DE2200966A1

DE2200966A1 - Sekundaerbatterie mit verformbarer Einfuellanordnung

Info

Publication number: DE2200966A1
Application number: DE19722200966
Authority: DE
Inventors: Harold Morton
Original assignee: OLDHAM INTERNATIONAL Ltd
Current assignee: OLDHAM INTERNATIONAL Ltd
Priority date: 1971-01-13
Filing date: 1972-01-10
Publication date: 1972-07-20
Also published as: US3749609A; BE778003A; IE35970L; IT948850B; FR2121688A1; IE35970B1; GB1324561A; NL7200448A; ZA72204B

Description

Sekundärbatterie mit verformbarer Einfüllanordnung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sekundärbatterie, "bestehend aus einer Vielzahl von Zellen in einem Gehäuse, dessen Deckel einen sich in Längsrichtung erstreckenden Einfüllkanal hat, der mit einer Einfüllöffnung für jede Zelle versehen ist. Die Einfüllöffnungen gestatten das Nachgießen von Wasser in die Zellen und eine Belüftung der Zellen mit der Atmosphäre. Eine Abdeckplatte dient zum Verschließen des Einfüllkanals und ist vom Einfüllkanal entfernbar, um Zugang zu dem Einfüllkanal und den Einfüllöffnungen zu schaffen.

Bei Batterien dieser Art sind Einrichtungen erforderlich, um ein Entweichen des Elektrolyten aus den Zellen zu verhindern, während gleichzeitig eine Belüftung der Zellen stattfindet. Pur diesen Zweck wurden bisher verhältnismäßig komplizierte und teure Ventileinrichtungen verwendet.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die . Aufgabe zugrunde, eine Sekundärbatterie zu entwickeln, bei der die eben genannten Ventileinrichtungen nicht erforderlich sind, so daß die Konstruktion der Batterie vereinfacht wird und die Herstellungskosten vermindert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Sekundärbatterie der obengenannten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß für jede Zelle ein elastisch verformbares Rohr vorhanden ist, das m±%. seinem oberen Ende an der Einfüllöffnung der Zelle befestigt ist und sich mit seinem unteren Ende in den oberen Raum der Zelle erstreckt, und daß an der Abdeckplatte für jedes Rohr ein Rohrverformungsglied vorhanden ist, das in der Weise angeordnet ist, daß in der Verschlußstellung der Abdeckplatte die Rohre von den in sie eintauchenden Rohrverformungsgliedern derart verformt werden, daß die unteren Enden der Rohre über dem Spiegel der Elektrolytflüssigkeit in den Zellen und von dieser wegweisend liegen..

In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung ist die Abdeckplatte derart drehbar auf dem Deckel befestigt, daß sie in die geöffnete und geschlossene Stellung für den Einfüllkanal bewegt werden kann. Jedes Rohrverformungsglied kann einen bogenförmigen Abschnitt haben, der konzentrisch zu der Drehachse der Abdeckplatte verläuft. Außerdem kann jedes Rohrverformungsglied einen geraden Abschnitt haben, der sich an den bogenförmigen Abschnitt anschließt. Auf diese Weise wird erreicht,

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daß die Verformungsglieder automatisch in die Rohre eintauchen, wenn die■Abdeckplatte um ihre Drehachse in die Verschlußstellung geschwenkt wird. Me geraden Abschnitte der Verformungsglieder verlaufen im wesentlichen parallel zu der Ihterseite der Abdeckplatte und haben von dieser einen solchen Abstand, daß sie in der Verschlußstelluiig der Abdeckplatte fest gegen die Unterseite des Deckels anliegen. Dadurch wird erreicht, daß die unteren Enden der Rohre sicher oberhalb des Spiegels der Elektrolytflüssigkeit zu liegen kommen. Jedes Rohr kann durch ein Federstahlelement verstärkt werden, das in Längsrichtung in dem Rohr eingebettet ist. Durch diese Verstärkung wird eine größere Sicherheit dafür erreicht, daß die Rohre in ihre ITormallage zurückkehren, nachdem sie verformt worden sind und die Verformungsglieder zurückgezogen werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung hat die Batterie für jedes Rohr einen Vorsprung, der von der Zwischenwand zwischen den Zellen oder von der Endwand des Gehäuses ausgeht und derart angeordnet ist, daß er in der geöffneten Stellung der Abdeckplatte ;dicht neben dem Rohr liegt, so daß beim Schließen der Abdeckplatte die Rohre durch Anschlag an die Vorsprünge abgebogen werden.. Diese Anordnung stellt sicher, daß bei der Ausführungs- ■ form der Erfindung, bei der die Verformungsglieder die oben erwähnten geraden Abschnitte nicht haben, die unteren Enden der Rohre mit Sicherheit über dem Spiegel der Elektrolytflüssigkeit zu liegen kommen, wenn die Abdeckplatte in der Verschluß*- steilung für den Einfüllkanal ist. .:

