DE19650535A1 - Vorrichtung zum Befüllen von Behältern, insbesondere Batterien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Befül­ len von Behältern, insbesondere Batterien, gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-C2-40 14 103 be­ kannt. Mit einer solchen Vorrichtung werden z. B. elektri­ sche Traktionsbatterien mit destilliertem oder gereinigtem Wasser nach einem Ladevorgang gefüllt. Hierzu wird in die Füllöffnungen der Batteriezellen ein Stopfen eingesteckt, der Anschlüsse für ein zu dem Vorratsbehälter führendes Schlauchsystem und ein Schwimmerventil aufweist, damit der Füllvorgang automatisch abgeschlossen wird, wenn der ge­ wünschte Flüssigkeitspegel in der Batteriezelle erreicht ist. Das Schlauchsystem wird am Stopfen an ein T-Stück an­ geschlossen, das mit seinem hohlen T-Abstrich in eine Füll­ öffnung in dem Stopfen einsetzbar ist. An die beiden Enden des ebenfalls hohlen T-Balkens wird dann der von dem Vor­ ratsbehälter kommende bzw. der wegführende Schlauch z. B. mit Schellen angeschlossen. Mit derartigen Füllanlagen wer­ den in der Regel eine Vielzahl von Zellen in elektrischen Traktionsbatterien gefüllt, z. B. eine Batterie mit vierzig Batteriezellen, so daß vierzig T-Stücke an das Schlauchsy­ stem angeschlossen werden müssen.

Der Aufwand, das Schlauchsystem an den T-Stücken zu montie­ ren und dann wieder zu demontieren, ist erheblich und benö­ tigt die meiste Zeit aller Arbeiten zu einer Regeneration der Batterien. Zudem sind für die Montage eine erhebliche Anzahl von Einzelteilen notwendig, wie z. B. Klemmringe, Umlenkstücke, Reduzierstücke usw.

Außerdem wird der Fließwiderstand durch das Schlauchsystem und die T-Stücke relativ hoch, da die Schlauchstücke stets über die einzelnen T-Balken geschoben werden und der Quer­ schnitt des Schlauchsystems im Bereich der T-Balken redu­ ziert wird.

Durch die vielen Anschlüsse zwischen den einzelnen Schlauchstücken und den T-Stücken ist das Risiko einer Leckage ebenfalls erheblich. Aufgrund dieser Tatsache ist die Füllzeit relativ lang; außerdem werden die einzelnen Behälter aufgrund des hohen Fließwiderstandes ungleichmäßig gefüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Montagearbei­ ten für den Anschluß des Schlauchsystems zwischen Vorrats­ behälter und den einzelnen Behältern und insbesondere Bat­ teriezellen zu vereinfachen, um dadurch Zeit und entspre­ chend auch Montagekosten einzusparen; außerdem soll die Füllzeit reduziert und die Befüllung vergleichmäßigt wer­ den.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im Patent­ anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht demnach dar­ in, das bisherige Schlauchsystem, das aus einer Vielzahl von einzelnen Schlauchstücken besteht, die mit Schellen oder dergleichen an den T-Stücken zu befestigen sind, durch einen einzigen durchgehenden Schlauch zu ersetzen, der in die T-Balken einfügbar, z. B. einklemmbar ist und jeweils dort eine Öffnung aufweist, die mit der Öffnung in den hoh­ len T-Abstrich, d. h. der Flüssigkeitsverbindung zu dem Be­ hälter bzw. der Batteriezelle, kommuniziert.

Der T-Balken ist bevorzugt eine einseitig offene, bevorzugt nach oben offene, längliche konkave Aufnahmeschale in Form etwa eines Halbohres, in die der Schlauch eingedrückt und ggf. durch aufsteckbare Klemmen, Deckel etc. in seiner Lage fixierbar ist. Damit die aus der Öffnung des Schlauches austretende Flüssigkeit zuverlässig in die Batteriezelle geleitet wird, ist es vorteilhaft, das Ende des hohlen T-Abstriches mit einem einen Kanal aufweisenden Nippel zu versehen, der beim Einfügen des Schlauches in den T-Balken durch eine Öffnung im Schlauch in das Schlauchinnere hin­ einragt. Der Durchmesser des Nippels ist bei einem elasti­ schen Schlauch bevorzugt ein wenig größer als der Durchmes­ ser der Öffnung, so daß sich beim Aufstecken ein Dichtef­ fekt einstellt.

