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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Batteriebehälter.
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Bleibatterien
werden, wenn sie unter bestimmten Umständen eingesetzt werden, zum
Beispiel als Stromquelle für
ein Fahrzeug, in Behältern untergebracht,
um sie zum einen davor zu schützen, dass
herunterfallende Objekte wie Werkzeuge die Batterieklemmen oder
Verbindungen berühren
(und dadurch einen Kurzschluss oder einen Funken verursachen) und
zum anderen gegen Material wie Wasser in der Form eines Sprüh- oder
Strahlwassers. Der Batteriebehälter
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung bezweckt die Erfüllung der Anforderungen im
Umfang der Schutzbestimmungen IP 23 entsprechend der IEC Veröffentlichung
Nr. 529 (1989-11).
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Bleibatterien
emittieren jedoch, wenn sie eingesetzt werden und sie sich daher
entladen, Wasserstoffgas. Wenn sich dieser Wasserstoff mit dem in
der Luft befindlichen Sauerstoff vermischt und die Menge 4% des
Volumenanteils überschreitet,
besteht Feuer-oder Explosionsgefahr. Um diese Gefahren zu beseitigen,
insbesondere wenn das Fahrzeug in einer Umgebung eingesetzt wird
wie in einem Bergwerk, wo andere brennbare oder explosionsfähige Gase mit
hoher Wahrscheinlichkeit vorhanden sind, müssen die Behälter gut
belüftet
sein. Um einen Sicherheitsspielraum zu gewähren, werden Behälter so konstruiert
um sicherzustellen, dass die Wasserstoffmenge in der Luft in unmittelbarer
Nachbarschaft der Batterien geringer als 2% ist und so die Anforderungen
nach BSEN 50014 und BSEN 50019 erfüllt.
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Bisher
verwendete Behälter,
die entwickelt wurden um die oben erwähnten Bestimmungen zu erfüllen, umfassen
rechteckige Gehäuse
aus Stahlblech von z. B. 3 mm Dicke. Die Oberseiten dieser Gehäuse sind
unversehrt, d. h. ohne Durchlassöffnungen,
und am oberen Abschnitt der Seitenwände unmittelbar unterhalb des
Deckels werden Lüftungsöffnungen
in der Form verlängerter
rechteckiger Öffnungen
bereitgestellt. Gegebenenfalls wird aus Gründen der Zweckmäßigkeit
ein Abschnitt der Seitenwände
mit dem Deckel verbunden und die Lüftungsöffnungen in diesen Abschnitten
angeordnet.
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Es
wurde jedoch festgestellt, dass beim Einsatz der bisher bekannten
Behälter
die Höhe
des Deckels über
den Batterieanschlüssen,
die erforderlich ist um sicherzustellen, dass die Lüftungsöffnungen eine
ausreichend große
Querschnittfläche
haben, ein Nachteil ist, weil die Fahrzeuge, welche mit diesen Behältern und
Batterien ausgestattet werden, umgebaut werden müssen. So kann beispielsweise
ein Gabelstapler, der in einer Fabrikumgebung eingesetzt wird, für welche
die bereits genannten Bestimmungen nicht gelten, mit Batterien ausgestattet
werden, ohne dass ein Bedarf für
wie oben beschriebene Behälter
besteht. Wenn das gleiche Gefährt
in einem Bergwerk eingesetzt wird, oder in einer Zone 1 Umgebung,
entsprechend der Europäischen
IEC Klassifikation, in der explosionsfähige oder brennbare Gase oder
Dämpfe
auftreten und für
die die Bestimmungen gelten, dann müssen sich die Batterien in Behältern befinden
und die Gabelstapler müssen umgebaut
werden. Weil sich über
dem Platz, der für die
Batterien bestimmt ist, üblicherweise
der Fahrersitz befindet, ist der Umbau umfangreich und deswegen
teuer.
