DE2537848C3

DE2537848C3 - Einfüll- und Kontrollvorrichtung für eine Batterie

Info

Publication number: DE2537848C3
Application number: DE2537848A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7303 Neuhausen Druecker; Ulrich 7300 Esslingen-Liebersbronn Kiess; Werner 7000 Stuttgart Koehler; Manfred Dipl.-Ing. 7126 Sersheim Stotz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1975-08-26
Filing date: 1975-08-26
Publication date: 1979-11-22
Also published as: IT1066593B; US4113925A; JPS5227529A; FR2322463B1; ZA765033B; SE7609417L; JPS5916391B2; GB1516907A; SE439709B; FR2322463A1; DE2537848A1; DE2537848B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einfüll- und Kontrollvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. w

Bei einer bekannten Einfüll- und Kontrollvorrichtung für eine Batterie (DE-PS 8 95 614) besteht der Boden der Einfüllkammer aus einem lose auf einem Ansatz der Kammerwand aufsitzenden ringförmigen Gleitkolben, der von dem Tauchrohr zentrisch und bewegungsl'est " durchsetzt ist. Die nach Beendigung eines Einfüllvorganges in der Einfüllkammer über dem Gleitkolben stehenbleibende Flüssigkeit soll dann dadurch später in die Batterie abfließen können, daß durch Erhöhung des Gasdruckes bei einem nachfolgenden Ladevorgang der Gleitkolben etwas angehoben und so das untere Ende des Tauchrohres Vom Flüssigkeitsspiegel abgehoben wird.

Bei einet anderen bekannten Einfüll- und Kontrollvorrichtung für eine Batterie (CH-PS 3 21 274) ist der ^M ringförmige Boden der Einfüllkammer ebenfalls vom Tauchrohr zentrisch und bewegungsfest durchsetzt sowie einteilig mit der in sich starren, zylindrischen Kammerwand ausgebildet

Bei einer bekannten Einfüll- und Kontrollvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches! (US-PS 23 46 937) wird der Boden der Einfüllkammer im wesentlichen aus einer in sich starrer, eine relativ weite Kontrollöffnung verschließenden losen Schließplatte gebildet, die eine zentrische kapillarartige Öffnung aufweist und zum Einführen des Flüssigkeiuhebers manuell aus der Einfüllkammer entfernt werden muß. Die kapillarartige Öffnung dient als Ablauf für nach einem Einfüllvorgang auf der Schließlplatte stehende Flüssigkeit — ist jedoch beim Einfüllen durch Kapillarwirkung verschlossen. Während auch bei dieser bekannten Vorrichtung das Tauchrohr ein genaues Einhalten des Flüssigkeits-Sollstandes beim Nachfüllen von destilliertem Wasser unabhängig von der Willkür des Wartungspersonales ermöglicht — ergehen sich hier durch die lose Schließlatte Schwierigkeiten. Durch ihre zur Batteriedeckwand versenkte Lage und den relativ engen Querschnitt der Einfüllkammer ist die Schließplatte schwer zugänglich, so daß letztere mit einem nach oben ragenden zusätzlichen Eingriffsteil versehen sein muß. Schließlich besteht die Gefahr, daß vergessen wird, die Schließplatte nach Beendigung der Kontrolle wieder in die Einfüllkammer einzusetzen, wodurch das Tauchrohr außer Funktion gesetzt ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, eine Einfüll- und Kontrollvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zur Erzielung einer vorteilhafteren Kontrollfunktion weiterzubilden.

Die erläuterte Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen des Palentanspruches 1 gelöst

Bei der Einfüll- und Kontrollvorrichtung nach der Erfindung kann der die Kontroilöffnung aufweisende Boden bewegungsfest zur zylindrischen Wand der Einfüllkammer angeordnet sein, so daß die mit dem Herausnehmen der Schließplatte verbundenen Nachteile der bekannten Einfüll- und Kontrollvorrichtung vermieden sind.

