DE2915880A1

DE2915880A1 - Alkaliakkumulator

Info

Publication number: DE2915880A1
Application number: DE19792915880
Authority: DE
Inventors: Marina Vladimirovna Andronova
Original assignee: ANDRONOVA
Current assignee: ANDRONOVA
Priority date: 1979-04-09
Filing date: 1979-04-19
Publication date: 1980-11-06
Also published as: AT361063B; FR2454187A1; FR2454187B1; ATA253379A; DE2915880C2

Description

SCHIFF ν. FONER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINSHAUS FINCK

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft chemische Stromquellen und genauer genommen .Alkaliakkumulatoren.

Besonders vorteilhaft kann die vorliegende Erfindung in Alkaliakkumulatoren verwendet werden, die als Speisequellen für Bahnmotoren, Grubenlokomotiven, Elektrokarren, Elektrostapler, Elektromobile, tragbare Lampen, Grubenleuchten, für Anlasser von Lokomotivdieaelmotoren u.s.w. zum Einsatz kommen.

Es ist bekannt, daß die Alkaliakkumulatoren in Kunststoff- bzw. Stahlgefäßen hergestellt werden. !Für einen gefahrlosen und störungsfreien Betrieb der Alkaliakkumulatoren in den Stahlgefäßen ist es notwendig, ihre einwandfreie elektrische Isolation sicherzustellen. Es ist beim Betrieb von Beförderungsmitteln oder Lichtquellen, die mit solchen Alkaliakkumulatoren versehen sind und in

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brandgefährdeten und explosionsgefährlichen Betriebsräumen, wie z.B. Bergwerke und Schächte benutzt werden, wo sich leichtentzündbare Gase sammeln können, besonders wichtig zu berücksichtigen.

!.ine störanfällige elektrische Isolation der .Alkaliakkumulatoren in den Stahlgefäßen kann die Entstehung von Brand- und Explosion in den obengenannten Betriebsräumen beeinflussen.

In der 7/eltpraxis der Herstellung von .Alkaliakkumulatoren in den Stahlgefäßen sind verschiedene Mxttel zu ihrer elektrischen Isolation bekannt.

Es sind z.B. die Alkaliakkumulatoren bekannt, deren elektrische Isolation durch eine Gummierung der Gefäße, d.h. durch ein Überziehen der Außenoberfläche der Stahlgefäße mit Gummi oder Ebonit ausgeführt ist.

Die gummierten Überzüge der Alkaliakkumulatoren stellen ihren einwandfreien Betrieb sicher. Der Vorgang der Gummierung der Gefäße von Alkaliakkumulatoren ist jedoch zeitraubend, nicht leistungsfähig und kann nicht mechanisiert werden. Deshalb fanden die Alkaliakkumulatoren mit dem gummierten Überzug der Gefäße keine weite Verbreitung. Es ist auch zu bemerken, daß die gummierten Überzüge der Gefäße von Alkaliakkumulatoren brennbar sind und damit eine Feuergefährlichkeit der Ausrüstung vergrößern. Außerdem werden die Alkaliakkumulatoren während des Betriebs erwärmt. Dadurch kann eine starke Überhitzung stattfinden, da die gummierten Überzüge eine gute Wärmeabgabe der

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Alkaliakkumulatoren nicht sicherstellen. Die Überhitzung der Alkaliakkumulatoren vermindert wesentlich die elektrischen Kennwerte urddie Betriebsdauer der Alkaliakkumulatoren.

Es ist auch ein Alkaliakkumulator bekannt (siehe, z.B. SU-PS 208782), der ein Stahlgefäß enthält. Das Stahlgefäß besteht aus einem Gehäuse

ist
und einem Boden undTäit einem Deckel versehen. Der Deckel und der Boden sind mit dem Gefäßgehäuse durch ein Eandeinrollen verbunden.

Im Gefäß ist ein zusätzliches Kunststoffgefäß angeordnet, wo Blöcke von ungleichnamigen Elektroden und ein Elektrolyt vorgesehen sind.