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Batteriebehälter mit Öffnungen
sind aus der GB 2081 495 bekannt, in welchen eine Vielzahl von Batterien
zusammengeklemmt sind. Die Batterien werden durch Trennelemente
voneinander und von den Seitenwänden
getrennt aufgestellt, welche zwischen dem Boden und den Seitenwänden des
Behälters
und den Batterien angebracht werden. Die Trennelemente legen Ventilationskanäle fest,
welche mit den Durchlässen
in den oberen und unteren Abschnitten der Seitenwände des
Behälters
in Verbindung stehen, um die Vielzahl der Batterien zu kühlen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Batteriebehälter bereitzustellen,
welcher die Auswirkung der obengenannten Nachteile im Wesentlichen überwindet.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung umfasst ein Behälter für zumindest eine Batterie ein
Gehäuse
mit einem rechteckigen Boden, vier vertikalen, rechteckigen Seitenwänden und
einem rechteckigen Deckel, jede Seitenwand umfassend eine Ventilationsöffnung,
wobei die gesamte Öffnungsfläche der Öffnungen,
gemessen in einer vertikalen Ebenen parallel zu der jeweiligen Seitenwand,
zumindest 1320 mm2 pro Kilowattstunde der
Gesamtkapazität
der Batterie im Behälter
aufweist, wobei jede Öffnung eine
maximale Breite von 12 mm aufweist, und der Deckel eine Vielzahl
von Durchlässen
und zumindest eine Entwässerungsrinne
mit nach oben gerichteten Kanten unterhalb der Durchlässe aufweist,
wobei der vertikale Abstand zwischen jeder Kante und dem Deckel
maximal 12 mm beträgt,
und wobei die gesamte Öffnungsfläche, gemessen
in der Vertikalen zwischen den Kanten und dem Deckel zumindest 850 mm2 pro Kilowattstunde der Gesamtkapazität der Batterie
im Behälter
aufweist.
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Die
Gesamtfläche
der Ventilationsöffnungen in
den Seitenwänden
und der Durchlässe
im Deckel erfüllt
die Anforderungen nach BSEN 50014 und BSEN 50019, da festgestellt
werden konnte, dass der Volumenanteil an Wasserstoffgas innerhalb
des Raumes unmittelbar über
der Batterie im Behälter
in Übereinstimmung
mit der Erfindung weniger als 2% beträgt und von der Größenordnung
1,6% ist.
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Die
Ventilationsöffnungen,
entweder in dem Abschnitt der Seitenwände, der mit dem Deckel verbunden
ist, oder in den Seitenwänden
selbst, erfüllen den
Umfang der Schutzregulationen IP 23 entsprechend der IEC Veröffentlichung
Nr. 529 (1989-11). Es wird vorzugsweise zumindest eine eine Öffnung begrenzende
Lüftungsklappe
bereitgestellt, wobei die Lüftungsklappe
derart geneigt ist, dass an deren oberen Oberfläche ankommendes Wasser zur
Außenseite
des Behälters
fließt.
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Der
Deckel ist vorzugsweise mit einer Vielzahl von Durchlässen geformt,
z. B. mit rechteckigem Umriss, die in Reihen innerhalb einer rechteckigen Matrix
angeordnet sind. Die Entwässerungsrinne
mit nach oben gerichteten Kanten wird mittels eines Haltemittels
wie z. B. Stäben
unterhalb jeder Reihe von Durchlässen
gehalten. Die Rinne kann jeden beliebigen geeigneten Querschnitt
aufweisen, solange zumindest ein Ende entweder über einer Lüftungsklappe oder an jeder
beliebigen anderen geeigneten Stelle angebracht ist, um sicherzustellen,
dass das Wasser in der Rinne zur Außenseite des Behälters fließt. Vorzugsweise
hat die Rinne eine leichte Neigung von einem Ende zum anderen und
das untere Ende führt das
Wasser zur Außenseite
des Behälters.
Die Position der Rinne in Beziehung zu den Durchlässen in den
Deckeln erfüllt
die Anforderungen im Umfang der obengenannten Schutzregulationen.
