RU2413341C2 - Thermal source of current - Google Patents
Thermal source of current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2413341C2 RU2413341C2 RU2009114103/07A RU2009114103A RU2413341C2 RU 2413341 C2 RU2413341 C2 RU 2413341C2 RU 2009114103/07 A RU2009114103/07 A RU 2009114103/07A RU 2009114103 A RU2009114103 A RU 2009114103A RU 2413341 C2 RU2413341 C2 RU 2413341C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tit
- indicator
- tcs
- rigidly fixed
- elements
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Air Bags (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, к области резервных химических источников тока на твердом теле и может быть использовано для изготовления теплового источника тока с ионной проводимостью.The present invention relates to electrical engineering, to the field of backup chemical current sources on a solid, and can be used to produce a thermal current source with ionic conductivity.
Известно устройство источника тока, содержащего блок электрохимических элементов, каждый из которых снабжен твердыми слоями анода, катода, электролита, с теплонагревательными элементами между ними, ограниченными с внешней стороны общим корпусом с теплоизоляцией (патент РФ №1833080, МПК Н01М 6/20, публ. 05.10.1995, БИ 28/95).A device is known for a current source containing a block of electrochemical cells, each of which is equipped with solid layers of an anode, cathode, electrolyte, with heat elements between them, bounded on the outside by a common housing with thermal insulation (RF patent No. 1833080, IPC Н01М 6/20, publ. 10/05/1995, BI 28/95).
Недостатком данного устройства является недостаточно высокие показатели энергоемкости и непродолжительные периоды работы.The disadvantage of this device is not high enough energy consumption and short periods of work.
Известно в качестве наиболее близкого по технической сущности к заявляемому устройство теплового источника тока (ТИТ) (патент РФ №2091918, МПК Н01М 6/36, публ. 27.09.1997, БИ №27/97), содержащего блок электрохимических элементов, каждый из которых снабжен твердыми слоями анода, катода, электролита, нагревательных элементов, ограниченными с внешней стороны общим корпусом с теплоизоляцией и крышкой.It is known as the closest in technical essence to the claimed device of a thermal current source (TIT) (RF patent No. 2091918, IPC Н01М 6/36, publ. 09/27/1997, BI No. 27/97), containing a block of electrochemical elements, each of which equipped with solid layers of the anode, cathode, electrolyte, heating elements, limited from the outside by a common housing with thermal insulation and cover.
К недостаткам прототипа относятся относительно низкая надежность разрыва цепи индикатора контроля ТИТ, невысокие показатели энергоемкости, использование драгоценных материалов в цепи индикатора контроля ТХИТ.The disadvantages of the prototype include the relatively low reliability of the circuit break indicator control TIT, low energy intensity, the use of precious materials in the control indicator circuit TCIT.
Задачей авторов предлагаемого изобретения является разработка ТИТ, обеспечивающего высокую надежность контроля исходного (сработанного) состояния ТИТ и механическую прочность сборки индикатора контроля без применения драгоценных металлов, подлежащих учету, уменьшение сопротивления цепи индикатора контроля.The task of the authors of the invention is the development of TIT, providing high reliability control of the initial (worked) state of TIT and mechanical strength of the assembly of the control indicator without the use of precious metals to be considered, reducing the resistance of the circuit of the control indicator.
Новый технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в обеспечении повышенной надежности контроля исходного (сработанного) состояния ТИТ и механической прочности сборки индикатора контроля без драгоценных металлов, повышении стойкости к разряду статического электричества и к длительному протеканию тока, при одновременном сохранении электрохимических характеристик.A new technical result obtained by using the present invention is to provide increased reliability of monitoring the initial (activated) state of the TIT and the mechanical strength of the control indicator assembly without precious metals, increasing resistance to static electricity discharge and long-term current flow while maintaining electrochemical characteristics.
