ES2286056T3 - Acumulador multicelular con sistema de desgasificacion. - Google Patents
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Abstract
Acumulador multicelular con un alojamiento así como con una cubierta de alojamiento compuesta por una cubierta (2, 1) superior e inferior, que cierra el alojamiento de forma estanca al gas, estando previsto entre la cubierta (2, 1) superior y la inferior, formando una pluralidad de cámaras (5) de laberinto correspondientes entre sí, un conducto de desgasificación que conecta de forma hidrodinámica todas las células entre sí, el cual desemboca en el lado frontal en al menos una abertura (6) de desgasificación y se cierra con una protección (8) contra la ignición, estando dispuesta la protección (8) contra la ignición en posición normal por encima de la abertura (6) de desgasificación y estando dispuesta la abertura (6) de desgasificación fundamentalmente perpendicular a la dirección de flujo de la protección (8) contra la ignición, caracterizado porque el conducto de desgasificación presenta en la zona entre la protección (8) contra la ignición y la abertura (6) de desgasificaciónuna prolongación que forma una cámara (7) colectora, que en la posición normal del acumulador se dispone por debajo de la abertura (6) de desgasificación y porque la cámara (7) colectora se extiende en posición normal para la absorción de ácido así como de fluidos y de partículas de suciedad que penetran a través de la abertura (6) de desgasificación hasta claramente por debajo de la abertura (6) de desgasificación.
Description
Acumulador multicelular con sistema de
desgasificación.
La invención se refiere a un acumulador
multicelular con un alojamiento así como con una cubierta de
alojamiento compuesta por una cubierta superior e inferior, que
cierra el alojamiento de forma estanca al gas, estando previsto
entre la cubierta superior y la inferior, formando una pluralidad de
cámaras de laberinto correspondientes entre sí, un conducto de
desgasificación que conecta de forma hidrodinámica todas las células
entre sí, el cual desemboca en el lado frontal en al menos una
abertura de desgasificación y se cierra con una protección contra
la ignición, estando dispuesta la protección contra la ignición en
estado normal por encima de la abertura de desgasificación y
estando dispuesta la abertura de desgasificación fundamentalmente
perpendicular a la dirección de flujo de la protección contra la
ignición.
En el estado de la técnica se conocen en sí los
acumuladores. Se componen de diferentes electrodos que, siempre que
el acumulador está configurado de forma multicelular, se agrupan
para dar células individuales y se disponen en un alojamiento. El
lado superior el alojamiento se cierra con una cubierta. La cubierta
del alojamiento se compone a este respecto en la mayor parte de los
casos de una cubierta superior y una inferior, formándose entre la
cubierta superior y la inferior un espacio hueco para la separación
de ácidos. En los documentos EP 0 584 528 B1 y EP 0 274 612 A2 se
describe por ejemplo previamente un acumulador de este tipo.
Los electrodos, en el caso de los acumuladores
de plomo utilizados por norma general para vehículos, se componen
de plomo y se configuran en forma de rejilla, estando las mallas de
la rejilla en el lado positivo llenas de óxido de plomo y en el
lado negativo, del denominado plomo esponjoso. Como electrolito se
utiliza por norma general ácido sulfúrico, que puede utilizarse o
bien en forma líquida o a modo de un gel en forma concentrada. En
procesos de carga se producen reacciones químicas en el electrolito,
que entre otras cosas conducen también a una producción de gas.
Para contrarrestar una generación de presión incontrolada en el
interior del alojamiento del acumulador y, en el peor de los casos,
una descompresión de gas en forma de explosión, el acumulador
presenta aberturas de salida de gas para la desgasificación. Éstas
se forman en la mayor parte de los casos en la zona de la
cubierta.
Para la evacuación de los gases fácilmente
inflamables, que se producen por ejemplo en el caso de una
evaporación de electrolitos debido a la carga, se conocen en el
estado de la técnica dos posibilidades de desgasificación
fundamentales. Por un lado puede llevarse a cabo la evacuación de
gas de tal manera que los gases se emitan directamente a través de
los tapones que cierran cada una de las aberturas celulares a la
atmósfera que rodea al acumulador. Una evacuación de gas de este
tipo se conoce por ejemplo por el documento EP 0 756 338. Por otro
lado puede realizarse la evacuación de gas a través de un conducto
de desgasificación central. En el caso de esta variante de
desgasificación, las células del acumulador individuales se unen
entre sí a través de un conducto de desgasificación común,
integrado en la mayor parte de los casos en la cubierta de la
batería y que discurre transversalmente con respecto a las células.