Bevorzugt wird noch im Bereich um den Nippel oder ganz all­ gemein in dem Bereich um die Flüssigkeitsverbindung zwi­ schen Schlauch und Batterie eine Dichtung vorgesehen, die die Flüssigkeitsverbindung umgibt und sich beim Einfüllen des Schlauches an dessen Außenwand anlegt.

Zur Montage wird ein elastischer Schlauch verwendet und als Meterware von einer Rolle abgewickelt. Nach Anschluß des Schlauches an eine zu einem Vorratsbehälter führende Kupp­ lung wird mit einer Spezialzange, wie sie z. B. zum Vernie­ ten bekannt ist, direkt vor Ort in die Schlauchwand eine diese durchdringende Öffnung eingestanzt, wonach der Schlauch in ein T-Stück eingesetzt wird. - Dieser Vorgang wird wiederholt, bis sämtliche T-Stücke angeschlossen sind; der Schlauch wird anschließend zur Kupplung zurückgeführt und dort angeschlossen. Die einzufüllende Flüssigkeit läuft dann von beiden Seiten des Schlauchs zu den einzelnen T-Stücken und von dort in die Behälter bzw. Batteriezellen hinein.

Ein nicht unwesentlicher Vorteil dieses Schlauchsystems ist auch, daß der Strömungswiderstand wesentlich geringer ist, als bei den herkömmlichen Füllvorrichtungen mit einem Schlauchsystem aus einzelnen Schlauchstücken, da der Quer­ schnitt des Schlauchsystems über die gesamte Länge des Schlauches konstant ist. Die Behälter bzw. Batteriezellen können daher schneller mit Füllmedium gefüllt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Un­ teransprüchen hervor.

Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines T-Stückes mit einem einzufügenden Schlauch zum Befüllen von elektrischer Batterien;

Fig. 2 eine Variante eines T-Stückes in schematischer per­ spektivischer Darstellung;

Fig. 3 eine Ansicht eines T-Stückes mit einer Befesti­ gungsklemme für den einzufügenden Schlauch;

Fig. 4 eine modifizierte Ausführungsform eines T-Stückes; und

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Schwimmerventil mit einem eingesetzten T-Stück.

Ein T-Stück 1 besteht aus einem hohlen rohrförmigen T-Abstrich 2 und einem als längliche konkave Aufnahmeschale ausgebildeten T-Balken 3, der als kurzes Halbrohr ausgebil­ det ist. Das obere Ende des hohlen T-Abstriches 2 weist ei­ ne Öffnung 4 auf, über die zwischen dem T-Balken 3 und dem hohlen T-Abstrich 2 eine Flüssigkeitsverbindung hergestellt wird. Die Öffnung 4 kann von einem O-Ring 5 umgeben sein der in die Wand des T-Balkens eingelegt ist.

In diesen nach oben offenen T-Balken wird ein Schlauch 6 eingelegt, der von einer hier nicht dargestellten Kupplung zu einem Vorratsbehälter oder einem vorhergehenden T-Stück kommt und zu einem weiteren T-Stück bzw. zurück zur Kupp­ lung geleitet wird. Der Außendurchmesser des Schlauches 6 entspricht etwa dem Innendurchmesser der Aufnahmeschale 3. In die Wand des Schlauches 6 ist eine Öffnung 7 gestanzt, die, wenn der Schlauch in die Aufnahmeschale des T-Balkens 3 eingesetzt wird, so plaziert wird, daß sie oberhalb der Öffnung zu liegen kommt. Damit ist eine Flüssigkeitsverbin­ dung zwischen dem Schlauchinneren und dem hohlen T-Abstrich 2 hergestellt. Die Öffnung 7 im Schlauch 6 ist kleiner ge­ wählt als die Öffnung 4 im T-Balken.

Um den Schlauch in der eingefügten Lage zu halten, wird über den Schlauch noch eine Befestigungsschelle 8 gesteckt, die ebenfalls die Form eines Halbrohres aufweist und an ih­ ren unteren verlängerten Enden an der Innenseite eine Zah­ nung 9 aufweist, die in eine korrespondierende Zahnung 10 am oberen seitlichen Außenrand der Aufnahmeschale des T-Balkens 3 eingreift. Wenn die Befestigungsmanschette 8 auf den T-Balken 3 aufgesteckt ist, wird der Schlauch 6 all­ seits fest umgeben und in seiner Lage gehalten. Der O-Ring 5 legt sich hierbei an die Außenwand des Schlauches an, so daß die Flüssigkeitsverbindung zwischen Schlauchinnerem und dem hohlen T-Abstrich nach außen abgedichtet ist.

