Тепловой химический источник тока
Изобретение относится к тепловым химическим источникам тока, приводимым в действие посредством воспламенения пиротехнических элементов от инициирующих пиротехнических полос, расположенных по периферии блока элементов и контактирующих в торцевой части блока с запальным устройством. Согласно изобретению инициирующие пиротехнические полосы плотно прижаты к блоку элементов стеклотканей лентой толщиной (0,12-0,15) мм, пропитанной кремнийорганическим лаком и образующей герметичную оболочку путем перекрытия слоев не менее чем на ½ ширины ленты. Техническим результатом является уменьшение времени выхода источника тока на рабочий режим, повышение надежности работы источника тока.
Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, может быть использовано в производстве тепловых химических источников тока.
Известен тепловой химический источник тока (см., например, патент Японии №2808652, В2 кл. Н01М 6/36, заявл. 24.04.89 г., опубл. 08.10.98 г.), содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей; теплоизоляционные прокладки, установленные по периферии и торцам блока; по боковой образующей поверхности блока с диаметрально противоположных сторон установлены инициирующие пиротехнические полосы, соприкасающиеся в торцевой части с такой же пиротехнической полосой, проложенной по диаметру между теплоизоляционными прокладками и находящейся в непосредственной близости к запальному устройству. Расположенная по диаметру пиротехническая полоса служит для передачи огневого импульса от запального устройства к боковым инициирующим полосам.
Недостатком такого источника тока является увеличенное время выхода на рабочий режим. Это объясняется низкой скоростью прогрева электрохимических элементов блока из-за медленного сгорания пиронагревателей, получающих воспламенение от двух диаметрально расположенных по образующей боковой поверхности инициирующих пиротехнических полос.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является тепловой химический источник тока (см., например, патент RU №2393591, С1 кл. Н01М 6/36, от 24.04.2009 г.), содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов и 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.
Закрепление этих полос и контакт их с боковой поверхностью блока обеспечивается укладкой вокруг блока тепло- и электроизоляционных прокладок.
Недостатком известных технических решений является увеличенное время распространения огневого фронта горения по инициирующей полосе от запального устройства до крайнего пиротехнического нагревателя блока. Это связано с рассеянием тепла в зоне фронта горения и замедлением вследствие этого прогрева пиротехнического состава в предпламенной зоне, что снижает скорость горения инициирующей полосы, а также уменьшит тепловой импульс, направленный на поджог межэлементных пиротехнических нагревательных таблеток. В конечном итоге эти причины приводят к увеличению времени выхода батареи на рабочий режим.
Кроме того, инициирующие пиротехнические полосы при механических нагрузках, особенно ударных, могут смещаться по поверхности блока, тем самым поджог пиронагревателей будет происходить не одновременно, а в отдельных случаях не будет обеспечено их полное сгорание. В результате снижается надежность работы источника тока.
Продукты сгорания инициирующей пиротехнической полосы остаются на поверхности блока, создавая электропроводные межэлементные мостики, которые в ряде случаев приводят к потере емкости, заложенной при расчете источника тока.
Целью настоящего изобретения является уменьшение времени выхода источника тока на рабочий режим и повышение надежности работы источника тока.
С этой целью предлагается тепловой химический источник тока, содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов и 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, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени выхода источника тока на рабочий режим и повышения надежности работы, инициирующие пиротехнические полосы прижаты к блоку путем обмотки его стеклотканой лентой толщиной (0,12-0,15) мм, пропитанной кремнийорганическим лаком (стеклолакотканая лента) и образующей герметичную оболочку путем перекрытия слоев не менее чем на ½ ширины ленты. Кремнийорганический лак, которым пропитана стеклотканая лента, придает последней такие свойства, как липкость, стойкость к высоким температурам и непроницаемость для высокотемпературных газов, образующихся при сгорании инициирующих пиротехнических полос.
При обмотке блока электрохимических элементов липкая стеклолакотканая лента охватывает как инициирующие пиротехнические полосы, так и поверхность блока, где полосы отсутствуют. Этим достигается надежное закрепление инициирующих полос на боковой поверхности блока и обеспечивается плотный их контакт с пиронагревателями блока. Перекрытием предыдущего слоя ленты последующим на ½ ширины создается герметичная двухслойная оболочка, которая не пропускает выделяющиеся при сгорании инициирующих пиротехнических полос горячие газы, направляя их по фронту горения и, тем самым, увеличивая скорость сгорания инициирующих полос. При этом увеличивается тепловой импульс, направленный в сторону блока, уменьшающий время поджога пиронагревателей блока. В результате уменьшается время выхода источника тока на рабочий режим.
Продукты сгорания от инициирующих пиротехнических полос полностью осаждаются на липком слое герметичной оболочки. В результате боковая поверхность блока электрохимических элементов остается свободной от шлаков, что повышает надежность работы источника тока.
Экспериментально было установлено, что оптимальная толщина липкой стеклолакотканой ленты, обеспечивающей высокую скорость горения инициирующих пиротехнических полос, должна находиться в пределах (0,12-0,15) мм. При меньших толщинах возможны прожоги двухслойной оболочки, ведущие к выходу газов от сгорания инициирующих пиротехнических полос, при больших - стеклолакотканая лента замедляет фронт горения инициирующей полосы из-за аккумулирования тепла кремнийорганическим лаком.
Количественное уменьшение времени выхода источника тока на рабочий режим зависит от площади покрытия инициирующими полосами боковой поверхности блока. Герметичная оболочка вокруг блока с инициирующими полосами, охватывающими 70% площади боковой поверхности, позволяет уменьшить время выхода источника тока на рабочий режим на (25-30) % по сравнению с таким же источником тока без герметичной оболочки.
Ширина липкой стеклолакотканой ленты выбирается исходя из размеров блока и технологии обмотки, которая должна обеспечить плотное прилегание ленты к блоку. Оптимальной является ширина ленты в пределах (10-25) мм.
Создание вокруг блока герметической оболочки, скрепляющей электрохимические элементы, пиротехнические нагреватели и другие детали блока в единое целое, существенно снижает возможность их смещения друг относительно друга и, тем самым, повышает надежность работы источника тока при воздействии механических нагрузок.
Тепловой химический источник тока, содержащий помещенный в корпус и герметизированный крышкой блок, набранный из последовательно расположенных электрохимических элементов и 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, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени выхода источника тока на рабочий режим и повышения надежности работы, 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 ½ ширины ленты.
