-
Verfahren zum Nachfüllen von Elektrolytflüssigkeit in galvanische
Elemente Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Nachfüllen von Elektrolytflüssigkeit
in galvanische Elemente, insbesondere von Schwefelsäure hoher Konzentration in elektrische
Akkumulatorenbatterien, und zwar unter Verwendung eines Vorratsbehälters für die
Elektrolytflüssigkeit und einer Verteilerleitung, deren Abzweigungen in die einzelnen
Elemente führen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung zur Ausübung
des genannten Verfahrens.
-
Allgemein verwendet man bei elektrischen Akkumulatoren mit Bleielektroden
eine Säure mit relativ geringer Dichte. Die Lebensdauer des Akkumulators wird herabgesetzt
bzw. die Leistung stark beeinträchtigt, wenn Säure höherer Konzentration längere
Zeit sich in den Zellen des elektrischen Akkumulators befindet. Man hat beobachtet,
daß die Leistung eines elektrischen Akkumulators heraufgesetzt werden kann, wenn
im Augenblick der Entladung eine gewisse Menge Schwefelsäure höherer Konzentration
zugefügt wird. Auf dieser Erfahrung basieren die Geheimmittel, mit welchen z. B.
erschöpfte Starterbatterien noch einen Stromstoß abgeben können. Allerdings werden
auch diese Batterien nach kurzer Zeit unbrauchbar. Es gibt nun Fälle, in welchen
eine mit normaler Säure gefüllte Batterie für eine einmalige Beanspruchung mit konzentrierter
Schwefelsäure nachgefüllt werden darf, weil nach dieser einmaligen Beanspruchung
die Batterie nicht weiter benutzt wird. Das Einfüllen der konzentrierten Schwefelsäure
in den einzelnen Zellen macht große Schwierigkeiten,
zumal, wenn
diese im Bedarfsfall nur schwer oder überhaupt nicht zugänglich sind. Diese Aufgabe
wird noch erschwert, wenn zur Nachfüllung konzentrierte Schwefelsäure mit einer
Dichte von über 1,8 oder rauchende Schwefelsäure (Oleum) benutzt wird.
-
Eine Nachfüllung mit den bekannten Handgeräten ist bei der Gefährlichkeit
der benutzten Nachfüllmittel nicht möglich. Bei den sonst bekannten Einrichtungen
mit einem Vorratsbehälter und einer Verteilerleitung mit Abzweigungen besteht der
Nachteil, daß die Nachfüllung der Elektrolytflüssigkeit in den einzelnen Zellen
nicht gleichmäßig und auch viel zu langsam erfolgt.
-
Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden die obenerwähnten Nachteile
vermieden und weitere sehr erhebliche technische Vorteile dadurch erzielt, daß in
dem Vorratsbehälter ein Überdruck, z. B. mittels Preßgases, erzeugt wird, welcher
die Elektrolytflüssigkeit in die einzelnen Zellen der Batterie drückt. Erfindungsgemäß
wird der in dem Vorratsbehälter befindlichen Elektrolytflüssigkeit eine gaserzeugende
Beimischung hinzugefügt; welche den Überdruck entwickelt, um die Elektrolytflüssigkeit
in die einzelnen Zellen einzupressen.
-
Bei der Einrichtung zur Ausübung des genannten Verfahrens ist erfindungsgemäß
der die gaserzeugende Beimischung enthaltende Behälter unmittelbar an oder in dem
Vorratsbehälter für die . Elektrolytflüssigkeit angeordnet.. Die beiden Behälter-sind-
durch eine Trennwand voneinander getrennt, welche z. B. mittels einer Sprengpatrone
oder durch Preßlüft oder Schlag zerstörbar, ist: Da die konzentrierte Schwefelsäure
die Neigung hat, aus der Luft Wasser an sich zu reißen und um bei Schräglage des
Elektrölytbehälters ein Ausfließen der konzentrierten Schwefelsäure zu verhindern,
ist der Behälter erfindungsgemäß durch eine Membran ausflußseitig verschlossen,
welche durch den in dem Behälter auftretenden Drück oder durch Schlag zerstörbar
ist. -Zweckmäßig wird die Membran durch einen Steg oder ein Sieb mechanisch abgestützt.
Um zu verhindern, daß Teile der Membran in die Säureleitung mitgerissen werden,
ist vor dem Steigrohr ein Sieb angeordnet.
