DE3008894A1 - Miners cap lamp battery - with safety vent in inner common cell cover and microfine glass fibre separators - Google Patents
Miners cap lamp battery - with safety vent in inner common cell cover and microfine glass fibre separatorsInfo
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Abstract
Description
Elektrische Batterie für eine Gruben- Electric battery for a mine
helmlampe Die Erfindung betrifft elektrische Batterien für Grubenhelmlampen. Helmet lamp The invention relates to electric batteries for mines helmet lamps.
Derartige Batterien werden bei ihrer Verwendung in der Regel am Gürtel des Grubenarbeiters befestigt, und sie müssen daher in der Lage sein, den schweren Belastungen standzuhalten, denen sie ausgesetzt werden. Auch müssen sie in jeder Orientierung betriebsfähig sein. Ferner müssen ihre elektrischen Anschlüsse unanfällig sein sowohl gegen zufällige als auch gegen beabsichtigte Versuche der Abtrennung oder Beschädigung, und schließlich sollen sie so wartungsfrei wie möglich arbeiten.Such batteries are usually attached to the belt when they are used of the miner, and they must therefore be able to handle the heavy To withstand the stresses to which they are exposed. They also need to be in everyone Orientation to be operational. Furthermore, their electrical connections must be unsusceptible be against both accidental and deliberate attempts at detachment or damage, and ultimately they should be as maintenance-free as possible.
Erfindungsgemäß wird eine elektrische Batterie für eine Grubenhelmlampe mit mindestens zwei Zellen geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zellen durch einen gemeinsamen inneren Deckel abgedichtet sind und daß die Batterie ferner einen gemeinsamen äußeren Deckel aufweist, der sich im wesentlichen über die gesamte Fläche des inneren Deckels erstreckt und gemeinsam mit diesem einen Raum begrenzt, der die Polanschlüsse und ein Sicherheitsventil für jede Zelle enthält. Dementsprechend werden diejenigen Teile der Batterie, die gegen eine Beschädigung anfällig sind, durch den äußeren Deckel geschützt, der entfernbar sein kann, jedoch lediglich unter Verwendung eines Spezialwerkzeugs.According to the invention, an electric battery for a pit helmet lamp created with at least two cells, which is characterized in that the cells are sealed by a common inner cover and that the battery also has a common outer cover which is substantially above the entire surface of the inner lid extends and shared with this one Limited space that contains the pole connections and a safety valve for each cell. Accordingly, those parts of the battery that are resistant to damage are vulnerable, however, protected by the outer lid, which can be removable only using a special tool.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung sind die positiven und negativen Platten in jeder Zelle durch Separatoren aus hoch absorptionsfähigem Material, beispielsweise durch Glaspapier, bestehend aus mikrofeinen Glasfasern, voneinander getrennt, wobei die Zellen normalerweise abgedichtet sind, so daß sie bei einem Druck oberhalb des atmosphärischen Drucks arbeiten können und eine verminderte Menge an Elektrolyt enthalten, der im wesentlichen vollständig durch das Separator-Material absorbiert und gehalten wird.In a preferred embodiment of the invention are positive and negative plates in each cell through separators made of highly absorbent Material, for example through glass paper, consisting of microfine glass fibers, separated from each other, the cells normally being sealed so that they can operate at a pressure above atmospheric pressure and a reduced one Amount of electrolyte contained that essentially completely passes through the separator material is absorbed and held.
Bei geeigneter Batteriegestaltung und korrekter Materialwahl sowie bei Verwendung unsaturierter und hoch absorptionsfähiger Separatoren kann unter bestimmten Bedingungen das an den positiven Elektroden entwickelte Gas durch die gasförmige Phase in den Separatoren hindurch diffundieren und mit den negativen Elektroden reagieren, wodurch das Potential der Elektroden auf ein Niveau herabgedrückt wird, das unterhalb des Potentials für die Wasserstoffentwicklung liegt.With a suitable battery design and the correct choice of materials as well when using unsaturated and highly absorbent separators, under certain conditions, the gas evolved at the positive electrodes through the diffuse gaseous phase in the separators and with the negative Electrodes react, whereby the potential of the electrodes is depressed to a level which is below the potential for hydrogen evolution.
Der oder jeder Zwischenzellen-Anschluß befindet sich vorzugsweise sowohl unterhalb des inneren als auch unterhalb des äußeren Deckels, und die beiden Polanschlüsse können erfindungsgemäß auf der gleichen Seite des Batteriebehälters und außerhalb desselben innerhalb eines Raumes liegen, der von dem äußeren Deckel begrenzt wird.The or each intercell connector is preferably located both below the inner and below the outer lid, and the two According to the invention, pole connections can be on the same side of the battery container and outside of it, within a space defined by the outer lid is limited.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and features of the invention emerge from the following Description of a preferred embodiment in connection with the enclosed Drawing.