Um den lichten Querschnitt der Kontrollöffnung in deren nichl-aufgespreiztem Zustand besonders eng auslegen zu können, ist es bei der Einfüll- und Kontrollvorrichtung nach der Erfindung vorteilhaft, daß die Kontrollöffnung schlitzförmig ist.

Während bei der bekannten Einfüll- und Kontrollvorrichtung mit einer Schließplatte die Einfüllverbindung durch eine seitliche, geodätisch höher als die Schließplatte liegende Öffnung in der zylindrischen Wand der Einfüllkammer gebildet wird, durch deren Lage sich zwangsläufig eine stehende Flüssigkeitssäule über der Schließplatte nach Erreichen des Flüssigkeits-Sollstandes beim Einfüllen einstellt, ist es bei der Einfüll· und Kontrollvorrichtung nach der Erfindung vorteilhaft, daß der Boden weitere Öffnungen als Einfüllverbindung aufweist.

Um ein unbeabsichtigtes Überfüllen der Batterie über das Tauchrohr zu verhindern, ist es bei der Einfüll· und Kontrollvorrichtung nach der Erfindung vorteilhaft, daß das Tauchrohr an der Austritlsseite eine Kapillarverengung zeigt

Wenn die Einfüllkammer durch den üblichen Stopfen mit einer Entlüftungsöffnung abgeschlossen ist, besteht die Gefahr daß unter der Wirkung des Innendruckes im Gasungsraum Elektrolytflüssigkeit aus der Einfüllkammer über die Entlüftungsöffnung ausgeworfen wird. Diese Gefahr ist beim Ladungsvorgang besonders groß.

da dann vermehrt Gasbildung auftritt. Um das Auswerfen von Elektrolytflüssigkejt wegen ihrer chemischen Aggressivität zu vermeiden, ist es bei der Einfüll- und Kontrollvorrichtung nach der Erfindung vorteilhaft, daß der Stopfen einen Stutzen aufweist, der beim Einsetzen den Boden durchdringt und dadurch Druckausgleich zwischen Gasungs^aum und der Atmosphäre herstellt. Die Durchtrittsöffnung für den Stutzen muß beim Nachfüllen von destilliertem Wasser verschlossen sein. ίο

Eine einfache Montage des Stutzens ist bei der Einfüll- und Kontrollvorrichtung nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Stutzen in ein inneres Standrohr des Stopfens eingesetzt ist.

Eine besonders Durchtrittsöffnung für den Stutzen ist ι ~> bei der Einfüll- und Kontrollvorrichtung nach der Erfindung dadurch eingespart, daß die Kontrollöffnung sternförmig ist und der Stutzen das Sternzentrum durchsetzt.

Bei der Einfüll- und Kontrollvorrichtung nach der jn Erfindung ist ein besonders großer Einfüllqr.?rschiiitt zum Einfüllen dadurch erreicht, daß der freie Strömungsquerschnitt auch der öffnungen für die Kontrolle und den Druckausgleich so eng bemessen ist, daß sich eine die Öffnungen gasdicht absperrende Flüssigkeits- ü vorlage unter dem Einfluß von Kapillarwirkung und des Überdruckes bildet, der sich beim Einfüllvorgang im Gasungsraum einstellt, wenn die Flüssigkeit in die Eintrittsöffnung des Tauchrohres eingetreten ist.

Um einen großen Einfüllquerschnitt auf engem Raum jo durch Verwendung von jeweils als Kammerverbindung arbeitenden Druckausgleichs- und Kontrollöffnung zu erhalten, ist es vorteilhaft, daß die Kontrollöffnung sternförmig ist und die Druckausgleichsöffnung im Zentrum der Kontrollöffnung liegt. Hierbei arbeiten die a zwischen den sternförmig zueinander angeordneten Schlitzabschnitten liegenden Wandsektoren als biege·· elastische Federzungen, die beim Einsetzen eines Flüssigkeitsh"bers in den zentrischen Öffnungsbereich des Sternschlitzes rückstellend aufgespreizt werden. w

Bei Batterien ist es bekannt, daß der Schraubverschluß eine als Flüssigkeitsabscheider und Batterie-Entlüftung arbeitende Labyrinthkammer aufweist, deren Innenraum über eine Entlüftungsöffnung mit der Atmosphärr und mittels eines Stahlrohres mit dem Innenraum des Einfüllstutzens verbunden ist.

