DE1276151B - Verschlussstopfen fuer Akkumulatoren, insbesondere Starterbatterien - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. σ.:

HOIm

Deutsche Kl.: 21b-1/03

Nummer: 1276151

Aktenzeichen: P 12 76 151.2-45 (V 27080)

Anmeldetag: 5. November 1964

Auslegetag: 29. August 1968

Die Erfindung betrifft Verschlußstopfen für Akkumulatoren, insbesondere Starterbatterien, mit Umlenkeinbauten zum Abfangen von Flüssigkeitströpfchen aus dem Gasstrom der Akkumulatoren.

Batterieverschlußstopfen haben die Aufgabe, die einzelnen Batteriezellen flüssigkeitsdicht, nicht aber gasdicht zu verschließen. Ihr Innenraum zwischen der Boden- und Deckelöffnung ist so geformt, daß aus der Batterie entweichende Gase einerseits ungehindert hindurchtreten können, andererseits aber im Gasstrom befindliche Flüssigkeitströpfchen, die sich bei Erschütterungen, wie auch beim Laden und Überladen einer Starterbatterie für Kraftfahrzeuge bilden, nach Möglichkeit zurückgehalten und wieder dem Zellenraum zugeführt werden sollen.

Zu diesem Zweck werden üblicherweise in den Verschlußstopfen Prallbleche, Spiralen und andere Umlenkeinrichtungen eingebaut. Weiterhin ist vorgeschlagen worden, vor den Gasdurchtrittsöffnungen des Stopfens Abschirmungen vorzusehen, die entweder am Deckel angeformt oder aber als zusätzliche Teile am Stopfenboden oder auf der Separation der Zelle angebracht sind. Trotzdem gelang es bisher nur bei recht geringen Gasströmungsgeschwindigkeiten, die Flüssigkeitströpfchen aus dem Gas abzuscheiden.

Die abgefangene Flüssigkeit gelangt durch runde Öffnungen im Stopfenboden wieder in den Behälter zurück, wobei in manchen Ausführungsformen getrennte Öffnungen für das flüssigkeitsbeladene Gas und den Flüssigkeitsrücklauf vorgesehen sind. Werden die zuletzt erwähnten Öffnungen so groß gemacht, daß die Flüssigkeit ungehindert ablaufen kann, so lassen diese Öffnungen auch das sich in der Zelle entwickelnde Gas hindurchtreten. Bildet man die runden Öffnungen dagegen sehr klein aus, so wird der Ablauf der Flüssigkeit stark behindert.

Daneben sind Vorrichtungen zum Reinigen von Dampf und Preßluft von Öl, Wasser u. dgl. bekannt, bei denen das gasförmige Medium durch draht- oder bandförmiges Material strömt, das in einem federnden Rahmen gehalten wird. Das draht- oder bandförmige Material liegt dabei so dicht nebeneinander, daß Durchtrittsschlitze entstehen, in denen eine kapillare Wirkung auftritt. Eine solche Anordnung ist insbesondere bei Verschlußstopfen für Akkumulatoren nicht anwendbar, da solche Stopfen eine begrenzte Bauhöhe besitzen und da wesentlich längere Gaswege notwendig sind.

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine flüssigkeitsdichte Verschlußvorrichtung für Starterbatterien zu entwickeln, die die aufgeführten Nachteile nicht besitzt.

Verschlußstopfen für Akkumulatoren,
insbesondere Starterbatterien

Anmelder:

VARTA AKTIENGESELLSCHAFT,

6000 Frankfurt, Neue Mainzer Str. 54

Als Erfinder benannt:

Hans Georg Lindenberg, 3000 Hannover-Stöcken

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Eintrittsöffnung und der darüberliegenden Austrittsöffnung zumindest ein

ao kapillaraktiver Spalt veränderlicher Höhe und/oder Breite angeordnet ist, wobei der Spalt oder die Spalte an der Stelle, die der Austrittsöffnung in Richtung des Gasstromes am weitesten entfernt liegt, dem Gasstrom den geringsten Widerstand bieten.

Dabei ist die Breite oder die Höhe des Spaltes auf jeden Fall so bemessen, daß der Spalt sich bei Berücksichtigung des Materials der Vorrichtung (Kunststoffe, Metalle, Glas) und der Oberflächenspannung der abzufangenden Flüssigkeit mit dieser vollsetzt.

Hat der Spalt z. B. bei konstanter Breite eine wechselnde Spalthöhe, so verfügt er zumindest über einen Bereich mit verhältnismäßig kleinem Strömungswiderstand, durch den das Gas bevorzugt durchtritt. Sind andere Spalte nachgeordnet, so sind die erwähnten Bereiche vorteilhaft so angeordnet, daß das Gas möglichst lange Wege zurücklegen muß. Infolge der vorgesehenen Querschnittsvergrößerung hinter den Durchtrittsstellen verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit derart, daß eine Abscheidung der Flüssigkeitströpfchen erfolgt.

