Герметична гальванічна батарея, переважно для навігаційного обладнання, і спосіб її збирання

1 Герметична гальванічна батарея, переважно для навігаційного обладнання, яка містить блок первинних гальванічних елементів, контейнер, який має стягнені гвинтовими стяжками днище та кришку з відводами блока, яка відрізняється тим, що контейнер виконаний з прокладками, пошарово розміщеними по його внутрішньому контуру з можливістю обхоплення блока, кришка забезпечена засобом керування роботою батареї і герметичним засобом виводу ВІДВОДІВ, а як первинні гальванічні елементи використовують марганцевоцинкові із лужним електролітом 2 Батарея за п 1, яка відрізняється тим, що прокладки виконані принаймні у вигляді трьох шарів з електроізоляційних матеріалів 3 Батарея за пп 1, 2, яка відрізняється тим, що перший шар виконаний з поліетиленової плівки з товщиною шару не менш 0,5 мм 4 Батарея за пп 1, 2, яка відрізняється тим, що другий шар виконаний з пінополіуретану у формі стакана 5 Батарея за пп 1, 2, яка відрізняється тим, що третій шар виконаний з пінопласту у формі дисків 6 Батарея за п 1, яка відрізняється тим, що засіб керування роботою батареї виконаний у вигляді тумблера 7 Батарея за п 1, яка відрізняється тим, що герметичний засіб виводу ВІДВОДІВ блока виконаний у вигляді лабіринтної втулки або герметичного сальника 8 Спосіб збирання герметичної гальванічної батареї, переважно для навігаційного обладнання, який містить формування блока із первинних гальванічних елементів, розміщення в контейнері і ізолювання ВІДВОДІВ блока, який відрізняється тим, що як первинні гальванічні елементи використовують марганцево-цинкові з лужним електролітом, а для формування блока марганцевоцинкові елементи первісно з'єднують в елементні стовпи, після чого розташовують по формі кола в плані і фіксують блок, при цьому конфігурацію контейнера вибирають по сформованому блоку з можливістю утворення зазору між ними 9 Спосіб за п 8, який відрізняється тим, що блок фіксують пінополіуретаном (монтажною піною) 10 Спосіб за п 8, який відрізняється тим, що КІЛЬКІСТЬ елементів в стовпі визначають по заданій споживачем напрузі 11 Спосіб за п 8, який відрізняється тим, що діаметр кола в плані визначають КІЛЬКІСТЮ елементних стовпів по заданій споживачем ємності 12 Спосіб за п 8, який відрізняється тим, що величину зазору встановлюють по конфігурації блока, визначеній заданими споживачем параметрами, і контейнера, визначеній посадочним діаметром шахти навігаційного обладнання 13 Спосіб за п 8, який відрізняється тим, що з'єднання елементів в елементний стовп здійснюють точковим електроконтактним зварюванням Винаходи відносяться до електротехнічної промисловості і можуть бути використаними для живлення постійним струмом зорових засобів навігаційного обладнання, а саме морських плавучих застережуючих знаків та буїв Відома герметична свинцево-кислотна акумуляторна батарея, яка містить корпус з кришкою і електродні блоки, в якій кришка виконана з мож ливістю її горизонтального переміщення (див патент РФ №2011243, НО1 М2/04//Н01 М110/52, опуб15 04 9 4 р ) [1] Недоліком конструкції батареї є виключення можливості переміщення кришки в умовах розміщення батареї у замкненому обмеженому просторі шахти навігаційного обладнання Одночасно відомий контейнер, призначений (21)2001107372 1 CO (О 00 48637 для розміщення у ньому погружних акумуляторних батарей, які встановлюють на плавучі підводнотехнічні засоби, який містить корпус з проміжним днищем, на якому встановлені акумулятори і виконаний отвір, з'єднуючий верхню і нижню частини контейнера, які заповнені діелектриком, "легким" у верхній частині і "важким"у нижній (див патент РФ № 2153734, HOI M2/02, опуб 27 07 2000 р )7 [2] Недоліком конструкції є значні габарити, що обмежує застосування контейнера, зокрема, із-за малого об'єму шахт навігаційного обладнання, зокрема, зорових засобів навігаційного обладнання - буїв