DE10029532C2 - Befülleinrichtung umfassend einen Füllstopfen, sowie dessen Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Befülleinrichtung entsprechend dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Der Betrieb elektrischer Akkumulatoren ist bekanntlich aufgrund der während des Auf- und Entladens ablaufenden elektrochemischen Vorgänge mit einer Zersetzung von Wasser verbunden, so dass dieses zur Aufrechterhaltung eines ordnungsgemäßen Betriebes nachgefüllt werden muss. Hierzu sind eine Reihe von Systemen bekannt, deren Zweck darin besteht, den Befüllvorgang größe­ rer, aus zahlreichen einzelnen Zellen bestehenden Akkumulatoranlagen wei­ testgehend automatisiert zu gestalten, wobei innerhalb der einzelnen Zellen ein definierter höchster Flüssigkeitsstand angestrebt wird.

So sind beispielsweise Batteriefüllsysteme bekannt, bei denen ein Hochbe­ hälter als Vorratsbehälter für demineralisiertes Wasser vorgesehen ist, welcher mit einem System von den jeweiligen Zellen zugeordneten Füllstopfen lei­ tungstechnisch verbunden ist, wobei jeder Füllstopfen mit einem Schwimmer ausgerüstet ist, der in der Flüssigkeit der Zelle schwimmt und bei Erreichen des gewünschten Flüssigkeitsniveaus über ein Gestänge ein Ventil schließt, um die weitere Zufuhr von Flüssigkeit zu unterbinden. Von Nachteil ist hierbei, dass geringfügige Verschmutzungen des Ventilkörpers bereits zu Undichtigkeiten führen, wobei dann infolge dieser Undichtigkeiten unter dem Einfluss der Hö­ hendifferenz zwischen der Zelle und dem Vorratsbehälter ungehindert Wasser nachfließen kann, welches schließlich zu einem Überlaufen der Zelle führt. Dies wiederum bringt aufwendige Reinigungs- und Trocknungsarbeiten mit sich. Eine Tendenz zu Verunreinigungen des Ventilkörpers besteht insbesondere in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der im Rahmen der Elektrodenmassen eingesetzten, in die Elektrolytflüssigkeit gelangenden Zuschlagstoffe.

Aus der DE 32 18 149 C1 ist eine Befülleinrichtung für die Zelle eines elektri­ schen Akkumulators bekannt, bei der innerhalb eines Befüllstopfens eine Kammer gebildet ist, die über ein in diese hineinragendes Saugrohr mit Unter­ druck beaufschlagt ist, die gleichzeitig mit einem Vorratsbehälter und unter Zwischenanordnung eines Überlaufgefäßes mit einem, in die Zelle hineinra­ genden Zuführrohr für die Einführung von destilliertem Wasser in die Zelle in Verbindung steht. Infolge des in der Kammer entwickelten Unterdrucks wird Wasser in diese eingesogen, bis das Flüssigkeitsniveau innerhalb der Kammer das Niveau der Mündung des Saugrohres erreicht hat, womit der maximale Pe­ gel innerhalb der genannten Kammer definiert ist, da weiteres einströmendes Wasser lediglich abgesaugt wird. Durch das Niveau der Flüssigkeit innerhalb der Kammer oberhalb des Überlaufniveaus des Überlaufgefäßes wird das Ni­ veau der Flüssigkeit innerhalb der Zelle indirekt definiert. Von Nachteil bei die­ sem System ist der vergleichsweise komplizierte Aufbau des Befüllstopfens sowie das Fehlen einer Zulaufregelung, durch welche eine weitere Flüssig­ keitszufuhr nach Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitsniveaus in der Zelle selbsttätig unterbunden wird.

