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Elektrischer Akkumulator.
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Akkumulator und bezweckt vor allem, die den nach dem Plattensystem gebauten Bleiakkumulatoren anhaftenden Mängel zu beseitigen.
Der wirksamste Plattenakkumulator ist derjenige, der in seinem inneren Aufbau möglichst wenig Metall, aber einen möglichst hohen Betrag an aktiver Masse aufweist. Die bisherigen Versuche, den Wirkungsgrad des Akkumulators auf Kosten des Metallgerippes zu erhöhen, scheiterten jedoch, da sich bei der geringsten Überlastung des Akkumulators ein Werfen der Platten nicht vermeiden lässt. Wendete man nicht die grösste Sorgfalt an, so bauchten sich die Platten aus und die aktive Masse wurde aus ihrer Lage gebracht, wobei sich dann gewöhnlich am Boden jeder Zelle nach einer gewissen Betriebsdauer eine Schlammsäule ansammelte.
Sorgte man ferner nicht dafür, dass eine Entladung der Plattenbatterie unterhalb der für die Entladung zulässigen elektromotorischen Kraft verhindert wurde, so war eine Sulfatierung unvermeidlich, und wurde eine Plattenbatterie im entladenen Zustande überhaupt vernachlässigt, so trat eine vollständige Sulfatierung der Platten und demzufolge eine rasche Zerstörung der Batterie ein. Andrerseits sucht ein fortwährendes Laden und Entladen die aktive Masse der Plattenakkumulatoren zu zersetzen, so dass nach einer Periode starker Beanspruchung der mit der Zersetzung verbundene Effektverlust ernstlich in Erwägung zu ziehen ist.
Der Akkumulator gemäss der vorliegenden Erfindung, bei dem im wesentlichen die nämlichen Materialien wie bei dem Plattensystem verwendet werden, besitzt nun zum Unterschiede von den letzteren Elektroden, die in Form von Blöcken mit keilförmigem Querschnitt gestaltet sind, so dass jeder Block einen geometrischen Körper bildet und zwei oder mehr Blöcke unter Isolierung ihrer Berührungsflächen zu einem grösseren, im wesentlichen regelmässigen geometrischen Körper vereinigt werden können.
Zweckmässig erhalten daher die Blöcke die Form von dreiseitigen Prismen oder Zylindersektoren, so dass zwei oder mehrere Blöcke zu Gruppen von Körpern mit viereckigem oder kreisförmigem Querschnitt zusammengesetzt werden können. Auf alle Fälle sind die Blöcke so gestaltet, dass sie längs einer Kante ihre grösste Dicke aufweisen, die jedoch nach der gegenüberliegenden Kante hin allmählich abnimmt, und zwar zu verhältnismässig dünnen Wandstärken, so dass man einen Metallkern verwenden kann, der von einer verhältnismässig dicken aktiven Masse umgeben ist und daher eine Zelle entsteht, die den Kräften vollkommen widerstehen kann, die gewöhnlich auf die üblichen Akkumulatorenelektroden nach dem Plattensystem zerstörend einwirken.
Die Zeichnung stellt einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dar. Fig. i zeigt eine Akkumulatorenzelle mit kreisförmigem Querschnitt im Schaubild, Fig. 2 im Schnitt im grösseren Massstabe, Fig. 3 stellt den Metallkern eines segmentförmigen Elektrodenblockes im Schaubild dar, Fig. 4 die vollständige Elektrode, während die Fig. 5 bis 8 verschiedene Querschnittsformen von zusammengesetzten Akkumulatorenelektroden veranschaulichen.
Die Elektrode besteht aus einem Kernskelett 1 aus Blei, das aus einer Anzahl Längsschienen 2 mit Querstegen 3, die zusammengegossen sein können, oder in anderer geeigneter Weise zusammengesetzt ist. Am oberen Ende ist eine Kopfplatte 4, am unteren Ende eine Fussplatte 5 vorgesehen, die der Querschnittsform der fertigen Elektrode entsprechen, wobei die Kopfplatte eine nach aussen vorstehende Klemme 6 besitzt. Selbstverständlich kann auch der ganze Kern mit den Stirnplatten und der Klemme in einem Stück aus Blei, insbesondere aus Antimonblei, gegossen werden, das durch das Laden und Entladen der Zelle nicht wesentlich angegriffen wird.
Bei den verschiedensten Formen der Elektroden selbst kann der Metallkern die aus Fig. 3 ersichtliche Gestalt und Ausbildung besitzen, während die Stirnplatten 4 und 5 immer der Querschnittsform der endgültigen Elektrode angepasst werden. In Fig. i bis 4 stellen die Elektroden 7 Sektoren eines Zylinders dar, wobei jeder Sektor einen Winkel von 600 einschliesst, während bei der Ausführung nach Fig. 8 die Elektroden 7a einen Zylindersektor mit einem Winkel von 1800 bilden und bei der Ausführung nach Fig. 5 und 7 Elektroden 7b von dreieckigem Querschnitt angenommen sind.
Die Elektroden werden dadurch gebildet, dass man um den Kern 1 zwischen der Kopfund Fussplatte 4 und 5 eine aktive Masse, wie sie bei Bleiakkumulatoren gebräuchlich ist, durch Eingiessen oder in anderer Weise anbringt, so dass eine sogenannte Blockelektrode entsteht zum Unterschiede von einer Plattenelektrode, bei welcher die Dicke gewöhnlich nur einen geringen Bruchteil ihrer Breite beträgt, während bei der Blockelektrode die grösste Dicke mehr als die
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Hälfte der Breite ausmachen kann und der Block von der Stelle der grössten Dicke nach der entgegengesetzten Seite hin allmählich schmäler wird.
