликовано 10.06.09 г., включающий сборку блока электрохимических элементов путем последовательной укладки электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей в блок, поджатия блока упругим элементом и гайкой, закрепления блока на крышке и вставки его в корпус источника тока, по внутренней поверхности которого установлена тепло- и электроизоляция.

Известен способ сборки теплового химического источника тока, Патент RU №2470416, МПК Н01М 6/36, опубликовано 20.12.2012 г., принятый за прототип, включающий сборку блока электрохимических элементов путем последовательной укладки в блок таблеток электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей, закрепления блока на крышке с токовыводами и резьбовым штырем, опрессовки и фиксации давления, установки блока в корпус и приваривания корпуса к крышке. Опрессовку блока на крышке производят фиксированным давлением в диапазоне (30-40) МПа, после чего в опрессованном состоянии измеряют высоту блока и по разнице между глубиной корпуса и высотой блока определяют зазор, который заполняют комплектом асбестовых прокладок, предварительно опрессованных тем же давлением, что и блок, при этом фактическая толщина комплекта превышает расчетную на (0,4±0,1) мм.

Недостатком, как аналога, так и прототипа способа сборки является высокая вероятность появления брака при сборке, ввиду отсутствия точного осевого позиционирования таблеток, а также в связи с механическим воздействием на токовыводы крышки и монтажный штырь.

Известно приспособление для сборки теплового химического источника тока, Патент RU №2369944, МПК Н01М 6/36, опубликовано 10.10.2009 г., включающей сборку блока электрохимических элементов, содержащее устройство поджатия в осевом направлении с заданным усилием расчетного количества упругих элементов с возможностью регулирования величины этого усилия посредством резьбового элемента.

Известно приспособление для сборки теплового химического источника тока, описанное в Ф.И. Кукоз и др. Тепловые химические источники тока., Изд. Ростовского университета, 1989 г., стр. 51, включающей сборку блока электрохимических элементов и принятое за прототип, содержащее узел крепления, включающий крышку источника тока с гермовыводами и винтовым монтажным штырем и детали крепления, а также узел сжатия, включающий стяжки.

Недостатком как аналога, так и прототипа устройства сборки блока электрохимических элементов теплового химического источника тока является высокая вероятность появления брака при сборке ввиду отсутствия точного осевого позиционирования таблеток, а также в связи с механическим воздействием на токовыводы крышки и монтажный штырь.

Проблемой производства тепловых химических источников тока является высокая вероятность появления брака при сборке, связанного с повреждениями таблеток блока электрохимических элементов, а также токовыводов и резьбовой части монтажного штыря.

Указанная проблема решается предлагаемым способом сборки блока электрохимических элементов теплового химического источника тока и устройством для его осуществления.

Техническим результатом изобретения является надежная фиксация таблеток блока электрохимических элементов и, как следствие, снижение количества бракованных изделий за счет исключения повреждений таблеток, гермовыводов и резьбового штыря крышки в процессе сборки.

Указанный технический результат в части способа сборки обеспечивается последовательной укладкой таблеток катода, электролита, анода и пиротехнических элементов с образованием блока электрохимических элементов, закреплением блока на крышке с гермовыводами и резьбовым штырем, опрессовкой и фиксацией давления, при этом резьбовой штырь крышки снабжают защитной силиконовой трубкой, а в основание, выполненное в виде цилиндра с центральным отверстием и усеченное симметрично плоскостями, параллельными его вертикальной оси, размещают крышку и приваривают к ней нижние концы стяжек в виде металлических полос, укладывают таблетки катода, электролита, анода и пиротехнических элементов с образованием блока электрохимических элементов в канал, образованный внутренними боковыми кромками направляющих в виде пластин, выполненных с возможностью горизонтального перемещения регулировочными винтами, на верхний торец блока помещают прижимную пластину и пуансон, выполненный в виде плашки, на который воздействуют давлением, необходимым и достаточным для опрессовки блока, фиксируют положение пуансона с помощью фиксирующих гаек, вынимают крышку с блоком из пресса, приваривают к прижимной пластине верхние концы стяжек, откручивают фиксирующие гайки, отводят направляющие с помощью регулировочных винтов на расстояние, достаточное для извлечения блока с крышкой из канала, и извлекают блок с крышкой из канала.

