-
Einrichtung zur automatischen Wasser-
-
befüllung der Zellen von Elektrobatterien Die Erfindung bezieht sich
auf eine Einrichtung zur automatischen Wasserbefüllung der Zellen von Elektrobatterien,
insbesondere für Traktionszwecke, Bei herkömmlichen, mit einem wässrigen Elektrolyten
versehenen Zellen von Elektrobatterien muß insbesondere dann, wenn die Batterien
wegen ihrer Heranziehung zu Traktionszwecken besonders hohen Belastungen ausgesetzt
sind, relativ häufig ein Ersatz des durch Verdampfung verlorengegangenen Wasseranteils
des Elektrolyten vorgenommen werden.
-
Diese Befüllung mit destilliertem Wasser erfolgt dadurch, daß die
mit Wasserfüllstopfen versehenen Zellen der Batterien in Reihenschaltung an ein
Wasserleitungssystem angeschlossen werden, so daß alle Zellen gleichzeitig befüllt
werden können. In dem Stopfen sind im allgemeinen durch Schwimmer betätigbare Ventilkörper
angeordnet, die bei Erreichen des maximalen Füllstandes der Zelle in Schließstellung
gelangen und dann die weitere Befüllung verhindern. Diese Füllstopfen müssen nun
so ausgebildet sein, daß sie einerseits die automatische Befüllung der Zellen ohne
größeren zusätzlichen Betätigungsaufwand ermöglichen; darüberhinaus müssen sie jedoch
auch das Entweichen des insbesondere während des Ladevorgangs entstehenden Gemisches
aus Wasserstoff und Sauerstoff aus den Zellen in das Leitungssystem verhindern.
Diese Forderungen haben zu Systemen geführt, die zum einen relativ aufwendig sind
und zum anderen durch Verwendung von Wassertaschen und Schleusenkammern die Gefahr
des Ausfalls insbesondere in den Fällen verursachen, in
denen derartige
Batterien bei ###s#ze##tcrat#ren gehalten werden.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine
Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen,
die zum einen einfach und betriebssicher aufgebaut ist und die zum anderen eine
sichere Abdichtung des Leitungssystems gegen Gasaustritt aus den Zellen bietet und
deren Funktion darüberhinaus nicht durch etwaige Eisbildung beim Aufenthalt in niedrigen
Umgebungstemperaturen gefährdet ist.
-
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den im Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmalen. Erfindungsgemäß wird also die sichere Abdichtung der Wassereinfüllöffnung
gegen Gasaustritt aus der Zelle dadurch erreicht, daß der Ventilkörper durch einen
Magneten in der Schließstellung gehalten wird, und zwar auch dann, wenn der Elektrolytstand
unter dem die Schließstellung des Ventilkörpers bewirkenden Maximal stand abgesunken
ist. Zur Öffnung dieser Wassereinfüllöffnung wird dagegen über das Leitungssystem
ein Druckimpuls aufgebracht, der die Haltekraft des Magneten überwindet und dadurch
den Ventilkörper in seine Öffnungsstellung fallen läßt, bei der dann die Zelle befüllt
werden kann.
-
Zweckmäßigerweise soll der Ventilkörper unmittelbar durch den Schwimmer
gebildet sein, der in der Schließstellung mit einer Dichtfläche gegen einen im Bereich
der Wassereinfüllöffnung angeordneten Dichtring zur dichtenden Anlage kommt. Zusammen
mit weiteren, in den Unteransprüchen angegebenen Merkmalen wird ein sehr einfacher
Aufbau des Füllstopfens erreicht, der eine sichere Dichtung gegen Gasaustritt sowie
eine einwandfreie Funktion bei der Befüllung gewährleistet.
