DE2445694A1

DE2445694A1 - Explosionssichere entgasungsvorrichtung fuer akkumulatorenbatterien

Info

Publication number: DE2445694A1
Application number: DE19742445694
Authority: DE
Inventors: Joab Auerbach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-09-16
Filing date: 1974-09-25
Publication date: 1976-04-08
Also published as: US3944437A

Description

Explosionssichere Entgasungsvorrichtung für AkkNmulatorenbatterien Die Erfindung betrifft eine explosionssichere Entgasungs- bzw.
Abzugsvorrichtung für Akkumulatorenbatterien.
Der Erfindungsgegenstand ist besonders geeignet für stationäre industrielle Bleiakkumulatoren, und deshalb wird in der Beschreibung auf diese Verwendung Bezug genommen.
Während des Arbeitens von Bleiakkumulatoren, insbesondere während der Endstufe des Aufladens, wird Wasserstoff und Sauerstoff frei. Diese Gase läßt man üblicherweise durch eine am Oberteil des Batteriegehäuses angeordnete Entgasungsvorriohtung in die Atmosphäre entweichen. Wenn diese Vorrichtungen nicht mit einem zuverlässigen Flammenschutz ausgestattet sind, bedeuten die entweichenden Gase eine unmittelbare Erplrnsionsgefahr, so bid sie mit einer offenen Flamme oder einem Funken in Berührung kommen. Ferner führen diese Gase eine gewisse Menge an Säure mit sich, wodurch sie korrodierend wirken.
Bisher wurde zum Explosionsschutz vorwiegend eines der folgenden Mittel angewendet: a) ein glockenförmiger Körper aus porösem Material, der die Entl!iftungsöffnung vollständig überdeckt und der deshalb im Laufe der Arbeitsgänge entfernt werden muß. Bei den entspre-II chenden Arbeitsgängen ist dann die Offnung ungeschützt.
b) ein offener Fülltrichter, dessen Boden-Uffnung- sich ständig unterhalb des Elektrolytspiegels befindet. Dieser trichter ist von einer umfassenden Hülse aus porösem Material umgeben. H Hierbei steigen die Gase im Raum zwischen dem richter und der Innenseite der Hülæe hoch und diffundieren durch deren Körper in die Atmosphäre.
In beiden Fällen wirkt das poröse Material als Flammensohutz.
Nachteilig ist bei diesen Vorrichtungen, daß das poröse Material, das gewöhnlich etwas feucht ist, mit einer Staubschicht überzogen wird, wodurch die Poren versto-pft werden, Staub und sonstige Fremdstoffe können auch durch den offenen Trichter eindringen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Entgasungsvorrichtung zu schaffen, die höchste Sicherheit bietet und die den bekannten Vorrichtungen anhaftenden Nachteile beseitigt.
Erfindungsgemäß sind die verschiedenen Teile der Entläftungs-Vorrichtung so zusammengestellt, daß eine Reihe von Kammern ge-II bildet ist und diese Kammern durch verhältnismäßig weite Offnungen miteinander verbunden sind.
Die letzte Kammer in Durchgangsrichtung der entweichenden Gase kann entweder ein katalytisches Material oder ein neutrales Filtermaterial oder beides enthalten.
Die durch diese Vorrichtung passierenden Säuredämpfe verlieren ihren Fliissigkeitsgehalt, bevor sie die Atmosphäre erreichen, und zwar dadurch, daß sie mit relativ großen Oberflächen der Vorrichtung in Beruhrung kommen und außerdem die Richtung des Gasstroms mehrere Male umgelenkt wird.
oberen Teil der letzten Kainier unterhalb eines den Kopf der Vorrichtung bildenden,gasdicht eingefügten, perforierten Kunststoffeinsatzes befindet sich ein flacher, scheibenförmiger Blsmmenschuts, der aus relativ dünnem, porösem, säurebeständigem Material oder Drahtgaze gefertigt ist. Jn beiden Seiten des Flammenschutzes bzw. der Sperr- oder Abschirmvorrkhtung sind Eruptionshoblräume, d.h. #usbreitungsräume, vorgesehen, wodurch zu jeder Zeit ein ungestörter Gasdurchgang gewährleistet ist.
