DE3743029C2 - Luftsauerstoff-Batterie mit Verschluß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftsauerstoff-Batterie mit einem Verschluß, der in geöffneter Stellung die Zufuhr von Außenluft zu den Batteriezellen gestattet und in geschlossener Stellung die Zufuhr zu den Batteriezellen unterbricht.

Eine Luftsauerstoff-Batterie dieser Art ist bekannt (DE-OS 28 04 206). Diese weist einen gasdichten Verschluß in Form eines abnehmbaren handelsüblichen Klebebandes auf.

Aus der DE-Gbm 18 51 247 ist eine Luftsauerstoff-Batterie beschrieben, bei der ein Schieber ausgebildet ist, mit dem manuell ein Verschließen eines auf der Batterie angebrachten Deckels zur Verhinderung des Luftzutritts zu betätigen ist.

Aus der US-PS 41 77 327 ist eine Luftsauerstoff-Batterie bekannt, bei der der Verschluß für die Zufuhr von Luftsauerstoff in den Bereich der Zellen mit einem elektrischen Betätigungsmittel versehen ist, so daß bei Anlegen einer Spannung an das Betätigungsmittel die Luftzufuhröffnung nach Art eines Ventils öffnet. Dieses Betätigungsmittel wird als elastisch beheiztes Element in Form eines Bimetalls ausgebildet, das sich von seinem Schließsitz vor der Luftzufuhröffnung automatisch entfernt und die Luftzufuhr in den Innenraum der Batterie gestattet, wenn die Batterie selbst durch einen elektrischen Verbraucher belastet wird.

Aufgrund bestimmter elektrochemischer Gesetzmäßigkeiten der in den Batteriezellen ablaufenden chemischen Reaktionen, in deren Folge zwischen den Elektroden der Batterie ein nutzbares Spannungspotential aufgebaut wird, benötigen gewisse Batteriesorten, insbesondere Batterien des Typs der sogenannten Luftsauerstoff-Batterien, für die chemische Reaktion Luftsauerstoff. Wenn allerdings derartige Batterien nicht belastet werden, d. h. keine elektrischen Verbraucher angeschlossen oder angeschaltet sind und demzufolge keine nennenswerte chemische Reaktion nötig ist, ist auch eine Zufuhr von Luftsauerstoff zu den Zellen nicht erforderlich.

Würde auch im Falle der Nichtbelastung der Batterie mit einem Verbraucher ungehindert Luftsauerstoff zu der Batterie gelangen können, würde infolge des endlichen Eigenwiderstandes (Innenwiderstand) der Batterie dennoch eine chemische Reaktion stattfinden, da Sauerstoff, wie vorausgesetzt, vorhanden ist und die Batterie würde sich, obwohl externe Verbraucher nicht angeschlossen sind, allmählich entladen.

Um dieses zu verhindern, weisen Batterien der bekannten Art einen Verschluß auf, der bei Anschluß eines externen Verbrauchers geöffnet wird und in geöffneter Stellung die Zufuhr von Luft zu den Batteriezellen gestattet und bei Unterbrechung des Stromkreises zum externen Verbraucher in eine geschlossene Stellung überführt wird, so daß die Zufuhr von Luft zu den Batteriezellen unterbrochen wird. Bei Batterien der bekannten Art kann die Zufuhr von Luft beispielsweise dadurch erreicht werden, daß vor Inbe­ triebnahme der Batterie ein Klebestreifen von einer oder mehreren Öffnungen gezogen wird, die im Batteriegehäuse bzw. im die Batterie abdeckenden Deckel vorhanden sind, so daß Luft bestimmungsgemäß zu den Batteriezellen gelan­ gen kann. Nach Entfernung des externen Verbrauchers bzw. Unterbrechung des Verbraucherstromkreises kann der Klebe­ streifen wieder auf die Öffnungen geklebt werden. Es hat sich im Betrieb gezeigt, daß diese einfache Methode der Zufuhr von Luft zu den Batteriezellen bzw. die der Unter­ brechung der Zufuhr der Luft in der Praxis versagt, da oftmals vom Benutzer bei der Inbetriebnahme vergessen wird, den Klebestreifen von den Luftzufuhrlöchern abzu­ reißen und bei Unterbrechung des Betriebes die Luftzu­ fuhrlöcher wieder abzukleben. In der Regel ist dann auch dazu der Klebestreifen nicht mehr vorhanden, da dieser in der Regel wegen fehlender Achtsamkeit verlorengeht und im Bedarfsfall somit nicht mehr zur Verfügung steht.