Jeder Block ist zwischen den Platten 4 und 5 von einer Schicht 9 aus geeignetem, isolierendem und der Füllsäure widerstehendem Material umgeben ; dies kann z. B. gesponnenes Glas oder Glaswolle sein, die sowohl isolierend wirkt als auch säurebeständig und zudem genügend durchlässig ist, um dem Elektrolyten den freien Zugang zu der Oberfläche der Blockelektrode zu gestatten. Da die Isolierschichte verhältnismässig wenig Haftfestigkeit besitzt, so ist sie von einer Hülle 10 aus einem Material umschlossen, das-die erforderliche Widerstandsfähigkeit aufweist und auch isolierende Eigenschaften besitzt. Ein solches Material ist z. B. Zelluloid, das jedoch, um den Elektrolyten nicht von den Elektroden abzuhalten, mit einer grossen Anzahl Durchlochungen 11 versehen ist.
Werden die Elektroden miteinander vereinigt, so könnten die Durchlochungen 11 der einen Schutzhülle 10 leicht von der benachbarten Schutzhülle verdeckt werden. Um dies zu verhindern, werden sie durch geeignete isolierende Körper, wie z. B. mit Lochungen 13 versehene, gewellte Zelluloidstreifen 12 getrennt, die zwischen die angrenzenden Flächen der Schutzhüllen 10 eingesetzt werden.
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Blockelektrode vorhanden, dass diese Energie bei Unterbrechung der Entladung die Spannung sofort wieder auf ihre normale Höhe treibt, auf der sie unverändert bleibt, so dass die Bildung von Sulfat verhindert wird. Zur vollständigen Entladung der Zelle muss der residuelle Strom entnommen werden.
Der zentrale Kern ist von der aktiven Masse vollständig eingeschlossen, die durch die seitlichen Deckplatten gehalten wird, welche die gleichen Abmessungen besitzen wie die Querschnittsform der Elektrode. Ferner ist jede Elektrode von einer durchlässigen Hülle aus isolierendem und von dem Elektrolyten nicht angreifbaren Material umgeben, die eine Verschiebung der aktiven Masse verhindert, insbesondere, wenn die Elektroden zu einem Ganzen vereinigt sind. Die Schutzhülle lässt ferner ein Quellen der aktiven Masse nicht zu, während die Fussplatte die aktive Masse am Herabfallen auf den Boden des Zellengefässes hindert.
Die Elektroden gemäss der Erfindung besitzen ein geringeres Gewicht und eine grössere Kapazität pro Gewichtseinheit als die gebräuchlichen Plattenelektroden, da das Verhältnis der aktiven Masse zu dem metallischen Blei grösser ist, und da das Bleioxyd leichter ist als metallisches Blei, so ist die Elektrode als Ganzes verhältnismässig leichter, und zwar etwa um ein Drittel leichter als eine Plattenelektrode von der gleichen Kapazität.
Die Konstruktion der Batterie ermöglicht es, die Zellen zu entladen, umzukehren, wieder zu laden und dann kurzzuschliessen, und zwar mehrere Male hintereinander, ohne dass ein Abfallen der aktiven Masse-oder ein Werfen der Elemente eintritt.
Die angeführten Vorteile des Akkumulators gemäss der Erfindung wurden durch praktische Versuche festgestellt und sind dem Umstand zuzuschreiben, dass jede Elektrode einen Block mit einem zentralen metallischen Träger bildet, der von der aktiven Masse auf eine solche Tiefe nach allen Richtungen eingeschlossen ist, dass eine Entladung auf die normale oder zulässige minimale Spannung ihm keinen Schaden zufügen kann.
Die Elektrode ist entweder vollkommen dreieckförmig im Querschnitt, wie die Ausführungsbeispiele nach Fig. 5 bis 7 zeigen, oder annähernd dreieckförmig, wie die Elektroden nach Fig. i bis 40und Fig. 8. Die angenäherte Dieieckform erleichtert die Vereinigung der Elektroden zu einem geometrischen Körper von möglichst geringer Querschnittsfläche bei einer verhältnismässig grossen wirksamen Fläche der Elektroden zueinander. Unter dem dreieckförmigen oder annähernd dreieckförmigen Querschnitt der Elektroden soll im folgenden auch die Sektorform nach Fig, i bis 4 und Fig. 8 verstanden werden. Auf alle Fälle ist zu beachten, dass, wenn die Elektroden miteinander vereinigt sind, die angrenzenden Flächen benachbarter Elektroden nicht parallel sind mit den übrigen-Flächen derselben.
Unter der annähernd dreieckförmigen Gestalt der Elektroden soll also eine solche Form verstanden werden, bei der die Elektrode von einem mittleren Teil ab nach den gegenüberliegenden Kanten hin allmählich schmäler wird, während der Metallkern oder-träger an einer Stelle gelagert ist, die etwa mit diesem mittleren Teil zusammenfällt.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Elektrischer Akkumulator mit Elektroden in Blockform von im wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zentralen metallischen Träger besitzen, der von der aktiven Masse auf eine solche Tiefe nach allen Richtungen eingeschlossen ist, dass er durch eine Entladung bis zu der zulässigen minimalen oder normalen Spannung nicht nachteilig beeinflusst wird.