-
In der Zeichnung ist anhand eines Längsschnittes durch einen Füllstpfen
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert
wird. In der Zeichnung ist der Füllstopfen insgesamt mit 1 bezeichnet, der aus einem
etwa rohrförmigen Gehäuse 2 besteht, das unter Zwischenschaltung eines O-Ringes
30 in einer hier nicht weiter dargestellten Zelle einer Elektrobatterie gehalten
ist, die beispielsweise als Traktionsbatterie in einem Elektrofahrzeug verwendet
wird. In
dem rohrfvirziger, vorzugsweise aus Kunststoff bestehendem
Gehäuse 2 ist ein im wesentlichen als zyi#rdrischer Hohlkörper ausgebildeter Schwimmer
3 vertikal verstellbar gehalten. Dieser Schwimmer-Ventilkörper 3 weist an seinem
vertikal oberen Ende eine konische Dichtfläche 4 auf, die in der mit unterbrochenen
Linien angedeuteten Schließstellung gegen einen eine Wassereinfüllöffnung 6 begrenzenden,
in dem Gehäuse 2 gehaltenen lippenartigen Dichtring 5 zur Anlage kommt. Mit ausgezogenen
Linien ist der Schwimmer-Ventilkörper 3 in seiner Öffnungsstellung dargestellt,
in der er mit einer Haltenase 27 an einem auch der zentrischen Führung dienenden
Anschlag 26 des Gehäuses 2 anliegt. Mit 25 sind weitere, an dem Umfang des rohrförmigen
Gehäuses 2 angeordnete Führungselemente angedeutet.
-
An der Oberseite des Schwimmer-Ventilkörpers 3 ist in einer Ausnehmung
28 ein schirmartiges Halteelement 7 durch Verklebung oder Verschwei-Bung befestigt,
das an seinem oberen, tellerartigen Teil 8 eine aus einem magnetisierbaren Material,
beispielsweise Eisen, bestehende Platte 9 aufweist, die in der Schließstellung des
Schwimmer-Ventikörpers 3 in den Wirkungsbereich eines mit 10 bezeichneten Magneten
kommt. Das Halteelement 7 könnte aber auch ohne weiteres als einstückig mit dem
Schwimmer-Ventilkörper 3 verbundenes Teil ausgebildet sein.
-
Der Permanentmagnet 10 ist mittels einer Andrucksoheibe 13 und einem
Befestigungselement 14 an einer elastischen, vorzugsweise transparenten Membran
11 befestigt, deren äußerer Rand von einem mit 12 bezeichneten Deckel unter Zwischenschaltung
einer Dichtung 24 und einer den Magneten 10 haltenden und zentrierenden Distanzscheibe
15 am Oberteil 22 des Gehäuses 2 befestigt ist. Dabei ist der kuppelartig geformte
Deckel 12 mit einer Schraubfassung 21 auf einem Befestigungsgewinde 23 des Gehäuseoberteils
22 gehalten. Anstelle einer Verschraubung kann hier auch ein Bajonettverschluß oder
dgl. vorgesehen sein. Außerdem könnte der Permanentmagnet 10 auch in einer durch
eine Folie gebildeten Membran eingeschweißt sein, wobei dann die Teile 13 und 14
entfallen könnten.
-
Zur zentrierten Aufnahme des Magneten 10 weist die Distanzscheibe
15 eine konische Öffnung 17 auf, die hier zentrisch angeordnet ist. An der Distanzscheibe
15 können noch fensterartige Öffnungen 16 vorgesehen
sein, die einer
3lick durch etrecende Cffnungen in dem Deckel 12 und die transparente Membran 11
auf die beispielsweise mit einer e.-itsprechenden Einfärbung versehene Oberfläche
8a des tellerförmigen Teils 8 des Halteelements 7 ermöglichen. Auf diese Weise kann
eine Sichtkontrolle der SchlieSposition des Füllstopfens 1 durchgeführt werden.
-
Mit 18 ist ein in dem Gehäuse 2 zwischen der Distanzscheibe 15 und
der Wassereinfüllöffnung 5 angeordneter Druckraum bezeichnet, der über Gehäuseanschlußstutzen
19 mit einem Schlauchleitungssystem 29 zur Zuführung von destilliertem Wasser zum
Befüllen der Zellen sowie zur Beaufschlagung mit einem Druckimpuls zum Öffnen des
Füllstopfens verbunden ist.
-
21 stellen noch in dem rohrförmigen Gehause 2 angeordnete, sehr eng
kalibrierte Belüftungsleitungen dar, über die die Zelle belüftet werden kann.