Um diesem Mangel abzuhelfen, wurde ein manuell betätigba­ rer Schieber, der fest mit dem Batteriegehäuse bzw. mit dem Deckel der Batterie verbunden ist, vorgesehen, mit dem im Bedarfsfall die Luftzufuhröffnungen verschlossen bzw. geöffnet werden können. Grundsätzlich haftet dem bekannten Schieber der Nachteil an, daß es sehr oft ver­ gessen wird, den Schieber für die Zufuhr von Luft bei Betriebsaufnahme zu öffnen und, was noch schwerer wiegt, nach Unterbrechung des Betriebs den Schieber nicht wieder zu schließen, so daß sich die Batterie, wie oben darge­ stellt, selbst entlädt und somit die eigentlich nutzbare Kapazität der Batterie aus Unachtsamkeit vergeudet wird und im akuten Bedarfsfall, der auch ein Notfall sein kann, beispielsweise beim Betrieb von Warnlampen, mit allen sich daraus ergebenden nachteiligen Folgen nicht mehr zur Verfügung steht.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterie zu schaffen, bei der automatisch bei Anschluß eines ex­ ternen Verbrauchers die Zufuhr von Außenluft zu den Bat­ teriezellen ermöglicht wird und die Luftzufuhr unterbro­ chen wird, wenn der externe Verbraucher von der Batterie entfernt wird, wobei ein manuelles Öffnen und Schließen unabhängig von der Art des verwendeten Verschlusses voll­ ständig entbehrlich wird, und die Batterie gegenüber be­ kannten Batterien nicht merklich verkompliziert und damit nicht verteuert wird.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Verschluß nach Einführen einer elektrischen Kupp­ lungseinrichtung in ein an der Batterie angeordnetes Ge­ genstück der Kupplungseinrichtung geöffnet und nach dem Herausziehen aus dem Gegenstück geschlossen ist.

Der Vorteil dieses vollständig automatischen Verschlusses besteht im wesentlichen darin, daß eine wie auch immer geartete Überwachung des Öffnens oder des Schließens des Verschlußmechanismusses nicht erforderlich ist. Ein wei­ terer Vorteil ist, daß der Verschluß verhältnismäßig einfach ausgebildet sein kann, ohne daß seine Wirksamkeit davon betroffen wird, so daß eine Verteuerung einer mit dem erfindungsgemäßen Verschluß versehene Batterie gegen­ über herkömmlichen Batterien mit manuell betätigbarem Verschluß nicht zu verzeichnen ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Verschluß bevorzugt an einem die Batterie oben abschließenden Deckel angeordnet, wobei hervorzuheben ist, daß ein Deckel im vorbezeichneten Sinne ein integral mit der Batterie bzw. mit dem Batteriegehäuse ausgebildeter Deckel sein kann oder auch ein Deckel, der gesondert auf die Batterie oder auf das Batteriegehäuse luftdicht aufgebracht wird.

Vorteilhafterweise wird der Verschluß der Batterie aus mindestens einem mit Druckmitteln beaufschlagten Steg, der mindestens einen Verschlußvorsprung aufweist, der in Ruhestellung in eine Luftzufuhröffnung dichtend eingreift, sowie einen mit dem Steg verbundenen Stößel, den die Kupplungseinrichtung bei der Einführung in das Kupplungsgegenstück derart beaufschlagt, daß er die Luftzufuhröffnung für die Zufuhr von Luft zu den Batteriezellen öffnet. Der Steg, der Stößel und der bzw. die Verschlußvorsprünge können integral aus einem Teil hergestellt werden, so daß grundsätzlich das entstehende Gesamtteil ein kostengünstig herstellbarer Massenartikel sein kann.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Stößel der Batterie an seinem einen, weitgehend rechtwinklig ausgerichteten Ende mit dem Steg verbunden, wobei das andere Ende mit einer stegartigen Betätigungsebene verbunden ist, die unter einem von einem rechten Winkel zur Verschiebeebene des Stößels geringfügig abweichenden Winkel α zur Bildung einer schiefen Ebene in den Raum hineinragt, in den die Kupplungseinrichtung bei Anschluß eines externen Verbrauchers hineinragt. Wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform kann auch bei der hier geschilderten vorteilhaften Ausgestaltung neben dem Stößel, dem Steg und dem Verschlußvorsprung bzw. den Verschlußvorsprüngen auch die Betätigungsebene aus einem Formstück integral und damit kostengünstig hergestellt werden.