Nach einer Ausf#hrungsform der Erfindung umfaßt die Vorrichtung auch eine rohrartige Hülse, in die ein hohler Tauchkörper eingepaßt ist. Der Boden des Tauchkörpers ist zu jeder Zeit vollständig in den Elektrolyten eingetaucht und befindet sich knapp über den Separatoren. Die Innenseite seines oberen Endes i@t trichterförmig ausgebildet. An der Außenseite des Tauchkörpers ist eine Reihe von Leitbiechen zur B~hrung der entweichenden Gase vorgesehen. Der Tauchkörper kann mit der Innenseite der ihn umgebenden Hlllse fest verbunden sein. Wartungsarbeiten können durch den hohlen Tauchk@rper in üblicher Weise vorgenommen werden.
Nach einer anderen Ausfllbrungsform ist der Tauchkörper in der Hülse verschiebbar. Hierzu wird ein Dichtungsring zur Gewähr.
leistung der Gasdichtheit vorgesehen. Die Aufwärtsbewegung des Tauchk@rpers kann entsprechend einem vorberechneten Innendruck der Zelle eingestellt werden. Er kann daher auch als Sicherheitsauslöseventil dienen.
Am unteren Ende des Tauchkörpern sind geschüt#te Löcher vorgesehen, die eine Verbindung zwischen seinem Innenraum und der Zelle herstellen. Zusätzlaiche Löcher befinden sich etwa 15 mm oberhalb der erstgenannten Löcher. Hierdurch wird die Elektrolytzirkulation innerhalb der Tauchkörpers verbessert. Der Tauchkbrper kann auch zum Einsetzen eines Anzeigegeräts dienen.
Ferner ist ein abnehmbarer Deckel vorgesehen, der den ~authkörper sowie den Flammenschutz vollständig gegen Staub und andere Fremdstoffe scbtitzt. Der Deckel ist an seiner Unterseite mit einer anzahl von schm@l@n radialen Rippen versehen, die das obere Ende der Entgasungsvorrichtung bertihren. Auf diese Weise ist ringsum ein sauberer Durchgangsweg zur Atmosphäre geschaffen.
Erfindungsgemäß kann die lettte Kammer ein Katalysatormaterial für die Wiedervereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff zu II Wasser enthalten. Uberscbilssige Gasmenge werden durch den Flammenschutz abgeleitet. Es kann auch ein Gastrocknungsfilter oder sowohl ein Filter als auch ein Katalysator in dieser Kammer vorgesehen sein.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird das in den Zeichnungen dargestellte Ausfü-hrungsbeispiel beschriebxn.
Fig. 1 ist ein Aufriß der auf einer Zelle angeordneten Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung perspektivisch und zum Teil im Schnitt.
Fig. 3 ist eine Darstellung der einzelnen Teile in auseinandergezogener Anordnung.
In dem Deckel a der Batteriezelle ist eine eingefaßte Offnung s vorgesehen, deren Innenwandung ein Schraubengewinde åufweist. Die Entgasungsvorrichtung hat ein becherförmiges Gehäude 1, das an seinem Boden einen rohrförmigen Ansatz 2 mit einem äußeren Schraubengewinde aufweist. Mit diesem Schraubengewinde ist die Vorrichtung in das entsprechende Schraubengewinde der Deckelöffnung A eingeschraubt. Zur Verbindung kann auch z.B.
ein BaJonettvers#hluß oder ein anderes bekanntes Mittel vorgesehen sein.
Im Gehäuse 1 befindet sich zentral angeordnet eine Hülse 3,die gasdicht mit dem oberen Ende des Gehäuses 1 verbunden ist. Am unteren Ende der Hülse 3 sind in deren Wandung Durchbrtiche 40 vorgesehen.