Los gases que han de evacuarse se evacuan a través del conducto de
desgasificación en la mayor parte de los casos en el lado frontal de
la cubierta del alojamiento desde la cubierta del acumulador y se
emiten a la atmósfera. Se conoce previamente la variante de
desgasificación mencionada en último lugar a partir de, entre
otros, los documento EP 0 305 822 A1 y US 5.561.001. En ambas
variantes de desgasificación previamente mencionadas los gases que
han de evacuarse se conducen antes de la salida del acumulador a
través de un disco filtrante poroso, la denominada frita. Esto sirve
especialmente para evitar retrocesos de llama de los gases
fácilmente inflamables de vuelta al interior del acumulador.
En el caso de una manipulación incorrecta del
acumulador o cuando éste se desplaza y se gira o vuelca desde la
posición normal debido a una etapa de montaje requerida
necesariamente, sale ácido de las células del acumulador y fluye al
interior del espacio hueco formado en la cubierta del alojamiento.
Evidentemente esto no se desea, porque el ácido que sale en el caso
de una presión interna correspondientemente alta a través de la
abertura de desgasificación se hace pasar desde el alojamiento del
acumulador hacia fuera. Esta circunstancia es especialmente
desventajosa cuando los acumuladores que van a utilizarse como
baterías de arranque para vehículos han de desplazarse tras un
montaje final para la introducción en el vehículo mediante giro o
vuelco desde la posición normal y debido a esta circunstancia sale
ácido desde los acumuladores.
Además, en el caso de los acumuladores basados
en el concepto genérico, previamente conocidos, es desventajoso el
hecho de que puede penetrar agua desde fuera a través de la abertura
de desgasificación al interior del acumulador. Las partículas de
suciedad transportadas con el agua también pueden llegar al conducto
de desgasificación y obstruir la protección contra la ignición.
Entonces ya no es posible una desgasificación libre y, en el peor
de los casos, puede llevar a una formación de sobrepresión en el
espacio interior del acumulador, de tal manera que éste se rompa en
forma de explosión.
Para evitar las desventajas anteriormente
mencionadas, la invención se basa en el objetivo de proporcionar un
acumulador multicelular con un conducto de desgasificación central,
en el que en todos los estados de funcionamiento se garantiza una
desgasificación suficiente y al mismo tiempo se impide ampliamente
la salida hacia fuera del ácido que se encuentra en el conducto de
desgasificación, también en caso de una presión interna elevada.
Este objetivo se soluciona según la invención
porque el conducto de desgasificación presenta en la zona entre la
protección contra la ignición y la abertura de desgasificación una
prolongación que forma una cámara colectora, que en la posición
normal del acumulador se dispone por debajo de la abertura de
desgasificación y porque la cámara colectora se extiende en
posición normal para la absorción de ácido así como de fluidos y
partículas de suciedad que penetran a través de la abertura de
desgasificación hasta claramente por debajo de la abertura de
desgasificación.
Con la invención se propone por primera vez un
acumulador, en el que el conducto de desgasificación presenta en la
zona entre la protección contra la ignición y la abertura de
desgasificación una cámara colectora. Esta cámara colectora sirve
para la absorción de cantidades residuales de ácido, que se hacen
pasar por ejemplo en el caso de una manipulación incorrecta o en el
caso de una presión demasiado elevada a través de la protección
contra la ignición. En la posición normal de la batería, la cámara
colectora se dispone por debajo de la abertura de desgasificación,
estando dispuesta la abertura de desgasificación fundamentalmente
perpendicular a la dirección de flujo de la protección contra la
ignición. Con ello se consigue que el ácido que sale y que se hace
pasar a través de la protección contra la ignición llegue a la
cámara colectora debido a la fuerza de la gravedad, pero que sin
embargo no llegue al exterior a través de la abertura de
desgasificación fundamentalmente perpendicular con respecto a la
dirección de desgasificación. No obstante, con la configuración
según la invención se garantiza una desgasificación suficiente en
todos los estados de funcionamiento. El gas que fluye del interior
celular del acumulador fluye en la dirección de desgasificación a
través de la protección contra la ignición y llega finalmente a
través de la abertura de desgasificación a la atmósfera que rodea al
acumulador. A este respecto, la cámara colectora formada por debajo
de la abertura de desgasificación no representa ningún obstáculo
para el flujo del gas que fluye hacia fuera.
