DE19830557A1 - Blei-Säure-Akkumulator, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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.