Außerdem ist das Akkumulatorgefäß im oberen und unteren Teil mit aus Gummi ausgeführten Isolatoren versehen. Die letzteren stellen die Isolation der Alkaliakkumulatoren voneinander und vom Boden eines Batteriekastens während ihrer Komplettierung zur Batterie sicher.

Der Nachteil dieses bekannten Aufbaus eines Alkaliakkumulators besteht darin, daß ' während des Zusammenbaus und des Betriebs des Alkaliakkumulators eine Störung des zusätzlichen Kunststoffgefäßes möglich ist, die eine Beschädigung seiner Abdichtung bedingt. Babei gelangt der Elektrolyt in einen Spalt zwischen der Außenoberfläche des zusätzlichen Kunststoffgefäßes und der Innenoberfläche des Stahlgefäßes des Alkaliakkumulators, wodurch seine elektrische Isolation beschädigt wird.

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Noch, mehr sind die Außengummiisolatoren brennbar und, wie es oben gesagt wurde, vergrößern sie die Feuergefährlichkeit der Ausrüstung.

Außer dem obengenannten Aufbau der Alkaliakkumulatoien ist es auch, ein Alkaliakkumulator bekannt, der das Stahlgefäß zeigt, auf das ein elektroisolierender Gummimantel aufgesetzt ist, der die elektrische Isolation des Alkaliakkumulators sicherstellt.

Im Vergleich zum Alkaliakkumulator mit dem gummierten überzug seines Gefäßes wird der angegebene Alkaliakkumulator durch, einen wesentlichen Vorteil gekennzeichnet, der in einer einfachen Herstellung seines elektroisolierenden Gummimantels besteht. Wirklich ist die Herstellung des Gummimantels weniger zeitraubend, als die Herstellung des gummierten Überzugs. Außerdem kann die Herstellung der Gummimantel für die elektrische Isolation, der Alkaliakkumuiatoren mechanisiert werden. Deshalb fanden die mit den elektroisolierenden Gummimänteln versehenen Alkaliakkumulatoren eine weite Verbreitung.

Jedoch hat der mit dem elektroisolierenden Gummimantel versehene Alkaliakkumulator eine Keihe von Nachteilen.

Erstens ist eine Entstehung eines Spaltes zwischen der Außenoberfläche des Gefäßes und der Innenfläche des Gummimantels während des Aufziehens auf das Gefäß des Alkaliakkumulators unvermeidbar. Der vorhandene oben angeführte Spalt bedingt doch eine Möglichkeit zum An-

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sammeln des Elektrolyts im Gummimantel, wodurch, der Widerstand der Mantelisolation abnimmt.

Zweitens, hat der Gummimantel eine geringemechanische Festigkeit^; infolgedessen wird der Gummimantel während des Betriebs des Alkaliakkumulators durch starke Stöße , Schläge usw. durchgerieben, wodurch beim Vorhandensein des Elektrolyts an der GefäßOberfläche die elektrische Isolation des Alkaliakkumulators beschädigt wird. (Durch gestörte Abschnitte des Gummimantels fließt der Strom). Infolg dessen besitzt der mit dem Gummimantel versehene Alkaliakkumulator keine einwandfreie elektrische Isolation#

Drittens ist der Gummimantel brennbar und vergrößert damit die Peuergefährlichkeit der Anlage.

Viertens erwärmt sich der Alkaliakkumulator während, des

Betriebes und dadurch ist seine starke Überhitzung möglich, da der Gummimantel eine gute Färmeableitung des Alkaliakkumulators nicht gewährleistet.Durch die Überhitzung des Alkaliakkumulators nehmen die elektrischen Kennwerte und die Betriebsdauer des Alkaliakkumulators wesentlich ab. In der Praxis fanden auch die Alkaliakkumulatoren, die die Stahlgefäße enthalten, an deren Außen- bzw. Innenoberfläche der elefctroisolierende Polymerüberzug bestrichen ist, weite Verbreitung.

Es ist z.B. ein Alkaliakkumulator bekannt (siehe SU-PS 193583), der ein Stahlgefäß zeigt.

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Auf die seitliche Außenoberfläche des Gefäßes sind zwei Schichten einer Polyäthylenfolie aufgetragen. Auf &en Boden des Gefäßes ist eine Polyäthylenauflage angepresst, die ihrer Gestaltung entsprechend vorher gestanzt bzw.

gegossen ist und an der seitlichen Polyäthylenfolie des Gefäßes angeschweißt ist.

Der Nachteil dieses Gefäßes des Alkaliakkumulatcrs besteht im großen Arbeitsaufwand beim Auftragen des elektroisolierenden Polymeriiberzugs.

Es ist auch ein Alkaliakkumulator bekannt (siehe KR-PS I.509.975 und die Analogiepatente DT-PS 1,421,528 und JP PS 41-5226), der ein Stahlgefäß enthält.

Auf die Außen- und jeweils auf die Innenoberflächen ist der Polymerüberzug aufgetragen.

Das Vorhandensein des dünnschichtigen Polymerüberzugs auf der Außenoberfläche des Gefäßes des Alkaliakkumulators gewährleistet nicht nur seine elektrische Isolation, sondern verbessert auch die Wärmeabgabe des Alkaliakkumulators im Vergleich zur Wärmeabgabe des mit dem Gummimantel versehenen Alkaliakkumulators oder des Alkaliakkumulators mit dem gummierten Überzug des Gefäßes.

Jedoch besitzt der Alkaliakkumulator mit dem elektrοίε olierenden Polymerüberzug der Außenoberfläche des Gefäßes den wesentlichen Nachteil, der in der ungenügend einwandfreien elektrischen Isolation an den Verbindungsstellen des Gefäßgehäuses mit dem Gefäßboden besteht.

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des Alkaliakkümulators unter der Verbindungssteile des Gefäßgehäuses mit Gefäßboden versteht man die Berührungsstelle des Gefäßes mit ihrem Boden.

Bei der Bildung des elektroisolierenden Polymerüberzugs am Gefäß entstehen an der Verbindungsstelle des Gefäßgehäuses mit dem Gefäßboden im Überzug wesentliche innere Spannungen» die beim Betrieb des Alkaliakkumulators zur Störung des elektroisolierenden Überzugs an der oben gezeigten Stelle führen.

Außerdem ist die Stelle, die das Gefäßgehäuse mit Gefäßboden verbindet, mechanischen Einwirkungen, wie Stöße, Schläge, Vibrationen u.s.w. am meisten ausgesetzt _t die beim Betrieb des Alkaliakkumulators entstehen und., auch zur Zerstörung · des elektroisolierenden Überzugs an der oben gezeigten Stelle führen.

Bei der Herstellung des Gefäßes des Alkaliakkumulators durch Schweißung versteht man unter der oben gezeigten Verbindung eine Schweißnaht, die das Gefäßgehäuse mit seinem Boden verbindet.

Bei Verschweißung des Bodens mit dem Gefäßgehäuse werden in der Schweißnaht Poren und Hohlräume und auf der Oberfläche der Naht Aufschweißungen, Unebenheiten gebildet, die technologisch unvermeidbar sind. Die Beseitigung der Poren und Hohlräume mittels der Verschweißung führt zu. keinem positiven Ergebnis,und die Aufschweißungen können nicht bearbeitet sein.

