Vorrichtung zur Aufnahme<B>und</B> zum Stromanschluss von Akkumulatorenplatten, insbesondere elektrischer Akkumulator Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auf nahme und zum Stromanschluss von Akkumulatoren platten, z. B. einen elektrischen Akkumulator, mit im Abstand angeordneten, einseitig offenen Führungen, in welche die Akkumulatorenplatten eingeschoben sind.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass auf die sonst zwischen den Elektroden angeordneten Sepa- ratoren verzichtet werden kann, wodurch sich nicht nur eine Verringerung des Gewichtes, sondern auch eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit des Akkumu lators ergibt, da die Bewegung der Ionen im Elektro lyten durch die Separatoren nicht behindert wird.
Bei einer bekannten Ausführung eines elektrischen Akkumulators sind die Elektroden in im Gehäuse vorgesehenen Nuten einschiebbar. Die Elektroden platten gleicher Polarität sind bei dieser Konstruktion mit einer gemeinsamen Polbrücke verlötet bzw. ver schweisst, die ihrerseits wieder die Polköpfe trägt, welche den Gehäusedeckel -durchdringen, der durch Ausgiessen mit Vergussmasse abgedichtet ist.
Diese Ausführung weist jedoch Nachteile auf. Wird beispielsweise eine Elektrodenplatte schadhaft und muss sie ausgetauscht werden, so muss zunächst die Vergussmasse vom Deckel entfernt werden, worauf dieser angehoben werden kann. Die Elektrodenpakete werden nun aus dem Gehäuse herausgezogen und die schadhafte Platte von der Polbrücke gelöst. Beim Auflöten lösen sich jedoch auch die übrigen benach barten Platten, so dass das Austauschen von schad haften Elektroden zeitraubend und kostspielig ist.
Die Nachteile der bekannten Konstruktion werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die Führungen Kontakteinrichtungen zur elektrischen Verbindung mit den Akkumulatorenplatten aufweisen. Bei dieser Anordnung wird daher gleichzeitig mit dem Einschieben der Elektrode in die Führung der elek trische Anschluss hergestellt, so dass jede Löt- bzw. Schweissarbeit entfallen kann und die Reparaturkosten reduziert werden.
Vorteilhaft bestehen die Führungen aus in das Gehäuse einsetzbaren Rahmen, die z. B. durch Sehrauben untereinander verbunden sind. Diese Füh rungen können auch nachträglich in schon bestehende Gehäuse eingesetzt werden. Die Führungen bestehen zweckmässig aus Isolierstoff, z. B. aus Kunststoff oder Hartgummi, in welchen Führungen die Kontaktein richtungen, z. B. metallische Schienen, befestigt sind.
Die Führungen sind z. B. in den Wänden des Gehäuses vorgesehen und die Kontakteinrichtungen und deren Verbindungsleiter in die Wände eingebettet oder an diesen befestigt. Zweckmässig werden die Kontakeinrichtungen mit den Verbindungsleitungen und Anschlussklemmen in das Gehäuse mit einge gossen. Bei der Montage werden dann nur die Akku mulatorenplatten eingeschoben und der Deckel aufge setzt.
Vorteilhaft sind die Führungsrahmen aus Metall- profilleisten aufgebaut. Die Führungen weisen zweck mässig in an sich bekannter Weise Nuten auf, in wel che die Akkumulatorenplatten bzw. Fortsätze der selben einschiebbar sind. Die Nuten können Recht eck-, Trapez- oder einen kreissegmentförmigen Quer schnitt aufweisen. Es ist an sich auch denkbar, die Führungen mit Leisten zu versehen, die mit entspre chenden Nuten in den Elektrodenplatten zusammen wirken.
Diese Anordnung erfordert jedoch eine relativ komplizierte Ausbildung der Elektroden.
Die Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise auf elektrische Akkumulatoren anwendbar. Sie bietet jedoch auch bei einer Vorrichtung zum Formieren von für Akkumulatoren bestimmte Elektrodenplatten er hebliche Vorteile.
Bisher werden Akkumulatorenplatten in der Weise hergestellt und formiert, dass man mehrere Platten mit den Endabmessungen über Stege zu einer grö sseren Einheit verlötet. Diese grösseren, z. B. aus vier Elementen bestehenden, Aggregate werden in geeig neter Weise formiert und hierauf an den Stegen geteilt, so dass Platten mit dem Endmass erhalten werden. Dieses Herstellungsverfahren bedingt einen relativ grossen Arbeitsaufwand, der durch das Löten und das Beschneiden der Platten bedingt ist. Ausser dem tritt bei derartigen Formierverfahren in der Regel ein Verwerfen der Platten ein.
Wird die erfindungsgemässe Vorrichtung für For- mierungszwecke herangezogen, so wird gleichzeitig mit dem Einschieben der Elektrode in die Führung der elektrische Anschluss hergestellt, so dass jede weitere Massnahme für den Anschluss der Platten wegfällt. Sowohl beim Einsetzen als auch bei der Entnahme der Platten kann in erheblichem Ausmass an Zeit eingespart werden und ausserdem tritt im Gegensatz zu bekannten Formiermethoden keinerlei Materialabfall auf. Die erfindungsgemässe Vorrichtung gewährleistet demnach sowohl zeitlich als auch mate rialbedingt ein sehr rationelles Arbeiten.
Bei Verwen dung von Nuten ist der Nutenquerschnitt entsprechend der speziellen Profilgebung der Elektrodenplatte bzw. deren Fortsätze ausgebildet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung erhält man, wenn die elektrisch leitend ausgebildeten, insbesondere metallischen Führungen auf gegenüber liegenden Plattenrandseiten angeordnet sind und auf jeder dieser Seiten eine Sammelschiene bilden, wobei entsprechend der Polarität der Platten in den Füh rungen alternierend Isoliereinlagen vorgesehen sind. Zweckmässigerweise wird jede Sammelschiene aus einem am Gehäuse anliegenden, einteiligen, metal lischen und mit Nuten versehenen Formkörper be stehen, z. B. aus einer entsprechend profilierten Me tallplatte.
