DE19830557A1 - Blei-Säure-Akkumulator, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Blei-Säure-Akkumulator, insbesondere für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Blei-Säure-Akkumulator,
insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen.
Insbesondere ist der Gegenstand der Erfindung ein Blei-
Säure-Akkumulator mit einem Behälter oder Gefäß mit mindestens
einer Öffnung, die einen Entlüftungskanal zum Abgeben von im
Akkumulator entstandenen Gasen an die Atmosphäre bildet, wobei
ein Filterelement im Kanal angeordnet ist, das Gase durchlas
sen, aber verhindern soll, daß das Elektrolyt durchgelassen
wird.
In einem Blei-Säure-Akkumulator können die Gase, die an
die Atmosphäre abgegeben werden, kleine Mengen von Elektrolyt
in Aerosolform mit sich führen.
Um zu verhindern, daß Elektrolyt den Akkumulator ver
läßt, und somit Säureaerosolemissionen zu verringern, sind
Filterelemente vorgeschlagen worden, die aus Scheiben oder
Pellets aus gesintertem Kunststoffmaterial, insbesondere Poly
propylen oder Polyethylen, oder aus gesintertem Keramikmateri
al bestehen. Auf diese Weise ausgebildete Kunststoffilterele
mente filtern das Säureaerosol erfolgreich, jedoch nur für ei
ne begrenzte Zeitdauer. Nach einer bestimmten Zeit werden Fil
terelemente, die aus diesen Materialien bestehen, praktisch
mit Elektrolyt imprägniert, und ihre Filterwirkung geht somit
verloren.
Keramikfilterelemente sind sehr teuer.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Blei-Säure-
Akkumulator der oben beschriebenen Art mit Kunststoffilterele
menten oder Filterelementen mit einer verbesserten Charakteri
stik bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Akkumula
tor der oben beschriebenen Art gelöst, dessen spezifischen
Charakteristik in den nachstehenden Ansprüchen aufgeführt ist.
Weitere Charakteristika und Vorteile der Erfindung wer
den aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug
auf die beigefügten Zeichnungen anhand von nichteinschränken
den Beispielen deutlich. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Kraftfahr
zeugspeicherbatterie;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,
die ein Verschlußelement in Form eines Stopfens für ein Nach
fülloch der Batterie gemäß Fig. 1 zeigt, wobei der Stopfen ein
erfindungsgemäßes Filterelement aufweist;
Fig. 3 eine erste Variante des in Fig. 2 gezeigten Ver
schlußelements;
Fig. 4 ein Detail von Fig. 3 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 5 eine zweite Variante des in Fig. 2 gezeigten
Verschlußelements;
Fig. 6 eine Detailansicht von Fig. 5 von oben;
Fig. 7 eine Detailansicht von Fig. 6 von oben; und
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in
Fig. 7.
In Fig. 1 ist eine Kraftfahrzeugspeicherbatterie insge
samt mit 1 bezeichnet. Die Batterie weist, wie bekannt, einen
im wesentlichen aus Parallelflächen bestehender Einheitsbehäl
ter 2 auf, in dessen oberer Wand oder Fläche 3 Nachfüllöcher 4
sind, denen entsprechende Verschlußelemente in Form von Stop
fen 5 zugeordnet sind. Die Anschlüsse oder Pole der Batterie 1
sind mit 6 bezeichnet.
Gemäß Fig. 2 hat das Stopfenelement 5 einen zylindri
schen Mittelabschnitt 50 mit einer Öffnung 51 in seiner Basis
und einen vergrößerten Endabschnitt 52.
Vom Rand der Öffnung 51 nach oben erstreckt sich im
Mittelabschnitt 50 eine integrierte Verlängerung 55, deren En
de in einer Ebene angeordnet ist, die tiefer als der Endab
schnitt 52 liegt.
Die integrierte Verlängerung 55 hat in ihrem oberen Ab
schnitt Öffnungen 60.
Mehrere Öffnungen oder Löcher 62 und 64 sind in der Ba
sis des Mittelabschnitts 50 und in dessen schrägen Seitenab
schnitt 66 ausgebildet.
Im Mittelabschnitt 50, über dem röhrenförmigen Ab
schnitt 55 und um diesen herum ist ein röhrenförmiges Element
67 vorhanden, das an seinem oberen Ende durch eine Wand 68
verschlossen ist und von dessen Außenseitenfläche sich Wände
70, 71, 72 erstrecken und dabei eine offene Spirale bilden.
Es ist eine Öffnung 73 zwischen der Wand 70 und der In
nenfläche des Mittelabschnitts 50 auf der Seite vorhanden, die
dem Außenflansch 52 zugewandt ist.
