DE3018372A1

DE3018372A1 - Verschlussstopfen fuer akkumulatoren

Info

Publication number: DE3018372A1
Application number: DE19803018372
Authority: DE
Inventors: Konstantin Dipl.-Phys. Dr. 6231 Schwalbach Ledjeff
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: Clarios Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1980-05-14
Filing date: 1980-05-14
Publication date: 1981-11-19
Also published as: DE3018372C2

Description

Verschlußstopfen für Akkumulatoren.
Die Erfindung betrifft einen Verschlußstopfen für Akkumulatoren mit wässrigem Elektrolyten, der eine Zünddurchschlagsperre enthält.
In elektrischen Akkumulatoren mit wässrigen Elektrolyten wird beim Aufladen und bei Puffer- oder Dauerladung Knallgas entwickelt, das sich im Gasraum des Akkumulators oberhalb des Elektrolyten ansammeln kann. Gewöhnlich läßt man das Gas durch eine am Oberteil des Batteriegehäuses angeordnete Entgasungsvorrichtung in die Atmosphäre entweichen.
Besondere Maßnahmen sind allerdings erforderlich, wenn die latente Gefahr einer von außen her ausgelösten Entzündung des Gases im Gasraum gebannt werden soll. Diesem Zweck dienen gewöhnlich Vorrichtungen, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 2 445 694 oder der GB-PS 1 355 831 bekannt sind, bei denen die Ladegase nach wiederholter Umlenkung vor dem endgültigen Austritt ins Freie ein chemikalienbeständiges poröses Material passieren, welches als Flammenbarriere wirkt. Bestimmte physikalische Eigenschaften des porösen Materials,wie gutes Wärmeleitvermögen, wirken zusätzlich einem Durchschlagen der Flammen entgegen und erhöhen den Explosionsschutz.
Auf der anderen Seite haftet den feinen Poren, die zur Flammenunterdrückung notwendig sind, der Mangel an, daß sie sich mit Säure bzw.
Wasser füllen. Dadurch wird der Gasfluß unterbrochen; ein Druck baut sich auf, bis das Gas an undichten Stellen aus dem Zeligehäuse ausströmt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verschlußstopfen zu schaffen, der einen sicheren Abzug der Ladegase gewährleistet und der zugleich die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zum Explosionsschutz beseitigt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zünddurchschlagsperre eine im Gasweg angeordnete Flüssigkeitsvorlage ist.
Die erfindungsgemäße Zünddurchschlagsperre wirkt sich dahingehend aus, daß der kontinuierliche Gasfluß in der Flüssigkeit in einzelne Blasen zerlegt wird. Für den Einsatz auf Akkumulatoren bietet sich der Elektrolyt oder Wasser als Sperrflüssigkeit an.
Mit Vorteil kann der Verschlußstopfen gemäß der Erfindung neben den Explosionsschutz noch weitere Funktionen erfüllen.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform ist beispielsweise ein Säureabscheider der Flüssigkeitsworlage vorgeschaltet, derart, daß beide innerhalb des Stopfengehäuses eine integrale Anordnung bilden.
Es kann der Flüssigkeitsvorlage aber auch ein Rekombinator zur katalytischen Wiedervereinigung des Wasserstoffs und Sauerstoffs nachgeschaltet sein. Der Einsatz eines Rekombinators mit einer Zünddurchschlagsperre bietet den wesentlichen Vorteil, daß er für die Zünddurchschlagsperre die aus der Gasrekombination resultierende Sperrflüssigkeit liefert und daß sich aus dem Zellinnern keine Flamme bis in den Rekombinator fortpflanzen kann.
Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, die Zünddurchschlagsperre sowohl durch einen Säureabscheider wie durch einen Rekombinator in einer zweckmäßgien Anordnung zu ergänzen.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Verschlußstopfen im Aufriß.
Figur 2 zeigt den gleichen Stopfen, zugleich eingerichtet für eine Säureabscheidung.
Figur 3 zeigt einen Stopfen, welcher die Funktionen des Explosionsschutzes und der H2/02-Rekombination in sich vereinigt.
