DE606453C

DE606453C - Elektrische Akkumulatorenzelle, Batterie u. dgl.

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Publication number: DE606453C
Application number: DEP62628D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-03-18
Filing date: 1931-03-18
Publication date: 1934-12-03
Also published as: BE378313A

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere die Verbesserung der Entlüftungsvorrichtung von elektrischen Akkumulatorzellen, Batterien u. dgl.

Es ist bereits vorgeschlagen worden,- die Entlüftungseinrichtungen zweier Akkumulatorzellen mittels eines entfernbaren Verbindungsrohres zu verbinden; jedoch sind bei einer derartigen Verbindung zusammenarbeiten de Stopfbuchsenteile am Rohr und an der Entlüftungsvorrichtung nicht vorgesehen worden.

Es sind ferner auch entfernbare Rohre zur Verbindung der Entlüftungseinrichtungen von zwei oder mehreren Akkumulatorzellen vorgesehen worden, bei denen die Rohre über die Entlüftungsöffnungen passende Rohransätze haben, in denen ein aus Gummi o. dgl. bestehender Ring vorgesehen ist, um die Verbindung luftdicht zu machen.

Bei dieser Verbindung waren keine Spannvorrichtungen zum Gegeneinanderpressen von Verbindungsrohr und Entlüftungseinrichtung vorgesehen, und ferner war die Verbindung

as derart, daß, wenn das Verbindungsrohr zwischen zwei Zellen entfernt w\irde, das Rohr die Verbindung zwischen einer der Zellen und einer dritten Zelle der Batterie unterbrach.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Akkumulatorzelle, Batterie o. dgl. mit zwei oder mehreren. Zellen, von denen einige oder alle dicht geschlossene Behälter besitzen, die je mit zwei Entlüftungseinrichtungen versehen sind, welche mit denen der benachbarten ZeI- · len mittels je eines entfernbaren Verbindungsrohres vereinigt sind, dessen Enden als Stopfbuchsenteile ausgebildet sind, die mit entsprechenden mit den Zellenentlüftungseinrichtungen oder in diesen angebrachten Stopfbuchsenteilen durch Spannvorrichtungen verbunden sind zwecks Veränderung des auf die Stopfbuchsen ausgeübten. Druckes, um ein Undichtwerden zu verhindern und die Anbringung und Entfernung des Verbindungsrohres zu erleichtern.

Vorzugsweise besitzt ein Entlüftungsrohr jeder Zelle eine Öffnung in Höhe der Elektrolytoberfläche und ist mit einem Entlüftungsrohr einer anderen Zelle verbunden, von der das andere Entlüfttingsrohr eine öffnung in Höhe der Elektrolytoberfläche besitzt.

Die Kombination der Entlüftungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nur gedacht zur Anwendung bei elektrischen Akkumulatorzellen mit dicht verschlossenen Behältern. Wenn derartige Behälter aus Material mit geringer mechanischer Widerstandsfähigkeit, beispielsweise Blei, Celluloid oder Glas, bestehen, so muß bei der Herstellung der luftdichten Verbindungen zwischen Ent-

lüftungsöffnungen und Verbindungsrohren die Ausübung eines Druckes auf das Gehäuse vermieden werden. Bei der einen konstruktiven Ausführung der vorliegenden Erfindung wirken die Spannvorrichtungen auf dieStopfbuchsen zwischen den Entlüftungsöffnungen und den Verbindungsrohren derart ein, daß die Druckkräfte gleichmäßig auf die gegenüberliegenden Seiten des Deckels des verschlossenen Behälters ausgeübt werden, so daß eine Beschädigung des Gehäuses ausgeschlossen ist.

Die dicht geschlossenen Behälter sind vorzugsweise aus Metall oder mit Metall ausig gelegt und besitzen Metalldeckel, die mit ihnen durch das gleiche Material verbunden sind, z. B. können sie aus Blei bestehen oder mit Blei ausgeschlagen sein und Bleideckel besitzen, die durch Verschmelzen mit ihnen vereinigt sind.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen: Fig. ι eine Aufrißansicht einer elektrischen Akkumulatorzelle, teilweise im Schnitt nach Linie i-i der Fig. 3,

Fig. 2 eine Grundrißansicht der Akkumulatorzelle mit einigen weggebrochenen Teilen, Fig. 3 eine Schnittaufrißansicht nach Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 eine Teilansicht der Endbolzen und Streifen aus Bronze,
Fig. s eine Grundrißansicht derselben, Fig. 6 einen Aufriß derselben, nachdem eine Bleiantimonform herumgegossen ist, Fig. 7 eine Grundrißansicht und Fig. 8 eine Seitenansicht zu Fig. 6, Fig. 9 eine Seitenansicht eines Abzugrohres für die Verbindung zweier Zellen, teilweise im Schnitt,
Fig. 10 eine Druntersicht zu Fig. 9.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besitzt die Akkumulatorzelle positive Platten 10 und negative Platten 11. Die Platten 10 und 11 sind vollkommen gleichartig ausgebildet und unterscheiden sich voneinander nur durch ihre elektrolytische Formierung.

