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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Batteriedeckel.
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In der EP-A-0 639 862 ist ein mehrzelliger Batteriekasten
angegeben, welcher mit einem Batteriedeckel mit integriertem Gaskollektor
abgedeckt ist, der sich geradlinig zwischen zwei entgegengesetzten Seitenwänden des
Deckels erstreckt. Der Gaskollektor ist mit dem Inneren der jeweiligen
Zellen zum Auffangen der aufgrund der chemischen Aktivität der Batterie
entstehenden Gase verbunden und mündet an seinen beiden Enden
jeweils in einen Seitenkanal, welcher senkrecht zum Gaskollektor
verläuft
und in einer Seitenwand des Deckels angeordnet ist. Der Seitenkanal
ist mit einer Prallfläche
zur Abscheidung von Kondensat und Tröpfchen versehen, welche durch
das Umlenken des Gasstromes beim Übergang vom Gaskollektor in
den Seitenkanal einsetzt. Jeder Seitenkanal steht mit einer seitlich
zum Gaskollektor angeordneten Vertiefung in Verbindung, in der ein
Einschubteil eingepasst ist, welches die Vertiefung abschließt und eine
poröse
schräg
angeordnete Fritte enthält,
wobei das Einschubteil mit einer Entgasungsöffnung nach der porösen Fritte
versehen ist. Im hinteren Teil der Vertiefung befindet sich eine
unter der porösen
Fritte angeordnete Frittenkammer. Im Vorderteil der Vertiefung befindet
sich vor der Frittenkammer ein Auffangbehälter, in welchen der Seitenkanal
mündet
und welcher in die Frittenkammer mündet, so dass alle Gase vom
Seitenkanal in den Auffangbehälter
und in die Frittenkammer gelangen, dann durch die poröse Fritte
strömen und
schließlich über die
Entgasungsöffnung
ins Freie gelangen. Die im Kanal und in der Frittenkammer abgeschiedenen
Feuchtigkeit und Elektrolyttröpfchen werden
im Auffangbehälter
aufgefangen. Durch die Anordnung des Auffangbehälters im Vorderteil der Vertiefung
bei im hinteren Teil positionierter Fritte kann vermieden werden,
dass die Fritte sich über
der darin aufgefangenen Säure
befindet. Wenn jedoch die Batterie gerüttelt wird, spritzt die im
Auffangbehälter
enthaltene Säure
durch die Sammelkammer gegen die Fritte. Wenn außerdem die Batterie gekippt wird,
dringt Säure
unmittelbar in die Frittenkammer hinein, welche am Auffangbehälter anliegt
und mit der Fritte in Kontakt steht, so dass die aufgefangene Säure rasch
nach draußen
ausläuft.
Ferner ist die zur Unterstützung
der Abscheidung von Feuchtigkeit aus den Gasen verwendete Prallfläche wenig
wirksam, so dass ein zu großer
Teil der Feuchtigkeit die Fritte erreicht. Dadurch verstopft der
Frittenkörper
und das Risiko einer Batterieexplosion steigt. Schließlich wurden
keinerlei Vorkehrungen zur Begrenzung des Säureausflusses aus der Batterie
getroffen für
den Fall, dass diese umfällt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen Batteriedeckel anzugeben, mit dem die durch die
chemische Aktivität
der Batterie entstehenden Gase abgeführt werden können, der
die Fritte gegen die Säure
besser schützt
und eine Begrenzung des Säureausflusses
aus der Batterie ermöglicht,
wenn diese umfällt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Batteriedeckel gelöst,
wie er in Anspruch 1 definiert ist.
