DE3529727A1

DE3529727A1 - Method for bracing accumulator cells, arranged in a row

Info

Publication number: DE3529727A1
Application number: DE19853529727
Authority: DE
Inventors: Reinhold Abrahams; Juergen Kastning; Hermann Dipl Ing Schatz; Gerwin Ing Grad Trippe
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1985-08-20
Filing date: 1985-08-20
Publication date: 1987-03-05
Also published as: DE3529727C2

Abstract

In order to protect large accumulator cells (2), which are used especially for ship drives and form a composite battery, against the risk of sliding when the vehicle is in an inclined position, said cells are arranged in a row on a flat accommodating area (1) between fixed boundary walls (3), (4) at the distance (1) (battery bay length) such that a compensating joint (5) remains which provides space for inflatable air cushions (10), (11) in addition to space for two pressure-compensating plates (6), (8), one of which is provided with fixed wedges (7). By expanding the air cushions by means of a compressed-gas source (14), the cells are pressed against the boundary walls and are left in this braced state by means of opposing wedges (9) which are subsequently inserted into the compensating joint, even after the air cushions have been emptied again via air-outlet valves (20), (21) and have been removed. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verspannen von in einer Reihe ange ordneten Akkumulatorenzellen.The invention relates to a method for bracing in a row arranged accumulator cells.

Bei großdimensionierten Akkumulatorzellen für den Fahrzeugantrieb - insbe sondere aber für Schiffsantriebe - sind die Räumlichkeiten für deren Unter bringung sehr beengt. Aus diesem Grunde ist es schwierig, die eingebrachten Zellen genau zu fixieren und festzuhalten. Gewöhnlich werden die Zellen in einem Batterieraum reihenweise aufgestellt. Um Toleranzen auszugleichen, ist zwischen zwei nebeneinanderstehenden Zellen eine Fuge vorgesehen. In diese Fuge werden Ausgleichsstücke zur Halterung der Zellen montiert.With large-sized battery cells for vehicle drive - esp but especially for ship propulsion - are the premises for their sub delivery very cramped. Because of this, it is difficult to get the ones brought in To fix and hold cells precisely. Usually the cells are in a battery room set up in rows. To compensate for tolerances is a joint is provided between two adjacent cells. In these Joints are installed to hold the cells.

Da durch die Bewegung des Fahrzeugs Kräfte auf die Zellen wirken, ist es notwendig, eine einwandfreie, unverrückbare Positionierung der einzelnen Zellen im Batterieverband bzw. im Batterieraum zu gewährleisten. Es können durch Kurvenfahrten bei Fahrzeugen, oder aber durch Kräng- und Trimmbewe gungen bei Schiffen enorme Kräfte auftreten. Diese Kräfte dürfen nicht be wirken, daß die einzelnen Zellen in dem Batterieraum sich bewegen können. Durch die Bewegungsmöglichkeit der Zellen können Kurzschlüsse entstehen und dadurch ist die Betriebssicherheit der Batterie nicht mehr gewährleistet.Since forces act on the cells through the movement of the vehicle, it is necessary, a flawless, immovable positioning of each To ensure cells in the battery pack or in the battery room. It can through cornering in vehicles, or by heeling and trimming enormous forces occur in ships. These forces must not be act that the individual cells in the battery room can move. The cells' ability to move can cause short circuits and the operational safety of the battery is no longer guaranteed.