Ein Filterelement, mit 90 bezeichnet, besteht aus einem
porösen Substrat 92, das aus Polypropylenfasern, Glasfasern,
Polyesterfasern oder Polytetrafluorethylenfasern besteht und
mit einer Polytetrafluorethylenmembran 94 mit Poren mit Durch
messern von 1 bis 3 µm und einer Dicke von 5 bis 40 µm überzo
gen ist.
Die Polypropylen-, Glas- oder Polyesterfasern können
als Alternative mit Polytetrafluorethylen, bei Verwendung oder
Nichtverwendung für die Membran, imprägniert sein.
Die Einheit, die das Substrat 92 und die Membran 94
aufweist, wird von einem ringförmigen Druckelement 96 in Posi
tion gehalten, das mittels Formschlußkupplung in die Innenwand
des vergrößerten Endabschnitts 52 eingesetzt ist.
Diese Formschlußkupplung wird durch einen radialen Vor
sprung 100 am Umfang des Druckelements 96 erreicht, das einra
stend in einen komplementären Sitz 102 eingreift, der in einer
Innenwand des vergrößerten Endabschnitts 52 des röhrenförmigen
Elements 50 ausgebildet ist.
Das Filterelement 90 ist auf einem ringförmigen Lager
sitz mit einem radial flachen Abschnitt 104 angeordnet; es
kann auch ein angrenzender Vorsprung 106 vorgesehen sein, der
sich axial zum Filterelement 90 erstreckt, mit dem er in Ein
griff steht.
Das Druckelement 96 hat eine kreisförmige Öffnung 98,
die mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht.
Die Stopfenelemente 5 werden dann mit einem herkömmli
chen Band bzw. Schiene L überdeckt.
Bei Verwendung breiten sich die in einer Zelle der Bat
terie entstehenden Gase im Mittelabschnitt 50 in dem röhren
förmigen Element 55 durch die Öffnung 51, wobei sie durch die
Öffnungen 60 austreten, und durch die Öffnungen oder Löcher 62
und 64 aus.
Die Gase strömen durch die offene Spirale, die durch
die Wände 70, 71, 72 des röhrenförmigen Elements 67 gebildet
wird, durch die Öffnung 73 zum Filterelement 90, von wo sie
durch die ringförmige Öffnung 98 in die äußeren Atmosphäre ge
langen.
Das Filterelement 90 hält die Elektrolytpartikel fest,
die von den Gasen in der Suspension transportiert werden.
Es ist festgestellt worden, daß Polytetrafluorethylen
säureabstoßende Eigenschaften hat, und Filterelemente aus die
sem Material nicht mit Elektrolyt imprägniert werden.
Polytetrafluorethylen ist auch ein feuerbeständiges Ma
terial und läßt daher, wenn es in Akkumulatoren verwendet
wird, kein Eindringen von Flammen von außen in den Akkumulator
zu.
Wenn man nun Fig. 3 und 4 betrachtet, die eine erste
Variante des in Fig. 2 gezeigten Verschlußelements darstellen,
so ist eine kanalartige Formgebung oder leitungsartige Ausspa
rung 150, 151 im Innenkörper des Verschlußelements 5 in der
Nähe des Umfangs des Filterelements 90 ausgebildet.
Diese kanalartige Formgebung oder leitungsartige Aus
sparung 150, 151 erzeugt einen geringeren Druck des Filterele
ments 90 auf den ringförmigen Lagersitz 104. Wenn aus irgend
einem Grund ein übermäßiger Druck im Akkumulator entsteht, so
bewirkt dieser geringere Kupplungsdruck, daß sich das Filtere
lement 90 örtlich hebt und die Gase folglich entweichen kön
nen.
Mit Bezug auf Fig. 5 bis 8, die eine zweite Variante
des in Fig. 2 gezeigten Verschlußelements zeigen, ist das
Druckelement mit 96' bezeichnet. Dieses Druckelement 96' hat
mehrere in der Mitte befindliche Durchgangslöcher 204, 205,
206, 207 zum Abgeben der Gase bei normalen Betriebsbedingungen
und mehrere Vorsprünge 200.
Das Druckelement 96' hat mehrere durchgehende Ausspa
rungen 300 und verschlossene Aussparungen 400, die an den
Stellen der Aussparungen einen geringeren Druck des Filterele
ments 90 auf ihren Lager- und Dichtsitz 104, 106 erzeugen.
Wenn aus irgendeinem Grund ein übermäßiger Druck im Akkumula
tor entsteht, bewirkt der geringere Kupplungsdruck, daß sich
das Filterelement 90 örtlich hebt und die Gase folglich ent
weichen können.
