DE19532934A1 - Akkumulator mit auslaufsicherem Entgasungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit einem auslaufsicheren Entgasungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bereits bekannt (DE-80 07 719 U1), den Deckel eines beispielsweise mit Schwefelsäure gefüllten Akkumulators durch Aufteilung in einen Ober- und Unterteil mit einem Hohlraum zu versehen, in den durch an der Unterseite des Deckels vorgesehene Öffnungen Gase aus den Zellen eintreten können. Der Deckelhohlraum mündet beispielsweise über ein Flammschutzsieb an einer oder mehreren Gasauslaßöffnungen, die mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. Im allgemeinen sind im Deckelhohlraum auch noch verschiedene Schikanen eingebaut, die den darin fließenden Gasstrom zu mehrfachen Umlenkungen zwingen.

Aufgrund dieser Ausbildung wird erreicht, daß mit den Gasen mitgerissene Säurenebel sich im Deckelhohlraum niederschla­ gen und so nicht in die umgebende Atmosphäre gelangen. Im allgemeinen sind im Unterteil des Deckels auch noch Öff­ nungen vorgesehen, die ein Rückfluß von niedergeschlagenem Elektrolyten in die Zellen gewährleisten.

Ein besonderes Problem besteht darin, die zur Abführung von während des Ladevorgangs sich entwickelnden Gases aus den Zellen erforderlichen Öffnungen so anzuordnen, daß bei einer Schräg- oder gar Kopflage des Akkumulators kein Elektrolyt insbesondere Säure auslaufen kann. Die labyrinthartigen Hohlräume im Deckel können zwar bei Schräg- bzw. Kopflage den aus den Zellen auslaufenden Elektrolyten aufnehmen, doch besteht dann die Gefahr, daß Elektrolyt bis zur Gasauslaß­ öffnung, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht, gelangt.

Problematisch ist in jedem Fall, daß sich Elektrolytflüssig­ keit aus verschiedenen Zellen im Deckelhohlraum vermischen kann, so daß in die einzelnen Zellen in unerwünschter Weise ein Flüssigkeitsgemisch zurückgeführt wird.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen weiteren Akkumulator der eingangs genannten Gattung zu schaffen. Insbesondere soll bei diesem Akkumulator auch nach bzw. bei einer Schräg- bzw. Kopflage des Gehäuses nicht nur ein Auslaufen, sondern auch ein Vermischen der Elektrolyt­ flüssigkeit verschiedener Zellen vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeich­ nenden Teils des Anspruches 1 vorgesehen.

Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, daß aus den Zellen aus laufende Elektrolytflüssigkeit in diesen einen Unterdruck erzeugt, sofern ein Nachströmen anderer Medien, insbesondere von Umgebungsluft in die Zellen verhindert wird. Aus jeder einzelnen Zelle kann also nur eine vorbe­ stimmte begrenzte Menge an Elektrolyt auslaufen, die durch einen entsprechend dimensionierten Pufferraum aufgefangen und später in die Zelle zurückgeführt werden kann. Von besonderer Bedeutung ist, daß jeder Zelle ein eigener Puffer­ raum und eine eigene Siphonanordnung zugeordnet ist, wodurch eine Vermischung des Elektrolyten aus verschiedenen Zellen wirksam vermieden wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht durch den Deckel und den oberen Teil des Gehäuses eines erfindungs­ gemäßen Akkumulators gemäß Linie I-I in Fig. 2 bzw. 3,

Fig. 2 eine Draufsicht eines unteren Deckelteils des erfindungsgemäßen Akkumulators gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 eine Draufsicht des Akkumulators nach den Fig. 1, 2.

Nach den Fig. 1 bis 3 weist ein erfindungsgemäßer Akkumu­ lator in üblicher Weise mehrere, z. B. sechs Zellen 12 auf, die Plattensätze und Elektrolyten enthalten und in einem Gehäuse 18 angeordnet sind, welches oben durch einen Deckel 11 abgeschlossen ist.

Der Deckel 11 besteht aus einem Oberteil 11′ und einem Unter­ teil 11′′, die zwischen sich einen Deckelhohlraum 16 bilden und sowohl an ihrem Umfang bei 11′′′ als auch an weiteren Stellen 11′′′ vorzugsweise mittels einer Heizelementschwei­ ßung miteinander hermetisch verschweißt sind. Der Deckelhohl­ raum 16 erstreckt sich praktisch über die gesamte Grundflä­ che des Gehäuses 18 mit Ausnahme der Bereiche um die Pole 37, 38 herum.

