ТЕПЛОВОЙ ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА

Полезная модель относится к тепловым химическим источникам тока с длительным временем работы.
Известен тепловой химический источник тока, Патент RU №2448393, опубликован 20.04.2012, МПК Н01М 6/36, содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов, состоящих из прессованных таблеток: катода; электролита; анода; пиротехнических нагревателей, тепло- и электроизоляционных прокладок, установленных по боковой поверхности и торцам блока; по боковой образующей поверхности блока установлены инициирующие пиротехнические полосы, контактирующие с запальным устройством и охватывающие большую часть боковой поверхности блока электрохимических элементов, инициирующие пиротехнические полосы прижаты к блоку стеклотканой лентой толщиной 0,12-0,15 мм, пропитанной кремнийорганическим лаком и образующей герметичную оболочку путем обмотки блока по периметру с перекрытием слоев не менее чем на 1/2 ширины ленты.
Недостатком такого источника тока является то, что при более продолжительном времени работы расплавленный электролит быстро остывает и теряет проводимость из-за недостатка тепла. При этом активная масса электрохимических элементов израсходована не полностью.
Таким образом, проблемой сохранения работоспособности тепловых химических источников тока при более продолжительном времени работы является преждевременное остывание расплавленного электролита. На решение этой проблемы направлена предлагаемая конструкция теплового химического источника тока.
Техническим результатом полезной модели является увеличение времени нахождения электролита теплового химического источника тока в рабочем (расплавленном) состоянии и, как следствие, увеличение времени работы источника тока.
Указанный технический результат достигается за счет конструкции теплового химического источника тока, содержащего герметично соединенные сваркой корпус и крышку с герметичными выводами и установленными на нее тепло- и электроизоляционными прокладками, секции электровоспламенителя и блоком электродов, состоящим из электрохимических элементов, причем блок электродов содержит два дополнительных не включенных в электрическую цепь элемента, выступающих в роли теплоаккумуляторов.
Корпус источника тока изготовлен из нержавеющей стали и предназначен для размещения в нем блока электродов. Крышка в сборе представляет собой диск из нержавеющей стали с четырьмя герметичными выводами, изготовленными на основе спая коваровых стержней и стекла. На крышке источника тока установлены наборы теплоизоляционных и электроизоляционных прокладок, секция электровоспламенителя и блок электродов. После сборки источника тока корпус и крышка герметично соединены между собой аргонодуговой сваркой.
Секция электровоспламенителя представляет собой основание из диэлектрика со смонтированным на нем электровоспламенителем.
Блок электродов содержит электрохимические элементы с ленточными токоотводами, тепловые таблетки. Блок электродов источника тока состоит из 9 последовательно соединенных элементов. При этом 2 элемента, расположенные по торцам (по одному с каждой стороны), не включены в электрическую цепь и выступают в роли теплоаккумуляторов (элементы-имитаторы). Блок электродов с набором тепло- и электроизоляционных прокладок, секции электровоспламенителя в опрессованном состоянии зафиксирован на крышке с помощью ленточных стяжек из стали, изолированных от блока электроизоляционными прокладками. Тепловые таблетки, расположенные между элементами, предназначены для нагрева элементов до рабочей температуры. Вдоль образующих блока электродов с двух диаметрально противоположных сторон установлены пиротехнические ленточные воспламенители, предназначенные для воспламенения тепловых таблеток. Закрепление пиротехнических ленточных воспламенителей осуществлено бандажом из стеклолакоткани ЛСКЛ-155. По периметру блок электродов, вместе с пиротехническими ленточными воспламенителями и стяжками, обмотан стеклолентой ЛЭС для обеспечения плотного контакта пиротехнических ленточных воспламенителей с тепловыми таблетками. Токосъем от блока электродов осуществлен с помощью стальных пластин, соединяющих ленточные токоотводы элементов с ленточными токоотводами от герметичных выводов крышки. Изоляция токоотводов от блока электродов выполнена из слюдинита.
Периметр блока электродов изолирован от металлического корпуса источника тока теплоизоляционными материалами из асбеста, слюдинита. Сущность полезной модели поясняется конструктивной схемой блока электродов с элементами.
Конструктивная схема блока электродов с элементами показана на фиг. 1:
1 - положительный электрод
2 - отрицательный электрод
3 - токосъемник
4 - электролит
5 - тепловая таблетка
6 - рабочий электрохимический элемент
7 - отрицательный вывод
8 - положительный вывод
9 - элемент-имитатор
2
Положительный электрод 1 представляет собой диск на основе FeS (дисульфид железа), содержащий электролит, загущенный окисью магния, и литирующую добавку.
4
Отрицательный электрод 2 представляет собой диск из композиционного материала литий-бор LiB, под который с целью увеличения теплоемкости устанавливается стальной токосъемник 3, представляющий диск из нержавеющей стали.
Электролит 4 изготовлен путем прессования порошкообразного электролита. Электролит - LiCl-KCl-LiF. Загуститель - окись магния.
Тепловая таблетка 5 изготовлена методом прессования смеси специальных порошков железа, молибдена и перхлората калия.
Тепловой химический источник тока представляет, собой столб (блок электродов) из чередующихся рабочих электрохимических элементов 6 и тепловых таблеток 5, имеющих форму дисков, окруженный слоем теплоизоляционного материала и помещенный в герметичный корпус. Каждый элемент содержит положительный 1, отрицательный 2 электроды с токосъемниками 3 и расположенный между ними электролит 4, который при низкой температуре неэлектропроводен. Крайние рабочие электрохимические элементы 6 имеют отрицательный 7 и положительный 8 выводы, представляющие собой стальные пластины, приваренные к герметичным коваровым выводам на крышке.
При активации (задействовании) электролит 4 плавится под действием тепла, выделяющегося при сгорании тепловых таблеток 5.
Сущность полезной модели заключается в том, что блок электродов дополнительно «утеплен» элементами-имитаторами 9, обеспечивающими необходимый резерв тепла для поддержания рабочей температуры в течение всего времени работы источника тока, так как в связи с малыми габаритами источник тока «остывает» значительно быстрее по сравнению с более габаритными аналогами. Дополнительные элементы-имитаторы 9 размещены по торцам блока по одному с каждой стороны, не включены в электрическую цепь (то есть не являются рабочими), являются источниками дополнительного тепла и выступают в роли теплоаккумуляторов. При моделировании теплофизического баланса источника тока получена оптимальная толщина элемента-имитатора 9 значением 2 мм, позволяющая не допустить перегрева и преждевременного остывания крайних рабочих электрохимических элементов 6 источника тока. Введение теплоаккумуляторов позволило поддерживать электролит крайних элементов в рабочем (расплавленном) состоянии в течение более длительного времени, что позволило увеличить время работы источника тока на 10% и повысить надежность источника тока в процессе эксплуатации.