Schließlich haben die kanal- oder leitungsartigen Form
gebungen 150, 151 gemäß Fig. 3 und 4 und die durchgehenden
Aussparungen 300 und verschlossenen Aussparungen 400 gemäß
Fig. 5 bis 8 eine Sicherheitsfunktion, da sie, wenn die Fil
termembran 94 während der Lebensdauer der Batterie zufällig
blockiert wird, eine bevorzugte Emission von Gas an diesen
Stellen bewirken, wodurch verhindert wird, daß gefährliche
Drücke in der Batterie erreicht werden.
Naturgemäß können, wenn das Prinzip der Erfindung das
gleiche bleibt, die Ausführungsformen und Einzelheiten des
Aufbaus stark von denjenigen, die hier lediglich anhand von
nichteinschränkenden Beispielen beschrieben und dargestellt
worden sind, abweichen, ohne dabei den Schutzumfang der Erfin
dung zu verlassen.
Claims (18)
1. Blei-Säure-Akkumulator, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einem Behälter oder Gefäß (2) mit mindestens einem
Loch (4), das einen Entlüftungskanal zum Abgeben von im Akku
mulator entstandenen Gasen an die Atmosphäre bildet, wobei ein
poröses Filterelement (90) im Kanal (4) angeordnet ist, zum
Durchlassen der Gase, aber zum Verhindern, daß das Elektrolyt
durchgelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterele
ment (90) aus einem porösen Substrat (92) besteht, das mit ei
ner Polytetrafluorethylenmembran (94) überzogen ist.
2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Filterelement (90) in einem ringförmigen Lagersitz an
geordnet ist, der im äußeren Endabschnitt (52) des röhrenför
migen Elements (5) in Form eines Stopfens ausgebildet ist, der
in ein Loch (4) im Körper des Behälters (2) eingesetzt ist,
und im Sitz mittels eines offenen Druckelements (96, 96') in
Position gehalten wird, das mittels Formschlußkupplung mit der
Innenwand des röhrenförmigen Elements (5) in Eingriff steht.
3. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige Element (5) in
Form eines Stopfens einen zylindrischen Mittelabschnitt (50)
und einen angrenzenden vergrößerten Endabschnitt (52) hat, der
einen ringförmigen Lagersitz für das Filterelement (90) bil
det.
4. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Lagersitz einen
radial flachen Bereich (104) und optional einen angrenzenden
Vorsprung (106) hat, der sich axial zum Filterelement (90) er
streckt; zum Eingriff mit dem Filterelement (90), das auf dem
Lagersitz angeordnet ist.
5. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (96) ein ringför
miges Element mit mindestens einer Öffnung (98) zum Herauslas
sen von Gas und mit einem radialen Vorsprung (100) ist, der in
Einrasteingriff mit einem komplementären Sitz (102) steht, der
in der Innenwand des vergrößerten Endabschnitts (52) des röh
renförmigen Elements (50) ausgebildet ist.
6. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine kanalartige Formgebung oder
leitungsartige Aussparung (150, 151) im Innenabschnitt des
Körpers des Verschlußelements (5) nahe dem Filterelement (90)
ausgebildet ist.
7. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß das Druckelement (96') mehrere Ent
lüftungslöcher (204, 205, 206, 207) hat.
8. Akkumulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckelement (96') mehrere Vorsprünge (200) hat.
9. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckelement (96') mindestens eine durchgehende Aus
sparung (300) hat.
10. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß das Druckelement (96') mindestens eine verschlossene
Aussparung (400) hat.
11. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß das Druckelement (96') mindestens eine durchgehende
Aussparung (300) und eine verschlossene Aussparung (400) hat.
12. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Substrat (92) aus
Polyesterfasern besteht.
13. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß das poröse Substrat (92) aus Glasfa
sern besteht.
14. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß das poröse Substrat (92) aus Poly
propylenfasern besteht.
15. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß das poröse Substrat (92) aus Poly
tetrafluorethylenfasern besteht.
16. Akkumulator nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da
durch gekennzeichnet, daß die Polyester-, Glas- oder Polypro
pylenfasern mit Polytetrafluorethylen imprägniert sind.
17. Stopfen oder Verschlußelement (5) für ein
Nachfülloch (4) eines Blei-Säure-Akkumulators (1),
wobei der Stopfen einen zylindrischen Mittelabschnitt
(50) und einen angrenzenden vergrößerten Endabschnitt
(52), der einen ringförmigen Lagersitz für ein
Kilterelement (90) bildet, aufweist.
18. Filterelement (90) für einen Blei-Säure-
Akkumulator (1), wobei das Filterelement ein poröses
Substrat (92) aufweist, das mit einer
Polytetrafluorethylenmembran (94) überzogen ist.
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