плавкий предохранитель для литиевых химических источников тока цилиндрической формы

Формула изобретения

Плавкий предохранитель для литиевых химических источников тока цилиндрической формы, содержащий плавкий элемент с контактными выводами, представляющий собой тонкую никелевую полоску с участками наибольшего и наименьшего сечения, отличающийся тем, что плавкий элемент с контактными выводами выполнен как единое целое методом электрохимического осаждения, при этом участки наибольшего сечения выполняют роль контактных выводов, а участок наименьшего сечения выполняет роль плавкого элемента, площадь поперечного сечения которого относится к его толщине как 100 200 1, причем один из контактных выводов изготовлен с двумя симметрично расположенными по боковой поверхности выемками, ширина узкого участка между которыми в 2 4 раза больше диаметра гермовывода химического источника тока, а длина участка от конца контактного вывода до узкого участка составляет 0,6 1,0 высоты гермовывода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к низковольтному аппаратостроению, в частности к плавким предохранителям, и может быть использовано в химических источниках тока (ХИТ) цилиндрической формы.

Известен плавкий предохранитель (а. с. N 1181010, кл. Н 01 Н 85/06, 1985), содержащий медный плавкий элемент с никелевым покрытием.

Известен плавкий предохранитель, содержащий плавкий элемент с никелевым покрытием, имеющий участки наибольшего и наименьшего поперечного сечения (а. с. N 1201917, кл. Н 01 Н 85/02, 1985).

Однако эти предохранители имеют большие габариты, сложны в изготовлении и не обладают достаточной надежностью срабатывания при определенной величине тока.

Задача изобретения повышение взрывобезопасности литиевых химических источников тока цилиндрической формы путем повышения надежности срабатывания плавкого предохранителя, а также упрощение технологии изготовления плавких предохранителей.

Задача решена путем повышения точности геометрических размеров плавкого предохранителя и выполнения его в виде определенной формы.

Предлагаемый плавкий предохранитель состоит из плавкого элемента с двумя контактными выводами, изготовленного методом электрохимического осаждения в виде единой полоски с участками наибольшего и наименьшего сечения. Два крайних участка наибольшего и наименьшего сечения выполняют роль контактных выводов, а расположенный между ними участок наименьшего сечения выполняет роль плавкого элемента. При этом площадь поперечного сечения плавкого элемента относится к величине тока, как 1:(200-300), а его длина относится к его толщине, как (100-200):1. Кроме того, один из контактных выводоввыполнен с двумя симметрично расположенными выемками, ширина узкого участка между ними в 2-4 раза больше диаметра гермовывода, а длина участка от конца контактного вывода до узкого участка между выемками составляет 0,6-1,0 высоты гермовывода в крышке ХИТ.

На чертеже изображен предохранитель и плавкий элемент, поперечное сечение.

Плавкий предохранитель состоит из контактного вывода 1 с двумя симметричными выемками, плавкого элемента 2 и контактного вывода 3. Предохранитель контактным выводом 1 приварен точечной сваркой к гермовыводу ХИТ, а контактным выводом 3 приварен к специальной декоративной крышке-токоотводу ХИТ.

Контактный вывод 1 изготовлен с двумя симметричными выемками, причем ширина b узкой части между выемками в 2-4 раза больше диаметра гермовывода, а длина l от конца контактного вывода до выемок составляет 0,6-1,0 высоты гермовывода ХИТ. Такая форма изготовления контактного вывода 1 обеспечивает удобство сварки и плотное прилегание контактного вывода 1 к гермовыводу, повышение надежности сварки и, как следствие, стабилизацию тока срабатывания предохранителя при его неизменных геометрических размерах.

Если ширина узкой части b между выемками меньше двухкратного диаметра гермовывода, то увеличивается разброс тока срабатывания предохранителя.

Если b более чем в 4 раза превышает диаметр гермовывода, то снижается надежность сварки предохранителя с гермовыводом из-за неплотного прилегания контактного вывода 1 к гермовыводу ХИТ, при этом неконтролируемо изменяется переходное сопротивление, увеличивается разброс тока срабатывания предохранителя.

Если длина l конца контактного вывода 1 составляет более чем 1,0 высоты гермовывода ХИТ, то контактный вывод 1 выступает над гермовыводом и при этом увеличиваются геометрические размеры ХИТ, что не допустимо.

Если длина l конца контактного вывода 1 составляет менее 0,6 высоты гермовывода ХИТ, то уменьшается количество точек сварки предохранителя с гермовыводом, повышается переходное сопротивление, увеличивается разброс тока срабатывания предохранителя.

Предельный ток А, при котором происходит перегорание плавкого элемента предохранителя, в основном зависит от площади его поперечного сечения (мм²) и должен в 200-300 раз превосходить площадь поперечного сечения, причем длина плавкого элемента предохранителя а должна быть определенного соотношения с толщиной с, а именно (100-200):1.

При несоблюдении этих соотношений непредсказуемо изменяются условия теплообмена плавкого элемента предохранителя и последний срабатывает при больших или меньших токах, чем те, на которые рассчитан предохранитель. Это приводит к ненадежности его срабатывания, и при больших токах срабатывания может вызвать перегрев элемента, его разгерметизацию и даже взрыв.

Находясь в замкнутом ограниченном пространстве под декоративной крышкой-токоотводом элемента, предохранитель должен иметь строго определенные геометрические размеры, определяемые геометрическими размерами самого элемента.

Технология изготовления плавкого предохранителя состоит в электрохимическом осаждении никеля на медную матрицу, имеющую заданную форму и размеры предохранителя. Такая технология позволяет получить плавкий предохранитель с высокой степенью точности и в полном соответствии с заданными размерами.

В НКТБХИТ были изготовлены плавкие предохранители в соответствии с формулой предлагаемого изобретения и проведены их испытания в литиевых элементах типа ЕR20S и GR20S. Результаты испытаний представлены в табл.

Как видно из результатов испытаний изготовленных предохранителей, предлагаемые форма и размеры плавкого предохранителя гарантируют стабильную величину тока срабатывания предохранителя, а значит, и безопасную работу литиевых ХИТ при токах, не превышающих предельно допустимые, обеспечивая быстрое срабатывание предохранителя, что, в свою очередь, исключает перегрев элемента, часто приводящий к плавлению лития с последующей разгерметизацией и даже взрывом элемента. Исключение составляют примеры 11-14, в которых из-за несоблюдения требуемых соотношений токи срабатывания могут отличаться до трех раз при неизменных геометрических размерах.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый плавкий предохранитель для литиевых ХИТ цилиндрической формы обладает критериями "новизна", "промышленная применимость" и "изобретательный уровень" и может быть защищен патентом Российской Федерации.