ТЕПЛОВОЙ ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА

Полезная модель относится к тепловым химическим источникам тока (ТХИТ), обладающим повышенной надежностью активации и работы в условиях ограниченного временного интервала.
Известна тепловая батарея (Патент РФ 2457586, опубл. 27.07.2012, МПК Н01М 6/20, H01M 10/39), содержащая корпус с термоизоляцией и внешними токовыводами от двух и более электрически соединенных параллельно, расположенных друг за другом на центральном изолированном стержне блоков элементов термоактивируемых химических источников тока, каждый из которых состоит из катода, электролита и анода и чередуется последовательно в осевом направлении с пиронагревательными элементами. Кроме того, батарея содержит центральные катодный и анодный токоотводы, охватывающие центральный изолированный стержень и зафиксированные на соответствующих токосъемах внешних токовыводов и токосъемах блока элементов термоактивируемых химических источников тока, наиболее удаленного от внешних токовыводов, а также поджимные элементы блоков. При этом поджимные элементы блоков выполнены в виде герметичных сильфонов с внутренними упорами.
Известен тепловой химический источник тока (Патент RU №2508580, опубликовано 27.02.2014, МПК Н01М 6/00, Н01М 6/36, принят за прототип), содержащий блок электрохимических элементов (ЭХЭ) в корпусе с крышкой, внутренней тепло- и электроизоляцией, пиротехнические нагревательные элементы (ПТН) и ЭХЭ, каждый из которых содержит последовательно чередующиеся твердые слои анода, электролита, катода в расчетном количестве, поджатых упругим элементом и снабженных тепло- и электроизоляцией, знакопеременные гермовыводы для соединения с внешним потребителем, систему активации. Каждый слой ЭХЭ и пиротехнических нагревательных элементов выполнен с центральным сквозным отверстием, все ЭХЭ собраны последовательно на центральном изолированном стержне и жестко фиксированном с одной стороны на днище корпуса посредством втулки, а с другой - на крышке корпуса посредством основания, представляющего собой пространственную фигуру в виде плоского круга из нержавеющей стали с опорными лапками.
Недостатком как аналога, так и прототипа является повышенное тепловыделение в окружающую среду вследствие расположения средств воспламенения по боковой поверхности блоков элементов, что снижает энергию ТХИТ.
Проблемой ТХИТ, работающих в жестко ограниченном временном интервале, является минимизация тепловых потерь в окружающую среду, что снижает время работы и энергию ТХИТ.
Задачей настоящей полезной модели является повышение энергии ТХИТ, работающего в жестко ограниченном временном интервале.
Техническим результатом полезной модели является предотвращение потерь тепла за счет его полезного поглощения блоком электрохимических элементов, слоями электро- и теплоизоляции.
Указанный технический результат обеспечивается конструкцией теплового химического источника тока.
Тепловой химический источник тока содержит блок из двух или более слоев электрохимических элементов, поджатых упругим элементом и размещенных в глухом цилиндрическом корпусе с крышкой, в корпусе расположены набор тепло- и электроизоляционных прокладок, каждый из слоев электрохимических элементов содержит последовательно чередующиеся твердые слои анода, электролита, катода и пиротехнического нагревательного элемента, гермовыводы для соединения с внешним потребителем, систему активации, каждый слой электрохимических элементов выполнен с центральным сквозным отверстием, которые образуют центральное сквозное отверстие блока, причем система активации выполнена в виде воспламенительной пиротехнической ленты, закрепленной на боковой поверхности центрального сквозного отверстия блока и электровоспламенителя, закрепленного на крышке глухого цилиндрического корпуса, с возможностью попадания форса пламени в центральное сквозное отверстие блока, между внутренней боковой поверхностью корпуса и боковой поверхностью блока электрохимических элементов плотно уложены слой теплоизоляции из материала «Картон-Η» и слой электроизоляции из материала «Элмикатекс».
