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Röhrchenelektrodenplatte für Bleiakkumulatoren
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Gegenstand der Erfindung ist eine Röhrchenelektrotienplatte für Bleiakkumulatoren.
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Röhrchenelektrodenplatten für Bleiakkumulatoren bestehen aus einer
Vielzahl nebeneinanderliegender rohrförmiger Elektroden. Dabei ist die aktive Masse,
die um einen aus Blei bestehenden Ableiterkern angeordnet ist, von einer separierenden
Hülle umgeben, die entweder als Einzelrö#rchen oder als eine aus einer Vielzahl
von nebeneinanderliegenden Röhrchen bestehende Tasche ausgebildet ist.
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Diese Elektrodenhüllen sind im Betrieb des Akkumulators starken mechanischen
und chemischen Belastungen ausgesetzt, sie bestehen oft aus Glasfasermaterial oder
insbesondere auch aus Kunststoffasern oder Mischungen dieser Materialien und sind
gegebenenfalls aus mehreren Schichten, auch aus unterschiedlichen Materialien, aufgebaut,
oder das Material ist noch mit Kunststoffdispersionen imprägniert und danach getrocknet,
um eine zusätzliche Festigkeit zu erhalten.
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Zur Herstellung von Röhrchenelektrodentaschen ist es beispielsweise
bekannt (DT-PS 1 596 074), zwei Faserflächengebilde aus säure- und oxidationsbeständigen
Fasern aufeinanderzulegen und beispielsweise durch Nähen längsgerader Linien in
gleichförmigen Abständen miteinander zu vernähen,
anschließend eine
Imprägnierung mit einem Bindemittel vorzunehmen und schließlich nach dem Einschieben
von Stäben das Material aufzuheizen, so daß eine Schrumpfung der Fasern und eine
anschließende Aushärtung des Bindemittels eintritt.
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Ein ähnliches Verfahren ist auch der GB-PS 1 072 114 zu entnehmen.
Auch dabei werden zwei Materialschichten durch Zusammennähen in gleichmäßigen Abständen
zu einer Vielfach-Röhrchentasche miteinander verbunden.
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Im betrieb von Akkumulatoren mit solchen Röhrchenelektroden der verschiedensten
Art zeigt sich, daß häufig die Elektrodenröhrchen, bedingt durch das Quellen der
aktiven Masse und auch gegebenenfalls durch die Oxidation des inneren Bleiableiters,
aufplatzen. Darüberhinaus entstehen insbesondere bei mehrschichtigen Röhrchen sehr
oft Ablösungen von Schichten, da die Einzelschichten nicht ausreichend miteinander
verbunden oder verklebt sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röhrchenelektrodenplatte
zu schaffen, bei der insbesondere die Gefahr des Aufplatzens von Einzelröhrchen
gemindert ist und die sehr einfach auch aus mehrschichtigen Materialien hergestellt
werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die röhrchenförmige
Umhüllung durch senkrecht zur Längsachse der Röhrchen verlaufende Quernähte verfestigt
ist.
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Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Figuren 1
bis 4 näher erläutert.
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Dabei zeigt Figur 1 einen Querschnitt durch ein Einzelröhrchen aus
einer Rohrtasche, die Figuren 2 und 3 zeigen ebenfalls schematisch Teile der Röhrchenumhüllung
einer erfindungsgemäßen Röhrchentasche. Figur 4 schließlich zeigt
eine
Ansicht einer erfindungsgemäßen aus mehreren Röhrchen bestehenden Elektrodenumhüllung
Gemäß Figur 1 besteht die Röhrchenumhüllung aus zwei Schichten 1 und 1', die den
zentralen Bleiableiterkern 4 umgeben, wobei der Zwischenraum zwischen diesem Kern
und der Röhrchenumhüllung mit üblichen Verfahren mit aktiver Masse, die nicht dargestellt
ist, ausgefüllt ist.
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Zur Herstellung des in Figur 1 dargestellten Röhrchens werden die
Materialbahnen 1 und 1' aufeinandergelegt und durch senkrecht zu ihrer Längsachse
-verlaufer.de Nähte miteinander vernäht. Dabei ist der Einstichabstand 5 so gewählt,
daß er dem Teilungsabstand der Röhrchen entspricht bzw. so, daß jeweils eine Vernähung
im Stegbereich 3 der Röhrchen erfolgt. Nach dem an sich bekannten Einschieben von
Stäben, um der Hülle die notwendige Form zu geben, und dem danach erfolgenden thermischen
Fixieren, welches gege-.
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benenfalls durch eine Imprägnierung noch verbessert werden kann, ergibt
sich ein Röhrchen, bei welchem der Oberfaden 2 auf der Außenfläche der Schicht 1
und der Unterfaden 2' auf der Außenfläche der Schicht 1' verläuft, wobei dieser
Faden eine mechanische Verfestigung des Röhrchens, insbesondere #gegen Aufbersten
an einzelnen Stellen, bewirkt.