Bei der vorliegenden Zelle sind die Platten wesentlich dünner und für eine gegebene Kapazität wesentlich mehr vorhanden als bei den bekannten Zellenausführungen. Die Oberflächen der Platten sind gepreßt oder gewellt, um die freie Zirkulation des Elektrolyts und die Ableitung von Gas, wenn sie flach gegen eine flache Oberfläche liegen, zu ermöglichen. Jede Platte besitzt eine Anschlußlasche 15 zur elektrischen Verbindung mit einer Sammelschiene.

Die Platten jedes Systems, d. h. alle negativen Platten einer Zelle, sind miteinander unter Zwischenlage von Bleistreifen 16 zwischen ihren Laschen 15 und Zusammenlöten durch Entlangführen einer Lötlampe an der Oberseite verbunden. Jedes Plattensystem ist in ähnlicher Weise an eine Sammelschiene 18 angeschlossen.

In den Fig. 4 bis 8 ist die Ausbildung der Sammelschiene dargestellt. Die Sammelschiene besitzt ein Paar Endbolzen 19, die durch einen Bronzestreifen 20 mit einem Loch 21 verbunden sind. Um den Streifen 20 ist die aus einer Bleiantimonlegierung bestehende Sammelschiene 18 geformt. Die Sammelschiene ist von einem Schlitz durch- ' zogen und besitzt ein kleines Loch 22 in ihrer Mitte konzentrisch mit dem Loch 21 in dem Bronzestreifen und einer rohrförmigen Verlängerung 23, die nach oben ragt und die Fortsetzung des Loches 22 bildet. Die Sammelschiene ist mit einem Plattensystem durch Löten längs ihrer Kanten, wie bei 24 und 25 dargestellt, verbunden.

Jede Platte ist in einer Umhüllung 26 aus nitriertem Cellulosepapier eingeschlossen. Bei der Zusammenfügung eines Plattensystems, z. B. des positiven Plattensystems, wird eine Umhüllung, wie beschrieben, gebildet und über jede Platte geschoben. Die beiden Plattensysteme, jede mit ihren Umhüllungen, werden dann zusammengefügt, d. h. so, daß jedes Paar benachbarter Platten eines Plattensystems durch eine Platte des anderen Systems getrennt ist. Die Platten werden dann in ihren Behälter eingesetzt.

Die Erfindung kann in gleicher Weise bei Zellen mit Platten anderer Art verwendet werden. Der Behälter muß jedoch dicht verschlossen sein, und für diesen Zweck ist eine Bleiausfütterung in einem Stahlbehälter vorzuziehen. Die Bleiausfütterung besitzt in diesem Fall· einen ebenfalls aus Blei bestehenden Deckel, der durch Verschmelzen mit ihm nach dem Einlegen der Platten verbunden ist und einen Verstärkungsdeckel aus isolierendem Material, z. B. Hartholz, besitzt. Die öffnungen in dem Behälter für den Durchgang der elektrischen Verbindungen sind durch mechanisch dichtende Packungsverbindungen eingeschlossen, und die Entlüftungsrohre sind abnehmbar mit den Zellen, ebenfalls mittels mechanisch dichtender Packun- no gen, verbunden.

Die Akkumulatorzelle besitzt zwei Behälter, einen äußeren Stahlbehälter 30, der als mechanische Stütze für den Inhalt dient, und einen inneren Behälter 31 aus Blei, der den dicht geschlossenen Behälter für den Elektrolyten bildet.

Der Bleibehärter wird gebildet, indem verhältnismäßig dünnes Bleiblech in Form eines rechteckigen Rohres, z. B. über einHolzstück,

ebogen wird. Die aneinanderliegenden Kanten des Bleches werden dann aufgebogen, so

daß die beiden gebildeten Flansche flach gegeneinanderliegen und von der Oberfläche dieser Behälterseiten nach außen ragen. Ein dünner Bleistreifen wird dann in den Winkel jedes Flansches gelegt, so daß er flach gegen den Flansch und gegen die Seiten des Behälters anliegt. Eine Lötlampe wird dann über die Außenflächen der Streifen und Flansche geführt und dadurch die Kante der Flansche

ίο und Streifen miteinander verschmolzen.