-
An Stelle einer Membran kann auch eine Bruchplatte an dem Behälter
auslußseitig angeordnet werden,- welche z. B. durch eine in einer Vorkammer angeordnete
Sprengpatrone oder durch Schlag zerstörbar ist. Man kann aber auch die Sprengpatrone
unterhalb des Flüssigkeitsspiegels unterbringen, so daß die Explosionsgase sich.
abkühlen, bevor sie in die Ausflußleitung gelangen.
-
Um eine, gleichmäßige Verteilung der Elektrolytflüssigkeit in den
einzelnen Zellen zu gewährleisten, sind erfindungsgemäß in den Abzweigungen der
Verteilerleitung, welche im übrigen vorzugsweise konisch gestaltet ist, Regelorgane
angeordnet, welche als. Drossel- öder Absperrvorrichtung wirken und dadurch ein
Überlaufen der Elektrolytflüssigkeit in den einzelnen Zellen verhindern. Diese Regelorgane
sind-vorzugsweise in die Entgasungshäuben der einzelnen Zellen eingebaut.- Das Regelorgan
kann z. ß. aus einem in einem Ring geführten Schwimmer bestehen, welcher beim Ansteigen
des Elektrolyts. mit einer- konischen Spitze in die Ausflußöffnung eindringt und
diese bei Erreichen des höchstzulässigen Elektrölytstandes abschließt.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der
Erfindung schematisch dargestellt.
-
Wie aus Abb. i ersichtlich, ist über den Zellen i der 'Batterie eine
Verteilerleitung 3 mit den Abzweigungen 4 angeordnet, welche in die einzelnen Zellen
führen, und zwar zunächst in die über den Zellen angeordneten Entgasungshauben a.
An die Verteilerleitung_ 3 ist der Behälter 5 für die nachzufüllende Elektrolytflüssigkeit,
vorzugsweise konzentrierte Schwefelsäure, angeschlossen. Gemäß dem Verfahren nach
der Erfindung wird in dem Vorratsbehälter 5 ein Überdruck erzeugt, welcher die Elektrolytflüssigkeit
in die einzelnen Zellen der Batterie drückt. Der Behälter 5 kann je nach den gegebenen
Raumverhältnissen höher, auf gleicher Höhe oder tiefer als die Zellen der Batterie
aufgestellt sein. Im letzteren Fall kann man die Elektrolytlüssigkeit, z. B. mittels
Preßluft, in die einzelnen Elemente befördern, und zwar mittels der in der Abb.
: dargestellten Einrichtung. Zu diesem Zweck mündet in den Vorratsbehälter 5 die
Preßluftleitung 6, welche die Elektrölytflüssigkeit durch das Steigrohr 3 über die
Abzweigungen. und durch die Entgasungshauben a in die Einzelelemente i einpreßt.
-
Erfindungsgemäß kann man der in dem Vorratsbehälter befindlichen Elektrolytflüssigkeit
eine gaserzeugende Beimischung -hinzufügen, welche den Überdruck entwickelt, um
die Elektrolytflüssigkeit in die einzelnen Zellen zu drücken. Zu diesem Zweck wählt
man einen Stoff, der im Zusammenwirken mit der Schwefelsäure ein Gas erzeugt, z.13.
Ameisensäure oder Soda. Erfindungsgemäß wird dieser Stoff nicht mittels einer Rohrleitung
dem Säurebehälter zugeführt: Man benutz t-viehnehr für den gaserzeugenden Stoff
einen besonderen Behälter, welcher unmittelbar an oder in dem Vorratsbehälter für
die Elektrolytflüssigkeit angeordnet ist.
-
In der Abb. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine solche Einrichtung
schematisch dargestellt. In den Vorratsbehälter 5 ist ein kleines Gefäß 7 eingebaut,
welches z. B. Ameisensäure enthält. Der Zutritt der Ameisensäure zu der Schwefelsäure
erfolgt dadurch, daß der Boden 8 des Gefäßes 7 zerstört wird. Dies geschieht beispielsweise
mittels einer Sprengpatrone 9, die im Innern des Gefäßes 7 angeordnet ist. Die Zündung
der Sprengpatrone kann auf bekannte Art, z. B. elektrisch, erfolgen. Beim Zutritt
der Ameisensäure zu der konzentrierten Schwefelsäure entsteht im Innern des Säurebehälters
