DE102019002955A1 - Gas separation tube of a battery cell - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gasabscheiderohr einer Batteriezelle, das den oberen Gasraum der Batteriezelle senkrecht durchquert und in den Elektrolyt der Batteriezelle eintaucht, wobei das Gasabscheiderohr ein in das Elektrolyt eintauchendes, senkrechtes Außenrohr aufweist, dessen unterer eintauchender Bereich zum Elektrolyt hin offen oder geschlossen ist, wobei das obere Ende des Außenrohrs oberhalb des Elektrolytspiegels endet, wobei in das Außenrohr von oben ein Innenrohr hineinreicht, dessen unteres Ende oberhalb des Elektrolytspiegels liegt, und wobei zwischen Außenrohr und Innenrohr ein Zwischenraum besteht, der mit dem oberen Gasraum der Batteriezelle verbunden ist.The invention relates to a gas separation tube of a battery cell, which perpendicularly traverses the upper gas space of the battery cell and is immersed in the electrolyte of the battery cell, the gas separation tube having a vertical outer tube which is immersed in the electrolyte and whose lower immersed area is open or closed towards the electrolyte, with the upper end of the outer tube ends above the electrolyte level, an inner tube reaching into the outer tube from above, the lower end of which is above the electrolyte level, and there is a gap between the outer tube and the inner tube, which is connected to the upper gas space of the battery cell.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasabscheiderohr einer Batteriezelle, das den oberen Gasraum der Batteriezelle senkrecht durchquert und in den Elektrolyt der Batteriezelle eintaucht.The invention relates to a gas separation tube of a battery cell, which perpendicularly traverses the upper gas space of the battery cell and is immersed in the electrolyte of the battery cell.

Es ist bekannt, Batteriestopfen einer Nassbatterie mit einem Gasabscheiderohr zu versehen. Hierbei hat es sich gezeigt, dass das aus dem Elektrolyt austretende Gas feste und flüssige Schwebeteilchen (Aerosole) aufweist, die sich außen auf der Batterieoberseite absetzen.It is known to provide the battery plug of a wet battery with a gas separation tube. It has been shown here that the gas emerging from the electrolyte has solid and liquid suspended particles (aerosols) that are deposited on the outside of the battery top.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gasabscheiderohr der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass Aerosole davon abgehalten werden, oben aus der Batterie auszutreten.The object of the invention is to improve a gas separation pipe of the type mentioned at the beginning in such a way that aerosols are prevented from escaping from the top of the battery.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

  • - dass das Gasabscheiderohr ein in das Elektrolyt eintauchendes, senkrechtes Außenrohr aufweist, dessen unterer eintauchender Bereich zum Elektrolyt hin offen oder geschlossen ist,
  • - dass das obere Ende des Außenrohrs oberhalb des Elektrolytspiegels endet,
  • - dass in das Außenrohr von oben ein Innenrohr hineinreicht, dessen unteres Ende oberhalb des Elektrolytspiegels liegt, und
  • - dass zwischen Außenrohr und Innenrohr ein Zwischenraum besteht, der mit dem oberen Gasraum der Batteriezelle verbunden ist.
This object is achieved according to the invention by
  • - that the gas separation tube has a vertical outer tube which is immersed in the electrolyte and whose lower immersed area is open or closed towards the electrolyte,
  • - that the upper end of the outer tube ends above the electrolyte level,
  • - That an inner tube extends into the outer tube from above, the lower end of which is above the electrolyte level, and
  • - That there is a gap between the outer tube and the inner tube, which is connected to the upper gas space of the battery cell.

