DE2356465B2

DE2356465B2 - Akkumulatorenzelle für Fahrzeugbatterien

Info

Publication number: DE2356465B2
Application number: DE2356465A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Ing. Dr. 5800 Hagen Brinkmann; Gerwin 5820 Gevelsberg Trippe
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1973-11-12
Filing date: 1973-11-12
Publication date: 1980-09-25
Also published as: NL7410947A; FR2251107B1; BR7409287A; SU597354A3; NO144369C; DE2356465A1; CA1018247A; FR2251107A1; GB1463734A; AR202037A1; US3996065A; NL172287C; SE410251B; NL172287B; JPS5838913B2; NO144369B; DE2356465C3; JPS5079728A; IT1025050B; SE7412055L

Description

Die Erfindung betrifft eine Akkumulatorenzelle für Fahrzeugbatterie!!, insbesondere füi Untersee-Boot-Hnttcricn, mit positiven und negativen Platten, die durch elastische Elemente gegen das Zellengc hiiusc abgestützt sind.

Blei-Akkumulatoren enthalten im allgemeinen auf dem Hoilcn der Akkumiilatoren-Zcllcngefäße angeordnete Prismen auf denen dir positiven und negativen Platten eines Plaltensatz.es ι ilien. Diese Prismen bestehen vornehmlich aus dem gleichen Material wie das Zellengefaß und werden bei der Herstellung des Zellengefäßes als fester Bestandteil des Gefäßes mit ausgeformt.

Stöße oder Erschütterungen worden bei Batterien im allgemeinen über die Aufstellfläche, den Zellenboden sowie über die Prismen auf die Plattensätze über-.tragen. Da das für die Zellengefäße verwendete Material nur eine begrenzte Elastizität besitzt, werden

κι Stöße oder Erschütterungen unabgeschwächt an die Plattensätze weitergegeben. Als Folge können Zerstörungen oder Beschädigungen an den Plattensätzen auftreten.

Der Einsatz von federnden bzw. stoßdämpfenden Elementen im Akkumulator ist bekannt.

In der DE-PS 68 873 ist ein Akkumulator beschrieben, dessen Elektrodenplatten an ihrem oberen Rand über Federelemente mit dem Gehäusedeckel verbunden sind, während der untere Plattenrand ohne eigene

2(i Federelemente am Gehäuseboden befestigt ist. Da die Abfederung der oberen Plattenränder jedoch keine ausreichende Dämpfung bietet, werden Rüttel- und Stoßbewegungen des Gefäßbodens auf die unteren Plattenränder und somit auf die gesamten Elektrodenplatten übertragen.

Aus der CH-PS 163 108 ist ein elektrischer Sammler bekannt, dessen negative Elektrodenplatten mit umlaufenden bzw. U-förmigen Gummirändern versehen sind. Der Gehäuseboden enthält zur Abstützung

M) des Plattensatzef, mehrere Auflagen, zwischen denen sich ein Schlammraum zur Aufnahme herabfallender Teilchen befindet. An, seinem oberen Ende wird der Plattensatz durch Gurnmischeibcn elastisch gehalten, welche die als Stromableiter dienenden Polbolzen umfassen. Die Platten sind somit gegen die beim Fahren auftretenden Stöße geschützt. Ein durch die Auflagefläche des Zellendcckels gebildeter Ansehlag sorgt für eine fest vorgegebene Vorspannung der auf den Auflagen am Gehäuseboden ^gestützten Teile

4(i der Gummibänder.

Die am Gehäuseboden befindlichen Auflagen erfordern jedoch eine Gehäuseform, die von den üblichen Akkumulatorengehäusen abweicht. Außerdem müssen die negativen Elektrodenplalten an ihrem

4s oberen Rand mit jeweils zwei Aussparungen versehen werden, um die Gummibänder gegen seitliches Verschieben zusichern. Hieraus ergibt sieh ein verhältnismäßig hoher technischer Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu

si! vermeiden und eine Akkumulatorenzelle zu entwikkcln, die eine einfache, wirkungsvolle Vorrichtung enthält, mit der die von außen einwirkenden Stöße und Erschütterungen im Zelleninneren abgeschwächt und gedämpft werden.