5 Kohlenoxydgas, welches die Schwefelsäure aus dem Steigrohr 3 austreibt.
-
Um, wie oben erwähnt, zu verhindern; daß die konzentrierte
Schwefelsäure aus der Luft Wasser an sich reißt bzw. bei Schräglage des Säurebehälters
ausfließt,
ist dieser, wie Abb. 4. in einem Ausführungsbeispiel zeigt, mittels einer Membran
12 abgeschlossen. Wie ersichtlich, ist in dem Säurebehälter 5, von welchem nur ein
Teilschnitt dargestellt ist, das Steigrohr io angeordnet, welches sich zu einem
Trichter i i erweitert. An seinem oberen Rand ist der Trichter i i durch die erwähnte
Membran 12 abgeschlossen, welche sowohl plan als auch, wie dargestellt, gewellt
sein kann. Sie besteht aus einem Rohstoff, welcher durch konzentrierte Schwefelsäure
nicht angegriffen wird, z. B. aus Blei, Eisen, Kunststoff oder Glas. Sobald in dem
Behälter 5 ein genügend hoher Druck entstanden ist, zerreißt die Membran, und die
Säure durchfließt die Vorkammer 13, um dann durch die Ableitung 14 zu dem Verteilerrohr
zu gelangen. Zweckmäßig ruht die Membran 12 auf einem kleinen Steg oder Sieb 15,
um sie bei Erschütterungen gegen Beschädigung zu schützen. Um zu verhindern, daß
Bruchstücke der Membran in die Verteilerleitung gelangen, ist in der Vorkammer 18
ein Auffang 16 angeordnet.
-
An Stelle einer Membran kann, wie erwähnt, auch eine Bruchplatte benutzt
werden, wie dies in der Abb.5 schematisch dargestellt ist. In dem Elektrolytbehälter
5, von welchem wiederum nur ein Teilschnitt abgebildet ist, befindet sich das Steigrohr
io, welches sich oben zu einem Trichter ii erweitert. Dieser Trichter ist mittels
einer Bruchplatte 17 verschlossen. Um diese zu zerstören, ist im '\,"orraum 18 oder
unterhalb des Flüssigkeitsspiegels eine zweite Sprengpatrone 9a bekannter Bauart
angeordnet. Man kann aber auch eine rein mechanisch wirkende Vorrichtung, z. B.
einen Schlagbolzen, benutzen, welcher mittels Federkraft betätigt wird. Um zu verhüten,
daß Teile der Bruchplatte in den Ausflußstutzen i.i gelangen, ist vor diesem das
Sieb 16 eingebaut. Um eine gleichmäßige Verteilung der nachzufüllenden Elektrolytflüssigkeit
zu gewährleisten, sind, wie erwähnt, in den Abzweigungen des Verteilerrohres Regelorgane
angeordnet, welche ein Überlaufen der Elektrolvtflüssigkeit in den einzelnen Zellen
verhindern. Ein Ausführungsbeispiel für ein solches Regelorgan ist in Abb. 6 schematisch
dargestellt. Wie ersichtlich, ist in der Entgasungshaube 2 ein Schwimmer 20 eingebaut,
welcher in einem Ring 23 geführt ist. Dieser Schwimmer besitzt eine konische .Spitze
2i, welche beim Höhersteigen der Säure in die Ausflußöffnung 22 eindringt und diese
abschließt, sobald der höchst zulässige Elektrolytstand erreicht ist. Die untere
Öffnung i9 der Entgasungshaube 2 ist möglichst weit gestaltet, damit die nachzufüllende
konzentrierte Schwefelsäure sich möglichst schnell mit dem in der Zelle enthaltenen
Elektrolyt mischt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind 2a und 25 die
Pole der Elektrodenplatten 26 und 27, welche sich im Innern der Einzelzelle i befinden.
-
Hinsichtlich der Verteilerleitung 3 ist bereits erwähnt, daß diese
zweckmäßig konisch gestaltet ist, um eine gleichmäßige Verteilung der Säure zu gewährleisten.
An diesem Hauptverteilungsrohr sind die Abzweigungen ein-, zwei- oder mehrreihig
angeordnet, je nachdem, ob die Zellen der Batterie in einer oder in mehreren Reihen
aufgestellt sind. Man kann aber auch mehrere Hauptverteilerrohre benutzen. In den
Abzweigungen kann man außer den oben näher beschriebenen Regelorganen auch Düsen
von einer bestimmten Durchflüßleistung einbauen. Das Verteilerrohr und die Abzweigungen
bestehen vorzugsweise aus einem die Elektrolytflüssigkeit abstoßenden - Baustoff
oder -sind mit einem solchen ausgekleidet..