Ein vergleichbares System zum Einfüllen von Elektrolytflüssigkeit in eine Ak­ kumulatorzelle ist aus der DE AS 16 71 748 bekannt. Hierbei steht eine Befüll­ vorrichtung mit einer Druckluftquelle, mit einem Vorratsbehälter für Elektrolyt­ flüssigkeit und über zwei getrennte Leitungen mit einem Füllstopfen in Verbin­ dung, der in eine Gehäusewandung der Zelle des Akkumulators eingesetzt ist. Die Druckluftquelle dient über ein innerhalb der Vorrichtung angebrachtes Dü­ sensystem zur Unterdruckerzeugung, wobei mit diesem Unterdruck über den Füllstopfen der Innenraum der Zelle beaufschlagt wird. Der Füllstopfen ist mit einem Saugrohr versehen, dessen Position innerhalb der Zelle das höchste Niveau der Elektrolytflüssigkeit bestimmt. Der innerhalb der Zelle entwickelte Unterdruck wird zum Ansaugen von Elektrolytflüssigkeit über die von dem Füll­ stopfen räumlich getrennte Befüllvorrichtung benutzt. Ist das durch die Höhen­ position des Saugrohres bestimmte Elektrolytniveau innerhalb der Zelle er­ reicht, kommt es in der Folge zu einem Ansaugen von Elektrolytflüssigkeit, so dass ein weiteres Ansteigen des Niveaus unterbunden ist. Die auf diese Weise angesaugte Elektrolytflüssigkeit wird über die Befüllvorrichtung in den Vorratsbehälter zurückgeführt. Auch diese bekannte Vorrichtung beinhaltet somit keine selbsttätig wirksame Zulaufregelung. Hinzu tritt der Nachteil einer konstruktiv vergleichsweise komplizierten Gestaltung der Befüllvorrichtung.

Aus der EP 0 041 334 A1 ist eine vergleichbare Befülleinrichtung bekannt, die aus einem zum Einsetzen in die Zellenwandung eines elektrischen Akkumula­ tors bestimmten Füllstopfen besteht, der über ein in die Zelle hineinragendes Saugrohr zur Anbindung an eine Unterdruckquelle und über ein ebenfalls in die Zelle hineinragendes Zuführrohr zur Anbindung an einen Vorratsbehälter für Flüssigkeit bestimmt ist. Das Zuführrohr und das Saugrohr bilden innerhalb der Zelle Mündungen, die durch einen in der Flüssigkeit befindlichen Schwimmkör­ per nach Maßgabe des Flüssigkeitsstandes im Wesentlichen gleichzeitig ver­ schließbar sind. Zwischen den Mündungen des Zuführrohres und des Saugroh­ res hingegen besteht auch für den Fall eines durch den Schwimmkörper her­ beigeführten Schließzustands eine durchgängige Verbindung. Diese Verbin­ dung ist mit der Maßgabe angelegt, dass aufgrund des sich im Verbindungsbe­ reich der genannten Öffnungen einstellenden Druckabfalls der Druck innerhalb der Zelle jedenfalls höher ausfällt, so dass selbst bei unvollkommener Dich­ tungswirkung des Schwimmkörpers ein weiteres Austreten von Flüssigkeit in die Zelle hinein jedenfalls unterbleibt. Dieser Fundstelle sind keinerlei Informa­ tionen betreffend eine Zulaufregelung entnehmbar. Auch erfordert die geschil­ derte Aufrechterhaltung der Dichtwirkung die Aufrechterhaltung des Unter­ drucks einen durch Druckverlust beim Durchströmen des Füllstopfens be­ stimmten Energieaufwand sowie die Verwendung eines Flüssigkeitsabschei­ ders vor der Unterdruckquelle, welcher bei jedem Befüllvorgang zum Einsatz kommt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Befülleinrichtung der eingangs bezeich­ neten Art bei konstruktiv einfachem Aufbau mit Hinblick auf einen zuverlässigen und geregelten Betrieb hin auszugestalten. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Befülleinrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Innerhalb der Zelle, und zwar mittels eines sich oberhalb des Flüssigkeitsspie­ gels befindenden Saugrohres wird ein Unterdruck entwickelt, der zum Ansau­ gen von Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter benutzt wird. Der Füllstopfen ist zu diesem Zweck mit einem Saugrohr versehen, über welches die Zelle mit Unterdruck beaufschlagt wird und darüber hinaus mit einem Zuführrohr, über welches Flüssigkeit in die Zelle aufgrund des in dieser entwickelten Unterdrucks eingesogen wird. Dem Füllstopfen ist ein Schwimmkörper zugeordnet, der nach Art eines Ventils mit der in der Zelle befindlichen Mündung des Saugrohres zusammenwirkt. Hat der Flüssigkeitsstand innerhalb der Zelle ein solches Niveau erreicht, dass der Schwimmkörper die zellenseitige Mündung des Saugrohres verschließt, wird die Flüssigkeitszufuhr infolge des abnehmenden Unterdrucks in der Zelle automatisch eingestellt. Es bedarf somit keinerlei ma­ nueller Tätigkeiten zur Unterbindung eines weiteren Flüssigkeitsflusses und keiner unmittelbaren Beobachtung des Befüllvorgangs bei einer jeden Zelle. Aus dem Vorratsbehälter wird Flüssigkeit ausschließlich unter der Wirkung des innerhalb der Zelle anstehenden Unterdrucks befördert und es ist der Vorrats­ behälter auf einer den Zellen des Akkumulators entsprechenden geodätischen Höhe angeordnet. Dies bedeutet, dass ein ausschließlich schwerkraftbedingtes Nachführen von Flüssigkeit nicht möglich ist und dass zur Förderung der Flüs­ sigkeit in die Zellen ein innerhalb dieser individuell aufgebauter Unterdruck er­ forderlich ist. Unterbleibt dieser dadurch, dass die Mündung des Saugrohres geschlossen wird, wird eine weitere Flüssigkeitszufuhr automatisch unterbun­ den.

