NO811844L - Paafyllingsanordning for elektrolyttbatterier. - Google Patents

Description

Under bruk av såkalte sekundærbatterier, slik som av bly-syretypen eller nikke1-cadmiuratypen, tapes vann ved elektrolyse under oppladningsoperasjonen. Den mengde som tappes varierer avhengig av systemets effektivitet' og brukssyklusen, men for moderne industrielle batterier med daglig utladnings/ladnings-syklus, blir det vanligvis bare nødvendig å erstatte dette vanntap annen hver uke. Hvis ikke dette vanntap erstattes, fås det for lavt elektrolyttnivå og for høy spesifikk vekt i elektrolytten, og dette kan føre til dårlig yteevne. Hvis denne feil eller misbruk opprettholdes i lengre tid, kan det oppstå permanent skade på batteriet.

Mange forsøk er gjort på å bekjempe dette vanntap ved bruk

av katalytiske ventilasjonsplugger som gjenformer de avgitte gasser. Disse plugger har imidlertid den ulempe at de er utsatt for overflytning eller forgiftning. Katalysatorer er kostbare og suksessen er blitt begrenset selv for ganske små batterier.

Et mere vanlig forsøk har vært å redusere det arbeid som medgår til påfylling ved å forbinde alle céller i et batteri til et sentralt reservoar, og tilpasse hver celle med en nivåavfølende påfyllingsanordning, som kan virke etter luftlåsprinsippet (som ligner en kyllingmater) eller med en flottør som regulerer strømmen langs innløpspassasjen fra det sentrale reservoar.

Selv om luftlåssystemet er enklere i bruk ved at det ikke har noen bevegelige deler, er flottørsystemet enklere å fremstille,

og dette gir en mer effektiv avstengning i ftilfelle av en lekkasje i cellebeholderen, idet når luftlåsen går tapt vil cellene bli overfylt.

De eksisterende utførelser lider av den ulempe at ved dårlig anlegg mot setet i flottørventilen (som for eksempel kan skyldes fremmedlegemer) kan dette medføre overfylling. Flottører kan også sette seg fast i åpen stilling med det samme resultat.

Med de eksisterende utførelser et det i tillegg nødvendig med

en ytterligere åpning i cellelokket for å få adgang til elektrolytten i den hensikt å prøve denne.

Flottøren og konstruksjonen av en påfyllingsanordning for bruk sammen med et flottørkontrollert system ufølge oppfinnelsen er rundt åpningene til innløps- og utløps-passasjene utformet slik at de samvirker på en slik måte at når det korrekte elektrolyttnivå er nådd, blir innløps- og utløpspassasjene i hovedsaken lukket av fra cellelegemet, men ikke fra hverandre, og den. resulterende fluidumstrøm fra den ene til den andre bevirker en trykkreduksjon i utløpsrøret på utsiden av det lukke som dannes av flottøren og i forhold til trykket i cellen, og de trykk-differanse hindrer videre innstrømning av vann i cellen.

Dette oppnås fortrinnsvis ved å forme de samvirkende deler

på en slik måte at strømveien fra innløpsåpningen til utløpsåp-ningen har et mindre tverrsnitt en innløps- og utløpspassasjene. Ifølge Bernouilli's prinsipp vil således det fluidum som strømmer langs denne bane ha en større kinetisk energi enn det fluidum som strømmer i innløps- og utløps-passasjene. Denne trykkreduk^-sjon i forhold til trykket inne i cellerommet hindrer at vann passerer inn i cellene selv om lukket som utgjøres av flottøren ikke danner noen fullstendig tetning. I praksis foretrekkes det at tetningen ikke er fullstendig tett, fordi da vil gasser som utvikles under ladning av batteriet kunne unnslippe gjennom lukket.

Anordningen er fortrinnsvis i form av en komplett komponent som kan innpasses i en eksisterende celle i stedet for den vanlige ventileringsplugg. Anordningen kan imidlertid alternativt bygges inn i cellelokkets konstruksjon.

Selve flottøren er fortrinnsvis sfærisk, og formen på anordningen i området ved åpningene til innløps- og utløps-passasjene er følgelig utformet for å samvirke med den sfæriske flottør, men dette er ikke vesentlig for å oppnå de ønskede resulteter med oppfinnelsen. For å hindre at det skal fås en perfekt avtetning kan seteflatene ha en liten grad av ovalitet-men det kan også benyttes andre midler for å oppnå dette. Bruk av en sfærisk flottør har flere fordeler. Da den er fullstendig symmetrisk spiller det ingen rolle i hvilken vinkel den vender mot setet,

og den behøver ikke å fastholdes så nøyaktig, som en flottør med en annen- form, idet den er selvsentrerende. Flottøren har bare et enkelt kontaktpunkt med hver av de to føringer som er anordnet inne i cellelegemet, og kan derfor rulle til dens lukkede stilling med svært liten friksjon.