In dem den Deckelhohlraum 16 enthaltenen Bereich weist der Deckel über jeder Zelle 12 eine Einfüllöffnung 14 auf, die durch einen eingeschraubten oder eingeschnappten Stopfen 13 dicht verschlossen ist. Um den unteren Bereich des Stopfens 13 herum erstreckt sich ein Ringraum 39, der in seinem oberen Bereich in eine ringförmige Entgasungsöffnung 15 mündet, die mit dem Deckelhohlraum 16 in Strömungsverbindung steht. Von jeder Entgasungsöffnung 15 führt ein durch geeig­ nete Wände begrenzter individueller Gasleitkanal 35 zu einem in der Mitte vorgesehenen gemeinsamen Gasleitkanal 36, der an Schikanen 33 vorbei zu an den beiden Deckelenden vorgese­ henen Flammdurchschlag-Schutzsieben 34 führt, an die die zur Atmosphäre führenden Gasauslaßöffnungen 17 anschließen.

Unterhalb jeder Einfüllöffnung 14 ist nach Fig. 1 in einem nach unten weisenden Vorsprung 22′ des Bodens 22 des Deckels 11 ein Siphonrohr 29 mit einer unteren Austrittsöffnung 28 vorgesehen, welches sich oben bis in eine Siphonvertiefung 30 am unteren Ende des Stopfens 13 erstreckt. Die Siphonver­ tiefung 30 ist durch eine am unteren Ende des Stopfens 13 vorgesehene, ringförmige Siphonwand 32 definiert, die sich mit dem Siphonrohr 29 zur Schaffung einer Siphonwirkung axial überlappt.

Der Ringraum 39 steht mit dem Außenumfang des Siphonrohres 29 und damit mit der Siphonvertiefung 30 in Strömungsver­ bindung.

Auf diese Weise wird unterhalb des Stopfens 13 eine Siphon­ anordnung 27 realisiert.

Der Ringraum 39 steht deutlich oberhalb der Siphonanordnung 27 aber unterhalb der Entgasungsöffnung 15 über einen leicht ansteigenden Ablaufkanal 26 mit einem seitlich der Einfüll­ öffnung 14 vorgesehenen Pufferraum 19 in Verbindung, in dessen Boden 22′′ sich eine Öffnung 24 befindet, an die nach oben ein Siphonrohr 23 anschließt, das in einer im Oberteil 11′ des Deckels 11 vorgesehenen Siphonvertiefung 25 mündet. Die Siphonvertiefung 25 wird durch eine sich mit dem Siphon­ rohr 23 axial überlappende, ringförmige Siphonwand 31 definiert.

Das Siphonrohr 23 und die Siphonvertiefung 25 bilden eine weitere Siphonanordnung 20, während der Ablaufkanal 26, der Ringraum 39 und die Siphonanordnung 27 eine Rückflußanord­ nung 21 darstellen.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:
Beim Gasen des Akkumulators während des Ladevorganges können die Gase durch die Austrittsöffnungen 28, den Ringraum 39, die Entgasungsöffnung 15 und den Deckelhohlraum 16 zu den Flammdurchschlags-Schutzsieben 34 gelangen und über die Gasauslaßöffnung 17 die umgebende Atmosphäre erreichen.

Gerät der Akkumulator in eine Schräg- oder Kopflage, so gelangt Elektrolyt durch das Siphonrohr 23 und die Siphonvertiefung 25 in den Pufferraum 19. Aufgrund der Siphonwirkung füllt sich nun der Pufferraum 19 mit Elektrolyt, ohne daß eine Gefahr besteht, daß durch den Ablaufkanal 26 Luft aus dem Deckelhohlraum 16 in die Zelle 12 gelangen kann, weil die Siphonwirkung dies verhindert.

Luft kann aber auch nicht durch die Austrittsöffnung 28 in die Zelle 12 gelangen, weil der in das Siphonrohr 29 eingedrungene Elektrolyt zumindest die Siphonvertiefung 30 und möglicherweise auch noch den Ringraum 39 ausfüllt, wodurch ebenfalls aufgrund der Siphonwirkung das Eintreten von Luft in die Zelle 12 verhindert wird.

Da lediglich Elektrolyt aus der Zelle 12 ausläuft, jedoch keine Luft von außen einströmen kann, entsteht nach Füllung des geeignet dimensionierten Pufferraumes 19 mit Elektrolyt ein solcher Unterdruck in der Zelle 12, daß ein weiteres Ausfließen von Elektrolyt durch den von außen auf die Siphonanordnungen wirkenden Atmosphärendruck vermieden wird.

Aus keiner Zelle 12 kann somit Elektrolytflüssigkeit in den Deckelhohlraum 16 eintreten.

