DE3048914A1

DE3048914A1 - Vorrichtung zum selbsttaetigen auffuellen des elektrolytstandes in zellen von akkumulatoren

Info

Publication number: DE3048914A1
Application number: DE19803048914
Authority: DE
Inventors: Kaj 44041 Nol Quist
Original assignee: Tudor AB
Current assignee: Tudor AB
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1981-09-10
Also published as: US4350185A; BE886768A; GB2065958B; ES497941A0; IT8050437A0; DK548480A; JPS56145664A; NL8006937A; SE432164B; NO803872L; FR2473223A1; GB2065958A; FR2473223B1; ES8200796A1; SE7910526L; IT1128718B

Description

PFENNING ■ MAAS ■ MEINIG · SPOTT Patentanwälte KurfOratendamm 170. D 1000 Berlin 15

Case 743

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PATENTANWÄLTE BERUN · MÜNCHEN

J. Pfenning. Dtpl 4ng Bariin Dr. I. Maas. CHpf-Ctwrn. München K. H Meinlfl. Dipl.-Phys Berlin Dr G. Spott. Dlpl.-Chern. Mönchen

	Zugelassene Vertreter beim
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Our reference	Date

19. Dezember 1980

AKTIEBOLAGET TUDOR S-440 41 NOL, Schweden

Vorrichtung zum selbsttätigen Auffüllen des Elektrolytstandes in Zellen von Akkumulatoren

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen Auffüllen des Elektrolytstandes in Zellen von Akkumulatoren, bei der jede Zelle mit einer Flüssigkeitszuflußleitung verbunden ist und eine Vorrichtung aufweist, die bei normalem Elektrolytspiegel in der Zelle ein Eintreten der Flüssigkeit in die Zelle verhindert, wobei die Zuflußleitung einerseits mit einer gemeinsamen Flüssigkeitsquelle und andererseits mit einer gemeinsamen ünterdruckquelle verbunden ist, die in der Vorrichtung einen Unterdruck erzeugt zum Transport der Flüssigkeit zu den Zellen.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 28 54 038 bekannt. Sie besitzt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdruckes und eine Vorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit aus einer gemeinsamen Flüssigkeitsquelle entweder in die Zelle oder an der Zelle vorbei unter Verwendung eines Schwimmerkörpers, der auf dem Elektrolyten jeder Zelle aufliegt und einen schalenförmigen Behälter trägt, der an den Bewegungen des Schwimmerkörperü teilnimmt, wenn der Elektrolytspiegel in der Zelle sich verändert. Wenn der Elektrolytspiegel normal ist, ist die Schale mit der Flüssigkeit gefüllt und derart angeordnet, daß das Eintrittsende einer Ausflußleitung unter-

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halb des Flüssigkeitsspiegels der Schale liegt, so daß zu der Schale über die Einflußleitung zugeführte Flüssigkeit gleichzeitig aus der Schale durch die Ausflußleitung abgezogen ist, so daß keine Flüssigkeit dem Elektrolyten der Zelle zugeführt wird. Wenn andererseits der Elektrolytspiegel unterhalb des normalen Standes liegt, befindet sich das Einlaßende der Ausflußleitung oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Schale, so daß die durch die Zuflußleitung zugeführte Flüssigkeit in die Schale und aus dieser in den Elektrolyten fließt. Die Unterdruckquelle, die mit der Zelle durch die Ausflußleitung verbunden ist, erzeugt in der Zelle einen Unterdruck, durch den die Flüssigkeit aus der gemeinsamen Quelle der Zelle des Akkumulators zugeführt wird. Wenn der Spiegel des Elektrolyten wieder normal wird, befindet sich das Einlaßende der Ausflußleitung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Schale, und die Flüssigkeit fließt daher in die Schale durch die Zuflußleitung und wird in gleichem Maße durch die Ausflußleitung aus der Schale wieder abgeführt.

Mit Unterdruck arbeitende bisher bekannt gewordene Vorrichtungen zur Zuführung von Flüssigkeit zu den Zellen eines Akkumulators besitzen gewisse Nachteile in Abhängigkeit von der Tatsache, daß ein relativ großer Unterdruck

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erzeugt werden muß, um die Flüssigkeit aus der gemeinsamen Quelle abzuziehen und auf die Zellen zu verteilen. Dieser Unterdruck kann zu Einbeulungen der relativ weichen Wände der Zellenbehälter führen, wodurch ihr inneres Volumen verringert wird und ein Ansteigen des Elektrolytspiegels erzeugt. Außerdem sind die bekannten Vorrichtungen außerordentlich empfindlich gegenüber Leckstellen, beispielsweise an den Durchführungen der Polbolzen und der mit der Zelle verbundenen Leitungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Systeme so abzuwandeln, daß der Unterdruck beschränkt wird auf eine Größe, die unabhängig ist von der Stellung der gemeinsamen Flüssigkeitsquelle relativ zu den Batteriezellen, um die den bekannten Vorrichtungen anhaftenden Nachteile zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches gelöst durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Maßnahmen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung nach dem Hauptanspruch ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Die gemeinsame Flüssigkeitsquelle steht in Verbindung mit einem Auffüllbehälter, aus dem die Flüssigkeit den Zellen zugeführt wird, und die in einer solchen Höhe angeordnet ist, daß der Spiegel der Flüssigkeit praktisch gleich ist dem Spiegel des Elektrolyten in den Zellen, und die ünterdruckquelle ist mit einer den Unterdruck beschränkenden Vorrichtung ausgestattet.

Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung.

Die in der Abbildung gezeigte Vorrichtung ist verbunden mit zwei Akkumulatorzellen 1 und 2. Jede dieser Zellen besitzt Elektroden 3, die mit Polbolzen 4 verbunden sind, die gasdicht durch einen Zellenbehälter 5 hindurchgeführt sind, der mit einem Elektrolyten bis zu einem gewissen Spiegel gefüllt ist. Ein Schwimmkörper 7 liegt auf dem Elektrolyten und trägt auf seiner Oberseite einen schalenartigen Behälter 8, der mit der Batterieflüssigkeit, beispielsweise Wasser, gefüllt ist. Die Schale 8 und der Schwimmkörper 7 sind unmittelbar unter den Enden von zwei Leitungen der Flüssigkeit angeordnet, von denen die eine Leitung 9 eine Zuflußleitung und die andere Leitung 10 eine Abflußleitung ist. Die Leitungen

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9, 10 sind gasdicht durch den Deckel des Behälters hindurchgeführt .

Die Zuflußleitung 9 der einen Zelle 1 ist mit einem Auffüllbehälter 12 über einen Schlauch 11 verbunden, und die Abflußleitung 10 ist mit der Zuflußleitung 9 der zweiten Zelle 2 über einen anderen Schlauch 13 verbunden. Durch einen Schlauch 14 ist die Abflußleitung 10 der zweiten Zelle mit einer Unterdruckquelle 15 verbunden, die in der Vorrichtung einen Unterdruck erzeugt zur Verteilung der Flüssigkeit auf die beiden Zellen 1,2. In der ersten Zelle 1 ist der Spiegel des Elektrolyten normal, so daß die aus dem Auffüllbehälter 12 abgezogene Flüssigkeit durch die Zuflußleitung 9 in die Schale 8 des Schwimmkörpers fließt, aus der sie in gleichem Umfange abgesaugt wird durch die Abflußleitung 10 und durch die Zuflußleitung 9 der zweiten Zelle 2. Wie die Abbildung zeigt, liegt der Elektrolytspiegel der zweiten Zelle 2 unterhalb der normalen Lage, so daß der Schwimmkörper 7 und die Schale 8 sich ebenfalls unterhalb ihrer normalen Lage befinden. Die Enden der Leitungen 9,10 liegen dann oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Schale 8, so daß das Innere der Zelle 2 mit der Unterdruckquelle 15 durch die Abflußleitung 10 verbunden ist. Die aus dem Auffüllbehälter 12 über die Schale 8 der ersten Akkumulatorzelle

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1 fließende Flüssigkeit gelangt zwangsläufig zu der zweiten Zelle 2 über ihre Zuflußleitung, und dieser Zufluß der Flüssigkeit wird solange aufrechterhalten, bis der Flüssigkeitsspiegel des Elektrolyten den Schwimmkörper so weit angehoben hat, daß der Flüssigkeits spiegel in der Schale 8 leicht oberhalb der Enden der Zufluß- und der Abflußleitung 9_rl0 liegt. Wenn dies erreicht ist, wird die aus der Zuflußleitung 9 in die Schale 8 der zweiten Zelle 2 fließende Flüssigkeit durch die Ausflußleitung 10 sofort und in gleichem Umfange abgezogen.

Die gemeinsame Flüssigkeitsquelle steht in Verbindung mit einem Auffüllbehälter 16, und der Flüssigkeitsspiegel dieses Behälters 16 muß praktisch der gleiche sein wie der Elektrolytspiegel in den Akkumulatorzellen und vorzugsweise etwas unterhalb des Elektrolytspiegels liegen. Eine Pumpe 18 fördert die Flüssigkeit aus der gemeinsamen Flüssigkeitsquelle 19 in den Auffüllbehälter 16 mit wenigstens der gleichen Geschwindigkeit wie die maximale Geschwindigkeit mit der die Flüssigkeit durch die Unterdruckquelle der gemeinsamen Flüssigkeitsquelle 19 zugeführt werden kann. Die Flüssigkeit wird aus einer Auffüllkammer 16 durch eine Leitung 20 abgesaug

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deren Ende unmittelbar unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Behälters liegt, und dieser Flüssigkeitsspiegel wird durch einen überlauf konstant gehalten, der als einfache Kante 21 ausgebildet ist, Die den.Überlauf 21 überfließende Flüssigkeit wird der gemeinsamen Flüssigkeitsquelle 19 durch ein Rohr 22 zugeführt.

Es wurde gefunde», daß ein Unterdruck von 40 bis 50 Millibar ausreichend ist, um die Flüssigkeit auf eine große Anzahl von Zellen zu verteilen, beispielsweise bei einem 60 Zellen enthaltenden Akkumulator. Zur Aufrechterhaltung eines geeigneten Unterdruckes in der Vorrichtung ist es vorteilhaft, eine Vakuumpumpe 23 zu verwenden, die niedrige Drücke erzeugen kann, wie vorstehend erwähnt, wenn der Zufluß eingeschränkt wird. Eine Druck-Steuerkammer 24 ist zwischen der Saugseite der Pumpe 23 und dem Auffüllbehälter 12 vorgesehen, um den Unterdruck in den Zellen der Batterie auf einen annehmbaren Wert zu beschränken. Hierdurch ist es möglich, die Pumpe am Beginn der Auffüllung mit maximaler Leistung zu benutzen, wenn der Fließwiderstand gering ist. Wenn dieser Widerstand wächst und der Druck unterhalb eines bestimmten Wertes fällt, wird ein Steuerventil 25 geöffnet, so daß Luft in die Kammer

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einfließt, wodurch der Druck innerhalb der Kammer konstant und oberhalb eines bestimmten Grenzwertes gehalten wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Auffüllkammer 16 und die Druckkammer 24 zu einem Teil vereinigt.

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Claims

30489H ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum selbsttätigen Auffüllen des Elektrolytstandes in Zellen von Akkumulatoren/ bei der jede Zelle einen auf dem Elektrolyten aufliegenden Schwimmerkörper besitzt, auf der Oberseite des Schwimmerkörper ein dem Zufluß und dem überlauf der dem Elektrolyten zuzuführenden Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, dienender schalenförmiger Behälter angeordnet ist, in dem Deckel der Zelle oberhalb des schalenformigen Behälters zwei parallel und benachbart zueinander liegende, vorzugsweise senkrecht gerichtete Rohre aufgenommen sind, deren Länge derart bemessen ist, daß sie bei Erreichen des normalen Pegels des Elektrolyten in den schalenformigen Behälter eintauchen, wobei das eine Rohr dem Zulauf der Flüssigkeit zu dem schalenformigen Behälter und das andere Rohr dem Ablauf der Flüssigkeit aus dem schalenformigen Behälter durch Saugwirkung dient, und bei der die einen Rohre einer beliebigen Vielzahl von Zellen mit einer gemeinsamen Flüssigkeitsquelle und die anderen Rohre einer beliebigen Vielzahl von Zellen mit einer gemeinsamen Unterdruckquelle verbunden sind, dadurch gekenn-

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ORiGlNAL INSPECTED

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zeichnet , daß die gemeinsame Flussigkeits quelle (19) mit einem die Flüssigkeit den Zellen (1,2) zuführenden Nachfüllbehälter (12) verbunden ist, dessen Flüssigkeitsspiegel auf einem dem Spiegel des Elektrolyten (6) in den Zellen (1,2) praktisch gleichen Niveau gehalten ist, und daß die Unterdruckquelle (23) mit einer den Unterdruck beschränkenden Vorrichtung (24,25) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit dem Nachfüllbehälter (l2) konstant zuführbar ist, und daß der Nachfüllbehälter (12) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sein Flüssigkeitsspiegel auf einem konstanten Niveau gehalten ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Nachfüllbehälter (12) eine aus der gemeinsamen Flüssigkeitsquelle (19) gespeiste Kammer (16) mit einem überlauf (21) angeordnet ist, und daß die den überlauf (21) passierende Flüssigkeit durch eine Leitung (22) in die gemeinsame Flüssigkeitsquelle (19) rückführbar ist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Nachfüllbehälter (l2) zuführbare Flüssigkeitsmenge wenigstens so groß ist wie die maximale den Zellen (1,2) zuführbare Flüssigkeitsmenge.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckquelle (23) mit den Rohren (10) über wenigstens eine Kammer (24) verbunden ist, die eine Steuervorrichtung (25) besitzt, die ein Ansteigen des Unterdruckes unterhalb eines bestimmten Wertes verhindert.

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