КОНСТРУКЦИЯ КРЫШКИ КОРПУСА ПРИЗМАТИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА С ЖИДКИМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ

Полезная модель - конструкция крышки корпуса призматического элемента с жидким электролитом - относиться к электротехнике, предназначена для использования в составе элементов химических источников тока соединенных в батареи для питания подвижных объектов.
Предлагаемая конструкция крышки призматического корпуса элемента химического источника тока с жидким электролитом, предназначена для разрядов в особо коротком режиме, в том числе, в составе батареи из указанных элементов, соединенных с помощью перемычек в последовательную цепь. Каждый из элементов снабжен клапаном или пробкой с пористой мембраной, служащими для удаления из корпуса газов, образующихся на электродах при работе и хранении.
Особенности предлагаемой полезной модели поясняются на примере серебряно-цинкового аккумулятора и батареи, составленной из последовательно соединенных аккумуляторов, жестко закрепленных в ее корпусе.
Батарея предназначена для эксплуатации в составе подвижных объектов в условиях, когда при окончании разряда и последующем хранении она (вместе с питаемыми ими объектами) должна позволять наклоны в заранее определенную сторону до 90 градусов от нормального (вертикального) положения (см. фиг.1). Это же относится к составляющим батареи элементам, жестко закрепленным в корпусе батареи.
Наиболее распространенная конструкция серебряно-цинкового аккумулятора, предназначенного в том числе для разрядов интенсивностью до 6-7С, показана на фиг.2 (В.З.Романов, Ю.М.Хашев. Химические источники тока, изд.2, М., «Советское радио», 1978 г., стр.144) (интенсивности разряда химического источника тока 1C соответствует разряд током (А), численно равным номинальной разрядной емкости
элемента в Ач). Можно видеть, что клапан расположен в геометрическом центре крышки, на ее нижней поверхности выполнен выступ, а в нем резьбовое отверстие, в которое через уплотнительную прокладку вворачивается клапан. Оно же служит для заливки электролита. На фиг.2а поз.1 и поз.2, соответственно, положительный и отрицательный электроды, поз.3 - сепараторы, поз.4 - уровень электролита при нормальном положении аккумулятора, поз.5 - бак, поз.6 - крышка, поз.7 и поз.8 - соответственно, положительный и отрицательный токовыводы (борны и гайки на них), поз.9 - клапан, поз.10 - эпоксидный компаунд для крепления блока электродов к дну бака.
При интенсивных режимах разряда происходит разогрев электродов и электролита, что вызывает усиленное образование газа в электродах, этот газ частично выдавливает электролит из пор электродов. Его уровень в подкрышечном пространстве повышается. Если в конце разряда происходит наклон аккумулятора, то электролит сливается на ту боковую поверхность бака, которая оказывается внизу, главным образом в подкрышечное пространство (фиг.2б). Поскольку вход в клапан в этом положении находится на половине высоты подкрышечного пространства, то объем последнего используется меньше, чем наполовину. Когда в конце разряда (при наклоне аккумулятора) поднимающийся уровень электролита (поз.11) перекроет вход в клапан, то давлением скапливающихся в сосуде аккумулятора газов электролит начнет выбрасываться из аккумулятора. Избежать этого явления можно, увеличивая величину подкрышечного пространства, но этот путь ведет к уменьшению величины удельной объемной энергии и удельной объемной мощности. Так у серебряно-цинкового аккумулятора СЦК-70 подкрышечное пространство составляет около 21% внутреннего объема сосуда аккумулятора (Аккумуляторы серебряно-цинковые. Типы. Основные параметры и размеры, НТО 353.001, М., НПО «Квант», 1965 г.).
Известна конструкция серебряно-цинкового аккумулятора, предназначенного для особокоротких разрядов (до 10С), заканчивающихся наклоном до 90 градусов от вертикали. (Аккумулятор изд. 203У. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, НПО «Квант», М., 1974 г.). В нем резьбовое отверстие для вворачивания клапана смещено к одной из стенок бака таким образом, чтобы при наклоне аккумулятора клапан оказался вверху. Однако, с учетом показанного на фиг.1 для обеспечения возможности монтажа аккумуляторов в последовательную цепь необходимо изготавливать две «зеркальные» модификации аккумулятора («левую» и «правую»), что существенно усложняет производство батареи. Поскольку серебряно-цинковая батарея обычно комплектуется запасными аккумуляторами, то необходимо иметь в запасе как «левые», так и «правые» аккумуляторы. Запасный «левый» аккумулятор не может быть использован для замены вышедшего из строя «правого» аккумулятора и наоборот.
Предлагаемая полезная модель лишена этих недостатков. Поскольку на крышке аккумулятора выполнены два резьбовые отверстия, смещенные насколько это возможно от геометрического центра к краям крышки, и введены дополнительные детали (резьбовая заглушка и уплотнительное кольцо для нее), то появляется возможность производить установку клапана на крышку аккумулятора таким образом, что клапан будет ввернут в тот край крышки, который при наклоне батареи окажется вверху.
Предлагаемая полезная модель реализована при разработке серебряно-цинковых аккумуляторов, предназначенных для особокоротких режимов разряда: СЦ-110К, СЦ-80К и СЦ-40К (интенсивность разряда соответственно 10С, 7С и 10С. Конструкция подкрышечного пространства этих аккумуляторов показана на фиг.3, обобщенный внешний вид серебряно - цинкового аккумулятора с клапаном и заглушкой - на фиг.4. Здесь поз.1 и поз.2, соответственно, бак и крышка из полимерного материала, поз.3 и поз.4, соответственно, клапан и заглушка, ввернутые в резьбовые отверстия и уплотненные резиновыми кольцами, поз.5 - токовыводы (борны) и гайки
(верхние и нижние), поз.6 - токовыводы пластин (электродов), поз.7 - уровень электролита в конце разряда после наклона аккумулятора на 90 градусов от вертикали. Подготовка этих аккумуляторов к сборке в батарею включает в себя операцию, при которой аккумуляторы делят на две группы: «левую» и «правую», выворачивая заглушки для заливки электролита либо со стороны положительного борна, либо со стороны отрицательного (при поставке в оба отверстия крышки аккумулятора ввернуты заглушки). Сборку батареи ведут таким образом, чтобы при наклоне батареи вместе с питаемым ею объектом клапаны оказались вверху (фиг.1, положение 3).
Предлагаемая конструкция крышки аккумулятора позволила уменьшить долю подкрышечного пространства во внутреннем объеме аккумулятора СЦ-110К до 13-16%; при этом выброс электролита после наклона аккумулятора на 90 градусов в конце разряда не имеет места.
Перечень представленных чертежей:
На чертеже фиг.1 приведена батарея, состоящая из последовательно соединенных призматических элементов, наклоненная на 90 градусов от вертикали.
На чертеже фиг.2 приведен серебряно - цинковый аккумулятор, а - в нормальном положении, 6 - наклоненный на 90 градусов от вертикали.
На чертеже фиг.3 приведена конструкция подкрышечного пространства аккумулятора, пространственное расположение уровня электролита, а также клапана и заглушки на крышке аккумулятора при наклонах аккумулятора.
На чертеже фиг.4 приведен обобщенный внешний вид серебряно - цинкового аккумулятора с клапаном и заглушкой.