Die Vorteile bei einer derartigen Ausführung be stehen darin, dass die notwendige Zahl der Kontakt stellen in erheblichem Mass verringert werden kann. Ausserdem ergeben sich konstruktive Vereinfachungen und vor allem besteht fertigungstechnisch die vorteil hafte Möglichkeit, für die Kontaktplatten eine ein heitliche Form zu wählen.
Da die Elektrodenplatten an ihren Rändern in den Führungen gehalten sind, können die Platten relativ dünnwandig ausgebildet werden, wenn eine Durch biegung in der Mitte der Platte vermieden wird. Dies kann durch Vorsehen von Rippen erfolgen. Es ist jedoch zweckmässiger, die Platten mit wellen- oder zickzackförmigem Querschnitt auszuführen, da bei dieser Anordnung nicht nur eine wesentliche Ver besserung der Festigkeitseigenschaften, sondern auch eine Vergrösserung der wirksamen Oberfläche auftritt.
Obwohl die Kontaktgabe zwischen Elektroden platte und Kontakteinrichtung im allgemeinen befrie- digend ist, ist es in gewissen Fällen, z. B. bei Kontakt einrichtungen aus relativ hartem Material, von Vorteil, wenn die Kontakteinrichtungen und bzw. oder die Elektrodenplatten an den gegenseitigen Kontaktflä chen aufgerauht sind. Damit wird eine punkt- bzw. linienförmige Kontaktgabe erreicht, die auch in schwierigen Fällen eine besonders gute Kontaktwir kung gewährleistet..
Da die Stromzuführung zu den Platten über in Führungen vorgesehene Kontakteinrichtungen erfolgt und die Platten daher relativ dünnwandig ausgebildet sein können, besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass die Kontakteinrichtungen mit Elektroden in Verbindung stehen, die aus min destens zwei, im Abstand voneinander angeordnete und zu einer Einheit verbundene Platten aufgebaut sind. Damit ergibt sich eine beachtliche Erhöhung der Kapazität und damit der Leistungsfähigkeit von Batte rien im Vergleich zu den bekannten Ausführungen mit Einfachplatten.
Der allgemeinen Auffassung entsprechend dürfte zwar erwartetwerden, dass dann; wenn sich gleichpolige Platten vor allem bei entsprechend geringem Abstand, gegenüberstehen, die einander zugekehrten Platten oberflächen elektrisch nicht wesentlich ins Gewicht fallen. Es konnte jedoch festgestellt werden, dass diese Ansicht durch die Praxis nicht bestätigt wird. So weisen z. B. Elektroden, die sich aus zwei Platten aufbauen, gegenüber Einzelplatten fast die doppelte Kapazität auf.
Auf Grund dieser Tatsache ergibt sich die<B>Mög-</B> lichkeit, einen Akkumulator entsprechend hoher Ka pazität sehr raumsparend aufzubauen, was in den meisten Fällen als grosser Vorteil zu werten ist.
Weiters wurde festgestellt, dass der Abstand der einzelnen Platten der Elektrodeneinheit zweckmässig etwa der Stärke der Platten entspricht.
Vorteilhaft sind die Akkumulatorenplatten bzw. die Führungsrahmen durch Fortsätze des unter Zwi schenschaltung von Dichtungen auf das Gehäuse auf setzbaren Deckels fixierbar. Die Fortsätze sind zweck mässig elastisch ausgebildet und können beispielsweise aus Weichgummistegen bestehen, die auf Fortsätzen des Deckels befestigt sind. Zweckmässig sind für jede Zelle zwei Fortsätze vorgesehen, die zu beiden Seiten der normal zu den Platten verlaufenden Symmetrie ebene angeordnet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin dung besteht darin, dass am Gehäusedeckel Kontakt einrichtungen vorgesehen sind, die in im Gehäuse deckel vorgesehenen Führungen angeordnet sein können.
Eine derartige Ausbildung hat sich vor allem bei Taschenlampenakkumulatoren gut bewährt, kann je doch auch für grössere Akkumulatoren, z. B. Starter batterien, herangezogen werden. Die dabei auftre tenden Vorteile bestehen darin, dass eine bauliche Einheit geschaffen werden kann, welche die Elek- trodenplattenanschlüsse, die Verbindungsleitungen der Zellen und die Anschlussklemmen des Akkumulators umfasst und im Deckel des Akkumulators unterge bracht ist, so dass durch das Aufsetzen des Deckels allein bereits der Plattenanschluss hergestellt wird.
Anderseits ist bei der Demontage des Deckels das Akkumulatoreninnere sofort zugänglich und ein Wechseln der Elektrodenplatten kann ohne Schwierig keiten durchgeführt werden. Wird die Erfindung auf Taschenlampenakkumulatoren angewendet, so kann ein solcher Akkumulator die üblichen Abmessungen haben, wobei die Akkumulatoranschlüsse in Form von Messingstreifen ausgeführt sind. Im Gehäuse können dabei Führungsnuten vorgesehen sein, welche die Platten im gewünschten Abstand voneinander halten.
Der Gehäuseboden trägt Schmutzstege und auf diesen können Gummileisten aufgelegt sein, die eine An pressung der Elektrodenplatten an die im Deckel an geordneten Kontakteinrichtungen bewirken.
Die Polbolzen der Anschlussklemmen können an der Aussenseite durchlaufende Ringnuten aufweisen, in welche als Dichtungen Gummischeiben eingelegt sind.
Eingangs wurde bereits eingehend die bei be kannten Konstruktionen auftretenden Nachteile ge schildert. Es wurde gefunden, dass sich diese Nachteile besonders günstig vermeiden lassen, wenn die An schlussklemmen des Akkumulators an den Seiten wänden des Akkumulatorgehäuses angeordnet sind und dieses mit Durchführungsbolzen durchsetzen, die mit den Kontakteinrichtungen oder deren Verbin dungselementen in unmittelbarem elektrischem Kon takt stehen oder mit diesen aus einem Stück bestehen. Durch die Massnahme wird erreicht, dass der Gehäuse deckel keine Durchführungen für die Polköpfe mehr aufweist.
Das gewährleistet ein rasches Abnehmen des Deckels und somit die praktisch ungehinderte Zu gänglichkeit des Gehäuseinneren, was besonders bei Reparaturarbeiten an Akkumulatoren von wesent lichem Vorteil ist. Ausserdem bereitet die Abdichtung der Durchführungsbolzen bei der vorgeschlagenen Ausführung nur mehr geringe Schwierigkeiten. Wenn das Gehäuse aus Isoliermaterial besteht, wird man zweckmässig die Gehäusedurchführungsbolzen in die Gehäusewand eingiessen, wobei der mit dem Gehäuse in Verbindung stehende Teil des Bolzens vorteilhaft eine geriffelte Oberfläche aufweist.
Um eine gute Kontaktgabe und damit einen klei nen übergangswiderstand sicherzustellen, werden die Elektroden zweckmässigerweise aus einer Legierung von 5 bis 80 Gew.-Teilen Aluminium, 20 bis 95 Gew.- Teilen Blei und bis 5 Gew.-Teilen Zinn .hergestellt. Diese Legierungen weisen infolge ihres Gehaltes an Leichtmetall ein geringeres spezifisches Gewicht als Blei auf, so dass durch Verwendung dieses Elektroden materials auch eine Gewichtsverminderung möglich ist.
Bei der Herstellung dieser Legierungen wird zu nächst Aluminium zerkleinert und geschmolzen. Die ser Schmelze werden 5 bis 30 Gew.-Teile Natrium karbonat oder andere Karbonate zugesetzt und gut vermengt. In diese Masse wird nun unter ständigem Rühren Blei in Kleinstücken eingeschmolzen, worauf ebenfalls unter Rühren die entsprechende Zinnmenge beigegeben wird.
Die auf etwa 700 bis 750 C erhitzte Masse wird in die Gussform eingegossen und sofort in einem kalten Wasserbad abgekühlt. Um ein homogenes Gefüge zu erhalten, muss die Masse bis zur voll ständigen Abkühlung im Wasserbad verbleiben.
Die Anteile der Legierungsbestandteile richten sich nach den angestrebten Widerstandswerten sowie nach der gewünschten Porosität und anderen in Be tracht kommenden Eigenschaften.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an hand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Ausführungs form der Erfindung.
Die Fig. 2 ist eine Ansicht eines Führungsrahmens mit teilweise eingeschobener Elektrodenplatte.
Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen Schnitte gemäss der Linie III-III in Fig. 2 und zeigen verschiedene Ausführungsformen der Führung.
Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine Elek- trodenplatte gemäss der Linie V-V in Fig. 2.
Die Fig. 6 und 7 zeigen zwei Details in grösserem Massstab.
Fig.8 ist eine schaubildliche Darstellung einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung.
Fig. 9 zeigt den in Fig. 8 dargestellten Akkumu lator im Grundriss bei abgenommenem Deckel und Fig.10 die Untersicht eines Akkumulatoren deckels.
Fig. 11 stellt einen Schnitt durch einen Teil eines Akkumulators mit Isoliereinlagen in den Führungen im Grundriss teilweise im Schnitt dar.
Fig. 12 zeigt einen Schnitt durch den Plattenrand und den ihn umgebenden Führungsrahmen in einer speziellen Ausführung.
Die Fig. 13 und 14 sind Schnitte durch eine Doppel- bzw. Dreifachplatte.
Fig. 15 veranschaulicht einen in einer Gehäuse wand eingebetteten Gehäusedurchführungsbolzen im Schnitt. Die Fig. 16 bis 20 veranschaulichen eine wei teres Ausführungsform der Erfindung mit im Deckel angeordneten, mit Kontakteinrichtungen versehenen Führungen.
Fig. 16 stellt die Untersicht des Deckels dar.
Fig. 17 einen Schnitt durch den Deckel längs der Ebene XVII-XVII der Fig. 16 und die Fig. 18 bis 20 einige Details der Halterung der unteren Plattenränder.
Fig. 21 schliesslich zeigt einen Formierkasten.
In der Fig. 1 ist ein elektrischer Akkumulator dargestellt, bei welchem die Elektrodenplatten 1 in Führungsrahmen 2 gehalten sind. Die Führungs- rahmen 2 weisen Laschen 3 auf, die mit Bohrungen 4 versehen sind. Die Laschen der Führungsrahmen der positiven und der negativen Elektrodenplatten sind versetzt angeordnet. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Rahmen für die eine Polarität ver- kehrt eingesetzt werden.
Die Bohrungen 4 der La schen sind von Bolzen 5 durchsetzt, welche die Rah men gleicher Polarität untereinander elektrisch leitend verbinden. Durch zwischen den Platten vorgesehene, <I>insbesondere</I> metallische Distanzstücke <I>werden</I> die Rahmen zu einem festen Stapel verbunden. Die Bol zen 5 sind mit den Anschlussklemmen bzw. mit den Polbolzen 6 verbunden.
Die Führungsrahmen 2 sind in das Akkumula- torengehäuse 7 eingesetzt und werden durch Fortsätze 9 des Deckels 8 in ihrer Lage gehalten. Die Fortsätze 9 sind mit elastischen Leisten, z. B. mit Weichgummi leisten 10, versehen. Zwischen dem durch Schrauben 12 befestigten Deckel 8 und dem Gehäuse 7 ist eine Dichtung 11 aus Weichgummi oder dergleichen ange ordnet.
Der Führungsrahmen 2 kann z. B. aus Eisen, Buntmetall oder deren Legierungen oder auch aus Isoliermaterial, z. B, aus Kunststoff, Hartgummi oder dergleichen, bestehen. In letzterem Fall ist in dem Rahmen eine Schiene aus leitendem Material ange ordnet, welche die Verbindung mit der Elektroden platte sicherstellt. In den Fig. 2 bis 4 sind mehrere Ausführungen von Führungsrahmen mit zugehörigen Elektrodenplatten dargestellt, wobei gemäss Fig. 3 die Elektrodenplatte mit einer Führungsleiste versehen ist, die in einer entsprechenden Nut des Führungsrahmens gehalten ist.
In der Ausführung nach Fig. 4 ist die Führungsleiste am Rahmen, die Nut hingegen in der Elektrodenplatte vorgesehen. Die Führungsleiste kann z. B. einen quadratischen, rechteckigen, kreisbogen- oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Die Fig. 3 und 4 zeigen je zwei verschiedene Ausführungsbei spiele der Führungsrahmen, und zwar im oberen Teil die Ausführung in Metall, im unteren Teil Führungs rahmen 2' aus Isolierstoff mit eingelegter metallischer Schiene 13. Durch die erfindungsgemässen Mass nahmen bedingt, können die Elektrodenplatten relativ dünn ausgeführt werden.
