DE2310346C3 - Batterie von Lagerelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie von Lagerelementen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Es gibt eine Reihe von Fällen, bei denen derartige auf Abruf gelagerte Batterien für plötzliche Bedarfsfälle oder gefährliche Situationen vorgesehen und notwendig sind. Bis derartige Umstände auftreten, ist die Batterie nicht erforderlich, wozu es unerwünscht ist, die Batterie unbenutzt bei voller Benutzungsbereitschaft zu halten, Ja dann innere chemische Vorgänge sich abspielen können. Um also die Lebensdauer derartiger Batterien zu verlängern, können ihre Elemente so ausgebildet

sein, daß sie während der Lagerzeit nicht aktiv sind.

Eine Batterie der eingangs genannten Art ist durch die FR-PS 1094 210 bekannt Bei dieser können jedoch die einzelnen Elemente nicht vorgefertigt sein, denn sie sind lediglich durch entsprechende Ausnehmungen des Batteriegehäuses und darin eingesetzte Elektrodenmaterialien gebildet, was im Hinblick auf eine moderne Massenfertigung den Zusammenbau erschwert Besonders ungünstig erscheint es aber vor allem, daß im bekannten Falle keine Möglichkeit der voneinander unabhängigen Aktivierung der einzelnen Elemente besteht Denn die Aktivierung erfolgt durch ein allen Elementen gemeinsames, im Batteriegehäuse verschiebbares Organ, bei dessen Verkanten im Gehäuse die Folge wäre, daß mehrere Elemente oder gar die Gesamtzahl der Elemente nicht aktiviert wird.

Entsprechendes gilt für den Gegenstand gemäß DE-GM 19 02 056. Auch hier kann sich das Betätigungsorgan verklemmen und dadurch zumindest schlecht bewegbar sein, insbesondere dann, wenn man im Hinblick auf eine lange Lagerzeit Korrosionserscheinungen in den zur Aktivierung zu bewegenden Teilen mitberücksichtigt

Hiervon ausgehend ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fertigung einer Batterie mit Lagerelementen zu vereinfachen und damit einer Massenproduktion zugänglicher zu machen sowie Maßnahmen zu ergreifen, die bei störungsbedingter Verhinderung der Aktivierung eines der Elemente die Auswirkung dieser Störung auf die Aktivierung der anderen Elemente ausschließt Dies soll in kostengünstiger Weise durch einfache Maßnahmen geschehen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Dadurch, daß nach der Erfindung die Elemente für sich abgeschlossene, dichte Baueinheiten sind, läßt sich deren Fertigung mit den dazu besonderen Vorkehrungen von der Fertigung des Behälters trennen und es ist am Schluß nur noch ein einfaches Einsetzen dieser Elemente in den Behälter erforderlich. Darüber hinaus gewährleistet die Entriegelung des jedem Element eigenen, federvorgespannten Kolbens, daß bei beispielsweise Verklemmen eines solchen Kolbens davon die Funktionstüchtigkeit der anderen Kolben bezüglich der Aktivierung der Elemente nicht beeinflußt wird.

Die Unteransprüche enthalten weitere, mehr ins einzelne gehende, vorteilhafte und zweckmäßige konstruktive Merkmate des Gegenstandes der Erfindung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das auf der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Batterie;

F i g. 2 eine Unteransicht der Batterie gemäß F i g. 1 teilweise nach der Schnittlinie 2-2, teilweise nach der Schnittlinie 2/4-2/4 in F i g. 1 geschnitten;

F i g. 3 eine schematische Ansicht zur Darstellung, wie die ursprüngliche Lage des Arretierrings durch Anschlag an einen dünnen, zerbrechlichen Steg verändert werden kann, wenn der Steg durch Bewegung des Arretierringes in seine Losste'li'tig verbrochen wird;

F i g. 4 eine schematische Ansicht des Arretierringes und seines Betätigungsarmes zusammen mit den Betätigungsmitteln;