Grundsätzlich ist es möglich, die Betätigungsebene, den damit verbundenen Stößel sowie die über den Steg mit dem Stößel verbundenen Verschlußvorsprünge um eine Achse bei Einnahme einer Schließ- und Offenstellung kippen zu las­ sen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, daß der Stößel in einer im Deckel ausgebildeten Führung hin und her verschiebbar angeordnet ist, um die Führung bei der Ausbildung des Deckels, der in der Regel ein Spritz- oder Gußteil ist, automatisch mit ausbilden zu lassen, so daß eine gesonderte Achse und deren Einbrin­ gung nicht erforderlich ist und gesonderte verteuernde Montagezeit entfällt.

Vorteilhafterweise ist das den Steg beaufschlagende Druckmittel eine konventionell ausgebildete Spiraldruck­ feder, die, wie vorgegeben, die Verschlußvorsprünge in die Luftzufuhröffnungen dichtend hineindrückt. Diese Stellung entspricht der Ruhestellung.

Um insbesondere auch die Verschlußeinrichtung aus allen ihren voranbeschriebenen Einzelteilen kostengünstig her­ stellen zu können, besteht der Verschluß bzw. bestehen die den Verschluß bildenden Einzelteile aus Kunststoff. Die Verwendung von Kunststoff an dieser Stelle hat auch noch den weiteren Vorteil, daß er nämlich bei geeigneter Auswahl des Kunststoffes beständig gegen die Dämpfe des Elektrolyten ist, so daß keine gesonderten Maßnahmen bei der Verwendung von Kunststoff vorgesehen werden müssen, um den Verschluß korrosions- oder gegen sonstige chemi­ sche Einflüsse beständig zu machen.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfol­ genden schematischen Zeichnungen anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles eingehend beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Luftsauer­ stoff-Batterie, die an ihrer Gehäuseoberseite mit einem Deckel versehen ist, in dem sich sichtbar vier geöffnete Luftzufuhröffnungen befinden,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Deckel der erfindungs­ gemäßen Batterie,

Fig. 3 in der Seitenansicht einen Schnitt entlang der Linie A-B von Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und noch entfernter externer Kupplungseinrich­ tung und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-B von Fig. 2 mit gegenüber der Darstellung von Fig. 3 in das batterieeigene Kupplungsgegenstück eingeführter externer Kupplungseinrichtung.

Die Batterie 10 besteht im wesentlichen aus einem Batte­ riegehäuse 11 und einem das Batteriegehäuse 11 oben ab­ schließenden Deckel 12, der dichtend mit dem Batteriege­ häuse 11 auf bekannte Weise verbunden ist, so daß sich im Inneren zwischen dem Batteriegehäuse 11 und dem Deckel 12 ein Luftzufuhrraum oberhalb der Batteriezellen 27, vgl. Fig. 3, bilden kann, wobei die Batteriezellen bei der hier beschriebenen Luftsauerstoff-Batterie von bekanntem Aufbau sind und deshalb nicht gesondert dargestellt wer­ den.

Im Deckel 12 ist ein Kupplungsgegenstück 15 ausgebildet, das im vorliegenden Fall zwei Kontaktstifte 150, 151 auf­ weist, die auf hier nicht gesondert dargestellte Weise batterieintern mit den Elektroden der Batteriezellen 27 verbunden sind. In das im vorliegenden Fall integral mit dem Deckel 12 ausgebildete Kupplungsgegenstück 15 kann eine externe elektrische Kupplungseinrichtung 14, die in den Fig. 3 und 4 gestrichelt dargestellt ist, einge­ steckt werden, so daß über die beiden Kontaktstifte 150, 151 eine elektrische Spannung einem hier nicht darge­ stellten externen elektrischen Verbraucher zugeführt wer­ den kann.