Das obere Ende der Hülse 3 trägt einen horizontal liegenden, scheibenförmigen Flansch 4, der in den Rand des Gehäuses 1 eingepaßt ist und dort auf der Schulter 4' aufliegt. Mit etwas Abstand vom Boden des Gehäuses 1 ist ein horizonta3or Zwischenboden 5 angeordnet, der zwischen der Hälse 3 und der Gehäusewandung eingepaßt ist. Der Zwischenboden 5 hat eine Reihe von ringsherum angeordneten Löchern 6, die zu einem sich nach unten erstreckenden Kanal 7 an der Unterseite des Zwischenbodens 5 fahren. Auf diese Weise ist eine Kammer 8 unter dem Zwischenboden 5 geschaffen. Eine weitere-Esmmer 9 erstreckt sich obere halb des Zwischenbodens 5. Am oberen Ende der Kammer 9, geschützt durch den Flansch 4 und gegen außen abdichtend befindet sich der Flammenschutz 10 aus porösem Material oder feinem Drahtgeflecht. Der Flammenschutz 10 ist eine ringförmige zentral durchbrochene, flache Scheibe. Er ist gasdicht an der Unterseite des Flansches 4 angeordnet.
In die Hälse 3 ist ein hohler Tauchkörper 11 eingesetzt, dessen oberes Ende ist erweitert, so daß ein Trichter 12 gebildet ist.
Der Tauchkörper 11 kann mit der Hälse 3 entweder mit seinem obersten Teil (richter 12) verbunden sein, oder er kann durch Reibung unter Vermittlung eines Dichtungsrings 13 (0-Ring) in der Hälse gehalten sein. Nach unten ist der Tauchkörper 11 durch einen scheibenförmigen Boden 14 abgeschlossen. Über dem Boden befinden sich ein oder mehrere Schlitze 15 und mit eini-11 gem Abstand äber j-edem Schlitz 15 eine Offnung 16. Aus Fig.1 und 2 ist ersichtlich, daß der Tauchkörper 11 sich koaxial zum Gehäuse 1 und der Hülse 3 erstreckt, jedoch-von diesen beiden Abstand hat. An der Austrittsstelle aus dem rohrförmigen Ansatz 2 am Boden des Gehäuses~ 1 ist der Ringraum um den Tauchkörper durch eine Sprähsperrscheibe 17 abgedichtet.
In Höhe der Sprähsperrscheibe 17 sind in dem rohrförmigen Ansatz 2 des Gehäuses zwei sich gegenäberliegende-Offnungen 19 vorgesehen. Ferner ist der sich durch die Hälse 3 und weiter abwärts erstreckende Tauchkörper Ii mit äußeren horizontalen Ringenheiben versehen. Die erste Ringscheibe 20 befindet sich in einigem Abstand über der Sprähsperrscheibe 17. Diese Ringscheibe hat zwei gegenäberliegende Ausschnitte 20'.Oberhalb der Ringscheibe 20 befindet sich eine gleiche Ringscheibe 21.
Deren Ausschnitte 2t' sind gegenüber den Ausschnitten 20' der Ringscheibe 20 um 90° versetzt. Auf diese Weise ist zwischen der Sprähsperrscheibe 17 und der Ringscheibe 20 die Kammer 22 und zwischen den Ringscheiben 20 und 21 eine weitere Kammer 23 gebildet. Beide Kammern sind ringförmig und umschließen die Außenwandung des hohlen Tauchkörpers 11. Oberhalb der Ringscheibe 21 schließt sich die Kammer 18 an, ebenfalls den Tauchkörper 11 umgebend. In dieser Kammer befinden sich vertikale II Leitbleche 27, die kaminartige Abzugsdurchgänge in Ubereinstimmung mit den Ausschnitten 21' schaffen. Von der Kammer 18 führen die Durchbrüche 40 am unteren Ende der Hälse 3 zur Kammer 8.
Das Gehäuse 1 ist oben durch den Deckel 24 abgedeckt. Der Deckel 24 hat einen nach aben gerichteten rohrförmigen Ansatz 25, für den ein weiterer, je nach den Gegebenheiten abnehmbarer Deckel 26 vorgesehen ist.
Die Kammer 9 kann mit einem Katalysator- oder Filtermaterial 29 gefällt sein, das zwischen geriffelten und perforierten Begrenzungsscheiben 28 und 28' aus PVC angeordnet ist.
ist Der Deckel 24/an seiner Unterseite mit radialen Rippen von etwa 1 mm Dicke versehen. Diese Rippen liegen auf dem Flansch 4, wodurch sektorartige Durchgänge gebildet sind.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besteht ein Durchgang durch die Kammern 22, 23, 18 (hier ueber dia Leitbleche 27) 8 und 9.