De tidligere nevnte innløps- og utløps-oassasjer kan ligge

i en avstand fra hverandre i en celleplugg, eller de kan alternativt være konsentriske, og eksempler på disse to alternative ut-førelser skal nå beskrives med henvisning til de medfølgende tegninger hvor:

Fig. 1 er et vertikalt snitt av den øvre del av en.celle som har en plugg med i avstand fra hverandre utformede åpninger,<p>g viser en flottør i en nedsenket eller "åpen" stilling. Fig. 2 er et snitt som tilsvarer fig. 1, men viser flottøren i oppløftet eller "lukket" stilling. Fig. 3 er et snitt i likhet med det på fig. 1, men viser konsentriske passasjer og en flottør, i nedsenket stilling. Fig. 4 er et snitt som tilsvarer det på fig. 3, men viser

flottøren i løftet stilling og

Fig. 5 er et riss i likhet med det på fig. 4, men med en litt modifisert konstruksjon.

I hver av de viste konstruksjoner er anordningen oppbygd som en komplett komponent i form av en plugg 20 for tilpasning på stedet for den vanlige ventileringsplugg. For dette formål er pluggen 20 utformet med motstående fremspring 30 som samvirker med formen på åpningen i toppen 3 av cellen, slik at det dannes en bajonettforbindelse. Derved fås det en kamvirkning. som presser pluggen 20 nedad, slik at pakningsringen 31 trykkes sammen mellom toppen 3 på cellen og en flens 32 på pluggen 20.

I den på fig. 1 og 2 viste konstruksjon fører en innløps-passasje 1 i pluggen 20 fra et felles reservoar og en utløpspass-as je 2 fører til en vakuumkilde. Den nedre del av pluggen 20 danner føringen 21 for en sfærisk flottør 4 som vist på fig. 1, er i en nedsenket stilling, der den hviler på overflaten av elektrolytten 5. Åpningen til innløpspassasjen 1 er vist ved 22 og åpningen for utløpspassasjen 2 ved 23, og formen på og konstruksjonen i området ved disse åpninger er slik at når cellen er fylt til det korrekte nivå som vist ved 9, og flottøren er oppløftet til stillingen på fig. 2, dannes det et sirkulært lukke langs linjen 7 mens en strømvei 6 tilveiebringes mellom de to passasjer 1 og 2. Av dette -følger at vann som trekkes langs passasjen 1 på grunn av suget i passasjen 2, vil passere direkte langs strømveien 6 uten å komme inn i cellen. Lukket 7 ville i seg selv ikke hindre vann i å lekke inn i cellen, fordi det ikke danner noen perfekt avtetning, men strømveien 6 har et mindre tverrsnitt enn passasjene 1 og 2, slik at det fås en trykkredukc sjon i det fluidum som strømmer langs denne strømvei og i utløps-røret, slik at trykket over lukket 7 er mindre enn trykket under lukket 7, og vannet får da ikke noen tendens til å strømme inn i cellen. Det at lukket 7 ikke danner en perfekt avtetning gjør det dessuten mulig for eventuell gass, som utvikles i cellen under oppladingen, å unnslippe gjennom lukket 7.

Den alternative på fig. 3 og 4 viste konstruksjon virker etter lignende prinsipper og tilsvarende komponenter er angitt med de samme henvisningstall. I denne konstruksjon er passasjene 1 og 2 konsentriske, og innløpspassasjen 1 ligger innenfor ut-løpspassas jen 2 som er ringformet. Denne utløpspassasje 2 har fortrinnsvis et mindre tverrsnittsareal en passasjen 1. Når cellen er fylt til det korrekte nivå og flottøren 4 er oppløftet til den på fig. 4 viste stilling, dannes det en tetning 7 mellom flottøren 4 og det rørformede element 25. Tetningen eller lukket 7 danner ikke noen perfekt avtetning, men det reduserte trykk som skriver seg fra den minskede kinetiske energi i fluidet som strømmer gjennom det relativt smale, ringformede gap mellom flot-tøren 4 og den smale kant på et rør 26, som adskiller passasjen 1 fra passasjen 2 og også selve utløpspassasjen 2, hindrer lekkasje gjennom lukket 7 på samme måte som beskrevet med henvisning til fig. 1 og 2.

