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Vorrichtung zur Elektrolytstandsanzeige bei einem Akkumulator"
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Elektrolytstandsanzeige
bei einem Akkumulator, die eine in das Innere des Akkumulators ragende und bei ausreìchendem
Elektrolytstand in den Elektrolyten eintauchende Sonde aufweist.
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Eine bekannte Vorrichtung dieser Art weist als Sonde einen Acrylglasstab
auf, der in geeigneter Weise geschliffen ist und dessen obere Stirnseite abgerundet
und von der Außenseite des Akkumulatorengehäuses sichtbar ist. Wenn der Acrylglasstab
in den Elektrolyten eintaucht, entstehen andere Lichtleitungs-und -brechungsverhältnisse,
so daß die Oberseite des Acrylglasstabs dunkel erscheint, während sie beim Nichteintauchen
einen hellen Eindruck vermittelt. Diese bekannte Vorrichtung weist eine Vielzahl
von Nachteilen auf. Sie ist ausschließlich bei guten Lichtverhältnissen und einem
exakten Blickwinkel, der ein direktes Betrachten der Oberfläche ermöglicht, verwendbar.
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Doch selbst dann ist der Unterschied zwischen der hellen und der dunklen
Oberfläche des Glasstabes noch schwer erkennbar, da dem Betrachter eine direkte
Vergleichsmöglichkeit im allgemeinen fehlt. Er muß daher beim Draufsehen auf den
Glasstab ohne Vergleichsmöglichkeit entscheiden, ob im vorliegenden Fall gerade
die Oberfläche den dunkeren oder den helleren Eindruck vermittelt. Daher kann es
selbst bei an sich noch ausreichenden
Lichtverhältnissen zu Fehlinterpretationen
kommen.
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Darüberhinaus sind Füllstandskontrollen für Akkumulatoren bekannt,
die einen Schwimmer aufweisen, der mit einem in einem Rohr verschiebbaren und in
den Außenraum des Akkumulators ragenden Anzeigestab verbunden ist. Nachteilig an
dieser Anordnung ist, daß die gegeneinander beweglichen Teile klemmen können und
der in den Außenraum ragende Anzeigestab abgebrochen werden kann. Hierbei ist zu
berücksichtigen, daß Akkumulatoren häufig in Geräten eingesetzt werden, die starken
mechanischen Erschütterungen unterliegen. Unter diesen Bedingungen ist aber eine
sichere Funktion der bekannten Füllstandskontrollen, die mit Schwimmern arbeiten,
nicht gewährleistet.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine einfache,
gegenüber mechanischen Beschädigungen praktisch unanfällige und leicht ablesbare
Vorrichtung zur Elektrolytstandsanzeige der eingangs erwähnten Art zu erstellen.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sonde eine
elektrisch leitende Oberfläche aufweist, die elektrisch über ein elektrisches Anzeigeelement
mit einem Pol einer Zelle des Akkumulators verbunden ist.
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Mit der Erfindung wird gegenüber den bekannten Vorrichtungen ein völlig
neues Meßprinzip ausgenutzt. Wenn der Elektrolyt die elektrisch leitende Oberfläche
der Sonde benetzt, besteht eine elektrische Verbindung zu einem Pol des Akkumulators.
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In diese Verbindung ist das elektrische Anzeigeelement, vorzugsweise
eine Leuchtdiode, eingeschaltet. Erfindungsgemäß wird dabei ausgenutzt, daß der
Elektrolyt in einem Akkumulator ein definiertes Potential aufweist. Der Potentialunterschied
zwischen
dem Elektrolyten und der zugehörigen positiven Platte reicht
bereits aus, um eine nur gering Strom verbrauchende Leuchtdiode als Anzeigeelement
aufleuchten zu lassen, wenn der Elektrolyt die leitende Oberfläche der Sonde benetzt.
Es ist daher möglich, jede Zelle des Akkumulators für sich zu überprüfen, indem
die Verbindung von dem Elektrolyten zu dem zugehörigen positiven Pol hergestellt
wird. Da die Zellen des Akkumulators hintereinander geschaltet sind, bestehen zwischen
ihnen definierte Potentialverhältnisse. Es ist daher auch möglich, den Elektrolyten
einer Zelle über ein Anzeigeelement mit einem positiven oder negativen Pol einer
anderen Zelle zu verbinden. Dies ist insbesondere für solche Batterien von Vorteil,
bei denen Anschlüsse der positiven oder negativen Potentiale jeder Zelle nicht aus
dem Akkumulatorgehäuse herausgeführt sind. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein,
die Elektrolytflüssigkeit jeder der Zellen mit dem positiven Polanschluß des Akkumulators
zu verbinden. Da die Anzeigeelemente in diesem Fall alle mit verschiedenen Spannungen
betrieben werden, kann es zweckmäßig sein, in Serie zu den Anzeigeelementen entsprechend
dimensionierte, unterschiedliche Widerstände zu schalten.