Una ventaja adicional de la configuración según
la invención se basa en que los fluidos que penetran desde fuera a
través de la abertura de desgasificación, por ejemplo agua, se
recogen por la cámara colectora y no llegan al sistema de
desgasificación del acumulador. Igualmente las partículas de
suciedad que penetran a través de la abertura de desgasificación se
acumulan en la cámara colectora, de modo que de forma ventajosa se
impide un ensuciamiento u obstrucción del tejido en forma de malla
de la protección contra la ignición. Mediante la configuración
según la invención se impide además ampliamente tanto una salida del
ácido que se encuentra en el conducto de desgasificación, también
en el caso de una presión interna elevada, como una penetración no
deseada a través de la abertura de desgasificación de fluidos o
partículas de suciedad, garantizándose una desgasificación
suficiente en todos los estados de funcionamiento.
Según una característica de la invención, la
cámara colectora presenta un tamaño suficiente para la absorción de
ácido así como de fluidos y partículas de suciedad que penetran a
través de la abertura de desgasificación. El tamaño de la cámara
colectora se dimensiona en este caso de tal manera que, por un lado,
se dispone de un espacio de absorción suficiente para las
cantidades que salen de ácido y se impide considerablemente una
emisión de ácidos hacia el exterior a la atmósfera que rodea al
acumulador y, por otro lado, de tal manera que el espacio formado
entre la abertura de desgasificación y la protección contra la
ignición, incluida la cámara colectora, no ocupe un tamaño tal, que
el gas fácilmente inflamable que fluye hacia fuera pueda acumularse
en el mismo en una cantidad relevante para la seguridad. La
ampliación espacial se dimensiona por lo tanto de tal manera que
incluso para el caso en el que se inflame toda la cantidad de gas
que se encuentra en la zona entre la abertura de desgasificación y
la protección contra la ignición en el conducto de desgasificación,
se evite a través de la protección contra la ignición un retroceso
de la llama al interior del acumulador.
Según una característica adicional de la
invención, las superficies de fondo de las cámaras de laberinto se
inclinan contra la abertura de desgasificación. El ácido que se
acumula en las cámaras de laberinto a consecuencia de una
manipulación incorrecta del acumulador o debido a una separación de
ácidos se conduce por lo tanto de vuelta en la dirección de las
células del acumulador. De este modo se posibilita el reflujo del
ácido que sale de vuelta al interior celular. Sólo en caso de una
presión interna correspondientemente elevada se hace pasar el ácido
que sale contra la inclinación de la superficie de fondo de la
cámara de laberinto al conducto de desgasificación.
Según una característica adicional de la
invención, la abertura celular de cada una de las células se cierra
de forma estanca al gas mediante un tapón de cierre. Por lo tanto se
evita una salida incontrolada tanto del gas como del ácido. Para
ello el tapón de cierre está en contacto, con la interposición de
una obturación tórica circunferencial, con la cubierta superior y
obtura las cámaras formadas entre la cubierta superior y la
inferior con respecto a la atmósfera que rodea al acumulador. Además
el tapón de cierre está en contacto, con la interposición de una
obturación circunferencial, con la cubierta inferior y obtura las
cámaras formadas entre la cubierta superior y la inferior con
respecto al interior celular.
Para la separación de ácidos o para una
desgasificación controlada, el interior celular está unido de forma
hidrodinámica con las cámaras de laberinto a través de una abertura
en la superficie de revestimiento del tapón de cierre. Esta
abertura está cerrada con una válvula, preferiblemente una válvula
de sobrepresión o una membrana de obturación. Con esta
configuración se garantiza que una desgasificación de las células
del acumulador así como una salida de ácido, por ejemplo mediante
separación de ácidos, no se realiza de forma incontrolada, sino más
bien de una forma precisa a través de la abertura formada en la
superficie de revestimiento del tapón de cierre correspondiente en
las cámaras de laberinto. Las superficies de fondo inclinadas de las
cámaras de laberinto se ocupan de que el ácido que sale fluya de
nuevo de vuelta en dirección a la abertura de salida y sólo se hace
pasar a través del conducto de desgasificación en la dirección de la
abertura de desgasificación en caso de una presión interna
correspondientemente elevada. La cámara colectora prevista por
debajo de la abertura de desgasificación recoge el ácido que sale,
con lo que se impide ventajosamente una salida del ácido a través
de la abertura de desgasificación hacia el exterior.