Um die Oberfläche zu ver grössern und die Festigkeit zu erhöhen, werden die Elektrodenplatten zweckmässigerweise gemäss Fig.5 im Längsschnitt zickzackförmig ausgeführt. Die Platte kann jedoch aus diesen Gründen auch mit einer Riffe lung versehen werden.
Die Deckelbefestigungsschraube 12 stützt sich auf einer Beilagscheibe 14 (Fig. 6) ab. Die Schraube 12 ist in der mit einem Gewinde versehenen Bohrung 1 angeordnet. Das innere Gewinde der Beilagscheibe 14 hat den Zweck, die Schraube festzuhalten und die Verbindung mit der Öse 25, in der ein Kettchen oder dergleichen angebracht sein kann, die Schraube vor Verlust zu bewahren.
Um den Austritt der Säure um den Polbolzen 6 zu verhindern, ist dieser mit zwei ringförmigen Nuten 16 versehen, in welche passende Scheiben 26 aus Gummi oder dergleichen eingeführt sind. über diese Gummi scheibe 26 wird abermals eine Gummischeibe 17, die auf dem Polbolzen direkt aufsitzt, gelegt. Die Gummi scheiben werden mit Schraubenmuttern 18, beispiels- weise solche aus Leichtmetall, gegen den Hartgummi deckel 8 gepresst.
Die in den Fig. 8 und 9 gezeigte Ausführung weicht insofern von dem oben beschriebenen Aus führungsbeispiel ab, als die Kontaktschienen 19 für die Elektrodenplatten 1 in im Gehäuse 7 vorgesehenen Nuten eingesetzt bzw. eingebettet sind.
Die Verbindungsleiter 20 und die Anschlussklem- men 21 sind ebenfalls in der Gehäusewand ange ordnet. Im Interesse einer übersichtlichen Darstellung sind in den Fig. 8 und 9 in einer Zelle keine Elek- trodenplatten eingesetzt. Zum Auswechseln der Elek- trodenplatten wird lediglich der Deckel 8 abgenom men, wonach die Elektrodenplatten 1 ohne weiteres ausgetauscht werden können. Zwischen dem Deckel 8 und dem Gehäuse 7 einschliesslich der Zellentrenn wand 7a ist eine Dichtung 22 aus Weichgummi oder dergleichen angeordnet.
Die in Fig.8 dargestellte Ausführungsform eignet sich auch vorzüglich zum Formieren von Akkumulatorenplatten. Dabei wird jedoch zweckmässig ein Gehäuse 7 verwendet, das keine Zellenzwischenwände 7ca aufweist. Ausserdem wird man für den Formierprozess die Platten 1 par allel schalten. Eine derartige Ausführung zeigt Fig. 21.
Aus der in Fig. 10 dargestellten Ausbildung des Deckels 23 ist die Anordnung der Fortsätze 9 ersicht lich. Dabei sind für jede Zelle zwei Fortsätze vorge sehen, die zu beiden Seiten der normal zu den Elek- trodenplatten verlaufenden Symmetrieebene A ange ordnet .sind. Ausserdem sind aus dieser Figur die Gummiabdichtungsleisten 23a bis 23c ersichtlich.
In Fig. 11 sind nur zwei Zellen eines mehrzelligen Akkumulators vollständig dargestellt. Dieser besteht aus einem allen Zellen gemeinsamen Gehäuse 23 aus einem Isoliermaterial, z. B. Hartgummi. Jede Zelle weist eine positive Mittelplatte 24 und zwei auf beiden Seiten dieser Platte 24 angeordnete negative Platten 25 auf. An gegenüberliegenden, den Stirnseiten 26 der Akkumulatorenplatten 24, 25 zugekehrten Ge häusewänden sind metallische Platten 27 vorgesehen, die gegen die Akkumulatorenplatten 24, 25 offene Nuten 28 aufweisen.
In alternierend gegenüberlie genden Nuten 28 sind Isoliereinlagen 29 angeordnet, die eine unerwünschte Kontaktgabe zur metallischen Platte 27 ungleicher Polarität verhindert.
Ausserdem sind bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel die Stromzuführungen zu jeder metallischen Platte 27 seitlich nach aussen durch die Wand des Gehäuses 23 durchgeführt. Die Verbindung der einzelnen Zellen des Akkumulators erfolgt durch metallische Leisten 30. Dadurch, dass die Polan schlüsse aller Zellen aussen liegen, können ausser der gesamten Akkumulatorenspannung auch entspre chende Teilspannungen abgenommen werden. Es ist natürlich auch möglich, die elektrische Verbindung der einzelnen Zellen im Gehäuse zu führen.
Fig.12 veranschaulicht eine vorteilhafte Aus führungsform der Kontaktgabe zwischen Plattenrand und Führungsrahmen, die sich besonders bei Kon takteinrichtungen aus relativ hartem Material bewährt hat. Dabei sind sowohl der Plattenrand 31 als auch die Innenfläche des Führungsrahmens 32 aufgerauht, und zwar im speziellen Fall mit einer Riffelung 33, die in der Einschubrichtung verläuft. Es ist selbstver ständlich auch möglich, die Aufrauhung auch in. ande rer Weise auszubilden, z.
B. in Form einer Rändelung oder in Form von halbkugelförmigen Erhebungen, falls eine relativ hohe Rauhtiefe erwünscht ist. Es ist weiters möglich, nur den Plattenrand oder nur die Innenfläche des Führungsrahmens aufzurauhen und die Gegenkontaktfläche mit glatter Oberfläche aus zubilden.
Bei den in Fig.13 und 14 dargestellten Ausfüh rungsformen der Elektroden sind jeweils mehrere Platten zu einem Plattenpaket vereinigt. Die einzelnen Platten 34 bis 36 sind am Plattenrand über metal lische Abstandselemente 37 bzw. 38 miteinander ver bunden. Bei der Doppelplatte nach Fig. 13 sind die Abstandselemente 38 über die Plattenränder hinaus verlängert. Der vorstehende Teil 39 ist dazu bestimmt, mit den in Führungen vorgesehenen Kontakteinrich tungen in elektrisch leitende Verbindungen gebracht zu werden, um den Anschluss des Plattenpakets her zustellen.