Одночасно ВІДОМІ батареї первинних елементів, які містять корпус з перегородками, розділяючими його на окремі вічки, первинні елементи і міжелементні розділювачі (див авторські свідоцтва колишнього СРСР №1072701, Н01 М6/44, №736225, Н01 М6/34, №785911, Н01 М6/34, № 1050497, Н01 М6/32, № 683649, Н01 М6/42) [3] Недоліком відомих батарей є складність конструкції і їх виготовлення в силу розміщення усередині корпуса спеціальної форми з відбортовками та пазами розділювачів також спеціальної форми, та відсутність надійної ізоляції ВІДВОДІВ, які йдуть від батареї до споживача Крім відзначеного недоліком конструкції є виключення варіювання електричних параметрів батареї (ємності І напруги), зумовлених вимогами споживача, під певні ЗОВНІШНІ навантаження При цьому забезпечення варіювання можливо було б здійснити подвоєнням батарей, однак відмічене викликає значне збільшення розмірів, що виключає застосування в навігаційному обладнанні, зокрема на плавучих застережуючих знаках і буях, які мають обмеження об'єму шахти 3 урахуванням того, що зміна батарей на таких знаках і буях здійснюється плавучим транспортним засобом за один вихід в море, а споживані електричні параметри різні, виникає проблема - забезпечити варіювання електричних параметрів батарей та їх ресурса таким чином, щоб забезпечити ресурс кожного знака або буя з його повною виробкою до дати виходу в море плавзасобу Вказані вище батареї не забезпечують такого варіювання Відомий також спосіб збирання біполярної акумуляторної батареї шляхом поміщення в дисковий металевий корпус біполярних електродів на загальній металевій перемичці, края якої армовані у пластмасовій прокладці, електроліта, кришки і завальцівки края корпуса на кінцеві ділянки прокладки (див патент РФ № 2025000, Н01 М2/02, 10/34, опуб 15 12 94 р) [4] Недоліком способу є те, що він не забезпечує можливість сполучення блоків батарей для збільшення ресурса, а також не передбачає надійної ізоляції ВІДВОДІВ, що в умовах підвищеної вологості, попадання бризок і струменів води не забезпечує безпеку і надійність роботи батарей Найбільш близьким по технічній супі до заявленого винаходу, прототипом герметичної гальванічної батареї, є технічне рішення - батарея "Буй1М", яка містить контейнер відкритого типу, складений із стягнених гвинтовими стяжками днища і кришки та 3-х блоків первинних гальванічних еле ментів, встановлених одне на одного, при цьому блок має в плані форму восьмигранної призми, відводи блока скріплені методом скручування і розміщення по боковій поверхні батареї, а в якості первинних елементів використовують марганцево-цинкові з соляним електролітом (див книгу "Справочник по средствам навигационного оборудования Часть 1 Средства радиотехнические, гидроакустические, зрительные, звукосигнальные и источники питания», видавництво Міністерства оборони СРСР, головне управління навігації і океанографи, 1983 р , С 247250 - прототип) [5] Недоліками прототипа є • низька надійність герметизації батареї, так як використовується контейнер відкритого типу, а первинні елементи мають футляр з картону, • ненадійність ізолювання ВІДВОДІВ простою скруткою, • варіювання електричних параметрів здійснюється в межах значного розміру градації по ємності кратних 366 Ампер-годин, по напрузі кратних 1,5 Вольт, що не є економічним і виявляє недолік, описаний вище у прикладі аналогів [3] (4), • використання марганцево-цинкових елементів з соляним електролітом, які мають форму восьмигранної призми і значні розміри, не дозволяє максимально ефективно використовувати об'єм контейнера, що виявляє низький коефіцієнт його корисного використання і, як наслідок, блок складається з одного елемента, • складність і трудомісткість підключення батареї до споживача та и заміни з урахуванням здійснення робіт на воді, у відкритому морі Ознаками прототипа, які співпадають з суттєвими ознаками винаходу -герметична гальванічна батарея, який