DE2910261C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen entlüfteten Füllzapfen für elektrische Akkumulator-Zellen.

Beim Aufladen und Entladen von elektrischen Zellen wird häufig eine möglicherweise explosive Mischung von Gasen freigesetzt. Bei Blei-Säure-Akkumulatoren kommt es zum Freisetzen eines stöchiometrischen Gemischs aus Wasser­ stoff und Sauerstoff. Ein äußerer Funke, eine statische Entladung oder eine andere Quelle hoher Temperatur kann eine Flamme in Gang setzen, die innerhalb der Zelle nach unten wandert, und die sich ergebende Explosion kann das Zellengehäuse aufreißen, wodurch Säure rings herum ver­ spritzt wird, was zu einer beträchtlichen Beschädigung und Gefahr führt.

Erfindungsgemäß ist ein entlüfteter Füllzapfen für elektrische Akkumulator-Zellen gekennzeichnet durch einen Entlüftungsweg mit einer Flammensperre, durch den Gas in die Zelle eintreten oder letztere verlassen kann und der so ausgebildet ist, daß er im Betrieb mit dem Inneren der Zelle an einer Stelle oberhalb des normalen Elektrolytpegels in Verbindung steht; und durch einen Füllweg, durch den Elektrolyt in die Zelle eingegossen werden kann und der so ausgebildet ist, daß er im Betrieb mit dem Inneren der Zelle an einer Stelle unterhalb des normalen Elektrolytpegels in Verbindung steht. Auch der Füllweg umfaßt eine Flüssigkeitssperre, die unterhalb des normalen Elektrolytpegels liegt und derart ausgebildet und angeordnet ist, daß dann, wenn man den Elektrolyt unter denjenigen Pegel absinken läßt, bei dem der Füllweg mit dem Inneren der Zelle in Verbindung steht, die Flüssigkeitssperre mindestens teilweise mit Elektrolyt gefüllt bleibt.

Vorzugsweise umfaßt die Flammensperre im Entlüftungsweg eine Flüssigkeitssperre. Alternativ oder zusätzlich kann erfindungsgemäß die Flammensperre im Entlüftungsweg eine englochige Trennwand umfassen, die vorteilhafterweise aus Keramikmaterial besteht.

Selbst wenn also der Benutzer aus Nachlässigkeit die voll­ ständige Füllung der Zelle mit Elektrolyt nicht aufrechter­ hält, ist es aufgrund der beiden Flüssigkeitssperren äußerst unwahrscheinlich, daß eine Flamme in der Lage ist, von außen in die Zelle hineinzuwandern und letztere explodieren zu lassen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels, nämlich eines entlüfteten Füllzapfens für eine Bereitschaftszelle, im Zusammenhang mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen entlüfteten Füllzapfens;

Fig. 2 eine Vorderansicht, zum Teil im Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1.

Der Füllzapfen umfaßt eine Basis 2, die mit einem Körper 4, der eine obere, an sich bekannte Schnapp-Kante 6 trägt, sowie über ein Verbindungsrohr 10 mit einer Niedrigpegel- Flüssigkeitssperre 8 verbunden ist. Die Basis 2 weist einen rohrförmigen Abschnitt 12 auf, der dazu gedacht ist, sich durch den Deckel einer elektrischen Akkumulator-Zelle hindurch zu erstrecken, und der einen Vorsprung 14 trägt, um an der Unterseite des Deckels anzugreifen und einen Dichtring 16 in Berührung mit dem Deckel zu halten, so daß eine Flüssigkeitsabdichtung entsteht. Einstückig mit dem rohrförmigen Abschnitt 12 ist ein runder Flansch 18 ausge­ bildet, der drei sich axial erstreckende, konzentrische Rippen 20, 22 und 24 trägt, die zwei ringförmige Rinnen oder Kanäle begrenzen.

Der Körper 4 umfaßt einen oberen Ring 26, an welchem die Kappe 6 angelenkt ist. Ferner trägt er vier nach unten ragende Finger 28, die am Umfang des Flansches 18 der Basis 2 angreifen und dort befestigt sind. Einstückig mit dem Ring 26 sind zwei konzentrische rohrförmige Abschnitte 30 und 32 ausgebildet, von denen sich der äußere Abschnitt 30 in eine von den Rippen 20 und 22 definierte Rinne 31 erstreckt, während der innere Abschnitt 32 das Füllrohr der Zelle bildet und sich durch den rohrförmigen Abschnitt 12 der Basis 2 hindurch sowie über diesen Abschnitt hinaus erstreckt. Innerhalb des Körpers 4 ist ein Zylinder 33 aus keramischem Material angeordnet, der in einer Rinne 43 zwischen den Rippen 22 und 24 ruht.

