DE3629187A1 - Entlueftungssystem fuer akkumulatoren - Google Patents
Entlueftungssystem fuer akkumulatorenInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft Akkumulatoren; insbesondere betrifft die
Erfindung ein Entlüftungssystem für nasse d.h. flüssigen Elektro
lyt enthaltende Blei/Säure-Akkumulatoren.
Typischerweise besitzen Blei/Säure-Akkumulatoren einen rechteckigen
Behälter und eine Deckelanordnung, wobei üblicherweise beide Teile
aus einem Spritzgußteil aus thermoplastischem Polymer, wie etwa
Polypropylen bestehen. Der Innenraum des Behälters ist häufig mit
tels Trennwänden in Zellen unterteilt, und jede Zelle ist weitgehend
isoliert. Innerhalb jeder Zelle sind Elektrodenstapel unterge
bracht und elektrisch in Serie miteinander verbunden. Jede Zelle
ist mit Elektrolyt gefüllt und zwar mindestens bis zu einer sol
chen Höhe, damit auch die Oberseite des Elektrodenstapels in den
Elektrolyt eintaucht. Sofern es sich bei dem Akkumulator um einen
wartungsfreien Akkumulator handeln soll, ist vorzugsweise vorge
sehen, daß der Elektrolytpegel die Oberseite der Elektroden
stapel ganz erheblich übersteigt.
Derartige Blei/Säure-Akkumulatoren erzeugen beim Ladevorgang
Gase, hauptsächlich Wasserstoff und Sauerstoff. Die Anwesen
heit von Wasserstoffgas und Sauerstoffgas bildet eine ernst
hafte Explosionsgefahr, und deshalb ist es erforderlich, die
se Gase aus dem Innenraum des Akkumulators in die Umgebung
abzulassen. Dementsprechend sind Blei/Säure-Akkumulatoren
mit einem Entlüftungssystem ausgerüstet; auch wenn es sich
bei den abzulassenden Gasen nicht um "Luft", sondern um Sauer
stoff und/oder Wasserstoff handelt, so wird nachstehend von
einem "Entlüftungssystem" zum Ablassen dieser Gase gespro
chen. Das Entlüftungssystem muß einen weitgehend vollständi
gen Austritt der erzeugten Gase gewährleisten; nach einem
in der einschlägigen Industrie anerkannten Standard soll die
ser Gasaustritt innerhalb eines Zeitraums von etwa acht Stun
den abgeschlossen sein.
In flüssigen Elektrolyten enthaltenen Akkumulatoren, insbe
sondere in wartungsfreien Akkumulatoren mit flüssigem Elektro
lyten sind innerhalb der Zelle große Mengen an freiem Elektro
lyten vorhanden. Während des Transportes, des Einbaues und
des Gebrauchs des Akkumulators schwappt und spritzt dieser
Elektrolyt im Innenraum des Akkumulators herum. Der Akkumula
tor ist typischerweise in einem Fahrzeug fest eingebaut, und
bei einer Neigung des Fahrzeugs wird auch der Akkumulator ge
kippt; teilweise können erhebliche Kippwinkel auftreten, so
daß Elektrolyt durch das Entlüftungssystem austreten kann.
Das Entlüftungssystem muß daher nicht nur den Gasaustritt
zulassen, sondern es muß auch den Austritt von Elektrolyt ver
hindern, selbst dann, wenn der Akkumulator erheblich geneigt
bzw. gekippt ist; insbesondere gilt dies für wartungsfreie
Akkumulatoren wo ein Ersatz oder Nachfüllen von Elektrolyt
nicht vorgesehen ist.
Das Entlüftungssystem befindet sich typischerweise innerhalb
der Deckelanordnung und wird durch diese begrenzt, beispiels
weise durch einen ersten und durch einen zweiten Deckel, oder
durch einen ersten Deckel und ein oder mehrere Deckelstück (e).