Ein ähnliches Verfahren wird zur Verbindung des Bodens 32 des Bleibehälters mit seinen Seitenwänden angewendet. Zu diesem Zweck besitzt der Boden 32 ringsherum einen Flansch 33. Der Boden wird alsdann in das rechteckige, die Seitenwände bildende Rohr eingefügt und ein Streifen 34 aus Blei innen und außen gegen jede Kante des Bodens gelegt. Wieder wird die Lötlampe längs dieser Kanten geführt, um sie miteinander zu verschmelzen.

Durch diese Bleistreifen wird eine bessere Verbindung erreicht, da ohne sie die Flansche an ihren Außenseiten eher miteinander verschmelzen als an den Flächen, an denen sie in Berührung miteinander sind und wo die Verbindung gebraucht wird.

Die Platten werden alsdann in die Bleibehälter eingesetzt.

In diesem Zustande liegen die Platten beieinander, aber nicht dicht im Behälter. Sind sie jedoch elektrisch gebildet, so passen sie dicht in den Behälter, der dann in dem äußeren Stählbehälter sich befindet, so daß eine dichte, von den Seiten des Behälters gestützte Packung gebildet ist.

An der Oberseite jeder Sammelschiene ist eine flache Gummidichtungsscheibe 40 von rechteckiger Form mitLöchern fürdenDurchgang der Endbolzen 19 und der Verlängerung 23 vorgesehen, und Manschetten 41 und 42, ebenfalls aus Gummi, umgeben die Endbolzen 19 und die Verlängerung 23 entsprechend. Sie dienen als Dichtung und auch zur Isolierung der Sammelschiene von dem Deckel des Bleibehälters. DerBleideckel43 ist ähnlich wie der Boden ausgebildet, besitzt jedoch Locher für die Manschetten 41 und 42 und ist durch einen um seine Kante laufenden Flansch 44 befestigt, der mit den Kanten der Seitenwände unter Zwischenlage von Bleistreifen 45 verschmolzen ist.

Der Bleibehälter wird dann in den Stahlbehälter unter Zwischenlage einer isolierenden Packung eingesetzt. Diese Packung kann aus imprägniertem Karton 3 5 und 36 am Boden und 27 und 38 an den Seiten bestehen.

Ein Deckel 46 aus Holz wird nun über den

Bleideckel gelegt und dient zum Schutz des letzteren und als Stütze gegen inneren Druck. Der Deckel 45 besitzt Löcher für den Durchgang der Bolzen 19 und die Verlängerung 23 und Ausnehmungen für die Kanten des Bleibehälters und die Bleistreifen und für die Manschetten 41 und 42. Eine Bronzeleiste 47 von winkligem Querschnitt ist an dem äußeren Stahlbehälter durch Nieten 48 und an dem Holzdeckel 46 durch Schrauben 49 befestigt.

Ein außenliegender Holzdeckel 50, der über die Oberkante des Stahlbehälters ragt und Löcher für den Durchtritt der Endbolzen und Löcher für die Verlängerung 23 von größerem Durchmesser als diese besitzt, wird nun eingesetzt. Jeder Endbolzen 19 besitzt eine Gummischeibe 51, eine Messingscheibe 52, ein leitendes Anschlußstück 53 für äußere und innere Verbindungen und eine Mutter 54. , Die Muttern 54 halten unter Vermittlung der Anschlußstücke und der Scheiben 51 und 52 den Deckel 50 in seiner Stellung und dienen gleichzeitig dazu, eine dichte Verbindung zwischen derDichtung 40 und dem Bleideckel herzustellen.

Jedes Abzugsrohr besteht aus einem rohrförmigen Ansatz 60, das an einem Ende geschlossen ist und ein seitlich abzweigendes Rohr 61 besitzt, das mit seinem anderen Ende mit einem ähnlichen Ansatz 60 einer Nachbarzelle verbunden ist. Die Außen- und Innendurchmesser des rohrförmigen Ansatzes 60 sind so groß, daß der Ansatz in das Loch des Deckels So und über das obere Ende des rohrförmigen Abzuges 23 paßt. Eine Dichtungsmanschette 62 aus Gummi ist in das Loch im Deckel 50 eingelegt und umgibt die rohrförmige Verlängerung 23. Ein Querstück 63 erstreckt sich zwischen den Endbolzen 19 am oberen Ende des rohrförmigen Ansatzes 60 und wird mittels der Muttern 64 auf die Endbolzen gedruckt. Wenn diese Muttern 64 angezogen sind, wird die Manschette 62 in senkrechter Richtung zusammengepreßt und dehnt sich daher radial nach außen und innen gegen denDeckel 50 und die rohrförmigeVerlängerung 23 entsprechend. Auf diese Weise wird eine dichte Verbindung zwischen der Verlängerung 23 und dem rohrförmigen Ansatz 60 ohne unmittelbar nach unten gerichteten Druck auf die Verlängerung 23 erreicht, welcher Druck sonst das Losewerden der Dichtung 40 zur Folge haben könnte. Bei dieser beschriebenen Aueführung sind alle Deckel und Durchführungen mechanisch gedichtet, und zwar so, daß nicht durch die Dichtung des einen das andere gelockert wird.