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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung haben die Einfüll- und Belüftungsrohre im wesentlichen rechteckige . Querschnitte,und die Abdeckplatte ist mit je zwei Yerformungsgliedern für jedes Rohr versehen, die einen solchen Abstand voneinander haben, daß in der offenen Stellung der Abdeckplatte ein Hydrometer zwischen den beiden Verformungsgliedern und durch die Einfüllöffnung und das Einfüll- und Belüftungsrohr in die Zelle möglich ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Abdeckplatte abnehmbar mit den beiden Längsseiten des Einfüllkanales verbunden. Jedes Einfüll- und Belüftungsrohr kann, zumindest in dem Bereich an der Einfüllöffnung, mit Wellungen senkrecht zu der Achse des Rohres versehen sein. Jedes Rohrverformungsglied enthält hierbei einen geraden Abschnitt, der in das Einfüll- und Belüftungsrohr einführbar ist, und ist mit der Unterseite der Abdeckplatte durch einen bogenförmigen Abschnitt verbunden. Der gerade Abschnitt verläuft im wesentlichen parallel zu der Unterseite der Abdeckplatte und ist soweit von dieser entfernt, daß er in der Verschlußsteilung der Abdeckplatte fest unter dem Deckel der Batterie anliegt. Diese Ausführungsform, der Rohre erlaubt es, die Rohre aus einem elastischen, aber verhältnismäßig festen Plastikmaterial herzustellen.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung nunmehr näher beschrieben werden:

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Fig. 1 zeigt den Schnitt längs einer Linie I-I einer Batterie nach der Erfindung gemäß Mg. 3 mit einer drehbaren Abdeckplatte auf dem Deckel der Batterie, die sich in der Verschlußstellung befindet.

Fig. 2 zeigt einen Teil der Fig. 1, wobei sich die Abdeckplatte in der geöffneten Stellung befindet,

Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf eine Batterie gemäß Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt mit einer Abwandlung der Batterie nach den Fig. 1 bis 3·

Fig. 5 und 6 zeigen zwei Ansichten einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 7 zeigt einen Teil der Fig. 2 mit einer konstruktiven Änderung gegenüber Fig. 2.

Fig. 8 zeigt eine Ansicht der geöffneten Abdeckplatte, gesehen aus der Richtung des Pfeiles VIII in Fig. 7.

Fig. 9 zeigt einen Schnitt mit einer Abwandlung der --:■ in "den Fig. 1 bis 3 dargestellten Batterie.

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In den Figuren werden für dieselben oder ähnliche Teile stets die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Wie aus den Mg. 1 bis 3 ersichtlich, besteht die Sekundärbatterie aus einer Vielzahl von Zellen,' die durch Zwischenwände 1 gebildet werden und sich in einem Gehäuse 2 mit einem Deckel 3 befinden. Der Deckel 3 hat einen Einfüllkanal 5, welcher sich in Längsrichtung des Deckels 3 erstreckt und mit je einer Einfüllöffnung 4 für jede Zelle versehen ist, die 'das Einfüllen von Wasser in die Zellen gestatten und eine Belüftung der Zellen mit der Atmosphäre beispielsweise durch eine Öffnung 6 in der Abdeckplatte 7 ermöglichen. Die Abdeckplatte 7 ist so angeordnet, daß sie einen Verschluß des Kanals bildet und in Bezug auf den Kanal zur Seite geklappt werden kann, um den Zutritt zu dem Kanal und den Einfüllöffnungen frei zu geben. Als Alternative Möglichkeit zu der Öffnung 6 kann die Belüftung auch durch eine - in den Figuren nicht dargestellte Aussparung in jeder Endwand des Kanals erfolgen. Jede Zelle besteht in üblicher Weise aus positiven und negativen Platten und Separatoren, die nicht Gegenstand der Erfindung sind. Die Batterie hat ferner Verbindungsleiter zwischen den Zellen in den Figuren nicht dargestellt - und Anschlußpole 8 und 9.

