ТОКООТВОД ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА СВИНЦОВОГО АККУМУЛЯТОРА
LEAD STORAGE BATTERY POSITIVE ELECTRODE CONDUCTOR

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при производстве свинцовых аккумуляторов.
Известен токоотвод по патенту RU №2127930, кл. Н01М 4/72, 10/12, 20.03.99, состоящий из прямоугольной рамки и контактной поверхности, имеющей усиленные вертикальные ребра и горизонтальные жилки, сечение которых уменьшается от рамки к центру, а отношение толщины рамки к толщине в центре сетки, образованной внутри рамки, составляет 0,98-0,49. Это техническое решение имеет существенные недостатки, к которым следует отнести переменное сечение жилок сетки, что усложняет и удорожает изготовление литейных форм, увеличение производственных дефектов токоотводов вследствие трудностей при заполнении литейных форм сплавом. Кроме того, при разряде электродов на коротких режимах высокими плотностями тока возможен нагрев более тонких горизонтальных жилок, что приведет к локальному разрушению контактного слоя и соответственно росту их электрического сопротивления.
Наиболее близкое по совокупности существенных признаков и достигаемому результату техническое решение по патенту RU №2177192, кл. Н01М 10/12, 4/73, 20.12.01, принято за прототип. Токоотвод свинцового аккумулятора состоит из рамки, вертикальных ребер и горизонтальных жилок разной толщины с овальным и круглым сечением, с отношением их площадей 2,3-2,5. При этом отношение числа круглых вертикальных ребер к числу овальных равно 3-3,5. Значительным недостатком этого технического решения является увеличение массы сплава в объеме электрода и уменьшение количества активного материала.
Целью изобретения является создание токоотвода для положительного электрода свинцового аккумулятора, конструкция которого позволяет уменьшить объем, занимаемый сплавом, за счет оптимального отношения количества вертикальных ребер к количеству горизонтальных жилок и изменения их сечения, что позволяет снизить расход сплава, увеличить объем, занимаемый активной массой, а следовательно, увеличить емкость электрода.
Техническим результатом предполагаемого решения является токоотвод для положительного электрода свинцового аккумулятора, состоящий из рамки, на верхней части которой расположено ушко для соединения электрода с полюсным мостиком, у которого отличительной особенностью является то, что:
- поперечное сечение вертикальных ребер и горизонтальных жилок представляет собой квадрат, вписанный в круг или овал, с двумя срезанными противоположными вершинами, одна из диагоналей которого расположена параллельно плоскости токоотвода, вторая диагональ со срезанной вершиной расположена перпендикулярно плоскости токоотвода. Вершины квадрата могут иметь скругления;
- для придания дополнительной жесткости и улучшения электропроводимости токоотвода вертикальные ребра выполнены разнотолщинными, причем через каждые шесть-девять ребер меньшего сечения выполнено одно ребро увеличенного сечения;
- отношение площади увеличенного сечения вертикальных ребер к площади меньшего сечения равно 1,3-1,9;
- отношение количества вертикальных ребер к количеству горизонтальных жилок равно 1,2-1,3;
- для улучшения условий токосъема и снижения омических потерь вертикальные ребра в области ушка токоотвода имеют на расстоянии 15-20 мм от внутренней рамки переменное сечение, в 1,1 раза увеличивающееся к ушку, чем сечение остальной части ребра;
- отношение толщины токоотвода к толщине вертикальных ребер увеличенного сечения составляет 1-1,1, к толщине вертикальных ребер уменьшенного сечения, а также горизонтальных жилок составляет 1,3-1,5.
Сущность и отличительные особенности заявляемой конструкции токоотвода положительного электрода поясняются таблицей и чертежами.
В таблице приведен расчет площади поперечного сечения всех вертикальных ребер предлагаемого токоотвода в сравнении с прототипом.
Из расчета видно, площадь сечения вертикальных ребер в предлагаемом токоотводе на 18% меньше, чем у прототипа.
На чертежах показано:
на фиг.1 - предлагаемый токоотвод для положительного электрода свинцового аккумулятора;
на фиг.2, сечение А-А, показаны вертикальные ребра с различными сечениями;
на фиг.3, сечение Б-Б, показано поперечное сечение горизонтальных жилок;
на фиг.4 показано сечение вертикальных ребер и горизонтальных жилок в виде квадрата, вписанного в круг, вершины которого имеют скругление;
на фиг.5, сечение В-В, показано поперечное сечение вертикальных ребер, увеличенное в области ушка.
Рассмотрим чертежи.
Конструкция токоотвода состоит из рамки (1) с ушком (2), которое служит для соединения с полюсным мостиком. Внутри рамки расположены вертикальные ребра (3 и 4) и горизонтальные жилки (5).
Поперечное сечение вертикальных ребер и горизонтальных жилок (5) имеет форму квадрата, вписанного в круг (10) или в овал (11), с двумя срезанными противоположными вершинами (6 и 7). Вершины квадрата могут иметь скругления (9).
Вертикальные ребра (3 и 4) чередуются между собой, причем через каждые шесть-девять ребер (4) меньшего сечения выполнено одно ребро (3) увеличенного сечения.
Вертикальные ребра (8) в области ушка токоотвода имеют на расстоянии 15-20 мм от внутренней рамки переменное сечение, в 1,1 раза увеличивающееся к ушку, чем сечение остальной части ребра.
Таблица
Расчет площади поперечного сечения всех вертикальных ребер предлагаемого токоотвода
Показатель
Количество
Предлагаемый токоотвод
Прототип
1. Вертикальные ребра в токоотводе, шт.
27
27
- увеличенного сечения
2
6
- уменьшенного сечения
25
21
2. Отношение площади увеличенного сечения вертикальных ребер к площади уменьшенного сечения
<img file="00000001.tif" he="11" wi="20" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000002.tif" he="11" wi="20" img-content="undefined" img-format="tif" />
3. Толщина токоотвода, мм
5
5
4. Площадь вертикального ребра, мм<sup>2</sup>
Вписанный в овал квадрат с 2-мя усеченными вершинами7,25Вписанный в круг квадрат с 2-мя усеченными вершинами4,53
- увеличенного сечения
Овал
10,28
- уменьшенного сечения
Круг
4,28
5. Площадь вертикальных ребер в токоотводе, мм<sup>2</sup>
- увеличенного сечения
14,5
61,68
- уменьшенного сечения
113,25
89,88
6. Площадь всех вертикальных ребер в токоотводе, мм<sup>2</sup>
127,75
151,56