Первичный химический источник тока цилиндрического типа

 

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к первичным источникам тока. Техническим результатом изобретения является создание первичного химического источника тока цилиндрического типа с конструктивно заложенным изменением линейного размера внешней границы в поперечном сечении корпуса, улучшенными монтажными и утилизационными свойствами. Согласно изобретению первичный химический источник тока содержит рабочую секцию, размещенную в корпусе, поперечное сечение которого содержит линию внешней границы, по крайней мере в одном из поперечных сечений по крайней мере часть длины линии границы сечения выполнена в виде фрагмента или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса. 28 з.п.ф-лы, 4 ил.

Область техники. Изобретение относится к радиоэлектронике, конкретно к химическим источникам тока, которые могут быть использованы в цепях постоянного и пульсирующего тока и, в частности, в изделиях с ограниченным аппаратурным объемом.

Уровень техники. Известен цилиндрический химический источник тока (Патент РФ N 2040833, выданный по классу H 01 M 6/02), содержащий в поперечном сечении линию внешней границы корпуса в виде окружности.

Под термином "поперечное сечение" следует понимать сечение плоскостью, перпендикулярной продольной оси первичного химического источника тока.

Термин "поперечное сечение" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Под термином "продольная ось первичного химического источника тока" следует понимать характерную ось, проходящую, например: через центр масс первичного химического источника тока или корпуса первичного химического источника тока и параллельную оси одного из выводов первичного химического источника тока; по касательной к образующей обечайки (боковой стенке) первичного химического источника тока; через геометрические центры (или центры масс) противоположных днищ (стенок).

Термин "продольная ось первичного химического источника тока" используется в данном контексте на протяжении всего описания.

Недостатками аналога являются: во-первых, отсутствие конструктивно заложенного изменения линейного размера внешней границы поперечного сечения корпуса, что не позволяет обеспечить максимальную компоновку первичного химического источника тока в составе изделия с ограниченным объемом; во-вторых, при утилизации первичного химического источника тока, в том числе в составе изделия, требуется большая работа по деформации корпуса первичного химического источника тока в поперечном направлении в связи с большим значением момента сопротивления сечения корпуса сжатию (деформации, разрушению /1/).

Под термином "линейный размер" следует понимать характерное расстояние, например, между: противоположными точками пересечения отрезка прямой, проходящей через центр масс сечения первичного химического источника тока или корпуса первичного химического источника тока с линией внешней границы корпуса; противоположными точками на внешних границах противоположных сторон в сечении корпуса.

Термин "линейный размер" используется в данном контексте на протяжении всего описания, включая формулу изобретения.

Известен также первичный химический источник тока (MS21/MN2 производства Duracell), содержащий в поперечном сечении линию внешней границы сечения корпуса в виде окружности.

Недостатками аналога являются: во-первых, отсутствие конструктивно заложенного изменения линейного размера внешней границы поперечного сечения корпуса, что не позволяет обеспечить максимальную компоновку первичного химического источника тока в составе изделия с ограниченным объемом; во-вторых, при утилизации первичного химического источника тока, в том числе в составе изделия, требуется большая работа по деформации корпуса первичного химического источника тока в поперечном направлении в связи с большим значением момента сопротивления сечения корпуса сжатию (деформации, разрушению).

Наиболее близким по технической сущности прототипом к предлагаемому устройству является первичный химический источник тока цилиндрического типа, содержащий линию внешней границы поперечного сечения корпуса (VA23GA производства Varta).

Недостатками прототипа являются:
во-первых, отсутствие конструктивно заложенного изменения линейного размера внешней границы поперечного сечения корпуса, что не позволяет обеспечить максимальную компоновку первичного химического источника тока в составе изделия с ограниченным объемом;
во-вторых, при утилизации первичного химического источника тока, в том числе в составе изделия, требуется большая работа по деформации корпуса первичного химического источника тока в поперечном направлении в связи с большим значением момента сопротивления сечения корпуса сжатию (деформации, разрушению).

В процессе утилизации могут происходить операции разделения корпуса первичного химического источника тока на элементы, в связи с чем форма корпуса прототипа не оптимальна с точки зрения уменьшения работы по утилизации первичного химического источника тока.