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Anhand
des Beispiels und in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen wird
die Erfindung so wie darin veranschaulicht beschrieben, wobei:
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1 bis 3 Grundrisse von drei typischen Batterieanordnungen
zeigen, jede innerhalb eines Kastens;
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4 eine Seitenansicht des
Behälters
umfassend einen Kasten und einen Deckel zeigt, wobei Ventilationsöffnungen
zwischen den Lüftungsklappen
an einer Seite des Deckels bereitgestellt werden;
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5 eine Seitenansicht eines
Kastens und eines Deckels zeigt, wobei Ventilationsöffnungen zwischen
den Lüftungsklappen
an einer Seitenwand des Kastens sind;
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6 eine Teilansicht von der
Seite des Behälters
zeigt und 4 mit einem
an Scharnieren befestigten Deckel zeigt;
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7 eine Teilansicht von der
Seite des in 5 gezeigten
Behälters
mit einem an Scharnieren befestigten Deckel zeigt;
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8 eine Teilansicht einer
alternativen Anordnung von Öffnungen
zeigt;
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9 eine vergrößertes Querschnittdetail der Öffnungen
eines Behälters
in Übereinstimmung mit
der Erfindung zeigt;
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10 einen Grundriss des Deckels
eines Behälters
in Übereinstimmung
mit der Erfindung zeigt;
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11 einen Querschnitt auf
der Linie A-A von 10 zeigt;
und
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12 und 13 zwei Beispiele für Rinnen zeigen, welche Querschnitte
auf der Linie B-B von 11 sind.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung umfasst ein Behälter 1 für eine Vielzahl
von Fahrzeugantriebsbatterien 2 ein Gehäuse bestehend aus einem Kasten 3 und
einem Deckel 4. Der Kasten umfasst vier Seitenwände 5 und
einen Boden 6, jede aus mindestens 3 mm dickem Stahlblech.
Abflusslöcher 7 sind
im Boden 6 bereitgestellt. Trennwände 8 aus Stahlblech
werden ebenfalls bereitgestellt und können wie gezeigt aus zwei Schichten
bestehen. Die Höhe
der Trennwände
ist niedriger als die der Seitenwänden, wobei die Oberkanten
der Trennwände
in gleicher Höhe
mit oder geringfügig
unter den oberen Oberflächen
der Batterien sind. Der Deckel 4 umfasst ebenfalls mindestens
3 mm dickes Stahlblech.
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Es
werden Ventilationsöffnungen 9 bereitgestellt,
die entweder in dem Abschnitt der Seitenwände geformt sind, der mit dem
Deckel 4 verbunden ist, wie in 4 und 6 gezeigt,
oder in den oberen Abschnitten der Seitenwände 5 der Kästen 3 geformt sind,
wie in 5, 7 und 8 gezeigt. Der Deckel 4 kann entweder
so beschaffen sein, dass er vollständig abgenommen werden kann,
oder dass er wie in 6 und 7 gezeigt mittels eines Scharniers 10 befestigt wird.
Geeignete Haltestangen 11 können wie in 6 und 7 gezeigt
für die
an Scharnieren befestigten Deckel bereitgestellt werden und verschließbare Klammern 12 oder ähnliches
können
für beide
Deckelsorten bereitgestellt werden.
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Die
Batterien 2 mit Druck mindernden Lüftungsöffnungen 13 innerhalb
des Behälters 1 können in
mehreren verschiedenen Anordnungen aufgestellt werden, je nach Anzahl
und Größe der Batterien. Drei
typischen Anordnungen zeigen 1 bis 3, wobei andere Anordnungen
möglich
sind. Die in 1 und 2 gezeigten Anordnungen sind
für ein-und
zweipolige Batterien (gezeigt werden zweipolige Batterien), während die
in 3 gezeigte Anordnung
für einpolige
Batterien ist. Es werden Verbindungen 14 passend zur jeweiligen
Anordnung bereitgestellt. Die Größen der
Kästen
und der Deckel hängen
daher von den Anordnungen ab, wie auch die Positionen der Kabel 15,
die die Batterien mit dem Motor des gefahrenen Fahrzeugs verbinden,
wobei die durch eine Seitenwand 5 zur Außenseite
des Behälters
durchgehenden Kabel 15 durch Durchlässe mit darin bereitgestellten
Durchgangstüllen
hindurchgeführt
werden.