Das Gasabscheiderohr bildet damit in seinem oberen Bereich eine Umlenkung des Gasstroms, durch die Tröpfchen und Partikel aufgrund ihrer Masseträgheit aus dem austretenden Gasstrom abgeschieden werden. Hierbei wird der Grad des Ausscheidens noch erhöht aufgrund der Beschleunigung des Gasstroms während der Umlenkung.The gas separation tube thus forms a deflection of the gas flow in its upper area, through which droplets and particles are separated from the exiting gas flow due to their inertia. Here, the degree of separation is increased due to the acceleration of the gas flow during the deflection.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das aus dem Elektrolyt austretende Gas auf seinem Weg vom Zwischenraum zum Inneren des Innenrohrs eine Strömungsumlenkung von 180 Grad durchfährt. Ferner wird vorgeschlagen, dass der Zwischenraum zwischen Außenrohr und Innenrohr mit dem oberen Gasraum der Batteriezelle über Öffnungen verbunden ist, die im Außenrohr oberhalb des Elektrolytspiegels angeordnet sind. Hierbei kann das Innenrohr nach oben sich erweitern und in einem Batteriestopfen befestigt hineinragen. Auch ragt der erweiterte Bereich des Innenrohrs in einen Ventileinsatz des Batteriestopfens befestigt hinein.It is preferably proposed that the gas emerging from the electrolyte undergo a flow deflection of 180 degrees on its way from the intermediate space to the interior of the inner tube. It is also proposed that the space between the outer tube and the inner tube is connected to the upper gas space of the battery cell via openings which are arranged in the outer tube above the electrolyte level. Here, the inner tube can expand upwards and protrude fixed in a battery plug. The enlarged area of the inner tube also protrudes into a valve insert of the battery stopper.

Eine sichere Funktion ist gegeben, wenn der obere Gasraum der Batteriezelle nach außen abgedichtet ist und nur über das Gasabscheiderohr mit der Atmosphäre verbunden ist.A safe function is given if the upper gas space of the battery cell is sealed off from the outside and is only connected to the atmosphere via the gas separation pipe.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das Außenrohr und/oder das Innenrohr einen kreisförmigen oder eckigen Querschnitt aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Zwischenraum zwischen Außenrohr und Innenrohr ringförmig oder kanalförmig ist.It is preferably proposed that the outer tube and / or the inner tube have a circular or angular cross section. It is particularly advantageous if the space between the outer tube and the inner tube is annular or channel-shaped.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

  • 1 eine perspektivische Ansicht des Gasabscheiderohres,
  • 2 einen axialen senkrechten Schnitt durch das am Batteriestopfen befestigte Gasabscheiderohr.
An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below. Show it
  • 1 a perspective view of the gas separation tube,
  • 2 an axial vertical section through the gas separation tube attached to the battery plug.

Nassbatterien weisen einzelne Batteriezellen auf, die jeweils mindestens eine obere Einlassöffnung im Batteriedeckel besitzen. Die Einlassöffnung ist durch einen Batteriestopfen 1 verschlossen, der mit seinem Außengewinde 2 in das Innengewinde der Einlassöffnung eingeschraubt ist. Hierbei überdeckt ein äußerer Flansch 3 den oberen Rand der Einlassöffnung. Unterhalb des Flansches liegt ein Dichtring 4.Wet batteries have individual battery cells, each of which has at least one upper inlet opening in the battery cover. The inlet port is through a battery plug 1 closed with its external thread 2 is screwed into the internal thread of the inlet opening. Here an outer flange covers 3 the top of the inlet port. A sealing ring is located below the flange 4th .

Der Batteriestopfen 1 weist ein das Außengewinde 2 und den Flansch bildendes Außengehäuse 5 auf, das einen inneren Ventileinsatz 6 umgibt, in dem ein zentrales Ventil mit einem Ventilkörper 7 angeordnet ist. Der Ventileinsatz besitzt einen zentralen, zur Achse 8 des Batteriestopfens 1 koaxialen senkrechten Durchgang 9, der vom Ventilkörper 7 unterbrochen ist. Unterhalb des Ventilkörpers 7 bildet der Durchgang 9 einen zentralen, koaxialen, zylindrischen, nach unten offenen Aufnahmeraum 10, in dem von unten der obere erweiterte Bereich 11a eines zur Achse 8 koaxialen Innenrohrs 11 eines Gasabscheiderohrs 12 eingesteckt ist.The battery plug 1 has an external thread 2 and the outer case forming the flange 5 on that has an inner valve core 6 surrounds, in which a central valve with a valve body 7th is arranged. The valve insert has a central one to the axis 8th of the battery plug 1 coaxial vertical passage 9 from the valve body 7th is interrupted. Below the valve body 7th forms the passage 9 a central, coaxial, cylindrical, downwardly open receiving space 10 , in which from below the upper extended area 11a one to the axis 8th coaxial inner tube 11 a gas separation tube 12 is plugged in.