Fig.5 eine vertikale Schnittansicht entlang der b5 Schnittlinie 5-5 in F i g. 2 und

Fig.6 eine vertikale Schnittansicht gemäß der Schnittlinie 6-6 von F i g. 2.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, betrifft die Erfindung grundsätzlich eine Batterie mit einem Gehäuse für eine Mehrzahl elektrischer Elemente, hier beispielsweise acht Stück, wobei das Gehäuse im wesentlichen zylindrisch ist und einzelne Abteilungen um die Gehäuseachse aufweist, die zum Boden der Batterie hin offen sind, um das Einsetzen der jeweiligen Elemente zu ermöglichen, wonach ein Bodendeckel eingesetzt werden kann, um die Elemente an Ort und Stelle zu halten. An der Oberseite der Elemente sind entsprechende Mittel vorgesehen, um zum Zerbrechen der den Elektrolyten enthaltenden Phiolen zu dienen, wobei diese Mittel normalerweise in zurückgezogener Stellung gehalten sind, während die Batterie sich in inaktiver Wartestellung befindet, um durch eine einfache Maßnahme betriebsbereit zu werden, durch die die dem Zerbrechen der Phiolen dienenden Mittel freigelassen werden und so die Elemente aktivieren.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, weist ein Batteriebehälter 10 ein im wesentlichey zylindrisches Gehäuseteil 12 auf, das der Aufnahme einer Mehrzahl von Elementen 14 dient und in dem ein eigenes Abteil 16 für jedes der Elemente vorgesehen ist das, wie aus F i g. 2 ersichtlich, ein Teil eines Ringraumes zwischen der Außenwand des Gehäuseteils 12 und einer dazu konzentrischen Innenwand 18 ist, wobei radial gerichtete Trennwände 20 die Abteile 16 voneinander abgrenzen und für einen verhältnismäßig festen Sitz der Elemente 14 sorgen, wenn sie in ihr Abteil eingesetzt sind, wodurch ein Rappeln oder Sichbewegen der Elemente unter äußeren Einflüssen in Form von Stoßen oder Vibrationen verhindert ist.

Wie außerdem aus F i g. 1 ersichtlich, ist das Gehäuseteil 12 oben und unten offen. Dabei sind die Elemente 14 von unterhalb des Gehäuseteiles 12 in ihre Abteile einsetzbar und der Querschnitt jedes Abteils ist so bemessen, daß die Elemente sowohl zwischen den Trennwänden 20 als auch zwischen der Außenwand des Gehäuseteils 12 und der Innenwand 18 festsitzen. Zweckmäßig besteht das Gehäuseteil 12 aus Kunststoff. Die Oberseite jedes Elementes 14 sitzt fest in einer kreisförmigen Ausnehmung 22 gegen eine ringförmige Anschlagfläche 24, damit die Membran der Elemente 14 sich in der richtigen Position befindet, um durch ein Bruchelement 26 durchstoßen zu werden, das als Stange eines Kolbens 28 dargestellt ist, der koaxial in einer öffnung 30 einer oberen Tragwand 32 sitzt, die als kreisringförmige Deckelkonstruktion oberhalb der Abteile 16 dient Der Kolben 28 ist fingerhutförmig ausgebildet mit einer Abschlußwand 28/4 an seinem unteren Ende, wodurch er eine innere, koaxiale Ausnehmung 28C bildet, in die eine schraubenförmige Druckfeder 34 eingesetzt ist, die beim Zusammenbau des Ganzen zusammengedrückt wird und in dieser Stellung bleibt, solange die Batterie nicht benötigt wird, sich also in inaktiver Wartestellung befindet.