In Anwendung der Erfindung auf derartige Batterien kann die Anordnung in einfacher und vorteilhafter Weise so getroffen sein. d<;!3 ein sowohl koaxial als auch bewegungsfest zum Standrohr angeordneter rohrförmi- >» ger Verbinr'ungsstut7en eine in einem Bodenteil der Einfüllkammer vorgesehene Druckausgleichsöffnung mit dem Innenraum der Labynnthkammer verbindet.

Wie eine Ein(ul! und Kontrollvorrichtung für eine Batterie nach der Erfindung im einzelnen ausgebildet sein kann, ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. I einen die Achse eines durch einen Stopfen verschlossenen Einfüllstutzens einer Battenezelle ent- M) haltenden Teilschnitt nach Linie l-l in F i g. 2 durch eine Starter-Batterie eines Kraftfahrzeuges in vergrößertem Maßstab,

F i g. 2 einen Teilquefschnill der Starter-Batterie nach Linie Ii-Il der Fig. 1 und

Fig.3 einen TeilschniU entsprechend Fig. I durch die Starter-Batterie bei entferntem Stopfen.

Von der dargestellten Starter-Batterie sind lediglich die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Einzelheiten gezeichnet. Mit Bezug auf Fig.3 ist in die Deckwand 10 der Bauerie 11 ein Einfüllstutzen 12 versenkt eingelassen, über den eine nicht näher dargestellte Batteriezelle mit Elektrolytflüssigkeit und destilliertem Wasser befüllt wird. Der Innenraum des Einfüllstutzens 12 stellt eine Einfüllkammer 13 dar, die durch einen mit der zylindrischen Wand 14 des Stützten* einteilig ausgebildeten Boden 15 gegenüber dem Gasungsraum 16 abgeteilt ist, der im Batterie Innenraum unterhalb der Deckwand 10 liegt Der Boden 15 ist mit einer zentrisch zur Achse des Einfüllstutzens 12 angeordneten und sternförmig ausgebildeten Kontrollöffnung 17 (Fig. 2) sowie mit weiteren, zwischen den Schlitzarmen 18 der Kontrollöffnung 17 angeordneten öffnungen 19 versehen. In einem verstärkten Wandabschnitt 20 der zylindrischen Wand 14 verläuft ein Einfüllentlüfungskanal 21 parallel zur Achse des Einfüllstutzens 12. Die atmosphären^eitige Austrittsöffnung 22 des Einfüllentlüftungskaxales 21 liegt an einer Kapillarverengung 23. Die im Batterie-Innenraum einmündende Eintrittsöffnung 24 des Einfüllentlüftungskanales 21 ist geodätisch geringfügig tiefer angeu'dnet als der bei 25 angedeutete Flüssigkeits-Sollstand der Batterit/elle. Wird über die atmosphärenseitige Öffnung 45 der Einfüllkammer 13 Flüssigkeit in den Batterie-Innenraum eingefüllt, dann entweicht aus lpt/terem Luft über das Tauchrohr 20, 21 so lange, bis die Flüssigkeit in der Eintrittsöffnung 24 steht und der Einfüllentlüftungskanal 21 dadurch gegenüber dem Gasungsraum 16 oberhalb des f lüssigkeitsstandes abgesperrt ist. Bei einem weiteren Befüllen des Batterie-Innenraumes könnte Luft bzw. Gas aus dem Gasungsraum 16 an sich nur noch über die öffnungen 17 und 19 im Boden 15 der Einfüllkammer 13 in die Atmosphäre entweichen. Da die Öffnungen 17 und 19 geodätisch auf einer Höhe liegen und der Boden 15 eben ausgebildet ist. sind beim Einfüllen alle Öffnungen von Flüssigkeit durchströmt. Die Weite 26 der Schlit/arme 18. der Durchmesser 27 des Sternzentrums 28 der Kontrollöffnung 17 sowie der Durchmesser 29 der Öffnungen 19 sind jedoch in Abstimmung auf die physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit und des Werkstoffes des Bodens 15 so eng beme'sen, daß unter dem Einfluß des sich im Gasungsraum 16 aufbauenden Überdruckes beim weiteren Nachgießen von Flüssigkeit Kapillarwirkung in den Öffnungen 17 und 19 einsetzt und dadurch sich eine bei 30 angedeutete Flüssigkeitsvorlage in und über den Öffnungen 17 und 19 aufbaut, die das Entweichen von Luft oder Gasen aus dem Gasungsraum 16 blockiert. Dadurch kann keine Flüssigkeit mehr in den Batterie-Innenraum eintreten, aLch v/enn weiterhin Flüssigkeit in den Einfüllstutzen 12 eingefüllt wird. Infolgedessen ist ein unbeabsichtigtes Überfüllen der Batterie nicht möglich. Dabei verhindert die Kapillarverengung 23 das Eintreten von Flüssigkeit über die Austrittsöffnung 22 des Einfüllenllüftungskana-Ies21 in den Batten^-lnnenraum.