Закрепление воспламенительной пиротехнической ленты на боковой поверхности цилиндрического канала по оси блока электрохимических элементов в совокупности с расположением электровоспламенителя таким образом, чтобы его форс пламени попадал непосредственно на ленту, обеспечивает ее загорание по всей длине. Расположение воспламенительной пиротехнической ленты внутри цилиндрического канала увеличивает слой теплоизоляции, которой фактически становятся все материалы блока электрохимических элементов, что предотвращает потери тепла, а это, в свою очередь, увеличивает время работы ТХИТ, а значит и его энергию. В предлагаемой полезной модели между внутренней боковой поверхностью корпуса и боковой поверхностью блока электрохимических элементов плотно уложены слой теплоизоляции из материала «Картон-Η» и электроизоляции из материала «Элмикатекс», которые снижают тепловыделение в окружающую среду, так как материал «Картон-Η», непосредственно прилегающий к боковой поверхности блока электрохимических элементов, обладает пониженной пористостью и высокой термостойкостью, а материал «Элмикатекс» обеспечивает изоляцию корпуса от электродов, то есть необходимые тепло- и электроизолирующие свойства. Таким образом, в результате действия совокупности существенных признаков полезной модели достигается технический результат, заключающийся в сокращении потерь тепла, что влияет на повышение энергии ТХИТ.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг. 1 показана конструкция теплового химического источника тока в продольном сечении:
1 – катод;
2 – электролит;
3 – анод;
4 – пиротехнические нагреватели;
5 – набор тепло- и электроизоляционных прокладок;
6 – крышка;
7 – воспламенительная пиротехническая лента;
8 – токоотвод элементов;
9 – глухой цилиндрический корпус батареи;
10 – теплоизоляция внутренних боковых поверхностей цилиндрического корпуса материалом «Картон-Н»;
11 – электроизоляция внутренних боковых поверхностей цилиндрического корпуса материалом «элмикатекс»;
12 – центральное сквозное отверстие;
13 – электровоспламенитель;
14 – гермовыводы;
15 – набор компенсационных прокладок;
16 – упругий элемент.
Тепловой химический источник тока содержит блок из двух или более слоев электрохимических элементов, поджатых упругим элементом 16 и размещенных в глухом цилиндрическом корпусе 9 с крышкой 6, в корпусе расположены набор тепло- и электроизоляционных прокладок 5, каждый из слоев электрохимических элементов содержит последовательно чередующиеся твердые слои анода 3, электролита 2, катода 1 и пиротехнического нагревательного элемента 4, гермовыводы 14 для соединения с внешним потребителем, систему активации, каждый слой электрохимических элементов выполнен с центральным сквозным отверстием (на фиг. 1 позицией не обозначены), которые образуют центральное сквозное отверстие блока 12. Система активации выполнена в виде воспламенительной пиротехнической ленты 7, закрепленной на боковой поверхности центрального сквозного отверстия блока 12 и электровоспламенителя 13, закрепленного на крышке 6 глухого цилиндрического корпуса 9, с возможностью попадания форса пламени в центральное сквозное отверстие блока 12, между внутренней боковой поверхностью глухого цилиндрического корпуса 9 и боковой поверхностью блока электрохимических элементов плотно уложены слой теплоизоляции из материала «Картон-Н» 10 и слой электроизоляции из материала «Элмикатекс» 11.
Тепловой химический источник тока работает следующим образом. В требуемый момент времени на электроды электровоспламенителя 13 (позицией не обозначены) через гермовыводы 14 подается напряжение, вызывающее появление пламени, форс которого попадает в центральное сквозное отверстие блока 12, расположенное по оси блока электрохимических элементов и образованное центральными сквозными отверстиями в слоях анода 3, электролита 2, катода 1 и пиротехнических нагревателей 4. От этого огневого импульса происходит зажигание воспламенительной пиротехнической ленты 7 по всей длине центрального сквозного отверстия блока 12. В результате происходит активация пиротехнических нагревательных элементов 4, в процессе сгорания они выделяют тепло для расплавления электролита и через анод 3, электролит 2, катод 1, в результате чего между катодом 1 и анодом 2 появляется напряжение, и через внешнюю цепь начинает протекать электрический ток. Рассеяние тепла в окружающую среду предотвращает увеличение слоя теплоизоляции, которой фактически становятся все материалы блока электрохимических элементов, что уменьшает рассеяние тепла, а это, в свою очередь, увеличивает время работы ТХИТ. Этому же способствует слой теплоизоляции 10 и электроизоляции 11. В процессе работы блок электрохимических элементов надежно удерживается упругим элементом 16 и набором компенсационных прокладок 15. Активация ТХИТ происходит значительно быстрее, чем в варианте прототипа вследствие зажигания воспламенительной пиротехнической ленты 7 по всей длине, а также предотвращения потерь тепла за счет его полезного поглощения блоком электрохимических элементов, слоем теплоизоляции «Картон-Н» 10, а также слоем электроизоляции 11.