Schon kurz nach Inbetriebnahme enthalten die Spalte die erwünschten Flüssigkeitsfilme, in denen die im Gas vorhandenen Flüssigkeitströpfchen sozusagen aus dem Gas herausgewaschen werden. Infolge der angegebenen Ausbildung der Spalte kommt es an bestimmten Stellen zur Bildung von Tropfen, die über die Wände durch kapillaraktive Spalte im Boden des Stopfens wieder der im Behälter befindlichen Flüssigkeit zugeführt werden. Man kann den zweckmäßigerweise über die gesamte Länge des Spaltes sich stetig ändernden Strömungswiderstand auch dadurch beeinflussen, daß man nicht die Spalthöhe,

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Claims (1)

1. 3 4

   sondern die Spaltbreite (oder beides) verschieden bildet. Die weitere Abscheidung von Nebeln führt zur groß ausgebildet; es muß aber stets gewährleistet sein, Tropfenbildung an der tiefsten Stelle des Spaltes, von daß der Spalt noch kapillaraktiv genug ist, um sich wo aus die Flüssigkeit durch den ebenfalls mit einem mit Flüssigkeit zu füllen. Flüssigkeitsfilm verschlossenen Spalt 2 abfließt, des-Bei Anwendung dieser Erfindung zeigte sich über- 5 sen Breite zum Behälter hin am größten ist, was ein raschenderweise, daß ein nach den obenerwähnten schnelles Durchlaufen der Tropfen bewirkt. Die Wir-Vorschlägen hergestellter Verschlußstopfen für kungsweise des Spaltes zwischen Rohrstutzen 10 und Stalterbatterien eine bedeutend verringerte Höhe im der Wandung 6 ist dieselbe wie die zwischen dem Vergleich zu allen bekannten Ausführunsformen auf- Kamin 5 und dem Rohrstutzen 11.
   weist und dennoch den Austritt von Flüssigkeit durch io Das Gas tritt durch den innersten Spalt bevorzugt die Öffnung an seiner Deckelplatte viel zuverläs- an der Stelle geringster Tiefe unter Aufreißen des siger als bisher verhindert. Selbst bei einer Überlade- Flüssigkeitsfilmes durch. Diese liegt radial entgegenStromstärke von 10 A für eine übliche 6-V-Starter- gesetzt zum Bereich des geringsten Strömungswiderbatterie, die darüber hinaus noch während des Über- Standes zwischen Rohrstutzen 10 und Wandung 6; ladens mit einer Frequenz von 50 Hz und einer 15 der Bereich kann z. B. durch eine besondere AusSchwingungsweite von 1,2 mm (sechsfache Erd- sparung 12 eindeutig festgelegt werden. Radial entbeschleunigung) geschüttelt wurde, blieb die Deckel- gegengesetzt zu dieser ist wiederum die Austrittsplatte des Stopfens völlig trocken. Öffnung 9 angeordnet. Man kann die Rohrstutzen 10

   Wird beispielsweise für die Herstellung des erfin- und 11 exzentrisch in bezug auf den unteren Teil des dungsgemäßen Stopfens Niederdruck-Polyäthylen be- ao Stopfens anordnen, so daß die Ringspalte zwischen

   nutzt und befindet sich im Behälter Schwefelsäure der Gaseinlaßöffnung 1 und Rohrstutzen 11 bzw. Wan-

   Dichte 1,28, so hat sich eine Spaltweite von 0,35 bis dung 6 und Rohrstutzen 10 keine gleichbleibende

   0,42 als besonders günstig erwiesen, wenn die Ab- Spaltbreite besitzen. Auf diese Weise entstehen eben-

   messungen der Vorrichtung den in der Zeichnung falls Spaltbereiche mit minimalem und maximalem

   wiedergegebenen Verhältnissen entsprachen. 35 Strömungswiderstand. Das Gas muß also zwangläufig

   Diese Zeichnung gibt einen Batterie-Verschluß- einen sehr langen Weg nehmen, wobei die Tröpfchen

   stopfen gemäß der Erfindung wieder. durch Auswaschen in den Flüssigkeitsfilmen zurück-

   Der Stopfen besteht in diesem Fall aus zwei durch gehalten werden. Überschüssige Flüssigkeit gelangt verschiedene Schraffur gekennzeichneten Teilen. Der durch die Spalte 2 wieder in die Batterie zurück. Die untere Teil enthält hinter der Gaseintrittsöffnung 1 30 Abflußspalte 2 und die Abweisringe 3 verhindern einen kegelstumpfförmigen Kamin 5. Die ab- durch ihre besondere Ausbildung auch, daß durch geschrägte Bodenzone 4 besitzt zwei zum Stopfen- plötzliche Erschütterungen größere Flüssigkeitsinneren sich verjüngende, spiegelbildlich angeordnete mengen vom Behälter her durch die Spalte 2 in das Spalte 2. Die mit einem Gewinde versehene Wan- Stopfeninnere gelangen.

