ИНДИКАТОР КОНТРОЛЯ АМПУЛЬНОГО ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА Российский патент 2023 года по МПК H01M6/38 

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям индикатора контроля ампульного химического источника тока (АХИТ) резервного типа.

Из уровня техники известно устройство индикатора контроля в составе ампульного химического источника тока (патент РФ №2168805, МПК Н01М 6/14, «Химический источник тока ампульного типа», публ. 10.06.2001 г.), выполненное в виде пленочного проводника на диэлектрической подложке, который пневматически соединен с источником импульса давления.

К недостаткам прототипа относятся сложная техническая схема разрушения разрывного проводника, и как следствие значительный разброс градиента давления газа для срабатывания ИК, обеспечение надежной герметизации ИК клеевым швом с возможной потерей герметизации ИК в процессе гарантийного срока хранения в результате старения и растрескивания клея, жесткие ограничения габаритов ИК (разрывного проводника), приводящие к технологическим сложностям изготовления ИК, риски несанкционированного срабатывания устройства из-за короткого замыкания и связанной с этим не высокой точностью определения момента активации АХИТ.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, основана на трудностях точного определения момента активации АХИТ, в который происходит подача импульса давления на прорыв мембраны АХИТ и поступление электролита в рабочую полость АХИТ из ампулы с электролитом.

Задачей авторов изобретения является разработка конструкции ИК, отвечающей требованиям надежности срабатывания, обеспечивающей стабильность электрических характеристик АХИТ до и после срабатывания, не требующей технического обслуживания, проверок и регулировок в течение всего гарантийного срока хранения.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении надежности срабатывания ИК, обеспечении точности определения момента активации АХИТ, в который происходит подача импульса давления на прорыв мембраны АХИТ и приведшие его в рабочее состояние.

Указанные проблема и новый технический результат обеспечиваются тем, что в отличие от известного индикатора контроля в составе ампульного химического источника тока, содержащего в цилиндрическом корпусе разрушаемый от воздействия физического фактора электрический проводник в составе электрической цепи ИК, соединяющей ИК с АХИТ для индикации момента активации АХИТ, систему крепления и разрушения ИК, согласно предлагаемому изобретению в составе электрической цепи ИК содержатся соединительный проводник для соединения электрической цепи ИК с электрическими контактами АХИТ, выполненный в виде зигзагообразной двуплечей детали с разнополюсными выводами, подвижный электрический проводник, выполненный в виде поршня с возможностью осевого поступательного перемещения в полости корпуса ИК совместно с соединительным проводником, электрический проводник из нержавеющей стали, разрушаемый от воздействия физического фактора - давления газа, поступающего от источника газа, выполненный в виде плоской детали, одним концом закрепленный на внутренней крышке цилиндрического корпуса ИК, а другим - на площадке подвижного электрического проводника, в корпусе ИК на внешней поверхности поршня подвижного контакта выполнены кольцевые проточки, в кольцевые проточки поршня вставлены упругие кольцевые детали для уплотнения зазора между поршнем и корпусом и стопорения обратного хода поршня подвижного проводника после разрыва разрывного проводника в момент активации АХИТ, в нижней части корпуса ИК выполнен выводной контакт и выведен вывод подвижного проводника для соединения с контактами АХИТ.

Предлагаемое устройство индикатора контроля в составе ампульного химического источника тока поясняется следующим образом.

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства индикатора контроля, где 1 - корпус, 2 - подвижный контакт, 3 - втулка, 4 - центральный резьбовой контакт, 5 - упругое кольцо, 6 - соединительный проводник, 7 - изоляционная втулка, 8 - гермовывод, 9 - контакт корпусной, 10 - втулка гермовывода, 11 - контакт гермовывода, 12 - электроизоляционное стекло, 13 - разрывной проводник, 14 - пробка, 15 - крышка ИК, 16 - пластина.

Предлагаемое устройство индикатора контроля рабочего состояния АХИТ содержит корпус 1, внутри которого расположен подвижной контакт 2, пробку 14 с разрывным проводником 13, установленную в резьбовое отверстие центрального резьбового контакта 4, соединительный проводник 6, один конец которого закреплен на выступе центрального контакта 4, второй - на контакте 11 гермовывода 8 и изоляционную втулку 7. На торцевых поверхностях корпуса 1 установлены с одной стороны гермовывод 8, а с другой - крышка 15 с пластиной 16 с закрепленным на ней разрывным проводником 13. На наружной поверхности корпуса установлен корпусной контакт 9. Подвижный контакт 2 состоит из втулки 3, выполненной из изоляционного материала, двух упругих колец 5, центрального контакта 4. Гермовывод 8 соединен методом высокотемпературного спая «металл-стекло» с втулкой гермовывода 10, контактом 11 и стеклом 12.