Die Ausbildung des Schwimmkörpers als Kugel entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 ist einfach realisierbar. Die Kugel sollte zweckmäßigerweise eine solche Dichte haben, dass nur geringe Unterschiede zwischen deren Dichte und derjenigen der Elektrolytflüssigkeit besteht, so dass bei einer even­ tuellen Undichtigkeit nur geringe Niveauunterschiede zwischen dem Fall eines ordnungsgemäßen Verschluss des Saugrohres und dem Fall einer sich infolge Undichtigkeiten ausbildenden Störung ergeben.

Die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 sind auf die weitere Ausgestaltung des Füllstopfens gerichtet. Insbesondere ist dieser durch eine koaxiale Anordnung des Zuführrohres für die Flüssigkeit einerseits und des Saugrohres andererseits gekennzeichnet.

Die Förderleistung des Zuführrohres wird durch die zur Verfügung stehende Druckdifferenz zwischen deren Mündung innerhalb der Zelle und dem Umge­ bungsdruck maßgeblich beeinflußt, unter dem die Flüssigkeit in dem Vorrats­ behälter steht. Die Mündung des Zuführrohres wird somit stets oberhalb des Flüssigkeitspegels angeordnet sein.

Der Füllstopfen steht über ein besonderes Kupplungsstück sowie eine Leitung mit einem Vorratsbehälter in Verbindung, wobei entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 5 und 6 innerhalb des Kupplungsstücks und der genannten Leitung jeweils zwei Leitungszüge gebildet sind, nämlich ein erster Leitungszug, der als Saugleitung konzipiert ist und ein zweiter Leitungszug, der als Zu­ führleitung für Flüssigkeit angelegt ist. Besonders vorteilhaft können sich diese beiden Leitungszüge koaxial zueinander erstrecken, wonach beispielsweise eine zentrale Leitung als Saugleitung angelegt ist. Dies bringt insbesondere bei größeren, eine Vielzahl von zu befüllenden Zellen aufweisenden Akkumula­ toren eine besonders übersichtliche Leitungsanordnung infolge der strukturellen Zusammenfassung der Leitungszüge mit sich.

Die Merkmale des Anspruchs 7 sind auf die praktische Ausbildung des Befüll­ stopfens gerichtet, der hiernach aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, nämlich einem unmittelbar in die Behälterwandung einzusetzenden Unterteil und einem Oberteil. Der Befüllstopfen weist somit einen außerordentlich einfachen Aufbau auf.

Regelmäßig werden entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8 mehrere Zellen leitungstechnisch zusammengefasst und zwar sowohl bezüglich einer Unterdruckbeaufschlagung als auch bezüglich einer Zuführung von Flüssigkeit.

