DE1947469A1

DE1947469A1 - Akkumulator

Info

Publication number: DE1947469A1
Application number: DE19691947469
Authority: DE
Inventors: Armin Graf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-08-29
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1971-03-04
Also published as: US3664875A

Description

PATENTANWALT

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^Armin Graf , 9500 WiI (Schweiz)

Akkumulator

Bei bekannten Akkumulatoren mit flüssiger Schwefelsäure werden die Elektroden gleicher Polung durch eine besondere Polbrücke zusammengehalten. Von dieser wird der Strom durch einen Bleizapfen nach oben aus der Zelle hinausgeführt. Die einzelnen Zellen werden ausserhalb der letzteren durch Bleibrücken miteinander verbunden. Diese Verbindungen sind relativ lang, gezwungenerraassen mindestens so lang, wie die Zellen breit sind. Der Nachteil dieser Bauweise liegt in einem durch die langen Bleibrücken bedingten g ossen Gewicht, sowie einem entsprechenden Mehraufwand an Material und elektrischen Widerständen.

Der erfindungsgemäase Akkumulator zeichnet sich aus» dass ein Paket von Zellen auf Verbindungselementen baukastenartig montiert und auf diesen Polbrücken vorgesehen ist, welche zugleich aur Halterung der Elektroden dionen.

In der Zeichnung elnd zwei beispielsweise Ausführung·* formen den Irfindungsgegenstandea dargestellt, und sswar zeigen ι

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Fig.	2
Fig.	7
Fig.	8
Fig.	9

Fig. 1 einen Teillängsschnitt, welcher bei den beiden linksseitigen Zellen durch die Spannschraube 6, bei der rechtsseitigen Zelle durch die Spannschraube 7 und dazwischen mittsβits durch die Zellen geführt ist, während die dritte Zelle von links eine Seitenansicht wiedergibt, bis 6 Einzelheiten zu Fig. 1,
einen Vertikalschnitt gemäss Linie VII-VII in Fig. 1 mit teilweiser Ansicht einer Zelle, und eine Draufsieht zu Fig. 7 mit Teilschnitt durch das Gehäuse, .

in einem zweiten Ausführungsbeispiel eine Seitenansicht eines aus Zellen zusammengebauten Akkumulators, wobei die zweite Zelle von links nach Linie I-I in Fig. 11 und die fünfte Zelle nach Linie I'-I» in Fig. 11 aufgeschnitten ist,

Fig. IO die Draufsicht auf Fig. 9, wobei die erste Zelle von links halb und die beiden folgenden Zellen ganz nach Linie II-II in Fig. 11 aufgeschnitten sind, und

Fig. 11 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 10.

Der Akkumulator ist von konventioneller Zellenbauweise und besitzt einen baukastenartigen Aufbau. Jede Einzelheit bildet dabei eine gebrauchsfertige Akkumulator-Einheit von beispielsweise 2 Volt. In den beiden ersten Zellen links in Fig. 1 sind die positiven Elektrodenplatten 2, in der Zelle rechts dagegen die negativen Slektrodenplatten weggelassen. In den drei Zellen dazwischen sind beide Elektrodenplatten 1, 2 nicht eingezeichnet. In jedem Zellengehäuse befinden sich die in einen Elektrolyten eintauchenden negativen Elektrodenplatten 1 und die positiven Elektrodenplattm 2, welche durch Separatoren voneinander getrennt eind. Bie llektrodenplatten 1, 2 sind dureh als !elektrodenhalter ditfiendi Polbrücke 3, 4 fest verbunden. Jede Polbrücke Int aus einem Stück gefertigt und woiat eine axial·, in der Horisontalrichtufig verlauf®nd® Laferbohrtuig 6*. ?' auf. Die Ilektroden-

