DE2041671A1 - Vorrichtung zum Auffuellen einer mehrzelligen elektrischen Batterie - Google Patents

Description

8349/Scli/Ws

UPS 54

Brit.Ann. Ho.41834/69

eingereicht: 21. August 1969

Electric Power Storage limited, Clifton Junction, Swinton, Manchester, Lancashire (G.B.)

Vorrichtung zum Auffüllen einer mehrzelligen elektrischen Batterie

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffüllen einer mehrzelligen elektrischen Batterie, und ihre Aufgabe besteht in der Schaffung einer einfachen Vorrichtung, welche das gleichzeitige Auffüllen mehrerer Zellen mit Elektrolyt in einem Arbeitsgang ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für jede Zelle ein bis dicht unter dem gewünschten Elektrolytstand reichender, zum Umgebungsdruck hin geöffneter Kanal vorgesehen ist, daß mehreren Zellen eine gemeinsame, sich über ihre Oberseiten erstreckende Füllkammer zugeordnet ist, von der in jede Zelle eine "Füllöffnung ragt, deren Größe so bemessen •ist, daß sich über ihr eine Blase ausbildet, welche während des Einlaufens von Flüssigkeit einen luftaustritt verhindert, und daß durch jede Öffnung ein Stab einer solchen Form geführt ist, daß während des Einlaufens von Flüssigkeit durch die Öffnung luft austreten kann. Der Querschnitt des Stabes vorzugsweise so gewellt, daß ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen eingeschlossen wird; ferner kann der Stab ein Paar einander gegenüberliegender Wandungen .aufweisen. So kann der Stab in seinem Querschnitt ein oder mehrere Einschnitte haben, beispielsweise in 3?orm eines Y, T, C, U oder einer Kreuzform.

Der Durchmesser der Öffnung kann zwischen 4 und 8 mm betragen, vorzugsweise liegt er zwischen 6 und 7,5 mm. Es ist zweckmässig, den Stab genügend lang zu machen, sodaß er

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mindestens bis 10 mm unter das untere Ende der Füllöffnung ragt und die Größe des Stabes hinsichtlich der Füllöffnung soll so sein, daß zwischen beiden ein Zwischenraum bleirt, der nicht kleiner als 1,16 mm im Falle eines C- oder ü-förmigen Querschnittes ist. Das untere Ende des Stabes kann zugespitzt sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Stäbe für sämtliche oder einer Anzahl von Zellen von einem Deckel getragen werden, welcher die diesen Zellen zugeordnete Füllkammer abdeckt.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Ss zeigt:

Fig.1 einen Querschnitt durch einen Teil des Batterieoberteils zur Veranschaulichung der Erfindung

Fig.2 eine Draufsicht auf den Batterieoberteil mit abgenommenem Deckel

Fig.3 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Batterieoberteils und Deckels gemäß Fig.1 und

Fig.4 bis 8 verschiedene Querschnittsformen für die Stäbe.

Die Erfindung ist an Hand einer Autobatterie mit beispielsweise 6 Zellen dargestellt. Die Batterie hat ein einteiliges Oberteil 10, in dem eine Füllkammer 11 ausgebildet ist, welche sich zum Auffüllen der Batterie über sämtliche Zellen erstreckt. Vom Boden der Füllkammer 11 ragt eine Heihe von Entlüftungsröhren oder -kanälen 12 auf, von denen sich jeder in eine Zelle bis etwas unterhalb des gewünschten Elektrolytpegels erstreckt. Dieser Pegel ist in Fig.1 durch die strichpunktierte linie 16 angedeutet.

Neben jedem Entlüftungskanal 12 befindet sich eine Füllöffnung 13» deren Größe so bemessen ist, daß sich über der beim Einlaufen von Flüssigkeit in die Zelle von der Füllkammer 11 her eine Blase bildet, die ein Austreten von Luft verhindert. Ein geeigneter Duchmesser für die Füllöffnung 13 beträgt beispielsweise 6.35 mm.

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Me iullkammer 11 ist mit einem ilachen Deckel 21 versehen, der etwa bündig mit der umgebenden Oberfläche des Batterieoberteils 10 abschließt und in dem Oberteil innerhalb einer Ausnehmung 14 sitzt, oder alternativ durch zwei oder mehr nicht dargestellte Ansätze, die in bestimmte der lintlüftungskanäle passen, gehaltert wird. Der Deckel 21 trägt eine aeihe von Stäben oder Röhrchen 22, die nach unten durch _o'e eine der Füllöffnung 13 ragen, wenn der Deckel sich in seiner richtigen Lage befindet. Jeder Stab 22 ist röhrchenförmig mit einem Aussendurchmesser von 5»1 mni und hat einen einzigen Längsschlitz 23, der über seine gesamte Länge verläuft, sodaß der Querschnitt C- oder U-förmig wird, wie die Figuren 4 und 5 veranschaulichen. In seiner richtigen Lage ragt das Röhrchen bis zu einem Punkt von ungefähr 11 mm unter der Unterseite der Füllkammer.

