DE19702865A1 - Vorrichtung zum Durchmischen des Elektrolyten eines Akkumulators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchmischen des Elektrolyten eines Akkumulators, insbesondere eines Blei­ akkumulators bei oder nach seiner Aufladung.

Beim Ladungsvorgang von Akkumulatoren und insbesondere von Bleiakkumulatoren wird an den Elektroden Schwefelsäure freige­ setzt. Da das spezifische Gewicht der entstehenden Schwefelsäure größer als das des Elektrolyten ist, sinkt die Schwefelsäure nach unten und sammelt sich die Schwefelsäure am unteren Bereich des Akkumulatorgefäßes aus. Die dadurch entstehende Schichtung muß entweder durch eine Begasung des Akkumulators am Ende der Aufladung oder in anderer Weise beseitigt werden. Das heißt, daß eine Durchmischung des Elektrolyten und der entstandenen Schwe­ felsäure herbeigeführt werden muß.

Ein bisher verwandtes Verfahren besteht darin, diese Durch­ mischung dadurch zu erzielen, daß über ein Rohr, das von oben bis in den unteren Bereich des Akkumulatorgefäßes reicht, Luft eingeblasen wird, um eine Zirkulation bzw. Strömung im Akkumula­ torgefäß hervorzurufen.

Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß große Luftmengen aus der Umgebung in und durch den Elektrolyten im Akkumulator gepumpt werden müssen, die neben Staubteilchen auch Gase enthalten, die die erforderliche chemische Reinheit des Elektrolyten beeinträchtigen und im extrem Fall diesen sogar unbrauchbar machen können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Luft verhältnismäßig lange eingeblasen werden muß, um auch tiefer liegende Fluidbereiche in eine Zirkulation zu ver­ setzen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Durchmischung des Elektrolyten verunreinigungsfrei erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch wenigstens eine Elektrolytpumpeinrichtung gelöst, die so ausgebildet ist, daß sie Elektrolyten vom unteren Bereich des Akkumulatorgefäßes ansaugt und an einer Stelle über dem Elektrolytniveau in das Akkumulatorgefäß wieder abgibt.

Da bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Elektrolyt selbst umgepumpt wird und nicht von einem Fremdmedium wie bei­ spielsweise Luft durchströmt wird, ist die verunreinigungsfreie Durchmischung des Elektrolyten sicher gestellt.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patent­ ansprüche 2 bis 10.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt eine Schnittansicht durch eine Zelle eines aus mehreren Zellen aufgebauten Bleiakkumulators mit einem Ausführungsbeispiel der darin angeordneten erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung zum Durchmischen des Elektrolyten.

In der Zeichnung ist ein Akkumulatorgefäß und insbesondere ein Zellengefäß 1 bei einem aus mehreren Zellen aufgebauten Akkumulator, beispielsweise eines mit einem Elektrolyten bis zum Elektrolytniveau 6 gefüllten Bleiakkumulators, dargestellt. Das Zellengefäß 1 ist durch einen Zellendeckel 2 geschlossen.

An wenigstens einer Kante 10 des Zellengefäßes 1 entlang ist eine Elektrolytpumpeinrichtung vorgesehen, die im wesentli­ chen aus einem ersten Rohr 8 und einem zweiten Rohr 9 besteht, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des ersten Rohres 8 ist und das im ersten Rohr 9 im wesentlichen konzentrisch dazu angeordnet ist. Das erste Rohr 8 verläuft von einer Stelle über dem Elektolytniveau 6 beispielsweise vom Zel­ lendeckel 2 bis zum unteren Bereich des Zellengefäßes 1 und weist am unteren Ende einen Einwegeabschluß 5 auf, der eine Strömung nur in das erste Rohr 8 zuläßt. Der Einwegeabschluß 5 kann ein Einwegeventil oder bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel ein Abschluß mit einer Bohrung mit kleinem Durchmesser sein, der die gleiche Funktion erfüllt. Im Bereich des ersten Rohres 8 über den Elektrolytniveau 6 befinden sich Überlaufein­ richtungen, insbesondere Überlauföffnungen 3, die in der Wand des ersten Rohres 8 vorgesehen sind. Das zweite Rohr 9 führt aus dem Zellengefäß 1 insbesondere durch den Zellendeckel 2 hinaus und kann an seinem äußeren Ende 7 an eine Druckluft- oder Druck­ gasquelle angeschlossen werden. Das zweite Rohr 9 weist an sei­ nem unteren Ende gleichfalls ein Einwegeventil 5 auf, das eine Strömung nur in das zweite Rohr 9 zuläßt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht dieses Einwegeventil am unteren Ende des zweiten Rohres 9 aus einer auf dem Elektrolyten schwimmenden Ventilkugel 4 und einem entsprechenden Ventilsitz am unteren Ende des zweiten Rohres 9.

