DE19633763C1 - Formationsstopfen für Bleiakkumulatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Formationsstopfen für Bleiakkumulatoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Herstellung von Blei-Säure Akkumulatoren besteht ein Verfahrensschritt darin, die Batterieelektroden in einem ersten Ladevorgang in die elektrochemisch wirksame Form zu versetzen. In einem bekannten Verfahren werden die Einzelzel­ len des Bleiakkumulators aus den ungeladenen Batterieelektroden zusammengestellt und in die hierfür vorgesehenen Zellenkammern des Batteriegehäuses eingebaut. Danach folgen die weiteren Fertigungsschritte bis zur vollständigen Montage des ungeladenen Batterievorläufers. Nach der Fertigstellung erfolgt die erste Ladung des Bleiakkumulatorvorläufers. Danach wird entweder die Batteriesäure ausgekippt um sog. trocken vorgeladene Batterien herzustellen oder der vorhandene Elektro­ lytspiegel wird auf die Sollfüllhöhe nivelliert. In jedem Falle werden die Einfüll­ öffnungen mit geeigneten Stopfen verschlossen.

Diese erste Ladung, auch als "Blockkastenformation" bezeichnet, wird durchge­ führt, nachdem eine Schwefelsäure geeigneter Dichte in den Akkumulatorvorläufer gefüllt worden ist. Dann wird der Batterievorläufer elektrisch mit einem Ladegerät verbunden und einem geeigneten Ladestromprogramm unterzogen. Während des Ladevorganges sind im allgemeinen die Einfüllöffnungen der Batteriezellen offen, so daß entstehende Gase entweichen können. Ein Beispiel für diese bekannte Vor­ gehensweise ist in der EP 0 406 464 A1 beschrieben. Hier erfolgt die Zugabe der Schwefelsäure in einer Apparatur, die eine simultane Füllung einer Vielzahl von Bleisäureakkumulatoren gestattet. Gleichzeitig sind die Batterien elektrisch kontaktiert und seriell mit dem Ladegerät verbunden.

Die bei der Ladung entstehenden Gase bilden ein schwefelsäurehaltiges Aerosol, das aus der Batteriezelle ausgetragen wird. Dieses Aerosol beeinträchtigt die Ge­ sundheit des betroffenen Personals, die Handhabbarkeit der Produkte und verursacht Korrosion an Produkten und Fertigungseinrichtungen. Durch die gleichzeitig mit der Gasung stattfindende Erwärmung der Batteriesäure tritt ebenfalls eine nicht zu ver­ nachlässigende Verdunstung des Wassers auf. Dies beeinflußt die Dichte der Bat­ teriesäure und kann zu unterschiedlichen Ladezuständen in den einzelnen Batterie­ zellen und zu Korrosionseffekten an den Elektroden führen. Um diese Nachteile zu vermeiden, werden Aufsätze für die Einfüllöffnungen der Batteriesäure verwendet. Diese müssen nach Abschluß dieser ersten Ladung wieder entfernt werden um den Akkumulator, wie oben beschrieben, durch geeignete Stopfen endgültig zu ver­ schließen.

In der DE-PS 8 47 930 ist ein zylindrisches Rohr beschrieben, daß sich mit einem Wulst auf dem Batteriedeckel abstützt und mit einem zylindrischen Zapfen in die Einfüllöffnung hineinragt. Der innere Durchmesser des Aufsatzes weitet sich ge­ genüber dem Durchmesser der Einfüllöffnung, so daß die Ausströmgeschwindigkeit des Aerosols verlangsamt wird. Dies führt zur Abscheidung des Aerosols. Das Kondensat kann dann in den Akkumulator zurückfließen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Abscheidung des Aerosols nur in unzurei­ chendem Maße erfolgt. Ein weiterer Nachteil ist, daß diese Aufsätze von Hand in die Einfüllöffnungen gesteckt werden müssen. Dies kann sehr aufwendig werden, da viele Batterien aus mehreren Zellen mit jeweils mindestens einer Einfüllöffnung bestehen.