Um jeden der fingerhutförmigen Kolben 28 gegen die Kraft der zusammengedrückten Feder 34 in zurückgezogener Stellung zu halten, weisen die Kolben 28 an ihrem Oberende einen Ringbund 28D auf, der seinerseits in zurückgezogener bzw. vorgespannter Stellung gehalten wird durch einen Arretierring 36, solange die Batterie außer Betrieb ist.

In Jen F i g. 1 und 2 ist dieser Arretierring 36 als Kreisring dargestellt, der einen Hebelarm'36/4 aufweist, über den der Ring um einen kleinen Winkel von wenigen Grad schwenkbar ist, um die Arretierfinger 36ßaus ihrem Rasteingriff unter dem Ringbund 28Ddes

jeweiligen Kolbens 28 zu bringen. Dabei geraten die Finger 36/? in eine Stellung, die außerhalb des Umfangs des jeweiligen Ringbundes 28D liegt, so daß die Kolben 28 durch die Federn 34 vorgestoßen werden können, die sich bis dahin in vorgespanntem Zustand befanden.

Die sich waagerecht radial erstreckende Tragwand des Gehäuseteils 12 ist, wie aus Fi g. I und 2 ersichtlich, mit mehreren kreisförmig verteilten Vorsprüngen 40 versehen, deren Funktion eine doppelte ist. Im vorliegenden Zusammenhang dient die genauer aus F i g. 2 ersichtliche Anordnung dieser Vorsprünge 40 der Führung und zum richtigen Einsetzen des Arretierringes 36 beim Zusammenbau der Anordnung.

Damit der Arretierring auch hinsichtlich seiner Winkelstellung richtig eingesetzt werden kann, so daß er zunächst einmal zur Arretierung der Kolben 28 dient, weist das Gehäuseteil 12 einen senkrecht stehenden oberen Steg 42 auf, dessen bezogen auf F i g. 2 untere Kante 42/4 diese ursprüngliche Winkellage des Hebelarms 36/4 festlegt. Um den Arretierring 36 um wenige Grad zu schwenken, damit die Arretierfinger 36S unter dem jeweiligen Ringbund 28D der Kolben 28 freikommen, ist eine Betätigungsvorrichtung 45 vorgesehen.

Diese Betätigungsvorrichtung 45 weist eine mit einem Innengewinde versehene Stellmutter 45/4 auf, die einen Sechskantkopf 45S und am entgegengesetzten Ende einen Ringflansch 45Chat, über den die Mutter 45 in der sie aufnehmenden Ausnehmung 46 gehalten ist, derart, daß sie zwar drehbar, aber nicht axial verschiebbar ist. Durch Drehen der Mutter wird in diese ein Gewindestift 48 hineingezogen, der an seinem freien Ende einen mittigen Axialschlitz 50 aufweist, der das Ende des Hebelarmes 36/4 des Arretierringes 36 in sich aufnimmt. Die Befestigung des Gewindestiftes 48 am Hebelarm 36/4 geschieht durch einen Klemmstift 52.

Beim Einsetzen der Elemente 40 in das Gehäuseteil 12 werden die Elemente in geeigneter Weise zu einer Reihen- und/oder Parallelschaltung miteinander verbunden, je nach dem, welche Spannung und welche Stromstärke gewünscht wird, und die Endverdrahtung 55 wird mit Anschlüssen 60 verbunden, in die entsprechend passende Anschlußstücke eines äußeren, zu versorgenden Stromkreises eingesteckt werden können.

Sind diese elektrischen Verbindungen hergestellt, so wird der Boden des Gehäuseteils 12 verschlossen. Hierzu wird unter abzustützen vermögen. Der Schraubenkopf isolierendem Material gesetzt, die gleichzeitig als Druckscheibe gegen einen elektrisch leitenden Metallstreifen 64 dient, der in geeigneter Weise mit dem Boden des Metallbehälter der Elemente 14 punktverschweißt oder verlötet ist Daraufhin wird auf das Gehäuseteil 12 von unten ein Bodendeckel 66 aufgesetzt Dieser Bodendeckel 66 ist ein Kreisring mit bogenförmigen, senkrechten Stegen 66Λ, die so bemessen sind, daß sie in feste Rast- und Klemmverbindungen mit den unteren öffnungen der Abteile 16 zwischen der Außenwand des Gehäuseteils 12 und dessen Innenwand 18 treten.

Der Bodendeckel 66 weist außerdem eine radialen äußeren Steg Θ6Β auf, der sich gegen die äußere Unterkante des Gehäuseteils 12 anlegt, und schließlich radial innere Bogenabschnitte 66£ die in Anlage an die Unterkante der Innenwand 18 kommen.

Ist der Bodendeckel 66 aufgedrückt, so wird die so hergestellte Einheit mit einem äußeren Metallgehäuse 70 umgeben, um einen dichten und festen äußeren Verschluß zu bilden, der dadurch endgültig hergestellt wird, daß die Oberkante des Metallgehäuses 70 oben urr die Einheit umgebördelt wird, nachdem der Oberdecke aufgesetzt und in geeigneter Weise mit dem Gehäusetei 12 verbunden ist.

Wie bereits erwähnt, wird der Arretierring beirr Zusammensetzen durch die Vorsprünge 40 und durcl die Kante 42/4 des Steges 42 positioniert. Danach wire dann ein Oberdeckel 74 auf das Gehäuseteil Ii aufgesetzt und durch einige sich ihr Gegengewind«

ίο selbst schneidende Schrauben 76 befestigt, wie das au; den F i g. 1 und 2 ersichtlich ist. Danach wird dann, wie gesagt, die Oberkante des Metallgehäuses 70 bei 70/Ί umgebördelt, um einen zusätzlichen Verschluß de; Ganzen zu bilden.

Anschließend werden die Federmittel zur Aktivie rung der jeweiligen Elemente eingebaut Dazu ist dei Oberdeckel 74 mit zu den jeweiligen Elementer koaxialen Gewindebohrungen 80 versehen. Diese Gewindebohrungen 80 sind außerdem koaxial zu der öffnungen 30 in der Tragwand 32, so daß man die Kolbenstangen 26 koaxial zum zugeordneten Elemen in die öffnungen 30 einsetzen kann. Danach werder dann die fingerhutförmigen Kolben 28 durch die öffnungen 80 gesteckt und lose in die öffnungen 3( eingesetzt, wobei sich der jeweilige Ringbund 28D aul den zugeordneten Arretierfinger 36ßdes Arretierringe! 36 legt. Hierzu ist zu bemerken, daß die öffnungen 3t bei 30/4 im Durchmesser um soviel erweitert sind, daC sie einen etwas größeren Durchmesser haben als dei Ringbund 28D, so daß sich die Kolben 28 axial fre bewegen können, wenn sie vor Arretierring 3f losgelassen werden. Daraufhin wird dann durch die öffnungen 80 je eine Schraubenfeder 34 in entspannten: Zustand in die Ausnehmung 28C der Kolben 2t gesteckt. Nun werden die Federn in den arretierter Kolben 28 durch Schraubkappen 82 zusammengedrückt die sich in die Gewindebohrungen so weit eindreher lassen, daß man die gewünschte Vorspannung dei Federn 34 erhält.

Um die so hergestellte Batterie irgendwo anbringer zu können, kann sie mit einer Mehrzahl vor Befestigungsschrauben 90 versehen sein, für die geeignete Bohrungen 92 bei der Herstellung des Gehäuseteils 12 vorgesehen sein können, daß sie auch noch metallene zylindrische Hülsen 94 aufnehmer können, die beim Anziehen der Befestigungsschrauben 90 die Spannkraft abzustützen vermögen. Der Schrau benkopf an einem Ende der Hülsen und eine einzelne Scheibe am anderen Ende sorgen dafür, daß die Befestigungsschrauben nicht unbeabsichtigt aus der ι üiigcii iici aüSiäucii i

Durch die beschriebene Anordnung kann eine Gruppe von Lagerelementen als Batterie zusammengefaßt werden, die nahe der vorgesehenen Einsatzteile ir geeigneter Weise gelagert und angebracht werder kann, wobei die Lagerelemente inaktiv bleiben, bis ihre Benutzung erwünscht ist, und daher eine außerordentliche gute und lange Lagerfähigkeit haben. Soll die Batterie eingesetzt werden, so können die Elemente durch Drehen der Mutter 45 in aktiven Zustand versetzt werden, indem der Arretierring über den kleiner Winkel bewegt wird, der ausreicht, um die Arretierfinger 36 S aus ihrem Eingriff mit dem jeweiligen Ringbund 28£> der Kolben 28 zu bringen. Dann stoßen die vorgespannten Fedem 34 den zugeordneten Kolben 28 vorwärts, so daß die Abschlußwände 28Λ über die Kolbenstangen 26 auf die Membranen der zugeordneten Elemente eine Kraft ausüben, die ausreicht, die

zerbrechliche Phiole innerhalb der Elemente zu zerstören, so daß der Elektrolyt aus dieser Phiole in den für ihn vorgesehenen Arbeitsraum fließen kann.

Wie aus Fig. 2 und noch deutlicher aus Fig. 3 ersichtlich, ist die ursprüngliche Position des Arretierringes 36 durch einen verhältnismäßig dünnwandigen

Steg 42 gesichert, der leicht fortgebrochen werden kann, um die freie Drehbewegung des Arretierringes zu erlauben, damit die Arretierfinger 36ß (siehe F i g. 4) von dem jeweiligen Ringbund 28D der Kolben 28 frei 5 werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Batterie aus mehreren voneinander getrennt in einem Behälter aus elektrisch isolierendem Material angeordneten, bis zur Inbenutzungnahme elektrisch und elektrochemisch inaktiven Lagerelementen, wobei jedem Element ein einen flüssigen Elektrolyten enthaltendes, verschlossenes Gefäß zugeordnet ist, das über ein allen Gefäßen gemeinsames Organ von außen zur Entlassung des Elektrolyten an seine ι ο Arbeitsstelle zerbrechbar ist, wobei dem Organ Druckfedern zur Speicherung der zum Zerbrechen der Gefäße erforderlichen Kraft sowie Mittel zum Aufrechterhalten und Lösen dieser gespeicherten Kraft zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element ein eigenes, hermetisch abgedichtetes und Pole aufweisendes Gehäuse (14) hat und in sich das über eine einen Teil der Gehäusewand bildendende Verschlußmembran zerbrechbare Elektrolytgefäß enthält, daß alle Elemente in den Behälter (12, 32, 66, 82) eingesetzt sind, daß neben jedem Element als Kraftspeicher eine Druckfeder (34) angeordnet ist, die einerseits gegen den Behälter und andererseits über einen in einer Öffnung des Behälters auf die Verschlußmembran zum Zerbrechen des Elektrolytgefäßes zu bewegbaren Kolben (28) abgestützt ist, und daß die Kolben durch das gemeinsame Organ (36) bezüglich der gespeicherten Federkraft verriegel- bzw. gemeinsam entriegelbar sind.

2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Elemente (14) aufnehmende Gehäuseteil (12) im wesentlichen zylindrisch sowie in Axialrichtung oben und unten offen ist, daß im Gehäuseteil Abteile (16) zur Aufnahme und zum Einsetzen von unten der Elemente gebildet sind, daß das Gehäuseteil eine obere Tragwand als obere Anlage für die Elemente aufweist, daß diese Tragwand für jedes Element eine zu diesem koaxiale Öffnung (30) zum Zutritt des Kolbens (28) hat, daß das Gehäuseteil durch einen Bodendeckel (66) verschlossen ist, daß das Gehäuseteil einen Oberdekkel (74) zur Aufnahme der der Kraftspeicherung dienenden Mittel (28, 34, 36) trägt, und daß Mittel (70) zum Zusammenhalten von Oberdeckel, Bodendeckel und dazwischenliegendem Gehäuseteil vorgesehen sind.