Typischerweise gehören zu einem Entlüftungssystem eine innere
Ablauf/Entlüftungsöffnung, eine Abscheidekammer und eine äußere
Ausströmöffnung. Die innere Ablauf/Entlüftungsöffnung ist
typischerweise vertikal angeordnet und besitzt einen runden,
insbesondere kreisrunden Querschnitt oder ist als Ringrohr
oder in Form mehrerer Schlitze ausgebildet; zusätzlich sind
horizontale und vertikale Komponenten vorgesehen, um denjeni
gen Elektrolyten, der bis in die Abscheidekammer gelangt ist,
vom Gas abzutrennen und in die Zelle zurückzuführen. Weiter
hin ist vorgesehen, ein Entweichen der Gase zu gewährleisten,
während gleichzeitig der Durchtritt des Elektrolyten aus der
Zelle in die Abscheidekammer auf ein Minimum herabgesetzt ist.
Die Ausbildung solcher Ablauf/Entlüftungsöffnungen ist bei
spielsweise in den nachstehenden U.S. Patentschriften darge
stellt;
- - 44 86 516 (D. Poe);
hier sind vertikale Schlitze mit horizontalen
Komponenten vorgesehen;
- 43 71 591 (T. Oxenreider et al.);
hier sind vertikal ausgerichtete Kanäle mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen;
- 40 02 495 (D. Hakarine);
hier sind vertikal ausgerichtete Kanäle mit kreisrundem Querschnitt vorgesehen; und
1- 36 66 564 (R. Corbin et al.);
hier ist eine vertikal ausgerichtete, kreis runde Ringröhre vorgesehen.
Einige Ausführungsformen sehen zusätzlich eine Entlüftungsöff
nung vor, welche das Entweichen der Gase ermöglicht, insbe
sondere dann, wenn die Ablauf/Entlüftungsöffnung mit Elektrolyt
verstopft ist. Solche Vorschläge sind beispielsweise in der
oben angegebenen U.S. Patentschrift 44 86 516 (D. Poe) offen
bart.
Die Ablauf/Entlüftungsöffnung und - sofern vorhanden - die
Entlüftungsöffnung öffnen sich zu der Abscheidekammer hin,
welche den Austritt der Gase durch die Ausströmöffnung ermög
licht. Die Abscheidekammer soll verhindern, daß Elektrolyt,
der durch die Ablauf/Entlüftungsöffnung und/oder durch die
Entlüftungsöffnung in die Kammer gelangt ist, die nach außen
führende Ausströmöffnung erreicht; zu diesem Zweck weist die
Abscheidekammer geneigte Flächen, insbesondere geneigte Boden
flächen und verschiedene Ablenk- bzw. Prallflächen auf. Die
Abscheidekammer ist so aufgebaut, daß der sich in dieser Kam
mer ansammelnde Elektrolyt durch die Ablauf/Entlüftungsöff
nung abläuft und zurück in die Zelle gelangt.
Der Raum zwischen dem Elektrolytpegel und der Oberseite des
Akkumulatordeckels (in welchem sich die gesamte Abscheide
kammer oder zumindest Teile dieser Kammer befinden), ist in
dem Sinne verschwendet, daß er nicht für die elektrochemische
Leistung des Akkumulators zur Verfügung steht. Die Außenab
messungen von Kraftfahrzeugbatterien sind zum größten Teil
durch Vereinbarungen festgelegt, insbesondere durch Vorschrif
ten der Kraftfahrzeughersteller. Um eine maximale elektro
chemische Leistung innerhalb vorgegebener Volumenabmessungen
zu gewährleisten, muß dieser "verschwendete Raum" so klein
wie möglich gehalten werden.