Die Figur zeigt eine zum Teil geschnittene perspektivische Ansicht einer elektrischen Blei-Säure-Batterie für eine Grubenhelmlampe.The figure shows a partially cut perspective view an electrical lead-acid battery for a miner's helmet lamp.
Die Batterie weist zwei Zellen auf, die innerhalb eines Behälters 2 angeordnet sind. Der Behälter ist ein einziges Formstück aus einem Polykarbonat-Kunststoffmaterial, und die beiden Zellen werden durch eine einstückige Zwischenzellen-Trennwand 4 voneinander getrennt. Zur Abdichtung der beiden Zellen dient ein gemeinsamer innerer Deckel 6, der mit den Wänden des Behälters 2 und mit der Trennwand 4 nach dem sogenannten Heißsiegelverfahren verbunden ist, wobei man die miteinander zu verbindenden Kanten mit den gegenüberliegenden Flächen eines Heizwerkzeugs in Berührung bringt, welches anschließend abgezogen wird, woraufhin man die zum Teil geschmolzenen Kanten zusammenpreßt. Die Batterie wird von einem zusätzlichen, äußeren Deckel 8 abgedeckt, der mit dem Behälter verbunden und in seiner Position verriegelt ist, und zwar durch Einrichtungen, die keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bilden. Der Behälter weist auf seiner Rückseite zwei nicht gezeigte, einstückige Gürtelschlaufen auf, um am Gürtel des Grubenarbeiters befestigt zu werden. Ferner ist der Behälter mit einer Verdickung oder Rippe 3 an jeder Kante versehen, die die mechanische Festigkeit erhöht.The battery has two cells that are inside a container 2 are arranged. The container is a single molded piece made of a polycarbonate plastic material, and the two cells are separated from one another by an integral inter-cell partition 4 separated. A common inner cover serves to seal the two cells 6, with the walls of the container 2 and with the partition 4 according to the so-called Heat sealing process is connected, taking the edges to be joined together brings into contact with the opposite surfaces of a heating tool, which is then peeled off, whereupon the partially melted edges are pressed together. The battery is covered by an additional, outer cover 8, which is connected to the Container is connected and locked in position by means of which do not form part of the present invention. The container has its back has two one-piece belt loops, not shown, to attach to the belt to be fastened by the miner. Furthermore, the container is thickened or rib 3 is provided on each edge, which increases the mechanical strength.
Jede Zelle enthält eine Vielzahl positiver Platten 10, die abwechselnd mit einer Vielzahl negativer Platten 12 angeordnet sind, und zwar getrennt voneinander durch Separatoren 14 aus mikrofeinem Glas, dessen Zusammensetzung und Funktion noch beschrieben werden sollen. Die positiven Platten 10 und die negativen Platten 12 bestehen aus gebräuchlicher gestreckter Bleilegierung und tragen jeweils positives und negatives aktives Elektrodenmaterial.Each cell contains a plurality of positive plates 10, which alternate are arranged with a plurality of negative plates 12, separately from each other by separators 14 made of microfine glass, its composition and function still should be described. The positive plates 10 and the negative Plates 12 are made of customary stretched lead alloy and wear each positive and negative electrode active material.
Die positiven und negativen Platten stehen miteinander durch jeweilige positive und negative Gruppenstangen 16 bzw. 18 in Verbindung. Einstückig mit der positiven Gruppenstange der in der Figur links liegenden Zelle ist ein seitlich vorspringender Abschnitt ausgebildet, der in einem aufrechten Abschnitt bzw. in einer Fahne 20 endet, die nahe der Zwischenzellen-Trennwand 4 liegt und eine Öffnung 22 dieser Trennwand überlagert. Die positive Fahne in der linken Zelle ist mit einer entsprechenden negativen Fahne in der rechten Zelle durch die Öffnung 22 hindurch verbunden, um einen Zwischenzellen-Anschluß zu bilden, und zwar unter Anwendung der sogenannten Extrusion-Fusion-Methode. Diese Methode besteht darin, daß man Schweißbacken gegen die einander gegenüberliegenden Fahnen setzt, bevor der innere Deckel 6 aufgebracht wird, daß man Druck ausübt, um die Fahnen zu verformen und sie innerhalb der Öffnung 22 zusammenzubringen, und daß man sodann einen elektrischen Strom zwischen den beiden Schweißbacken fließen läßt, um das Material der beiden Fahnen zusammenzuschmelzen und die Öffnung 22 abzudichten.The positive and negative plates are related to each other by respective ones positive and negative group bars 16 and 18 in connection. One piece with the positive group bar of the cell on the left in the figure is one on the side protruding portion formed in an upright portion or in ends a lug 20 which is close to the intercell partition 4 and an opening 22 superimposed on this partition. The positive flag in the left cell is with a corresponding negative flag in the right cell through the opening 22 connected to form an intercell connector using the so-called extrusion-fusion method. This method consists of having welding jaws against the opposing flags before the inner cover 6 is applied will involve applying pressure to deform the tabs and keep them within the opening 22 to bring them together, and that there is then an electric current between the two Allows welding jaws to flow to melt the material of the two flags together and to seal the opening 22.