Der Einfüllstutzen 12 ist mit einer Schraubfassung 31 für einen Stopfen 32 versehen, mit dem die Öffnung 45 der Einfüllkammer 13 verschließbar ist (Pig. I). Der hohl ausgebildete Stopfen 32 ist mit einer inneren Labyrinthkammer 33 versehen, die über eine Entgasgungsöffnung 34 mi' der Atmosphäre in Verbindung steht. Der batlerieseilige Eintritt der Labyrinthkammer 33 wird von einem zenlrisch am Boden 35 der Kammer angeordneten Standrohr 36 gebildet, dessen obere Öffnung 37 in die Labyritilhkammer 33 ausmündet. In

die untere Öffnung 38 des Standrohres 36 ist ein die Einfüllkammer 13 durchsetzender rohrförmiger Stutzen 39 fest eingesetzt, dessen untere Öffnung 40 geodätisch oberhalb des FlüssigkeitS'Sollstandes 25 liegt und dadurch die obere Öffnung 37 des Standrohres 36 mit dem Gasungsraum 16 verbindet. Zwischen die obere Öffnung 37 und die Entgasungsöffnung 34 ist wirkungsmäßig ein Ringraum 41 der Labyrinthkammer 33 geschaltet, in den Luft oder Gas von der Öffnung 37 her über eine Eintrittsöffnung 42 eintreten kann. Geht man davon aus, daß diese Eintrittsöffnung 42 ständig für den Durchtritt von Luft oder Gas offen ist — dann stellt der Stutzen 39 zwangsläufig einen Druckausgleich zwischen der Atmosphäre und dem Gasungsraum 16 her. Dieser Druckausgleich hebt die nach dem Ein- bzw. Nachfüllvorgang verbliebene Flüssigkeitsvorlage 30 in der Einfüllkammer 13 auf — diese Flüssigkeitsmenge fließt in den Batterie-Innenraum ab. Der Stutzen 39 uurchseizi das Siernzenirum 28 der Koniroiiöfmung Ϊ7, das dadurch eine Druckausgleichsöffnung im Boden 15 der Einfüllkammer 13 darstellt, die beim Nachfüllen von destilliertem Wasser ebenfalls eine Flüssigkeitsvorlage beim Erreichen des Flüssigkeits-Sollstandes 25 bildet.