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platten 1, 2 jeder Polung sind direkt an die zugehörige Polbrücke angeschweißt und werden aus dem Inneren der Zellen durch die Ge-. häusewand der letzteren hinausgeführt. Mit 3¹, 4' sind von den Elektrodenplatten I₅ 2 getrennte Zwischenstücke zwischen den Polbrücken 3, 4 bezeichnet. Durch die Lagerbohrungen 6», 7^! sind als Zugstangen wirkende Spannschrauben 6, 7 geführt* Durch ein geeignetes Kontaktsystem, unter "Verwendung von Scheiben 19, welche auf den Spannschrauben 6, 7 aufgeschoben sind, wobei die Scheiben entweder aus Kontakt- oder Isoliermaterial bestehen, können die Zellen in Gleich- oder Parallelschaltung angeordnet werden und eine Akkumulator-Einheit bilden. Die Zellengehäuse 5 sind mit Deckel 5» flüssigkeitsdicht abgeschlossen* Üeber die Spannschrauben 6, 7 ist zur Isolierung ein Kunststoffschlauch 8 gezogen.

Im dargestellten Fall enthält ein Akkumulator sechs Zellen, welche in einem Aussengehäuse 9 mit Deckel 9¹ eingesetzt sind. Sowohl bei den Zellen als auch beim Aussengehäuse 9 werden deren Teile durch Gehäuseklammern 10 bzw. 11 zusammengehalten* An den Enden der Spannschrauben 6, 7 ist je ein Leichtmetallwinkel 12 bzw. 13 befestigt, die ihrerseits mit je einem auf der Gehäuse -Aus nenne it e angeordneten Anschlusspol 14 bzw. 15 fest und flüssigkeit.=!dicht verbunden sind.

Jede Zelle ist oben mittseits mit einem Sicherheitsventil 16 ausgestattet, welches aus einer mit Schlitz 17 versehenen Gummischeibe 16, einer Metallscheibe 16' mit Langloch 18 als Unterlage und einem Klemmring 16^t? besteht, wie dies aus den Fig. 2 bis 6 ersichtlich ist. Dieses Sicherheitsventil hat die Aufgabe, eventuell auftretende Druckunterschiede auszugleichen. Die Druckverhältnisse, welche durch das Ventil geregelt werden, sind von der Dicke und Härte der Gummischeibe 16 und der Länge des Schlitzes 17, ferner von der Grosse und Form des Langloches 18 in der Unterlage 16 * und schliesslich von der Stellung des Schlitzes 17 zum Langloch 18 abhängig. Die Verbindungswinkel 12, 13 und die mit diesen verschraubten Anschlusspole 14, 15 können, da sie keiner Korrosion ausgesetzt sind, aus einem elektrisch gut leitenden

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und leichten Metall, wie Aluminium hergestellt sein, wan zur Verringerung den Innenwiderstandes der Batterie und des Gewichtes derselben erheblich beiträgt»

Je nachdem !zwischen den Polbrucken 3 bzw, 4 und deren Zwischenstücken 3¹ baw« 4¹ eine Kontakt- oder Isolierscheibe 19 eingefügt wird,, können die Zellen in Gleich- odor Serieschaltung aus ammengebroit werden.

Das in den Figuren 9 bis 11 dargestellte zweite Ausführüngsbeispiel des Akkumulators besteht aus sechs in Reihe geschalteten Zellen, deren Zellengehäuse 5 mit ihren Längs so it entwänden unmittelbar aneinander liegen« Der innere Aufbau der Zellen unterscheidet sieh von dem im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen lediglich dadurch, dass hier jede Polbrücke 3 bzw* 4 als Hohlleiter mit einem sich von der vertikalen Längsmittelebene L-L der zugehörigen Zeile beiderseits nach aussen hin erweiternden Doppel-Höhlkonus 20 ausgebildet und von zwei aus elektrisch isolierendem Werkstoff bestehenden, mit den Längsseitenwänden der Zelle bündig abschliessenden Zentrlerflanschen 21 in Stellung gehalten ist - Die Zentrierflansche 21 sind einerseits mit der Polbrücke 3 bzw, 4 und andererseits mit dem Zellengehäuse 5 so verbunden, g.B* mittels säurefester Verklebung oder Ultraschall-VersöhweiSsUng, Msß ein flüssigkeit*- und luftdichter Abschluss gewährleistet ist,