Die Funktionsweise ist die folgende: Zum Auffüllen der Batterie wird derDeckel 21 abgenommen, und Wasser wird in lie iTullkaaiaer 11 eingegossen. Das V/asser fließt durch die iüllöffnunjten 13, während Luft durch die Entlüftuiigskanäle 12 austritt. Wenn der Flüssigkeitsstand in ,leder Zelle den gemanschten Pegel 15 erreicht, dann werden die Unterseiten der Entlüftungskanäle 12 durch die Flüssigkeit abgeschlossen, sodaß die Luft nicht langer durch diese entweichen kann. Die Größe der ISinfüllö ff mangen ist so gewählt, daß sich über ihnen eine Blase ausbilden kann, die ein Austreten von Luft verhindert, während die Flüssigkeit durch sie einläuft, sodaß ein Luftabschluß gebildet wird und keine weitere Flüssigkeit in die Zelle eintreten kann. Nachdem sämtliche Zellen diesen Zustand erreicht haben, beginnt das Wasser in der Füllkammer 11 zu steigen, worauf man mit dem Zugiessen aufhört, wenn beispielsweise der Wasserpegel eine geeignet angebrachte Marke" erreicht hat. Hierbei verbleibt eine geringe Flüssigkeitsmenge in der Füllkammer. Setzt man dann den Deckel 21 auf die Füllkammer auf, wobei die Röhrchen 22 in die Sinfüllöffnungen eintreten, dann durchstoßen sie die Blasen auf diesen Öffnungen, sodaß die Flüssigkeit aus der Fülikammer vollends in die Zellen hineinläuft.

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Die Größe der Einfüllöffnungen und die Form der Röhrchen sind so gewählt, daß die Flüssigkeit in die Zellen hineinläuft, sobald der die Röhrchen tragende Deckel sich in seiner richtigen lage befindet. In einigen Fällen kann es jedoch ausreichen, daß in der richtigen Lage des Deckels die Flüssigkeit erst dann in die Zellen einläuft, wenn die gesamte Batterie etwas geschüttelt wird, wie es beispielsweise während des Fahrens des Fahrzeuges, in welchem die Batterie eingebaut ist, der Fall ist. Eb ist von Bedeutung, daß die Flüssigkeit im Gebrauch der Batterie in die Zellen hineinläuft, da andernfalls Rückstände von reinem Wasser in der Füllkammer bei kalter Witterung gefrieren können und andererseits beim Gasen der Batterie Elektrolyt durch die Entlüftungskanäle nach oben gedrückt werden kann, der dann unter Umständen unter dem Deckel hervorläuft. Wenn die Batterie ferner bei sehr niedrigen Temperaturen aufgefüllt wird und' das Fahrzeug längere Zeit nicht in Betrieb genommen wird, dann kann eine Schicht reinen Wassers auf der Oberseite des Elektrolytes gefrieren und sowohl die Füllöifnungen als auch die Entlüftungskanfile jeder Zelle verschliessen.

Damit ein richtiges Auslaufen der Füllkammer in die Zellen sicher gestellt ist, soll jede der Füllöffnungen nicht zu groß sein, der Durchmesser soll also nicht mehr als etwa 8 mm betragen, eodaß die Flüssigkeit aus der Füllkammer nicht ausläuft, ehe das Röhrchen eingesetzt ist, sodaß ein zu starkes Auffüllen vermieden wird. Wenn andererseits die Öffnung zu klein ist, beispielsweise kleiner als 4 mm, dann geht der Auffüllvorgang recht langsam vor sich und Röhrchen, welche ein zuverlässiges Abflieseen bewirken, bereiten Schwierigkeiten.

Der Querschnitt des Röhrchen hat ebenfalls einen Einfluss auf das Abfliessen: Er soll im Allgemeinen so ausgebildet sein, daß er teilweise ein Flüssigkeitsvolumen umschliesst, beispielsweise zwischen einenBiar gegenüberliegender Wandungen in einer Ausnehmung. So haben sich ein Paar parallelüfer Streifen bereits als wirksam erwiesen, wie sie bei einem

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Querschnitt in Kreuzform, in T- oder Y-Form vorliegen, ferner sind O- oder U-förmige Querschnitte gemäß den !Figuren 4 und 5 geeignet.