Сущность изобретения. Задачей изобретения является создание первичного химического источника тока с конструктивно заложенным изменением линейного размера внешней границы в поперечном сечении корпуса, улучшенными монтажными и утилизационными свойствами.

Под термином "утилизационные свойства" следует понимать конструктивную приспособленность первичного химического источника тока, например корпуса, к разрушению в процессе утилизации.

Термин "утилизационные свойства" используется в данном контексте на протяжении всего описания изобретения.

Под термином "монтажные свойства" следует понимать безошибочность расположения, надежность крепления и повышение, при необходимости, плотности компоновки первичного химического источника тока в схеме совместно с другими деталями.

Термин "монтажные свойства" используется в данном контексте на протяжении всего описания изобретения.

Указанный технический результат изобретения достигается тем, что первичный химический источник тока содержит линию внешней границы поперечного сечения корпуса, и по крайней мере в одном из поперечных сечений по крайней мере часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса.

Под термином "косое коническое сечение" следует понимать линию, которую образует поверхность прямого кругового конуса и секущая плоскость, не проходящая через его вершину при условии, что угол между секущей плоскостью и осью прямого кругового конуса отличен от прямого угла [2].

Термин "косое коническое сечение" используется в данном контексте на протяжении всего описания и в формуле изобретения.

При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение линейного размера внешней границы поперечного сечения корпуса. При размещении первичного химического источника тока в изделии обеспечиваются более плотная компоновка и повышенная надежность крепления деталей в ограниченном объеме, безошибочный монтаж первичного химического источника тока в схеме относительно других деталей. В процессе утилизации первичного химического источника тока производится гораздо меньшая работа по разрушению корпуса при сжатии.

Первичный химический источник тока может быть выполнен в поперечном сечении с переменным линейным размером, что позволит повысить компоновочные свойства и безошибочность монтажа в электрической схеме.

Первичный химический источник тока может быть выполнен с линейным размером в поперечном сечении многократно возрастающим, убывающим, изменяющимся периодически, что позволит повысить компоновочные свойства и безошибочность монтажа в электрической схеме.

Первичный химический источник тока может быть выполнен с вогнутой или выпуклой частью линии границы поперечного сечения корпуса относительно центра масс сечения, что позволит повысить компоновочные свойства и безошибочность монтажа в электрической схеме.

Под термином "центр масс сечения" следует понимать точку в плоскости сечения, относительно которой элементарные массы сечения взаимно уравновешены, т. е. выполняется условие уравнения

где S - площадь поперечного сечения;
X_i - расстояние от i-той элементарной массы до центра масс сечения;
ρ_i - плотность материала i-той элементарной массы;
l·ds - элементарный объем i-той массы.

Термин "центр масс сечения" используется в данном контексте на протяжении всего описания и в формуле изобретения.

Первичный химический источник тока может быть выполнен со ступенчатой частью длины линии границы поперечного сечения корпуса, причем ступени могут быть выполнены как с увеличением линейного размера сечения при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением, что позволит повысить компоновочные свойства и безошибочность монтажа в электрической схеме.

Первичный химический источник тока может быть выполнен по крайней мере с одной выемкой и/или одним выступом на границе поперечного сечения корпуса, что позволит повысить безошибочность монтажа в составе изделия.

Первичный химический источник тока может быть выполнен с частью длины границы поперечного сечения в виде фрагментов и/или комбинаций фрагментов: многоугольника, конического сечения прямого кругового конуса, что позволит повысить компоновочные свойства и безошибочность монтажа в электрической схеме.

Под термином "коническое сечение" следует понимать линию, которую образует поверхность, прямого кругового конуса и секущая плоскость, не проходящая через его вершину при условии, что угол между секущей плоскостью и осью прямого кругового конуса прямой [2}.

Термин "коническое сечение" используется в данном контексте на протяжении всего описания и в формуле изобретения.

Первичный химический источник тока может быть выполнен с разрывом толщины в поперечном сечении корпуса, причем разрыв может быть многократным и периодическим, что позволит повысить компоновочные свойства и безошибочность монтажа в электрической схеме за счет расположения токовыводов в требуемом месте на корпусе.

Первичный химический источник тока может быть выполнен с многослойным корпусом, причем корпус или любой из его слоев имеет в сечении переменную толщину, которая многократно возрастает и убывает, а также меняется периодически, что позволит улучшить утилизационные свойства первичного химического источника тока.

