КЛАПАН ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ БАТАРЕИ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Полезная модель относится к элементам пневмогидравлической схемы батареи топливных элементов электрохимических генераторов малой мощности, а также она может быть применена и в миниатюрных пневматических устройствах другого назначения.
Известна конструкция предохранительного клапана, содержащая корпус, крышку, запорно-чувствительный элемент, выполненный в виде мембраны, регулирующего винта и пружины (см. Е.В.Герц, Пневматические устройства и системы в машиностроении, Москва, «Машиностроение», с.129, рис.5.9 г).
Недостатком известной конструкции является ее громоздкость, высокая стоимость, металлоемкость и непригодность для использования в миниатюрных конструкциях.
Технический результат, который может быть получен от использования заявленной полезной модели, заключается в устранении вышеуказанных недостатков и в возможности использования предохранительного клапана в батареях топливных элементов малой мощности и других миниатюрных пневматических устройствах.
Указанный технический результат достигается в конструкции предохранительного клапана батареи топливных элементов, состоящего из последовательно расположенных и соединенных между собой основания, пластины из эластичного материала и крышки, в котором по центру пластины выполнен прокол без удаления материала пластины, а в основании и крышке выполнены отверстия, причем диаметр отверстия в крышке больше диаметра отверстия в основании в 5-10 раз, а диаметр отверстия в основании равен 1-1,5 толщины пластины, при этом прокол и
центр отверстия в крышке расположены соосно, а центр отверстия в основании смещен относительно оси отверстия в крышке на 0,2-0,3 величины диаметра отверстия в крышке.
Пластина может быть изготовлена из резины, а прокол в пластине выполнен иглой.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен клапан предохранительный в сборе, на фиг.2 - в работе при превышении давления в предохраняемом объеме сверх допустимого.
Клапан состоит из основания 1, устанавливаемого на предохраняемый объем, пластины 2, изготовленной из эластичного материала, например, листовой резины ТМКЩ. В центре пластины выполнен прокол 3 иглой, смоченной этиловым спиртом. Над пластиной 2 расположена крышка 4, изготовленная из листового металла.
В основании 1 и крышке 4 выполнены отверстия, причем в крышке отверстие d1 значительно (в 5-10 раз) больше, чем отверстие в основании d2. Прокол 3 и центр отверстия d1 в крышке расположены соосно, а центр отверстия d2 в основании смещен относительно оси отверстия d1 в крышке на 0,2-0,3 величины диаметра отверстия в крышке.
Все детали соединены между собой любым приемлемым для конкретной конструкции способом.
Работа устройства проиллюстрирована на фиг.2.
Смещение от центров прокола и отверстия d1 в крышке и незначительная величина отверстия d2 в основании, равная 1-1,5 толщины пластины 2, позволяют исключить попадание окружающей среды внутрь предохраняемого объема за счет прижатия к основанию 1 пластины 2 в месте прокола 3 при положительном перепаде давления окружающей среды над давлением в предохраняемом объеме. Это особенно важно для водородно-воздушной батареи топливных элементов, т.к. наличие воздуха в полости водорода в присутствии катализатора крайне нежелательно.
Такая ситуация вполне реальна при включенной электрической нагрузке батареи топливных элементов и при отсутствии необходимого количества водорода, поступающего на реакцию.
При превышении в предохраняемом объеме давления сверх установленного пластина 2 из эластичного материала вспучивается и прокол 3 превращается в отверстие неправильной формы 5, через которое происходит сброс давления из предохраняемого объема. По мере уменьшения давления прогиб пластины 2 снижается и отверстие 5 уменьшается до размеров прокола 3 без реального прохода для газов.
Факторами, влияющими на величину давления, при котором начинается сброс газа, являются материал пластины, ее толщина, эластичность, величина отверстия d1 в крышке 4 и технология выполнения прокола 3.