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Ein erfindungsgemäßer Batteriedeckel beinhaltet
einen integrierten Gaskollektor, der mit dem Inneren zumindest einer
Zelle eines Batteriekastens in Verbindung steht und sich bis zu
einer der Deckelseitenwände
erstreckt. Eine Vertiefung in der Deckelseitenwand ist seitlich
zum Gaskollektor versetzt. Ein in der Seitenwand angeordneter Seitenkanal
verbindet den Gaskollektor mit der Vertiefung. Eine mit einer Entgasungsöffnung versehene
Platte deckt die Vertiefung ab. Ein Frittenkörper befindet sich in der Vertiefung
und ist so angeordnet, dass alle Gase durch diesen strömen und über die
Entgasungsöffnung
ins Freie gelangen. Gemäß einem
wesentlichen Merkmal der Erfindung mündet der Gaskollektor in eine Zwischenkammer
des Seitenkanals, wobei der Zwischenkammerboden als Elektrolytenkollektor
dient. Durch eine Durchtrittsöffnung
in einer Wand der Zwischenkammer können die Gase in den Seitenkanal strömen, wobei
diese Durchtrittsöffnung
nicht zur Vertiefung orientiert ist.
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Die aufgrund der chemischen Reaktionen
in der Batterie entstehenden und vom Gaskollektor aufgefangenen
Gase werden somit der Zwischenkammer zugeführt. Die in diesen Gasen enthaltene Feuchtigkeit,
d.h. der mitgeführte
Elektrolyt, setzt sich an den Wänden
der Zwischenkammer als Kondensat und Tröpfchen ab, welche zum Boden
der Zwischenkammer abfließen.
Die beträchtlich
getrockneten Gase strömen
nun durch die Durchtrittsöffnung
und stoßen
gegen eine Seite des Seitenkanals. Danach fließt der Gasstrom zur Vertiefung
hin, da die Gase nicht direkt zur Vertiefung hin austreten können. Alle
Gase strömen
dann durch den Frittenkörper
und treten durch die Entgasungsöffnung
nach draußen
aus, wobei der Frittenkörper
gegebenenfalls den Flammenrückschlag
ins Innere der Batterie verhindert. Durch die Zwischenkammer vor
dem Gaskollektor vereinfacht sich der Rücklauf des in der Zwischenkammer
aufgefangenen Elektrolyts ins Innere der Batterie. Da die Durchtrittsöffnung nicht
zur Vertiefung orientiert ist, ist der Weg der Gase bis zur Vertiefung
lang und verwachsen, wodurch die Abscheidung von Feuchtigkeit aus
den Gasen noch verbessert wird. Außerdem kann der in der als
Auffangbehälter
fungierenden Zwischenkammer aufgefangene Elektrolyt nicht von der
Zwischenkammer aus zum Frittenkörper
hin herausspritzen. Es ist tatsächlich so,
dass der Elektrolyt nicht aus der Zwischenkammer heraustreten kann,
wenn die Batterie in Richtung des Frittenkörpers gerüttelt wird. Der Frittenkörper ist somit
gegen Säurespritzer
geschützt.
Bei Umfallen muss der Elektrolyt demselben verwachsenen Weg folgen
wie die Gase und kann nicht unmittelbar aus dem Sammelkanal in die
Vertiefung fließen,
so dass der Elektrolyt-Ausfluss aus der Batterie begrenzt ist.
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Die Zwischenkammer ist bevorzugt
annähernd
als Quader ausgebildet, wobei der Gaskollektor in den oberen Teil
der Zwischenkammer mündet. Die
Durchtrittsöffnung
kann zudem als weitestgehend waagerechter Schlitz ausgebildet sein,
welcher in einer der Vertiefung entgegengesetzten Wand der Zwischenkammer
genau unter einer oberen Kante angeordnet ist. Folglich werden die
Gase stark umgelenkt, da sie zuerst drehen müssen, um durch den waagerechten
Schlitz in den Seitenkanal zu gelangen vor einer Richtungsumkehr
am geschlossenen, der Ausmündung
in die Vertiefung entgegengesetzten Ende des Seitenkanals, von wo
aus sie wieder zur Vertiefung hin strömen. Durch diese Richtungswechsel
der Gase ist die Feuchtigkeitsabscheidung noch weiter verbessert.