ss Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Platten durch den Stromableiter umfassende obere Federelemente an der Polbolzendurchführung gegen den Zellendeckel abgestützt sind, daß die Federelemente zwischen einem gegen die Innenfäche des Zellendcckels

'<" gepreßten Dichtring und einem auf dem Stromableiter aufgeschobenen Gegenlager angeordnet sind, daß die Federelemenle sicli zwischen der Außenfläche des Zellendcckels und einem auf den Stromableiter aufgebrachten King befinden und daß zusätzlich durch

r.s untere Fcdcrclemente die Platten gegen ilen Zellen boden abgestützt sind.

l'j'findungsgemäß weiden bei Zellen mit einem hohen Gewicht Fußstützen an dem Zellenboden vorgc-

sehen, in deren Ausnehmungen die Plattenfüße teilweise eingreifen, wobei die Plattenfüße und die Ausnehmungen der Fußstützen unterschiedliche Flankenwinkel besitzen. Erfindungsgemäß sind die oberen und die unteren Federelemente diagonal angeordnet.

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Gemäß Fig. 1 sind gegenpolige Plattenblöcke im Zellengefäß 13 angeordnet, die Polbolzen 1 ragen teilweise aus dem Zellengefäß 13 heraus. Innerhalb der Zellengefäße 13 ist eine trogförmige Einlage 14 aus elastischem Materia!, vorzugsweise aus Gummi angeordnet, welche die seitlichen Wände und den Boden des Zellengefäßes 13 abdeckt. Sie soll verhindern, daß bei einer Beschädigung des verhältnismäßig unelastischen Zellengefäßes 13 Elektrolyt infolge von Undichtigkeit austritt. Um den Hals des Polbolzens 1 sind zwei Halbschalen 7 herumgelegt, die von der übergestülpten Hülse 6 fixiert werden. Die Hülse 6 besteht aus elektrolytbeständigem, elastischem Kunststoff oder Gummi mit einer relativ harten Dehnungscharakteristik. Auf die Hülse 6 ist ein Ring 5 aus Gummi oder Kunststoff aufgelegt, der jedoch eine relativ weiche Dehnungscharakteristik hat. Dieser weiche Ring 5 dichtet außerdem einmal zur unteren Seite 9 des Zellendeckels 8 und andererseits zum Schaft des Polbolzens 1 ab.

Oberhalb des Zellendeckels 8 befinden sieh ebenfalls ein oder mehrere Ringe 4 aus elektrolylbeständigem, elastischem Kunststoff oder Gummi mit weicher Dchnungscharakteristik. Auf dem Ring 4 ist eine Unterlegscheibe 3, die durch die Polmutter 2 mehr oder weniger fest aufgeschraubt ist, angeordnet.

Durch das Anziehen der Polmutter 2 kann man über den Polbolzen 1. die Polbrücke 10 und die beiden Halbschalen 7 die Hülse 6 und den Ring 5 von unten her sowie den Ring 4 von oben her an den Zellendekkel 8 pressen. Durch mehr oder minder starkes Anziehen der Polmutcr 2 läßt sich eine unterschiedliche Vorspannung der Elemente 4, 5 und 6 erreichen.

Vordem Einbringen der Plattensätze 12 in das Zellengefäß 13 werden die Fußstützen 21 auf die Füße 22 der positiven bzw. der negativen Platten gezogen. Die Fußstützen 21 sind aus elektrolytbeständigem Material, /.. B. Gummi oder Kunststoff, hergestellt und so ausgelegt, daß sie eine weiche Dehnungscharaktcristik haben. Die Flankenwinkcl der Füße 22 und der Fußstützen 21 sind unterschiedlich, damit die Dehnungscharakteristik bei härteren Stoßen härter wird, indem der Fuß die Fußstütze weiter dehnt und schließlich auf den Boden drückt. Die Abstützung der Platte ist außerdem noch diagonal zur Aufhängung angebracht, so daß eine Verformung des Gitterrahmensund eine Vorschiebung der einzelnen Platten innerhalb des Plattensatzes 12 erfolgen kann.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Federclemente 4, 5, 21 aus Gummi und die Fedcrclcmcnte 6, 22 aus Kunststoff, insbesondere aus Polyäthylen, herzustellen.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt einmal darin, daß nieder-, mittel- oiler hochfrequente Rüttelungen mit geringem Hub und geringer Beschleunigung, die von außen auf das Zellengefäß kommen, vom Plattensat/, weitgehend ferngehalten und gedämpft werden Solche Küttelutiger. können hei Fahi/.eugantriebshal· tericn durch die Eigenschaften des Fahrweges und durch die Erschütterungen des Motors erzeugt werden. Der Vorteil dieser Anordnung liegt aber auch darin, daß auch einmalige harte Stöße mit großer Beschleunigung, die von außen auf die Zelle einwirken, vom Plattenblock weilgehend ferngehalten und gedämpft werden.