Die Druckluft- oder Druckgasquelle, die an das zweite Rohr 9 angeschlossen werden kann, wird von einer Steuerung betrieben, die in Abhängigkeit von dem im Inneren des zweiten Rohres 9 jeweils herrschenden Druck arbeitet.

Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise. Beim oder nach dem Aufladen des Akkumulators wird das zweite Rohr 9 mit seinem äußeren Ende 7 an die äußere Druckquel­ le angeschlossen und wird Luft oder Gas von der Druckquelle in Richtung des Pfeiles A in der Zeichnung in das zweite Rohr 9 eingeblasen. Durch diese Luft oder durch dieses Gas wird die Elektrolytmenge die sich im Inneren des zweiten Rohres 9 befin­ det, verdrängt, so daß sie im ersten Rohr 8 nach oben steigt und aus den Überlauföffnungen 3 des ersten Rohres 8 oberhalb des Elektrolytniveaus austritt und in das Zellengefäß 1 zurückkehrt. Damit die verdrängte Elektrolytmenge im ersten Rohr 8 nach oben steigt, ist das genannte Einwegeventil 5 am unteren Ende des ersten Rohres 8 vorgesehen. Damit ist der erste Teil des Pump­ zyklus abgeschlossen.

Der zweite Teil des Pumpzyklus besteht darin, daß der Luft- oder Gasdruck abgenommen wird, was beispielsweise durch die Steuerung dann bewirkt wird, wenn nach dem Schließen des Ventils 5 am unteren Ende des zweiten Rohres 9 durch die Ventilkugel 4 der Druck im zweiten Rohr 9 über einen bestimmten Wert ansteigt. Durch den dann unterschiedlichen Flüssigkeitsstand im Innenraum des Zellengefäßes 1 und im Rohrsystem 8, 9 wird Elektrolyt durch den Abschluß 5 am unteren Ende des ersten Rohres 8 in das erste Rohr 8 angesaugt. Diese Elektrolytmenge stammt ausschließlich vom unteren Bereich des Zellengefäßes 1. Wenn anschließend der Luft- oder Gasdruck wieder angelegt wird, wird diese Elektrolyt­ menge im ersten Rohr 8 nach oben steigen und aus den Überlauf­ öffnungen 3 austreten. Nach bereits wenigen Pumpzyklen wird in dieser Weise eine intensive Durchmischung des Elektrolyten er­ reicht.

Wenn die Durchmischung während des Ladevorganges erfolgt, kann durch die Steuerung des Pumpintervalls die unterschiedliche Menge an freigesetzter Schwefelsäure während des Ladevorgangs berücksichtigt werden.

Der Durchmesser der Bohrung am Abschluß 5 am unteren Ende des ersten Rohres 8 ist insbesondere so dimensioniert, daß bei der Verdrängung des Elektrolyten nur ein unbedeutender Rückfluß in das Zellengefäß 1 erfolgt, so daß der überwiegende Teil des Elektrolyten über die Überlauföffnungen 3 in den oberen Teil des Zellengefäßes 1 fließt. Der Zeitzyklus zwischen den beiden Tei­ len des Pumpzyklus, d. h. zwischen dem Beaufschlagen mit Druck und dem Rücklauf, ist vorzugsweise so eingestellt, daß durch die kleine Bohrung des Abschlusses 5 am unteren Ende des ersten Rohres 8 eine vollständige Füllung bzw. Rückströmung des Elek­ trolyten erreicht wird.

