DE1965519A1 - Entlueftungsverschluss fuer Fluessigkeitsbehaelter - Google Patents

Description

• Entlüftungsverschluß für Flüssigkeitsbehälter Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Entlüftungsverschluß für einen Flüssigkeitsbehälter, und speziell auf einen nicht überströmenden Entlüftungsverschluß. Solche VerschlUsse werden verwendet, um ein Uberströmen von Flüssigkeiten zu vermeiden, wann immer der Behälter in anomaler Weise aus seiner aufrechten Stellung geneigt wird. Die vorliegende Erfindung findet besonders gute Anwendung als ein Batterieentlüftungsstopfen. Wird die Erfindung bei Batteriezellen verwendet, so erlaubt die Vorrichtung die Entlüftung von Batteriegasen bei normalem Betrieb, wenn sich die Zelle in einer im wesentlichen aufrechten Lage befindet, während sie automntisch arbeitet, um ein Uberströmen von Elektrolyt aus der Batterie zu vermeiden, wenn die Zelle in anomaler Weise geneigt wird, wie z. B. in Flugzeugen oder auf Schiffen.
• Bisher wurden viele nicht überströmenden Entlüftungsstopfen vorgeschlagen. Bei den meisten werden jedoch mechanische Ventile verschiedener Typen verwendet, welche mittels Pendel oder anderer bewegbarer Gewichte betätigt wurden, sobald der Behälter sich neigt. reben ihrer relativen Komplexität sind.
• diese Einheiten nicht völlig zufriedenstellend, da sie nicht schnell ansprechen, wenn der Behälter eine normale, aufrechte Stellung einnimmt. In diesem Falle besteht ein Grund darin, daß sich ständig Gasdruck aufbaut, wann immer der Behalter für eine beträchtliche Zeitspanne in geneigter Lage bleibt.
• Gewöhnlich verhindert oder verzögert dieser Druck eine schnelle Öffnung des Ventils. Außerdem bringen Schmutz und während der Lebensdauer der Batterie einwirkende B.atteriesiuren oft die Abnutzung der Ventil oberflächen mit sich, wodurch ein friihzeitiges Lecken verursacht wird.
• Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Entlüftungsverschluß für einen Flüssigkeitsbehälter zu schaffen, welcher schnell arbeitet und positiv während des Betriebes ist und welcher automatisch den Entlüftungskanal schließt, sobald der Behälter geneigt wird, der diesen Kanal jedoch schnell öffnet, wenn der Behälter seine ursprxingliche Lage wieder einnimmt.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiter ein Entlüftungsverschluß geschaffen werden, welcher ohne mechanische Ventile arbeitet.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nußerde möglich, einen neuen Entlüftungsstopfen vorzusehen, der sich durch seine einfache Konstruktion und zuverlässige Arbeitsweise auszeiclmet.
• Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst, welche im allgemeinen einen Stopfen aufweist, der in einer Öffnung in dem Deckel eines Behälters befestigt werden kann. Innerhalb des Stopfens befindet sich eine Kammer mit einer Öffnung zur Atmosphäre hin. Die Kammer weist eine sich aufwärts erstreckende Bodenwand auf, welche eine angehobene Oberfläche darin bildet. Die Kammerbodenoberfläche ist vorzugweise kegelstumpfförmig. Der Stopfen besitzt einen Kanal, welcher normalerweise den Raum oberhalb der Flüssigkeit in dem Behalter zu der Kammer durch eine Öffnung in dieser angehobenen Oberes Zelle entlüftet, wenn sich der Behälter in einer rufrechten Stellung befindet. Die Kammer ist teilweise mit flüssigem Quecksilber gefüllt. Während des Betriebes, wenn der Behälter geneigt ist, strömt das Quecksilber über die Öffnung in der angehobenen Oberfläche, wodurch der Entlüftungskanal geschlossen wird. Nimmt der Behalter wieder seine ursprüngliche Stellung ein, so strömt das Quecksilber von der Öffnung in der angehobenen Oberfläche weg, wodurch der Entlüftungskanal geöffnet wird.
• Weitere Merkmele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