A partir de la descripción siguiente mediante
las figuras se obtienen ventajas y características adicionales de la
invención. En este caso muestran:
la figura 1 en una vista en planta una cubierta
inferior;
la figura 2 en una vista en planta desde abajo
una cubierta superior;
la figura 3 una sección parcial según la figura
1;
la figura 4 una vista parcial seccionada de una
cámara colectora.
La figura 1 muestra en una vista en planta la
cubierta 1 inferior de una cubierta de alojamiento compuesta por
una cubierta 2, 1 superior e inferior de un acumulador. La cubierta
2 superior se representa en una vista en planta desde abajo en la
figura 2. Para la configuración de la cubierta de alojamiento se
unen la cubierta 1 inferior y la cubierta 2 superior entre sí de
forma estanca al gas, por ejemplo se sueldan o
pegan.
pegan.
La cubierta 1 inferior presenta en el lado
superior una pluralidad de nervios 3 orientados hacia arriba. La
cubierta 2 superior se configura de manera correspondiente a la
cubierta 1 inferior y presenta nervios 4 orientados hacia abajo,
que se unen firmemente con los nervios 3 de la cubierta 1 inferior,
preferiblemente se sueldan o pegan. La cubierta 2 superior dispone
además de nervios 10 de retención. Éstos reducen la penetración de
ácido en la posición hacia abajo y aumentan simultáneamente el
espacio de tiempo hasta la salida del ácido. Los nervios 3, 4
definen entre el espacio hueco formado entre la cubierta 2, 1
superior e inferior una pluralidad de cámaras 5 de laberinto. Estas
cámaras 5 de laberinto sirven para la separación de ácido.
Las cubiertas 2, 1 superior e inferior presentan
además aberturas 9 celulares. En el estado listo para el
funcionamiento del acumulador estas aberturas 9 celulares están
cerradas de forma estanca al gas mediante tapones de cierre no
mostrados en las figuras. En este caso cada tapón de cierre está
dotado de una abertura de paso, a través de la que se une el
interior celular de forma hidrodinámica con las cámaras 5 de
laberinto para la separación de ácidos. Estas aberturas provistas
en los tapones de cierre posibilitan una desgasificación de la
célula respectiva. El vapor ácido que sale de la célula se conduce
al interior de las cámaras 5 de laberinto y allí se separa. Las
superficies de fondo de las cámaras de laberinto se configuran de
forma inclinada, de modo que el ácido separado del vapor ácido
fluye de vuelta en la dirección de las aberturas 9 celulares y
llega a través de las aberturas de paso previstas en los tapones de
cierre de vuelta al interior celular.
Los gases generados a causa de reacciones
químicas que se producen especialmente durante la carga del
acumulador se evacuan, para evitar una presión interna demasiado
elevada, desde las cámaras 5 de laberinto a través de las aberturas
6 de desgasificación dispuestas en el lado frontal en la cubierta 1
inferior a la atmósfera que rodea al acumulador. Con ello se evita
alcanzar una sobrepresión crítica en el interior celular debido a
la producción de gas. La figura 3 muestra una sección parcial
ampliada de la abertura 6 de desgasificación.
Para poder impedir retrocesos de llama hacia el
interior del acumulador, se dispone en la dirección de salida de
los gases que salen, antes de la abertura 6 de desgasificación, una
protección 8 contra la ignición. Esto se muestra más claramente en
la figura 4. Además de la figura 4 puede deducirse, que el conducto
de desgasificación presenta en la zona entre la protección 8 contra
la ignición y la abertura 6 de desgasificación una prolongación que
forma una cámara 7 colectora. La cámara 7 colectora se encuentra en
este caso en la posición normal del acumulador siempre por debajo
de la abertura 6 de desgasificación. La cámara 7 colectora sirve
para recoger cantidades residuales de ácido, que se hacen pasar por
ejemplo debido a una manipulación incorrecta o una presión interna
demasiado elevada a través de la protección 8 contra la ignición.
Por lo tanto se impide ventajosamente una salida de ácido a través
de la abertura 6 de desgasificación. La abertura 6 de
desgasificación se dispone fundamentalmente perpendicular con
respecto a la dirección de flujo de la protección contra la
ignición, de modo que se garantiza una desgasificación suficiente
en todos los estados de funcionamiento y no se perjudica el
funcionamiento de la cámara 7 colectora.