   dung 6 läuft in den flachen zylinderförmigen Ansatz 7 35 Da Starterbatterien immer Erschütterungen ausaus. In diesen Ansatz 7 ist die Deckelplatte 8 des gesetzt sind, erfolgt bereits ohne Gasentwicklung die Stopfens mit einer Gasaustrittsöffnung 9 eingesetzt. Bildung von Flüssigkeitsfilmen in den Spalten, weil Auf der Platte 8 sind ferner zwei Rohrstutzen 10 und ausreichende Flüssigkeitsmengen durch die Gas-11 angeformt, wobei der Durchmesser von 11 so ge- eintrittsöffnung in das Stopfeninnere gelangen können, wählt ist, daß er um ein weniges größer ist als der des 40 Es wurde bereits erwähnt, daß auch bei den heftigoberen Randes von Kamin 5. Die Höhe des Rohr- sten Erschütterungen, die in der Praxis auftreten könstutzens 11 ist durch eine Schnittebene bestimmt, ien, der Stopfen flüssigkeitsdicht schließt, d. h. keine deren Flächennormale gleichzeitig mit der Symmetrie- Flüssigkeit durch die Öffnung 9 austreten läßt. Weiterachse dieses Hohlzylinders bevorzugt einen von Null hin wird beim Abschluß des Behälters durch einen verschiedenen Winkel einschließt. Der Hohlzylinder 45 Flüssigkeitsfilm aufweisenden Stopfen die Verdun-10, dessen Höhe konstant ist, kann an seinem unteren stung der im Behälter vorhandenen Flüssigkeit weit-Rande eine Aussparung 12 aufweisen. Wie aus der gehend verhindert, da die Verdunstungsfläche stark Zeichnung ersichtlich, haben die beiden Hohlzylinder zusammengeschrumpft ist. Auch andere bekannte 10 und 11 schwach konische Formen und weisen am Verschlußstopfen lassen sich durch Einbau derartiger Fuß der Platte 8 die größte Wandstärke auf. 50 Spalte in spritzsichere Stopfen verwandeln. Trotz

   Infolge dieser Anordnung sind zwischen Gas- des beträchtlich verlängerten Gasweges durch den

   kamin 5 und Rohrstutzen 11, wie auch zwischen Stopfen muß die Stopfenhöhe nicht vergrößert

   Rohrstutzen 10 und dem Rand der Wandung 6 kreis- werden,
   förmige Spalte gebildet worden.

   Jeder Spalt besitzt einen Bereich mit maximalem 55 Patentansprüche:
   und einen mit minimalem Strömungswiderstand, die

   für die beiden Spalte stets einander entgegengesetzt 1. Verschlußstopfen für Akkumulatoren, ins-

   angeordnet sind, gleichviel, in welcher gegenseitigen besondere Starterbatterien, mit Umlenkeinbauten

   Stellung Deckel 8 und Gehäuse beim Zusammenfügen zum Abfangen von Flüssigkeitströpfchen aus dem

   vereinigt werden, übrigens wird bei kurzzeitigen star- 60 Gasstrom der Akkumulatoren, dadurch g e -

   ken Belastungen der Platte8 durch Druck die Platte kennzeichnet, daß zwischen der Eintritts-

   durch den Kamin 5 gestützt. Öffnung (1) und der darüberliegenden Austritts-

   Entwickeln sich nun mit Tröpfchen beladene Gase, Öffnung (9) zumindest ein kapillaraktiver Spalt so gelangen diese durch die Gaseintrittsöffnung 1 in veränderlicher Höhe und/oder Breite angeordnet den vom Kanal 5 und Rohrstutzen 11 gebildeten 65 ist, wobei der Spalt oder die Spalte an der Stelle, Ringspalt. Dabei werden Flüssigkeitströpfchen ab- die der Austrittsöffnung in Richtung des Gasgeschieden, so daß sich schließlich infolge der Adhä- stromes am weitesten entfernt liegt, dem Gasstrom sions- und Kapillarkräfte ein Flüssigkeitsfilm aus- den geringsten Widerstand bieten.

   2. Verschlußstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt als umlaufender Ringspalt ausgebildet ist, dessen Bereich mit dem höchsten Strömungswiderstand von dem Bereich mit dem geringsten Strömungswiderstand wirksam getrennt, bevorzugt ihm gegenüber, angeordnet ist.

   3. Verschlußstopfen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei oder mehr kapillaraktiven Spalten diese so zueinander angeordnet sind, daß die Bereiche mit dem geringsten Strömungswiderstand gegeneinander versetzt, vorzugsweise um 180°, angeordnet sind.

   4. Verschluß nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsöffnung (9) zu dem Bereich mit dem geringsten Strömungswiderstand des vorhergehenden Spaltes entgegengesetzt angeordnet ist.

   5. Verschlußstopfen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kapillaraktive Gaseintrittsöffnung (1) zentral im Stopfen angeordnet ist.

   6. Verschlußstopfen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Abflußöffnung zumindest ein kapillaraktiver Spalt (2) neben der Gaseintrittsöffnung (1) angebracht ist.

   7. Verschlußstopfen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die kapillaraktiven Abflußspalte (2) sich nach unten hin öffnen bzw. an ihrer Unterseite von ihnen abgesetzte Spritzabschirmungen (3) besitzen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 335 604.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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