ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА


RU (11) 2018782 (13) C1

(51) 5 F42C11/00, H01M6/20

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 17.03.2008 - действует

(21) Заявка: 4934178/23
(22) Дата подачи заявки: 1991.05.06
(45) Опубликовано: 1994.08.30
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Кромптон Т. Первичные источники тока. Пер. с англ. М.: Мир, 1986, с.295, рис.10.5. 2. То же, с.328.
(71) Заявитель(и): Специальное конструкторско-технологическое бюро "Технолог" Ленинградского технологического института им.Ленсовета
(72) Автор(ы): Демьяненко Д.Б.; Дудырев А.С.; Капелюшко В.И.; Федорова Н.Ю.
(73) Патентообладатель(и): Специальное конструкторско-технологическое бюро "Технолог" Ленинградского технологического института им.Ленсовета


(54) ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА 

Изобретение относится к устройствам для преобразования химической энергии в электрическую, в частности к высокотемпературным резервным источникам тока. Целью изобретения является миниатюризация устройства и увеличение его удельной мощности. Пиротехнический генератор электрического тока содержит цилиндрические анод и катод, выполненные в виде анодной и катодной композиций, с токовыводами и сепаратором, при этом оба электрода выполнены в виде пиротехнических зарядов с отношением диаметра к высоте каждого заряда, равным 2,0 . . . 2,5, анод выполнен в виде пиротехнического заряда с избытком горючего, катод - с избытком окислителя, а сепаратор выполнен из пористого диэлектрика, разделяющего анод и катод. Причем катодная композиция выполнена из смеси, содержащей фторид свинца, алюминий, фторид лития, при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид свинца 82,8 - 94,6; фторид лития 3,0 - 12,0; алюминий 2,1 - 5,8. 1з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл. 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для преобразования химической энергии в электрическую, в частности к высокотемпературным резервным источникам тока, которые могут использоваться в системах автоматики автономных объектов различного назначения.

Известны аммиачные резервные батареи [1], которые обеспечивают малое время задержки и большие токи. Однако их применение затруднено из-за сложности равномерного распределения жидкого аммиака в межэлектродном пространстве.

Известна тепловая батарея фирмы Eagle-Picher [2], состоящая из пластинчатых анода из активного металла (кальций, магний, литий), катода из сильного окисляющего агента (хромат кальция), прессованного со связующим электролита и нагревательного элемента. Такие батареи диаметром 89 мм, высотой 104 мм и массой 2,0...3,0 кг позволяют получить удельную мощность до 300 Вт/кг.

К недостаткам прототипа относятся значительные габариты и недостаточная удельная мощность.

Целью предлагаемого технического решения является миниатюризация устройства и увеличение его удельной мощности.

Поставленная цель достигается путем изменения размеров электродов и использованием новых электродных материалов.

Сущность предлагаемого технического решения: в устройстве, включающем параллельно расположенные пластинки анода и катода с токовыводами и сепаратором, анод и катод выполнены в виде пиротехнических зарядов при отношении диаметра к высоте 2,0...2,5 и разделены слоем пористого диэлектрика, не содержащего электролит, причем в качестве катодной композиции используется смесь, содержащая фторид свинца, алюминий и фторид лития, при следующем соотношении компонентов, мас. % : Фторид свинца 82,8...94,6 Фторид лития 3,0...12,0 Алюминий 2,1...5,8

Использование в качестве обоих электродов пиротехнических зарядов позволяет значительно сократить тепловые потери при работе источника, т.к. анод и катод одновременно воспламеняются и горят, прогревая разделяющий их сепаратор.

Введение в состав пиротехнической композиции избытка одного из компонентов - горючего или окислителя - позволяет использовать эти составы либо в качестве анода, либо - катода. При испытании лабораторных образцов в качестве анода использовалась модельная смесь, содержащая избыток горючего при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: фторид свинца 58,0; магний 22,0; фторид лития 20,0. В качестве катода применялась смесь, содержащая избыток окислителя (фторида свинца), который частично восстанавливался в реакции горения, а частично - по электрохимическому механизму.

Высокое содержание электролита в составе электродов позволяет использовать в качестве сепаратора пористый диэлектрик, не пропитанный электролитом, т. к. при горении пирозарядов электролит в их композициях находится в расплавленном состоянии и заполняет поры сепаратора. В качестве сепаратора могут использоваться различные материалы на основе асбеста, корунда, бумага и др.

Использование в качестве электродов пиротехнических композиций позволяет изготавливать генератор в неметаллические оболочки без установки дополнительной теплоизоляции. При этом масса изделия не превышает 0,7...0,8 г, что позволяет снизить габариты генератора тока и повысить его удельную мощность (табл.1).

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом.

Устройство содержит анодный 1 и катодный 2 пиротехнические заряды, которые разделены между собой слоем диэлектрического пористого сепаратора 3. К наружным торцам обоих электродов подпрессованы токовыводы 4. Направление действия огневого воспламенительного импульса показано стрелкой.

Устройство работает следующим образом: от воспламенительного импульса одновременно загораются анодный 1 и катодный 2 составы. При их горении электролит расплавляется и заполняет поры сепаратора 3. Расплавленный электролит является средой, в которой происходит перенос заряженных частиц между электродами и внутри каждого электрода к токовыводу. На аноде происходит электрохимическое окисление горючего - алюминия, а на катоде - электрохимическое восстановление фторида свинца.

П р и м е р. Для приготовления опытных составов использовались фторид свинца (П) ТУ 6-09-2128-77 и фторид лития ТУ 6-09-3529-84, просеянные через шелковое сито N 61 ГОСТ 4403-77 и просушенные. Алюминий марки АСД-4 ТУ 48-5-100-75 проходил контрольный просев. Составы смешивались вручную на клеенке резиновой пробкой до получения однородной массы. Например, для приготовления состава 1 табл.2 использовались следующие навески компонентов, г: фторид свинца 18,24; фторид лития 0,6; алюминий 1,16. Составы прессовались в заряды диаметром 5,0 мм и высотой 2,0 мм без оболочек, с одного из торцов подпрессовывался никелевый кружок, служащий токовыводом катода. В качестве анодного пиросостава использовалась модельная композиция содержащая, мас. %: фторид свинца 58,0; магний 22,0; фторид лития 20,0. Анод изготавливался в виде таблетки без оболочки диаметром 5,0 мм и высотой 2,0 мм, с одного из торцов подпрессовывался никелевый кружок, являющийся токовыводом анода. Сепаратор изготавливался вырубкой из листового асбеста толщиной 0,1...0,2 мм. Сборка генератора проводилась путем последовательного расположения анода, сепаратора и катода. Причем токосъемы электродов находились на внешних торцах элементов. Воспламенение производилось по боковой поверхности элемента.

Регистрация двух напряжений проводилась на высокоомной (105 к Ом) и низкоомной (2,0 Ом) нагрузках через согласующее устройство СФ-023 на светолучевом осциллографе Н117 с применением преобразователя тока, переключающего нагрузки с частотой 50 Гц. Из полученных напряжений рассчитывали мощность генераторов. Результаты экспериментов представлены в табл.2.

Увеличение количества фторида свинца за пределы, указанные в формуле изобретения, приводит к невоспламенению состава.

Уменьшение количества фторида свинца за пределы, указанные в формуле изобретения, приводит к снижению электрических характеристик.

Увеличение количества алюминия за пределы, указанные в формуле изобретения, приводит к закорачиванию электродов.

Уменьшение количества алюминия за пределы, указанные в формуле изобретения, приводит к затуханию состава.

Уменьшение количества фторида лития за пределы, указанные в формуле изобретения, приводит к закорачиванию электродов.

Увеличение количества фторида лития за пределы, указанные в формуле изобретения, приводит к затуханию состава.

Использование предлагаемого технического решения позволит в 3...6 раз повысить удельную мощность и уменьшить габариты изделия в 15 раз. 

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, состоящий из цилиндрических анода и катода, выполненных в виде анодной и катодной композиций, с токовыводами и сепаратором, отличающийся тем, что, с целью миниатюризации устройства и увеличения его удельной мощности, оба электрода выполнены в виде пиротехнических зарядов с соотношением диаметра к высоте каждого заряда 2,0 - 2,5, при этом анод выполнен в виде пиротехнического заряда с избытком горючего, катод - с избытком окислителя, а сепаратор выполнен из пористого диэлектрика, разделяющего анод и катод.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что катодная композиция выполнена из смеси, содержащей фторид свинца, алюминий, фторид лития при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторид свинца 82,8 - 94,6

Фторид лития 3,0 - 12,0

Алюминий 2,1 - 5,8




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru