AT380130B

AT380130B - Verfahren zur selbsttaetigen dosierung der in einen behaelter, insbesondere eine elektrische akkumulatorzelle einzubringende fluessigkeit, sowie vorrichtungen zu seiner durchfuehrung

Info

Publication number: AT380130B
Application number: AT0047683A
Authority: AT
Original assignee: Herrmann Willy
Priority date: 1981-08-19
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1986-04-10
Also published as: GB2107919B; IT8222659A0; GB2107919A; DE3132734C1; FR2511787A1; JPS5839913A; ATA47683A; IT1153137B; IT8222659A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Dosierung der in einen Behälter, insbesondere eine elektrische Akkumulatorzelle beim Nachfüllen einzubringenden Flüssigkeit, wobei ein von einer Speiseleitung abzweigender Rohrstutzen nach unten bis unter den gewünschten Flüssigkeitspegel in den Innenraum des Behälters, bzw. der Akkumulatorzelle ragt, sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, zur Durchführung des Nachfüllvorganges bei elektrischen Akkumulatorzellen eine Vorrichtung zu verwenden, bei der ein mit einer Speiseleitung kommunizierender Rohrstutzen von oben her in die zu ergänzende Flüssigkeit eintaucht (vgl. DE-OS 3002288). Hiebei soll der Pegelstand der in dem Rohrstutzen befindlichen Flüssigkeit die Dosierung der einzubringenden Flüssigkeitsmenge bewirken. Da die in dem Rohrstutzen befindliche Luftmenge nach aussen beiderseits durch die einzubringende Flüssigkeit abgeschlossen ist, setzt ein einwandfreies Arbeiten der Vorrichtung voraus, dass diese Luftmenge unverändert erhalten bleibt. Diese Voraussetzung ist jedoch nicht erfüllt, da das in eine Akkumulatorzelle einzubringende Wasser bekanntlich entsalzt sein muss und daher die Eigenschaft hat, eine gewisse Luftmenge zu absorbieren.

Das in dem Rohrstutzen enthaltene Luftvolumen nimmt also im Laufe der Zeit stetig ab, so dass mit der Zeit eine gewisse wachsende Überdosierung eintritt, die schliesslich zum Überlaufen der Zelle führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit anzugeben, eine selbsttätige Dosierung der nachzufüllenden Flüssigkeit zu erreichen, bei der über beliebig lange Zeit die unveränderte Einhaltung des gewünschten Pegelstandes in der Zelle jeweils nach Abschluss eines jeden Nachfüllvorganges gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass bei Verwendung der eingangs beschriebenen Anordnung die Nachfüllung durch ein Verfahren erfolgt, bei dem in der Speiseleitung und dem Rohrstutzen jeweils nach Beendigung eines jeden Nachfüllvorganges der Luftdruck dem in dem Behälter, bzw. der Akkumulatorzelle herrschenden Luftdruck angeglichen und zu Beginn des folgenden Nachfüllvorganges zuerst ein genügend hoher Luftdruck erzeugt wird, um die in dem Rohrstutzen befindliche Flüssigkeit aus diesem zu verdrängen.

Auf diese Weise wird erreicht, dass unabhängig von der Tatsache, dass das entsalzte Wasser eine gewisse Luftmenge absorbiert (und nebenbei auch unabhängig von eventuellen Temperaturschwankungen), bei jedem Nachfüllvorgang von den gleichen Pegelverhältnissen ausgegangen wird.

Im folgenden soll der nachzufüllende Behälter, bzw. die Akkumulatorzelle der Einfachheit halber stets nur als "Zelle" bezeichnet werden, wobei stillschweigend unterstellt sei, dass die oben genannten Möglichkeiten miterfasst sind.

Zur Durchführung des Verfahrens können Vorrichtungen verschiedener Ausführungsform herangezogen werden, die jedoch stets die Verwendung eines von einer gegebenenfalls einer Vielzahl von Zellen gemeinsam zugeordneten Speiseleitung abgezweigten und in das Innere der Zelle bis unter den gewünschten Flüssigkeitspegel ragenden Rohrstutzens als Merkmal aufweisen.

Im folgenden sollen an Hand der Zeichnungen verschiedene Ausführungsmöglichkeiten als Beispiele für Vorrichtungen dargestellt und beschrieben werden, die die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung gestatten. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 eine Vorrichtung, bei der die Druckregulierung für den Rohrstutzen für alle an eine gemeinsame Speiseleitung angeschlossenen Zellen gemeinsam an dem die Nachfüllflüssigkeit enthaltenden Behälter erfolgt ; Fig. la eine Detaildarstellung der Regelanordnung in der Vorrichtung gemäss Fig. l, in vergrössertem Massstab ; Fig. 2 eine Vorrichtung zur Nachfüllung einer stationären Batterie, bei der die Druckregulierung den einzelnen Zellen zugeordnet und ein der Speiseleitung vorgeschaltetes Nivelliergefäss vorgesehen ist ;

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Nachfüllen nichtstationärer Batterien, bei der die Druckregelung in gleicher Weise vorgesehen ist, wie in Fig. 2, aber je ein Nivelliergefäss der Speiseleitung vor-und nachgeschaltet ist ; Fig. 4 die Darstellung einer Gesamtanlage, die nach
EMI1.1
Vorrichtung gemäss der Erfindung.

In den Zeichnungen sind einander entsprechende Teile mit gleichen Hinweiszeichen versehen.

Bei allen Beispielen ist willkürlich unterstellt, dass eine aus mehreren Zellen-l-bestehende Batterie über eine gemeinsame Speiseleitung --3-- versorgt wird, was natürlich nicht ausschliesst, dass unter Umständen auch nur eine Einzelzelle an die Vorrichtung angeschlossen sein kann.

EMI2.1

--3-- alsrohr --53-- mit diesem verbundenen Überlaufgefäss --52--, sowie der Pumpe --54-- mit dem Steigrohr --55--. Unmittelbar am Boden des Nivelliergefässes --52-- ist in dem Fallrohr --53-- ein Durchbruch --56-- vorhanden. Das Nivelliergefäss --51-- ist hinsichtlich der nachzufüllenden Zellen-l-so angeordnet, dass durch den oberen Rand des Rohres --53-- die Niveaulinie N festgelegt ist, durch die in allen den Zellen --1-- zugeordneten Kammern --4--, bzw.

Glocken --42-der während des Nachfüllvorganges herrschende Pegelstand bestimmt ist. Durch die Pumpe --54-wird über die Leitung --55-- während des Nachfüllvorganges die Flüssigkeit aus dem Überlaufgefäss --52-- in das Nivelliergefäss --51-- gebracht, wobei der Überschuss durch das Rohr --53- in das Überlaufgefäss --52-- zurückfliesst. Der Durchbruch --56-- ist so dimensioniert, dass durch ihn nur ein Bruchteil der durch die Pumpe --54-- geförderten Flüssigkeitsmenge hindurchtreten kann.

Der Nachfüllvorgang spielt sich in gleicher Weise ab, wie dies an Hand der Fig. l bereits beschrieben ist, d. h. dass die Flüssigkeit über den Rohrstutzen --11-- solange in die Zelle fliesst, bis auf Grund des hydrostatischen Drucks infolge des Pegelunterschiedes zwischen dem Flüssigkeitsstand in der Zelle-l-und dem Rohrstutzen --11-- der Luftdruck in letzterem einen weiteren Zufluss an Flüssigkeit verhindert.

Nach Beendigung des Nachfüllvorganges, d. h. nach Abschalten der Pumpe --54-- fliesst die in der Speiseleitung --3-- und den Kammern --4-- noch enthaltene Flüssigkeit über die Speiseleitung --3-- zum Nivelliergefäss --51-- und von dort durch den Durchbruch --56-- in das Überlaufgefäss --52-- zurück. Der Luftdruck in der Speiseleitung, die durch die Öffnungen --41-- der Kammern --4-- mit der atmosphärischen Luft in Verbindung steht, und damit in den Rohrstutzen --11--, gleicht sich dem Luftdruck in der Zelle-l-an und der Flüssigkeitspegel im Rohrstutzen --11-- und in der Zelle-l-sind gleich.

Wird nun erneut ein Nachfüllvorgang eingeleitet, so strömt Flüssigkeit in der oben geschilderten Weise in die Speiseleitung und die Kammern --4--. Sobald ihr Pegel die untere Kante der Glocken --42-- erreicht, wird jeweils die in dem ringförmigen Teilraum --43-- eingeschlossene Luft in den Rohrstutzen --11-- gedrückt und verdrängt die in diesen eingedrungene Flüssigkeit, bis ein Gleichgewicht der Drücke hergestellt ist. Die Dosierung geht also stets von den gleichen Anfangsbedingungen aus.

In diesem Fall ist die Speiseleitung an ihrem Ende durch eine Verschlusskappe abgeschlossen.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, wie sie zur Versorgung von nichtstationären Batterien in Frage kommt, beispielsweise von Batterien für Elektrokarren oder Fernlastwagen. In diesem Fall sind vorteilhafterweise zwei Nivelliergefässe --51 und 51'-- vorgesehen, von denen eines --51-- eingangsseitig und das andere ausgangsseitig an der Speiseleitung vorgesehen sind. Die Nivelliergsfässe --51, 51'-- sind fest mit der Batterie verbunden und werden zur Durchführung des Nachfüllvorganges über Schlauchleitungen --53, 53'und 55-- an die Speiseeinrichtung --5-angeschlossen. der Nachfüllvorgang selbst spielt sich in gleicher Weise ab, wie bei der Vorrichtung gemäss Fig. 2.

Das zweite (ausgangsseitige) Nivelliergefäss --51'-- gestattet die Durchführung des Nachfüllvorganges auch dann, wenn-bei nichtstationären Batterien - die zu versorgende Batterie nicht vollkommen waagrecht steht. Das ausgangsseitige Nivelliergefäss --51'-- ist in Höhe der Niveaulinie N durch die Öffnung --56-- mit der Leitung --53'-- verbunden, so dass ein Über-
EMI3.1
Batterie) aus der Speiseleitung --3-- entfernen zu können, ist ausser der Öffnung --56-- noch in Höhe des Bodens des Nivelliergefässes --51'-- noch eine weitere Öffnung --56'-- zur Leitung - vorgesehen ; der Querschnitt dieser zusätzlichen Öffnung --56'-- ist so klein gewählt, dass die während des Füllvorganges zugeführte Flüssigkeitsmenge den möglichen Durchfluss weit übertrifft.

Da die einzelnen Vorgänge den zuvor beschriebenen entsprechen, und die einzelnen Analogien zu Fig. 2 ohne weiteres erkennbar sind, dürfte sich eine ins Einzelne gehende Beschreibung hier erübrigen.

Natürlich besteht auch die Möglichkeit, ein Nivelliergefäss in der Mitte der Speiseleitung, also zwischen den Zellen, anzuordnen und das von der Pumpe kommende die Flüssigkeit zuführende Rohr in dieses Gefäss münden zu lassen, von dem aus dann die Speiseleitung nach zwei Seiten hin versorgt wird.

In Fig. 4 ist der Aufbau einer Gesamtanlage zur Nachfüllung von Akkumulatorenbatterien gezeigt, bei der die zur Durchführung des Dosierverfahrens dienende Vorrichtung sowohl im Auf- bau, als auch in der Wirkungsweise weitgehend mit der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung überein- stimmt ; der einzige Unterschied besteht darin, dass in den Zeichnungen das zweite Nivelliergefäss --51'-- und die Rücklaufleitung-53'-weggelassen sind. Selbstverständlich können diese aber im Bedarfsfall ohne weiteres vorgesehen werden ; andernfalls ist die Speiseleitung --3-- an ihrem
Ende durch eine Verschlusskappe abgeschlossen.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, erfolgt die Versorgung der Batterie über einen Ionenaustauscher --6--, der über die Leitung --62-- und das von einem mit dem in dem Gefäss --52-- befindlichen Schwimmer --63-- verbundenen Quecksilberkippkontakt über die elektrische Leitung --65-- gesteuerten Magnetventil --64-- an das öffentliche Wasserversorgungsnetz angeschlossen ist. Der Nachfüllvorgang wird eingeleitet durch Öffnen des handbedienten Ventils --66-- und gleichzeitiges Anlassen des die Pumpe --54-- antreibenden Motors.

Statt nach Beendigung des Nachfüllvorganges die in der Speiseleitung --3-- und den dieser zugeordneten Kammern --4-- befindliche Flüssigkeit über die Speiseleitung --3-- wieder in den Behälter --52-- zurückflisses zu lassen und so den Druckausgleich zwischen den Zellen-l- und den Rohrstutzen --11-- herzustellen, besteht auch die Möglichkeit, die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise auszuführen, in der eine mit einer stationären Batterie fest verbundene Nachfüllvorrichtung dargestellt ist.

Hier ist jeweils in dem die Scheidewand zwischen der Kammer --4-- und der Zelle --1-- bildenden Boden der Kammer --4-- eine Öffnung --47-- geringen Durchmessers vorgesehen, in der ein abgewinkelter Metall- oder Kunststoffstab --7-- angeordnet ist, der den wirksamen Querschnitt der Öffnung --47-- so weit verringert, dass die noch in der Speiseleitung --3--, bzw. der Kammer - -4-- befindliche Flüssigkeit nur langsam in die Zelle --1-- tropft, anstatt in das Gefäss --51-- zurückzufliessen. Die Niveauhaltung ist analog zu der in Fig.

2 gezeigten Anordnung mittels eines Rohrs --53-- erreicht, in dem jedoch der Durchbruch --56-- fehlt, da ja die in der Speiseleitung --3-- und den Kammern --4-- befindliche Flüssigkeit nicht in das Nivelliergefäss --51--, bzw. das Überlaufgefäss --52-- zurückgebracht werden soll.

Um die Bildung einer Flüssigkeitskuppe an der oberen Öffnung des Rohrstutzens --11-- zu verhindern, kann vorteilhafterweise an der oberen Abschlusswand der Kammern --4-- ein zylindrischer Stift vorgesehen sein, der nach unten bis in die obere Öffnung des Rohrstutzens-11ragt und dessen Durchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Rohrstutzens. Selbstverständlich kann die Ctbere Absehlusswand der Kammern --4-- als abnehmbarer Deckel ausgebildet sein.

PATENTANSPRÜC
1. Verfahren zur selbsttätigen Dosierung der in einen Behälter, insbesondere eine elektrische Akkumulatorzelle beim Nachfüllen einzubringenden Flüssigkeit, wobei ein von einer Speiseleitung abzweigender Rohrstutzen nach unten bis unter den gewünschten Flüssigkeitspegel in den Innenraum des Behälters, bzw. der Akkumulatorzelle ragt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speiseleitung (3) und dem Rohrstutzen (11) jeweils nach Beendigung eines jeden Nachfüllvorganges der Luftdruck dem in dem Behälter, bzw. der Akkumulatorzelle (1) herrschenden Luftdruck angeglichen und zu Beginn des folgenden Nachfüllvorganges zuerst ein genügend hoher Luftdruck erzeugt wird, um die in dem Rohrstutzen (11) befindliche Flüssigkeit aus diesem zu verdrängen.

Claims

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speiseleitung (3) vorgesehen ist, von der zu jeder Zelle (1) ein Rohrstutzen (11) abzweigt, der nach unten in den Innenraum der Zelle (1) bis unter den Soll-Pegel der in der Zelle (1) befindlichen Flüssigkeit reicht und der mit der Speiseleitung.

über eine Öffnung (14) geringen Durchmessers verbunden ist, dass ferner ein die einzubringende Flüssigkeit enthaltendes, von einem Vorratsbehälter (29) gespeistes Gefäss (21) vorgesehen ist, in welches ein mit der Speiseleitung verbundenes Rohr (23) soweit hineinragt, dass die in seinem Innern vorhandene Flüssigkeitssäule <Desc/Clms Page number 5> dem in der Speiseleitung gewünschten Luftdruck entspricht, und dass schliesslich eine an die Speiseleitung (3) angeschlossene Pumpe (24) vorgesehen ist, die mit einem in das Gefäss (21) eintauchenden Steigrohr (25) sowie einem sich gegen die atmosphärische Luft öffnenden Luft-Ansaugestutzen (26) verbunden ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speiseleitung (3) vorgesehen ist, die mit jeweils einer jeder Zelle (1) zugeordneten Kammer (4) versehen ist, und dass in jeder dieser Kammern (4) ein durch eine mit der oberen Abschlusswand der Kammern zusammenhängende Wandung gebildeter sich nach unten öffnender Raum (42) vorhanden ist, in den ein bis unter den Soll-Pegel der in der Zelle (1) befindlichen Flüssigkeit reichender Rohrstutzen (11) mit seinem oberen Ende um einen gewissen Betrag hineinragt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Speiseleitung (3) mindestens ein Nivelliergefäss (51) angeschlossen ist, und dass die von der die Flüssigkeit fördernden Pumpe (54) kommende Leitung (55) in diesem Nivelliergefäss (51), bzw. einem dieser Nivelliergefässe mündet.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Trennwand zwischen Kammer (4) und Zelle (1) bildende Boden der Kammer (4) mit einer Öffnung (47) versehen ist, in die ein abgewinkelter Metall- oder Kunststoffstab (7) eingesteckt ist, der den wirksamen Querschnitt der Öffnung (47) verringert.