Bei der Ausführung nach Fig. 14 steht die mittlere Platte 36 selbst bei 36' über den Rand der beiden übrigen Platten 34 und 35 vor und hat dieselbe Aufgabe wie der Teil 39 nach Fig. 13.
Die Ausführung als Mehrfachplatte kann auch dann mit Vorteil angewandt werden, wenn statt der vorher beschriebenen lösbaren Kontaktgabe die Ver bindung mit den Stromzuführungen bzw. Ableitungen durch Verlötung, Verschweissung oder durch Her stellung in einem Stück erfolgt.
Der in Fig. 15 dargestellte Gehäusedurchführungs- bolzen ist in einer Seitenwand 40 des Akkumuatoren- gehäuses angeordnet. Es sind dabei nur die wesent lichen Teile veranschaulicht. An der Innenseite 41 der Seitenwand 40 liegt der als Metallprofilleiste 42 ausgebildete Führungsrahmen an, in dem die Elektro- dengitterplatte 43 eingesetzt ist.
Durch die Seitenwand 40 geht ein Bolzen 44 durch, -der mit seinem Vier kantteil 45 mit der Innenseite 41 der Gehäusewand 40 fluchtet und mit der Profilleiste 42 in elektrischem Kontakt steht. Im dargestellten Beispiel ist die Ver bindung durch Löten hergestellt. Die Metallprofilleiste 42 und der Bolzen 44 können jedoch auch aus einem Stück bestehen. Im Bolzen 44 ist eine Bohrung 46 mit einem Gewinde 47 vorgesehen, in das die An schlussklemme 48 eingeschraubt ist.
Der in Fig. 16 dargestellte Deckel 49 eines Akku mulators weist eine ovale Form auf, wie sie bei vielen Taschenlampenbatterien üblich ist. Der Akkumulator besitzt dabei zwei Zellräume, von denen jeder eine positive und zwei negative Platten aufweist. Im Deckel 49 sind entsprechend der Anordnung der Platten Nuten 50 vorgesehen, in denen metallische Profil leisten 51 mit U-förmigem Querschnitt eingeschoben sind. Beim Aufsetzen des Deckels 49 auf das Gehäuse kommen diese Profilleisten 51 mit den Elektroden platten in elektrisch leitende Verbindung.
Im Deckel 49 sind ausserdem entsprechende Leitungen 52 zur Verbindung der negativen Plattenkontakte unterein ander bzw. mit dem positiven Plattenkontakt der Nachbarzelle vorgesehen. Der Anschluss des Akkumu lators erfolgt bei 53a bzw. 53b durch Schrauben, die direkt mit Messingstreifen an der Oberseite des Deckels 49 verbunden sein können. Der Anschluss kann jedoch auch durch Lötung erfolgen oder aus einem Stück mit den Verbindungsleitungen 52 be stehen.
In der Mitte des Deckels 49 ist ein Steg 54 vorgesehen, der mit der Mittelwand des Gehäuses zusammenwirkt und die Trennung der beiden Zell- räume gewährleistet.
Aus Fig. 18 ist ersichtlich, dass die Elektroden platten 55 nicht direkt auf dem Gehäuseboden 56 aufsitzen, sondern zur federnden Halterung der Platten 55 eine Gummieinlage 57 zwischengelegt ist. Die in den Fig. 16 bis 18 dargestellte Ausführungs form der Erfindung mit im Deckel angeordneten Führungen und entsprechenden Kontakteinrichtungen in diesen Führungen ist nicht nur auf Taschenlampen- batterien anwendbar, sondern bewährt sich auch bei grösseren Akkumulatoren.
Auch kann eine Variation darin bestehen, dass die Anschlüsse durch die Seiten wand des Deckels durchgehen und insbesondere müs sen die Kontakteinrichtungen nicht unbedingt in Füh rungen des Deckels angeordnet sein. Sind Führungen in den Gehäusewänden vorhanden, so können die Kontakteinrichtungen am Deckel in Form von Flach schienen das heisst ohne Führungsorgane ausgeführt sein. Die in Fig. 18 dargestellte Halterung der unteren Plattenränder eignet sich besonders für Zellen mit pastenförmigem Elektrolyten.
Wird flüssiger Elek trolyt verwendet, kann man die in den Fig. 19 und 20 dargestellte Halterung wählen. Dabei sind Schmutz stege 58 vorgesehen, auf denen Gummileisten 59 auf gelegt sind, so dass eine federnde Halterung der Elek- trodenplatten 55 gewährleistet ist.
Der Formierkasten nach Fig. 21 zeigt einen ähn lichen Aufbau wie der in Fig. 8 dargestellte Akkumu lator. Es fehlen dabei die Zellzwischenwände, und die Verbindungsleiter sind in Form von zwei Sammel- schienen 60 ausgebildet. Die Elektrodenplatten 61 werden in Führungsrahmen 62 mit U-Profil gehalten und sind in Nuten 63 eingeschoben. Im einge schobenen Zustand sitzen die Platten 61 mit den Führungsrahmen 62 auf Schmutzstegen 64 auf, wobei der obere Plattenrand 65 ein Niveau erreicht, das unterhalb der Unterkante 66 der Kontaktschienen 60 verläuft.
Die Führungsrahmen 62 umschliessen die Elektrodenplatten 61 derart, dass .ein Ende des Rah mens 62 mit der Oberkante 65 der Platte 61 ab- schliesst, während das andere Ende des Rahmens 62 über den oberen Plattenrand 65 vorsteht und je nach dem, ob es sich um eine positive oder negative Platte handelt, mit der entsprechenden Kontaktschiene 60 in elektrisch leitender Verbindung steht.
Die neue Anordnung ist sowohl bei Blei- als auch bei Stahlakkumulatorenplatten oder dergleichen an wendbar.
Device for receiving <B> and </B> for power connection of accumulator plates, in particular electric accumulator The invention relates to a device for receiving and for power connection of accumulators plates, for. B. an electric accumulator, with spaced apart guides open on one side into which the accumulator plates are inserted.