Указанный технический результат в части устройства сборки обеспечивается содержанием узла крепления, включающего крышку источника тока с гермовыводами и винтовым монтажным штырем и деталями крепления, узлом сжатия, включающего стяжки, причем узел крепления содержит основание в виде цилиндра с центральным отверстием, усеченное симметрично плоскостями, параллельными его вертикальной оси, с размещенной в его центральном отверстии крышкой с гермовыводами и резьбовым штырем, снабженным силиконовой трубкой, на основании деталями крепления в виде регулировочных винтов закреплены четыре направляющие в виде пластин, расположенные попарно диаметрально с возможностью их горизонтального перемещения, боковыми кромками направляющих образован канал для размещения таблеток катода, электролита, анода и пиротехнических элементов, образующих блок электрохимических элементов, две направляющие, расположенные диаметрально, снабжены в своей верхней части фиксирующими гайками, узел сжатия содержит пуансон и стяжки, пуансон выполнен в виде плашки и расположен на верхних концах двух диаметрально расположенных направляющих, снабженных фиксирующими гайками, стяжки выполнены в виде металлических полос, приварены нижними концами к крышке, а верхними к прижимной пластине, расположенной в верхнем торце блока электрохимических элементов.

Конструкция узла крепления обеспечивает фиксацию от смещений при монтаже таблеток катода, электролита, анода, пиротехнических элементов и прижимной пластины посредством четырех направляющих в виде пластин, прикрепленных к основанию регулировочными винтами. Такой способ центровки таблеток в канале, образованном боковыми кромками четырех направляющих в виде пластин, расположенных попарно диаметрально с возможностью их горизонтального перемещения, позволяет визуально контролировать их состояние, а также извлекать собранный блок из канала по кратчайшей траектории, что предотвращает повреждение как блока с таблетками, так и крышки с гермовыводами и резьбовым штырем при сборке ТХИТ. Этой же цели служит защитная силиконовая трубка, одеваемая на резьбовой штырь, а также форма основания в виде цилиндра с центральным отверстием и усеченного симметрично плоскостями, параллельными его вертикальной оси. Такое усечение сокращает участок, на котором возможны удары верхней части крышки о верхнюю плоскость основания. Кроме того, при затягивании фиксирующих гаек после опрессовки усеченная форма позволяет надежно закрепить основание от вращения, которое может привести к браку при перекосе блока. Узел сжатия в виде фиксируемого гайками пуансона позволяет сохранять давление опрессовки после извлечения блока с крышкой из-под пресса (необходимого устройства обеспечения давления опрессовки, не относящегося к конструкции предлагаемого изобретения), для чего резьбовая фиксация пуансона наиболее эффективна, и в то же время позволяет качественно приваривать к прижимной пластине верхние концы стяжек. Привариваемые стяжки как средство постоянной фиксации блока таблеток катода, электролита, анода и пиротехнических элементов позволяют поддерживать постоянное давление опрессовки как при сборке, так и в условиях работы ТХИТ, обеспечивая тем самым снижение брака, связанного с начальным этапом его работы.

Последовательность сборки блока электрохимических элементов теплового химического источника тока обеспечивает защиту от повреждений при сборке всех элементов конструкции. Силиконовая трубка, надеваемая на резьбовой штырь, обеспечивает защиту резьбы от ударов и соответствующих повреждений при извлечении крышки с закрепленным на ней блоком электрохимических элементов. Защита от сколов и обломов конструктивных элементов крышки, гермовыводов, обеспечивается размещением крышки в центральном отверстии основания в виде цилиндра, что исключает опору на них и резьбовой штырь при опрессовке. Укладка таблеток катода, анода, электролита и пиротехнических элементов в канал, образуемый внутренними боковыми кромками четырех направляющих в виде пластин, предотвращает перекосы блока электрохимических элементов, а опрессовка посредством фиксируемого в требуемом положении пуансона- достаточную степень прижатия их поверхностей. Приваривание стяжек к прижимной пластине в опрессованном состоянии позволяет сохранить избыточное давление, которое надежно фиксирует блок электрохимических элементов в сжатом состоянии при достижении рабочей температуры, при которой начинается плавление электролита.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показана конструкция узла крепления на фронтальном виде.