3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben im wesentlichen ein an seiner dem zugeordneten Element (14) zügewandten Seite verschlossener (28A) Hohlzylinder ist, daß der Kolben an seinem anderen Ende einen radial nach außen vorstehenden Ringbund (28D^ aufweist, daß in der Ausnehmung (28Q des Kolbens die Druckfeder (34) sitzt, daß die Druckfeder zur Kraftspeicherung durch eine an ihrem dem Kolben abgewandten Ende angeordnete Kappe (82) vorgespannt ist, und daß das allen Kolben gemeinsame Arretierorgan (36) sich mit einem Arretierfinger (36ß^ unter den Ringbund (28D) jedes Kolbens erstreckt, um ihn gegen Bewegung unter dem Einfluß der vorgespannten Feder zurückzuhalten, bis das gemeinsame Arretierorgan betätigt wird, damit jeder Finger außer Eingriff mit dem zugeordneten Ringbund kommt. ^b5

4. Batterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuseteil (12) Mittel (40) zur Drehführung eines das gemeinsame Arretierorgan bildenden, koaxialen, kreisförmigen Ringes (36) aufweist, daß der Ring sich radial nach außen erstreckende Arretierfinger (36B) aufweist und daß das Gehäuseteil (12) Mittel (42) zur anfänglichen Positionierung des Arretierringes vor dem Aufsetzen des Oberdeckels (74) trägt, daß sich die Arretierfinger tangential zu den die Kolben (28) aufnehmenden öffnungen (30) und unter den Ringbund (28D) der in die ihnen zugeordneten öffnungen eingesetzten Kolben (28) erstrecken.

5. Batterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe als in den Oberdeckel (74) eindrehbare Schraubkappe (82) ausgebildet ist

6. Batterie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abteile (16) oben durch eine als Anschlag für die Elemente dienende, sich radial erstreckende Tragwand des Gehäuseteils (12) verschlossen sind und daß auf dieser Tragwand konzentrisch zur Gehäuseachse die Führungsmittel (40) für den Arretierring (36) angeordnet sind.

7. Batterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arretierring (36) einen radial gerichteten Hebelarm (36A) zu seiner Drehbetätigung über einen kleinen Schwenkwinkel aufweist.

8. Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel zur Verschwenkung des Arretierringes (36) eine am Hebelarm (36A) angreifende Schraube (48) sind.

9. Batterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gehäuseteil (12) ein Oberdeckel (74) zur Abdeckung und zur axialen Halterung des Arretierringes (36) sitzt, daß der Oberdeckel auf seiner Unterseite eine konkave Vertiefung aufweist, daß diese konkave Vertiefung mit einer konkaven Vertiefung in der Tragwand eine gemeinsame Achse bildend fluchtet, daß eine Mutter (45) mit einem Innengewinde koaxial in diesen Vertiefungen drehbar, aber axial unverschiebbar zwischen Gehäuseteil und Oberdeckel gelagert ist, daß mit dem Hebelarm (36,4^ des Arretierringes (36) ein Gewindebolzen (48) verstiftet ist und daß dieser Gewindebolzen durch Drehen der Mutter axial verschiebbar ist.

10. Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragwand einen Steg (42) zur anfänglichen Winkelpositionierung des Hebelarmes (36A) und damit des Arretierringes (36) aufweist.

11. Batterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (42) zerbrechlich ausgebildet ist, so daß er sich bei einer Schwenkbewegung des Hebelarmes durch Drehen der Mutter (45) wegbrechen läßt und eine weitergehende Schwenkbewegung des Hebelarmes zuläßt.