заявляється, є • контейнер, який містить стягнені гвинтовими стяжками днище та кришку, • блок, складений із первинних гальванічних елементів До причин, які є перешкодою в досягненні технічного результата, а саме підвищення надійності герметичності батареї як самого контейнера, так і ВІДВОДІВ блока, а також забезпечення зручності швидкої зміни та підключення батареї до споживача, відносяться • виконання контейнера у вигляді відкритої корзини, • використання марганцево-цинкових елементів з соляним електролітом, які мають порівняно низькі електричні параметри, великі габарити і вагу, нетехнолопчну форму восьмигранної призми і футляр з картону в наслідок чого можливе проникнення електроліту на корпус буя і замикання батареї, • ІЗОЛЯЦІЯ ВІДВОДІВ простою скруткою з застосуванням ізоляційної стрічки, • відсутність засобів керування роботою батареї В основу винаходу поставлена задача вдосконалити конструкцію батареї шляхом забезпечення надійної герметичності контейнера, ВІДВОДІВ блока і підвищення зручності монтажа і швидкості підключення батареї до споживача Поставлена у винаході задача вирішується тим, що в герметичній гальванічній батареї, переважно для навігаційного обладнання, яка містить блок із первинних гальванічних елементів, контейнер, який має стягнені гвинтовими стяжками днище та кришку з відводами блока, згідно винаходу, контейнер виконаний з прокладками, пошарово розміщеними по його внутрішньому контуру з можливістю охоплення блока, кришка забезпечена засобом керування роботою батареї і герметичним засобом виводу ВІДВОДІВ, а в якості первинних гальванічних елементів використовують марганцевоцинкові із лужним електролітом Поставлена задача вирішується і тим, що прокладки виконані по меншій мірі у вигляді трьох шарів з електроізоляційних матеріалів Поставлена задача вирішується і тим, що перший шар виконаний з поліетиленової плівки з товщиною шару не менш 0,5мм Поставлена задача вирішується і тим, що другий шар виконаний з поліуретана у формі стакана Поставлена задача вирішується і тим, що третій шар виконаний з пінопласту у формі дисків, Поставлена задача вирішується і тим, що засіб керування виконаний у вигляді тумблера Поставлена задача вирішується і тим, що герметичний засіб виводу ВІДВОДІВ блока виконаний у вигляді лабіринтної втулки або герметичного сальника Завдяки виконанню контейнера з прокладок з їх пошаровим розміщенням по внутрішньому контуру з можливістю охоплення блока, блок надійно герметизується, що виключає проникнення забортної води в контейнер, можливість замикання батареї на корпус навігаційного обладнання, одночасно блок надійно закріплюється, що підвищує вібро- і удароміцність Завдяки забезпеченню кришки засобом керування роботою батареї і герметичним засобом виводу ВІДВОДІВ блока, підвищується надійність герметичності як контейнера, так і ВІДВОДІВ і забезпечується зручність і швидкість монтажа у шахті навігаційного обладнання Завдяки використанню в якості первинних гальванічних елементів марганцево-цинкових з лужним електролітом підвищуються електричні параметри батареї з одночасним зменшенням розмірів, ваги блока і контейнера, виключається можливість замикання батареї на корпус навігаційного обладнання Виконання прокладок у вигляді, по меншій мірі, трьох шарів з електроізоляційних матеріалів сприяє надійності ізоляції блока та герметичності контейнера При цьому виконання першого шару з поліетиленової плівки з товщиною шару не менш 0,5мм, другого шару з пінополіуретану у формі стакана, третього шару з пшопласта у формі дисків надійно електроізолює блок, сприяє підвищенню його вібро- і удароміцності, виключає замкнення батареї на корпус навігаційного обладнання Виконання засобу керування роботою батареї у вигляді тумблера підвищує зручність і швидкість монтажу батареї і виключає несанкціоноване замикання батареї при підключенні до навігаційного обладнання Виконання герметичного засобу виводу ВІДВОДІВ блока у вигляді лабиринтної втулки або герме 48637 тичного сальника сприяє герметичності блока та контейнера, підвищує надійність ізоляції ВІДВОДІВ З урахуванням розміщення батареї в шахті навігаційного обладнання, яка в результаті експлуатації може бути частково заповнена забортною водою Найбільш близьким по технічній супі до винаходу, який заявляється, - способу збирання герметичної гальванічної батареї - прототипом, є спосіб збирання батареї "Буй-1М" (див вказану вище книгу, там же), який передбачає формування блоків з первинних гальванічних елементів і розміщення в контейнері, при цьому блок являє собою первинний гальванічний елемент, максимальна КІЛЬКІСТЬ блоків в контейнері -три, блоки з'єднують паралельно для забезпечення потрібної ємності споживача і послідовно для одержання напруги, потрібної для забезпечення споживача Недоліком способу збирання батареї є • її складність в силу значних розмірів первинних гальванічних елементів, нетехнолопчної їх форми у вигляді восьмигранної призми, яка не дозволяє ефективно використовувати об'єм контейнера, в зв'язку з чим він має форму відкритої корзини, що одночасно знижує надійність роботи батареї, так як и розміщують в шахті навігаційного обладнання, яка в процесі експлуатації може бути частково заповнена забортною водою, • низькі електричні параметри батареї, які з причини зазначеної вище, не дозволяють варіювати ними у широких межах і в тому числі, варіювати ресурс по ємності з кратністю менше 366 Ампергодин (ємність ОДНОГО блока, сформованого з одного елемента), що не економічно (див недолік аналогів [3], С 4) Ознаками прототипа - способу, які співпадають з істотними ознаками винаходу, який заявляється, є • формування блока з первинних гальванічних елементів, • розміщення в контейнер, • ізолювання ВІДВОДІВ блока Причинами, які є перешкоджаючими для досягнення технічного результату, а саме - формуванню блока з можливістю варіювання по ємності з мінімальною кратністю, і електричних параметрів в широких межах з одночасним зменшенням габаритів батареї, у прототипі є • використання в якості первинних гальванічних елементів марганцево-цинкових з сольовим електролітом маючих ємність 366 Ампер-годин, яка не дозволяє варіювати ємність блоків з меншою кратністю, • із-за значних габаритів елементів формування блока обмежується трьома встановленими один на одного елементами, що не дозволяє варіювати напругу в широких межах В основу винаходу поставлена задача вдосконалити спосіб збирання шляхом його спрощення і розширення функціональних можливостей використання шляхом забезпечення варіювання електричних параметрів батареї при одночасному зменшенні габаритів Поставлена задача вирішується тим, що в способі збирання герметичної гальванічної батареї, переважно для навігаційного обладнання, який містить формування блока із первинних галь 48637 8 підвищується надійність фіксації блока і спрощуванічних елементів, розміщення в контейнер і ізоється збирання лювання ВІДВОДІВ блоків, згідно винаходу, в якості Суть винаходів, які заявляються, пояснюється первинних гальванічних елементів використовукресленням, у КІЛЬКОСТІ 3-х фігур, і таблиця (додають марганцево-цинкові з лужним електролітом, а ток 1), на яких зображені фіг 1,2 - вид батареї для формування блока марганцево-цинкові елеВІДПОВІДНО спереду і зверху, фіг 3 - електрична менти первісне з'єднують в елементні стовпи, піссхема батареї, таблиця - параметри батареї і конля чого розміщують по формі кола в плані і фіксутейнера ють блок, при цьому конфігурацію контейнера вибирають по сформованому блоку з можливістю Герметична гальванічна батарея (фіг 1) місутворення зазору між ними тить блок 1, складений з первинних гальванічних елементів 2, в якості яких використовують круглі Поставлена задача вирішується і тим, що фікмарганцево-цинкові з лужним електролітом, в дансування блоку здійснюють пінополіуретаном (монному прикладі