Die negative Gruppenstange der linken Zelle und die positive Gruppenstange der rechten Zelle sind ebenfalls jeweils mit einer Fahne 24 verbunden, die eine Öffnung des Behälters 2 überlagern. Jede der Fahnen 24 ist nach einer ähnlichen Extrusion-Fusion-Methode mit einem Ansatz 26 verbunden, der außerhalb der Wand des Behälters 2 liegt, jedoch innerhalb eines Raumes, der von dem äußeren Deckel 8 begrenzt wird.The negative group bar of the left cell and the positive group bar the right cell are also each connected to a flag 24, the one Overlay the opening of the container 2. Each of the flags 24 is after a similar one Extrusion-fusion method connected with an approach 26, which is outside the wall of the The container 2 lies, however, within a space which is delimited by the outer cover 8 will.
Die Ansätze 26 sind mit zugehörigen Anschlußdrähten einer Anschlußleitung 28 verbunden, um die Batterie an eine Grubenhelmlampe anzuschließen.The lugs 26 are connected to associated connecting wires of a connecting line 28 to connect the battery to a miner's helmet lamp.
Die Anschlußleitung 28 weist eine Reihe von Umfangsnuten 30 auf, und zwar an ihrem einen Ende, auf das eine Durchführungshülse 32 aus elastomerem Material aufgegossen ist. An ihrem unteren Ende trägt die Durchführungshülse eine Umfangsnut 34.The connecting line 28 has a series of circumferential grooves 30, and although at one end to which a bushing 32 made of elastomeric material is infused. The bushing has a circumferential groove at its lower end 34.
Außerdem wird sie in eine Öffnung des äußeren Deckels 8 so tief eingedrückt, daß ihre Umfangsnut 34 in den Umfangsrand dieser Öffnung eingreift. Die Anschlußleitung 28 wird auf diese Weise fest mit der Batterie verbunden. Eine auf die Anschlußleitung aufgebrachte Kraft wird von dem Deckel 8 und nicht von den Verbindungsstellen zwischen den Anschlußdrähten und den Ansätzen 26 aufgenommen.In addition, it is pressed so deep into an opening in the outer cover 8 that that its peripheral groove 34 engages in the peripheral edge of this opening. The connecting line 28 is firmly connected to the battery in this way. One on the connecting line applied force is from the cover 8 and not from the joints between the connecting wires and the lugs 26 added.
Jede Zelle der Batterie ist normalerweise abgedichtet, was bedeutet, daß die Zellen der Batterie während des normalen Betriebs nicht mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. Für den Fall jedoch, daß sich ein beträchtlicher Überdruck in den Zellen aufbaut, beispielsweise wenn die Batterie einer sehr hohen Temperatur ausgesetzt oder überladen wird, so daß sich das Gas schneller entwickelt, als es in eine Verbindung eintreten kann, ist ein Entlastungsventil vorgesehen, um das überschüssige Gas abzublasen. Bei jedem Ventil handelt es sich um ein Bunsen-Ventil. Es umfaßt einen Durchlaß 36, der mit dem Inneren der Zelle in Verbindung steht und in den Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Deckel 6 bzw. 8 führt. Jeder Durchlaß 36 befindet sich innerhalb eines Ansatzes in einer zugehörigen Ausnehmung 38 des inneren Deckels, wobei der Ansatz in abdichtender Weise von einer elastischen Kappe 40 abgedeckt wird, die einen Steg oder eine Schürze trägt, welche rund um den Ansatz nach unten ragt. Die Kappe 40 dichtet den Durchlaß 36 normalerweise ab. Wenn jedoch ein übermässiger Druck innerhalb der Batterie auftritt, hebt sich die Schürze der Kappe von dem Ansatz ab, um die Zelle zu entlüften. Ein nach unten ragender Vorsprung 42 am äußeren Deckel 8 greift an der Kappe 40 an und stellt auf diese Weise sicher, daß die Kappe durch den Gasdruck nicht abgeblasen wird.Each cell of the battery is usually sealed, which means that the cells of the battery are not exposed to the atmosphere during normal operation stay in contact. In the event, however, that there is a considerable excess pressure builds up in the cells, for example when the battery has a very high temperature exposed or overcharged so that the gas evolves faster than it does can enter a connection, a relief valve is provided to the Blow off excess gas. Each valve is a Bunsen valve. It includes a passage 36 communicating with the interior of the cell and leads into the space between the inner and the outer cover 6 and 8, respectively. Every passage 36 is located within an approach in an associated recess 38 of the inner lid, the approach in a sealing manner by an elastic cap 40 is covered, which carries a web or an apron, which around the neck protrudes downwards. The cap 40 seals the passage 36 normally. But when If there is excessive pressure inside the battery, the apron will rise Cap off the hub to deflate the cell. A downward protrusion 42 on the outer cover 8 engages the cap 40 and in this way ensures that the cap through the gas pressure is not released.