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Aus diesen Gründen hat der elektroisolierende Polymerüberzug auf der Oberfläche der Schweißnaht eine niedrigere mechanische Festigkeit im Vergleich zur Festigkeit des elektroisolieienden Überzugs an den anderen Gefäßstellen. Infolgedessen wird der elektroisolierende Polymerüberzug auf der Oberfläche der Schweißnaht am häufigsten und in der ersten Eeihe den mechanischen Wirkungen wie Schlagen, Stössen und Vibration ausgesetzt, die beim Betrieb des Alkaliakkumulators entstehen und zur Störung der Unversehrtheit des elektroisolierenden Polymerüberzugs auf der Oberfläche der Schweißnaht führen.

der
Außerdem entstehen bei/Bildung des elektroisolierenden

Polymerüberzugs auf der Oberfläche der Schweißnaht, die das Gefäßgehäuse mit dem Gefäßboden verbindet, im Überzug bedeutende innere Spannungen, die während des Betriebs des Alkaliakkumulators zur Beschädigung des elektroisolierenden Polymerüberzugs auf der Oberfläche der Schweißnaht führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solchen Alkaliakkumulatoren zu schaffenderen Gefäßaufbau die Unversehrtheit des elektroisolierenden Überzugs an der Verbindungsstelle des Gefäßgehäuses des Alkaliakkumulators mit dem Boden des Gefäßes wählend des Betriebs des Alkaliakkumulators gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe wird mit Hilfe eines Alkaliakkumulators gelöst, der einen Block der ungleichnamigen

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Elektroden enthält, die in einem metallischen Gefäß angeordnet sind, dessen Gehäuse mit einem Boden verbunden ist und einem elektrois'olierenden Überzug auf seiner Außenoberfläche besitzt, wobei der Alkaliakkumulator erfindungsgemäß einen Becher enthält, in dem das metallische Gefäß mit seinem unteren Teil aufgestellt ist, zwischen dessen Boden und dem Becher an der Verbindungsstelle des Gehäuses mit dem Boden ein Hohlraum ausgebildet ist, der mit dem Elektroisolierstoff aufgefüllt ist, der eine Adhäsion zum elektroisolierenden Überzug des metallischen Gefäßes aufweist.

Da der Alkaliakkumulator einen Becher mit Elektroisolierstoff enthält, der die Adhäsion zum elektroisolierenden Überzug des metallischen Gefäßes aufweist, wird die zusätzliche elektrische Isolation des Gehäuses des metallischen Gefäßes zu seinem Boden erreicht.

In diesem Fall, sogar bei der Beschädigung des elektroisolierenden Überzugs auf der Oberfläche des Verbindungsmittels des Gehäuses des metallischen Gefäßes mit seinem Boden während des Betriebs des Alkaliakkumulators, wird die elektrische Isolation der angegebenen Verbindung bestehen bleiben, da der Zutritt des Elektrolyts oder der Feuchtigkeit zu beschädigten Abschnitten elektroisolierenden Überzugs auf der Oberfläche der Verbindung des Gefäßgehäuses mit Gefäßboden ausgeschlossen ist.

Es ist zweckmäßig, als Elektroisolierungsstoff eine Kompoundmasse zu benutzen, die eine Adhäsion zum elektroisolierenden Überzug des Gefäßes aufweist.

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Die Verwendung solch einer Kompoundmasse macht den Kontakt des Elektrolyts mit dem elektroisolierenden Überzug an der Verbindungsstelle des Gefäßgehäuses mit dem Gefäßboden unmöglich.

Die vorliegende Erfindung soll anhand der nächstehhenden ausführlichen Beschreibung, die Hinweise auf die beiliegenden Zeichnungen enthält, erläutert werden. Aus erklärlichen Gründen sind die Zeichnungen für ein leichteres Verständnis der vorliegenden Erfindung, aber nicht für die Beschränkung des Inhalts der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Es zeigt

Pig. 1 die Gesamtansicht des Alkaliakkumulators gemäß der vorliegenden Erfindung (die Längsschnitt);

Fig. 2 die in der Jig. 1 dargestellte Einheit Δ des Alkaliakkumulators im vergrößerten Maßstab;

Pig. 3 eine weitere Ausführung der in der Pig. I. dargestellten Einheit A im vergrößerten Maßstab;

Pig. 4 noch eine weitere Ausführung der in der Pig. I dargestellten Einheit A im vergrößerten Maßstab.