Diese Vorteile werden dadurch erreicht, daß
1. die Vorrichtungen zum Aufstellen des Plattensatzes auf dem Boden und zum Aufhängen am Zellendeckel, insgesamt gesehen, eine progressive Dehnungscharakteristik haben.
tu 2. die Aufhängung des Plattenblockes am Zellendeckel und die Abstützung des Plattenblockes am Boden diagonal zueinander angeordnet sind und somit die allgemein senkrecht auf das Zellengefäß einwirkenden Kräfte derart auf den Plattenblock einwirken, daß ihre Kraftwirkungslinien möglichst weiten Abstand voneinander haben.

3. die Anordnung der Plattenblockaufhängung am Deckel es ermöglicht, daß das gesamte Zellenge- :n faß mit seinen in geringem Maße elastischen,

senkrechten Wänden und seinen in geringem Maße elastischen, waagerechten Zellendeckel als zusätzliches Federelement in das Dämpfrngssystem integriert ist.

4. lürch die elastische Aufhängung bzw. Abstützung des Plattensatzes gegenüber dem Zellengefäß eine von außen eingeprägte Beschleunigung zu einer Relativbewegung des Plattenblockcs gegenüber dem Zellengefäß fühn.

κι Infolge dieser Relativbewegung wird der Elektrolyt, der sich innerhalb des Zellengefäßes befindet, mit relativ hoher Geschwindigkeit durch den eng gepackten, eine recht große Oberfläche bildenden Platteiisatz hilldurchgedrückt. Durch den hierbei auftretenden. .»5 wegen der großen Reibungsfläche und des dicht gepackten Plattensatzes relativ großen Strömungswiderstand tritt eine beträchtliche Dämpfung der Relativbewegung auf. Diese Dämpfung, durch Bivmsung der Relativbewegung infolge des hohen Strömungswiderstandes, hat den Vorteil, daß die Bremskräfte an dei gesamten Oberfläche aller positiven und negativen Platten und der dazwischenliegenden Separatoren angreifen. Somit führt die sehr große, gesamte Bremskraft nur zu minimalen mechanischen Beanspruchun- -15 gen an allen Teilen des Plattensatzes.

Die progressive Dehnungscharakteristik der Aufhängung des Plattensalzes wird durch Zusammenfügen von Elementen mit weicher und harter Dchnungscharakteristik erreicht.

5M Die progressive Dehnungscharaktcristik der Aufhängung des Plattensatzes wird durch die unterschiedlichen Flankenwinkel :im Plattenfuß und an der Fußstiit;.j erreicht. Durch diese unterschiedlichen Flankenwinkcl wird die Fußstütze aufgeweitet, bis der Fuß .v> auf dem Gummi iiiiftrifft und die Charakteristik hart wird.

Die weiche IX-hnungscharakteristik dient zur Fernhaltung und Dämpfung von Rüttclbcanspruchimg von außen.

mi Die Slölic mit großen Beschleunigungen führen n\ starken Verschiebungen in ilen /.eilen iK.d überschreiten somit schnell die weichen /.onen. Die großen Kräfte werden dann auf relativ kleinen Wegen aufgefangen. Da/u kommt, daß sieh die Platten gegen die <o Separatoren reihen und sieh eine Dämpfung durch Re i lisch I uß\e rhi nil u ng ergibt.