An das Kupplungsgegenstück 15 angrenzend ist ein Ver­ schluß 13 ausgebildet, der im wesentlichen aus einem Steg 17, zwei Verschlußvorsprüngen 18, 180 sowie einem Stößel 21 und einer Betätigungsebene 22 besteht. Der Steg 17, die Verschlußvorsprünge 18, 180, der Stößel 21 sowie eine Betätigungsebene 22 können im wesentlichen einstückig ausgebildet sein. Der Steg 17 ist im wesentlichen recht­ winklig zum Stößel 21 mit seinem einen Ende 210 ange­ schlossen, während das andere Ende 211 des Stößels mit der Betätigungsebene 22 verbunden ist bzw. in diese über­ geht.

Der Stößel 21 selbst ist in einer im Deckel 12 ausgebil­ deten Führung 24 hin und her verschiebbar aufgenommen, was anhand der Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, die die beiden Endstellungen der Bewegungsmöglichkeit des Ver­ schlusses 13 in seinen jeweiligen Endstellungen zeigen. Durch ein Druckmittel 16, das im vorbeschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel eine Druckfeder ist, wird der Steg 17 über den Stößel 21 in einer Stellung gehalten, die dem Zustand entspricht, bei dem Zufuhröffnungen 19, 190 durch die Verschlußvorsprünge 18, 180, die auf dem Steg 17 ausge­ bildet sind, geschlossen sind, d. h. in der Ruhestellung greifen die Verschlußvorsprünge 18, 180 dichtend in die Zufuhröffnungen 19, 190 ein, vgl. Fig. 3.

Es sei angemerkt, daß bei dem hier im einzelnen beschrie­ benen Ausführungsbeispiel zwei Zufuhröffnungen 19, 190 vorhanden sein können, es sind aber auch Ausführungsfor­ men denkbar, bei denen wenigstens eine Zufuhröffnung oder auch eine beliebige Vielzahl Zufuhröffnungen vorhanden sind.

Die oben schon beschriebene Betätigungsebene 22, die am anderen Ende 211 des Stößels 21 angeordnet ist, bildet eine schiefe Ebene, d. h. der Winkel Alpha zwischen der Ebene des Stößels 21, die im wesentlichen parallel zur Ebene der oberen Oberfläche des Deckels 12 ausgebildet ist, ist geringfügig größer als 90°, vgl. die Darstellun­ gen von Fig. 3 und 4.

Die Zufuhröffnungen 19, 190 bilden die Mündung von Luft­ leitungen 20, 200, die im geöffneten Zustand die Zufuhr von Umgebungsluft 26 zu den Batteriezellen 27 gemäß der Richtung des Pfeiles 28 ermöglicht, vgl. die Darstellung von Fig. 4. Die Ausbildung der Luftleitungen 20, 200 kann auf verschiedenste geeignete Weise geschehen, so daß ein gesondertes weiteres Eingehen darauf an dieser Stelle entbehrlich ist.

Wird bei Anschluß eines externen Verbrauchers an die Bat­ terie 10 eine mit dem externen Verbraucher verbundene elektrische Kupplungseinrichtung 14 in das Kupplungsge­ genstück 15 in Richtung des Pfeiles 25 eingeführt, stößt die eine Kante der Kupplungseinrichtung 14, vgl. die Dar­ stellung von Fig. 3, gegen die als schiefe Ebene ausge­ bildete Betätigungsebene 22. Entgegen dem Druck der Feder 16 wird der mit der Betätigungsebene 22 verbundene Stößel 21 nach rechts verschoben, so daß die Verschlußvorsprünge 18, 180 aus den Luftzufuhröffnungen 19, 190, in denen sie in Ruhestellung die Luftzufuhröffnungen 19, 190 abdich­ tend saßen, herausverschoben werden. Ist die externe Kupplungseinrichtung 14 vollständig in das Kupplungsge­ genstück 15 eingeführt worden, nimmt der Stößel 21 bzw. nehmen die Verschlußvorsprünge 18, 180 eine geöffnete Endstellung entgegen dem Druck der Feder 16 ein, wie sie in Fig. 4 dargestellt worden ist. Die Zufuhr von Umge­ bungsluft 26 entsprechend dem Pfeil 28 über die Luftzu­ fuhröffnungen 19, 190 und über die Luftleitungen 20, 200 zu den Batteriezellen 27 ist möglich.

Wird der externe Verbraucher durch Herausziehen der ex­ ternen Kupplungseinrichtung 15 aus dem Kupplungsgegen­ stück getrennt, so werden aufgrund der Federkraft der Druckfeder 16 die Betätigungsebene 22, der damit verbun­ dene Stößel und somit die Verschlußvorsprünge 18, 180 wiederum in ihre Ruhestellung überführt, bei der die Luftzufuhröffnungen 19, 190 durch die Verschlußvorsprünge 18, 180 verschlossen werden.

Es sei angemerkt, daß die Verschlußvorsprünge, falls er­ forderlich, noch mit gesonderten Silikon-, Gummi- oder anderen Dichtungen versehen werden können, um einen noch hermetischeren Verschluß zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäße Batterie ermöglicht ein korrektes Öffnen der Luftzufuhröffnungen 19, 190 immer dann, wenn der externe Verbraucher mit der Batterie 10 verbunden wird. Wird der externe Verbraucher von der Batterie durch herausziehen der externen Kupplungseinrichtung 14 aus dem Kupplungsgegenstück 15 getrennt, wird automatisch die Luftzufuhr zu den Batteriezellen 27 unterbrochen, ohne daß der Benutzer der Batterie irgendwelche gesonderten Maßnahmen vorsehen muß. Durch die erfindungsgemäße Batte­ rie wird verhindert, daß beispielsweise ein Kapazitäts­ verlust von mehr als 15% pro Jahr verhindert wird, wenn die Luftzufuhr bei Abtrennung eines externen Verbrauchers von der Batterie 10 unterbrochen wird. Bei ordnungsgemä­ ßem Abschluß der Luftzufuhr bei entferntem externen Ver­ braucher durch Herausziehen der Kupplungseinrichtung 14 aus dem Kupplungsgegenstück von der Batterie 10 wird nur ein systembedingter Kapazitätsverlust von weniger als 2% pro Jahr beobachtet.

Bezugszeichenliste

 10 Batterie
 11 Batteriegehäuse
 12 Deckel
 13 Verschluß
 14 elektrische Kupplungseinrichtung
 15 Kupplungsgegenstück
150 Kontaktstift
151 Kontaktstift
 16 Druckmittel
 17 Steg
 18 Verschlußvorsprung
180 Verschlußvorsprung
 19 Luftzufuhröffnung
 20 Luftleitung
200 Luftleitung
 21 Stößel
210 Ende
211 Ende
 22 Betätigungsebene
 23 Raum
 24 Führung
 25 Pfeil
 26 Umgebungsluft
 27 Batteriezellen
 28 Pfeil

Claims (7)

1. Luftsauerstoff-Batterie mit einem Verschluß, der in geöffneter Stellung die Zufuhr von Außenluft zu den Batteriezellen gestattet und in geschlossener Stellung die Zufuhr des Luftsauerstoffs zu den Batteriezellen unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (13) nach Einführung einer elektrischen Kupplungseinrichtung (14) in ein an der Batterie (10) angeordnetes Gegenstück (15) der Kupplungseinrichtung geöffnet und nach dem Herausziehen aus dem Gegenstück (15) geschlossen ist.

2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (13) bevorzugt an einem die Batterie (10) oben abschließenden Deckel (12) angeordnet ist.

3. Batterie nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (13) aus mindestens einem mit Druckmitteln beaufschlagten (16) Steg (17) besteht, der mindestens einen Verschlußvorsprung (18, 180) aufweist, der in Ruhestellung in eine Luftzufuhröffnung (19) dichtend eingreift, sowie einen mit dem Steg (17) verbundenen Stößel (21), den die Kupplungseinrichtung (14) beim Einführen in das Kupplungsgegenstück (15) derart beaufschlagt, daß er die Luftzufuhröffnung (19) für die Zufuhr von Luft (26) zu den Batteriezellen (27) öffnet.

4. Batterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (21) an seinem einen weitgehend rechtwinklig ausgebildeten Ende (210) mit dem Steg (17) verbunden ist, wobei das andere Ende (211) mit einer stegartigen Betätigungsebene (22) verbunden ist, die unter einem von einem rechten Winkel zur Verschiebeebene des Stößels (21) geringfügig abweichenden Winkel (α) zur Bildung einer schiefen Ebene in den Raum (23) zur Einführung der Kupplungseinrichtung (14) hineinragt.

5. Batterie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (21) in einer im Deckel (12) ausgebildeten Führung (24) hin und her verschiebbar angeordnet ist.

6. Batterie nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das den Steg (17) beaufschlagende Druckmittel (16) eine Druckfeder ist.

7. Batterie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (13) aus Kunststoff besteht.