This arrangement has the advantage that the separators otherwise arranged between the electrodes can be dispensed with, which not only results in a reduction in weight but also in an increase in the performance of the accumulator, since the movement of the ions in the electrolyte occurs the separators are not obstructed.
In a known embodiment of an electrical accumulator, the electrodes can be inserted into grooves provided in the housing. In this construction, the electrode plates of the same polarity are soldered or welded to a common pole bridge, which in turn carries the pole heads that penetrate the housing cover, which is sealed by pouring it with potting compound.
However, this design has disadvantages. If, for example, an electrode plate becomes damaged and has to be replaced, the potting compound must first be removed from the cover, whereupon the cover can be lifted. The electrode packs are now pulled out of the housing and the damaged plate is detached from the terminal bridge. When soldering, however, the other neighboring plates also loosen, so that replacing damaged electrodes is time-consuming and costly.
The disadvantages of the known construction are avoided according to the invention in that the guides have contact devices for electrical connection to the accumulator plates. With this arrangement, therefore, the electrical connection is made simultaneously with the insertion of the electrode into the guide, so that any soldering or welding work can be dispensed with and the repair costs are reduced.
Advantageously, the guides consist of frames that can be inserted into the housing which, for. B. are connected to each other by very robots. These guides can also be used retrospectively in existing housings. The guides are expediently made of insulating material, e.g. B. made of plastic or hard rubber, in which guides the Kontaktein directions, z. B. metallic rails are attached.
The guides are z. B. provided in the walls of the housing and the contact devices and their connecting conductors embedded in the walls or attached to them. The contact devices with the connecting lines and connection terminals are expediently cast into the housing. During assembly, only the accumulator plates are inserted and the cover is put on.
The guide frames are advantageously constructed from metal profile strips. The guides expediently have grooves in a manner known per se, in wel che the accumulator plates or extensions of the same can be inserted. The grooves can have rectangular, trapezoidal or a circular segment-shaped cross-section. It is in itself also conceivable to provide the guides with strips that work together with corresponding grooves in the electrode plates.
However, this arrangement requires a relatively complicated design of the electrodes.
The invention can be applied in a particularly advantageous manner to electrical accumulators. However, it also offers considerable advantages in a device for forming electrode plates intended for rechargeable batteries.
So far, accumulator plates have been manufactured and formed in such a way that several plates with the final dimensions are soldered to a larger unit via webs. These larger, z. B. consisting of four elements, aggregates are formed in a suitable manner and then divided on the webs, so that panels with the final dimension are obtained. This manufacturing process requires a relatively large amount of work, which is caused by the soldering and trimming of the plates. In addition, with such forming processes, the plates are usually warped.
If the device according to the invention is used for forming purposes, the electrical connection is established at the same time as the electrode is pushed into the guide, so that no further measures for connecting the plates are necessary. A considerable amount of time can be saved both when inserting and removing the panels and, in contrast to known forming methods, no material waste occurs. The device according to the invention therefore ensures very efficient work, both in terms of time and material.
When using grooves, the groove cross-section is designed according to the special profile of the electrode plate or its extensions.
An advantageous embodiment of the invention is obtained when the electrically conductive, in particular metallic guides are arranged on opposite plate edge sides and form a busbar on each of these sides, with alternating insulation inserts being provided according to the polarity of the plates in the guides. Conveniently, each busbar will be available from an adjacent to the housing, one-piece, metallic and grooved molded body be, for. B. from a correspondingly profiled Me tallplatte.
The advantages of such an embodiment are that the number of contact points required can be reduced to a considerable extent. In addition, there are structural simplifications and, above all, there is the advantageous possibility of manufacturing technology to choose a uniform shape for the contact plates.
Since the electrode plates are held in the guides at their edges, the plates can be made relatively thin-walled if a bending in the middle of the plate is avoided. This can be done by providing ribs. However, it is more appropriate to design the plates with a wavy or zigzag cross-section, since this arrangement not only significantly improves the strength properties but also increases the effective surface.
Although the contact between the electrode plate and the contact device is generally satisfactory, in certain cases, e.g. B. in contact devices made of relatively hard material, advantageous if the contact devices and / or the electrode plates on the mutual Kontaktflä surfaces are roughened. In this way, point or line contact is achieved, which ensures a particularly good contact effect even in difficult cases.
Since the power is supplied to the plates via contact devices provided in guides and the plates can therefore be made relatively thin-walled, an advantageous embodiment of the invention is that the contact devices are connected to electrodes, which consist of at least two spaced apart and panels connected to form a unit are constructed. This results in a considerable increase in the capacity and thus the performance of batteries compared to the known designs with single plates.
According to the general opinion, it should be expected that then; if homopolar plates face each other, especially if the distance between them is correspondingly small, the plates facing each other are electrically insignificant. However, it was found that this view is not confirmed by practice. So show z. B. Electrodes that are made up of two plates have almost twice the capacity compared to single plates.
Due to this fact, there is the <B> possibility </B> of building a battery with a correspondingly high capacity in a very space-saving manner, which in most cases is to be rated as a great advantage.
It was also found that the distance between the individual plates of the electrode unit expediently corresponds approximately to the thickness of the plates.
The accumulator plates or the guide frame can advantageously be fixed by extensions of the cover that can be placed on the housing with interconnection of seals. The extensions are expediently elastic and can consist, for example, of soft rubber webs that are attached to extensions of the lid. Appropriately, two extensions are provided for each cell, which are arranged on both sides of the plane of symmetry normal to the plates.
A further advantageous embodiment of the inven tion consists in that contact devices are provided on the housing cover, which can be arranged in guides provided in the housing cover.
Such a training has proven itself particularly well with flashlight batteries, but it can also be used for larger batteries, eg. B. starter batteries can be used. The advantages arising here are that a structural unit can be created which comprises the electrode plate connections, the connecting lines of the cells and the connection terminals of the accumulator and is accommodated in the lid of the accumulator, so that simply putting the lid on the panel connection is made.
On the other hand, when removing the cover, the interior of the battery is immediately accessible and the electrode plates can be changed without any difficulties. If the invention is applied to flashlight accumulators, such an accumulator can have the usual dimensions, the accumulator connections being designed in the form of brass strips. Guide grooves can be provided in the housing, which keep the plates at the desired distance from one another.