Das untere Ende des Innenrohrs 11 ist von dem oberen Ende eines zur Achse 8 koaxialen Außenrohrs 13 umgeben, dessen unterer Bereich in den Elektrolyt 14 der Batteriezelle hineinreicht. Hierbei ist der Außendurchmesser des in dem Außenrohr 13 einliegenden, unteren Bereichs des Innenrohrs 11 kleiner als der Innendurchmesser des Außenrohrs 13, so dass zwischen Innenrohr und Außenrohr ein zur Achse 8 koaxialer Ringbereich als Zwischenraum 15 besteht, der nach unten zum Außenrohrinnenraum offen ist. Bei dieser Konstruktion liegt der Elektrolytspiegel 16 niedriger als der Zwischenraum 15 und als das untere Ende des Innenrohrs 11.The lower end of the inner tube 11 is from the top of one to the axis 8th coaxial outer tube 13 surrounded, its lower area in the electrolyte 14th the battery cell reaches into it. Here, the outside diameter is in the outer tube 13 inset, lower area of the inner tube 11 smaller than the inner diameter of the outer tube 13 so that between the inner tube and the outer tube one to the axis 8th coaxial ring area as a space 15th exists, which is open at the bottom to the outer tube interior. With this construction, the electrolyte level lies 16 lower than the gap 15th and as the lower end of the inner tube 11 .

Im oberen Ende des Außenrohrs 13 weist das Außenrohr Öffnungen 17 auf, durch die der Zwischenraum 15 mit dem Raum 18 verbunden ist, der in der Batteriezelle sich oberhalb des Elektrolytspiegels 16 befindet. Sobald aus dem Elektrolyt 14 Gas austritt in den Raum 18 hinein, strömt dieses durch die Öffnungen 17 in den Zwischenraum 15 und von dort um das untere Ende des Innenrohrs 11 herum in das Innere des Innenrohrs 11. Von dort strömt das Gas nach oben durch den erweiterten Bereich 11a zum Ventilkörper 7, um diesen anzuheben und das Ventil zu öffnen. Danach strömt das Gas weiter nach oben durch einen Flammschutzeinsatz 19 hindurch zu Austrittsöffnungen 20 in der oberen waagerechten Abschlusswand 21 des Außengehäuses 5 und damit in die Atmosphäre.In the upper end of the outer tube 13 the outer tube has openings 17th on through which the interspace 15th with the space 18th is connected, which is in the battery cell above the electrolyte level 16 is located. Once out of the electrolyte 14th Gas leaks into the room 18th in, it flows through the openings 17th in the space 15th and from there around the lower end of the inner tube 11 around into the inside of the inner tube 11 . From there the gas flows up through the enlarged area 11a to the valve body 7th to raise it and open the valve. The gas then flows further upwards through a flame protection insert 19th through to outlet openings 20th in the upper horizontal end wall 21st of the outer housing 5 and thus into the atmosphere.

Das aus dem Elektrolyt 14 austretende Gas weist Aerosole auf, d. h. feste und flüssige Schwebeteilchen, die bei der Strömung des Gases von dem Zwischenraum 15 in das Innere des Innenrohrs 11 hinein. Hierbei erfährt das Gas eine Strömungsumlenkung 22 von 180 Grad, die dazu führt, dass die Schwebeteilchen aus dem Gas sicher abgeschieden werden und in das Innere des Außenrohrs 13 gelangen, ehe das Gas zum Ventil, zum Flammschutzeinsatz 19 und zu den Austrittsöffnungen 20 gelangt.That from the electrolyte 14th escaping gas has aerosols, ie solid and liquid suspended particles, which are released from the gap when the gas flows 15th into the interior of the inner tube 11 inside. The gas experiences a flow deflection 22nd of 180 degrees, which means that the suspended particles are safely separated from the gas and into the interior of the outer tube 13 before the gas reaches the valve, the flame protection insert 19th and to the outlet openings 20th got.

In der in den 1 und 2 dargestellten Ausführung weisen Außenrohr 13 und Innenrohr 11 jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf. Stattdessen kann der Querschnitt beider Rohre auch eckig insbesondere rechteckförmig sein. Ferner kann statt eines ringförmigen Zwischenraums 15 zwischen Außenrohr 13 und Innenrohr 11 zwischen den Öffnungen 17 und dem Inneren des Innenrohrs 11 eine kanalförmige Verbindung bestehen, die auch eine Strömungsumlenkung von 180 Grad erzeugt.In the in the 1 and 2 The embodiment shown have an outer tube 13 and inner tube 11 each have a circular cross-section. Instead, the cross section of both tubes can also be angular, in particular rectangular. Furthermore, instead of an annular gap 15th between outer tube 13 and inner tube 11 between the openings 17th and the interior of the inner tube 11 a channel-shaped connection exist, which also creates a flow deflection of 180 degrees.