Die Merkmale der Ansprüche 9 bis 11 sind auf vorteilhafte weitere Verwen­ dungen der erfindungsgemäßen Füllstopfen gerichtet, die im weitesten Sinn den Betrieb großer Akkumulatoreinheiten betreffen. Es handelt sich unter anderem um das Problem einer möglichen Vereisung der Befüllleitungen, welches auftritt, wenn diese Akkumulatoreinheiten im Freien oder in Kühlhäusern einge­ setzt sind. Das System der Leitungszüge der den Füllstopfen zugeordneten Leitungen kann hierbei zum Ausblasen benutzt werden, so dass auch unter diesen schwierigen Betriebsbedingungen eine automatisierte Befüllung möglich ist. Darüber hinaus können außerhalb der Phasen eines Befüllens der Zellen die genannten Leitungszüge und Füllstopfen zur geordneten Belüftung bzw. Entlüftung der Zellen dienen, wobei in einfacher Weise die Atmosphäre innerhalb der Zellen jedenfalls dahingehend eingestellt werden kann, dass eine Bildung zündfähiger Gasgemische unterbleibt. Zu diesem Zweck können die Zellen unter leichtem Überdruck gesetzt werden, und zwar wiederum unter Verwendung der genannten Leitungszüge, so dass ständig aus diesen ein Gas abströmt, dessen Konzentration an reaktionsfähigen Komponenten jedenfalls so gehalten ist, dass keine Zündgefahr besteht.

Eine weitere vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Befülleinrichtung kann im Rahmen eines Elektrolytumwälzsystems gegeben sein. Hierbei wird ein Gas, im Regelfall Luft in die Elektrolytflüssigkeit eingeblasen um eine Zir­ kularströmung innerhalb der Zelle einzurichten mit der verhindert wird, dass in Abhängigkeit von der Höhe schichtweise Zonen unterschiedlicher Säuredichte entstehen, die die Ladefähigkeit herabsetzen. Diese Verwendung des Füll­ stopfens setzt eine Druckluft- bzw. Druckgasquelle voraus und bietet den Vor­ teil, dass eine ansonsten zur Realisierung eines Elektrolytumwälzsystems er­ forderliche Verschlauchung der Zellen entfallen kann, indem das ohnehin vor­ handene, der Befüllung der Zellen dienende Schlauchsystem einer weiteren Nutzung zugeführt wird.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnun­ gen schematisch wiedergegebene Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Füllstopfen im eingesetzten Zustand im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Füllstopfen entsprechend einer Blickrichtung II der Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise Schnittdarstellung entsprechend einer Schnittebene III-III der Fig. 2;

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung der dem erfindungsgemäßen Füllstopfen zugeordneten Leitung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Elektrolytum­ wälzsystems.

Mit 1 ist in Fig. 1 die Wandung einer Akkumulatorzelle bezeichnet, die bis zu einem Niveau 2 mit Elektrolytflüssigkeit gefüllt ist. Im Regelfall sind mehrere derartiger Zellen hintereinander angeordnet, worauf jedoch im Folgenden nicht näher eingegangen werden soll. In die Wandung 1 ist ein vergleichsweise kur­ zes Rohrelement 3 eingesetzt, welches sich teilweise aus der Ebene der Wan­ dung 1 zur Außenseite erstreckt und zum Teil in den Innenraum der Zelle hin­ einragt. Dieses Rohrelement 3 ist als Sitz für einen im Folgenden noch zu er­ läuternden Füllstopfen 4 konzipiert.

Der Füllstopfen 4 besteht aus einem global zylindrischen Stopfenunterteil 5, welches in das Rohrelement 3 dichtend eingesetzt ist und über einen oberseitig angeformten Ringflansch 6 auf der zugekehrten Stirnseite des Rohrelements 3 aufliegt. Über eine an dem unteren Ende des Stopfenunterteils 5 angeformte Verriegelungskante 7 ist eine axial beidseitige Sicherung bezüglich des Roh­ relements 3 gegeben. Das Stopfenunterteil 5 ist im übrigen unter Zwischenan­ ordnung eines Dichtringes 8 in das Rohrelement 3 eingesetzt, wobei der Dicht­ ring 8 in einer Außennut des Stopfenunterteils 5 gehalten ist. Das Stopfenun­ terteil 5 kann unter elastischer Verformung von der Außenseite her in das Rohr­ element 3 eingesetzt werden und ist nach erfolgtem Austreten der Verriege­ lungskante 7 aus dem Rohrelement 3 zu diesem elastisch fixiert.

Mit 9 ist ein Zwischenboden des Stopfenunterteils 5 bezeichnet, von dessen Unterseite ausgehend sich ein Saugrohr 10 erstreckt, dessen Funktion im Fol­ genden noch erläutert werden wird. Die unterseitige Mündung 11 des Saugrohres 10 wird durch eine, in der Elektrolytflüssigkeit schwimmende Kugel 12 nach Maßgabe des Niveaus der Elektrolytflüssigkeit geschlossen oder freige­ geben.