ZtM Zwecke des Zusammenbaues mehrerer Zellen wird - wie 10 deutlich erkennen lässt * jeweils in die äussere Hälfte Doppel*Hohlköiius 20 ein entsprechender, mit einer zentrischen Bohrung versehener Konus 22 eingesetzt und mittels einer Spannschraube 6 bzw« 7 verspannt, wodurch die von der Spannschraube durchsetzten Zellen aneinändergepresst werden. Da jeder Konus 22 aus elektrisch leitendem Werkstoff besteht, ist gleichzeitig eine gute 0lekti*isehe Verbindung zwischen der jeweiligen Polbrücke 3 bzw» 4 und der Spannschraube 6 bzw. 7 gewährleistet. Bei der in Fig. 10 dargestellten Heihenschaltung der einzelnen Zellen ist jeweils die den positiven Elektrodenplatten zugeordnete Polbrücke 4 einer Zelle über einen Konus 22, eine Spannschraube 6 bzw. 7 und

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einen zweiten Konus 22 mit der den negativen Elektrodenplatten zugeordneten Polbrücke 3 der benrchbarten Zelle mechanisch und gleichzeitig elektrisch verbunden.

Sollen jedoch die Zellen parallel geschaltet werden, so werden alle dun positiven Elektrodenplatten der einzelnen Zellen zugeordneten, in einer Reihe hintoreinanderliegenden Polbrücken 4 von einer Spannschraube 7 durchsetze, welche an jedem Ende mittels je eines Konus 22 die Zellen zusammenspannt·, zwecks Herstellung einer durchgehenden elektrischen Verbindung zwischen den Polbrükken 4 werden in die durch die gegeneinander gerichteten Rezesse 23 je zweier benrchbarter Zellen gebildeten Ringräume, deren einer in Fig. 10 durch den Pfeil χ angedeutet ist, Ringe aus elektrisch leitendem "Merkstoff eingelegt. Die Rezesse 23 ergeben sich dadurch, dass jede Polbrücke eine axiale Länge aufweist, die kleiner ist als die Dicke einer Zelle. Die Verbindung der den negativen Eloktrodenplatten zugeordneten Polbrücken 3 der einzelnen Zellen erfolgt in gleicher Weise wie diejenige der Polbrücken 4.

Anstatt in die Ringräume χ Ringe einzulegen, könnte man mit gleichem Erfolg in jede Hälfte eines jeden Doppel-Hohlkonus 20 einen Konus 22 einsetzen.

Beim Akkumulator nach dem ersten Ausführungsbeispiel weisen die Polbrücken mit Isolierkörpern ausgekleidete Axialbohrungen auf, welch¹ letztere durch Spannschrauben durchsetzt sind. Dadurch orp;i'nt sich die Möglichkeit, unter Verwendung von auf die Spannschrauben zwischen den einzelnen Zellen aufgeschobenen Scheiben die Z>I.on in.Reihen- oder Parallelschaltung anzuordnen.

En wurde gefunden, dass insbesondere bei sechs- und mehrzelligen Akkumulatoren durch die zwi.schin den einzelnen Zollen angeordneten Sch- iben die Länge d.jrarti^er Akkumulatoren in unerwünschter '/ui.-'.e verprössert wird, so dans beispielsweise in Kraftfahrzeugen, bei denen die Platzv^rhltnisno im Motorraum meist sehr berchrankt sind, die Unterbringung der Akkumulatoren auf Schwierigkeiten ntösst.

Aufgabe des zweiten Ausführungabeinpieln tat en, zwecks , Vermeidung dlunc-n Nachtuileo einen Akkumulator zu schaffen, dor BADORtGiNAt

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sich durch einen äusserst kompakten Zusammenbau der einzelnen Zellen auszeichnet. Diese Ausbildung ermöglicht nicht nur einen äusserst kompakten, sondern auch einen sehaltungstechnisch be-'liebigen Zusammenbau der einzelnen Zellen.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass die den gleichen Aufbau und die gleiche Form aufweisenden Zellen durch die beschriebenen oder durch zweckentsprechend abgewandelte Verbindungselemente (Spannschrauben, Verbindungsbügel usw.) neben-, hinter- oder übereinander angeordnet, werden können, wobei Reihen-, Parallel- oder Gruppenschaltungen möglich sind; derartige Abwandlungen liegen im Ermessen des Durchschnittsfachmannes und fallen ebenfalls unter den eigentlichen Erfindungsgedanken.