Die Niedrigpegel-Flüssigkeitssperre 8 umfaßt einen rohr­ förmigen Abschnitt 34, dessen Ende von einer runden Platte 36 verschlossen ist. Auf dem Umfang der Platte befindet sich ein einstückig mit ihr ausgebildeter, konzentrischer kreisförmiger Flansch 38. Der rohrförmige Abschnitt 34 und der Flansch 38 definieren zwischen sich eine ringförmige Rinne 40. Der rohrförmige Abschnitt 34 ist mit vier längs­ gerichteten Öffnungen 42 versehen.

Die rohrförmigen Abschnitte 32 und 34 tragen jeweils eine äußere Schulter, und sie sind durch das Verbindungsrohr 10 miteinander verbunden, welches sich auf den Schultern abstützt und an den Abschnitten befestigt ist, beispiels­ weise durch Verkleben. Das Verbindungsrohr 10 überdeckt die Öffnungen 42 bis zu einem Niveau, das unterhalb der Oberkante des Flansches 38 liegt. Wenn der Füllzapfen auf einer elektrischen Zelle angeordnet ist, befindet sich die Niedrigpegel-Flüssigkeitssperre unterhalb des Elektrolyt­ pegels, der etwa auf der Höhe der Mitte des Verbindungs­ rohres 10 liegt. Wenn die Zelle aufgeladen wird und mit der Gasentwicklung beginnt, steigt das Gas nach oben in den Raum zwischen den rohrförmigen Abschnitten 30 und 32 . Elektrolyt­ tröpfchen, die vom Gas mitgerissen werden, treffen auf den rohrförmigen Abschnitt 30 und tröpfeln nach unten in die Rinne 31. Wenn die Rinne 31 gefüllt ist, läuft über­ schüssiger Elektrolyt in die Zelle zurück. Das erzeugte Gas kann nur dadurch entweichen, daß es unter der Unterkante des rohrförmigen Abschnitts 30 hindurchgeht und blasen­ förmig die Rinne 31 passiert. Das Gas tritt dann durch die von dem keramischen Zylinder 33 gebildete Trennwand nach außen in die Atmosphäre.

Wie es sich aus Fig. 2 ergibt, erstreckt sich die Unterkante des rohrförmigen Abschnitts 30 nach unten bis zu einer Höhe, die lediglich geringfügig unter der der Rippe 20 liegt, so daß nur ein sehr geringer Überdruck in der Zelle er­ zeugt wird, bevor das Gas blasenförmig die Rinne 31 passiert.

Wenn die Zelle einige Zeit lang nicht gewartet wird, kann der Elektrolytpegel unter die Niedrigpegel-Flüssigkeits­ sperre absinken.

Die Rinne 40 jedoch bleibt mit Elektrolyt gefüllt, so daß die unabgedeckten Bereiche der Öffnungen 42 unterhalb des Elektrolytpegels in der Rinne liegen. Jegliches Gas, das durch das Füllrohr austritt, muß daher blasenförmig durch den Elektrolyt in der Rinne 40 hindurchgehen.

Unabhängig von der Höhe des Elektrolytpegels existiert da­ her kein Weg von der Atmosphäre zum Inneren der Zelle, der nicht durch eine Flüssigkeitssperre unterbrochen wäre, selbst wenn die Kappe 6 geöffnet ist. Wenn also während der Gasentwicklung die Gase außerhalb der Zelle entzündet wer­ den, ist die Gefahr, daß die Flamme ins Innere der Zelle eintritt und letztere möglicherweise zur Explosion bringt, äußerst gering, da die Flamme eine Flüssigkeitssperre durch­ laufen müßte, unabhängig davon, welchen Weg sie nimmt.