Die Kontrollöffnung 17 ist in ihrem freien Strömungsquerschnitt rückstellend erweiterbar ausgebildet, um das Einführen eines Flüssigkeitshebers zur Kontrolle des Säuregehaltes der Elektrolytflüssigkeil zu ermöglichen. Zu diesem Zweck würde es an sich genügen, wenn die Kontrollöffnung 17 einen einfachen, gerade verlaufenden Schlitz im Boden 15 bilden würde. Dies erfordert eine relativ hohe Elastizität für den Werkstoff des Bodens 15. Um den Boden 15 einteilig mit dem übrigen Batteriegehäuse ausführen zu können, das üblicherweise aus einem Kunststoff mit relativ niedriger Elastizität besteht, ist die Kontrollöffnung 17 sternförmig ausgebildet. Auf diese Weise ergeben sich > biegeelastische, als federnde Zungen durch den Flüssigkeitsheber aufspreizbare Bodensektoren zwischen den Schlitzarmen 18, die trotz der relativ geringen Elastizität ihres Werkstoffes der Konlrollöffnung 17 die gewünschte Eigenschaft der rückslelMnden Erweiter-

barkeit ihres Öffnungsquerschnittes geben. Die Kontrollöffnung 17 weist demnach drei Funktionen auf. Beim Nachfüllen von destilliertem Wasser dient sie zusammen mit den anderen Öffnungen 19 im Boden 15 als Einfüllöffnung, in der beim Erreichen des Flüssig-

keits-Stollstandes 25 Kapillarwirkung eintritt, wodurch sich eine Flüssigkeitsvorlage bildet, die den Gasungsraum 16 gegenüber der Atmosphäre absperrt. Wenn der Einfüllstutzen 12 durch den Stopfen 32 verschlossen ist, vermittelt das Siernzentrum 28 der Kontroüöffnung 17

2ö in Zusammenarbeit mit dem Stutzen 39 und der Entgasungsöffnung 34 einen Druckausgleich zwischen Gasungsraum 16 und Atmosphäre. Und Schließlich dient die Kontrollöffnung 17 zum Einführen des Flüssigkeitshebers.

Die Austrittsöffnung 22 des Einfüllentlüftungskanales 21 mündet in einer an die Schraubfassung 31 angrenzenden konischen Sitzfläche 43 (Fig.3) des Einfüllstu^ens 12. Der Stopfen 32 ist mit einer korrespondierenden konischen Dichtfläche 44 versehen (Fig. 1), die die Austrittsöffnung 22gegen Atmosphäre verschließt, wenn sich der Stopfen 32 in seiner in F i g. 1 gezeichneten Verschlußstellung befindet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: (5 37

1. Einfüll- und Kontrollvorrichtung für eine Batterie, die ein den Elektrolytstand begrenzendes Tauchrohr und eine Einfüllkammer aufweist., die ' beide durch einen Stopfen verschließbar sind, und bei der der Boden der Einfüllkammmer eine kapillarartige Öffnung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (15) elastisch und die Öffnung als aufspreizbare Kontrollöffnung (17) ^|(1 ausgebildet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollöffnung (17) schlitzförmig ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (15) weitere Öffnungen (19) als Einfüllverbindung aufweist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche ' bis 3, dadurch gekennzeichnet, cla'B das Tauchrohr (20, 21) an der Austrittsseite eine -« Kapillarverengung (23) zeigt

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (32) einen Stutzen (39) aufweist, der beim Einsetzen den Boden (15) durchdringt und dadurch ²^ Druckausgleich zwischen Gasuiigsraum (16) und der Atmosphäre herstellt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dali der Stutzen (39) in ein inneres Standrohr (36) des Stopfens (32) eingesetzt ist. ⁱ⁽⁾

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadivch gekennzeichnet, dalt der freie Slrömungsquerschnllt der Öffnungen (17 und 19) so eng bemessen ist, dali sich :ine die Öffnungen gasdicht absperrende Flüssigkeitsvorlage unter dem ⁵ⁱ Einfluß von Kapillarwirkung und des Überdruckes bildet, der sich beim Einfüllvorgang im Gasungsraum (16) einstellt, wenn die Flüssigkeit in die Eintrittsöffnung (24) des Touchrohres (20,21) eingetreten isi

8. Vorrichtung nach mindestens einem der ■"' Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dall die Kontrollöffnung (17) sternförmig ist und der Stutzen (39) das Sternzentrum (28) durchsetzt.