Bei Zurückstellung des Akkumulators in seine aufrechte Normallage läuft der im Pufferraum 19 und gegebenenfalls dem Ablaufkanal 26 und dem Ringraum 39 angesammelte Elektrolyt durch den Ablaufkanal 26 und die Siphonanordnung 27 in die Zelle 12 zurück, weil erfindungsgemäß das Niveau der Siphon­ anordnung 27 und insbesondere der Austrittsöffnung 28 tiefer liegt als das Niveau der Siphonanordnung 20 und insbesondere der Öffnung 24. Ein kleiner Elektrolytrest bleibt in dem Ringraum um den oberen Teil des Siphonrohres 29 stehen.

Der schnelle Rücklauf von Elektrolyt aus dem Pufferraum 19 in die Zelle wird begünstigt durch die vom Niveau weiter oben liegende Öffnung 24, durch welche das vom in die Zelle 12 zurücklaufenden Elektrolyten verdrängte Luftvolumen entweichen kann, so daß der Rücklauf beschleunigt wird.

Der Ablaufkanal 26 stellt einen seitlichen Stichkanal dar, der eine Verbindung der Siphonanordnung 20 mit der weiter unten liegenden Siphonanordnung 27 herstellt. Der Ablauf­ kanal 26 hat aus diesem Grunde nicht nur die Funktion, den im Pufferraum 19 aufgefangenen Elektrolyten in die Zelle 12 zurücklaufen zu lassen, sondern kann auch beim Fertigungs­ prozeß verschlossen werden, um die Gehäuse-Deckelverschwei­ ßung auf Dichtigkeit zu prüfen. Nach dieser Prüfung kann der Stichkanal 26 wieder geöffnet werden, um seine Funktion als Elektrolytrücklaufkanal ausüben zu können.

Zur Durchführung einer Dichtigkeitsprüfung kann beispiels­ weise anstelle des Stopfens 13 ein insbesondere als konisch geformtes Gummiteil ausgebildeter Dichtigkeitsprüfkopfin die Einfüllöffnung 14 eingesetzt werden, der den Ablaufkanal 26 während der Prüfung verschließt, wodurch eine gezielte zellenweise Dichtigkeitsprüfung möglich ist.

Ein weiterer Vorteil der zweiten vom Niveau her weiter oben liegenden Entgasungsöffnung 24 ist der, daß selbst bei Schräglage und völliger Benetzung der Einfüllöffnung 14 mit Elektrolyt eine Entgasungsmöglichkeit der Zelle noch gegeben ist.

Die anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebene Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Akkumulators weist somit eine Doppelsiphon-Anordnung auf, deren Vorteile, wie vorstehend bereits angeführt wurde, zum einen in der Möglichkeit zur ungehinderten Entgasung einer jeweiligen Zelle 12 durch die Siphonanordnung 20 und zum anderen in der Möglichkeit zur Verdrängung eines Luftvolumens durch die Siphonöffnung 24 aufgrund von in die Zelle 12 rückläufigem Elektrolyt zu sehen sind.

Grundsätzlich kann der Akkumulator gemäß der Erfindung aber auch mit lediglich einer Siphonanordnung versehen sein.

Für den Fall, daß nur die Anordnung 20 verwendet wird, kann als ein Rückfließen des Elektrolyten aus dem Pufferraum 19 in die Zelle 12 gewährleistende Rückflußanordnung 21 ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Ventil vorgesehen werden, das bei Normallage des Akkumulators geöffnet und bei Schräg-/oder Kopflage geschlossen sowie beispielsweise im Boden 22′′ des Pufferraumes 19 angeordnet ist.

Auch die Verwendung von lediglich der Siphonanordnung 27 ist möglich, wobei in diesem Fall die Siphonvertiefung 30 zu ver­ größern und das Siphonrohr 29 in Richtung der Einfüllöffnung 14 hochzuziehen wäre, und zwar derart, daß auf diese Weise ein geeigneter Pufferraum geschaffen wird.

In jedem Fall wird durch den Pufferraum bzw. die Pufferräume bei Verwendung zweier Siphonanordnungen ein Elektrolytreser­ voir geschaffen, welches derart bemessen ist, daß die Gefahr des Elektrolytaustausches einzelner Zellen untereinander zumindest im wesentlichen verringert ist.

Des weiteren wird durch die anhand von Fig. 2 beschriebenen langen Wege von den Siphonöffnungen bis zu den Gasauslaß­ öffnungen 17, die vom Elektrolyten bei Schräg- oder Kopf­ lage zurückzulegen sind, das Austreten des Elektrolyten aus diesen Öffnungen 17 im wesentlichen verhindert.

