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Die Erfindung bezieht sich auf einen Stopfen für die Öffnung einer Zelle einer Batterie, die mit Säure gefüllt ist und während des Betriebs Gas abgibt, das über den Stopfen in die Atmosphäre abgegeben wird. Solche Batterien sind z. B. bekannte Bleiakkumulatoren, die etwa für den Betrieb von Elektrofahrzeugen zum Transportieren von Gepäck oder Paketen auf Bahnhöfen eingesetzt werden.
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Bei herkömmlichen Batterien wird das aus einer Zelle der Batterie austretende Gas über den Stopfen direkt in die Atmosphäre geleitet. Dieses Gas enthält noch einen gewissen Anteil des aus Wasser und Säure bestehenden Säuregemisches aus der Batterie, das sich dann zum grossen Teil auf der Batterieoberfläche niederschlägt.
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Abgesehen davon, dass die Batterie dadurch verunreinigt wird, können auch Kriechströme auf der Oberfläche der Zellen oder der Batterie entstehen. Hierdurch besteht die Gefahr von Kurzschlüssen oder im schlimmsten Falle sogar von einer Explosion.
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Zudem das beim Entgasen der Batterie abgegebene Wasser der Zelle relativ häufig nachgefüllt werden.
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Bei herkömmlichen Batterien weist der Stopfen einer Zelle häufig einen Schraub- oder Steckdeckel auf, der ggf. mit einem allerdings leicht abreissenden Band an dem Stopfen befestigt ist. Über diesen Deckel kann, sofern er offen ist, Schmutz in die Zelle gelangen.
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Bei solchen Batterien muss der Säurewert der Batteriesäure überprüft werden. Dies ist nur möglich, wenn der Batteriestopfen manuell entfernt wird, damit der Schlauch eines Hydrometers in die Zelle eingeführt werden kann. Es bleibt nicht aus, dass dabei die Hände einer Bedienungsperson mit den bei der Entgasung sich auf der Zelle abgelegten Säureresten und verschmutzten Teilen in Berührung kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den beim Entgasen der Zellen einer Batterie in die Atmosphäre abgegebenen Anteil der Säuremischung mit dem darin enthaltenen Wasser zu reduzieren. Ferner soll auch die Überprüfung des pH-Werts der Säuremischung in der Zelle der Batterie erleichtert werden.
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Diese Aufgaben sind gemäss der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und die Weiterbildungen der Erfindung in den Unteransprüchen gelöst.
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Demgemäss weist der Stopfen für die Öffnung einer Zelle einer Batterie zwei Kammern auf. Die erste Kammer ist mit einer zu der Zelle führenden Gasöffnung versehen, ansonsten gegenüber der Atmosphäre jedoch abgeschlossen. Die zweite Kammer, die sich an die erste anschliesst, ist mit dieser über einen Gasweg mit hohem Fliesswiderstand verbunden, sodass eine im entweichenden Gas enthaltene Säuremischung im wesentlichen in der ersten Kammer zurück gehalten wird und dort kondensiert. Das Kondensat fliesst durch die Gsöffnung dieser Kammer in die Zelle zurück.
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Das entfeuchtete Gas strömt langsam durch den gedrosselten Gasweg in die zweite Kammer, die einen in die Atmosphäre führenden Auslass aufweist, aus dem das praktisch vollständig entfeuchtete Gas entweicht.
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Durch das Zweikammersystem kann es auch nicht wie bei herkömmlichen Batterien auftreten, dass sich Säuremischung und Wasser aussen auf den Zellen ablagern und diese mit den genannten Risiken verschmutzen.
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Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung schliessen die beiden Kammern sich unmittelbar aneinander an, wobei in dem Gasweg eine Drosselöffnung angeordnet ist, vorzugsweise in einer Trennwand der beiden Kammern. Diese Drosselöffnung ist vorzugsweise ein schmaler länglicher Spalt mit einer von etwa 0,5 mm, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Trennwand zwischen den beiden Kammern erstreckt.
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Vorzugsweise sind noch in der ersten Kammer in Fliessrichtung vor der Gasverbindung zu der zweiten Kammer Umlenkelemente für das Gas angeordnet. An diesen Umlenkelementen kann etwaige in dem Gas enthaltene Flüssigkeit kondensieren und wieder in die Zelle zurück fliessen.
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Durch diese Massnahmen wird zum einen der Wasserschwund durch das Entgasen deutlich reduziert, sodass Wasser in die Zellen der Batterie seltener nachgefüllt werden muss. Ausserdem wird eine Verschmutzung der Zelle und der gesamten Batterie verhindert.
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Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Kammer eine in die Zelle führende Entnahmeöffnung auf, die mit einem selbstschliessendem Element verschlossen gehalten wird. Dieses Element, z. B. eine Kugel oder ein Element mit einem entsprechenden Pass-Sitz für die Entnahmeöffnung kann mithilfe eines z. B. durch den Auslass in die zweite Kammer eingeführten Entnahmeelementes, etwa dem Schlauch eines Hydrometers, aus der Schliessstellung in die Offenstellung überführt werden, indem das selbstschliessende Element durch den entsprechend geformten Entnahmeschlauch des Hydrometers zur Seite geschoben und damit die Entnahmeöffnung freigelegt wird. Das Entnahmeelement kann dann durch die Entnahmeöffnung in die Säuremischung der Zelle geschoben und ein Teil der Säuremischung entnommen werden.
