DE19702865C2 - 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 mit einer Elektro­ lytpumpeinrichtung aus einem ersten Rohr, das von einer Stelle über dem Elektrolytniveau im Akkumulatorgefäß bis zum unteren Bereich des Akkumulatorgefäßes reicht, am unteren Ende eine Öffnung aufweist und im Bereich über dem Elektrolyten mit einem Überlauf versehen ist, und aus einem zweiten Rohr, das vom unte­ ren Ende des ersten Rohres aus dem Akkumulatorgefäß nach außen führt und am nach außen führenden Ende an eine Druckquelle anschließbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der WO 93/00715 bekannt und im wesentlichen aus zwei Rohren aufgebaut, die am unteren Ende miteinander in Verbindung stehen, wobei eines der Rohre mit Druckimpulsen beaufschlagt wird und dadurch Elektrolyt aus dem anderen Rohr über dem Elektrolytniveau ausgegeben wird, wobei in den Druckpausen durch eine Öffnung Elektrolyt vom unteren Teil des Akkumulatorgefäßes angesaugt wird.

Bei der bekannten Vorrichtung sind beide Rohre nebenein­ ander und parallel zueinander angeordnet und befindet sich die Öffnung zum Ansaugen des Elektrolyten im unteren Bereich des Akkumulatorgefäßes in einem Rohrverbindungsstück, das die unte­ ren Enden der beiden Rohre miteinander verbindet. Das mit Druck­ impulsen beaufschlagte Rohr ist dabei ein Rohr mit großem Durch­ messer und das als Überlauf dienende Rohr ist ein Rohr mit we­ sentlich geringerem Durchmesser.

Eine derartige Vorrichtung wird dazu verwandt, bei Akkumu­ latoren und insbesondere Bleiakkumulatoren eine Durchmischung des Elektrolyten und der beim Ladungsvorgang an den Elektroden freigesetzten Schwefelsäure herbeizuführen. Eine derartige Durchmischung ist erforderlich, da das spezifische Gewicht der entstehenden Schwefelsäure größer als das des Elektrolyten ist und die Schwefelsäure nach unten sinkt und sich somit am unteren Bereich des Akkumulatorgefäßes ansammelt.

Ein weiteres bisher verwandtes Verfahren besteht darin, diese Durchmischung 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 Akkumulatorgefäß 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 Extremfall 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 weitere Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Durchmischung des Elektrolyten verunreini­ gungsfrei erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrich­ tung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das zweite Rohr einen Außendurchmesser hat, der kleiner als der Innendurch­ messer des ersten Rohres ist, und das zweite Rohr im ersten Rohr angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insofern vorteil­ haft, als sie einen geringen Platzbedarf hat, aus einzelnen einfachen, lediglich ineinander angeordneten Bauteilen besteht, die leicht herstellbar sind, und problemlos in jeder einzelnen Zelle eines Akkumulators, und zwar dort insbesondere am Rand des Elektrolytgefäßes, angeordnet werden kann.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäße Vorrichtung sind Gegenstand der Patentan­ sprüche 2 bis 8.

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 dem 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 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 (8)

1. Vorrichtung zum Durchmischen des Elektrolyten ei­ nes Akkumulators, insbesondere eines Bleiakkumulators, bei oder nach seiner Aufladung mit einer Elektrolyt­ pumpeinrichtung (8, 9) aus einem ersten Rohr (8), das von einer Stelle über dem Elektolytniveau (6) im Akku­ mulatorgefäß (1) bis zum unteren Bereich des Akkumula­ torgefäßes (1) reicht, am unteren Ende eine Öffnung aufweist und im Bereich über dem Elektrolyten mit einem Überlauf versehen ist, und aus einem zweiten Rohr (9), das vom unteren Ende des ersten Rohres (8) aus dem Akkumulatorgefäß (1) nach außen führt und am nach außen führenden Ende (7) an eine Druckquelle anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohr (9) einen Außendurchmesser hat, der kleiner als der Innen­ durchmesser des ersten Rohres (8) ist, und das zweite Rohr (9) im ersten Rohr (8) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Öffnung am unteren Ende des ersten Rohres (8) mit einem Einwegeabschluß (5) versehen ist, der im wesentlichen nur ein Einströmen des Elektrolyten in das erste Rohr (8) zuläßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Überlauf aus einer Überlauföffnung be­ steht, die in der Wand des ersten Rohres (8) ausgebil­ det ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Einwegeabschluß (5) des ersten Rohres (8) aus einem Einwegeventil besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Einwegeabschluß (5) des ersten Rohres (8) aus einem Rohrverschluß mit einer Bohrung mit kleinem Durchmesser besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohr (9) am unteren Ende ein Einwegeventil (5) aufweist, das nur eine Strömung in das zweite Rohr (9) zuläßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Einwegeventil (5) am unteren Ende des zweiten Rohres (9) aus einer auf dem Elektrolyt schwim­ menden Ventilkugel (4) im zweiten Rohr (9) und einem dementsprechenden Ventilsitz am unteren Ende des zwei­ ten Rohres (9) besteht.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die die Druckbeaufschlagung der Elektrolytpumpeinrichtung (8, 9) in Abhängigkeit vom in zweiten Rohr (9) herr­ schenden Druck steuert.