Bezugszeichenliste

11 Deckel
12 Zelle
13 Stopfen
14 Einfüllöffnung
15 Entgasungsöffnung
16 Deckelhohlraum
17 Gasauslaßöffnung
18 Gehäuse
19 Pufferraum
20 Siphonanordnung
21 Rückflußanordnung
22 Boden
22′ Vorsprung
22′′ Boden
23 Siphonrohr
24 Öffnung
25 Siphonvertiefung
26 Ablaufkanal
27 Siphonanordnung
28 Austrittsöffnung
29 Siphonrohr
30 Siphonvertiefung
31 Siphonwand
32 Siphonwand
33 Schikanen
34 Flammdurchschlagsschutz
35 individueller Gasleitkanal
36 gemeinsamer Gasleitkanal
37 Pol
38 Pol
39 Ringraum

Claims (10)

1. Akkumulator mit einem Plattensätze und Elektrolyt aufweisende Zellen enthaltenden Gehäuse (18) und einem Deckel (11), in dem für jede Zelle (12) eine mit einem Stopfen (13) verschließbare Einfüllöffnung (14) und wenigstens eine Entgasungsöffnung (15) vorgesehen ist, an welche sich ein Deckelhohlraum (16) anschließt, der zu einer an die umgebende Atmosphäre anschließenden Gasauslaßöffnung (17) führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungsöffnung (15) ein Pufferraum (19) und eine Siphonanordnung (20) vorgeschaltet sind, welche bei Schräg- oder Kopflage des Gehäuses (18) ein Eintreten von Elektrolyt in den Pufferraum (19) gestattet, aber das Eintreten von Elektrolyt in den Deckelhohlraum (16) sowie Eintreten von Luft aus dem Deckelhohlraum (16) bzw. der Atmosphäre in die Zelle (12) verhindert, daß der Pufferraum (19) eine solche Elektrolytmenge aufneh­ men kann, daß in der Zelle (12) ein das weitere Ausflie­ ßen von Elektrolyt verhindernder Unterdruck entsteht, und daß am Pufferraum (19) eine bei aufrechter Anordnung des Gehäuses (18) ein Rückfließen des Elektrolyten aus dem Pufferraum (19) in die Zelle (12) gewährleistende Rückflußanordnung (21) vorgesehen ist.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (22) des Deckels (11) eine Öffnung (24) vorgesehen ist, die an ein Siphonrohr (23) anschließt, welches in einer oberen Siphonvertiefung (25) des Deckels (11) mündet, die wiederum an den das Siphonrohr (23) umgebenden Pufferraum (19) anschließt.

3. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückflußanordnung (21) wenigstens einen vom unteren Bereich des Pufferraumes (19) abzweigenden Ablaufkanal (26) aufweist, der zu einer zweiten, tiefer­ liegenden Siphonanordnung (27) führt, welche eine in die Zelle (12) mündende Austrittsöffnung (28) aufweist.

4. Akkumulator nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaufkanal (26) auch mit der Entgasungsöffnung (15) in Verbindung steht.

5. Akkumulator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Siphonanordnung (27) unterhalb der Einfüllöffnung (14) angeordnet ist.

6. Akkumulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Siphonanordnung (27) ein sich von der Austrittsöffnung (28) in Richtung der Einfüllöffnung (14) erstreckendes, am Boden (22) bzw. einem Vorsprung (22′) desselben befestigtes Siphonrohr (29) und eine im Boden des gegenüberliegenden Stopfens (13) vorgesehene Siphonvertiefung (30) aufweist.

7. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Deckelhohlraum (16) Schikanen (33) zur mehrfachen Gasumlenkung vorgesehen sind.

8. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Gasauslaßöffnung (17) ein gasdurchlässiger Flammendurchlaßschutz (34) vorgesehen ist.

9. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Entgasungsöffnung (15) jeder Zelle (12) im Deckelhohlraum (16) ein individueller Gasleitkanal (35) zu einem gemeinsamen Gasleitkanal (36) führt, der mit der Gasauslaßöffnung (17) bzw. dem Flammendurchlaßschutz (34) in Verbindung steht.

10. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Rückfließen des Elektrolyten aus dem Puffer­ raum (19) in die Zelle (12) gewährleistende Rückflußan­ ordnung ein vorzugsweise in einem Boden (22′′) des Puffer­ raumes (19) angeordnetes Ventil vorgesehen ist, welches bei aufrechter Anordnung des Akkumulators geöffnet und bei einer Schräg- oder Kopflage desselben geschlossen ist.