Корпус первичного химического источника тока или любой из его слоев может быть выполнен из металла с пределом прочности от 80 до 2050 МПа, или из композиционного материала (волокнистых материалов, слоистых композиций, дисперсно-упрочненных материалов) с пределом прочности от 10 до 1800 МПа, или из пластмассы, керамики, металлокерамики, стекла, резины с пределом прочности от 0,1 до 2000 МПа, что позволит применять его в различных климатических условиях, а также в агрессивных средах при повышенных (пониженных) температурах.

Первичный химический источник тока может быть выполнен по крайней мере с одним слоем изолятора, расположенным между корпусом и внешней границей рабочей секции, причем в качестве изолятора применяется вакуум, газ, жидкость, твердое вещество или резина, при этом электрическая прочность изолятора лежит в пределах от 1 КВ/м до 300 МВ/м, что обеспечит работоспособность первичного химического источника тока в широком диапазоне рабочих напряжений (от единиц до сотен тысяч вольт) и условий эксплуатации.

Под термином "рабочая секция" следует понимать объем, в котором находится рабочий элемент первичного химического источника тока.

Термин "рабочая секция" используется в данном контексте на протяжении всего описания и в формуле изобретения.

Первичный химический источник тока может быть выполнен с изолятором, толщина которого в поперечном сечении меняется, многократно возрастая и убывая, или занимает все пространство сечения внутри корпуса, что позволит обеспечить в заданных областях корпуса диода повышенную изоляцию.

Аккумулятор может быть выполнен таким образом, что толщина, по крайней мере, одного из слоев имеет в сечении, по крайней мере, один или несколько разрывов. Это позволяет расширить возможности по коммутации.

Первичный химический источник тока может быть выполнен с полостями между слоями корпуса и/или изолятора, что позволит уменьшить работу по разрушению диода при утилизации путем ослабления сил сцепления между слоями.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Сущность изобретения и возможность его практической реализации поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено поперечное сечение первичного химического источника тока, содержащее линию внешней границы 1, и по крайней мере часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса 2.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение первичного химического источника тока с переменным линейным размером 3.

Линейный размер обозначен отрезком прямой между противоположными точками 4 и 5 на корпусе первичного химического источника тока и проходящий через центр масс сечения 6. На границе сечения выполнены выемки 10 и выступы 11.

На фиг. 2 изображено поперечное сечение, линейный размер которого меняется, многократно и периодически возрастая и убывая. Часть линии границы сечения относительно центра масс сечения 6 выполнена вогнутой 7 и выпуклой 8. Часть линии границы выполнена из группы, содержащей в сечении фрагменты или комбинации фрагментов: окружности 12, квадрата 13, прямоугольника 14, ромба 15, трапеции 16, треугольника 17, эллипса 18.

На фиг. 3 изображено поперечное сечение со ступенчатой 9 линией границы. При этом корпус имеет переменную толщину, которая меняется, многократно возрастая и убывая (периодически). В центральной части сечения расположена рабочая секция 19 первичного химического источника тока 23. Между границей рабочей секции и корпусом расположен изолятор 20. Изолятор имеет участки с переменной толщиной.

Корпус и изолятор в сечении имеют разрывы 22 для выводов 24.

На фиг. 4 изображено поперечное сечение первичного химического источника тока, в котором все пространство сечения внутри корпуса занято многослойным изолятором. Между слоями изолятора, между изолятором и корпусом располагаются полости 21.

Таким образом, применение данной конструкции первичного химического источника тока позволит достичь задачи изобретения.

Литература
1. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979, 560 с.

2. Математический энциклопедический словарь. - М.: "Советская энциклопедия", 1988, 847 с.

Формула изобретения

1. Первичный химический источник тока цилиндрического типа, содержащий рабочую секцию и корпус, поперечное сечение которого содержит линию внешней границы, при этом сечение имеет переменный линейный размер, отличающийся тем, что по крайней мере в одном из поперечных и/или продольных сечений по крайней мере часть длины линии внешней границы выполнена в виде фрагмента или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса.

2. Первичный химический источник тока по п.1, отличающийся тем, что линейный размер в сечении последнего меняется, многократно возрастая и убывая.