Mit 13 ist ein aus der Oberseite des Zwischenbodens 9 herausragender, mit dem Innenraum des Saugrohres 10 in durchgängiger Verbindung stehender Rohrstutzen bezeichnet, dessen Funktion im Folgenden noch erläutert werden wird.

Mit 14 ist eine Stange bezeichnet, deren eines Ende der Kugel 12 zugewandt ist und an deren anderem Ende sich ein Anzeigekörper 15 befindet, der inner­ halb eines domartigen Aufsatzes 16, der sich ebenfalls aus der Oberseite des Zwischenbodens 9 herauserstreckt, mit der Maßgabe aufgenommen ist, dass anhand der Höhenposition des Anzeigekörpers 15 das Niveau 2 der Elektrolyt­ flüssigkeit von außen her zumindest qualitativ erkennbar ist. Wesentlich ist, dass dieser Anzeigekörper 15 in Abhängigkeit von der Schwimmposition der Kugel 12 abgesenkt oder angehoben wird.

Mit 17 sind mehrere, im peripheren Bereich des Zwischenbodens 9 angeord­ nete Öffnungen bezeichnet, über welche eine durchgängige Verbindung zwi­ schen einem Raum 18 oberhalb des Zwischenbodens 9 und der unterseitig of­ fenen Mündung 19 des Stopfenunterteils 5 gebildet ist.

In den sich oberhalb des Zwischenbodens 9 erstreckenden Raum des Stop­ fenunterteils 5 ist das Stopfenoberteil 20 eingesetzt und zwar unter Anordnung eines Dichtringes 21, der in einer Außennut des Stopfenoberteils 20 eingesetzt ist. Das Stopfenoberteil 20 ist global als rohrförmiger Grundkörper ausgebildet, der mit einem oberseitig angeformten Ringflansch den Ringflansch 6 des Stopfenunterteils 5 überlagert. Er umfasst ferner den genannten domartigen Aufsatz 16 und weist im übrigen eine Aufnahmeöffnung 22 auf, in welche ein im Folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 zu beschreibendes Kupplungsstück 23 dichtend eingesetzt ist. Der genannte Rohrstutzen 13 erstreckt sich koaxial innerhalb der Aufnahmeöffnung 22.

Das Kupplungsstück 23 weist eine global T-förmige Struktur auf und ist somit zur Anbindung weiterer Batteriezellen bestimmt. Es ist demzufolge durch ein, zum Einsetzen in die Aufnahmeöffnung 22 bestimmtes Anschlussstück 24 und zwei, zur Anbindung benachbarter Batteriezellen bestimmter, untereinander gleich beschaffener, fluchtend zueinander angeordneter Anschlussstücke 25, 26 gekennzeichnet.

Wesentlich ist nunmehr, dass das Kupplungsstück 23 durch eine in Achsrich­ tung der Anschlussstücke 24, 25, 26 erstreckende zentrale Rohrleitung 27 ei­ nerseits und eine diese ringartig umgebende Rohrleitung 28 andererseits un­ terteilt ist. Im montierten Zustand des Kupplungsstücks 23 ist das sich innerhalb des Anschlussstücks 24 koaxial zu diesem erstreckende Leitungselement dichtend in den Rohrstutzen 13 eingesetzt. An die Anschlussstücke 25, 26 sind Leitungen eingesetzt, die - wie in Fig. 4 anhand beispielhaft eines Querschnitts dargestellt - durch eine entsprechende zentrale Leitung 29 und eine diese um­ gebende Leitung 30 gekennzeichnet sind. Die Leitungen 27, 29 einerseits so­ wie 28, 30 andererseits bilden voneinander getrennte Leitungszüge, die unter­ schiedlichen Zweckbestimmungen zugeordnet sind, wie im Folgenden noch erläutert werden wird.

Zum Befüllen der Zellen eines Akkumulators unter Benutzung der erfindungs­ gemäßen Befülleinrichtung werden zunächst sämtliche Füllstopfen 4 mit Kupp­ lungsstücken 23 versehen und mit der Maßgabe untereinander leitungsmäßig verbunden, dass die Kupplungsstücke 23 an einer gemeinsamen Sammellei­ tung angeschlossen sind, wobei die letzte Zelle der auf diese Weise gebildeten Reihe von Füllstopfen ein Kupplungsstück erhält, das in Abweichung von der T- förmigen, in Fig. 3 gezeigten Struktur lediglich durch eine Winkelstruktur cha­ rakterisiert ist.