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Alle
drei in 1 bis 3 gezeigten Kästen haben
innenseitige Trennwände 8,
wobei die Höhe
der Trennwände
ungefähr
auf einer Höhe
mit aber nicht höher
als die Oberseiten der Batterien ist, die sich innerhalb des Behälters befinden.
Die Kästen 3 sind mit
isolierendem Material 16 beschichtet, und eine ähnliche
Materialschicht 17 befindet sich zwischen den einzelnen
Batterien.
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Im
Einsatz emmitieren Batterien Wasserstoffgas, welches, wenn es sich
mit dem Sauerstoff in der Luft vermischt, ein explosionsfähiges Gasgemisch
bildet, wenn der Volumenanteil des Wasserstoffgas größer als
4% ist. Um eine Explosion zu verhindern werden die Behälter mittels
der oben beschriebenen Ventilationsöffnungen 9 und mittels
der im Deckel 4 geformten Durchlässe 18 belüftet.
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Wie
besonders aus 9 erkennbar
ist, werden die Öffnungen
zwischen benachbarten Lüftungsklappen 19 sowie
zwischen einer Lüftungsklappe
und dem Deckel 4 bereitgestellt. In einer alternativen Konstruktion
(nicht gezeigt) kann eine Öffnung
zwischen der Oberkante 25 der Seitenwand 5 und
der niedrigsten Lüftungsklappe 19 bereitgestellt
werden. Die größte vertikale
Höhe einer Öffnung ist
12 mm. Dies ist in Übereinstimmung
mit den Anforderungen nach IP 23 IEC 529 (1989-11) und hat den Zweck Personen
daran zu hindern, einen ihrer Finger durch die Öffnung zu stecken. Weiterhin
sind die Lüftungsklappen
so gekippt, dass sie sich von der Innenseite des Behälters abwärts zur
Außenseite
neigen und so das meiste des in einem Sprühnebel befindlichen Wassers
bei einem Winkel von bis zu 30° zur
Horizontalen (wie durch Linie S veranschaulicht) daran hindern,
in den Behälter
zu gelangen, und so die Anforderungen der oben genannten Regulationen
erfüllen.
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Die Öffnungen
sind so geformt und angeordnet, dass die gesamte Öffnungsfläche, vertikal
gemessen, zumindest 1320 mm2 pro Kilowattstunde
der Gesamtkapazität
der Batterien im Behälter
aufweist. Die Öffnungen 9 können als
ein Feld je Seitenwand wie in 4 bis 7 gezeigt angeordnet werden,
als zwei Felder je Seitenwand wie in 8 gezeigt
oder, für
sehr große
Behälter,
drei Felder je Seitenwand.
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Beispielsweise
beträgt,
wie in 8 gezeigt, der
gesamte vertikale offene Abstand der Zwischenräume zwischen den Lüftungsklappen
usw. 36 mm und die gesamte Feldlänge
der Öffnungen
(entlang aller Seitenwände)
ist so lang, dass die gesamte Öffnungsfläche 1320
mm2 pro Kilowattstunde aufweist. Z. B. beträgt für einen
Behälter mit
40 Batterien, mit je 80 Volt bei einer Kapazität von 860 Amperestunden (68,8
Kilowattstunden), die gesamte horizontalen Länge um alle vier Seitenwände herum
2523 mm und ist der vertikale Abstand 36 mm, dann beträgt die gesamte Öffnungsfläche 90.828
mm2 oder 1320 mm2 pro
Kilowattstunde.