Claims (8)

Gasabscheiderohr (12) einer Batteriezelle, das den oberen Gasraum (18) der Batteriezelle senkrecht durchquert und in den Elektrolyt (14) der Batteriezelle eintaucht, dadurch gekennzeichnet, - dass das Gasabscheiderohr (12) ein in das Elektrolyt (14) eintauchendes, senkrechtes Außenrohr (13) aufweist, dessen unterer eintauchender Bereich zum Elektrolyt hin offen oder geschlossen ist, - dass das obere Ende des Außenrohrs (13) oberhalb des Elektrolytspiegels (16) endet, - dass in das Außenrohr (13) von oben ein Innenrohr (11) hineinreicht, dessen unteres Ende oberhalb des Elektrolytspiegels (16) liegt, und - dass zwischen Außenrohr (13) und Innenrohr (11) ein Zwischenraum (15) besteht, der mit dem oberen Gasraum (18) der Batteriezelle verbunden ist.Gas separation tube (12) of a battery cell which vertically traverses the upper gas space (18) of the battery cell and dips into the electrolyte (14) of the battery cell, characterized in that the gas separation tube (12) has a vertical outer tube dipping into the electrolyte (14) (13), the lower immersed area of which is open or closed towards the electrolyte, - that the upper end of the outer tube (13) ends above the electrolyte level (16), - that an inner tube (11) enters the outer tube (13) from above reaches, the lower end of which is above the electrolyte level (16), and - that between the outer tube (13) and inner tube (11) there is an intermediate space (15) which is connected to the upper gas space (18) of the battery cell. Gasabscheiderohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Elektrolyt (14) austretende Gas auf seinem Weg vom Zwischenraum (15) zum Inneren des Innenrohrs (11) eine Strömungsumlenkung (22) von 180 Grad durchfährt.Gas separation pipe after Claim 1 , characterized in that the gas emerging from the electrolyte (14) passes through a flow deflection (22) of 180 degrees on its way from the intermediate space (15) to the interior of the inner tube (11). Gasabscheiderohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (14) zwischen Außenrohr (13) und Innenrohr (11) mit dem oberen Gasraum (18) der Batteriezelle über Öffnungen (17) verbunden ist, die im Außenrohr (13) oberhalb des Elektrolytspiegels (16) angeordnet sind.Gas separation pipe after Claim 1 or 2 , characterized in that the space (14) between the outer tube (13) and the inner tube (11) is connected to the upper gas space (18) of the battery cell via openings (17) which are arranged in the outer tube (13) above the electrolyte level (16) are. Gasabscheiderohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e ich n e t, dass das Innenrohr (11) nach oben sich erweitert und in einen Batteriestopfen (1) befestigt hineinragt.Gas separator tube according to one of the preceding claims, characterized in that the inner tube (11) widens upwards and projects into a battery stopper (1) attached. Gasabscheiderohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass der erweiterte Bereich (11a) des Innenrohrs (11) in einen Ventileinsatz (6) des Batteriestopfens (1) befestigt hineinragt.Gas separation pipe after Claim 4 , characterized in that the widened area (11a) of the inner tube (11) protrudes fixed into a valve insert (6) of the battery plug (1). Gasabscheiderohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Gasraum (18) der Batteriezelle nach außen abgedichtet ist und nur über das Gasabscheiderohr (12) mit der Atmosphäre verbunden ist.Gas separator tube according to one of the preceding claims, characterized in that the upper gas space (18) of the battery cell is sealed off from the outside and is only connected to the atmosphere via the gas separator tube (12). Gasabscheiderohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (13) und/oder das Innenrohr (11) einen kreisförmigen oder eckigen Querschnitt aufweisen.Gas separator tube according to one of the preceding claims, characterized in that the outer tube (13) and / or the inner tube (11) have a circular or angular cross section. Gasabscheiderohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (15) zwischen Außenrohr (13) und Innenrohr (11) ringförmig oder kanalförmig ist.Gas separator tube according to one of the preceding claims, characterized in that the space (15) between the outer tube (13) and the inner tube (11) is ring-shaped or channel-shaped.
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