Die zentralen Leitungen 27, 29 stehen somit untereinander in Verbindung und werden an eine Vakuumpumpe oder einen funktionell vergleichbaren Unter­ druckerzeuger angeschlossen. Die die zentralen Leitungen umgebenden Lei­ tungen 28, 30 stehen ihrerseits ebenfalls untereinander in Verbindung und werden an einen Vorratsbehälter für demineralisiertes Wasser angeschlossen, so dass aus diesem Wasser in die Leitungen eintreten kann. Wesentlich ist, dass sich der zeichnerisch nicht dargestellte Vorratsbehälter vorzugsweise auf gleichem Niveau mit den zu befüllenden Batteriezellen befindet.

Nach Einschalten der Vakuumpumpe wird über die Leitungen 27, 29 sowie den Rohrstutzen 13 in dem Innenraum 31 der Batteriezelle ein Unterdruck erzeugt, so das infolge der Druckdifferenz zwischen der unter Umgebungsdruck stehen­ den Flüssigkeit des Vorratsbehälters diese über die Leitungen 28, 30 sowie die Öffnungen 17 und die Mündung 19 in den Innenraum 31 der Batteriezelle ein­ strömt. Vorausgesetzt wird hierbei zunächst, dass das Niveau 2 zu Beginn des Einströmvorgangs derart angelegt ist, dass die Mündung 11 des Saugrohrs 10 noch nicht durch die Kugel 12 verschlossen wird, so dass sich innerhalb des Innenraums 31 ein Unterdruck entwickeln kann. Sobald die Kugel 12, die in­ nerhalb eines angedeuteten Käfigs 32 geführt ist, die Mündung 11 erreicht hat und diese verschlossen hat, vermindert sich das Vakuum in Abhängigkeit vom Eintreten weiterer Flüssigkeit in den Innenraum 31 bis schließlich ein weiteres Eintreten infolge eines weitgehenden Druckausgleichs zwischen dem Innen­ raum 31 und dem Vorratsbehälter unterbleibt.

Fig. 5 zeigt beispielhaft, wie die erfindungsgemäße Befülleinrichtung, insbe­ sondere die Füllstopfen 4 in Verbindung mit den diesen zugeordneten Leitun­ gen, von denen hier lediglich beispielhaft das Anschlussstück 24 wiedergege­ ben ist, einer weiteren Nutzung zugeführt werden können, und zwar im Rah­ men eines Elektrolytumwälzsystems. Funktionselemente, die mit denjenigen der vorangegangenen Fig. 1 bis 4 übereinstimmen, sind entsprechend beziffert, so dass auf eine diesbezügliche wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.

Die sich innerhalb des Anschlusstücks 24 erstreckende zentrale Rohrleitung 27 ist mit einem Abzweig 27' versehen, an den eine Zweigleitung 32 angeschlos­ sen ist, die über ein Rückschlagventil 33 an das obere Ende eines in den Elek­ trolyt eintauchenden Rohres 34 angeschlossen ist. Das Rohr 34 ist entweder oberseitig in die Zelle dichtend eingesetzt oder auch seitlich. Es erstreckt sich über eine Länge von bis zu zwei Dritteln der Gesamthöhe der Zelle. Wesentlich für dessen Funktion ist, dass dessen untere Mündung 35 sich in jedem Fall unterhalb des Pegels des Elektrolyten befindet.

Mit 36 ist ein weiteres Rückschlagventil bezeichnet, welches sich im Verlauf der Leitung 27 befindet, und zwar zwischen dem Abzweig 27' und dem Füllstopfen 4. Dieses Rückschlagventil 36 kann auch in den Füllstopfen 4 baulich integriert sein. Das Abzweig 27' und das Rückschlagventil 36 können beispielsweise auch in das Kupplungsstück 23 integriert sein und befinden sich in jedem Fall in unmittelbarer Nähe des Füllstopfens 4.

Zeichnerisch nicht dargestellt ist ein weiteres Rückschlagventil, welches in die Wandung 1 der Zelle oberhalb des Elektrolytpegels eingebaut ist und dessen Funktion darin besteht, während eines Befüllvorgangs, der durch den Aufbau eines Unterdrucks innerhalb des Innenraums 31 charakterisiert ist, zu schlie­ ßen, bei Auftreten eines definierten Überdrucks in diesem Raum, wie er bei­ spielsweise im Falle eines Ladevorgangs infolge eines Ausgasens entsteht, zu öffnen.

Jede der Zellen eines Akkumulatorsystems ist mit einem Kupplungsstück 23 nebst Abzweig 27' und einem Rohr 34 ausgerüstet. Die zentralen Leitungen 27 einer Zelle, die mit den jeweiligen Saugrohren 10 in durchgängiger Verbindung stehen, sind wiederum untereinander zusammengefasst und stehen mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Vakuumquelle in Verbindung. Sie stehen erfin­ dungsgemäß über eine ebenfalls nicht dargestellte Umschaltvorrichtung jedoch auch mit einer Druckquelle in Verbindung.

Bei Befüllbetrieb der Befülleinrichtung ist die genannte Vakuumquelle über die Leitung 27 und den Abzweig 27' bis zu dem Saugrohr 10 durchgeschaltet. Das Rückschlagventil 33, welche sich zweckmäßigerweise ebenfalls in unmittelba­ rer Nähe des Kupplungsstücks 23 befindet oder auch in dieses integriert sein kann, ist mit der Maßgabe angelegt, dass es bei innerhalb der Leitung 27 an­ stehendem Unterdruck schließt. Auf diese Weise wird verhindert, dass über das Rohr 34 Elektrolytflüssigkeit angesogen werden kann. Das Rückschlagventil 36 ist mit der Maßgabe angelegt, dass es bei anstehendem Vakuum innerhalb der Leitung 27 geöffnet ist und somit eine durchgängige Verbindung zwischen der Vakuumquelle und dem Saugrohr 10 besteht.

Ein Elektrolytumwälzbetrieb hingegen ist dadurch gekennzeichnet, dass das System der untereinander verbundenen zentralen Leitungen 27 nunmehr mit einer Druckquelle beaufschlagt ist, wobei infolge der Konstellation der Rück­ schlagventile 33, 36 infolge des innerhalb der Leitung 27 anstehenden nun­ mehrigen Überdrucks das Rückschlagventil 36 sperrt, das Rückschlagventil 33 hingegen öffnet, so dass die über das System der Leitungen 27, den Abzweig 27', die Zweigleitung 32 und das Rückschlagventil 33 in das Rohr 34 strömende Luft aus dessen unterseitiger Mündung 35, somit innerhalb des Elektrolyten austritt und innerhalb desselben eine Zirkularströmung einrichtet, die darauf abzielt, die Ausbildung von Schichten unterschiedlicher Säuredichte zu verhin­ dern. Zur Verbesserung kann das Rohr 34 in ein dieses koaxial mit Abstand umgebendes, ober- und unterseitig offenes, innerhalb der Zelle angeordnetes Rohr (Elektrolyt-Hebepumpe) eingesetzt sein, dessen unterseitige Mündung sich mit geringfügigem Abstand oberhalb des Bodens der Zelle befindet und dessen oberseitige Mündung hingegen mit geringfügigem Abstand sich unter­ halb des Niveaus 2 befindet. Indem über das Rohr 34 Luft in das äußere Rohr eingeblasen wird, ergibt sich infolge der aufsteigenden Blasen eine Saugwir­ kung im Bereich der unteren Mündung des Rohres, über welche die genannte Zirkularströmung bereitgestellt wird.

Für die Einrichtung einer derartigen Elektrolytumwälzung ist ohne die erfin­ dungsgemäße Nutzung der Befülleinrichtung ein weiteres vollständiges Schlauchsystem erforderlich, so dass die Realisierung einer Elektrolytumwäl­ zung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Befülleinrichtung in einem be­ deutenden Ausmaß vereinfacht werden kann.