En fordel med den på fig. 3 og 4 viste konstruksjon er.at røret 26 blir lukket av med et kapsellukke 8 som kan fjernes for at det skal bli adgang for prøveutstyr for elektrolytten. Da flottøren er sfærisk og i tillegg til andre fordeler med denne form, blir det lettere å innføre et hydrometer eller et annet rør i elektrolytten 5. Som alle rede nevnt vil det at lukket 7 ikke danner noen perfekt avtetning, gjøre det lettere for gasser som utvikles under ladningen å unnslippe, men vis det er nød-vendig, kan kapselen 8 erstattes av eller utstyres med en ventil som kan slippe gass ut fra. cellen. Derved kan den enkelte celle ventileres i stedet for, anvende et sentralt gassbehandlings-system, som kan være foretrukket.

I den på fig. 5 viste og modifiserte konstruksjon er den nedre ende av røret 2 5 delvis lukket av en ring 10, som derved reduserer størrelsen av flottøren 4 og åv lukket 7. Det er funnet at ved anvendelse av en mondre flottør fører dette til en mer pålitelig virkemåte, idet den eneste begrensning av størrelsen er at ringen 10 ikke må hindre adkomsten til cellen når det skal tas prøver, slik som tidligere beskrevet.

Væskenivået i en elektrolyttcelle stiger og faller ved ut-ladningen på grunn av at gass innesluttes i det aktive element. Dette skjer helt uavhengig av det foran anførte væsketap. Når denne stigning og synking er større enn avstanden i fylt tilstand mellom elektrolyttoverflaten 9 og lukket 7, er det fare for at elektrolytten skal bli presset inn i utløpsrøret og går tapt fra cellen. Hvis det med andre ord forekommer en stigning etter at cellen er blitt fylt til nivået 9, vil nivået stige over lukket 7 med det nettopp nevnte resultat. Dette problem kan overvinnes ved å benytte en flottør med større høyde, f.eks. som omfatter to eller flere sfæriske elementer som er lik flottøren 4 anordnet det ene på det andre.

Claims (10)

1. Nivåfølsom påfyllingsanordning for eller dannende en del av en sekundær elektrolyttcelle, der anordningen omfatter innløps-, og utløps-passasjer for tilkobling til et vanntilførselsystem og blir styrt av en flottør som i bruk er oppebåret av elektrolytten i cellen, karakterisert ved at flottøren og konstruksjonen av anordningen rundt åpningene til innløps- og utløps-passasjene er utformet for å samvirke på en slik måte at når det er nådd korrekt elektrolyttnivå, er innløps- og utløps-passasjene i det vesentlige avstengt fra cellelegemet, men ikke fra hverandre, og at den resulterende fluidumstrøm fra den ene til den andre bevirker en reduksjon av trykket utenfor lukket som dannes av flottøren i forhold til trykket, inne i cellen, slik at denne trykkforskjell hindrer en ytterligere vannstrøm inn i cellen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de. samvirkende deler av flottøren og av konstruksjonen rundt åpningene er utformet slik at strømveien fra innløpsåpningen til utløpsåpningen har redusert tverrsnitt i forhold til innløps-"og utløps-åpningene.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at flottøren er sfærisk, og at konstruksjonen rundt åpningene er gitt den form som er nødvendig for å bevirke en trykkreduksjon på utsiden av det lukke som dannes av flottøren.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at flottøren omfatter minst to sfæriske legemer som er anordnet over hverandre.

5. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at det lukke som dannes av flottøren' ikke er fullstendig og at dette muliggjør at gasser som eventuelt utvikles i cellene unnslipper.

6. Anordning ifølge krav 3 eller 4 sammen med krav 5, karakterisert ved at den del av konstruksjonen som samvirker med flottøren har en liten grad av ovalitet.

7. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at innløps- og utløps-passas jene er utformet i en plugg•for cellen og ligger i avstand fra hverandre i pluggen.

8. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav 1 til 6, karakterisert ved at innløps- og utløps-passasjene er utformet i en plugg for cellen og er konsentriske.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at den indre av de konsentriske passasjer strekker seg til toppen av pluggen, der de er avstengt av en fjernbar kapsel.

10. Nivåfølsom påfyllingsanordning for tilpasning til eller dannende en del av en sekundær elektrolyttcelle, hovedsakelig som beskrevet med henvisning til fig. 1 og 2 eller fig. 3 og 4 eller fig. 5 på de medfølgende tegninger.