The bottom of the housing carries dirt ridges and rubber strips can be placed on these, which cause the electrode plates to be pressed against the contact devices in the cover.
The pole bolts of the connection terminals can have continuous annular grooves on the outside into which rubber washers are inserted as seals.
At the beginning, the disadvantages occurring in known constructions have already been described in detail. It has been found that these disadvantages can be avoided particularly favorably if the connection terminals of the battery are arranged on the side walls of the battery housing and enforce this with bushing bolts that are in direct electrical contact with the contact devices or their connec tion elements or with them consist of one piece. The measure ensures that the housing cover no longer has any bushings for the pole heads.
This ensures a quick removal of the cover and thus the practically unimpeded accessibility of the interior of the housing, which is an essential advantage, especially when repairing batteries. In addition, the sealing of the lead-through bolts in the proposed design presents only minor difficulties. If the housing is made of insulating material, the housing lead-through bolts are expediently cast into the housing wall, the part of the bolt connected to the housing advantageously having a corrugated surface.
In order to ensure good contact and thus a small contact resistance, the electrodes are conveniently made from an alloy of 5 to 80 parts by weight of aluminum, 20 to 95 parts by weight of lead and up to 5 parts by weight of tin. As a result of their light metal content, these alloys have a lower specific weight than lead, so that a weight reduction is also possible by using this electrode material.
In the manufacture of these alloys, aluminum is first crushed and melted. 5 to 30 parts by weight of sodium carbonate or other carbonates are added to this melt and mixed well. Small pieces of lead are melted into this mass while stirring constantly, whereupon the appropriate amount of tin is added while stirring.
The mass, heated to around 700 to 750 C, is poured into the casting mold and immediately cooled in a cold water bath. In order to obtain a homogeneous structure, the mass must remain in the water bath until it has completely cooled down.
The proportions of the alloy components depend on the desired resistance values and on the desired porosity and other properties that come under consideration.
Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing.
Fig. 1 shows a section through an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a view of a guide frame with the electrode plate partially inserted.
3 and 4 illustrate sections along the line III-III in FIG. 2 and show different embodiments of the guide.
FIG. 5 shows a section through an electrode plate along the line V-V in FIG.
FIGS. 6 and 7 show two details on a larger scale.
FIG. 8 is a diagrammatic representation of another variant embodiment of the invention.
Fig. 9 shows the Akkumu shown in Fig. 8 in plan view with the cover removed and Fig.10 shows the bottom view of an accumulator cover.
11 shows a section through part of an accumulator with insulating inserts in the guides in plan, partially in section.
Fig. 12 shows a section through the plate edge and the guide frame surrounding it in a special embodiment.
Figures 13 and 14 are sections through a double and triple plate, respectively.
Fig. 15 illustrates a housing grommet embedded in a housing wall in section. 16 to 20 illustrate a white teres embodiment of the invention with guides arranged in the cover and provided with contact devices.
Fig. 16 shows the bottom view of the lid.
17 shows a section through the cover along the plane XVII-XVII of FIG. 16 and FIGS. 18 to 20 show some details of the mounting of the lower plate edges.
FIG. 21 finally shows a forming box.
1 shows an electrical accumulator in which the electrode plates 1 are held in the guide frame 2. The guide frames 2 have tabs 3 which are provided with holes 4. The tabs of the lead frames of the positive and negative electrode plates are offset. This can be done, for example, in that the frames for one polarity are used reversed.
The holes 4 of the La rule are penetrated by bolts 5, which connect the frame men of the same polarity with each other electrically conductive. The frames are connected to form a fixed stack by means of <I> especially </I> metallic spacers <I> </I> provided between the plates. The Bol zen 5 are connected to the connection terminals or to the pole bolts 6.
The guide frames 2 are inserted into the accumulator housing 7 and are held in their position by extensions 9 of the cover 8. The extensions 9 are provided with elastic strips, for. B. with soft rubber afford 10, provided. Between the fixed by screws 12 cover 8 and the housing 7, a seal 11 made of soft rubber or the like is arranged.
The guide frame 2 can, for. B. of iron, non-ferrous metal or their alloys or of insulating material, e.g. B, made of plastic, hard rubber or the like. In the latter case, a rail made of conductive material is arranged in the frame, which ensures the connection with the electrode plate. In FIGS. 2 to 4, several designs of guide frames with associated electrode plates are shown, with the electrode plate being provided with a guide strip according to FIG. 3 which is held in a corresponding groove in the guide frame.
In the embodiment according to FIG. 4, the guide bar is provided on the frame, whereas the groove is provided in the electrode plate. The guide bar can, for. B. have a square, rectangular, circular arc or trapezoidal cross-section. 3 and 4 each show two different Ausführungsbei games of the guide frame, namely in the upper part the execution in metal, in the lower part guide frame 2 'made of insulating material with an inserted metallic rail 13. Due to the inventive measures, the electrode plates can are made relatively thin.
In order to enlarge the surface area and to increase the strength, the electrode plates are expediently designed in a zigzag shape in longitudinal section according to FIG. For these reasons, however, the plate can also be provided with a corrugation.
The cover fastening screw 12 is supported on a washer 14 (FIG. 6). The screw 12 is arranged in the threaded bore 1. The inner thread of the washer 14 has the purpose of holding the screw and the connection with the eye 25, in which a chain or the like can be attached, to prevent the screw from being lost.
In order to prevent the acid from escaping around the pole bolt 6, the latter is provided with two ring-shaped grooves 16 into which suitable disks 26 made of rubber or the like are inserted. This rubber disk 26 is again a rubber disk 17, which sits directly on the pole bolt, placed. The rubber disks are pressed against the hard rubber cover 8 with screw nuts 18, for example those made of light metal.
The embodiment shown in FIGS. 8 and 9 differs from the exemplary embodiment described above in that the contact rails 19 for the electrode plates 1 are inserted or embedded in grooves provided in the housing 7.
The connecting conductors 20 and the connection terminals 21 are also arranged in the housing wall. In the interests of a clear representation, no electrode plates are used in a cell in FIGS. 8 and 9. To change the electrode plates, only the cover 8 is removed, after which the electrode plates 1 can be exchanged without further ado. A seal 22 made of soft rubber or the like is arranged between the cover 8 and the housing 7 including the cell partition 7a.