Das Entlüftungsrohr kann aus leitendem Werkstoff, z. B. Blei, bestehen, ist mit der positiven Sammelschiene einer Zelle und der negativen Sammelschiene einer anderen Zelle verbunden und dient als ein elektrischer Hilfsleiter für den Strom. Bei der vorliegen-

den Ausführung, die bis zu 200 oder gar 1000 Amp. liefern soll, müssen die drei Leitungen parallel geschaltet sein. Die Querstücke über dem oberen Ende des Entlüftungsrohres, die ebenfalls aus einer Bleiantimonlegierung bestehen können, dienen zur Verbindung des Entlüftungsrohres mit den Sammelschienen. Andererseits können die Entlüftungsrohre auch aus einem Isoliermaterial, wie Ebonit, bestehen. Die Endstangen und Sammelschienen sind vorzugsweise aus einer harten Antimonbleilegierung. Die Querstücke, die sich zwischen den Enden und den Endbolzen und Muttern erstrecken, sind zweckmäßig aus mit Blei überzogenem Stahl oder einer anderen festen Legierung hergestellt. Der isolierende Deckel liegt flach oben auf der Zelle und ist an ihrer Fläche mittels Muttern der Endbolzen befestigt. Außerdem ist er rings um seine Kante mit dem äußeren stützenden Stahlbehälter fest verbunden.

Um eine Batterie mit einer Anzahl wie beschrieben ausgebildeter Zellen zu füllen, braucht der Elektrolyt nur in einEntlüftungsrohr gegossen zu werden. Ist diese Zelle mit Elektrolyt gefüllt, so fließt der Elektrolyt durch das nächste Entlüftungsrohr in die nächste Zelle usw., bis die letzte Zelle gefüllt ist und der Elektrolyt aus dem freien Entlüftungsrohr an dem anderen Ende der Batterie austritt.

Ein geringer elektrischer Verlust wird infolge des Potentialunterschiedes zwischen dem Elektrolyten einer Zelle und dem der nächsten vorhanden sein, kann jedoch, verglichen mit dem bei normalen Zellen infolge Lokalwirkung auftretenden Verlusten, vernachlässigt werden und tritt nur ein, wenn die Entlüftungsrohre mit Elektrolyt gefüllt sind. Diese Rohre enthalten jedoch normalerweise nur Gas oder Luft.

Ein weiterer Vorteil dieses Entlüftungssystems besteht darin, daß durch vollständig dichtes Abschließen der Zellen keine Gefahr besteht, daß die Säure entweder die Behälter oder Teile benachbarter Einrichtungen anfrißt und korradiert oder die Isolation der Batterie angreift. Außerdem mag unter gewissen Verhältnissen, z. B. bei unterseeischer Benutzung, wünschenswert sein, alle Gase, Schaum u. dgl. aus allen Zellen durch ein einziges Entlüftungsrohr abzugeben, dessen Auslaß sorgfältig kontrolliert und aus der Nähe der Batterie entfernt angeordnet sein kann. Wird die Batterie an Stellen benutzt, wo sie nicht leicht zugänglich ist, beispielsweise auf Eisenbahnen oder anderen Kraftfahrzeugen, so sind die Verminderung der Verdampfung und die Leichtigkeit, den Elektrolyten in richtiger Höhe zu halten, wertvolle Merkmale der Batterie. Dieses Entlüftungssystem kann, falls gewünscht, auch in Verbindung mit einer Zisterne, Tank oder anderen, den Elektrolytspiegel in bestimmter Höhe selbsttätig haltenden Einrichtungen benutzt werden.

Da der dicht geschlossene Behälter so ausgebildet ist, daß er beträchtlichen Drucken widersteht, so ist, falls ein mit den Zellen verbundenes Rohr bis etwa über den Deckel mit Elektrolyt gefüllt ist, der dadurch entstehende Druck vollkommen ohne schädlichen Einfluß.