На фиг.2 показана конструкция узла крепления на виде сверху.

1 - основание

2 - крышка

3 - гермовывод крышки 2

4 - резьбовой штырь

5 -силиконовая трубка

6 - направляющие в виде пластин

7 - регулировочный винт

8 - пуансон в виде плашки

9 - фиксирующие гайки

10 - прижимная пластина

11 - катод

12 - электролит

13 - анод

14 - пиротехнический элемент

15 - стяжка

16 - канал

17 - блок таблеток электрохимических элементов

18 - центральное отверстие основания 1

19 - боковые кромки направляющих 6

20 - верхние концы стяжек 15

Устройство сборки блока электрохимических элементов теплового химического источника тока содержит узел крепления, включающий крышку 2 источника тока с гермовыводами 3 и резьбовым штырем 4 и детали крепления, узел сжатия, включающий стяжки 15. Узел крепления содержит основание 1 в виде цилиндра с центральным отверстием 18, усеченное симметрично плоскостями, параллельными его вертикальной оси, с размещенной в его центральном отверстии 18 крышкой 2 с гермовыводами 3 и резьбовым штырем 4, снабженным силиконовой трубкой 5. На основании 1 деталями крепления в виде регулировочных винтов 7 закреплены четыре направляющие 6 в виде пластин, расположенные попарно диаметрально с возможностью их горизонтального перемещения. Боковыми кромками 19 направляющих 6 образован канал 16 размещения таблеток катода 11, электролита 12, анода 13 и пиротехнических элементов 14, образующих блок электрохимических элементов 17. Две из четырех направляющих 6, расположенные диаметрально, снабжены в своей верхней части фиксирующими гайками 9. Узел сжатия содержит пуансон 8 и стяжки 15. Пуансон 8 выполнен в виде плашки и расположен на верхних концах двух из четырех диаметрально расположенных направляющих 6, снабженных фиксирующими гайками 9. Стяжки 15 выполнены в виде металлических полос, приварены нижними концами (позицией не обозначено) к крышке 2, а верхними 20 к прижимной пластине 10, расположенной в верхнем торце блока электрохимических элементов 17.

Реализация устройства сборки блока электрохимических элементов представлена в конкретном выполнении способа.

Сборка блока электрохимических элементов теплового химического источника тока осуществляется следующим образом. Крышку 2 с гермовыводами 3 и резьбовым штырем 4 с силиконовой трубкой 5 устанавливают в центральное отверстие 18 основания 1. К крышке 2 приваривают нижние концы стяжек 15 в виде металлических полос. В канал 16, образованный боковыми кромками 19 направляющих в виде пластин 6, укладывают таблетки катодов 11, электролита 12, анодов 13, пиротехнических элементов 14 с образованием блока электрохимических элементов 17, в верхнем торце которого размещают прижимную пластину 10. Каналом 16 обеспечивается строго осевое расположение таблеток катодов 11, электролита 12, анодов 13, пиротехнических элементов 14 и прижимной пластины 10, что необходимо для исключения брака, связанного с появлением трещин в таблетках при опрессовке. На прижимную пластину 10 помещают пуансон 8 и воздействуют давлением опрессовки (прессом любой конструкции, обеспечивающим необходимое давление), после чего фиксируют положение пуансона 8 с помощью фиксирующих гаек 9, что обеспечивает контакты на уровне шероховатостей в блоке электрохимических элементов 17 и предотвращает выход ТХИТ из строя при достижении им рабочей температуры. Затем приваривают к прижимной пластине 10 верхние концы 20 стяжек 15, что позволяет надежно зафиксировать блок электрохимических элементов 17 при требуемом давлении. После этого устройство сборки извлекают из пресса, снимают фиксирующие гайки 9 и пуансон в виде плашки 8, отводят направляющие в виде пластин 6 с помощью регулировочных винтов 7 и извлекают блок электрохимических элементов 17 с крышкой 2 из устройства сборки. При этом повреждения резьбового штыря 4 исключаются за счет снабжения его силиконовой трубкой 5, а гермовыводов - за счет минимальной траектории переноса блока электрохимических элементов с крышкой 2 над основанием 1, где может произойти удар, за счет выполнения основания 1 усеченной формы.