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Die Wände der Zwischenkammer ragen
vorteilhafterweise über
den unteren Rand des Gaskollektors. Wenn das Elektrolytniveau in
der Zwischenkammer den unteren Rand des Gaskollektors übersteigt,
erfolgt der Elektrolytrücklauf
ins Innere der Batterie von selbst.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung befinden
sich zwei weitestgehend senkrechte Zwischenwände mit je einem weitestgehend
waagerechten, jeweils auf unterschiedlicher Höhe angebrachten Schlitz im
Seitenkanal nach der Zwischenkammer. Vom Gaskollektor bis zum Frittenkörper werden
somit vier aufeinander folgende Abscheide- und Sammelkammern gebildet:
(1) Zwischenkammer, (2) vom geschlossenen Kanalende bis zur ersten
senkrechten Zwischenwand, (3) zwischen den beiden Zwischenwänden und
(4) von der zweiten Zwischenwand bis zum Frittenkörper.
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Die Platte weist bevorzugt einen
ins Innere der Vertiefung ragenden Frittenkörper-Träger auf, wobei der Frittenkörper weitestgehend
senkrecht in diesen Frittenkörper-Träger eingesetzt
ist. Die Entgasungsöffnung
befindet sich in diesem Frittenkörper-Träger, wodurch
die Deckelherstellung im Spritzgussverfahren erleichtert wird. Aus
demselben Grund kann der Kanal durch eine Kehle in der Deckelseitenwand
ausgebildet sein, welche von der Platte abgedeckt ist, wenn sich
diese an ihrem vorgesehenen Platz befindet. Es ist daher möglich, die
Zwischenkammer und die Zwischenwände
gleichzeitig mit dem Deckel auszubilden, und anschließend durch
Befestigung der Platte den Seitenkanal und die Vertiefung abzudecken.
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Der untere Abschnitt der Durchtrittsöffnung, das
Zentrum des Gaskollektors und das Zentrum des Frittenkörpers befinden
sich vorteilhafterweise in ein und derselben horizontalen Ebene.
Durch diese Anordnung ist der Rücklauf
des aufgefangenen Elektrolyts ins Innere der Batterie erleichtert.
Wenn das Elektrolytniveau im Seitenkanal diese Ebene übersteigt,
kann der im Seitenkanal aufgefangene Elektrolyt in die Zwischenkammer
gelangen und ins Innere der Batterie zurücklaufen, und zwar von selbst,
so dass immer zumindest die Hälfte
des Frittenkörpers für die Gasabfuhr
frei gehalten werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist der
Gaskollektor geradlinig ausgebildet und verbindet Stopfen, welche
im Deckel angeordnet sind, wobei der Gaskollektor sich bis zu zwei
entgegengesetzten Wänden
des Deckels erstreckt und jeweils in eine Zwischenkammer mit einer
Durchtrittsöffnung für die Durchströmung der
Gase in einen Seitenkanal mündet.
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Weitere Besonderheiten und Merkmale
der Erfindung werden im Folgenden anhand der ausführlichen
Beschreibung einer beispielhaft dargestellten vorteilhaften Ausführung der
Erfindung und der beigefügten
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen
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1 einen
erfindungsgemäßen Batteriedeckel
in einer Ansicht von vorne,
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2 eine
Ansicht von unten entlang der Linie A-A in 1,
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3 eine
Ansicht von vorne entlang der Linie B-B des Deckels in 1,
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4 eine
Ansicht von unten entlang der Linie C-C in 5,
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5 eine
Platte von hinten.
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In den Figuren werden identische
oder ähnliche
Elemente mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausführung
eines erfindungsgemäßen Batteriedeckels 10 in
einer Ansicht von vorne. In zwei aufgeschnittenen Abschnitten ist
der interne Aufbau des Deckels 10 ersichtlich. Erkennbar
ist ein im Deckel 10 integrierter Gaskollektor 12,
welcher nach einer vom Zentrum von Stopfen 16 definierten
Achse 14 verläuft.
Der sich bis zu den zwei entgegengesetzten Seitenwänden 18, 20 des
Deckels 10 erstreckende Gaskollektor 12 verbindet
die Stopfen 16 und ermöglicht
die Verbindung mit dem Inneren der Zellen eines mehrzelligen Batteriekastens.
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Der Vereinfachung halber soll lediglich
der Aufbau des Deckels 10 im Bereich der im unteren Abschnitt
der 1 sichtbaren Seitenwand 18 beschrieben
werden. Der Aufbau an den beiden Enden des Gaskollektors 12,
d.h. im Bereich der zwei Seitenwänden 18, 20 ist
identisch. In der Seitenwand 18 befindet sich eine Vertiefung 22,
welche seitlich zum Gaskollektor 12 versetzt ist. Ein Seitenkanal 24,
welcher sich ebenfalls in der Seitenwand 18 befindet und senkrecht
zum Gaskollektor 12 angeordnet ist, verbindet diesen mit
der Vertiefung 22. Eine Platte 26 mit einer Entgasungsöffnung 28 deckt
die Vertiefung 22 ab. Am Boden der Vertiefung 22 ist
ein poröser
Frittenkörper 30 derart
senkrecht eingesetzt, dass alle Gase, die in der Vertiefung 22 ankommen,
durch diesen strömen
und anschließend
durch die Entgasungsöffnung 28 ins
Freie entweichen. Der Druck im Inneren der Batterie kann somit verringert
werden und die Batterie ist gegen Flammenrückschläge geschützt.
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Der Gaskollektor 12 mündet vorteilhafterweise
in eine Zwischenkammer 32, welche sich im Seitenkanal 24 befindet.
Diese weitestgehend quaderförmige
Zwischenkammer 32 ist in 2,
welche eine Ansicht von unten entlang der Linie A-A des Deckels 10 in 1 zeigt, leichter erkennbar.
Eine als waagerechter Schlitz ausgebildete Durchtrittsöffnung 34 ist
bevorzugt unter der oberen Ecke in der Wand 36 der Zwischenkammer 32 angeordnet,
welche der Vertiefung 22 entgegengesetzt ist. Wenn die
Gase aus dem Gaskollektor 12 in den oberen Abschnitt der Zwischenkammer 32 austreten,
werden sie somit um 90° umgelenkt,
damit sie durch die Durchtrittsöffnung 34 in
den Seitenkanal 24 strömen.
Durch diese brutale Umlenkung setzen sich von den Gasen mitgeführte Kondensate
und Elektrolyttröpfchen
an den Wänden
der Zwischenkammer 32 ab und werden am Boden derselben
aufgefangen. Der Elektrolytrücklauf ins
Innere der Batterie wird durch die Ausformung der Zwischenkammer 32 begünstigt,
deren Wände über den
unteren Rand des Gaskollektors 32 ragen. Der aufgefangene
Elektrolyt läuft
somit von selbst in den Gaskollektor 12 zurück, wenn
das Elektrolytniveau in der Zwischenkammer 32 den unteren
Rand des Gaskollektors 12 übersteigt. Nach dem Austritt
aus der Durchtrittsöffnung 34 werden
die Gase ein zweites Mal am geschlossenen Ende 38 des Seitenkanals 24 umgelenkt,
wobei das andere Ende des Seitenkanals 24 in die Vertiefung 22 mündet. Die
Gase werden an diesem geschlossenen Ende 38 umgekehrt und
strömen
anschließend
zur Vertiefung 22 hin, wobei diese Umkehrung den Feuchtigkeitsniederschlag
begünstigt.
Durch diese doppelte Richtungsumkehr ist eine wirksame Abscheidung
der Feuchtigkeit aus den Gasen gegeben. Wenn ferner die Batterie
zum Frittenkörper 30 hin
gekippt wird, kann der in der Zwischenkammer 32 aufgefangene
Elektrolyt selbstverständlich
nicht gegen den Frittenkörper 30 herausspritzen, da
auf dieser Seite der Zwischenkammer 32 keine Durchtrittsöffnung angebracht
ist. Wird die Batterie in die andere Richtung gekippt, so fließt der Elektrolyt
in den Seitenkanal 24 zum geschlossenen Ende 38 hin. Wenn
die Batterie umfällt,
ist der Elektrolytausfluss selbstverständlich begrenzt, da der Elektrolyt
demselben Weg wie die Gase folgen muss.
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In 2 sind
ebenfalls zwei vertikale Zwischenwände 40, 42 ersichtlich,
welche im Seitenkanal 24 zwischen der Zwischenkammer 32 und
der Vertiefung 22 hintereinander angeordnet sind. Diese zwei
Zwischenwände 40, 42 weisen
jeweils einen horizontalen Schlitz 44 auf, welcher jedoch
jeweils auf unterschiedlicher Höhe
angebracht ist. Es werden somit zwischen dem Gaskollektor 12 und
dem Frittenkörper 30 vier
aufeinander folgende Abscheide- und
Sammelkammern gebildet: (1) Zwischenkammer 32, (2) vom
geschlossenen Kanalende 38 des Seitenkanals 24 bis
zur ersten senkrechten Zwischenwand 40, (3) zwischen den
beiden Zwischenwänden 40, 42 und
(4) von der zweiten Zwischenwand 42 bis zum Frittenkörper 30.
Durch die Anordnung dieser vier aufeinander folgenden Abscheide-
und Sammelkammern werden die Gase vielfach umgelenkt, so dass die
Abscheidung der Feuchtigkeit aus den Gasen und deren Zurückhaltung
vor dem Frittenkörper 30 verbessert
wird.
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Wie aus den 1 bis 3 hervorgeht,
deckt die auf 5 in einer
Ansicht von hinten dargestellte Platte nicht nur die Vertiefung 22 ab,
sondern auch den Seitenkanal 24. Bei der üblicherweise
im Spritzgussverfahren vorgenommenen Herstellung des Deckels 10 kann
dann gleichzeitig der Seitenkanal 24 ausgebildet werden,
welcher hier eine Kehle in der Seitenwand 18, der Vertiefung 22,
der Zwischenkammer 32 und den vertikalen Zwischenwänden 40, 42 ist.
Es entsteht ein Deckel 10 gemäß der Darstellung in 3, in welcher der Deckel 10 gemäß 1 in einer Ansicht von unten
entlang der Linie B-B gezeigt ist.
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In 4 ist
die Platte 26 gemäß 5 in einer Ansicht entlang
der Linie C-C gezeigt. Es ist auf einen vorhandenen Frittenkörper-Träger 46 hinzuweisen,
der in die Vertiefung 22 hineinragt, wenn die Platte 26 am
Deckel 10 befestigt ist. Die Entgasungsöffnung 28 ist vor
dem Frittenkörper-Träger 46 angeordnet.
Am Boden des Frittenkörper-Trägers 46 befindet
sich ein senkrechter Rahmen 48, welcher als Auflage für den Frittenkörper 30 dient.
Wie aus den 2 und 5 hervorgeht, ist der Frittenkörper 30 weitestgehend
mittig in der Vertiefung 22 angeordnet.
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In 2 ist
mit dem Bezugszeichen 50 eine horizontale, d.h. zur Elektrolytoberfläche parallele Ebene
gekennzeichnet, in der sich der untere Abschnitt des waagerechten,
die Durchtrittsöffnung 34 des
Zwischenkammer 32 bildenden Schlitzes, die Achse des Gaskollektors 12 und – bei der
Anordnung des Frittenkörpers 30 in
der Vertiefung 22 – das
Zentrum des Frittenkörpers 30 befinden.
Es ist auch anzumerken, dass der untere Abschnitt der waagerechten
Schlitze 44 in den Zwischenwänden 40, 42 sich nicht über der
Ebene 50 befindet, so dass der Elektrolyt von selbst von
einer Kammer zur anderen fließen
und ins Innere der Batterie zurücklaufen
kann, sobald das Niveau des in den vier Abscheide- und Sammelkammern
aufgefangenen Elektrolyts das Niveau der Ebene 50 übersteigt.
Die obere Hälfte
des Frittenkörpers 30 ist
daher immer frei für
den Gasabgang.
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Es sei schließlich erwähnt, dass die Vertiefung 22 und
der Seitenkanal 24 immer so angeordnet sind, dass sie von
den Polen 52 der Batterie wegführen, so dass der Gasaustritt,
d.h. die Entgasungsöffnung 28,
von den Polen 52 entfernt angeordnet sein kann.