In Fig. 2 ist ein variiertes T-Stück 1a dargestellt, das wiederum einen hohlen T-Abstrich 2, einen als konkave Auf­ nahmeschale ausgebildeten nach offenen T-Balken 3a, eine Öffnung 4 und einen diese umgebenden O-Ring 5 aufweist. Der T-Balken 3a hat einen längs eines Kreis verlaufenden Querschnitt, wobei die Ränder über den Halbkreis hinausge­ führt sind, so daß der Abstand zwischen den beiden oberen Rändern kleiner ist als der Durchmesser des einzufügenden Schlauches. Der T-Balken 3a ist aus einem elastischen Mate­ rial, z. B. Kunststoff hergestellt. Beim Einfügen des Schlauches werden die oberen Ränder nach außen gedrückt, federn dann zurück und halten in der eingefügten Lage des Schlauches diesen sicher fest. Zur besseren Halterung des Schlauches können an oberen Innenrändern des T-Balkens 3a nach innen weisende Rippen 11 vorgesehen sein, die den ein­ gesetzten Schlauch festpressen.

In Fig. 3 ist ein T-Stück 1b dargestellt, das als T-Balken ein kurzes Halbrohr 3b aufweist, in das der Schlauch 7 ein­ gesetzt wird. Der hohle T-Abstrich 2 ist im Bereich des T-Stückes 3b durch einen in diesen hineinragenden hohlen Nip­ pel 12 abgeschlossen, auf dem beim Einsetzen des Schlauches 6 dessen Öffnung 7 aufgesetzt wird. Der Außendurchmesser des Nippels ist etwas größer als der Durchmesser der Öff­ nung 7 im Schlauch, so daß beim Aufsetzen bereits eine Dichtwirkung erzielt wird. Auch in diesem Falle kann noch ein, den Nippel umgebender O-Ring vorgesehen werden. Um den T-Balken 3b und den derart eingesetzten Schlauch 6 wird dann auf einer oder auf beiden Seiten des T-Abstriches 2 ein Kabelbinder 13 gelegt, der den Schlauch 7 sicher in dem T-Balken hält.

In Fig. 4 ist ein T-Stück 1c gezeigt, das wiederum einen hohlen T-Abstrich 2 und einen als konkave Aufnahmeschale ausgebildeten T-Balken 3c, einen Nippel 12 und ggf. eine hier nicht gezeigte O-Ring-Dichtung aufweist. An einem obe­ ren Rand der Aufnahmeschale 3c ist ein schwenkbarer Deckel 14 angelenkt, wobei ein zwischen Aufnahmeschale 3c und dem Schwenkdeckel 14 gelegenes Scharnier 15 durch eine Materi­ alverdünnung gebildet wird. Am gegenüberliegenden oberen Rand der Aufnahmeschale 3c ist eine Außenzahnung 16 vorge­ sehen, in die eine Innenzahnung 17 des Deckels 14 eingrei­ fen kann. Nach Einlegen des Schlauches 6 wird der Deckel 14 geschlossen, so daß der Schlauch allseitig eng umgeben wird.

Durch die angegebene Konstruktion von T-Stück und Schlauch können gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen viele Vorteile erreicht werden, u. a.:
Es können Verbindungsschläuche zwischen den einzelnen Stüc­ ken mit größerem Durchmesser verwendet werden;
Der Innendurchmesser des Schlauches wird nicht wie bei der herkömmlichen Technik mit Klemmringen durch die T-Stücke verringert;
Der Fließwiderstand im Schlauch ist kleiner als bisher, so daß ein schnelles und gleichmäßigeres Füllen der einzelnen Behälter bzw. Batteriezellenerreicht wird;
Es wird ein einzelner durchgehender Schlauch verwendet und nicht kleine Schlauchstücke, die an jedem T-Stück mit Klemmringen oder dergleichen befestigt werden müssen;
Da an jedem T-Stück nur eine einzige Anschlußstelle vorhan­ den ist, werden mögliche Leckagen stark reduziert;
Durch den Innendurchmesser im Schlauch werden auch die An­ schlußstellen der einzelnen T-Stücke im Bereich der Öffnung zum T-Abstrich bzw. im Bereich des Nippels besser abgedich­ tet: je höher der Druck im Schlauch desto flüssigkeitsdich­ ter sind diese Anschlußstellen;
Eine mögliche Verschmutzung des Füllweges im Schlauchsystem durch Eindringen von Fremdkörpern während der Montage ist praktisch ausgeschlossen, da der Schlauch in einem Stück verlegt wird;
Die Anzahl der Peripherieteile wird stark reduziert: so sind keine Winkel-, Umlenk- oder Reduzierstücke, Endstopfen oder Klemmringe nötig;
Durch das Fehlen von Klemmringen beim Anschluß der T-Stücke können diese in einem größerem Winkelbereich in die einzel­ nen Füllstopfen der zu füllenden Behälter eingesetzt wer­ den.