Замкнутая электрическая цепь между контактами 9 и 11 индикатора контроля (исходного состояния) (ИК) образована корпусом 1, крышкой 15, пластиной 16, разрывным проводником 13, пробкой 14, центральным контактом 4 и соединительным проводником 6 соответствует состоянию АХИТ - «неактивирован».

Размыкание цепи между контактами 9 и 11 после активации АХИТ происходит при разрыве проводника 13 при движении подвижного контакта 2 в направлении Г (фиг. 1) под действием давления газа, поступающего из полости Б из газовой системы АХИТ, при этом происходит сжатие и укладка соединительного проводника 6 во внутренней полости втулки 7. В конечном положении подвижный контакт 2 фиксируется упруго деформируемым упругим кольцом 5 (или одним из показанных на фиг. 1 упругих равнозначных колец) в кольцевой проточке в корпусе 1. В таком положении АХИТ соответствует состоянию «активирован».

Перед установкой в ИК пробки 14 и разрывного проводника 13 проводят контроль перемещения и фиксации в конечном положении подвижного контакта 2 при воздействии заданным усилием на подвижный контакт 2, прилагаемым в направлении Г. Возврат в исходное положение осуществляется механически с использованием технологического вспомогательного приспособления (на чертеже не показано) проводимого через резьбовое отверстие в центральном контакте 4.

Для обеспечения необходимой прочности ИК к воздействию механических нагрузок элементы конструкции указанные выше соединены между собой лазерной сваркой, обеспечивающей конструкционную прочность ИК, герметичность и электропроводность ИК.

Наличие или обрыв электрической цепи и величина сопротивления исходного и конечного состояния ИК производится измерением электрического сопротивления между контактами 9 и 11.

Повышенные требования по безотказности работы, предъявляемые к АХИТ, продиктованы необходимостью обеспечения надежного и точного контроля состояния АХИТ: «активирован - неактивирован» в результате согласованного срабатывания ИК и активированного импульсом давления от источника газа - газовой системы АХИТ с учетом достижения минимальных масс-габаритных показателей и по ИК и по АХИТ в целом.

Как показали экспериментальные исследования и опытная отработка, при использовании предлагаемой конструкции ИК достигается новый технический результат, заключающийся в обеспечении надежного срабатывания ИК с требуемыми электрическими характеристиками до и после активации АХИТ во всем диапазоне воздействующих механических и температурных нагрузок в течение всего гарантийного срока эксплуатации при обеспечении требований минимальной массы, удобства монтажа и контроля процесса сборки ИК и АХИТ.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Первоначально подается импульс с расчетной величиной перемещения на воспринимающий элемент АХИТ - подвижной контакт 2, связанный с разрывным проводником 13, который под действием импульса давления газа, подводимого из газовой системы АХИТ к ИК осуществляет перемещение, в результате чего происходит разрыв связанного с ним разрывного проводника 13 ИК и переход АХИТ в состояние «активирован». При этом рассчитанная величина перемещения позволяет получить надежный разрыв и требуемое электрическое сопротивление между контактами ИК после разрыва разрывного проводника 13. На подвижном контакте 2 установлены уплотнительные упругие кольца 5, смазанные антифрикционной смазкой, для уменьшения перетекания газа по боковой поверхности подвижного контакта 2 и фиксирующем его в конечном положении упругим кольцом 5. По оси подвижного контакта 2 установлен центральный резьбовой контакт 4, выполняющий роль токопроводящего соединительного элемента для проводников 6 и 13, обеспечивающего возврат подвижного контакта 2 в исходное положение. Соединительный проводник 6 служит для передачи электрического сигнала к центральному резьбовому контакту 4 и контакту 11 гермовывода 8, и выполнен зигзагообразной формы (в виде двуплечей детали) из металлической ленты с требуемой величиной деформации, и установлен в предусмотренном посадочном месте полости втулки 7 в свободном состоянии. Электроизоляционная втулка 7 служит для исключения короткого замыкания соединительного элемента 6 с корпусом ИК в процессе перемещения подвижного контакта 2, что обеспечивает безопасное функционирование устройства.

Для обеспечения работоспособности ИК применен аналогичный фактор задействования АХИТ, что и в прототипе (от одного и того же источника генерации газа).

Таким образом, при использовании предлагаемого индикатора ампульного химического источника тока обеспечивается более высокий технический результат, чем это достигнуто в прототипе - повышение точности определения момента активации АХИТ, в который происходит подача импульса на прорыв мембраны АХИТ и приведение его в рабочее состояние, безопасность, надежность срабатывания.