розмірністю LR 20 по ГОСТ 24721 тажною піною) Елементи з'єднують в елементні стовпи 3 методом Поставлена задача вирішується і тим, що КІЛЬточечного електроконтактного зварювання подвійКІСТЬ елементів в стовпі визначають по заданій ним електродом по ГОСТ 15 878-79 Блок формуспоживачем напрузі ють встановленням елементних стовпів (3) по фоПоставлена задача вирішується і тим, що діармі кола в плані (фіг 2) КІЛЬКІСТЬ СТОВПІВ m метр кола в плані визначають КІЛЬКІСТЮ елементвибирається від 1 до 48 КІЛЬКІСТЬ елементів в стоних стовпів по заданій споживачем ємності впі п вибирається від 1 до 12 (див фіг 3) При Поставлена задача вирішується і тим, що вецьому забезпечення варіювання m і п дозволяє личину зазору встановлюють по конфігурації бловиготовляти блоки з різноманітними електричними ка, яка визначається заданими споживачем парапараметрами напруги і ємності Електрична схема метрами, та контейнера, яка визначається блока проілюстрована на фіг 3 При цьому парапосадочним діаметром шахти навігаційного обламетр m забезпечує ємність блока, а п, ВІДПОВІДНО, днання напругу Формування блока з можливістю варіюПоставлена задача вирішується і тим, що з'євання по m і п дозволяє забезпечити ємність з днання елементів в стовпі здійснюють точечним кроком кратним 15 Ампер-годин і, ВІДПОВІДНО, наелектроконтактним зварюванням пруги з кроком 1,5 Вольт Блок 1 розміщено в герВикористання марганцево-цинкових елементів метичному металічному контейнері 4, який викоз лужним електролітом, які мають форму кола і наний у формі циліндра і який складається з високі електричні параметри, забезпечує можлиднища 5, кришки 6 і обічайки 7 вість варіювання електричних параметрів блока з мінімальним кроком по ємності і напрузі без збіЧерез кришку 6 та днище 5 пропущені чотири льшення його розмірів Формування блока з попегвинтові стяжки 8 По внутрішньому контуру конреднім з'єднанням марганцево-цинкових елементейнер містить прокладки 9, розміщені у вигляді по тів в елементні стовпи і розташуванням стовпів по меншій мірі трьох шарів Перший шар 10 виконаформі кола у плані з послідуючою фіксацією блока ний з поліетиленової плівки і він має товщину не дозволяє спростити спосіб збирання та забезпечименш 0,5мм Перед розміщенням в контейнер 4 ти ефективне сполучення високих електричних блок 1 механічно фіксують, для чого застосовують параметрів блока при мінімальних його розмірах пінополіуретан у вигляді монтажної піни Для заЗавдяки виконанню контейнера з конфігурацією по кріплення може, як варіант, додатково використоформі блока з можливістю утворення зазору між вуватись "скотч ", яким обв'язують блок Шар 10 ними, забезпечується розширення функціональних виконаний по формі блока 1 і щільно обхоплює можливостей використання батареї за рахунок його без зазору Другий шар 11 виконаний з полізабезпечення формування блока із заданиями уретана у формі стакана Третій шар 12 виконаний споживачем параметрами та контейнера, який з пінопласту у вигляді двох дисків, розміщених забезпечує його розміщення в шахті навігаційного один на днищі 5, другий під кришкою 6 Таким чиобладнання по заданному посадочному місцю ном блок 1 надійно заїзольований і щільно закріплений в контейнері 4 Конфігурацію і розмір конЗавдяки фіксуванню блока пшоуретаном (монтейнера 4 визначають по сформованному блоку 1 тажною піною) спрощується спосіб збирання і одВ таблиці 1 наведені типорозміри батареї та конночасно підвищується вібро- і удароміцність блотейнера Максимальний діаметр контейнера 4 зука мовлений посадочним діаметром шахти навігаційВизначення КІЛЬКОСТІ елементів в стовпі по заного обладнання і складає 290мм Для даній споживачу напрузі дозволяє варіювати назабезпечення можливості варіювання передбачепругою блока у широких межах ний зазор між контейнером 4 і блоком 1 Після Визначення діаметра кола в плані по КІЛЬКОСТІ розміщення блока 1 в контейнер 4 при різних їх елементних стовпів та по