The embodiment shown in FIG. 8 is also ideally suited for forming accumulator plates. In this case, however, it is expedient to use a housing 7 which has no intermediate cell walls 7ca. In addition, the plates 1 will be connected in parallel for the forming process. Such an embodiment is shown in FIG. 21.
From the embodiment of the cover 23 shown in Fig. 10, the arrangement of the extensions 9 is ersicht Lich. In this case, two extensions are provided for each cell, which are arranged on both sides of the plane of symmetry A running normal to the electrode plates. In addition, the rubber sealing strips 23a to 23c can be seen in this figure.
In Fig. 11 only two cells of a multi-cell accumulator are shown completely. This consists of a housing 23 made of an insulating material, e.g. B. hard rubber. Each cell has a positive central plate 24 and two negative plates 25 arranged on either side of this plate 24. On opposite, the end faces 26 of the accumulator plates 24, 25 facing Ge housing walls are provided metal plates 27 which have grooves 28 open to the accumulator plates 24, 25.
In alternating gegenlie lowing grooves 28 insulating inserts 29 are arranged, which prevents unwanted contact with the metallic plate 27 of unequal polarity.
In addition, in the exemplary embodiment shown in FIG. 11, the power supplies to each metallic plate 27 are carried out laterally through the wall of the housing 23. The connection of the individual cells of the accumulator is made by metallic strips 30. Because the pole connections of all cells are on the outside, in addition to the total accumulator voltage, corresponding partial voltages can also be drawn. It is of course also possible to make the electrical connection of the individual cells in the housing.
Fig.12 illustrates an advantageous embodiment of the contact between the plate edge and the guide frame, which has proven particularly useful in contact devices made of relatively hard material. Both the plate edge 31 and the inner surface of the guide frame 32 are roughened, in the special case with a corrugation 33, which runs in the direction of insertion. It is of course also possible to train the roughening in other ways, z.
B. in the form of knurling or in the form of hemispherical elevations, if a relatively high surface roughness is desired. It is also possible to roughen only the edge of the plate or only the inner surface of the guide frame and to form the mating contact surface with a smooth surface.
In the embodiments of the electrodes shown in FIGS. 13 and 14, several plates are combined to form a plate pack. The individual plates 34 to 36 are connected to each other on the plate edge via metallic spacer elements 37 and 38, respectively. In the double plate according to FIG. 13, the spacer elements 38 are extended beyond the plate edges. The protruding part 39 is intended to be brought into electrically conductive connections with the contact devices provided in guides in order to establish the connection of the plate assembly.
In the embodiment according to FIG. 14, the middle plate 36 itself protrudes at 36 'over the edge of the two remaining plates 34 and 35 and has the same function as the part 39 according to FIG. 13.
The design as a multiple plate can also be used with advantage if, instead of the previously described releasable contact, the connection to the power supply lines or leads by soldering, welding or by manufacturing takes place in one piece.
The housing lead-through bolt shown in FIG. 15 is arranged in a side wall 40 of the accumulator housing. Only the essential parts are illustrated. The guide frame designed as a metal profile strip 42 in which the electrode grid plate 43 is inserted rests on the inside 41 of the side wall 40.
A bolt 44 passes through the side wall 40, the square part 45 of which is aligned with the inside 41 of the housing wall 40 and is in electrical contact with the profile strip 42. In the example shown, the connection is made by soldering. The metal profile strip 42 and the bolt 44 can, however, also consist of one piece. In the bolt 44 a bore 46 with a thread 47 is provided, into which the connection terminal 48 is screwed.
The lid 49 shown in Fig. 16 of a battery emulator has an oval shape, as is common in many flashlight batteries. The accumulator has two cell spaces, each of which has one positive and two negative plates. In the cover 49 grooves 50 are provided in accordance with the arrangement of the plates, in which metal profile strips 51 are inserted with a U-shaped cross section. When the cover 49 is placed on the housing, these profile strips 51 come into an electrically conductive connection with the electrode plates.
Corresponding lines 52 for connecting the negative plate contacts to each other or to the positive plate contact of the neighboring cell are also provided in the cover 49. The accumulator is connected at 53a or 53b by screws, which can be connected directly to the top of the cover 49 with brass strips. However, the connection can also be made by soldering or be made in one piece with the connecting lines 52.
In the middle of the cover 49 a web 54 is provided which cooperates with the central wall of the housing and ensures the separation of the two cell spaces.
From Fig. 18 it can be seen that the electrode plates 55 do not sit directly on the housing bottom 56, but a rubber insert 57 is interposed to hold the plates 55 resiliently. The embodiment of the invention shown in FIGS. 16 to 18 with guides arranged in the cover and corresponding contact devices in these guides is not only applicable to flashlight batteries, but has also proven itself in larger accumulators.
There can also be a variation in that the connections go through the side wall of the cover and, in particular, the contact devices do not necessarily have to be arranged in guides of the cover. If there are guides in the housing walls, the contact devices on the cover can be in the form of flat rails, that is to say they can be designed without guide elements. The holder of the lower plate edges shown in FIG. 18 is particularly suitable for cells with pasty electrolytes.
If liquid electrolyte is used, the holder shown in FIGS. 19 and 20 can be selected. Dirt webs 58 are provided, on which rubber strips 59 are placed, so that resilient mounting of the electrode plates 55 is ensured.
The forming box according to FIG. 21 shows a similar structure as the accumulator shown in FIG. The cell partition walls are missing and the connecting conductors are designed in the form of two busbars 60. The electrode plates 61 are held in guide frames 62 with a U-profile and are inserted into grooves 63. In the inserted state, the plates 61 sit with the guide frame 62 on dirt webs 64, the upper plate edge 65 reaching a level which runs below the lower edge 66 of the contact rails 60.
The guide frames 62 enclose the electrode plates 61 in such a way that one end of the frame 62 terminates with the upper edge 65 of the plate 61, while the other end of the frame 62 protrudes over the upper plate edge 65 and depending on whether it is is a positive or negative plate, is in electrically conductive connection with the corresponding contact bar 60.
The new arrangement is applicable to both lead and steel accumulator plates or the like.