Возможность промышленного осуществления предлагаемого изобретения подтверждается следующим примером конкретного выполнения.

Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемый индикатор контроля (ИК) АХИТ опробован на опытном образце устройства, изображенного на фиг. 1.

В условиях данного примера изготовлены и испытаны опытные образцы ИК, как при автономной отработке элемента, так и в составе АХИТ, прошедшего испытания. Изготовленный опытный образец содержит корпус 1, подвижный контакт 2, гермовывод 8, крышку 15 с пластиной 16, контакты 9 и 11 для электрической связи с АХИТ, резьбовой контакт 4, пробку 14, разрывной проводник 13 и соединительный проводник 6, образующие замкнутую электрическую цепь, показывающую состояние АХИТ как «неактивирован». Деталями электрической изоляции служат втулки 3 и 7, изготовленные из полиамида марки ПА6, стекла 12 марки С52-1. На корпусе 1 из стали марки 12Х18Н10Т выполнен опорный фланец для крепления ИК в АХИТ. Газ из газовой системы АХИТ подается под давлением 25…30 атм к подвижному контакту 2 через отверстие в пластине 16 и сегментные отверстия, образованные поверхностями крышки 15 и пластины 16. При движении подвижного контакта 2 происходит разрушение разрывного проводника 13, обрывается внутренняя электрическая цепь ИК, что соответствует состоянию АХИТ - «активирован». Фиксация подвижного контакта в конечном положении осуществляется упругим кольцом 5 в кольцевой проточке корпуса 1. Уменьшение трения при перемещении подвижного контакта 2 производится нанесением смазки марки ОКБ-122 на поверхность колец 5 и внутреннюю поверхность корпуса 1.

В результате проведения исследований изготовления и испытаний собранной конструкции ИК получены следующие технические характеристики:

- масса - 3,5 г;

- размеры D 7×22 мм (без учета контактов и фланца);

- электрическое сопротивление цепи - не более 1 Ом в исходном состоянии;

- электрическое сопротивление цепи более 1 Мом, в активированном состоянии;

- время срабатывания - 0,1 с;

- давление газа в момент активации - 6-8 атм;

- надежность (расчетная) - не менее 0,995.

Экспериментальные исследования подтвердили достижение, при использовании предлагаемого ИК АХИТ технического результата, который заключается в повышении надежности срабатывания ИК, обеспечений точности определения момента активации АХИТ, в который происходит подача импульса на прорыв мембраны АХИТ и приведение его в рабочее состояние.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям индикатора контроля (ИК) ампульного химического источника тока (АХИТ) резервного типа. Технический результат заключается в повышении надежности срабатывания ИК, обеспечении точности определения момента активации АХИТ, в который происходит подача импульса давления на прорыв мембраны АХИТ и приведшие его в рабочее состояние. Разработка конструкции ИК отвечает требованиям надежности срабатывания, обеспечивающей стабильность электрических характеристик АХИТ до и после срабатывания, не требующей технического обслуживания, проверок и регулировок в течение всего гарантийного срока хранения. 1 ил., 1 пр.

Индикатор контроля (ИК) ампульного химического источника тока (АХИТ), содержащий в цилиндрическом корпусе разрушаемый от воздействия физического фактора электрический разрывной проводник в составе электрической цепи ИК, соединяющей ИК с АХИТ для индикации момента активации АХИТ, систему крепления и разрушения ИК, отличающийся тем, что в составе электрической цепи ИК содержатся соединительный проводник для соединения электрической цепи ИК с электрическими контактами АХИТ, выполненный в виде зигзагообразной двуплечей детали с разнополюсными выводами, подвижный электрический проводник, выполненный в виде поршня с возможностью осевого поступательного перемещения в полости корпуса ИК совместно с соединительным проводником, электрический проводник из нержавеющей стали, разрушаемый от воздействия физического фактора - давления газа, поступающего от источника газа, выполненный в виде плоской детали, одним концом закрепленный на внутренней крышке цилиндрического корпуса ИК, а другим - на площадке подвижного электрического проводника, в корпусе ИК на внешней поверхности поршня подвижного контакта выполнены кольцевые проточки, в кольцевые проточки поршня вставлены упругие кольцевые детали для уплотнения зазора между поршнем и корпусом и стопорения обратного хода поршня подвижного проводника после разрыва разрывного проводника в момент активации АХИТ, в нижней части корпуса ИК выполнен выводной контакт и выведен вывод подвижного проводника для соединения с контактами АХИТ.