заданій споживачем ємсполученнях по розмірам згаданий зазор заповності дозволяє варіювати ємністю блока у широких нюють електроізоляційним матеріалом 9 із забезмежах з мінімальним кроком печенням герметичності контейнера Встановлення величини зазора по конфігурації блока, яка визначається заданими споживачем Для підвищення герметичності контейнера на параметрами та контейнера, яка визначається внутрішню і зовнішню поверхню в області кришки об'ємом шахти навігаційного обладнання, дозво6 і днища 5 може бути нанесений шар герметика ляє варіювати їх розмірами в широких межах або селікона Завдяки з'єднанню елементів в елементний Відводи блока 1 локалізують у двох зонах стовп точечним електроконтактним зварюванням кришки 6 Кришка 6 забезпечена засобом 13 керу 48637 10 вання роботою батареї в одній зоні, який викона(таблиця), ний, наприклад, у вигляді герметично заглушеного • забезпеченні варіювання блока по напрузі і тумблера Інша зона кришки 6, через яку виходять ємності, що дозволяє забезпечити заданий ресурс відводи для підключення батареї під зовнішнє надля різних зорових засобів навігаційного обладвантаження, обладнана герметичним засобом 14 нання, що дозволяє провести зміну батарей одновиводу, який виконаний у вигляді лабиринтної втучасно на усіх розміщених на території визначеної лки або герметичного сальника акваторії буях і застережуючих знаках, і, як наслідок, значно скоротити експлуатаційні витрати на Для зручності транспортування батареї на плавзасоби кришці 6 може бути виконаний рим 15 Робота батареї виконується таким чином ПП "Светотехника" (м Севастополь) почало роботи по виготовленню батарей, що виявляє неСтосовно заданих споживачем живлення елеобхідність патентного захисту виробів ктричних параметрів - напруги та ємності, визначають параметри блока m і п Визначають діаметр контейнера, висоту ПаДжерела інформації, що взяті до уваги раметри батареї приведені в таблиці Для устано1 Патент Російської Федерації №2011243, влення батареї в шахту навігаційного обладнання, Н01 М2/04//Н01 М10/52, опубл 15 04 94 р [1] підйомним засобом захоплюють батарею за рим 2 Патент Російської Федерації №2153734, 15 і опускають в шахту З'єднання ВІДВОДІВ З ЗОВН01 М2/02, опуб 27 07 2000 р [2] НІШНІМ споживачем живлення - навігаційним об3 Авторські св-ва колишнього СРСР ладнанням, здійснюють через герметичну втулку №1072701, Н01 М6/44, №736225, Н01 М6/34, 14 Включають тумблер 13 №785911, Н01 М6/34, №1050497, Н01М 6/32, № 683649, Н01 М6/42 (опублікування "для службоДемонтаж батареї після закінчення строку ексвого використання) [3] плуатації (ресурса) виконують аналогічним способом 4 Патент Російської Федерації № 2025000, Н01М 2/02, 10134, опуб 15 12 94 р [4] Додаткові переваги винаходів, які заявляються, в порівнянні з відомими аналогічними рішення5 Книга "Справочник по средствам навигацими полягають в онного оборудования Часть 1 Средства радиотехнические, гидроакустические, зрительные, зву• забезпеченні надійної герметичності контейкосигнальные и источники питания", вид-во нера і ВІДВОДІВ блоку від впливу соляного (морсьМіністерство оборони СРСР, Головне управління кого) тумана, водонепроникності при прямому понавігації і океанографи, 1983, С 247-250 - прототраплянні струменів води або атмосферних тип [5] опадів, • значному зниженні ваги та габаритів батареї Таблиця Парамет ри батареї Електричні Ємність :НапругаАмпер- : Вольт : год m U Min max . min max: min max 15 1,5 840 8 Тривалість D, мм розрядження : безпе- :Імиуль-. рервннйхивний годин : діб min max mm max: min max: min 1 1 12 Розм t p s i 214 48 60 1500 Вага : кг max: mm max minmax « • 0 240 400 Н.ММ : 290 Н,мм 56 Dj мм Min max: min max 430 0,2 600 Параметри контейнера 240 600 290 11 12 48637 8 6 ч 15 13 14 \l \ \ i t ТІ 1ХХХХХХ> 11 10 12 ЛЛ/ч'А 4.ІЦ I 5/ Фіг. 1 13 Фіг. 2 43 87 6 J 1 4 m 13 T I I X т т TTT TT Фіг. 3 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71