Für jede Zelle ist ein Vorsprung 10 vorgesehen, welcher sich vom Boden 12 des Kanals 5 in den oberen Raum 11 der Batterie erstreckt und. 'durch welchen die Einfüllöffnung 4 passend für jede Zelle verläuft. Ein elastisch verformbares Zelleneinfüll- und

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Zellenbelüftungsrohr 13 ist mit seinem äußeren Ende mit der -Einfüllöffnung der Zelle verbunden, und zwar durch eine Verbindung mit dem Vorsprung 10, während das innere Ende des Rohrs 13 in den oberen Raum 11 ragt. Die Abdeckplatte 7

versehen

ist mit je einem. Rohrverformungsglied 14 für jedes Rohr 13/· Diese Verformungsglieder 14 sind derart angeordnet, daß sie in der Verschlußstellung der Abdeckplatte 7 die Rohre 13 in der Weise biegen, daß die inneren (unteren) Enden der Rohre 13 über dem Spiegel des in den Kellen enthaltenen, nicht dargestellten Elektrolyten liegen und von diesem wegweisen. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist die Abdeckplatte 7 beispielsweise an der Stelle 15 drehbar mit dem Deckel 3 verbunden, .*,·- um sie.in-die geöffnete oder geschlossene,Stellung in Bezug . auf den Kanal 5.zu bringen. Pig. 1 zeigt die Abdeckplatte 7 in der.geschlossenen und Figo 2 in der geöffneten Stellung_o In der geschlossenen Stellung der Abdeckplatte (Fig.1) ragt zumindest ein Teil jedes Rohrverformungsgliedes 14 in das zugehörige Rohr 13.und steht in Verbindung mit einem Teil der inneren Wand des Rohres_o Der Abschnitt T4a jedes Rohrverformungsgliedes 14, der der Abdeckplatte 7 benachbart ist, ist bogenförmig.ausgebildet.und liegt konzentrisch zu der Drehachse des Drehstiftes 15· An den bogenförmigen4bschnitt 14a eines jeden Rohrverformungsgliedes 14 schließt sich ein gerader Abschnitt 14b an. In der in Fig. 2 gezeigten offenen Stellung,, der Abdeckplatte 7 erstreckt sich der gerade Abschnitt 14b im wesentlichen parallel zu dem Rohr 13 ₉und zwar 'der Seite des. Rohres benachbart, die der Seite gegenüberliegt, die mit dem Glied 14 in Eingriff steht, wenn die Abdeckplatte 7 ge-

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schlossen ist und das Rohr 13 verformt ist. Der gerade Abschnitt 14b verläuft im wesentlichen parallel zu der Unterseite der Abdeckplatte 7 und ist von dieser so weit entfernt, daß er unter dem Deckel 2 anliegt (siehe Fig. 1), wenn die Abdeckplatte sich in der Verschlußstellung des Einfüllkanales befindet.

Wenn die Zellen nachgefüllt werden sollen, ist die Abdeckplatte 7 geöffnet (Pig. 2), und die verformbaren Rohre 13 nehmen dank ihrer Elastizität die in Fig. 2 gezeigte Stellung ein. Die Auffüllfiüssigkeit, gewöhnlich Wasser, wird dann in den Kanal 5 gegossen und läuft von dem Kanal durch die Einfüllöffnungen 4 und die verformbaren Rohre 13 in die Zellen. Wenn der Elektrolyt in den Zellen die unteren Enden der Rohre 13 erreicht, hört das Einfließen von Flüssigkeit in die Zellen auf infolge des Druckes, den die in den Zellen gefangene Luft auf die Oberfläche des Elektrolyten ausübt. Auf diese Weise werden alle Zellen gleichzeitig bis zur richtigen Höhe in einem einzigen Arbeitsvorgang nachgefüllt. Die Abdeckplatte wird dann geschlossen und die Rohre 14 werden in der Weise verformt, daß die unteren Enden der Rohre in die Zellenbelüftungsstellung bewegt werden, in der die unteren Enden der Rohre über dem Spiegel des in den Zellen befindlichen Elektrolyten und von diesem weggerichtet zu liegen kommen (Fig. 1). G-ase, die durch die Rohre 13 und die Einfüllöffnungen 4 strömen, entweichen aus dem Kanal 5 in die Atmosphäre durch die Öffnung 6 oder die oben erwähnten Aussparungen. Wasser, das nach dem Auffüllen in

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dem Kanal 5 bleibt, fließt beim Schließen der Abdeckplatten 7 in die Zellen.