Eine weitere Ausbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Die

Figuren zeigen die Abstützung durch Fedcrelemenle jeder einzelnen Platlenfahne. Diese ist hei llochlcisliiTigszellen. die ein relativ geringes Gewicht haben, hei einer Fahnendurchführung durch ilen Zellendekkel 8 ausreichend.

Auf die aus dem Zellengefüß 13 herausragenden Plattcrifahnen 11 ist ein Gegenlager 20. das prismatisch und aus elektrolytbestätuligem Material ist. aufgelegt. Darauf befindet sich der untere Federkörper 19 aus einem prismatischen, elastischen Material sowie der untere Dichtungsring 18. der die [-'ahne 11 gegen die Deckelgummierung 9 des Zellendeekcls 8 und gegen den Fahnenschaft unterhalb des aufgelegten Deckels 8 abdichtet.

Oberhalb des Deckels befindet sich der obere Dichtungsring 17 sowie derohere lederkörpci 16 und der meist metallische Preßring 15. Die notwendige Vorspannung der gesamten Dämpfungsvorrichtung \mrd durch die Verschwenkung der Polbrücke 10 mit der bzw. den l'olfahnen 11 gewährleistet. Die meist prismatische, metallische Polbrücke wird dabei unter einem vorgewählten Andruck aufgeschsveiBt.

Zweckmäßii'.crweise sind die Fedcrclemcntc 17. 18 aus (iummi und die I cdcrclcmente 15. 19 aus Kunststoff gefertigt.

Hei dieser Ausführiingsform ergehen sich im wesentlichen die gleichen Vorteile wie bei einer Ausführungsform nach der Fig. I. Handelt üs sich um Flochleistungs/.ellen mit einem iclativ geringen Gewicht, so ist die Abstützung der einzelnen Platten gegen den Moden mit Hilfe eines Feilcrelemcntes nicht erforderlieh, bei Zellen mit schweren l'latleiihlöcken sind jedoch auch am Moden der Zelle I ederelemente vorzusehen.

Hierzu 2 Watt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Akkumulatorenzelle für Fahrzeugbatterien, insbesondere für Untersee-Boot-Batterien, mit positiven und negativen Platten, die durch elastische Elemente gegen das Zellengehäuse abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten durch den Stromableiter (1, 11) umfassende obere Federelemente (4, 6,16,19) an der Polbolzendurchführung gegen den Zellendeckel (8) abgestützt sind, daß die Federelemente (6,19) zwischen einem gegen die Innenfläche des Zellendeckels (8) gepreßten Dichtring (5,18) und einem auf dem Stromableiter (1, 11) aufgeschobenen Gegenlager (7, 20) angeordnet sind, daß die Federelemente (4,16) sich zwischen der Außenfläche des Zellendeckels (8) und einem auf den Stromableiter aufgebrachten Ring (2, 15) befinden und iiaß zusätzlich durch untere Federelemente (21) die Platten gegen den Zellenboden abgestützt sind.

2. Akkumulatorcnzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Federelemente im Verhältnis zur Plattenfläche zueinander diagonal angeordnet sind.

3. Akkumulatorenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Federelement (6) einen als Polschaft ausgebildeten Stromableiter (1) umfaßt, dessen Gegenlager (7) auf einer Polbrücke (10; aufsitzt und daß Federelement (4) zwischen einer Ringmutter '2) und einem gegen die Außenfläche des 7ellendeckels (8) gepreßten Dichtring (5) angeordnet ist

4. Akkumulatorenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Federelemcnt (19) und der Innenfläche des Zellendekkels (8) sowie zwischen der Außenfläche des ZeI-lcndeckels(8)unddcm Federclement (16) jeweils ein Dichtungsring (17, 18) angeordnet ist, daß der Stromableiter (11) als Plattenfahne ausgebildet ist und daß das Gegenlager (20) zwischen Federel·.-ment (19) und Platte (12) den Stromableiter (11) umfassend angeordnet ist.

5. Akkumulatorenzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Federelemente (21) am Zcllcnbodcn angeordnete Fußstützen sind, in deren Ausnehmungen die Plattenfüßc (22) teilweise eingreifen und daß die Plattenfüßc (22) und die Ausnehmungen der Fußstützen (21) trapezförmige Profile mit unterschiedlichen Flankcnwinkcln besitzen.