3. Первичный химический источник тока по п.2, отличающийся тем, что линейный размер в сечении последнего меняется многократно и периодически.

4. Первичный химический источник тока по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что часть длины линии границы относительно центра масс сечения выполнена вогнутой.

5. Первичный химический источник тока по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что часть длины линии границы относительно центра масс сечения выполнена выпуклой.

6. Первичный химический источник тока по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что часть длины линии границы сечения выполнена ступенчатой.

7. Первичный химический источник тока по п.6, отличающийся тем, что ступени могут быть выполнены как с увеличением линейного размера в сечении при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением.

8. Первичный химический источник тока по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что часть длины линии границы сечения выполнена по крайней мере с одной выемкой.

9. Первичный химический источник тока по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что часть длины линии границы сечения выполнена по крайней мере с одним выступом.

10. Первичный химический источник тока по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что часть длины границы сечения выполнена из группы, содержащей в сечении фрагмента и/или комбинации фрагментов: многоугольника, конического сечения прямого кругового конуса.

11. Первичный химический источник тока по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что корпус в сечении имеет по крайней мере один слой.

12. Первичный химический источник тока по п.11, отличающийся тем, что корпус и/или по крайней мере один из его слоев в сечении имеет переменную толщину.

13. Первичный химический источник тока по п.11 или 12, отличающийся тем, что толщина корпуса и/или по крайней мере одного из его слоев в сечении меняется, многократно возрастая и убывая.

14. Первичный химический источник тока по п.13, отличающийся тем, что толщина корпуса и/или по крайней мере одного из слоев меняется многократно и периодически.

15. Первичный химический источник тока по любому из пп.11 - 14, отличающийся тем, что толщина корпуса и/или по крайней мере одного из его слоев в сечении имеет по крайней мере один разрыв.

16. Первичный химический источник тока по п.16, отличающийся тем, что разрывы толщины корпуса и/или одного из его слоев в сечении выполнены многократно.

17. Первичный химический источник тока по любому из пп.11 - 16, отличающийся тем, что по крайней мере часть по крайней мере одного слоя корпуса выполнена из металлического материала с пределом прочности 80 - 2050 МПа.

18. Первичный химический источник тока по любому из пп.11 - 17, отличающийся тем, что по крайней мере часть по крайней мере одного из слоев корпуса выполнена из композиционного материала.

19. Первичный химический источник тока по п.18, отличающийся тем, что композиционный материал выполнен из волокнистых материалов, или слоистых композиций, или дисперсно-упрочненных материалов.

20. Первичный химический источник тока по п.19, отличающийся тем, что предел прочности композиционного материала 10 - 1800 МПа.

21. Первичный химический источник тока по любому из пп.11 - 20, отличающийся тем, что по крайней мере часть по крайней мере одного слоя корпуса выполнена из пластмассы, или керамики, или металлокерамики, или стекла, или ситалла, или резины.

22. Первичный химический источник тока по п.21, отличающийся тем, что предел прочности материала слоя корпуса 0,1 - 2000 МПа.

23. Первичный химический источник тока по любому из пп.11 - 22, отличающийся тем, что между внешней границей рабочей секции и корпусом расположен по крайней мере один слой изолятора.

24. Первичный химический источник тока по п.23, отличающийся тем, что в качестве по крайней мере части слоя изолятора используется вакуум, или газ, или жидкость, или твердое вещество, или резина.

25. Первичный химический источник тока по п.24, отличающийся тем, что электрическая прочность изолятора 1 кВ/м - 300 МВ/м.

26. Первичный химический источник тока по любому из пп.23 - 25, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одного слоя изолятора в сечении меняется, многократно возрастая и убывая, и/или занимает все пространство сечения внутри корпуса.

27. Первичный химический источник тока по любому из пп.23 - 26, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одного из слоев изолятора имеет в сечении по крайней мере один разрыв.

28. Первичный химический источник тока по п.27, отличающийся тем, что разрывы толщины по крайней мере одного из слоев изолятора в сечении выполнены многократно.

29. Первичный химический источник тока по любому из пп.11 - 18, 21, 23 и 26 - 28, отличающийся тем, что в сечении на границе раздела слоев корпуса, и/или слоев изолятора, и/или корпуса и изолятора выполнена по крайней мере одна полость.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4