Bb ist wichtig, daß die Größe dieser Röhrchen oder Stäbe im Verhältnis zur Öffnung so gewählt ist, daß ein Zwischenraum um sie herum von beispielsweise 1 mm verbleibt. Ferner ist es wichtig, daß die Stäbe sich über die Unterseite der Einfüllöffnungen um ein nennenswertes Stück hinaus erstrecken, beispielsweise nicht weniger als 10 mm, während die offene Ausnehmung über den Flüssigkeitsspiegel ragt. Die Stäbe können ferner an ihren Enden zugespitzt sein.

Ein massiver Stab oder ein Rohr hat sich nicht als ausreichend wirkungsvoll erwiesen, ferner haben andere Formen nicht zu dem gewünschten Ergebnis geführt.

Die Erfindung beruft sich nicht auf irgend eine spezielle Theorie der Funktionsweise; es ist u.a. beobachtet worden, daß manchmal eine Luftblase innerhalb des Stabes nach oben steigt (wenn die Flüssigkeit außen absinkt), manchmal ist es umgekehrt. Es wird angenommen, daß es mindestens in einigen Fällen erforderlich ist, daß der Stab die Oberfläche der Flüssigkeit in zwei Flächen unterteilt die sich nicht in einem solchen Ausmaß gegeneinander verschieben, daß die eine absinken kann, ohne die andere infolge der Oberflächenspannung mitzuziehen, sodaß also die eine nicht ohne die andere absinken kann, wobei die absinkende Flüssigkeitssäule aufgefüllt wird, bis sie eine ausreichend große Kuppe ausbildet, welche die Oberflächenspannung überwindet, sodaß eine Flüesigkeitsblase durch die andere Flüssigkeitssäule hochgedrückt wird.

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Claims (13)

1. Patentansprüche

   iy Vorrichtung zum Auffüllen einer mehrzelligen elektrischen Batterie, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Zelle ein bis dicht unter den gewünschten Elektrolytstand reichender, zum ümgebungsdruck hin geöffneter Kanal (12) vorgesehen ist, daß mehreren Zellen eine gemeinsame, sich über ihre Oberseiten erstreckende Füllkainmer (11) zugeordnet ist, von der in jede Zelle eine Füllöffnung (13) ragt, d3ren Größe so bemessen ist, daß 3ich über ihr eine Blase ausbildet, welche während des Einlaufens von Flüssigkeit einen Luftaustritt verhindert, und daß durch jede öffnung ein Stab (22) einer solchen Form geführt ist, daß während des Einlaufens von Flüssigkeit durch die öffnung luft austreten kann.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (22) einen solchen Querschnitt hat, daß er ein Flüssigkeitsvolumen teilweise umschließt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (2) ein Baar gegenüberliegende Wandungen aufweist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (22) einen Querschnitt mit ein oder mehreren Ausnehmungen aufweist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2; d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Stabes (22) Y- , T- oder kreuzförmig ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Stabes (22) 0- oder U-föraig ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, daduroh gekennseichnet, daß der Durch-

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   messer der Füllöffnung (13) zwischen 4 und 8 mm beträgt.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dad u r oh g e ken η* ze ic h η e t, daß der Durchmesser der fUllöffnimg (13) zwischen 6 und 7,5 am feeträgt.
9. 9« Vorrichtung nach einem der vorstehenden Aneprüohe, da durch g β k e η η ζ e i ö h η et, dafl der Stab (22) eine ausreichende Länge hat, Tim sich mindestens 10 ßjm unter die Unterseite der JHiIlSffnung (1^5) zu erstreckte* V
10. 10. Vorrichtung nach einem der irorstehenden Ansprüche,".

    d a du r c h ge k e nnseichn e t, daß die Größe des Stabes (22) im Verhältnis zurFüllöffnung (13) so gewählt ist, daß ein Zwischenraum zwischen ihnen verbleibt«
11. 11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 10, da d ure h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Zwischenraum nicht kleiner als 1,16 mm ist.
12. 12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,

    d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, dafl der Stab (22) an seinem unteren Ende zugespitzt ist.
13. 13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (22) für alle oder eine Anzahl von Zellen von einem Deckel (21) zum Abdecken der diesen Zellen zugeordneten Füllkaitmer (11) getragen werden. \

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