Корпус тепловой батареи

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для теплоизоляции в конструкциях тепловых химических источников тока /ТХИТ/. Решаемая техническая задача - создании простой и технологичной конструкции корпуса, обеспечивающего надежное поддержание температурного режима батареи, защиту от механических повреждений и длительный срок хранения батареи. Корпус имеет внешнею и внутреннею герметичные оболочки, между которыми расположен слой ячеистого теплоизоляционного материала типа ТЗМК или ВПЯМ в аргоновой атмосфере. Внутренняя оболочка со стороны сборки элементов батареи снабжена дополнительным контурным слоем ячеистой теплоизоляции типа ТЗМК или ВПЯМ. Между оболочками и в контурном слое соосно установлены торцевые упоры в виде перфорированных металлических колец. Для усиления термического сопротивления контактирующие поверхности упорных колец имеют теплоизоляционные покрытия из материалов с низким коэффициентом теплопроводности.

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для теплоизоляции в конструкциях тепловых химических источников тока /ТХИТ/.

Известна конструкция теплоизолирующего корпуса по изобретению РФ 2073285, МПК6 Н01М 2/02, oп. 10.02.1997 г., принятая за прототип.

Конструкция корпуса по прототипу состоит из внешней и внутренней тонкостенных герметичных оболочек с вакуумной полостью между ними, заполненной порошково-волокнистыми теплоизоляционными материалами или экранно-вакуумной изоляцией. Между оболочками размещены дистанционаторы, выполненные не менее чем из двух элементов, каждый из которых контактирует не более чем с одной из оболочек. Элементы дистанционаторов могут быть выполнены в виде полос или ребер, плоскости которых контактируют с одной из оболочек и пересекаются с плоскостями полос или ребер, контактирующих с другой оболочкой, либо в виде решеток, ячейки одной из которых, контактирующей с одной оболочкой, сдвинуты относительно ячеек решетки, контактирующей с другой оболочкой. В стыке между элементами дистанционаторов могут быть расположены экраны экранно-вакуумной изоляции. Места касаний дистанционирующих элементов могут быть покрыты теплоизоляционным материалом.

Недостатком известной конструкции корпуса являются проблемы, связанные с поддержанием глубокого вакуума в объеме, занимаемом теплоизоляцией, обусловленные необходимостью увеличения толщины стенок оболочек из-за газового натекания через их микротрещины, а также установкой увеличивающих теплопотери дистанционаторов, повышающих коэффициент теплопроводности экранно-вакуумной изоляции. Конструкция малотехнологична и чувствительна к воздействиям центробежных (вращательных) и ударных (осевых линейных) нагрузок.

Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании простой и технологичной конструкции корпуса, обеспечивающего надежное поддержание температурного режима батареи, защиту от механических повреждений и длительный срок хранения батареи.

Поставленная задача достигается тем, что в корпусе тепловой батареи, имеющем внешнею и внутреннею тонкостенные герметичные оболочки, полость между которыми заполнена теплоизолирующим материалом, согласно полезной модели, внутренняя оболочка снабжена дополнительным контурным слоем теплоизоляции со стороны сборки элементов батареи, позволяющим снизить воздействие газовых выбросов на корпус батареи при взведении батареи ТХИТ. При этом полость между оболочками заполнена аргоном, а в качестве теплоизоляционного материала использован ячеистый теплоизоляционный материал типа ТЗМК или ВПЯМ. Для увеличения устойчивости корпуса батареи к воздействию механических перегрузок, конструкция снабжена торцевыми упорами в виде перфорированных металлических колец, соосно установленных между оболочками и в контурной теплоизоляции внутренней оболочки. Выполнение упоров в виде перфорированных колец, позволяет уменьшить их площадь теплового контакта с оболочками корпуса.

Отсутствие вакуумной полости позволят отказаться от использования дистанционаторов, что существенно упрощает конструкцию корпуса, повышает его технологичность, снижает интегральный коэффициент теплопроводности корпуса, снижает риск нарушения изоляции дистанционаторами при механических воздействиях, а следовательно повышает надежность работы батареи.

На фиг.1 приведен схематический чертеж поперечного сечения тепловой батареи, в корпусе 1 которой размещена сборка 2 элементов батареи. Корпус 1 имеет внешнею 3 и внутреннею 4 герметичные оболочки, между которыми расположен слой 5 ячеистого теплоизоляционного материала типа ТЗМК или ВПЯМ в аргоновой атмосфере. Внутренняя оболочка 4 со стороны сборки 2 элементов батареи снабжена дополнительным контурным слоем 6 ячеистой теплоизоляции типа ТЗМК или ВПЯМ. Между оболочками 3 и 4, а также в контурном слое 6 соосно установлены торцевые упоры в виде перфорированных металлических колец 7 и 8. Для усиления термического сопротивления контактирующие поверхности упорных колец имеют теплоизоляционные покрытия 9 из материалов с низким коэффициентом теплопроводности.

Вся сборка корпуса проходит в аргоне для сохранения свойств теплоизоляции, в частности для того, чтобы она не «нахватала» воды, т.е. между оболочками отсутствует вакуум.

Пример конкретного исполнения.

Разработана и проходит испытания литиевая батарея ТХИТ, включающая в себя сборку из 14 единичных химических элементов. Энергоемкость батареи составляет 0,5 кВт·ч. Сборка элементов батареи ТХИТ размещена в корпусе предлагаемой конструкции, имеющем следующие габаритные размеры: диаметр - 100 мм, высота 150 мм. Герметичные оболочки корпуса: внешняя (нержавеющая сталь, толщина - 0,5 мм) и внутренняя (нержавеющая сталь, толщина - 0,3 мм) разделены зазором 8 мм, заполненным аргоном. Между оболочками и на внутренней оболочке со стороны сборки элементов батареи установлена ячеистая теплоизоляция ТЗМК-10.

Как показали расчетно-экспериментальные исследования, при взведении батареи ТХИТ скорость нагрева корпуса заявляемой конструкции в диапазоне от 20 до 100°С более чем в 5 раз ниже скорости нагрева корпуса с одинарной герметичной оболочкой и корпусным слоем теплоизоляции ТЗМК-10.

1. Корпус тепловой батареи, содержащий внешнюю и внутреннюю герметичные оболочки с полостью между ними, заполненной теплоизолирующим материалом, отличающийся тем, что внутренняя оболочка снабжена дополнительным контурным слоем теплоизоляции со стороны сборки элементов батареи.

2. Корпус по п.1, отличающийся тем, что полость между оболочками заполнена аргоном, а в качестве теплоизоляционного материала использован ячеистый теплоизоляционный материал типа ТЗМК или ВПЯМ.

3. Корпус по п.1, отличающийся тем, что контурная теплоизоляция внутренней оболочки выполнена из ячеистого теплоизоляционного материала типа ТЗМК или ВПЯМ.

4. Корпус по п.1, отличающийся тем, что он снабжен торцевыми упорами в виде перфорированных металлических колец, установленных соосно между оболочками и в контурной теплоизоляции внутренней оболочки.