Falls erwünscht, können die verformbaren Rohre 13 durch Federstahlstreifen 16 (Figo 4) verstärkt werden, die in den Rohren eingebettet sind und sich in Längsrichtung erstrecken.

Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsform lediglich dadurch, daß die Rohrverformungsglieder 14 keinen geraden Abschnitt 14b haben und für jedes Rohr 13 ein Vorsprung 17 vorhanden ist, welcher, je nach Lage der Zelle, entweder von der die Zelle definierenden Zwischenwand 1 oder der Endwand des Gehäuses 2 ausgeht. Die Vorsprünge 17 liegen in der geöffneten Stellung der Abdeckplatte 7 dicht benachbart zu den Rohren 13 (Fig. 6) in einer solchen Weise, daß die Rohre durch Anschlag an die Vorsprünge 17 abgebogen werden, wenn die Abdeckplatte 7 in die geschlossene Stellung gebracht wird (Fig. 5)· Diese Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, daß die Verformungsglieder 14 in der geöffneten Stellung der Abdeckplatte (Fig. 6) nicht in die Rohre 13 ragen, so daß durch die Rohre 13 ein Hydrometer oder ein ähnliches.Instrument für Wartungszwecke in die Zellen eingeführt werden,kann. .. ■

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Die Fig. ? und 8 zeigen eine Abwandlung der Batterie, die in den Figo 1 und 2 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform ist die Abdeckplatte 7 für jede Zelle mit zwei Rohrverformungsgliedern 14 ausgerüstet, die einen Abstand gegeneinander aufweisen, wie dies in Fig. 8 dargestell ist. Auf diese Weise kann in der geöffneten Stellung der Abdeckplatte 7 (siehe Fig. 7) ein Hydrometer in. eine Zelle eingeführt werden zwischen den Gliedern 14 und durch die Einfüllöffnung 4·, welche in dieser Ausführungsform die Einfüll- und Belüftungsrohre aufnimmt. In dieser Ausführungsform sind die Rohre 13 unmittelbar um die Einfüllöffnungen am Boden 12 des Kanales 5 angebracht anstelle der Befestigung an Vorsprüngen 10, wie dies in der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 der Fall ist. Die Rohre 13 haben in dieser Ausführungsform regelmäßig einen rechteckigen Querschnitt.

In jeder der in den Fig. 1 bis 8 beschriebenen^ Ausführungsformen der Erfindung können die Rohre 13 einen kreisförmig'en,

ovalen oder rechteckigen, z.B. quadratischen, Querschnitt haben. Sie bestehen aus einem elastischen säurefesten Material··/

wie z.B. Gummi.

den

Fig. 9 zeigt eine weitere Abwandlung der in/Fig.' 1 und 2 dargestellten Batterie. In dieser Ausführungsform ist die Abdeckplatte 7 durch eine Rast verbindung mit den !Längsseiten des Einfüllkanales 5 verbunden. Die Rastverbindung besteht aus einer Vielzahl von schwachen Vorsprüngen 16, die von den beiden

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einander gegenüTDerliegenden Längsseiten des Einfüllkanalee sich, in diesen hinein erstrecken, und -aus entsprechenden Aussparungen 17, die in den Längskanten der Abdeckplatte 7 vorgesehen sind. Selbstverständlich können die Vorsprünge auch von der Abdeckplatte ausgehen und die Aussparungen sich in den Seiten des Kanales befinden. In einer aus sechs Zellen bestehenden Batterie können beispielsweise drei Vorsprünge 16a in gleichem Abstand auf jeder Seite des Kanales angeordnet sein und mit entsprechenden Aussparungen in den Kanten der Abdeckplatte zusammen arbeiten. In dieser Ausführungsform ist ferner jedes verformbare Rohr 13» zumindest im Bereich der Verbindung mit der Einfüllöffnung 4, mit Wellungen 18 versehen, die senkrecht zu der Achse des Rohres 13 liegen. Die Rohreverformungsglieder 14 sind gleich oder ähnlich aufgebaut, wie oben mit Bezug auf die Pig. 1 und 2 beschrieben wurde. Wenn die Batterie aufgefüllt wird, wird die Abdeckplatte 7 entfernt, so daß nicht nur das Auffüllen durchgeführt werden kann, sondern die Einfüllöffnungen 4 vollständig freiliegen, so daß Instrumente, wie z.B. ein Hydrometer, durch die Rohre 13 in die Zellen für Wartungszwecke eingeführt werden können. Fig. 9 zeigt die Abdeckplatte in einer Stellung zwischen dem abgenommenen Zustand und dem verschließenden Zustand. Die Wellungen 18 gestatten es, die Rohre 13 aus einem elastischen,aber verhältnismäßig festen Plastikmaterial herzustellen.

Patentansprüche: 2 0 9830/0795

Claims

Pa tentansprüohe i

Sekundärbätterie, bestehend aus einer Vielzahl von Zellen in einem Gehäuse, dessen Deckel einen sich in Längsrichtung erstreckenden Binfüllkanal hat, der mit einer Einfüllöffung für jede Zelle versehen ist, und einer entfernbaren Abdeckplatte zum Verschließen des EinfüHkanals, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Zelle ein elastisch verformbares Rohr (13) vorhanden ist, das mit seinem oberen Ende an der BinfüllÖffnung (4) der Zelle befestigt ist und sich mit seinem unteren Ende in den oberen Raum (11) der Zelle erstreckt, und daß an der Abdeckplatte (7) für jedes Rohr (13) ein Rohrverformungsglied (14) vorhanden ist, das in der Weise angeordnet ist, daß in der Verschlußstellung der Abdeckplatte (7) die Rohre (13) von den in sie eintauchenden Rohrverformungsgliedern (14) derart verformt werden, daß die unteren Enden der Rohre über dem Spiegel der Elektrolytflüssigkeit in den Zellen und von dieser wegweisend liegen.
2. Sekundärbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (7) drehbar auf dem Deckel (3) befestigt ist*
3· Sekundärbatterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohrverformungsglied (14) einen bogenförmigen Abschnitt enthält, der konzentrisch zu der Drehachse (15) der

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Abdeckplatte (7) verläuft.
4· Sekundärbatterie nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohrverformungsglied (14) einen geraden Abschnitt (14b) enthält, der sich an den bogenförmigen Abschnitt anschließt und im wesentlichen parallel zu der Unterseite der Abdeckplatte (7) verläuft und von dieser soweit entfernt ist, daß er in der Verschlußstellung der Abdeckplatte fest an dex Unterseite des Deckels (3) anliegt.
5· Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohr (13) durch einen Federstahlstreifen (16) verstärkt ist, der in Längsrichtung in dem Rohr eingebettet ist.
6. Sekundärbatterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Rohr (13) ein Vorsprung (17) vorhanden ist, welcher von der die Zelle begrenzenden Zwischenwand (1) oder der Endwand des Gehäuses (2) ausgeht und derart angeordnet

Stellung ist, daß das Rohr (13) in der geöffneten/der Abdeckplatte (7) dicht neben dem Vorsprung liegt und in der Verschlußstellung der Abdeckplatte (7) durch Anschlag an den Vorsprung (17) abgebogen wird.
7. ' Sekündärbäfterie nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß'die Rohre (i3) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben und die Abdeckplatte (7) für jedes

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Rohr mit zwei Rohrverformungsgliedern (14) versehen ist, die einen solchen Abstand voneinander haben, daß in der geöffneten Stellung der Abdeckplatte (7) ein Hydrometer zwischen den beiden Rohrverformungsgliedern und dear Einfüllöffnung (4) hindurch in das Rohr (13) und die Zelle eingeführt werden kann.
8. Sekundärbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (7) abnehmbar mit den Längsseiten des Einfüllkanales (5) verbunden ist.

9· Sekundärbatterie nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohr (13)> zumindest in dem Bereich der Verbindung mit der Einfüllöffung (4) mit Wellungen senkrecht zu der Achse des Rohres versehen ist.

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