Aus der US-PS 30 61 662 ist eine Akkumulatorenbatterie bekannt, deren von einander unabhängige Einzelzellen zwischen zwei Profilrahmen eingespannt sind, von denen der eine Rahmen mit dem Umriß der Bodenfläche der Batterie die Stellgrundlage für die Zellen bildet, und der andere Rahmen den Zellenver band in Deckelhöhe übergreift. Aufgrund einer leichten konischen Verjüngung der Zellgefäße nach unten hin sind zwischen ihnen schmale Luftkeile vorhan den, in die sich Stegbrücken des Bodenrahmens einfügen, die so zur Immobi lisierung jeder Zelle innerhalb der Gesamtanordnung beitragen. Die Verspan nung von Bodenrahmen und Deckelrahmen mittels Schraubbolzen ist jederzeit lösbar und ein Austausch von Zellen unproblematisch. From US-PS 30 61 662 an accumulator battery is known, the mutually independent individual cells clamped between two profile frames are, one of which is a frame with the outline of the bottom surface of the battery forms the basis for the cells, and the other frame the cell ver band overlaps at cover height. Due to a slight conical taper the cell vessels down there are narrow air wedges between them the one in which the bridge bridges of the floor frame fit, thus creating a real estate each cell within the overall arrangement. The Verspan Floor frame and cover frame can be screwed in at any time solvable and an exchange of cells unproblematic.

Die bekannte Anordnung bildet ein kompaktes Ganzes, ist wegen ihrer be grenzten Abmessungen leicht handhabbar und transportabel und muß an ihrem Einsatzort, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, lediglich an einer Halterung befestigt werden.The known arrangement forms a compact whole, is because of their be limited dimensions easily manageable and transportable and must be on your Location, for example in a motor vehicle, only on a bracket be attached.

Bei sehr großen Zellen, wie sie vorzugsweise für Schiffsbatterien verwendet werden, ist eine Verspannung mit konventionellen Mitteln äußerst schwierig bzw. nicht möglich. Eine bekannte Maßnahme besteht hier darin, die Zellen einzeln mittels Haken, die in Gegenhaken einer Bodenschiene eingreifen, im Batterieraum zu verankern. Für die beiden Haken wird jedoch ein bestimmter Abstand benötigt, der der Zelle als Volumen verloren geht.For very large cells, such as those used for marine batteries bracing with conventional means is extremely difficult or not possible. A known measure here is the cells individually by means of hooks which engage in counter hooks of a floor rail, in Anchoring battery compartment. However, one is determined for the two hooks Distance needed that the cell lost as a volume.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches geeignet ist, die im Batterieverband stehenden großen Akkumulator zellen, insbesondere für Schiffsantriebsbatterien verwendete, unter größt möglicher Ausnutzung des Platzes in engen Batterieräumen so zu verspannen, daß sich die Zellen auch bei extremen Lagen der Schiffe nicht gegeneinander verschieben.The invention is therefore based on the object of specifying a method which is suitable, the large accumulator standing in the battery pack cells, especially used for ship propulsion batteries, under largest possible use of space in tight battery rooms that the cells do not oppose each other even when the ships are in extreme positions move.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.The object is achieved with the in the characterizing part of the claim 1 specified agents solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt der aus der Einführung bereits deut lich gewordenen Forderung nach, die Zellen und die Arretierungsmöglichkeiten sukzessiv zu installieren. Es soll im folgenden anhand zweier Figurendarstel lungen erläutert werden.The method according to the invention is already clear from the introduction Lich demand for, the cells and the locking options to install successively. It is to represent two figures in the following lungs are explained.

Fig. 1 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Verspannung an einer Zel lenreihe. Fig. 1 shows the principle of the bracing according to the invention on a row of cells.

Fig. 2 zeigt die Erweiterung des erfindungsgemäßen Verspannungsprinzips auf einen in Längs- und Querrichtung aus Zellenreihen zusammengesetzten Zel lenblock. Fig. 2 shows the extension of the bracing principle according to the invention to a cell block composed in the longitudinal and transverse directions of cell rows.