Das Gas oder die Luft der Luft- oder Gasdruckquelle hat bei der oben beschriebenen Vorrichtung ausschließlich nur verdrän­ gende Funktion, sie bzw. es gelangt nicht in den Elektrolyten, so daß dessen chemische Verunreinigung ausgeschlossen ist. Durch die Anordnung einer Ventilkugel 4, deren spezifisches Gewicht so ausgelegt ist, daß sie auf den Elektrolyten schwimmt, und die nach dem Absenken des Elektrolytspiegels in einem Ventilsitz die untere Öffnung des zweiten Rohres 9 schließt, kann ein Einströ­ men von Luft oder Gas in den Elektrolyten vollständig verhindert werden.

Der Stand des Elektrolyten kann durch die Messung des Ver­ drängungsdruckes erfaßt werden, so daß eine Nachfüllung veran­ laßt oder signalisiert werden kann. Notfalls kann dann statt der Luft oder des Gases von der Druckquelle demineralisiertes Wasser in das zweite Rohr 9 geleitet werden, um diese Nachfüllung zu bewirken.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Durchmischen des Elektrolyten eines Akkumulators, insbesondere eines Bleiakkumulators bei oder nach seiner Aufladung, gekennzeichnet durch wenigstens eine Elektro­ lytpumpeinrichtung (8, 9), die so ausgebildet ist, daß sie Elek­ trolyt vom unteren Bereich des Akkumulatorgefäßes (1) ansaugt und an einer Stelle über dem Elektrolytniveau (6) in das Akku­ mulatorgefäß (1) wieder abgibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem aus mehreren Zellen aufgebauten Akkumulator wenigstens eine Elektrolytpumpeinrichtung (8, 9) in jeder Zelle angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Elektrolytpumpeinrichtung (8, 9) an einer Kante (10) des Elektrolytgefäßes (1) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytpumpeinrichtung (8, 9) aus einem ersten Rohr (8), das von einer Stelle über dem Elektrolyt­ niveau (6) bis zum unteren Bereich des Akkumulatorgefäßes (1) reicht, am unteren Ende mit einem Einwegeabschluß (5) versehen ist, der im wesentlichen nur ein Einströmen des Elektrolyten in das erste Rohr (8) zuläßt, und im Bereich über dem Elektrolyt­ niveau (6) mit einer Überlauf (3) versehen ist, und aus einem zweiten Rohr (9) besteht, das einen Außendurchmesser hat, der kleiner als der Innendurchmesser des ersten Rohres (8) ist, das im ersten Rohr (8) angeordnet ist und das aus dem Akkumulatorge­ fäß (1) nach außen führt und am nach außen führende Ende (7) an eine Druckquelle anschließbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (3) aus wenigstens einer Überlauföffnung besteht, die in der Wand des ersten Rohres (8) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Einwegeabschluß (5) des ersten Rohres (8) aus einem Einwegeventil besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Einwegeabschluß (5) des ersten Rohres (8) aus einem Rohrverschluß mit einer Bohrung mit kleinem Durchmesser besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohr (9) am unteren Ende ein Einwegeventil (5) aufweist, das nur eine Strömung in das zweite Rohr (9) zuläßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegeventil (5) am unteren Ende des zweiten Rohres (9) aus einer auf dem Elektrolyten schwimmenden Ventilkugel (4) im zwei­ ten Rohr (9) und einem dementsprechenden Ventilsitz am unteren Ende des zweiten Rohres (9) besteht.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die die Druckbeauf­ schlagung der Elektrolytpumpeinrichtung in Abhängigkeit vom im zweiten Rohr (9) herrschenden Druck steuert.