• Er zeigen : Fig. 1 eine vertikale <luerschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Entlüftungsverschlusses gemäß der Erfindung, welcher in einer normalen, rechten Stellung gezeigt ist, Fig. 2 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht, welche den Verschluß um 900 aus seiner aufrechten Stellung geneigt, zeigt, Fig. 3 eine vertikale Querschnittsansicht einer weiteren ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• In Figur 1 ist die bevorzugte Ausführungsform des Entlüftungsverschlusses gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• Der Verschluß besteht aus einem Körper 10 mit einem oberen Teil 12 und einem unteren Teil 14. Der Körper ist vorzugsweise aus nicht amalgierendem Material, wie z. B. rostfreiem Stahl oder Kunststoffwgebdildet. Das untere Teil 1k hat eine etwas verjüngt, wodurch es leicht möglich ist, sie in einer Öffnung in dem (nicht veranschlichten) Behälterdeckel, wie. z. B. einem Batteriezellendeckel zu befestigen. Das obere Teil 12 endet in einer eingeschlossenen Kammer 16, die zumindest eine Öffnung 15 zur Atmosphäre hin hat. Vorzugsweise ist ein poröser Körper 17 in der oberen Wand der Kammer angeordnet, wodurch ein Entlüftungsweg aus der Kammer zur Atmosphäre hin geschaffen wird. Der Verschluß besitzt einen Entlüftungskanal 13, welcher sich durch den Körper erstreckt.
• Dieser Entlüftungskanal entlüftet normalerweise den Raum oberhalb des Flüssigkeitspegels in dem Behälter zur Kammer 16 hin.
• Die Kammer 16 besitzt eine nach oben ansteigende Bodenwand 20, welche in einer im allgemeinen angehobenen Oberfläche 22 endet, die zumindest eine Öffnung 21 hat, die mit dem Entlüftungskanal 13 in Verbindung steht. Hierdurch kann sich der Kanal 13 in die Kammer 16 entlüftet. Vorzugsweise ist ein poröser Körper 23 in Form einer Scheibe in der Bodenwand 20 an dem im allgemeinen flachen Teil derselben angeordnet. Die por se Scheibe sieht eine große Anzahl sehr kleiner Öffnungen vor, welche eins Durchlaß für die Entlüftungsgase zu der Kammer 16 bilden. Die Kammer 16 ist- .uch teilweise mit flüssigem Quecksilber 19 gefüllt, welches dazu dient, den Entlüftungskanal 13 bei Neigung des Behälters zu schließen. Vorzugsweise sind die porösen Körper 17 und 23 aus einem Material, welches beim Vorhandensein von Quecksilber nicht amalgamiert. Es wurde gefunden, daß beispielsweise Materirlien, wie rostfreier Stahl, Nickel, Kunststoffe, z. B. Pol-äthylen, Kohle und verschiedene Ileramikarten geeignet sind. Für die meisten Zwecke wird vorgezogen, daß die Bodenwand der Kammer 16 kegelstumpfförmig ist, wie dies in Figur 1 veranschaulicht ist, da diese Form am besten auf die Neigung in jeder Richtung anspricht. Während des Betriebes, d. h. bei Neigung des Behälters strömt das flüssige Quecksilber über die äußere Oberfläche des porösen Körpers 23 (siehe Figur 2) wodurch der Entlüstungskanal 13 geschlossen wird.
• Gleichzeitig strömt Quecksilber auch über die untere Oberflache des porösen Körpers 17. Die Öffnungen in den porösen Körpern 17 und 23 sind, obwohl sie für die Entlüftungsgase groß genug sind, klein genug, um das Durchfließen des Quecksilbers, das eine hohe Oberflächenspannung hat, zu verhüten. Es wurde gefunden, daß nicht-amalgamierendes, poröses Material, mit einer Porösität von 50% und einer Porengröße von 20 Micron ausgezeichnet zur Verwendung bei dem Entlüftungsverschluß gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Während das Uuecksilber die Oberflächen der porösen Körper 17 und 23 bedeckt, schafft es Luftabsperrungen A und B in der Kammer 16 bzw. dem Entlüftungskanal 13 (siehe Figur 2).
• Die Luftabsperrung A wird immer dann gebildet, wenn der Ver-^,chtuß eine Lage einnimmt, die bewirkt, daß das Quecksilber in der Kammer 16 die porösen Körper 17 und 23 bedeckt. Während die porösen Körper bedeckt werden, wird eine Gastasche gebildet.
• Diese Gastasche wird durch die Flüssigkeitshöhe des Behälters, welche riuf sie drickt, wenn der Behälter geneigt wird, zusammengedrückt, bis ein iu¢;gleichszus-tand geschaffen ist, d.h. die Gastasche wird so Lange zusammengedrückt, bis sie die Flüssigkeitssäule trägt, die dadurch nicht in die 1 immer 16 eintreten knnn.