Das T-Stück gemäß der Erfindung kann entweder ein separates Teil sein, das in den Füllstopfen eines Schwimmerventiles 21 eingesteckt wird; es ist auch möglich, daß das T-Stück ein integrierter Bestandteil des Schwimmerventiles ist. Das Schwimmerventil 21 (Fig. 5) weist ein Ventilgehäuse 22 auf, in dem eine Ventilkammer 23 mit einem Ventilkörper 24 auf­ genommen ist. Die Ventilkammer weist einen Zufluß 25 und einen zu dem Behälter bzw. der Batteriezelle führenden Ab­ fluß 26 auf; der Ventilkörper 24 ist über eine Ventilstange 27 und eine Schwimmerstange 28 mit einem Schwimmer 29 ver­ bunden und in der Ventilkammer 23 zwischen einer den Zu- und Abfluß freigebenden und einer den Abfluß verschließen­ den Stellung hin- und herschiebbar.

Der Zufluß 25 für die Ventilkammer 23 mündet hierbei in ei­ nen Verteilerraum 30, der mit Einlässen 31 in die Ventilkam­ mer kommuniziert, die entlang der Seitenwände im Bereich des Bodens um den gesamten Umfang der Ventilkammer verteilt angeordnet sind. Der Abfluß 26 wird durch eine Öffnung in der Decke der Ventilkammer 23 gebildet, durch die die Ven­ tilstange 27 hindurchragt. Der Ventilkörper 24 selbst ist am Boden 32 der Ventilkammer 23 in einer muldenförmigen Ausnehmung 33 im wesentlichen außerhalb der die Ventilkam­ mer 23 durchfließenden Strömung gehalten. Die Oberseite des Ventilkörpers 24 ist als Sitzfläche für einen die Abfluß­ öffnung 26 umgebenden Ventilsitz 34 ausgebildet.