Wie oben erwähnt, müssen die Separatoren hoch absorptionsfähig und außerdem hydrophil sein. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen sie aus unverwobenen, kurzen Stapelfasern aus Glas. Platten aus solchem Material haben eine extrem große Oberfläche und einen entsprechend kleinen Durchmesser; sie sind in der Lage, den Batterieelektrolyten innerhalb der Separatoren selbst zu halten. Das verwendete Material besitzt vorteilhafterweise eine extrem große spezifische Oberfläche, bezogen auf die Gewichtseinheit, und zwar besitzt ein solches Material eine hohe Benetzungswärme, ein hohes Festhaltungsvermögen für den Elektrolyten, bezogen auf die Material-Volumeneinheit, und es ist schließlich äußerst flexibel. Der Durchmesser der Fasern in solch einem Material kann in dem Bereich von 0,2 bis 10 Mikron liegen, und die 2 spezifische Oberfläche kann 0,1 bis 20 m /g des Materials betragen. Ein solches Material besitzt nicht nur eine hohe Elektrolyt-Festhaltefähigkeit, sondern fördert auch die Rekombination von Gasen innerhalb der Zellen, und zwar ermöglicht durch diyAdsorption der Gase an der Material-Oberfläche.As mentioned above, the separators must be highly absorbent and also be hydrophilic. In a preferred embodiment, they exist made of non-woven, short staple fibers made of glass. Have panels made of such material an extremely large surface area and a correspondingly small diameter; they are able to hold the battery electrolyte within the separators themselves. The material used advantageously has an extremely large specificity Surface, based on the unit of weight, has such a material a high wetting heat, a high retention capacity for the electrolyte, based on the material volume unit, and it is ultimately extremely flexible. The diameter of the fibers in such a material can range from 0.2 to 10 microns, and the 2 specific surface area can be 0.1 to 20 m / g of the material be. Such a material not only has a high electrolyte retention capacity, but also promotes the recombination of gases within the cells, namely made possible by diy adsorption of the gases on the material surface.
Wenn der Elektrolyt, in diesem Falle schwefelige Säure, in die Zelle eingefüllt wird, so setzt man ihn in einer sehr begrenzten Menge zu, d.h., man verwendet sehr viel weniger, als im Falle einer gebräuchlichen, vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Zelle. Der zugesetzte Elektrolyt wird im wesentlichen vollständig von den Separatoren absorbiert und festgehalten, und es befindet sich im wesentlichen kein freier Elektrolyt innerhalb der Zellen. Diese Reduzierung an Elektrolyt ist wichtig, weil es wünschenswert ist, so wenig wie möglich Elektrolyt in einer Batterie zu haben, die unter Grubenbedingungen eingesetzt wird, und zwar im Hinblick auf Sicherheit und Verspritzungsgefahr. Wichtig ist die Elektrolyt-Verminderung jedoch auch deshalb, weil sie zur Rekombination der Gase innerhalb der Zelle führt.When the electrolyte, in this case sulphurous acid, enters the cell is filled, it is added in a very limited amount, that is, it is used much less than in the case of a conventional one completely with liquid filled cell. The added electrolyte is essentially completely from absorbed and held in the separators, and it is essentially there no free electrolyte inside the cells. This reduction in electrolyte is important because it is desirable to have as little electrolyte as possible in a battery that is used in pit conditions, with a view to it on Safety and risk of splashing. However, the electrolyte reduction is important also because it leads to the recombination of gases within the cell.