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Selbstverständlich ist es möglich, die beiden Schichten auch vor dem
Bilden der eigentlichen Röhrchentasche schon mit Quernähten zu versehen. Dabei kann
der Einstichabstand ebenfalls wieder dem Teilungsabstand der Röhrchen entsprechen.
Es ist dann jedoch zweckmäßiger, gemäß Figur 2 den Teilungsabstand zu verringern,
so daß mehrere Einstiche auf den Umfang eines Röhrchens gelangen. Dieser kleinere
Teilungsabstand ist in Figur 2 mit 6 bezeichnet und gemäß Figur 2 liegt der Oberfaden
7 an der Außenseite der Röhrchenumhüllung 1 an, während der Unterfaden 7' an der
Innenseite anliegt.
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Gemäß der Erfindung wird das gesamte Elektrodenmaterial mit
einer
Mehrzahl solcher senkrecht zur Längsachse der Röhrchen verlaufenden Quernähte versehen
und je nach der beabsichtigten Arbeitslage und Belastung der Rohre wird der gegenseitige
Abstand der Quernähte variiert. Werden die Elektrodenröhrchen im Akkumulator in
waagerechter Lage eingesetzt, so wird eine gleichmäßige Verteilung der Quernähte
über die Länge der Elektrodenplatte bevorzugt. Bei einer senkrechten Arbeitslage
ist die Verteilung aber zweckmäßigerweise ungleichmäßig. Beispielsweise kann sie
nach einer logarithmischen Funktion vorgenommen werden, wobei die Tei-#un#sabstände
ag, a1 a2 a3 an im oberen Bereich der Ele'-troue groß sind und nach unten kleiner
werden (Figur 4).
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Die Zahl der aufgebrachten Quernähte in jeder dieser Teilungen kann
auch unterschiedlich sein und kann beispielsweise in Zonen besonders hoher Beanspruchung
zunehmen. Beispielsweise können mehrere Quernähte in geringem Abstand an Fuß der
Elektrodenplatte aufgebracht werden, da dort eine besondere Beanspruchung wegen
des aufzubringenden Abschlußstreifens gefordert wird. Ebenso können mehrere Quernähte
im Bereich des oberen Randes der Elektrode aufgebracht werden.
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Eine weitere Verfestigung der erfindungsgemäßen Röhrchenumhüllung
ergibt sich durch das zusätzliche Aufbringen von Längsnähten 9 und 10 gemäß Figur
4. Auch die Aufbringung dieser Längsnähte wird entsprechend der Hauptbeanspruchung
der Elektrodenröhrchen gewählt und auch hier kann die Verteilung gleichmäßig oder
ungleichmäßig erfolgen. Insbesondere kann bei Einzelröhrchen wegen der fehlenden
Verbindungsstege zwischen den Röhrchen jede beliebige Verteilung der Längsnähte
vorgenommen werden. Eine Mehrfachnaht in Längsrichtung ist insbesondere dazu geeignet,
die Steifigkeit und Biegefestigkeit des Röhrchens zu erhöhen.
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Die Aufbringung und Anordnung der Quer- und Längsnähte auf der Röhrchenumhüllung
kann in der verschiedensten Weise erfolgen. Dazu ist in Figur 4 in 4a ein Röhrchen
dargestellt,
welches lediglich Quernähte 2 besitzt, wobei der Einstichabstand
dem Stegabstand 5 der Elektrodenröhrchen angepaßt ist. Das Röhrchen 4b besitzt Quernähte
7 mit einem geringeren Einstichabstand 6 und beim Röhrchen 4c ist zusätzlich eine
Längsnaht 9 aufgebracht. Dabei ist es möglich, die Längsnaht entweder so anzubringen,
daß sie von der Quernaht überlagert wird, wie dies bei 11 dargestellt ist, oder
daß sie die Quernaht überlagert, wie dies bei 12 zu erkennen ist. Daneben ist es
selbstverständlich auch möglich, daß sich Längs- und Quernähte abwechselnd überlagern
und unterlagern.
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Besonders vorteilhaft ist selbstverständlich die Anbringung von Längsnähten
10 im Stegbereich der Elektroden, wie dies zwischen den Röhrchen 4c und 4d dargestellt
ist. Die gegenseitige Fixierung von Längsnähten 10 und Quernähten 2 und 7 ergibt
einen besonders festen und verwindungssteifen Steg.
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Wie beim Röhrchen 4d dargestellt, können selbstverständlich auch mehrere
Längsnähte auf der Röhrchenumhüllung angeordnet werden, so daß sich auf einfache
Weise eine besonders formstabile Röhrchenumhüllung herstellen läßt.