Указанные задача и новый технический результат достигаются тем, что в известной конструкции теплового источника тока, содержащего блок электрохимических элементов в корпусе с теплоизоляцией, каждый из которых снабжен твердыми слоями анода, катода, электролита, нагревательных элементов, ограниченных с внешней стороны общим корпусом с теплоизоляцией и крышкой, жестко фиксированных на крышке источника тока и размещенных вдоль вертикальной оси и поджатых с заданным усилием упругим элементом в осевом направлении с возможностью регулирования величины этого усилия, индикатор контроля исходного состояния, средства инициирования источника тока с системой электровоспламенителей, в соответствии с предлагаемой конструкцией, анод каждого электрохимического элемента выполнен из одного сплава - LiB, катод - из смеси NiCl2+V2O3, электролит - из эвтектической смеси силикатов и фосфатов щелочных металлов, система электровоспламенителей и индикатор контроля исходного состояния установлены на общем основании, жестко фиксированном на крышке корпуса в виде печатной платы, на которой сформирован токопроводящий контур по заданной электрической схеме разводки, выполненный из меди и представляющий собой электрическую цепь индикатора контроля исходного состояния ТИТ, выполненную в виде печатного проводника, при этом в центре каждого элемента - размыкателя дополнительно установлены пиротехнические воспламенители, выполненные в виде ленты из материала на основе прессованной смеси порошкообразных титана и окислителя, чувствительные к тепловому импульсу основных электровоспламенителей.These tasks and a new technical result are achieved by the fact that in the known design of a thermal current source containing a block of electrochemical elements in a housing with thermal insulation, each of which is equipped with solid layers of the anode, cathode, electrolyte, heating elements bounded from the outside by a common housing with thermal insulation and lid, rigidly fixed on the cover of the current source and placed along the vertical axis and pushed with a given force by the elastic element in the axial direction with the possibility of adjustment Nia magnitude of this force, the initial state of control indicator means initiating current source with electric spark system in accordance with the proposed structure, the anode of each electrochemical cell is formed of one alloy - LiB, the cathode - from a mixture of NiCl 2 + V 2 O 3, electrolyte - of a eutectic mixture of silicates and phosphates of alkali metals, a system of electric igniters and an indicator for monitoring the initial state are installed on a common base, rigidly fixed to the housing cover in the form of a printed circuit board on which A conductive circuit is fabricated according to a given electrical wiring diagram, made of copper and representing an electric circuit of a TIT initial state indicator, made in the form of a printed conductor, with pyrotechnic igniters made in the form of a tape made of a material based on additionally installed in the center of each disconnect element a pressed mixture of powdered titanium and an oxidizing agent, sensitive to the thermal momentum of the main igniters.
Предлагаемая конструкция теплового источника тока поясняется следующим образом.The proposed design of a thermal current source is illustrated as follows.
На фиг.1 представлен вид предлагаемого теплового источника тока, где 1 - цилиндрический корпус, выполненный преимущественно из стали, на котором жестко фиксирована, например, сваркой крышка 2, ограничивающие собой герметичное пространство теплового источника. Вдоль вертикальной оси цилиндрического корпуса в герметичном пространстве источника установлен и жестко фиксирован блок электрохимических элементов (ЭХЭ) 3. Блок электрохимических элементов состоит из расчетного количества чередующихся последовательно собственно электрохимических элементов и нагревательных элементов. Каждый ЭХЭ представляет собой пресс-пакет из твердых слоев анода, электролита и катода. Для нагрева блока ЭХЭ до рабочей температуры и обеспечения электрической связи между ними установлены пиронагреватели, которые выполнены из материала на основе смеси мелкодисперсного титанового и алюминиевого порошков. Пакет ЭХЭ и нагревателей поджимается и фиксируется при помощи упругого элемента 4 резьбового элемента 6 (фиг.1). Каждый слой пиронагревательного элемента представляет собой запрессованный в металлическую оболочку тепловыделяющий пиротехнический состав. Система пиронагревательных элементов задействуется при срабатывании электровоспламенителей 5 и пиротехнических соединительных элементов 7. Для сохранения необходимой рабочей температуры в блоке ЭХЭ в период работы теплового источника по внутренним поверхностям цилиндрического корпуса 1 установлены в качестве составной теплоизоляции - теплоизоляционные элементы 8, 9, 10.Figure 1 presents the view of the proposed thermal current source, where 1 is a cylindrical body made mainly of steel, on which is rigidly fixed, for example, by welding, a
Крышка 2 является одним из конструктивных и силовых элементов и предназначена для крепления блока ЭХЭ, платы электровоспламенителей с индикатором исходного состояния, гермовыводов, электро - и теплоизоляторов.