La cámara 7 colectora impide además la
penetración de agua y partículas de suciedad a través de la abertura
6 de desgasificación al interior celular. El agua que penetra a
través de la abertura 6 celular se acumula mediante la acción de la
fuerza de la gravedad en la cámara 7 colectora dispuesta por debajo
de la abertura 6 de desgasificación. Igualmente se acumulan en la
cámara 7 colectora las partículas de suciedad que penetran
eventualmente a través de la abertura 6 de desgasificación, con lo
que se impide una obstrucción de la protección 8 contra la
ignición. Por lo tanto se excluye que, debido a protecciones 8
contra la ignición sucias u obstruidas, pueda producirse una
generación de presión elevada no deseada en el interior del
alojamiento del acumulador.
Mediante la disposición elevada de la protección
8 contra la ignición en la cubierta 1 inferior se consigue además
que el ácido que fluye hacia la salida, en la posición de uso del
acumulador, tenga que recorrer un trayecto relativamente largo, con
lo que se crea una especie de retención.
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1
\tabulcubierta inferior
2
\tabulcubierta superior
3
\tabulnervio
4
\tabulnervio
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\tabulabertura de desgasificación
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\tabulcámara colectora
8
\tabulprotección contra la ignición
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\tabulabertura celular
10
\tabulnervio de retención.
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Claims (12)
1. Acumulador multicelular con un alojamiento
así como con una cubierta de alojamiento compuesta por una cubierta
(2, 1) superior e inferior, que cierra el alojamiento de forma
estanca al gas, estando previsto entre la cubierta (2, 1) superior
y la inferior, formando una pluralidad de cámaras (5) de laberinto
correspondientes entre sí, un conducto de desgasificación que
conecta de forma hidrodinámica todas las células entre sí, el cual
desemboca en el lado frontal en al menos una abertura (6) de
desgasificación y se cierra con una protección (8) contra la
ignición, estando dispuesta la protección (8) contra la ignición en
posición normal por encima de la abertura (6) de desgasificación y
estando dispuesta la abertura (6) de desgasificación
fundamentalmente perpendicular a la dirección de flujo de la
protección (8) contra la ignición, caracterizado porque el
conducto de desgasificación presenta en la zona entre la protección
(8) contra la ignición y la abertura (6) de desgasificación una
prolongación que forma una cámara (7) colectora, que en la posición
normal del acumulador se dispone por debajo de la abertura (6) de
desgasificación y porque la cámara (7) colectora se extiende en
posición normal para la absorción de ácido así como de fluidos y de
partículas de suciedad que penetran a través de la abertura (6) de
desgasificación hasta claramente por debajo de la abertura (6) de
desgasificación.
2. Acumulador según la reivindicación 1,
caracterizado porque las superficies de fondo de las cámaras
(5) de laberinto están inclinadas contra la abertura (6) de
desgasificación.
3. Acumulador según una de las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizado porque la cubierta (2) superior presenta
nervios (10) de retención.
4. Acumulador según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la abertura (9) celular de
una célula se cierra de forma estanca al gas mediante un tapón de
cierre.
5. Acumulador según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el tapón de cierre está en
contacto con la cubierta (2) superior con la interposición de una
junta tórica circunferencial y obtura las cámaras (5) de laberinto
formadas entre la cubierta (2, 1) superior e inferior con respecto a
la atmósfera que rodea al acumulador.
6. Acumulador según la reivindicación 5,
caracterizado porque la junta tórica es un anillo en forma de
O y se forma de una pieza en el tapón de cierre.
7. Acumulador según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el tapón de cierre está en
contacto con la cubierta (2) inferior con la interposición de una
obturación circunferencial y obtura las cámaras (5) de laberinto
formadas entre la cubierta (2, 1) superior e inferior con respecto
al interior celular.
8. Acumulador según la reivindicación 7,
caracterizado porque la obturación es una obturación por
platinas.
9. Acumulador según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el interior celular para la
separación de ácidos está en contacto a través de una abertura en la
superficie de revestimiento del tapón de cierre de forma
hidrodinámica con las cámaras (5) de laberinto.
10. Acumulador según la reivindicación 9,
caracterizado porque la abertura está dotada de una
válvula.
11. Acumulador según la reivindicación 10,
caracterizado porque la válvula es una válvula de
sobrepresión.
12. Acumulador según la reivindicación 10,
caracterizado porque la válvula es una membrana de presión,
que está dotada de una interrupción al menos en un punto formando
una abertura de paso.
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