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Die gleiche Anordnung läßt sich selbstverständlich auch bei mehrschichtigen
Röhrchen verwenden, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Dabei sind die drei Schichten
1, 1a und ib durch Quernähte miteinander verbunden, wobei der Oberfaden mit 8 und
der Unterfaden mit 8' bezeichnet ist.
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Insbesondere bei der Verwendung von Einzelröhrchen ist es noch möglich,
auf die röhrchenförmige Umhüllung Kunststoffringe in regelmäßiger oder unregelmäßiger
Verteilung aufzubringen und diese Kunststoffringe durch die beschriebene Anbringung
von Quer- und Längsnähten in ihrer Lage zu fixieren. Wird dabei ein Kunststoff aus
schrumpfbarem Material verwendet, so können die Rohre nach dem Füllen mit an sich
bekannten Verfahren kurzzeitig einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden, so daß die
Kunststoffringe schrumpfen
und das Röhrchen an der Schrumpfungsstelle
unter Vorspannung gebracht wird. Diese Kunststoffringe können, wenn sie eine größere
Breite besitzen, perforiert sein, um den Durchtritt des Elektrolyten nicht zu behindern.
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Weiterhin ist es bei der erfindungsgemäßen Anordnung leicht möglich,
nur Teile der vollständigen Röhrchenumhüllung durch eine zusätzliche weitere Schicht
zu verstärken. Beispielsweise kann dazu im unteren Drittel der Elektrode, welches
erfahrungsgemäß am meisten beansprucht wird, eine zusätzliche Separationsschicht
aufgenäht werden Derartige Mehrfachhüllon haben neben der erhöhten mechanischen
Festigkeit noch den Vorteil, daß die AD-schlammung verringert wird. Besonders vorteilhaft
ist die Aufbringung solcher zusätzlicher Schichten bzw. die Verwendung einer aus
mehreren Schichten bestehenden Eiektrode bei Verwendung von Vliesmaterialien, da
solche Vliesmaterialien im allgemeinen eine geringe Festigkeit haben, wobei durch
die erfindungsgemäße Anordnung von Quer- und gegebenenfalls zusätzlichen Längsnähten
die Festigkeit wesentlich erhöht wird.
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Bei der Herstellung werden die Materialbahnen 1 und 1' nach dem Aufbringen
der Quernähte aufeinandergelegt, die Konturenstäbe werden in an sich bekannter Weise
eingezogen und die Stege 3 werden entweder verschweißt, verklebt oder mit einer
Längsnaht 10 verbunden. Zur Stabilisierung der Rohrtaschenform und zur Erzielung
der notwendigen Steifigkeit werden sie thermisch vorfixiert und nach dem Einbringen
der aktiven Masse durch Trocken- oder Naßfüllung kann eine kurze Wärmeeinwirkung,
beispielsweise durch Infrarotstrablen oder Heißluft, das für die Nähte vorzugsweise
verwendete Kunststoffgarn noch kontrahiert und damit gespannt werden.
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Statt runder Garne werden zweckmäßigerweise flache Garne verwendet,
deren Breite zwischen 0,5 und 1,2 mm liegen sollte, wobei die Dicke des bandagierenden
Garnes zwischen 0,2 und 0,4 mm liegt.
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Wie schon oben erläutert, wird der Abstand der Quernähte
je
nach den zu erwartenden Beanspruchungen gewählt. Sofern Elektrodenseelen 4 verwendet
werden, die mit Zentrieransätzen versehen sind, kann es zweckmäßig sein, die Quernähte
in unmittelbarer Nähe dieser Zentrieransätze vorzusehen, da dort im allgemeinen
eine höhere Beanspruchung der Röhrchenwandung auftritt.
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Die erfindungsgemäße Anbringung von Quernähten und Längsnähten läßt
sich bei nahezu sämtlichen bekannten Materialien wie Polyestervliese, Glasfasern
bei Gewirken und bei Geweben oler deren Kombinationen anwenden.
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Es ist auch möglich, dabei unsymmetrische Rohre herzustellen. Bsispielsweise
wird ein aus fünf Lagen zusammengesetztes Material erfindungsgemäß mit Quernähten
und gegebenenfalls mit Längsnähten versehen und die üblichen Konturenstäbe werden
dann zwischen der zweiten und dritten Lage eingeführt, so daß sich ein Röhrchen
ergibt, bei dem eine Rohrhälfte aus zwei Lagen und die andere aus drei Lagen besteht,
so daß eine Rohrhälfte mechanisch höher belastet werden kann. Eine solche Röhrchenausführungsform
ist insbesondere zur Verwendung als Endplatten in Akkumulatorenzellen verwendbar,
wobei die weniger belasteten und entsprechend aus weniger Lagen bestehenden Rohrhälften
der Zellenwandung zugekehrt werden.
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- Patentansprüche -