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Die
Durchlässe 18 in
den Deckeln sind im allgemeinen rechteckig (können aber auch eine andere Form
haben, z. B. kreisförmig)
und in Reihen angeordnet. Unterhalb jeder Reihe befindet sich eine
Rinne 20, um Wasser aufzufangen, das durch die Durchlässe 18 fällt, und
es zu einer Öffnung 9 zu
führen,
wo es aus dem Behälter
fällt,
wie es der Pfeil F in 11 anzeigt.
Die aus Stahlblech gefertigten Rinnen 20 können jede
geeignete Form aufweisen; zwei Beispiele werden in 12 und 13 gezeigt.
Das erste in 12 gezeigte
Beispiel umfasst einen schmalen Blechstreifen 21 mit zwei
nach oben gerichteten Kantenabschnitten 22, wobei die Kantenabschnitte
im rechten Winkel zum Streifen sind. Die Rinne neigt sich um sicherzustellen,
dass alles aufgefangene Wasser durch eine Ventilationsöffnung abfließt. Die Kantenabschnitte
können
geformt werden, indem die Ränder
des Streifens umgebogen werden oder indem getrennte schmalere Streifen
an die Seite des Blechstreifens angeschweißt werden. Das zweite in 13 gezeigte Beispiel umfasst
einen Streifen 23 mit einem gebogenen Querschnitt, wobei
die Kanten 24 des Streifens sich nach oben ausdehnen. Der ganze
Streifen neigt sich wieder um sicherzustellen, dass Wasser abfließt. Beide
Beispiele für
Rinnen werden unterhalb einer Reihe von Durchlässen mittels kurzer Stäbe 26 (siehe 10) gehalten, die an der
Unterseite von Deckel 4 angebracht sind. Die oberen äußeren Enden
der Kantenabschnitte 22 des ersten Beispiels oder der Kanten 24 des
zweiten Beispiels sind höchstens
12 mm unterhalb der Unterseite von Deckel 4. Die Rinnen 20 haben
eine Breite von 70 mm, größer als
die Breite der Durchlässe,
welche z. B. eine Breite von 25 mm haben, um die Anforderungen nach
IP 23 IEC 529 (1989-11) zu erfüllen.
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In
einem Beispiel hat der Deckel zwölf Durchlässe 18 mit
jeweils einem Umfang von 195 mm × 25 mm um sicherzustellen,
dass die gesamte Öffnungsfläche, vertikal
gemessen, mit der Gesamtfläche
= 12 mm (vertikaler Abstand) × 205
mm (Länge) × (zwei
Seiten je Durchlass) × 12
(die Anzahl der Durchlässe),
größer als
850 mm2 pro Kilowattstunde der Gesamtkapazität der Batterie
ist. Somit ist für
einen Behälter
mit 40 Batterien, zu je 80 Volt bei einer Kapazität von 860
Amperestunden (68,8 Kilowattstunden) die Gesamtfläche der
Durchlässe
58.480 mm2 oder 858 mm2 pro
Kilowattstunde, welcher Wert größer ist
als der oben genannte Mindestwert von 850 mm2 pro
Kilowattstunde.
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Wenn
sich Batterien während
des Einsatzes entladen, wird Wasserstoffgas emittiert, das, da es eine
geringere Dichte als Luft hat, durch die Durchlässe und die oberen Abschnitte
der Öffnungen
aufsteigt und dabei etwas Luft mit sich führt. Auf diese Weise gelangt
Luft von außerhalb
des Behälters
in die unteren Abschnitte der Öffnungen.
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Aufgrund
der Vorkehrung in Form von Durchlässen 18 in Deckel 4 ist
die Gesamthöhe
der Öffnungen
wesentlich niedriger als bisher. Z. B. ist die Höhe eines Behälters für 40 Batterien
58 mm niedriger als für
einen Behälter,
der keine Ventilationsöffnungen
im Deckel aufweist. Der Behälter
aus vorliegender Erfindung kann deswegen mit wenig oder keinem Bedarf für Anpassungen
oder Veränderungen
in herkömmlichen
Gabelstaplern (oder ähnlichen
Fahrzeugen) eingesetzt werden.