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Der Hauptanwendungsfall der vorliegenden Erfindung betrifft jedoch
Antriebsbatterien , die im Gegensatz zu den Starterbatterien im allgemeinen aus
dem Akkumulatorgehäuse herausgeführte Pola hlüsfsÜerW Polanschl"für iede Zellen
an denen daher die er findungsgemäße Vorrichtung besonders günstig angeordnet werden
kann. Die Erfindung ist vorzugsweise für die Verwendung mit Antriebsbatterien vorgesehen,
da bei diesen wegen des ständigen Ladens und Entladens ein wesentlich größerer Wasserverbrauch
vorliegt, so daß in Abständen von wenigen Tagen der Elektrolytstand durch Nachfüllen
im wesentlichen von destilliertem Wasser wieder angehoben werden muß.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich besonders günstig dann
realisieren, wenn die Sonde, das Anzeigeelement und die Verbindung zum Pol fest
in den Deckel des Akkumulatorengehäuses eingebaut sind. Dies setzt allerdings eine
große Stückzahl in der Produktion desselben Akkumulatorentyps voraus.
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Wenn diese Stückzahlen wegen einer zu großen Typenvielfalt nicht erreicht
werden, ist es günstiger, die Sonde lösbar in dem Gehäuse des Akkumulators zu befestigen.
Dabei wird vorzugsweise die Sonde durch eine Öffnung des Akkumulatorengehäuses hindurchgeführt,
das Anzeigeelement an der Außenseite des Gehäuses angeordnet und die Verbindung
mit dem Pol außerhalb des Gehäuses bewerkstelligt. Die Sonde kann dabei ein eigenes,
das Anzeigeelement aufnehmendes Gehäuse aufweisen, das durch eine Steckverbindung
in der Öffnung des Akkumulatorengehäuses befestigt sein kann. In einer alternativen
Ausführungs form ist die Sonde in einer Einfüllöffnung des Akkumulatorengehäuses
einschraubbar.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich nicht nur das Unterschreiten
eines Minimalniveaus des Elektrolyten feststellen, sondern auch das Überschreiten
eines Maximalniveaus, wenn die Sonde zwei unterschiedlich weit in das Innere des
Akkumula tors ragende elektrisch leitende Oberflächen aufweist, die über zwei verschiedene
Anzeigeelemente mit der positiven Platte verbunden sind. Vorzugsweise werden hier
zwei getrennte Sondenstäbe verwendet werden. Zur Unterscheidung der beiden angezeigten
Informationen ist es vorteilhaft, wenn die beiden Anzeigeelemente durch verschiedenfarbige
Leuchtdioden gebildet sind.
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Auf diese Weise kann beispielsweise durch das Aufleuchten einer grünen
Leuchtdiode angezeigt werden, daß der Elektrolytstand zwischen Maximal- und Minimalwert
liegt, während das Aufleuchten einer roten Leuchtdiode das Überschreiten des Maximalniveaus
anzeigt. Wenn keine der Leuchtdioden leuchtet, hat der Elektrolytstand seinen unteren
zulässigen Wert unterschritten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet eine äußerst störungsunanfällige
und leicht zu realisierende Elektrolytstandsanzeige, die auch bei ungünstiger Beleuchtung
und ungünstigem Blickwinkel leicht ablesbar ist.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
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Es zeigen: Figur 1 eine Schnittdarstellung eines Teils eines Akkumulators
mit einer lösbar in dem Akkumulatorengehäuse befestigten Sonde Figur 2 eine teilweise
Schnittdarstellung eines Akkumulatorengehäuses mit einer in das Gehäuse fest eingebauten
Sonde Figur 3 die schematische Darstellung einer Sonde mit zwei Anzeigeelementen.
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Das in Figur 1 dargestellte Akkumulatorengehäuse 1 weist eine übliche
Öffnung 2 auf, durch die ein Pol 3 einer Zelle des Akkumulators nach außen geführt
ist. Der Pol 3 ist mit in den Elektrolyten 4 eintauchenden Platten 5 verbunden.
Außerhalb des Akkumulatorengehäuses weist der Pol 3 einen durch eine Schraube 6
gehaltenen Polverbinder 7 auf, der die Verbindung zu gleichnamigen Polen der anderen
Zellen herstellt.
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Das Akkumulatorengehäuse weist eine zweite Öffnung 8 auf, durch die
eine Sonde 9 hindurchgeführt ist. Die Sonde 9 besteht aus einem Gehäuse 10 aus elektrisch
isolierendem Material, das ein Mittelstück 11 aus elektrisch leitendem Material
umgibt. Im Innern des Akkumulatorengehäuses 1 ragt das Mittelstück 11 aus dem Gehäuse
10 heraus und bildet eine elektrisch leitende Oberfläche. Wenn das Akkumulatorengehäuse
1 in normaler Höhe mit dem Elektrolyten 4 gefüllt ist, taucht das Mittelstück 11
um
ein gewisses Maß in den Elektrolyten 4 ein. Mit dem Mittelstück 11 ist übe-r einen
elektrischen Weiter 12 ein optisches Anzeigeelement 13, das vorzugsweise von einer
Leuchtdiode gebildet ist, verbunden. Dieses wiederum ist über einen weiteren Leiter
12 mit einem zum Pol 3 geführten Verbindungsstück 14 verbunden, das mit Hilfe einer
weiteren Schraube 15 an der Schraube 6 befestigt ist. Auf diese Weise ist ein Stromkreis
geschlossen, der von dem Pol 3 über den Elektrolyten 4, das elektrisch leitende
Mittelstück 11, das Anzeigeelement 13 und über den Verbinder 14 zum Pol 3 zurückführt.
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Wenn der Pol 3 der positive Pol der Zelle ist, herrscht zwischen dem
Elektrolyten 4 und dem Pol 3 eine Spannung von ca. 1,7 V. Diese Spannung reicht
aus, um eine Leuchtdiode 13 als Anzeigeelement zum Aufleuchten zu biingen. Der Stromkreis
ist aber nur dann geschlossen, wenn der Elektrolyt 4 die elektrisch leitende Oberfläche
des Mittelstückes 11 berührt.
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Sinkt der Elektrolytstand so weit ab, daß das Mittelstück 11 nicht
mehr benetzt wird, ist der Stromkreis nicht mehr geschlossen und das optische Anzeigeelement
13 erlischt.
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Selbstverständlich muß die Verbindung nicht zu dem Pol 3 erfolgen,
der zu der Zelle gehört, in dessen Elektrolyten die Sonde 9 eintaucht. Da zwischen
den einzelnen Zellen des Akkumulators definierte Potentialverhältnisse herrschen,
kann die Verbindung auch zu einem anderen Pol, beispielsweise zu dem Endpol des
Akkumulators, von jeder Zelle hergestellt werden.
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Figur 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem
die Sonde 9 fest in das Akkumulatorengehäuse 1 eingebaut ist. Das Mittelstück 11
der Sonde ist mit einem optischen Anzeigeelement 13 verbunden, das an der Oberfläche
des Akkumulatorengehäuses angeordnet ist. Uber einen Verbinder 14' ist das Anzeigeelement
13 mit dem Pol 3 dadurch verbunden, daß an
dem Ende des Verbinders
14' eine Feder 16 angebracht ist, die elastisch gegen den Pol 3 im Innern des Akkumulatorengehäuses
1 drückt. Die Funktion dieses Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von der Funktion
des anhand der Figur 1 erläuterten Ausführungsbeispiels nicht.
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Figur 3 zeigt schematisch die Anordnung einer Sonde mit zwei Mittelstücken
11a, Ilb, die unterschiedlich weit in das Innere des Akkumulatorengehäuses 1 ragen.
Sie sind so angeordnet, daß das weiter in das Innere des Gehäuses 1 ragende Mittelstück
11a in den Elektrolyten 4 eintaucht, wenn dieser seine normale Füllhöhe aufweist.
Wird zuviel Elektrolytflüssigkeit in den Akkumulator gefüllt, ragt auch das zweite
Mittelstück lib in den Elektrolyten 4 hinein. Beide Mittelstücke 11a und lib sind
über getrennte Anzeigeelemente 13a, 13b mit dem Pol 3 verbunden.
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Ist der normale Füllstand eingehalten, leuchtet das zu dem Mittelstück
11a gehörende Anzeigeelement 13a auf. Wird die zulässige Füllhöhe überschritten,
leuchtet auch das Anzeigeelement 13b auf, da nun auch das zweite Mittelstück lib
in den Elektrolyten eintaucht. Fällt der Elektrolytspiegel unter eine bestimmte
Minimumgrenze, tauchen weder das Mittelstück lib noch das Mittelstück 11a in den
Elektrolyten 4 ein, so daß keine der beiden Anzeigeelemente 13a, 13b aufleuchtet.
Auf diese Weise kann nach der Art der Anzeige an den beiden Anzeigeelementen 13a,
13b der Füllzustand in einer Zelle des Akkumulators sofort erkannt werden.
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Es ist zweckmäßig, die beiden Anzeigeelemente 13a und 13b verschiedenfarbig
auszutüllren, um eine Zuordnung zu den beiden Mittelstücken iia, lib vornehmen zu
können.
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