-
Wie bereits erwähnt, ist in der Zeichnung der Schwimmer-Ventilkörper
3 mit ausgezogenen Linien in seiner Offnungs- und mit unterbrochenen Linien in seiner
Schließposition gezeichnet. In letzterer wird er durch den Permanentmagneten 10
so gehalten, daß die konische Dichtfläche 4 gegen den lippenförmigen Dichtring 5
zur Anlage kommt und die Wassereinfüllöffnung 6 gasdicht verschlossen ist. Um nun
eine Befüllung der Zellen mit destilliertem Wasser durchführen zu können, muß zunächst
über das Leitungssystem 29 ein Druckimpuls, beispielsweise durch Druckluft, aufgebracht
werden. Dieser Druckimpuls belastet den Schwimmer-Ventilkörper 3 auf einer Fläche,
die dem Querschnitt der Wassereinfüllöffnung 6 entspricht, und versucht, diesen
in die mit ausgezogenen Linien eingezeichnete Öffnungsposition zu verstellen. Gleichzeitig
wird durch den Druckimpuls auch der an der elastischen Membran 11 aufgehängte Magnet
10 belastet, wobei hier als Wirkfläche die gesamte Fläche der elastischen Membran
11 einsetzbar ist. Der Druckimpuls muß nun so groß sein, daß er die Haltekraft des
Magneten 10 überwindet und diesen in die mit unterbrochenen Linien angedeutete Position,
also gerade entgegengesetzt zur Verstellung des Schwimmer-Ventilkörpers 3 verstellt.
-
Gegebenenfalls kann dieser Vorgang des Lösens des Magneten 10 von
der Platte 9 noch dadurch verbessert werden, daß der Magnet 10 exzentrisch an der
Membran 11 angebracht ist, so daß durch den auf die Membran wirkenden Druckimpuls
ein Kippmoment auf den Magneten ausgeübt wird.
-
Nach Absetzen des Druckimpulses nimmt der Magnet 10 dann wieder die
mit ausgezogenen Linien eingezeichnete Ruhestellung ein, in der er in der Öffnung
17 der Distanzscheibe 15 zentriert gehalten wird. Ist der Elektrolytstand der jeweiligen
Zelle so abgefallen, daß der Schwimmer-Ventilkörper 3 deutlich unterhalb seiner
Schließstellung gehalten wird, dann befindet sich die Eisenplatte 9 nach der Öffnung
des Schwimmerventilkörpers 3 genügend weit von dem Magneten 10 entfernt, so daß
dieser den Ventilkörper nicht mehr in seine Schließstellung ziehen kann und eine
Befüllung der Zelle mit über das Leitungssystem 29 zugeführten, destilliertem Wasser
möglich ist. Die Befüllung wird dabei durch Ansaugen von destilliertem Wasser aus
einem Vorratsbehälter, in dem ein Ende des Leitungssystems 29 eingehängt ist, während
an dem anderen Ende von einer Pumpe ein Unterdruck erzeugt wird, durchgeführt und
so lange fortgesetzt, bis die von dem Elektrolytstand in der jeweiligen Zelle getragenen
Schwimmer-Ventilkörper 3 wieder ihre Schließstellung erreichen, in der sie eine
weitere Befüllung der Zellen unterbrechen und von dem Magneten 10 bis zum nächsten
Befüllvorgang mit vorausgehendem Druckluft impuls gehalten werden.
-
Der dargestellte Füllstopfen 1 ist sehr einfach, nämlich aus nur sehr
wenigen Teilen aufgebaut, verschließt die Wassereinfüllöffnung 6 sicher und anhaltend
gegen Gasaustritt aus der Zelle und ermöglicht einen problemlosen Befüllvorgang,in
dem über das angeschlossene Leitungssystem zunächst ein die Öffnung bewirkender
Druckimpuls aufgebracht wird. Die Gefahr des Vereisens des Füllstopfens wird weitgehend
durch das Fehlen von Wassertaschen und -schleusen zur Aufrechterhaltung der Dichtung
vermieden.
-
- Leerseite -