Die zum Durchgang zwischen den Xanirnern vorgesehenen #ffnungen sind so angeordnet und ausgebildet, daß dir Richtung des Gasstroms ständig geändert und umgekehrt wird. Außerdem treffen die Gase während ihres Durchgangs gegen die Wandungen der Kammern und kommen in ständige Berührung mit den Wandungen, was - wie noch gezeigt wird - sehr wichtig ist.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Säuredämpfe, die zum Zellendeckel C hochsteigen, werden von der Sprähsperrscheibe 17 abgelenkt nu den zwei Ausgasgsschlitzen 19, die in die ringförmige Kammer 22 (zwischen Sprtihsperrscheibe 17 und Ringscheibe 20) führen, Nach dem Eintritt in die Kammer 22 stoßen die Dämpfe gegen die Wandung des Tauchkörpers 11 und werden um 900 umgelenkt. Dann steigen sie durch die zwei Ausschnitte 21' in die zwei von den Leitblechen 27 gebildeten Gasdurchgänge. Am oberen Ende dieser Gänge werden die Dämpfe bzw. Gase um 180i umgelenkt und strömen abwärts in die Kammer 18, die als Niederschlagskammer dient. Hier wird flässige Säure, die als kleine Tröpfchen von den Gasen mitgeführt wird, niedergeschlagen, in der Kammer gesammelt und fließt in die Zelle zurück.
Vom Boden der Kammer 18 gelangen die Dämpfe unter Umlenkung um 90 durch die Öffnungen 40 an die Kammer 8, die als Gastrennungs- und Expansionskammer dient.
Bus der Kammer 8 steigen die Gase durch die Öffnungen am Oberteil des Kanals 7 in die Kammer 9. Die perforierten und geriffelten Begrenzungsscheiben 28 und 28' dienen in dieser Kammer als Gasverteiler. Ferner verhindern sie, daß das Filtermaterial die Gasdurchgänge verstopft.
Je nach Erfordernis kann die Kammer 9 ausreichendes Katalysatormaterial fär die Wiedervereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff zu Nasser enthalten bis zu einer begrenzten Geschwindigkeit des Gasflusses. Ueber die Kapazität des Katalysators hinausgehende Mengen können umgeleitet werden, um eine Uberhitzung der Vorrichtung zu vermeiden.
Alternativ kann die Kammer 9 ein Gasfiltermaterial (Glasfaser, Kunststoff udgl.) enthalten, um flüssige Säure in einem Höchstmaß zu entfernen. Die Kombination beider Möglichkeiten (Eatalysator + Filter) ist ebenfalls vorgesehen.
Der Flammenschutz 10 kann aus irgendeinem säurebeständigen porösem Material mit zweckmäßigen physikalischen Eigenschaften bestehen, z.B. aus gesintertem Glas, gesinterter Keramik, feiner Drahtgaze usw. Die Gesamtoberfläche eines Flammenschutz es mit zweckmäßiger Porengröe gestattet einen freien Dnrchfluß der Gase mit einem Minimum an Strömungswiderstand.
iusbreitungsräume sind an beiden Seiten des Flammenschutzes vorgesehen.
Der obere Ausbreitungsraum ist tiber eine Reihe von Löchern im Flansch 4 mit der Atmosphäre verbunden. Der Flammenschutz ist abgeschirmt und geschätzt durch den Flansch 4 der Hälse 3.
Da er keinen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, kann er ziemlich dänn sein.
Fär das seitliche Entweichen der Gase zwischen den Rippen an der Unterseite des Deckels 24 bestehen freie sektorartige #usgangswege.
Wenn der Tauchkörper 11 mittels Zwischenlegung eines Dichtungsrings 14 in die Hälse 3 eingesetzt ist, kann er entsprechend einem vorbestimmten Austrittsgasdruck in der Hälse verschoben werden. Im Tauchkörper kann ein Anzeigeschwimmer vorgesehen sein, der ueber den Deckel 26 vorsteht.
Das Auffüllen kann in Ublicher Weise erfolgen, wozu entweder der Deckel 26 oder der Deckel 24 abgenommen wird. Die Schlitze 15 geben einen freien Durchgang fär die Nachfüllflüssigkeit.
Die Löcher 16 erleichtern den Rücklauf des Elektrolyten nach dem #uffällen unter Arbeitsbedingungen. Eine Dichtemessung kann durch den Trichter 11 ausgeführt werden.