Der Alkaliakkumulator (Abb. 1) enthält einen Block der abwechselnd folgenden ungleichnamigen (positiven und negativen) Platten, die in einem Stahlgefäß 2 mit einem Deckel 3 angeordnet sind, der am Stahlgefäß 2 angeschweißt ist.

Über Öffnungen 4 im Deckel 5 sind Polklemmen 5 ausgeführt, die von diesem Deckel durch Isolierbüchsen 6 und

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Dichtungsringen 7 isoliert und am Deckel 5 mittels Muttern 8 befestigt sind. Am Deckel 3 ist ein Hals 9 mit einem Stopfen 10 vorgesehen. Das Stahlgefäß 2 besteht aus dem Gehäuse 11 und dem Boden 12. Der Boden 12 des Stahlgefäßes 2 (Fig. 2) ist mit einer Umbördelung IJ ausgeführt und mit dem Gehäuse 11 mittels einer Schweißnaht 14 verbunden. Dabei ist der waagerechte Teil 15 des Bodens 12 unter dem Niveau der Schweißnaht 14 angeordnet. Auf die Außenoberfläche des Stahlgefäßes 2 (Fig. 1 und Fig. 2) ist ein elektroisoiierender Überzug 16 aufgetragen. Als elektroisolierender Überzug 16 wird ein polymerer alkalifester Überzug auf der Basis einer pulverförmigen Epoxydfarbe benutzt.

Der Alkaliakkumulator (Fig. 1 und 2) enthält einen Becher 17, der aus Kunststoff hergestellt ist. Der Boden 18 des Bechers 17 (Fig. 2) hat eine ebene Form. Mit seinem unteren Teil ist das Stahlgefäß 2 im Inneren des Bechers angeordnet.

Der waagerechte Teil 15 des Bodens 12 des Stahlgefäß§"$ 2 stützt sich auf den ihm entsprechenden Teil des Bodens 18 des Bechers 17. Dadurch wird das Fehlen des Kontaktes zwischen dem elektroisolierenden Überzug 16 auf der Schweißnaht 14 und dem Boden 18 des Bechers 17 gewährleistet.

Zwischen der Außenoberfläche mit dem elektroisolierenden Überzug 16 des in dem Becher 17 angeordneten unteren Teils des Stahlgefäßes 2 und der Innenoberfläche des Bechers 17 ist der Hohlraum vorgesehen, der mit einem

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Als Elektroisolierstoff 19 wird eine Kompoundmasse

verwendet, die die obengenannte Eigenschaft besitzt.

Unter der Kompoundmasae versteht man eine Mischung von organischen ütoffen, die die hohen elektroisolierenden und feuchtigkeitsbeständigen Eigenschaften besitzen und zur Isolationsimprägnierung, zum Beschichten von Isolationsaufbauten und zum Eingießen von elektrotechnischen Einrichtungen verwendet werden.

Während des Zusammenbaus des Alkaliakkumulators haftet der härtende Elektroisolationistoff 19 an der Außenoberfläche mit dem elektroisolierenden Überzug 16 des in dem Becher 17 angeordneten unteren Teils des Stahlgefäßes 2 und an der Innenoberfläche des Etchers 17 dicht an.

Gemäß einer anderen Aus führung s Variante der Erfindung ist der Boden 18 des Bechers Γ/ (Fig. 5) mit einem Ansatz 20 versehen.

Der Boden 12 des Stahlgefäßes 5 ist mit der Umbördelung 15 ausgeführt und mit dem Gehäuse 11 (vide auch in der vorhergehenden Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung) mittels der Schweißnaht 14· verbunden. Dabei ist der waagerechce Teil 15 des Bodens 12 in gleicher Hohe mit der Schweißnaht 14- angeordnet.