Таким образом, совокупность существенных признаков изобретения, способа сборки в направляющих, фиксации давления и приваривания в опрессованном состоянии фиксирующих элементов, а также конструкции устройства сборки, включающей направляющие и съемный, фиксируемый резьбовым соединением, пуансон, позволяют достичь заявленного технического результата, снижения количества бракованных изделий за счет снижения количества повреждения таблеток, гермовыводов и резьбового штыря крышки в процессе сборки.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, может быть использовано в производстве тепловых химических источников тока. Техническим результатом является надежная фиксация таблеток блока электрохимических элементов и, как следствие, снижение количества бракованных изделий за счет исключения повреждений таблеток, гермовыводов и резьбового штыря крышки в процессе сборки. Достигается технический результат тем, что блок электрохимических элементов, состоящий из последовательно уложенных таблеток катода, электролита, анода и пиротехнических элементов, собирают в канале, образованном четырьмя направляющими в виде пластин, расположенными попарно диаметрально на цилиндрическом основании с центральным отверстием для размещения крышки с гермовыводами и резьбовым штырем, снабженным защитной силиконовой трубкой, выполненными с возможностью горизонтального перемещения регулировочными винтами, две диаметрально расположенные направляющие снабжены фиксирующими гайками, с помощью которых фиксируется при опрессовке пуансон в виде плашки, блок электрохимических элементов закрепляется после фиксации стяжками, выполненными в виде металлических полос, привариваемых одними концами к крышке, а другими - к прижимной пластине, расположенной в верхнем торце блока электрохимических элементов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ сборки блока электрохимических элементов теплового химического источника тока, заключающийся в последовательной укладке таблеток катода, электролита, анода и пиротехнических нагревателей с образованием блока электрохимических элементов, закреплении блока на крышке с гермовыводами и резьбовым штырем и его опрессовке и фиксации давления, отличающийся тем, что резьбовой штырь крышки снабжают защитной силиконовой трубкой, а в основании, выполненном в виде цилиндра с центральным отверстием и усеченном симметрично плоскостями, параллельными его вертикальной оси, размещают крышку и приваривают к ней нижние концы стяжек в виде металлических полос, укладывают таблетки катода, электролита, анода и пиротехнических нагревателей с образованием блока электрохимических элементов в канал, образованный внутренними боковыми кромками направляющих в виде пластин, выполненных с возможностью горизонтального перемещения регулировочными винтами, на верхний торец блока помещают прижимную пластину и пуансон, выполненный в виде плашки, на который воздействуют давлением, необходимым и достаточным для опрессовки блока, фиксируют положение пуансона с помощью фиксирующих гаек, вынимают крышку с блоком из-под пресса, приваривают к прижимной пластине верхние концы стяжек, откручивают фиксирующие гайки, отводят направляющие с помощью регулировочных винтов на расстояние, достаточное для извлечения блока с крышкой из канала, и извлекают блок с крышкой из канала.

2. Устройство сборки блока электрохимических элементов теплового химического источника тока, содержащее узел крепления, включающий крышку источника тока с гермовыводами и винтовым монтажным штырем и детали крепления, а также узел сжатия, включающий стяжки, отличающееся тем, что узел крепления содержит основание в виде цилиндра с центральным отверстием, усеченное симметрично плоскостями, параллельными его вертикальной оси, с размещенной в его центральном отверстии крышкой с гермовыводами и резьбовым штырем, снабженным силиконовой трубкой, на основании деталями крепления в виде регулировочных винтов закреплены четыре направляющие в виде пластин, расположенные попарно диаметрально с возможностью их горизонтального перемещения, а боковыми кромками направляющих образован канал для размещения таблеток катода, электролита, анода и пиротехнических нагревателей, образующих блок электрохимических элементов, две направляющие, расположенные диаметрально, снабжены в своей верхней части фиксирующими гайками, узел сжатия содержит пуансон и стяжки, пуансон выполнен в виде плашки и расположен на верхних концах двух диаметрально расположенных направляющих, снабженных фиксирующими гайками, стяжки выполнены в виде металлических полос, приварены нижними концами к крышке, а верхними - к прижимной пластине, расположенной в верхнем торце блока электрохимических элементов.