Aus dem DE-GM 76 15 349 ist ein Aufsatz bekannt, der mit seinem hohlen Dicht­ kegel in die Einfüllöffnung hineinragt und über einen Führungszapfen zentriert wird. Er ist sowohl für Einfüllöffnungen mit Schraubgewinde als auch für solche mit Steckeinsätzen geeignet. Um Einfüllöffnungen verschiedenen Durchmessers abdichten zu können, ist ein stumpfkegeliger Adapter vorgesehen, der über den Füh­ rungszapfen gesteckt werden kann und die Dichtfläche der Anordnung vergrößert. Die entstehenden Gase werden über seitliche Bohrungen im Zapfen abgeführt. Entstehendes Kondensat schlägt sich im Innern des Hohlkörpers nieder und wird über eine Bohrung in den Akkumulator zurückgeführt. Die besondere Form des Aufsatzes soll eine maschinelle Entnahme nach Beendigung der Formation ermögli­ chen.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß Adapter und Führungszapfen zueinander orientiert sein müssen, um einen ungehinderten Abzug der entstehenden Gase zu gewährleisten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die hohlkörperartige Anordnung nach Gebrauch mit Kondensatresten verunreinigt ist und in einem aufwendigen Reinigungsschritt wieder gesäubert werden muß. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß je nach Größe der Einfüllöffnun­ gen der Batterien entweder Aufsätze mit oder ohne Adapter verwendet werden müs­ sen, was eine aufwendige Umrüstung erforderlich macht bzw. eine Vorhaltung von Aufsätzen mit und ohne Adapter bedeutet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es einen Aufsatz zu entwickeln, bei dem in einfacher Weise die oben genannten Nachteile verhindert werden und der maschinell aufge­ setzt und entfernt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zylinderförmiges Teil mit angeformter kegelförmiger Spitze verwendet wird, dessen Durchmesser der Kegelgrundfläche gleich dem Durchmesser des zylinderförmigen Anschlußteils ist und der größer als die lichte Weite der Einfüllöffnung der Batteriezelle ist und des­ sen kegelförmiger Mantel als Dichtfläche an der Einfüllöffnung anliegt und der un­ terhalb des als Dichtfläche anliegenden Kegelmantels eine umlaufende Nut mit rechteckigem Querschnitt aufweist, die auf der zur Grundfläche weisenden Seite eine scharfe Kante hat und die mit mindestens zwei sich gegenüberliegenden und nach oben zur Grundfläche des kegelförmigen Aufsatzes angeordneten Bohrungen versehen ist, die von der Nut bis zur Oberfläche der Grundfläche des zylin­ derförmigen Anschlußteils führen und das das Aufsatzteil aus säurefestem Material besteht.

In einer besonderen Ausführungsform werden Bohrungen mit einem Durchmesser zwischen 0,7 bis 1,3 mm verwendet. In einer weiteren besonderen Ausführungsform hat die umlaufende Nut einen lichten Querschnitt von 0,5 mm bis 4 mm, wobei ein Querschnitt von 1 mm bis 2 mm besonders bevorzugt ist. In einer weiteren beson­ ders bevorzugten Ausführungsform befindet sich die umlaufende Nut in etwa 1/4-3/4 der Gesamthöhe der kegelförmigen Mantelfläche des Aufsatzes und ist mit Bohrungen versehen, die einen Durchmesser von 0,9 mm haben.

Die erzielbaren Vorteile der Erfindung liegen darin, daß dieser Aufsatz in einfacher Weise, beispielsweise durch einen mechanischen Saugheber, mit der Kegelspitze nach unten auf die Einfüllöffnungen der Batteriezellen gesetzt werden kann bzw. nach der Formation wieder entfernt werden kann. Da der Durchmesser des Aufsat­ zes so gewählt ist, daß er den Durchmesser der Einfüllöffnung in jedem Falle über­ ragt, können Einfüllöffnungen unterschiedlichster Größe mit den gleichen Aufsätzen versehen werden. Durch seine kegelförmige Gestalt bedingt, zentriert sich der Auf­ satz von selbst in der Einfüllöffnung.