In Fig. 1 ist auf einer ebenen Stellfläche 1, bestehend aus einer Stahlplatte, die mit Schmierseife zur besseren Gleitfähigkeit bestrichen ist, eine Zellen reihe aus den Zellen 2 aufgebaut. Die stirnseitigen Begrenzungen der Stell fläche sind durch die festen Wände 3, 4 des Batterieraumes mit dem Abstand 1 gegeben. Zwischen der 5. und 6. Zelle ist ein Abstand 5 gewählt worden. Dieser Abstand dient als Ausgleichsfuge, um Maßtoleranzen des Batterieraumes sowie der einzelnen Zellen aufzufangen. Die Ausgleichsfuge sollte sich stets mög lichst in der Mitte der Zellenreihe befinden. Je nach Anzahl der Zellen können auch mehrere Ausgleichsfugen geschaffen werden, die man dann zweckmäßig über die Länge der Zellenreihe verteilt.In Fig. 1, a row of cells from the cells 2 is built on a flat footprint 1 , consisting of a steel plate, which is coated with lubricating soap for better lubricity. The frontal limits of the space are given by the solid walls 3 , 4 of the battery room with the distance 1 . A distance 5 has been selected between the 5th and 6th cell. This distance serves as a compensation joint to compensate for dimensional tolerances in the battery room and in the individual cells. The leveling joint should always be in the middle of the cell row if possible. Depending on the number of cells, several compensation joints can also be created, which are then expediently distributed over the length of the cell row.

In die Ausgleichsfuge wird nun eine Druckverteilungsplatte 6 mit einem fest montierten Keil 7 so eingebracht, daß die glatte Seite zur Zellengefäßwand anliegt. Auf der gegenüberliegenden Zellengefäßwand wird ebenfalls eine Druckverteilungsplatte 8 montiert. Darauf wird der Gegenkeil 9 zwischen den fest montierten Keil 7 und die gegenüberliegende Druckverteilungsplatte 8 so weit eingebracht, wie es ohne Hilfsmittel möglich ist. Dabei ist es vorteilhaft, Führungselemente (in der Figur nicht dargestellt) vorzusehen, die ein seitliches Verrutschen des Keilpaares verhindern. Zu diesem Zweck besitzt der beweg liche Gegenkeil an den Flanken seines spitzen Endes Führungsstifte, von denen anfangs der eine durch eine Nut auf dem fest montierten Keil oder der andere durch eine Nut in der gegenüberliegenden Druckverteilungsplatte geführt wer den kann, bis bei fortgeschrittener Eindringtiefe des beweglichen Keiles beide Nute die zugehörigen Führungsstifte erfassen.A pressure distribution plate 6 with a permanently mounted wedge 7 is now introduced into the compensating joint in such a way that the smooth side lies against the cell vessel wall. A pressure distribution plate 8 is also mounted on the opposite cell vessel wall. Then the mating wedge 9 is inserted between the fixedly mounted wedge 7 and the opposite pressure distribution plate 8 as far as is possible without aids. It is advantageous to provide guide elements (not shown in the figure) that prevent the pair of wedges from sliding sideways. For this purpose, the movable mating wedge on the flanks of its pointed end has guide pins, one of which can be guided through a groove on the fixed wedge or the other through a groove in the opposite pressure distribution plate, until the advanced depth of penetration of the movable one Wedge both grooves in the associated guide pins.

Da die Verkeilung an beiden Außenseiten der Druckverteilungsplatten vorge nommen wird, ist in der Figur nur diejenige an den vorderen Außenseiten sicht bar.Because the wedging is featured on both outer sides of the pressure distribution plates is taken, only the one on the front outer sides is visible in the figure bar.

Als nächster Schritt folgt die Montage der Luftkissen 10, 11 zwischen den Druckverteilungsplatten in dem zwischen den Keilpaaren verbliebenen Raum. An diesen Luftkissen sind Druckschläuche 12, 13 befestigt, die zu einer Regel einrichtung führen. Über diese Regeleinrichtung kann jetzt Druck in die Luft kissen geleitet werden. Die Druckgasquelle selbst kann ein Verdichteraggregat, ein Druckluftsystem oder wie bei Fig. 1 eine Preßluftflasche 14 sein. Hier besteht die Regeleinrichtung aus dem Reduzierventil 15 mit Manometer 16, dem Schlauchverteilungsstück 17 mit den Reduzierventilen 18, 19 und aus den Luftauslaßventilen 20, 21, über welche die beiden Luftkissen unabhängig von einander und kontrolliert durch die Manometer 22, 23 entlüftet werden kön nen. The next step is to assemble the air cushions 10 , 11 between the pressure distribution plates in the space remaining between the wedge pairs. On these air cushions pressure hoses 12 , 13 are attached, which lead to a control device. Pressure can now be passed into the air cushion via this control device. The compressed gas source itself can be a compressor unit, a compressed air system or, as in FIG. 1, a compressed air bottle 14 . Here, the control device consists of the reducing valve 15 with a manometer 16 , the hose distribution piece 17 with the reducing valves 18 , 19 and from the air outlet valves 20 , 21 , through which the two air cushions can be vented independently and in a controlled manner by the manometers 22 , 23 .