Gemäß Figur 1 steigt das Knallgas durch das Gaseinlaßrohr 2 in das im Zellendeckel 3 sitzende Stopfengehäuse 1 auf. Das Gas wird durch das geschlossene Rohrstück 4 zu einem Umweg durch die Flüssigkeitsvorlage 5 gezwungen. Dabei tritt es in Blasen aus den Löchern 6 des Rohrstücks 4 aus und verläßt den Stopfen über das Gaslabyrinth 7.
Das Flüssigkeitsniveau wird durch einen Oberlauf 8 so eingestellt, daß es stets tiefer liegt als die Uffnung des Gaßeinlaßrohres 2.
Ferner sorgt der poröse Füllkörper 9 im Oberlauf 8 dafür, daß der hydrostatische Druck im Flüssigkeitsrücklauf stets größer ist als der Druck im Gaseinlaßrohr 2.
Vor Einsatz des Stopfens gemäß der Erfindung muß Flüssigkeit eingefüllt werden. Für den Einsatz auf Akkumulatoren bietet sich H20 oder Elektrolyt, z.B. H2504 an. Durch Elektrolytnebel, die aus der Zelle getragen werden und in der Flüssigkeitsvorlage aufgefangen werden, wird ständig Flüssigkeit nachgeführt. Der Oberlauf erzeugt ein konstantes Flüssigkeitsniveau. Das Gaslabyrinth muß oberhalb der Zünddurchschlagsperre angebracht sein, damit die durch die Sperrflüssigkeit perlenden Blasen nicht mehr Flüssigkeit austragen als aus der Zelle nachgeführt wird.
Die in der Zelle erzeugten Gase enthalten sehr feine Aerosole mit Tropfendurchmessern < lum. Diese feinen Aerosole werden in der Flüssigkeitsvorlage nicht abgeschieden, da sie innerhalb der Blasen bestehen bleiben und ausgetragen werden. Zur vollständigen Verhinderung eines Austritts von Säurenebeln läßt sich die Zünddurchschlagsperre sehr einfach durch einen Säureabscheider ergänzen, dessen Funktionsprinzip aus der DE-OS 2 621 413 bekannt ist. Dazu wird gemäß Figur 2 das Gaseinlaßrohr lediglich an seiner Uffnung zu einer Düse 10 ausgeformt, deren Mündungs ~ und Entfernung zum Boden ll des Rohrstücks 4 nach Größe und Verhältnis in bestimmter Weise definiert sein müssen, z.B. 0,5 mm 2,0 mm, um eine optimale Abscheidung auch des feinsten Aerosols zu erzielen. In diesem Falle wirkt der Boden 11 als Prallfläche, auf der die trägheitsbehafteten Säurepartikel zunächst mit der hohen Geschwindigke#it des Gasstroms niederschlagen und von der sie alsdann in die Flüssigkeitsvorlage einfließen. Zweckmäßigerweise wird diese anfangs von H20 gebildet, das sich unter Hebung des Niveaus mit H2S04 anreichert, bis es durch den Oberlauf 8 in die Zelle zurückfließt.
Durch seine Wirkungsweise trägt der Säureabscheider auch zur Erhöhung der Lebensdauer des Katalysators bei.
Die Möglichkeit des Einsatzes der erfindungsgemäßen Zünddurchschlagsperre mit einem Rekombinator geht aus Figur 3 hervor. Hier kann das aus der Rekombination gemäß H2 + 1/2 02 = H20 anfallende Wasser unmittelbar als Sperrflüssigkeit verwandt werden. Die Vorlage muß somit nicht mit Flüssigkeit gefüllt werden, sondern füllt sich zu Anfang des Einsatzes selbst mit dem rekombinierten Wasser.
Die äußere Form einer solchen Anordnung kann gemäß Figur 3 weitgehend dem aus der DE-OS 2 442 465 bekannten Verschlußstopfen mit dem Gehäuse 12, dem Trichter 13 für die Gasverteilung, dem Katalysator 14, der Uffnung 15 für den Wasserrücklauf und der Uffnung 16 als Oberdrucksicherung bei Höchstbelastunn entsprechen.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Zünddurchschlagsperre für die Praxis liegt in der einfachen Kombinationsmöglichkeit mit weiteren Funktionselementen einer Verschlußanordnung, die wahlweise ein Säureabscheider, ein Rekombinator oder beides sein können. Dabei wird der Gasstrom durch die Flüssigkeitsvorlage nicht behindert.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1 Verschlußstopfen für Akkumulatoren mit wässrigem Elektrolyten, der eine Zünddurchschlagsperre enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Zünddurchschlagsperre eine im Gasweg angeordnete Flüssigkeitsvorlage (5) ist.
2. Verschlußstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsvorlage ein Säureabscheider (10, 11) vorgelagert ist.
3. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsvorlage eine Rekombinationsvorrichtung (12 - 16) nachgeordnet ist.