Durch eine solche Ausgestaltung des Schwimmerventiles wird bei Erreichen des gewünschten Flüssigkeitszustandes der Schwimmer 29 leicht angehoben. Über die Schwimmer- und Ven­ tilstange 27 und 28 wird dadurch der Ventilkörper 24 ge­ ringfügig aus seinem muldenförmigen Sitz 33 gehoben, so daß nun die Strömung auch auf die Unterseite des Ventilkörpers 24 wirkt und diesen rasch in die Schließstellung hebt. Der Schwimmer 29 wird durch diese Bewegung mitgezogen; dies ist ohne weiteres möglich, da der Schwimmer 29 nur sehr wenig wiegt und der Flüssigkeitsdruck des Füllsystems ausreicht, den Schwimmer auch in der leicht erhöhten Lage, d. h. nicht im Schwimmgleichgewicht zu halten. Die Ventilstange 27 ist in der Schwimmerstange bzw. einem Arm 35 der Schwimmerstan­ ge mit einem gewissen Spiel gelagert, um Verkantungen des Ventilkörpers, der Ventilstange und insbesondere der Schwimmerstange beim Schließvorgang zu verhindern. Das Spiel zwischen Ventilstange und dem oberen Arm der Schwim­ merstange ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß die Ventil­ stange praktisch Pendelbewegungen um den Arm der Schwimmer­ stange ausführen kann. Es ist auch möglich, daß die Ventil­ stange in deren Längsrichtung in dem Arm der Schwimmerstan­ ge beweglich gelagert ist, so daß beim Schließvorgang der Schwimmer nicht oder nur sehr wenig angehoben und nur der Ventilkörper in der Ventilkammer nach oben gefahren wird. Der Schwimmer befindet sich dann im wesentlichen im Schwimmgleichgewicht.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Befüllen von Behältern, insbesondere Batterien, mit einem Füllmedium, wie Wasser und/oder einem Elektrolyten,
mit einem Vorratsbehälter für das Füllmedium,
mit zumindest einem T-Stück aus einem hohlen T-Abstrich und einem T-Balken, wobei der hohle T-Abstrich in eine Füllöffnung eines zu füllenden Behälters eingesetzt ist und eine Flüssigkeitsverbindung zwischen T-Balken und T-Abschnitt aufweist, und
mit zumindest einem Schlauchsystem zwischen Vorratsbehälter und T-Balken des zumindest einen T-Stückes,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchsystem aus einem einzigen durchgehenden Schlauch (6) besteht, der in den T-Balken (3) einfügbar ist und an seinem Umfang eine Öffnung (7) aufweist, die in der eingefügten Lage mit der Flüssigkeitsverbindung (4, 12) zwischen T-Balken (3) und T-Abstrich (2) kommuniziert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß der T-Balken (3) des T-Stückes als längliche konkave Aufnahmeschale für den Schlauch (6) ausgebildet ist, die den eingefügten Schlauch zumindest über einen Teil seines Umfanges umfaßt, und daß eine Klemmeinrichtung (8, 3a, 13, 14) vorgesehen ist, um den eingefügten Schlauch (6) in dem T-Balken (3) zu halten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung eine Befestigungsmanschette (8) ist, die über den in den T-Balken eingesetzten Schlauch (6) aufgeschoben wird, mit seinen nach unten weisenden Enden über den T-Balken greift und in eine dort vorgesehene Zahnung (10) eingreift.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung ein Schwenkdeckel (12), der an einem oberen Rand des T-Balkens (3c) angelenkt ist und über den Schlauch greifend verriegelbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsverbindung (4, 12) zwischen T-Balken (3) und T-Abstrich (2) im Bereich des T-Balkens einen ins Freie ragenden Nippel (12) mit einem die Flüssigkeitsverbindung herstellenden durchgehenden Kanal aufweist, wobei der Schlauch (6) mit seiner Öffnung (7) auf den Nippel (4) aufsetzbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsverbindung (4, 12) zwischen T-Balken (3) und T-Abstrich (2) im Anlagebereich des Schlauches (6) von einer Dichtung (5) umgeben ist, die bei in das T-Stück (1) eingefügtem Schlauch (6) an dessen Umfang anliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung ein die Innenwand des T-Balkens (3) eingelegter O-Ring (5) ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der T-Balken (3) im wesentlichen ein kurzes Halbrohrstück ist, dessen Innenwand längs eines Zylinders mit etwa dem Durchmesser des einzufügenden Schlauches (6) verläuft.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der T-Balken (3a) aus einem elastischen Material gefertigt ist und einen den eingefügten Schlauch um mehr als die Hälfte umgreifenden Querschnitt aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das T-Stück (1) Teil eines Schwimmerventiles (21) ist, welches ein Ventilgehäuse (22) aufweist, in dem eine Ventilkammer (23) mit einem Ventilkörper (24) aufgenommen ist, wobei die Ventilkammer mit einem Zufluß (25) und einem zu dem Behälter führenden Abfluß (26) verbunden ist und der Ventilkörper (24) über eine Ventilstange (27) und eine Schwimmerstange (28) mit einem Schwimmer (29) verbunden und in der Ventilkammer zwischen einer den Zu- und Abfluß freigebenden und einer den Abfluß verschließenden Stellung hin- und herschiebbar ist, daß ferner der Zufluß (25) für die Ventilkammer (23) in einen Verteilerraum mündet, der mit Einlässen (31) in die Ventilkammer (23) kommuniziert, die entlang der Seitenwände im Bereich des Bodens (32) um den gesamten Umfang der Ventilkammer (23) verteilt angeordnet sind, daß der Abfluß eine Öffnung (26) in der Decke der Ventilkammer (23) ist, durch die die Ventilstange (27) hindurchragt, daß der Ventilkörper (24) am Boden der Ventilkammer in einer Ausnehmung (33) im wesentlichen außerhalb der die Ventilkammer (23) durchfließenden Strömung gehalten ist, und daß die Oberseite des Ventilkörpers (24) als Sitzfläche für einen die Abschlußöffnung (26) umgebenden Ventilsitz (34) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstange in einem Arm (35) der Schwimmerstange (28) mit Spiel gelagert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel eine Pendelbewegung des Ventilkörpers (24) zuläßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel eine Bewegung des Ventilkörpers (24) in Achsrichtung der Ventilstange (27) zuläßt.