Durch das Ausdehnen der Luftkissen, das möglichst gleichmäßig erfolgen soll, werden die Zellen zu den Stirnwänden bzw. Begrenzungswänden 3, 4 gedrückt und können dabei, je nach Einstellung des Luftdruckes, zunächst nur ausge richtet und dann fest gegen die Stirnwände gepreßt werden. Durch das Pressen rutschen, aufgrund des Eigengewichtes, die losen Keilteile in den Führungs bahnen der Druckverteilungsplatten nach unten. Jedoch sollten sie in ihrer Endposition noch um einige cm über den Zellenrand ragen. Die Luftkissen kön nen darauf entspannt und aus der Ausgleichsfuge herausgenommen werden. Die Keile sitzen jetzt fest, und damit sind auch die einzelnen Zellen in dieser Zel lenreihe fest arretiert. Einige Monate nach Einsatz des Fahrzeuges können sich die Keile etwas gelockert haben. Aus diesem Grunde ist ein Nachspannen der Zellen in der oben beschriebenen Weise erforderlich.By expanding the air cushion, which should take place as evenly as possible, the cells are pressed to the end walls or boundary walls 3 , 4 and, depending on the setting of the air pressure, can initially only be aligned and then pressed firmly against the end walls. Due to the weight, the loose wedge parts in the guideways of the pressure distribution plates slide downwards due to the pressing. However, in their end position they should protrude a few cm above the cell edge. The air cushions can then be relaxed and removed from the leveling joint. The wedges are now firmly seated, and the individual cells in this row of cells are also firmly locked in place. A few months after using the vehicle, the wedges may have loosened somewhat. For this reason, the cells must be retensioned in the manner described above.

Dabei werden die Keile in ihre endgültige Position gebracht, d.h. sie schließen mit der Oberkante des Batteriedeckels ab.The wedges are brought into their final position, i.e. they close with the top edge of the battery cover.

Das Lösen der Verkleidung und der Ausbau von Zellen ist ebenso einfach wie die Batteriemontage. Zu diesem Zweck werden die Luftkissen wieder in die Ausgleichsfuge eingebracht, nun jedoch auf einen etwas höheren Druck als denjenigen, der zur Verspannung aufgewendet wurde, aufgeblasen. War zum Verspannen z. B. ein Luftdruck von 1,9 bar erforderlich, der im übrigen von der Anzahl der Zellen und deren Gewicht abhängt, so müssen die Luftkissen nun mehr, um die Verkeilung zu lockern, mit etwa 2,1 bar beaufschlagt werden. Die beweglichen Keile können dann mit einer Handvorrichtung herausgehoben werden. Nach Entspannen der Luftkissen und deren Entfernung aus der Aus gleichsfuge sind die Zellen für den Ausbau zugänglich.Detaching the panel and removing cells is as simple as the battery assembly. For this purpose the air cushions are put back in the Compensation gap introduced, but now at a slightly higher pressure than the one that was used to tension, inflated. Was for Bracing z. B. an air pressure of 1.9 bar required, the rest of the The number of cells and their weight depends on the air cushions now more, in order to loosen the wedge, be pressurized with about 2.1 bar. The movable wedges can then be lifted out with a hand device will. After relaxing the air cushions and removing them from the outside The cells are also accessible for expansion.