Claims

Patentansprilche

1) Explosionssichere Entgasungsvorrichtung für #kkumulatorenbatterien, gekennzeichnet durch ein becherförmiges Gehäuse (1), das mit einem rohrförmigen Ansatz (2) in eine entsprelt chende Offnung (A) des Zellendeckels (a) eingesetzt ist, durch eine im Oberteil des Gehäuses (1) angeordnete, zentral durchbohrte, horizontale Scheibe (4), die mit einer den Blsmmenschutz (10) darstellenden ringförmigen Scheibe aus säurebeständigem porösem Material verbunden ist und von einem Schutzdeckel (24) abgedeckt ist.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Gehäuses in eine Mehrzahl von miteinander ver, bundenen Kammern unterteilt ist, wobei die Verbindungsdurchgänge zwischen den Kammern so angeordnet und gestaltet sind, daß ein wiederholter Wechsel der Strömungsrichtung der Gase und eine maximale Berührung der Gase mit den Innenflächen der Kammern stattfindet.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gehäuse (1) eine Hülse (~) eingesetzt ist, die mit einem oberen Flansch (4) die zentral durchbohrte, horizontale Scheibe bildet und daß der Blammenschutz (10) unter diesem Flansch (4) und der Deckel (24) über diesen Flansch angeordnet ist.

4) Vorrichtung nach einem der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (24) eine zentrale Offnung (25) aufweist, für die ein weiterer Deckel (26) vorgesehen ist.

5) Vorrichtung nach einem der Anspräche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen hohlen Tauchkörper (11), der koaxial und mit radialem Abstand in die Hülse (3) eingesetzt und gegen das Gehäuse (1) und die Hälse (3) abgedichtet ist.

6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des hohlen Tauchkörpers (11) durch eine Scheibe (14) abgeschlossen ist und oberhalb dieser Scheibe seitliche, in den Innenraum führende Durchbrüche (15) vorgesehen sind.

7) Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Tauchkörpers (11) äbereinander angeordnete und Kammern (22, 23) abteilende Ringscheiben (20, 21) vorgesehen sind, deren gegeneinander versetzte Ausschnitte (20', 21') Durchgänge zwischen den Kammern bilden.

8) Vorrichtung nach einem der Anspräche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am AußenumSang des Tauchkörpers (11) vertikald verlaufende und radial abstehende Leitbleche (27) vorgell sehen sind, die in Ubereinstimmung mit den Ausschnitten der Ringscheiben und oberhalb von diesen kaminartige Durchgänge bilden.

9) Vorrichtung nach einem der Anspräche 3 bis 8, gekennzeichnet durch eine weitere, zwischen der Wandung des Gehäuses (1) und der Hälse (3) angeordnete Kammer (8),deren Eintrittsöffnung (40) im untersten Teil liegt.

10) Vorrichtung nach einem der SnsprAche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (1) und der Hälse (3) durch einen Zwischenboden (5) eine weitere Kammer (9) abgeteilt ist, die mit der unter ihr liegenden Kammer (8) durch Löcher (6) im Zwischenboden (5) und einen abwärts gerichteten Kanal (7) verbunden ist.

11) Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum über dem Zwischenboden (5) (Kammer 9) ein Filtermaterial und/oder ein Katalysatormaterial enthält.

12) Vorrichtung nach Anspruch lo oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und unteren Ende der Kammer (9) perforierte und geriffelte Begrenzungsscheiben (28, 28') angeordnet sind.