Das Stahlgefäß 2 mit seinem unteren Teil ist in dem Becher 17 aufgestellt. Der waagerechte Teil 15 des

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Bodens 12 stützt sich auf den .Ansatz 20 des Bechers 17. Dadurch wird das Fehlen des Kontakts zwischen dem elektroisolierenden Überzug 16 an der Schweißnaht 14 und des Bodens 18 des Bechers 17 gewährleistet.

Zwischen der Außenoberfläche mit dem elektroisolierenden Überzug 16 des in dem Becher 17 angeordneten unteren Teils des Stahlgefäßes 2 und der inneren Oberfläche des Bechers gibt es auch einen Hohlraum, der mit dem Elektroisolierstoff 19 aufgefüllt ist, der die Adhäsion zum elektroisolierenden Überzug 16 des Stahlgefäßes 2 aufweist.

Gemäß einer weiteren AusführungsVariante der vorliegenden Erfindung ist das Stahlgefäß 2 (Fig. 4) nahtlos gezogen ausgeführt. In diesem Falle ist ein Gehäuse 11 als ein Ganzes mit dem Boden 12 ausgeführt.

Wie auch in der vorhergehenden Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist der Boden 18 des Bechers 17 mit dem Ansatz 20 versehen.

Mit seinem unteren Teil ist das Stahlgefäß 2 in dem Becher 17 angeordnetJ dabei stützt sich der Boden 12 des Stahlgefäßes 2 auf den Ansatz 20 der Tasse 17. Dadurch wird das Fehlen des Kontakts zwischen dem isolierenden Überzug 16 in der Verbindungsstelle 21 des Gehäuses 11 des Stahlgefäßes 2 mit seinem Boden ' 12 und dem Boden 18 des Bechers 17.

Zwischen der Außenoberfläche mit dem elektroisolierenden Überzug 16 des Stahlgefäßes 2 und der inneren Oberfläche des Bechers 17 ist der Hohlraum vorgesehen, der mit

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dem Elektroisolierstoff 19 aufgefüllt ist, der die Adhäsion zum elefetroisolierenden Überzug 16 des Stahlgefäßes 2 besitzt.

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Claims

PATENT* NWÄ'-TF." 4 'S? 1 O Q ö U

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-riOPF fclSBINGHAUS FINGK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 01 6O₁ D-8OOO MÖNCHEN 05

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES ALSO BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFJCE

Marina Vladimirovna Andronova . KARLLUPw₁OSCH₁FF(Ie₆₄-Io₇B,

Oleg JUrjeVi*tSCh VybOrnOV DIPUCHEMDR-ALEXANDERv-FuNER

Semen Michaolovitsch Pesotschinskij ^^^2ι Boris Ilitsch Procnorov _{DIPU 1N<3}. _DIETER

Boris Ivanovitsch Uschinov ^. >no. dieter

TELEFON (Ο8β) 48 3OB4

TELEX B-OS 56B AURO D

TELEeRAMMS AUROMARCPAT MÜNCHEN

DEA-19261

19. April 1979

Alkaliakkumulator
Patentansprüche

v.l. Alkaliakkumulator, der einen Block von ungleichnamigen Elektroden enthält, die in einem metallischen Gefäß angeordnet sind, dessen Gehäuse mit dem Boden verbunden ist und einen elektroisolierenden Überzug auf seiner Außenoberfläche besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Becher (17) enthält, in dessen Inneren das metallische Gefäß (2) mit seinem unteren Teil aufgestellt ist, zwischen dessen Boden und dem Becher (17) in der Verbindungsstelle (14, 21) des Gehäuses (11) mit dem Boden (12) ein Hohlraum ausgebildet ist, der mit einem Elektroisolierstoff (19) aufgefüllt ist, der eine Adhäsion zum elektroisolierenden überzug (16) des metallischen Gefäßes (2) aufweist.
2. Alkaliakkumulator.·, nach Anspruch l,d a d u r c h gekennzeichnet, daß man als Elektroisolieruugsstoff (19) eine Xompoundmasse verwendet. .

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