ТЕПЛОВАЯ БАТАРЕЯ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкции батарей термоактивируемых химических источников тока.
Известна тепловая батарея, содержащая корпус с крышкой и теплоизоляцией, внутри которого размещен блок электрохимических элементов, каждый из которых состоит из твердых слоев катода, электролита, анода и чередуется последовательно в осевом направлении с твердыми слоями пиротехнических нагревателей, соединенных между собой пиротехническим шнуром и систему электровоспламенителей. В батарее блок электрохимических элементов жестко закреплен относительно основания корпуса посредством элемента фиксации. (см. полезную модель РФ №8525, МПК 6 Н 01 М 6/20, з. 20.11.19997 г., оп. 16.11.1998 г.)
Известна также тепловая электрохимическая батарея, содержащая корпус и отделенный от корпуса слоем теплоизоляционного материала блок электрохимических элементов. Каждый электрохимический элемент блока размещен между двумя пиронагревателями, а между электрохимическими элементами и по торцам блока размещены теплоаккумуляторные таблетки. Блок имеет центральный осевой канал с электровоспламенителем и торцевой диск, к которому присоединены ленты, стягивающие блок. (см. изобретение РФ №2091918, МПК 6 Н 01 М 6/36, з. 28.10.1987 г., oп. 27.09.1997 г.)
Жесткое закрепление блока в основании корпуса или закрепление посредством диска и стягивающих лент не обеспечивают достаточной надежности работы батареи при воздействии существенных механических нагрузок.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому объекту является тепловая батарея, содержащая корпус с внешними токовыводами и термоизоляцией, внутри которого на центральном изолированном стягивающем стержне размещен блок первичных электрохимических элементов, каждый из которых состоит из катода, электролита, анода и чередуется последовательно в осевом направлении с пиронагревательными элементами, соединенными между собой пиротехническим шнуром, а также систему электровоспламенителей, (см. Ф.И.Кукоз, Ф.Ф.Труш, В.И.Кондратенков. Тепловые химические источники тока. Издательство Ростовского университета, 1989 г., стр.51-57)
Центральная стяжка блока обеспечивает более плотный контакт элементов, увеличивающий устойчивость батареи к воздействию механических перегрузок, однако конструкция весьма чувствительна к воздействиям центробежных (вращательных) и ударных (осевых линейных) нагрузок.
Известные конструкции токосъема с удаленного от внешних токовыводов электрода организованы на внешней образующей блока элементов в виде металлических полос, жестко закрепленных одним концом на корпусе батареи, а другим на удаленном электроде. При вращательных нагрузках в начальный момент времени корпус батареи поворачивается относительно блока элементов на некоторый угол. Подобное смещение может повлечь за собой нарушение целостности электрической цепи батареи за счет обрыва токосъема от места контакта с электродом или корпусом, либо за счет разрыва материала самого токосъема. Под воздействием ударных нагрузок происходит осевое смещение блока элементов, приводящее к разрыву контактов токосъема и потери батареей работоспособности, а также нарушению теплоизоляции корпуса батареи, вследствие воздействия на нее блока элементов, дополнительной потере тепла и сокращению времени работы батареи.
Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании тепловой батареи, обеспечивающей надежные и устойчивые характеристики работы в условиях значительных механических нагрузок.
Поставленная задача решается тем, что тепловая батарея, содержащая корпус с внешними токовыводами и термоизоляцией, внутри которого на центральном изолированном стягивающем стержне размещен блок первичных электрохимических элементов, каждый из которых состоит из катода, электролита, анода и чередуется последовательно в осевом направлении с пиронагревательными элементами, а также систему электровоспламенителей, снабжена центральным трубчатым токоотводом, который охватывает изолированный стержень, отделен от блока элементов изоляционной трубкой и зафиксирован на электродном токосъеме внешнего токовывода и токосъеме первичного электрохимического элемента, наиболее удаленного от внешних токовыводов. Введение и установка трубчатого токоотвода обеспечивают надежный токосъем с удаленного от внешних токовыводов первичного электрохимического элемента при воздействии существенных центробежных (вращательных) нагрузок. Для компенсации ударных (осевых линейных) нагрузок внутренние торцы корпуса снабжены кольцевыми сепарированными упорами. Устойчивости характеристик и надежности работы батареи при воздействии значительных механических нагрузок способствует также снижение вероятности короткого замыкания первичных электрохимических элементов. Это достигается тем, что каждый электрод первичного электрохимического элемента заключен в чашку, выполненную с центральным отверстием и буртиками, высота которой по внешнему диаметру превышает высоту чашки по внутреннему диаметру, а буртики покрыты электроизоляционным материалом.
На фиг.1 изображен общий вид тепловой батареи в разрезе, на фиг.2 - первичный электрохимический элемент в разрезе.
Тепловая батарея состоит из корпуса 1 с термоизоляцией 2, в центре которого закреплен стержень 3 с изоляционным покрытием 4 и трубчатый токоотвод 5. Блок первичных электрохимических элементов 6 и нагревателей 7, чередующихся последовательно в осевом направлении, изолирован от трубчатого токоотвода 5 керамической трубкой 8. Каждый первичный электрохимический элемент 6 состоит из катода 9, электролита 10 и анода 11. Каждый электрод 9 и 11 заключен в чашку соответственно 12 и 13 с центральным отверстием 14 и буртиками 15 и 16. Высота чашки по внешнему диаметру превышает высоту чашки по внутреннему диаметру, а буртики чашек покрыты электроизоляционным составом на основе оксидов, оксинитридов переходных металлов. Катодный 17 и анодный 18 внешние токовыводы закреплены на корпусе 1 и на соответствующих дисковых токосъемах 19 и 20, разделенных изоляционным диском 21. Токоотвод 5 зафиксирован на катодном токосъеме 19 и токосъеме - катодной чашке 12 последнего наиболее удаленного от токовыводов 17 и 18 первичного электрохимического элемента посредством обжима, завальцовки или сварки. Блок снабжен торцевыми 22 и изоляционными 23 дисками и стянут гайкой 24. Кольцевые сепарированные упоры 25 и 26, контактирующие с блоком, закреплены на внутренних торцах корпуса 1.
Токоотвод 5 может быть так же выполнен в виде разрезной трубки или нескольких симметрично расположенных относительно оси полос.
При работе тепловой батареи под воздействием центробежных (вращательных) нагрузок на корпус 1, блок элементов, собранных на закрепленном в корпусе центральном стержне 3 с токоотводом 5, также совершает вращательное движение под воздействием сил трения. Однако, в начальный момент приложения вращательных нагрузок к корпусу батареи, блок элементов вследствие своей инерции остается неподвижен. Это определяет поворот корпуса 1, центрального стержня 3 и трубчатого токоотвода 5 вокруг оси вращения на некоторый угол относительно блока
элементов. Прижимной контакт токосъемов с блоком элементов и центральное расположение токоотвода обеспечивают поворот токосъемов в целом без разрыва электрической цепи батареи. При работе батареи под воздействием ударных (осевых линейных) нагрузок кольцевые сепарированные упоры 25 и 26 предотвращают срыв стягивающей гайки 24 и смещение блока элементов вдоль центрального стержня 3. Сужение зазора между чашками 12 и 13 первичных электрохимических элементов по внешнему диаметру препятствует вытеканию электролита при механических перегрузках и вероятности короткого замыкания, которое предотвращается также наличием изоляционного покрытия буртиков 15 и 16 чашек. Все это обеспечивает тепловой батарее надежные и устойчивые характеристики в условиях значительных механических перегрузок.