На фиг.2 представлен вид крышки как сборочной единицы ТИТ, состоящей из тела крышки 1, изготовленной из стали 12Х18Н10Т, платы электровоспламенителей 15 с двумя электровоспламенителями типа ЭВ-27(5), вклеенными в кронштейны 16, двух перегорающих проволок индикатора контроля (ИК) 22, приваренных к контактам платы и двух пережигающих пирошнуров 23, восьми гермовыводов 20, соединенных с крышкой 2 корпуса и служащих для крепления блока элементов, набора электро- и теплоизоляторов 13, 14, 17 и 10, втулок 19, предназначенных для механического крепления платы 15, двух токовыводов 21, служащих для электрической связи блока ЭХЭ и гермовыводов 20.Figure 2 presents the view of the cover as an assembly unit of TIT, consisting of the body of the
В конструкции крышки 2, как силового элемента ТИТ, совмещены функции крепления блока ЭХЭ к резьбовым втулкам 18, приваренных лазерной сваркой к поверхности крышки, крепления гермовыводов 20 методом спекания типа «металл -стекло» и крепления ТИТ в изделие с помощью восьми резьбовых отверстий В.The design of
Функциональное назначение платы ЭВ - приведение ТИТ в рабочее состояние в результате срабатывания и выдачи форса пламени электровоспламенителями 5 при одновременном пережигании проволок 22 индикатора контроля, закрепленных на плате 15 под головками электровоспламенителей, а также обеспечение электрической связи проволок ИК с гермовыводами 20 крышки 2. Для повышения надежности срабатывания ТИТ число ЭВ увеличено до 2-х.The functional purpose of the EV board is to bring the TIT into operation as a result of the actuation and the force flame being issued by
Основой платы ЭВ является печатная плата 5 из фольгированного стеклотекстолита марки СФ с электрическим проводником 24, выполненным методом травления и закрепленными на ней контактами для сварки проволок ИК и кронштейнами 16 для вклейки ЭВ (5).The basis of the EV board is a printed
Для гарантированного пережигания проволок ИК, выполненных из медной проволоки диаметром 0,15 мм, под них установлены ленты 23 из пиротехнического состава, дающих дополнительный импульс тепла при срабатывании ЭВ. Установка дополнительных пиротехнических лент позволила заменить серебряную проволоку на медную с увеличением диаметра ≈ в 2 раза, что привело к уменьшению электрического сопротивления всей цепи индикатора контроля и упростило монтаж проволок к контактам платы.For guaranteed burning of IR wires made of copper wire with a diameter of 0.15 mm, under them are
Механическое крепление платы ЭВ на крышке 2 производится втулками 19 с последующей лазерной сваркой их втулками 18. Форс пламени от ЭВ подводится к проволокам ИК и пиротехническим лентам через специальные отверстия, выполненные в печатной плате и по факту перегорания проволок ИК устанавливают состояние ТИТ: «активирован» (рабочее), или «неактивирован» (нерабочее).The EM board is mechanically fastened to the
Для обеспечения необходимой электро- и теплоизоляции внутреннего объема ТИТ в целом на крышке 2 (фиг.2) установлены три электроизолирующие прокладки 14, 17 из слюды марки ССП и две теплоизолирующие прокладки из материала на основе асбеста. На плату 5 дополнительно установлена прокладка 10 из теплоизолирующего материала типа ТЗМК на основе мелкодисперсного кварцевого волокна, обладающего лучшими теплофизическими характеристиками по сравнению с асбестом.To ensure the necessary electrical and thermal insulation of the inner volume of the TIT as a whole, on the cover 2 (Fig. 2) three
Электромонтаж крышки выполняется импульсной аргоно-дуговой сваркой с применением специальных медных втулок для ленточных токовыводов силовых цепей ТИТ.The electrical installation of the cover is performed by pulsed argon-arc welding using special copper bushings for tape current leads of power circuits TIT.
Таким образом, при использовании предлагаемого теплового источника тока обеспечиваются требования по надежности определения факта исходного состояния (сработанного) ТИТ, по стойкости к воздействию разрядов статического электричества и по прочности ИК при длительном протекании тока через его цепь, что значительно превышает показатели прототипа.Thus, when using the proposed thermal current source, the requirements are provided for the reliability of determining the fact of the initial state (triggered) TIT, for resistance to static electricity discharges, and for IR strength during prolonged current flow through its circuit, which significantly exceeds the performance of the prototype.
Возможность промышленной реализации предлагаемого ТИТ подтверждается следующими примерами.The possibility of industrial implementation of the proposed TIT is confirmed by the following examples.
Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемый ТИТ был реализован в виде опытного образца и представляет собой цилиндрическое устройство, состоящее из корпуса 1 (фиг.1), крышки 2 и тепло- и электроизоляции 8, 9, 10. Корпус изготовлен из нержавеющей стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72 с толщиной стенок 0.7 мм. Внутри корпуса находится блок ЭХЭ, установленных вдоль вертикальной оси Необходимое рабочее напряжение ТИТ обеспечивается путем последовательного соединения (набора в «столб») всего пакета ЭХЭ в количестве 11 единиц. Для нагрева ЭХЭ до рабочей температуры и обеспечения электрической связи между ЭХЭ установлены запрессованные в металлическую обечайку пиротехнические нагреватели, устанавливаемые между ЭХЭ. Пакет ЭХЭ и нагревателей поджимается и фиксируется в корпусе при помощи упругого элемента 4 и гайки 6 (фиг.1). Крышка 2 (фиг.1), изготовленная из нержавеющей стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, служит для крепления блока ЭХЭ, платы ЭВ с ИК исходного состояния, гермовыводов 11. Основой платы ЭВ является печатная плата 4 из фольгированного стеклотекстолита марки СФ с электрическим проводником 15 (фиг.2) и закрепленными на ней контактами для сварки проволок ИК и кронштейнами 6 для вклейки ЭВ 5.Example 1. In laboratory conditions, the proposed TIT was implemented in the form of a prototype and is a cylindrical device consisting of a housing 1 (Fig. 1), a
ТИТ приводится в рабочее состояние в результате срабатывания и выдачи форса пламени двумя ЭВ 5 при одновременном пережигании проволок ИК 13, закрепленных на плате под головками ЭВ, за счет чего обеспечивается контроль состояния ТИТ.TIT is brought into operation as a result of triggering and issuing a force of flame by two EV 5s while burning
Механическое крепление платы ЭВ на крышке производится втулками 10 с последующей лазерной сваркой их с втулками 9.The mechanical fastening of the EV board on the cover is made by
Для обеспечения необходимой электро- и теплоизоляции на крышке (Фиг.2) установлены три электроизолирующие прокладки 3,7 из слюды марки ССП, две теплоизолирующие прокладки 2 из материала на основе асбеста и прокладка 8 из теплоизолирующего материала типа ТЗМК на основе мелкодисперсного кварцевого волокна, обладающего лучшими теплофизическими характеристиками по сравнению с асбестом.To ensure the necessary electrical and thermal insulation on the lid (Figure 2), three insulating gaskets 3.7 made of mica of the SSP brand, two
Пример 2. По условиям примера 1 реализован в качестве предлагаемого устройства макет опытного образца, в котором для гарантированного пережигания проволок ИК, выполненных из медной проволоки диаметром 0,15 мм, под них установлены ленты 14 (фиг.2), выполненные из пиротехнического состава, дающего дополнительный импульс тепла при срабатывании ЭВ. Установка дополнительных пиротехнических лент позволила заменить серебряную проволоку на медную с увеличением диаметра ~ в 2 раза, что привело к уменьшению электрического сопротивления всей цепи ИК и упростило монтаж проволок к контактам платы.Example 2. According to the conditions of example 1, a prototype prototype was implemented as the proposed device, in which, for guaranteed burning of IR wires made of copper wire with a diameter of 0.15 mm, tapes 14 (FIG. 2) made of a pyrotechnic composition were installed under them, giving an additional heat impulse when the EV is triggered. The installation of additional pyrotechnic tapes made it possible to replace the silver wire with copper wire with an increase in diameter of ~ 2 times, which led to a decrease in the electrical resistance of the entire IR circuit and simplified the installation of wires to the board contacts.
Результаты измерений сведены в таблицу 1.The measurement results are summarized in table 1.
Как показали примеры и данные таблицы 1, использование предлагаемого ТИТ позволило обеспечить требования по надежности определения факта исходного (сработанного) состояния ТИТ, по стойкости к воздействию разрядов статического электричества и по прочности ИК при длительном протекании тока через его цепь, что значительно превышает показатели прототипа, при одновременном сохранении электрохимических характеристик.As the examples and data of Table 1 showed, the use of the proposed TIT made it possible to provide requirements for the reliability of determining the fact of the initial (triggered) state of the TIT, for resistance to static discharges, and for IR strength during long-term current flow through its circuit, which significantly exceeds the prototype performance, while maintaining the electrochemical characteristics.