Claims

Patentansprüche:

i. Elektrische Akkumulatorzelle, Batterie u. dgl. mit zwei oder mehreren Zellen, von denen einige oder alle dicht geschlossene Behälter besitzen, von denen jeder mit zwei Entlüftungseinrichtungen versehen ist und bei einem Paar solcher dicht geschlossenen Zellen die Entlüftungseinrichtung einer Zelle mit der Entlüftungseinrichtung der anderenZelle mittels eines entfernbaren Verbindungsrohres vereinigt ist, dessen Enden als Stopfbuchsenteile ausgebildet sind, die mit entsprechenden mit den Zellenentlüftungseinrichtungen oder in diesen angebrachten Stopfbuchsenteilen durch Spannvorrichtungen verbunden sind zwecks Veränderung des auf die Stopfbuchsen ausgeübten Druckes, um ein Undichtwerden zu verhindern und die Anbringung und Entfernung des Verbindungsrohres zu erleichtern.
2. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei oder mehrere Zellen elektrisch in Serie geschaltet sind und jede zwei Entlüftungsrohre besitzt, von denen eines mit einem Entlüftungsrohr jeder Nachbarzelle in Reihe verbunden ist.
3. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entlüftungsrohr in jeder Zelle eine öffnung in der erforderlichen Höhe der Oberfläche des Elektrolyts in der Zelle besitzt und mit einem Entlüftungsrohr einer anderen Zelle verbunden ist, von dem das andere Entlüftungsrohr eine öffnung in der erforderlichen Höhe der Oberfläche des Elektrolyts besitzt.
4. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbuchsen so angeordnet sind, daß, wenn sie gespannt werden, die Zellen zueinander nicht bewegt werden.
5. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr U-förmig ausgebildet ist.
6. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel der geschlossenen Zellen mit den Behältern mittels des gleichen Stoffes, aus dem der Behälter besteht, vereinigt sind.
7. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen Bleibehälter und Bleideckel besitzen, die durch Verschmelzen miteinander vereinigt sind.
8. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr aus Blei oder Bleiverbindung besteht.
9. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in dem Behälter für den Durchtritt der elektrischen Verbindungen durch mechanisch gespannte Packungen verschlossen sind.
10. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsrohre mit einer Zelle mittels mechanisch gespannter Pakkungen abnehmbar verbunden sind.
11. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch ι o, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstangen als Teile der Spannvorrichtungen für eine mit Packungen versehene Verbindung, z. B. eine Flanschverbindung, zwischen dem Entlüftungsrohr und dem Behälter dienen.
12. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch gespannte Verbindung einen Bolzen besitzt, der durch eine Öffnung im Deckel geht und auf wenigstens einer Seite des Deckels mit einer Dichtung, z. B. Scheibe, versehen ist.
13. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die durch festschrauben gespannte Verbindung ein starres Querstück mit zwei aufrechten, durch im Deckel vorgesehene Löcher gehenden Bolzen, eine Dichtung zwischen dem Querstück und dem Deckel, Muttern zum Festhalten desselben, ein weiteres, von anderen Muttern festgehaltenes Querstück über den ersten Muttern und ein Entlüftungsrohr zwischen den beiden Bolzen besitzt, das zwischen den beiden Querstücken gedichtet in Stellung festgehalten wird.
14. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das innenliegende Querstück als Sammelschiene dient, mit der alle Platten eines Plattensatzes verbunden sind.
15. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsrohr aus leitendem Werkstoff besteht und zwischen der positiven Sammelschiene einer Zelle und der negativen Sammelschiene einer anderen Zelle elektrisch verbunden ist.
16. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Entlüftungsrohr aus einem kurzen Hohlzylinder besteht, der am einen Ende offen ist und ein seitliches Abzweigrohr für äußere Verbindung besitzt, wobei das offene Ende des zylindrischen Teils innen oder außen über einen rohrförmigen, von dem unteren Querstück nach oben ragenden Teil paßt, und eine elastische Dichtungsmanschette vorgesehen ist, die radial gegen eines der Rohre und axial gegen das andere Rohr anliegt und gegen Verdrängung gesichert ist, so daß ein durch ein Rohr auf die Dichtung axial ausgeübter Druck ein Festdrücken gegen das andere Rohr in radialer Richtung zur Folge hat.
17. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungslaschen für äußere elektrische Verbindung an den Bolzen mittels des einen oder anderen Paares Muttern befestigt sind.
18. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine isolierende Verkleidung flach auf dem Deckel angeordnet ist und daran mittels der Polmuttern befestigt ist.
19. Elektrische Akkumulatorzelle nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine starre, isolierende Verkleidung flach auf den Deckel aufgelegt und mit ihren Kanten an der Seitenwand der Zelle befestigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen