DE3233403A1 - Vorrichtung zur ueberpruefung des elektrolytfuellstandes in einer akkumulatorenbatterie - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Überprüfung des Elektrolyt-
• füllstandes in einer Akkumulatorenbetterie.
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung des Elektrolytfüllstandes in einer Akkumulatorenbatterie, deren Zellen mit gasbetätigten Pumpen zur Elektrolytumwälzung versehen sind.
• Die Elektrolytumwälzung während des Akkumulatorbetriebes tragt wesentlich zu einer erhöhten Kapazitätsausnutzung der Elektrodenplatten und zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Akkumulators bei, indem sie für eine Gleichverteilung der Elektrolytkonzentretion und -temperatur in den einzelnen Zellen sorgt.
• Dies geschieht beispielsweise durch Einblasen von Luft in die seitliche Öffnung eines gänzlich im Elektrolyten eingetauchten und mit diesem gefüllten Steigrohres. Durch die in dem Steigrohr aufsteigenden Gasblasen wird auch die Elektrolytflüssigkeit von unten nach oben gefördert und zur Zirkulation in der Zelle angeregt. Eine nach diesem Prinzip arbeitende Blasenpumpe ist in der DE-OS 29 12 527 beschrieben.
• Für die Betriebssicherheit der Batterie ist die Kontrolle des Elektrolytfüllstsndes unerläßlich, da ein zu starker Elektrolytverlust bis zur Zerstörung von Zellen führen kann, zumindest aber auf einen Defekt hinweist.
• Bekannte Füllstandsanzeiger beruhen auf einer Reihe unterschiedlicher Meßmethoden. Auf besonders einfache Weise wird die Füllhöhe durch ein von einem Schwimmkörper betätigtes Hebelsystem angezeigt. Daneben gibt es Füllstandsmesser, deren Anzeige auf Messung einer Leitfähigkeit, einer Kapazität, mechanischen Dämpfung, Reflexion u.a. beruht. Bei- spielsweise wird in der DE-PS 29 44 326 eine Elektrolytstandsanzeige vorgeschlagen, die eine in das Innere der Akkumulatoren~ zelle ragende und bei ausreichendem Elektrolytstand in den Elektrolyten eintauchende Sonde mit einer elektrischleitenden Oberfläche aufweist, wobei die Sonde über ein Anzeigeinstrument (Leuchtdiode) mit dem positiven Pol der gleichen Zelle verbunden ist. Unter diesen Voraussetzungen reicht der zwischen Elektrolyt und positiver Platte herrschende Potentialunterschied aus, die wenig Strom verbrauchende Diode aufleuchten zu lassen.
• Fällt U r Elektrolytspiegel soweit ab, daß die Sonde nicht mehr benetzt wird, erlischt die Anzeige.
• Die meisten Füllstandsmesser haben wegen ihrer hohen Kosten in der Praxis kaum Verwendung gefunden. Darüber hinaus fehlt ein einfaches automatisches Überwachungssystem. Bei Akkumulatoren mit Elektrolytumwälzung kommt erschwerend hinzu, daß die bereits einen Teil des Zellvolumens in Anspruch nehmenden Pumpen und deren Zuleitungen die Installierung weiterer Einrichtungen behindern.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Akkumulatorenbatterien, insbesondere für solche, bei denen der Elektrolyt ständig umgepumpt wird, eine Vorrichtung zur Füllstandskontrolle anzugeben, die es erlaubt, sowohl einzelne Zellen als auch deren Gesamtheit mit einem Meßgang zu erfassen und die Signal gibt, sobald der Elektrolytstand einer Zelle in dem Batterieverband unter einen vorgegebenen Sollwert absinkt.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Hilfe der mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gekennzeichneten Vorrichtung gelöst.
• Das Meßprinzip besteht also darin, daß ein statischer Druck auf die in den Elektrolyten eintauchenden Pumpen aufgegeben wird. Ist der Druck kleiner als das Gewicht der zu verdrängenden Flüssigkeitssäule, dann kinn keine Luft durch die Leitungen strömen. Ist jedoch der hydrostatische Druck der Flüs- sigkeitssäule durch Elektrolytverlust kleiner als der beaufschlagte Druck, dann strömt Luft durch den Elektrolyten. Das Signal Gasströmung: Ja oder Nein" zeigt an, ob der Elektrolytstand einer Zelle unter den Sollwert abgesunken ist. Der Sollwert kann durch den angelegten Druck eingestellt werden.
• Anhand der Figur werden der Erfindungsgegenstand und seine Funktionsweise näher erläutert.
• Die Zellen 1 - 5 einer Akkumulatorenbatterie 6 sind mit in den Elektrolyt 7 eingetauchten Pumpen 8 bestückt. Die Pumpen sind parallelgeschaltet und über die Gaszuführungsleitung 9 mit einer Druckgasquelle 10, beispielsweise einem Kompressor, verbunden. Der Luftstrom, der während der Elektrolytumwälzung auf diesem direkten Wege zu den Pumpen gelangt, kann mittels Dreiwegeventilen 11, 12 über eine Nebenleitung (Bypass) 13 umgeleitet werden. Dies geschieht für die Dauer der Füllstandsmessung. Die Luft passiert dabei ein Reduzierventil 14, welches den alternierenden Druck des Kompressors auf einen Gleichdruck von einigen hundert mm Wassersäule (WS) reduziert.
• Der exakt einstellbare Nachdruck am Reduzierventil richtet sich zum einen nach der Eintauchtiefe der Pumpen 8 und zum anderen nach der zulässigen Elektrolytabsenkung in den Zellen.
• Beispiel: Ist zur Verdrängung des Elektrolyten mit der Dichte aus der Pumpe 8 bei einer vollen Zelle der Druck p1 = h1 p notwendig, so reduziert sich der Druck nach Absinken des Elektrolyten um Ah auf p2 = (h I, h) .p 3 Bei einer Dichte von 1,25 g/cm und h1 = 200 mm und L h = 20 mm ergibt sich ein am Reduzierventil 14 einzustellender Druck p2 = 225 mm WS. Die Meßspanne liegt zwischen 250 und 225 mm WS.
• Ist in einer Zelle, in der Figur z.B. in Zelle 3, der Elektrolyt so weit abgesunken, daß Luft durch die Zelle strömt, so gibt der Strömungsdetektor 15, der dem Reduzierventil in der Nebenleitung 13 nachgeordnet ist, Signal. Der Detektor 15 muß nur anzeigen, ob Gas strömt oder nicht. Dies kann entweder direkt durch einen Strömungsmesser erfolgen, oder indirekt über den Druckabfall be Strömung, wie z.B. in einem Staurohrmesser. Wenn Luft strömt, ändert sich auch die Differenz der Drucke vor dem Reduzierventil und dahinter. Die Anzeige Luft strömt ist identisch mit der Aussage Elektrolytmangel oder teck. Wenn das Signal erscheint, muß der Füllstand der Zelle überprüft und eventuell nachgefüllt werden.
• Verschwindet danach bei einer zweiten Prüfung das Signal nicht, dann ist ein Leck im Leitungssystem oder in den Pumpen 8. Durch Abklemmen einzelner Leitungsstücke kann die Leckstelle lokalisiert werden. Das Füllstandsmeßsystem gemäß der Erfindung ist somit gleichzeitig zur Kontrolle der gesamten Säureumwälzeinrichtung geeignet.
• In der Praxis dürfte es günstig sein, die Druckgasquelle 10 und die Nebenleitung 13 dem Ladegerät zuzuordnen und vor jeder Ladung eine Füllstandskontrolle und damit auch eine Funktionsprüfung der Säureumwälzung durchzuführen.
• In einer vereinfachten Ausführungsform des Füllstandsanzeigers kann eines der beiden Dreiwegeventile 10 oder 11 weggelassen werden, ohne daß die Funktion entscheidend beeinflußt wird.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Überprüfung des Elektrolytfüllstandes in einer Akkumulatorenbatterie, deren Zellen mit gasbetätigten Pumpen ZUI Elektrolytumwälzung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (8) über eine gemeinsame Gaszuleitung (9) mit einer Druckgasquelle (10) verbunden sind und daß mittels eines Reduzierventils (14) in einer Nebenleitung (13) ein einstellbarer statischer Gasdruck, dessen Größe dem von den Pumpen zu überwindenden hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule beim zulässigen Füllstandsminimum entspricht, auf die Pumpen aufgebbar ist, wobei einsetzende Gasströmung ein Absinken des Elektrolytfüllstandes unter die Zulässigkeitsgrenze anzeigt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reduzierventil in der Nebenleitung ein Detektor (15) nachgeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Strömungsmesser ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Staurohrmesser ist.