• Die Luftabsperrung B wird in dem Entlüftungskanal 13 gleichzeitig mit der Bildung der Luftabsperrung A in der Kammer 16 gebildet, und es wird daher verhindert, daß Flüssigkeit aus dem Behälter, z. B. Elektrolyt, die Unterseite der porösen Scheibe 23 erreicht. Die Luftabsperrung B dient dem Zweck, zu verhüten, daß in dem Behälter befindliche Flüssigkeit in die Kammer 16 eintritt und mit dem darin befindlichen Quecksilber reagiert.
• Obwohl die porösen Körper 17 und 23 gemäß dz vorliegenden Erfindung vorzugsweise verwendet werden, ist es rlöglich, anstatt der porösen Körper eine oder mehrere kleine Öffnungen 25 und 27 in der oberen und unteren Wand der Kammer 16 vorzusehen, wie dies in Figur 3 veranschaulicht ist. Die Öffnungen sollten so klein sein, daß die Oberflächenspannung des Ouecksilbers ein Durchströmen verhindert. Wenn eine einzelne Öffnun anstatt eines jeden porösen Körpers mit einer Vielzahl kleiner Öffnungen verwendet wird, wurde gefunden, daß sie einen D urchmesser haben sollte, der etwa 0,01 Zoll (o,025 cm) nicht ilberschreitet. Noch eine Alternative bildet die Verwendung einer ringförmigen Entlüftungsöffnung. Diese Form ist deswegen vorteilhaft, weil sie einen großen Entlüftungsbereich vorsieht, welcher, während er wenig Gas zurückbehält, wirksam von dem Quecksilber abgeschlossen werden kann.
• Gemäß der in Figur 3 gezeigten Ausfllhrungsform ist der Durchmesser des Entlüftungsknnals 13 an dessen obercm Ende verringert, d. h. der Durchmesser der Öffnung 27 ist wesentLich kleiner als der Durchmesser des Kanals 13. Dies ist ein vorteilhaftes Merkmal , da hierdurch viel schneller eine Luftsperrung bei Neigung des Behälters gebildet wird. Hierdurch knnn das uuectisilber den Entlüftungskanal abdichten, bevor die in dem Behälter befindliche Flüssigkeit zur Unterseite der Klmner -16 strömen kann.
• In Figur 4 ist nun ein der Figur 1 ähnlicher Entlüftungsverschluß gezeigt, wobei der IIauptunterschied zwischen beiden Verschlüssen in der nicht-symmetrischen Form der Bodenoberfläche 20 der Kammer 16 liegt. Ein Entlüftungsverschluß mit nicht-symmetrisch geneigten Wänden, wie veranschaulicht, spricht besser auf die Neigung in der einen als in der anderen Richtung an. So bewirkt die Neigung in einer Richtung, daß das Quecksilber den Entlüftungskanal verschließt, während dasselbe Ausmaß der Neigung in entgegengesetzter Richtung ermöglicht, daß der Kanl offen bleibt.
• Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen von Entlüftungsverschlüssen beschrieben wurde, ist es verständlich, daß viele Änderungen vorgenommen werden können, und daß einige Teile eine andere Anwendung finden können, ohne von dem Wesen und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Obwohl Quecksilber das bevorzugte flüssige Metall zur Verwendung bei dem Verschluß gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wurde z. B. erkannt, daß unter gewissen Bedingungen erhöhter Temperatur dieses Quecksilber verdampft. In solchen Fällen kann als Ersatz ein Flüssigmetall verwendet werden, das einen höheren Schmelzpunkt und einen niedrigeren Verdampfungsdruck hat. Es wird angenommen, daß Gallium, Wood-Netall, Zinn und Blei besser verwendbaren Ersatz für Quecksilber bei Vorrichtungen mit hoher Temperatur darstellen, in denen Quecksilber normalerweise verdampfen würde. Diese Ersatzmöglichkeiten sind in der Reihenfolge höherer Temperaturen angegeben, d. h. Galium verdampft bei einer Temperatur die höher ist als diejenige für Quecksilber, Wood-Metall verdampft bei einer Temperatur, die höher ist als diejenige für Gallium usw..
• Es ist ebenfalls verständlich, daß bei gewissen Anwendungszwecken, bei denen ein Spritzen der Behälterflüssigkeit vorkommt, das Eingangsteil des Entlüftungskanals 13 verstopft werden kann, um zu vermeiden, daß Flüssigkeit in den Durchlaß spritzt.