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Claims

Patentansprüche

1. Akkumulator, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paket von Zellen auf Verbindungselementen (6, 7) baukastenartig montiert und auf diesen Polbrücken (3, 4) vorgesehen sind, welche zugleich zur Halterung der Elektroden (1, 2) dienen.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1, 2) gleicher Polung an die zugehörigen Polbrücken (3, 4) angeschweisst sind und aus dem Inneren der Zellen flüssigkeitsdicht aus letzteren hinausgeführt sind, wobei die Zellengehäuse durch Spannschrauben (6, 7) miteinander verbunden sind.

3. Akkumulator nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polbrücken (3,.4) mit Isolierkörpern (8) ausgekleidete Axialbohrungen aufweisen, welch» letztere durch die Spannschrauben (6, 7) durchsetzt sind.

4. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausgleichung der in den Zellen (5, S') auftretenden Druckunterfichiede in den Gehäusen derselben regulierbare lieberdruckventile (16) eingebaut sind.

5. Akkumulator nach Ansprüchen 1 und 4_f dadurch gekennzeichnet, dass die Heberdruckventile (16) aus je einer elastischen Scheibe «tit einer feinen Öeffnung (17) und einer Unterlage (16') »it einer Öeffnung (18) von grösserer Weite gebildet siad, auf welchen die elastische Scheibe drehverstellbar und durch ein Klemmorgan (16^H) festlegbar ist,

6. Akkumulator nach Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dasa die Oeffnungen (17, 18) in der elastischen Scheibe durch diametral verlaufende Schlitze und Langlöcher gebildet sind und da» Klemmorgan (16") zur Festlegung der elasti- «chen Scheibe, welche eine Gummischeibe ist, .4Ri^" einem Klemmring besteht.

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7* Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Polbrücke (3 bzw. 4) als mit einem sich von der vertikalen Längsmittelebene (L-L) der zugehörigen Zelle beiderseits nach aussen hin erweiternden Doppel-Hohlkonus (20) versehener Hohlleiter ausgebildet ist, der von zwei aus elektrisch isolierendem Werkstoff bestehenden, mit den Längsseitenwänden der Zelle bündig abschliessenden Zentrierflanschen (21) in Stellung gohalten und zur Aufnahme wenigstens eines durch eine Spannschraube (6 bzw. 7) zu spannenden Konus (22) aus elektrisch leitendem Werkstoff bestimmt ist, wobei infolge der im Vergleich zur Dicke eines Zellengehäuses (5) kleineren Länge der Polbrücke (3 bzw. 4) im äusseren Endbereich der Bohrung eines jeden Zentriurflansches (21) ein Rezess (23) vorhanden ist.

8. Akkumulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierflansche (21) einerseits mit der Polbrücke (3 bzw. 4) und andererseits mit dem Zellengehäuse (5) flüssigkeits- und luftdicht verbunden sind.

9. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellengehäuse (5) und die Zentrierflansche (21) aus Kunststoff bestehen, und dass ihre flüssigkeits- und luftdichte Verbindung mit der Polbrücke (3 bzw. 4) durch eine säure- bzw. laugenfeste Verklebung oder mittels Ultraschall-Verschwei.s,sung bewirkt ist.

10. Akkumulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die durch die gegeneinander gerichteten Rezesse (23) je zweier benachbarter Zellen gebildeten Ringräume (x) Ringe aus elektrisch leitendem Werkstoff eingelegt sind,

11. Akkumulator nach Anspruch 7, mit parallelgeschalteten Zellen, dadurch gekennzeichnet, dass in jede Hälfte eines jeden Doppel-Hohlkonus (20) ein Konus (22) eingesetzt ist.

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