Die umlaufende Nut ist durch ihren rechteckigen Querschnitt so gestaltet, daß sich keine Flüssigkeit ansammelt und durch die Bohrungen, bedingt durch den Gasstrom, austritt. Das entstehende Gas kann somit ungehindert durch die Bohrungen des Formationsstopfens aus der Batteriezelle entweichen. Die Kondensattropfen laufen dabei an der Mantelfläche ab, die nach unten weisende Kegelspitze stellt eine Ab­ tropfhilfe dar.

Für Kondensat, das sich im Bereich zwischen der umlaufenden Nut und des als Dichtfläche an der Einfüllöffnung der Batteriezelle anliegenden Kegelmantels bildet und an der Mantelfläche abläuft, stellt die im aufgesetzten Zustand am oberen Rand der Nut befindliche scharfe Kante eine Abtropfhilfe dar.

Bei heftiger Gasung kann das niedergeschlagene Kondensat an der kegelförmigen Mantelfläche aufsteigen. An der im aufgesetzten Zustand am oberen Rand der Nut befindlichen scharfen Kante wird der Fluß des aufsteigenden Kondensats abgerissen und ein Austritt von Flüssigkeit aus der Batteriezelle verhindert. Dies führt zu kon­ stanteren Volumenverhältnissen des Elektrolyten in der Batteriezelle und damit zu einem sicheren Formationsprozeß.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und soll näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht des Formationsaufsatzes.

Fig. 2 ist die Draufsicht des Formationsaufsatzes.

Fig. 3 ist der Schnitt durch den Aufsatz an der Linie A-A der Fig. 2.

Fig. 3a ist eine detaillierte Darstellung des Schnitts der umlaufenden Nut, markiert durch die gestrichelte Linie in Fig. 3.

Fig. 4 ist eine Darstellung des Formationsaufsatzes im aufgesetzten Zustand.

Der kegelförmige Aufsatz 1 mit seinem zylinderförmigen Anschlußteil 10 hat eine umlaufende Nut 2, die an der zur Grundfläche 20 weisenden Seite 3 eine scharfe Kante 4 (Fig. 3a) ausbildet. Symmetrisch zur Kegelspitze sind senkrecht zur Grundfläche 20 zwei sich gegenüberliegende Bohrungen 5 und 5′ angeordnet die, ausgehend von der Nut 2, durch den Körper des Aufsatzes bis zur Grundfläche 20 führen. Beim Aufsetzen in die Einfüllöffnung 40 liegt die kegelförmige Mantelflä­ che dichtend an der Außenseite des Batteriedeckels 30 an.

Claims (4)

1. Säurefester Aufsatz für die Einfüllöffnung der Batteriezellen eines Akkumulators, insbesondere eines Blei-Säure Akkumulators, zur Verwendung bei der ersten Ladung, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylinderförmiges Teil mit ange­ formter kegelförmiger Spitze verwendet wird, dessen Durchmesser der Kegel­ grundfläche gleich dem Durchmesser des zylinderförmigen Anschlußteils ist und der größer als die lichte Weite der Einfüllöffnung der Batteriezelle ist und dessen kegelförmiger Mantel als Dichtfläche an der Einfüllöffnung anliegt und der un­ terhalb des als Dichtfläche anliegenden Kegelmantels eine umlaufende Nut mit rechteckigem Querschnitt aufweist, die auf der zur Grundfläche weisenden Seite eine scharfe Kante hat und die mit mindestens zwei sich gegenüberliegenden und nach oben zur Grundfläche des kegelförmigen Aufsatzes angeordneten Bohrun­ gen versehen ist, die von der Nut bis zur Oberfläche der Grundfläche des zylin­ derförmigen Anschlußteils führen.

2. Aufsatz gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen einen Durchmesser zwischen 0,7 mm und 1,3 mm haben und die umlaufende Nut einen lichten Querschnitt von 0,5 mm bis 4 mm hat.

3. Aufsatz gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Nut einen Querschnitt von 1 mm bis 2 mm hat und die Bohrungen einen Durch­ messer von 0,9 mm haben.

4. Aufsatz gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sich die umlau­ fende Nut in etwa 1/4-3/4 der Gesamthöhe der kegelförmigen Mantelfläche des Aufsatzes befindet.