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Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass zur Probenentnahme der Säuremischung Teile der Zelle oder des Stopfens überhaupt nicht berührt werden müssen, sodass auch die Hände einer Bedienungsperson nicht mit der Säuremischung in Kontakt kommen.
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Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:
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1: Eine schematische Aufsicht auf einen Teil eines Stopfens gemäss der Erfindung für eine Zelle einer Batterie;
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2: Einen Schnitt längs A-A'' durch den Stopfen gemäss 1;
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3: Eine schematische geschnittene Ansicht des Stopfens bei der Probenentnahme der Säuremischung aus der Zelle.
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Ein Stopfen 1 für die Öffnung einer Zelle einer Batterie weist zum Entgasen der Zelle eine erste Kammer 2 und eine zweite Kammer 3 auf. Der Stopfen kann mit einer angedeuteten Schraub- oder Steckverbindung 4 auf der Öffnung der Zelle platziert werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass andere Teile des Stopfens, so z. B. ein Schliessventil zum Nachfüllen von Wasser etc. und andere Elemente nicht dargestellt sind. Ein Beispiel für einen solchen Stopfen mit einem Schwimmerventil zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes in der Zelle kann der Europäischen Patentschrift
EP 0481 036 B1 entnommen werden.
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Die erste Kammer 2 ist gegenüber dar Atmosphäre abgeschlossen und weist am Boden eine zu der Zelle führende Gasöffnung 5 auf. Durch diese Gasöffnung tritt das aus der Zelle entweichende und hier durch Schlangenlinien angedeutete Gas 6 in die Kammer 2 ein. An den Wänden der Kammer 2 kondensiert die in dem Gas 6 enthaltene Mischung aus Wasser und Säure. Das Kondensat fliesst danach wiederum über die Gasöffnung 5 in die Zelle zurück.
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In der ersten Kammer 2 können ggf. noch Umlenkelemente oder dergleichen angeordnet sein, an denen die Säuremischung kondensiert und das Kondensat durch die Gasöffnung 5 zurück in die Zelle fliesst.
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Die beiden Kammern 2 und 3 weisen eine gemeinsame Trennwand 7 auf, in der ein länglicher schmaler Spalt 8, z. B. mit einer Breite von 0,5 Millimetern, angeordnet ist, durch den das Gas 6 gedrosselt in die zweite Kammer 3 strömt. Der Spalt 8 bildet einen hohen Fliesswiderstand für das Gas, sodass dieses länger in der ersten Kammer 2 verbleibt und dem Gas der grösste Teil der Säuremischung entzogen wird.
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Zu dem Spalt 8 führt noch ein mit der Trennwand 7 verbundener Umlenkwinkel 9, an dem weitere in dem Gas enthaltene Säuremischung kondensiert und durch die Gasöffnung 5 in die Zelle zurück fliesst.
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Das entfeuchtete Gas strömt durch die zweite Zelle 3 und durch einen stets offenen Auslass 10 in die Atmosphäre. Der Gasfluss von der Zelle bis in die Atmosphäre ist in den Figuren schematisch durch Pfeile angedeutet.
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Wie ersichtlich, steht die erste Kammer 2 nur über den Spalt 8 mit der zweiten Kammer in Verbindung und ist gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen.
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Die zweite Kammer 3 weist an ihrem Boden eine vorzugsweise kreisförmige Entnahmeöffnung 11 auf, deren abgeschrägter Rand einen Pass-Sitz 12 für eine Kugel 13 bildet. Die Kugel 13 fällt durch die Schwerkraft immer in den Pass-Sitz 12, sodass die Öffnung 11 gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen wird.
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Anstelle der Kugel 13 können andere Schliesselemente verwendet werden, die in einen ggf. anders geformten Pass-Sitz der Öffnung 11 fallen und die Öffnung verschliessen. Ebenso kann die Öffnung z. B. mit einer selbstschliessenden Federklappe von innen verschlossen werden.
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Durch den Auslass 10 der zweiten Kammer 3 kann ein Schlauch 14 eines nicht dargestellten Hydrometers geschoben werden, wobei der Schlauch eine abgeschrägte Spitze 15 aufweist. Mit dieser Spitze kann die Kugel, wie in 3 gezeigt, aus der Öffnung 11 geschoben werden, sodass der Schlauch in die Säuremischung der Zelle eintauchen und eine gewisse Menge der Säuremischung aus der Zelle entnommen werden kann. Mit einem bekannten Hydrometer kann dann der Säurewert der Zellenfüllung bestimmt werden.
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Auch diese Arbeiten können ausgeführt werden, ohne dass eventuell verschmutzte Teile der Zelle, der Batterie oder des Stopfens berührt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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