Im Betrieb ist also die Batterie normalerweise abgedichtet, und jegliche entwickelten Gase werden zur Rekombination gezwungen, entweder miteinander, wenn es sich um Wasserstoff und Sauerstoff handelt, oder mit einer negativen Platte im Falle von Sauerstoff alleine, und zwar wegen des überdrucks in der Batterie und der förderlichen Wirkung, hervorgerufen durch die Anwesenheit des mikrofeinen Glasmaterials und die verminderte Elektrolyt-Leitung. Die Batterie wird also im wesentlichen bei einem Druck oberhalb des atmosphärischen Druckes arbeiten, und die Entlastungsventile öffnen nur dann, wenn der Druck übermäßig groß wird, beispielsweise bei einem Überdruck von 0,35 bis 0,7 at.So in operation the battery is usually sealed, and any evolved gases are forced to recombine, either with each other, though it is hydrogen and oxygen, or with a negative plate im Trap of oxygen alone, due to the overpressure in the battery and the beneficial effect caused by the presence of the microfine glass material and decreased electrolyte conduction. So the battery is essentially at operate at a pressure above atmospheric pressure, and the relief valves only open when the pressure becomes excessively high, for example when there is overpressure from 0.35 to 0.7 at.
Aufgrund der Tatsache, daß die Zellen, wenn überhaupt, selten mit der Atmosphäre in Verbindung treten, benötigt die Batterie kein Auffüllen mit Elektrolyt, und sie ist daher wartungsfrei.Due to the fact that the cells, if at all, rarely with contact the atmosphere, the battery does not need to be topped up with electrolyte, and it is therefore maintenance-free.
Außerdem besteht bei der Batterie keine Gefahr des Ausgießens oder Verspritzens, und man kann sie in jeder Orientierung verwenden, zum einen, weil sie abgedichtet ist, und zum anderen, weil in den Zellen im wesentlichen kein freier Elektrolyt vorhanden ist, da dieser nämlich innerhalb der mikrofeinen Glas-Separatoren festgehalten wird. Die Tatsache, daß die Zellen abgedichtet sind, bedeutet auch, daß sich kein Funken bzw. keine Explosion aus der Umgebung in die Batterie hinein und umgekehrt fortpflanzen kann.In addition, there is no risk of the battery spilling or Splashing, and you can use them in any orientation, for one thing because it is sealed, and secondly because there is essentially no free one in the cells Electrolyte is present because it is inside the microfine glass separators is being held. The fact that the cells are sealed also means that there are no sparks or no explosions from the environment into the battery and vice versa can reproduce.
Schließlich liegen die Entlüftungen und die elektrischen Anschlüsse sämtlichst unterhalb des äußeren Deckels 8, der nicht ohne weiteres abnehmbar ist. Dies gekoppelt mit der Verankerung der Anschlußleitung 28 macht die Batterie tatsächlich unanfällig gegen extrem nachteilige Bedingungen, denen sie im Bergwerkseinsatz unterworfen werden kann.Finally, there are the vents and the electrical connections all below the outer cover 8, which is not easily removable. This coupled with the anchoring of the lead 28 actually makes the battery unsusceptible against extremely adverse conditions to which they are subjected in mining operations can be.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform bestehen der Batterie-Behälter 2 und die Deckel 6 und 8 aus Polypropylen, verstärkt durch kleine Glaskugeln, die die Steifigkeit, die Zähigkeit und die Abriebfestigkeit erhöhen.In a modified embodiment, there is a battery container 2 and the lids 6 and 8 made of polypropylene, reinforced by small glass balls, the increase stiffness, toughness and abrasion resistance.
Zusammenfassend schafft die Erfindung eine elektrische Batterie für eine Grubenhelmlampe mit mindestens zwei Zellen, die durch einen gemeinsamen inneren Deckel 6 abgedichtet sind.In summary, the invention provides an electric battery for a miner's helmet lamp with at least two cells passing through a common interior Cover 6 are sealed.
Die Batterie weist ferner einen äußeren Deckel 8 auf, der sich über den gesamten Flächenbereich des inneren Deckels 6 erstreckt. Die beiden Deckel gemeinsam begrenzen einen Raum, der die Polanschlüsse 26 und die Sicherheitsventile 36,38 und 40 für jede Zelle aufnimmt.The battery also has an outer cover 8 which extends over the entire surface area of the inner cover 6 extends. The two lids together delimit a space that contains the pole connections 26 and the safety valves 36, 38 and receives 40 for each cell.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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