Claims (8)

Patentansprüche

1. Entlüftungsverschluß für Flüssigkeitsbehälter, gelennzeichnet durch einen Stopfen, der in einer Öffnung in dem Deckel des Behälters befestigt werden kann, durch eine Kammer in dem Stopfen, welche zumindest eine Öffnung zur Atmosphäre hin hat, wobei die Kammer eine nach oben sich erstreckende Bodenwand aufweist, durch einen Kanal in dem Stopfen, welcher normalerweise den Raum oberhalb des Flüssigkeitspegels in dem Behälter zu der Kammer entlüftet, und durch eine teilweise Füllung von flüssigem Quecksilber in der Kammer, welches drzzu dient, den Kanal bei Neigung des Behälters zu schließen.

2. Entlüftungsverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da nie nach oben erstreckende Bodenwand in einer angehobenen Oberfläche endet, und daß der Kanal zu der Kammer durch zumindest eine Öffnung in der Oberfläche entlüftet.

3. Entlüftungsverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand kegelstumpfförmig ist.

4. Entlüftungsverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröser Körper in der oberen Pfund der Rammer angeordnet ist und die Öffnung zur Atmosphäre bildet.

5. Entlüftungsverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröser Körper in der angehobenen C erfläche angeordnet ist und mit dem Kanal in Verbindung steht

6. Entlüftungsverschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröser Körper in der oberen Wand der Kammer angeordnet ist und die Öffnung zur Atmosphäre

7. Nichtüberströmender Entlüftungsstopfen, gekennzeichnet durch a.) einen Körper mit einem oberen Teil und einem unteren Teil und mit einem sich durch diesen erstreckenden Entlfiftungskanal, wobei das untere Teil in die Öffnung eines Batterie-Zellendeckels eingepaßt werden kann und wobei das obere Teil in einer umschlossenen Kammer endet, b.) durch eine kegelstumpfförmige Oberfläche in der Kammer, wobei das horizontale Teil derselben eine Öffnung aufweist, die mit dem EntlUftungskanal in Verbindung steht, c.) durch eine Entlüftungsöffnung in dem oberen Teil der Kammer und im Abstand zu der kegelstumpfförmigen Oberfläche und d.) durch eine teilweise Füllung von flüssigem Quecksilber in der Kammer, wobei die Neigung des Entlüftungsstopfens bewirkt, daß das Quecksilber über die Öffnung in der kegelstumpfförmigen Oberfläche strömt und sie schließt und d durch den EntlViftungskanal schließt.

8. Entlüftungsverschluß einen einen Flüssigkeitsbehälter, gekennzeichnet durch einen Stopfen, welcher in einer Öffnung in dem Deckel dem Behälters befestigt werden kann, durch eine Klrnmer 1 n (1m f) t:opfen mit zumindest einer Öffnung zur Atmosphäre hin, wobei die Kammer eine angehobene Oberfläche aufweist, die darin nach oben ragt und deren oberes Teil zumindest eine Öffnung aufweist, durch einen Kanal in dem Stopfen, der mit der Öffnung in dem oberen Teil der angehobenen Oberfläche in Verbindung steht, und durch eine teilweise Füllung mit einem flüssigen Netall in der Kammer, wobei das Flüssige Metall ius der Gruppe gewählt wird, die aus Quecksilber, Gallium, Wood-Met Zinn und Blei besteht.