Es sei darauf hingewiesen, daß ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion darin liegt, daß ihre extreme Verminderung der Explosionsgefahr zu allen Zeiten erhalten bleibt, selbst dann, wenn Elektrolyt in die Zelle nachge­ füllt wird. Bei gebräuchlichen Zellen hingegen wird der Füll- oder Entlüftungszapfen abgenommen, um die Zelle nach­ zufüllen; dies ist der Zeitpunkt, in dem die Gefahr einer Explosion am größten ist. Bei der erfindungsgemäßen Konstruk­ tion hingegen wird der Elektrolyt entlang dem Füllweg ein­ gegossen, und er läuft durch die untere Flüssigkeitssperre, ohne daß er eine offene Bahn zwischen der Atmosphäre und dem Inneren der Zelle erzeugt.

Eine Möglichkeit, in der sich unter Umständen eine solche offene Bahn bilden könnte, besteht darin, daß dann, wenn der Elektrolytpegel unterhalb der Flüssigkeitssperre 8 liegt, ein Benutzer den Elektrolyt aus dieser Flüssigkeits­ sperre entnimmt, beispielsweise mittels einer Pipette, um das spezifische Gewicht des Elektrolyten zu messen. Um diese Möglichkeit zu unterbinden, ist bei der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung die Flüssigkeitssperre 8 mit zwei sich schneidenden, senkrechten Stegen versehen, die zentral auf der Platte 36 sitzen und sich im wesentlichen bis zur Höhe der Oberkante des Flansches 38 erstrecken.

Auf diese Weise kann man den Elektrolyten abziehen, wenn er seine normale Pegelhöhe einnimmt, wohingegen verhindert wird, daß der Elektrolyt bis zu einer solchen Höhe abge­ zogen wird, bei der die Flüssigkeitssperre unterbrochen ist, sofern sich der Elektrolytpegel innerhalb der Zelle unterhalb dieser Flüssigkeitssperre 8 befindet.

Zusammenfassend schafft die Erfindung einen entlüfteten Füllzapfen für elektrische Akkumulator-Zellen, der einen Entlüftungsweg mit einer Flammensperre aufweist, durch den Gas in die Zelle eintreten oder aus dieser austreten kann und der so angeordnet ist, daß er im Betrieb mit dem Inneren der Zelle an einer Stelle oberhalb des normalen Elektrolytpegels in Verbindung steht. Die Flammensperre umfaßt eine Flüssigkeitssperre, die von einer Rinne 31 und einem rohrförmigen Abschnitt 30 gebildet wird, sowie eine keramische Trennwand 33. Der Füllzapfen weist ferner einen Füllweg auf, durch den Elektrolyt in die Zelle ein­ gegossen werden kann und der so angeordnet ist, daß er im Betrieb mit dem Inneren der Zelle an einer Stelle ober­ halb des normalen Elektrolytpegels in Verbindung steht. Der Füllweg umfaßt eine Flüssigkeitssperre, die von einer Rinne 30 und von einer Trennwand 34 unterhalb des normalen Elektrolytpegels gebildet wird.

Claims (4)

1. Entlüfteter Füllzapfen für elektrische Akkumulator- Zellen, mit
einem Entlüftungsweg mit einer Flammensperre, durch den Gas in die Zelle eintreten oder letztere verlassen kann und der so angeordnet ist, daß er im Betrieb mit dem Inneren der Zelle an einer Stelle oberhalb des normalen Elektrolytpegels in Verbindung steht,
einem Füllweg, durch den Elektrolyt in die Zelle eingegossen werden kann und der so ausgebildet ist, daß er im Betrieb mit dem Inneren der Zelle an einer Stelle unterhalb des normalen Elektrolytpegels in Verbindung steht,
gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitssperre (40) im Füllweg, die derart positioniert ist, daß sie im Betrieb unterhalb des normalen Elektrolytpegels liegt, und die derart ausgebildet und angeordnet ist, daß dann, wenn man den Elektrolyt unter denjenigen Pegel absinken läßt, bei dem der Füllweg mit dem Inneren der Zelle in Verbindung steht, die Flüssig­ keitssperre (40) mindestens teilweise mit Elektrolyt gefüllt bleibt.

2. Füllzapfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammensperre im Entlüftungsweg eine Flüssigkeitssperre (31) umfaßt.

3. Füllzapfen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammensperre im Entlüftungsweg eine englochige Trennwand (33) umfaßt.

4. Füllzapfen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die englochige Trennwand (33) aus Keramikmaterial besteht.