In den Batterieräumen von Schiffen werden die Zellen gewöhnlich in Parallel reihen aufgestellt und bilden so eine flächige Anordnung von Zellenblöcken. Fig. 2 zeigt einen solchen Batterieraum 24, ausgefüllt mit Zellen 2, in einer Draufsicht. Der Batterieraum sei in Längsrichtung L des Schiffes von den festen Wänden 3, 4 und in Querrichtung Q von den festen Wänden 25, 26 be grenzt und habe in seiner Mitte einen Stützträger 27, welcher im Schnittpunkt zweier Ausgleichsfugen 5 steht. Aus Übersichtsgründen sind in der Figur nur an den äußeren Enden der Ausgleichsfugen und im zentralen Bereich Druckver teilungsplatten 6, 8 mit festen Keilen 7 und Gegenkeilen 9 dargestellt, die Luftkissen ganz weggelassen. In the battery compartments of ships, the cells are usually set up in parallel rows and thus form a flat arrangement of cell blocks. Fig. 2 shows such a battery chamber 24, filled with cells 2 in a plan view. The battery room is in the longitudinal direction L of the ship from the fixed walls 3 , 4 and in the transverse direction Q from the fixed walls 25 , 26 be and have in its center a support beam 27 which is at the intersection of two leveling joints 5 . For reasons of clarity, the figure shows only at the outer ends of the compensating joints and in the central region of Druckver distribution plates 6 , 8 with fixed wedges 7 and counter wedges 9 , the air cushions are completely omitted.

Die Montage der Zellen in diesem Batterieraum erfolgt ganz nach dem für eine Einzelreihe beschriebenen erfindungsgemäßen Prinzip. Dabei ist es sinnvoll, von außen nach innen zum Batterieraum-Mittelpunkt zu arbeiten. Die Zellen werden zuerst außen an den Längsseiten des Batterieraumes aufgestellt. Da in verschiedenen Batterieräumen die äußeren Zellen ein anderes Höhen-Niveau haben können als die mittleren Zellen, ist es sinnvoll, auch gleich die Druck verteilungsplatten mit den Keilen und den Luftkissen zu montieren. Wenn die nächste Zellenreihe aufgestellt wird, ist es meistens nicht mehr möglich, die Druckverteilungsplatten mit den Keilen zu montieren, da der entsprechende Montageraum nicht zur Verfügung steht. Wenn die beiden äußeren Zellenreihen aufgestellt sind und mit den entsprechenden Druckverteilungsplatten, Keilen und Luftkissen montiert sind, sollten die Zellen mit einem kleinen Druck an die Querwände 25, 26 des Batterieraumes gedrückt werden.The cells are assembled in this battery compartment entirely according to the principle according to the invention described for a single row. It makes sense to work from the outside in to the center of the battery room. The cells are first placed outside on the long sides of the battery room. Since the outer cells in different battery rooms can have a different height level than the middle cells, it makes sense to mount the pressure distribution plates with the wedges and the air cushions. When the next row of cells is set up, it is usually no longer possible to mount the pressure distribution plates with the wedges, since the corresponding mounting space is not available. When the two outer rows of cells are set up and mounted with the appropriate pressure distribution plates, wedges and air cushions, the cells should be pressed against the transverse walls 25 , 26 of the battery compartment with a small pressure.

Die jeweils äußere Zellenreihe auf den Längsseiten des Batterieraumes bleibt jetzt unter Luftdruck stehen. Jetzt kann die nächste Zellenreihe aufgestellt und ebenfalls mittels Druckluft festgesetzt werden. So wird weiter verfahren, bis der gesamte Batterieraum mit Zellen gefüllt und vorgespannt ist.The outer row of cells on the long sides of the battery compartment remains are now under air pressure. Now the next row of cells can be set up and can also be fixed with compressed air. This is how it continues until the entire battery compartment is filled with cells and preloaded.