Claims (11)

1. Befülleinrichtung zum Einfüllen von Flüssigkeit in die Zellen eines elektri­ schen Akkumulators mit wenigstens einem, zum dichtenden Einsetzen in eine Öffnung der jeweiligen Zellenwandung bestimmten Füllstopfen (4), der sowohl mit einer Unterdruckquelle als auch mit einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit in Verbindung steht, wobei der Füllstopfen (4) zum Ansaugen von Flüssigkeit nach Maßgabe eines definierten höchstzulässigen Flüssigkeits­ standes in der Zelle bestimmt und eingerichtet ist und mit einem, eine mit dem Vorratsbehälter in Verbindung stehende Mündung (19) innerhalb der Zelle aufweisenden Zuführrohr für die Flüssigkeit, einem, einen Teil des Füllstop­ fens (4) bildendes, in die Zelle hineinragendes, eine mit dem Innenraum (31) der Zelle in Verbindung stehende, sich oberhalb des Flüssigkeitspegels der Zelle befindliche Mündung (11) aufweisenden Saugrohr (10) und mit einem in der Flüssigkeit der Zelle befindlichen Schwimmkörper versehen ist, der zum Zusammenwirken mit der Mündung (11) des Saugrohres (10) bestimmt und angeordnet ist, wobei das Saugrohr (10) mit der Unterdruckquelle in Verbindung steht und wobei nach Maßgabe einer Druckdifferenz zwischen dem unter Umgebungsdruck stehenden Vorratsbehälter und einem Unter­ druck in der Zelle Flüssigkeit in diese einführbar ist, dadurch gekennzeich­ net, dass der Schwimmkörper entsprechend dem Flüssigkeitsstand innerhalb der Zelle nach Art eines Ventiles zum Schließen der Mündung (11) des Saugrohres (10) bestimmt ist, so dass nach erfolgtem Schließen der Öffnung (11) weitere Flüssigkeit nur noch bis zum Erreichen eines Druckausgleichs zwischen dem Innenraum (31) der Zelle und dem Vorratsbehälter in diese eintritt und dass sich der Vorratsbehälter auf einer im Wesentlichen der geo­ dätischen Höhe der Zelle entsprechenden Höhe befindet, so dass selbst bei zumindest teilweise ausbleibendem Unterdruck ein schwerkraftbedingtes Nachführen von Flüssigkeit in die Zelle unterbleibt.

2. Befülleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper als Kugel (12) ausgebildet und in einem Käfig (32) angeord­ net ist.

3. Befülleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mündung (11) des Saugrohres (10) unterhalb der Mündung (19) des Zuführrohres befindet.

4. Befülleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, ge­ kennzeichnet durch eine zueinander koaxiale Anordnung des Zuführrohres und des Saugrohres (10).

5. Befülleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, ge­ kennzeichnet durch ein Kupplungsstück (23), das zum Zusammenwirken mit dem Füllstopfen (4) einerseits und einer dieses mit dem Vorratsbehälter so­ wie der Unterdruckquelle verbindenden Leitung andererseits bestimmt und ausgestaltet ist.

6. Befülleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lei­ tung sowie das Kupplungsstück (23) mit zueinander koaxialen, zur Führung von Medien bestimmten Leitungszügen versehen sind.

7. Befülleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, das der Füllstopfen (4) aus einem zum dichtenden Einsetzen in die Öffnung der Zellenwandung bestimmten Stopfenunterteil (5) und einem zum dichtenden Einsetzen in das Stopfenunterteil (5) bestimmten Stopfenoberteil (20) besteht, wobei das Stopfenoberteil (20) als Bindeglied zu dem Kupplungsteil (23) eingerichtet ist.

8. Befülleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe der Anzahl der Zellen des elek­ trischen Akkumulators mehrere Füllstopfen (4) anschlussseitig zusammen­ gefasst mit dem Vorratsbehälter und der Unterdruckquelle in Verbindung stehen.

9. Verwendung eines Füllstopfens mit zugehörigem wenigstens einem Kupp­ lungsteil (23) nebst Leitungssystem nach einem der vorangegangenen An­ sprüche 1 bis 7 zum Ausblasen der Leitungszüge der genannten Leitung.

10. Verwendung eines Füllstopfens (4) mit zugehörigem wenigstens einem Kupplungsteil (23) nebst Leitungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7 zur Behandlung der Gasatmosphäre innerhalb der Zellen, insbesondere zur Unterdrückung der Ausbildung zündfähiger Gasgemische.

11. Verwendung der Füllstopfen (4) entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 7 nebst zugehörigem, diese verbindendes Leitungssystem im Rahmen einer Elektrolytumwälzung.