ТИТShelf life
TIT
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009114103/07A RU2413341C2 (en) | 2009-04-13 | 2009-04-13 | Thermal source of current |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009114103/07A RU2413341C2 (en) | 2009-04-13 | 2009-04-13 | Thermal source of current |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009114103A RU2009114103A (en) | 2010-10-20 |
| RU2413341C2 true RU2413341C2 (en) | 2011-02-27 |
Family
ID=44023726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009114103/07A RU2413341C2 (en) | 2009-04-13 | 2009-04-13 | Thermal source of current |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2413341C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553449C1 (en) * | 2014-07-08 | 2015-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"-Госкорпорация "Росатом" | Thermal battery |
| RU2628567C1 (en) * | 2016-12-12 | 2017-08-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Chemical cell |
| RU2686661C1 (en) * | 2018-07-05 | 2019-04-30 | Михаил Иосифович Фильковский | Heat current source |
| RU2717089C1 (en) * | 2019-10-31 | 2020-03-18 | Акционерное общество "Энергия" | Thermal chemical current source |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3899353A (en) * | 1974-04-02 | 1975-08-12 | Yuasa Battery Co Ltd | Thermal battery |
| GB1536481A (en) * | 1975-03-14 | 1978-12-20 | Proengin Sarl Soc | Electrochemical battery |
| SU1833080A3 (en) * | 1991-05-06 | 1995-05-10 | Специальное конструкторско-технологическое бюро "Технолог" Ленинградского технологического института им.Ленсовета | Thermal chemical source of electric energy |
| RU2091918C1 (en) * | 1987-10-28 | 1997-09-27 | Государственное научно-производственное предприятие "Квант" | Electrochemical thermal battery |
-
2009
- 2009-04-13 RU RU2009114103/07A patent/RU2413341C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3899353A (en) * | 1974-04-02 | 1975-08-12 | Yuasa Battery Co Ltd | Thermal battery |
| GB1536481A (en) * | 1975-03-14 | 1978-12-20 | Proengin Sarl Soc | Electrochemical battery |
| RU2091918C1 (en) * | 1987-10-28 | 1997-09-27 | Государственное научно-производственное предприятие "Квант" | Electrochemical thermal battery |
| SU1833080A3 (en) * | 1991-05-06 | 1995-05-10 | Специальное конструкторско-технологическое бюро "Технолог" Ленинградского технологического института им.Ленсовета | Thermal chemical source of electric energy |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553449C1 (en) * | 2014-07-08 | 2015-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"-Госкорпорация "Росатом" | Thermal battery |
| RU2628567C1 (en) * | 2016-12-12 | 2017-08-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Chemical cell |
| RU2686661C1 (en) * | 2018-07-05 | 2019-04-30 | Михаил Иосифович Фильковский | Heat current source |
| RU2717089C1 (en) * | 2019-10-31 | 2020-03-18 | Акционерное общество "Энергия" | Thermal chemical current source |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009114103A (en) | 2010-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN207939189U (en) | breaker | |
| RU2413341C2 (en) | Thermal source of current | |
| WO2022142069A1 (en) | Assembly having anti-thermal runaway function and battery module | |
| AR014109A1 (en) | ELECTROCHEMICAL BATTERY THAT HAS A POSITIVE TERMINAL AND A NEGATIVE TERMINAL, A PAIR OF POSITIVE AND NEGATIVE INTERNAL ELECTRODES AND SET OF CURRENT SWITCH FOR THE SAME. | |
| EP2454774A1 (en) | Fuel cell stack | |
| CN103604325A (en) | High-voltage plasma membrane switch and manufacture method thereof | |
| FI3654464T3 (en) | Gas discharge tube assemblies | |
| JP6285540B2 (en) | Batteries with safety devices that can be reset and suitable pole studs for said batteries | |
| CN114087633A (en) | Electrode connection structure, furnace end subassembly and electric fire kitchen | |
| US20190148782A1 (en) | Battery device having anti-fire spreading structure | |
| CN106450064B (en) | Power battery cover plate and power battery thereof | |
| CN103877688A (en) | Self-starting thermal power generation device | |
| CN112236387B (en) | Ozone generating device | |
| EP2932186B1 (en) | Miniature electro-pyrotechnic igniter, and ignition head for the same | |
| US3099587A (en) | Fuel cells | |
| US3625767A (en) | Thermal battery | |
| CN115938886A (en) | Light-weight energy-storage high-voltage direct-current fuse | |
| US3425872A (en) | Thermal battery having heat generating means comprising exothermically alloyable metals | |
| US8153327B2 (en) | Interconnector for high temperature fuel cells | |
| JP2010238435A (en) | Fuel battery module | |
| RU193576U1 (en) | THERMAL CHEMICAL SOURCE | |
| RU2408113C1 (en) | Thermal chemical current source | |
| RU2628567C1 (en) | Chemical cell | |
| US3416971A (en) | Filamentary thermal cell with ionically conductive glass coating | |
| JPS61171065A (en) | thermal battery |