Die gleiche Verspannung, die in Schiffslängsrichtung durchgeführt wird, muß auch in Schiffsquerrichtung erfolgen. Dabei werden ebenfalls je nach Erfor dernis eine oder mehrere Ausgleichsfugen berücksichtigt. Nachdem auch hier alle entsprechenden Druckverteilungsplatten und Keile vormontiert sind, kön nen die Zellen nunmehr mittels der Luftkissen mit kleinem Druck gegen die Längswände 3, 4 des Batterieraumes gedrückt werden.The same bracing that is carried out in the longitudinal direction of the ship must also take place in the transverse direction of the ship. Depending on the requirement, one or more expansion joints are also taken into account. After all corresponding pressure distribution plates and wedges have been preassembled here, the cells can now be pressed against the longitudinal walls 3 , 4 of the battery compartment by means of the air cushions with low pressure.

Sind die Zellen sowohl in Schiffsquer- wie in Schiffslängsrichtung vorgespannt, müssen nachfolgend alle Luftkissen gleichzeitig mit einem gleichen, erhöhten Druck beaufschlagt werden. Dadurch wird gewährleistet, daß die Zellen sowohl in der Schiffslängs- als auch in der Schiffsquerrichtung gleichmäßig an die Batterieraumaußenwände gedrückt werden.If the cells are prestressed in both the transverse and longitudinal directions of the ship, subsequently all air cushions must be raised simultaneously with the same, Pressure. This ensures that the cells both in the ship's longitudinal as well as in the ship's transverse direction evenly to the Battery room outer walls are pressed.

Bei der Demontage der Zellen wird sinngemäß wie bei der Einzelreihe ver fahren. Es ist nur erforderlich, sämtliche Luftkissen mit einem Druck zu be aufschlagen, der um einige zehntel bar höher ist als der zur endgültigen Fixie rung der Zellen in beiden Richtungen aufgewendete. Steht dieser erhöhte Luft druck an, können die Keile leicht aus den Druckverteilungsplatten nach oben weggezogen werden und die gesamte Zellenanordnung steht lose auf dem Fun dament des Batterieraum-Bodens.When disassembling the cells, the same procedure is used as for the single row drive. It is only necessary to apply pressure to all air cushions open, which is a few tenths of a bar higher than that of the final fixie cells in both directions. Is this increased air pressure, the wedges can easily be lifted up from the pressure distribution plates be pulled away and the entire cell arrangement is loosely on the fun dam of the battery room floor.

Mit Rücksicht auf etwa vorhandene Material- oder Verarbeitungsfehler am System sollte dieses gegen die volle Drucklast der jeweils verwendeten Druck gasquelle mit einem Druck abgesichert sein, der nach Maßgabe der weiter vorn genannten Zahlenbeispiele 2,5 bar nicht übersteigt.With regard to any existing material or processing errors on System should do this against the full pressure load of the pressure used gas source must be secured with a pressure that is in accordance with the one above numerical examples mentioned does not exceed 2.5 bar.

Der herausragende Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei vorgegebenen Batterieraumabmessungen die Zellenabmessungen und damit das Zellenvolumen optimiert werden können.The outstanding advantage of the method according to the invention is that that with given battery compartment dimensions, the cell dimensions and so that the cell volume can be optimized.

Claims

1. A method of bracing arranged in a row accumulator cells, characterized in that the intended number of cells is built and aligned in a row on a flat footprint with frontal boundary by solid walls that, depending on the row length, at least one compensation gap remains that inflatable Air cushions are introduced into the compensating joint, which press the cells against the boundary walls on both sides when expanding, and that the cells are arrested in this state by means of wedges which are brought into the compensating joint and the air cushions are vented and removed again.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the off equal joint inserted on both sides of the air cushion pressure distribution plates will.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that on one of the pressure distribution plates to the air cushion side are mounted, on which counter wedges are fed into the compensation joint slide on.

4. The method according to claim 3, characterized in that a lateral Slipping of the wedge pairs is prevented by guide elements.

5. The method according to claim 4, characterized in that the tracking ba counter wedges on the flanks of their pointed ends sit in the guide groove of the fixed wedges and not with engage the pressure distribution plate provided with fixed wedges.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that for Reduction of the frictional force of the cells on the shelf with them is provided with a lubricant.

7. The method according to claim 6, characterized in that the lubricant Soft soap is.