Auch andere Akkumulatortypen, die im Gegensatz zu einem flüs
sigen Elektrolyten adsorbierten Elektrolyten enthalten oder
die eine Rekombination der erzeugten Gase vorsehen, erzeugen
beim Ladevorgang Wasserstoff und Sauerstoff. Im Gegensatz zu
Akkumulatoren mit flüssigem Elektrolyten werden jedoch in
einem Rekombinations-Akkumulator die erzeugten Gase weitgehend
innerhalb des Akkumulators rekombiniert. Deshalb sind solche
Rekombinations-Akkumulatoren an und für sich nicht mit einem
Entlüftungssystem ausgerüstet. Stattdessen sind solche Re
kombinations-Akkumulatoren mit einem Druckentlastungssystem aus
gerüstet, zu dem typischerweise ein Druckbegrenzungsventil
gehört, das in Strömungsverbindung mit der äußeren Umgebung
steht und den Aufbau eines übermäßig hohen Druckes innerhalb
des Akkumulator-Innenraums verhindert. Derartige Druckentlastungs
systeme mit entsprechenden Druckbegrenzungsventilen sind bei
spielsweise in der U.S. Patentschrift 43 28 290 (J. Szymborski
et al.) beschrieben. Obwohl die Vorteile auf der Hand liegen,
wenn es gelänge, im wesentlichen die gleiche Deckelanordnung
zur Herstellung von Akkumulatoren mit flüssigem Elektrolyten
wie für Rekombinations-Akkumulatoren zu verwenden, schließen
die typischerweise in den Deckelanordnungen für Akkumulatoren
mit flüssigem Elektrolyten vorgesehenen Entlüftungssysteme
eine einfache und zuverlässige Umwandlung in ein Druckent
lastungssystem aus.
Das Entlüftungssystem muß so ausgestaltet sein, daß es einen
vollständigen und wirksamen Austritt der Gase erlaubt und
dabei das Entweichen von Elektrolyt auf ein Minimum herab
setzt, selbst wenn der Akkumulator unter erheblichen Winkeln
geneigt ist. Weiterhin soll das Entlüftungssystem innerhalb
des Akkumulators möglichst wenig Platz verschwenden. Vorzugs
weise soll der Aufbau des Entlüftungssystems einfach sein und
eine einfache Herstellung und einen leichten Zusammenbau er
möglichen; bei Bedarf soll auch eine einfache Umwandlung der
Deckelanordnung für die Anwendung in Rekombinations-Akkumula
toren möglich sein. Die bislang bekannt gewordenen Vorschläge
waren nicht in der Lage, alle diese Anforderungen gleichzeitig
zu erfüllen.
Im wesentlichen sind zur Zeit zwei Typen von Entlüftungssystemen
von Akkumulatoren bzw. Batterien in Gebrauch. Diese Systeme wer
den entweder als vertikales oder als horizontales Entlüftungs
system bezeichnet, je nachdem, wie die Abscheidekammer ausge
richtet ist. Typischerweise besitzen viele Akkumulatoren mit
vertikalen Entlüftungssystemen diskrete Entlüftungsstopfen.
Diese Stopfen umschließen typischerweise eine tiefe, zylindri
sche Kammer, welche eng in das Füll-Loch der Akkumulatorzellen
paßt. Die Trennung bzw. Abscheidung des Elektrolyten vom Gas
geschieht hauptsächlich unter der Einwirkung der Schwerkraft,
wenn die Gase vertikal durch die zylindrische Kammer aufsteigen
und der schwerere Elektrolyt zum Kammerboden sinkt. Der Kammer
boden ist auf eine mittige Ablauf/Entlüftungsöffnung zugeneigt,
durch welche die Gase nach oben aufsteigen können, während der
Elektrolyt direkt zurück in die Zelle abläuft. An ihrer Ober
seite weist die Kammer eine Ausströmöffnung auf, durch welche
die Gase in die umgebende Atmosphäre austreten können. Weiter
hin kann eine solche Kammer verschiedene innere Ablenkflächen
aufweisen, welche verhindern, daß der Elektrolyt die Ausström
öffnung erreicht. Beispiele solcher vertikalen Entlüftungs
systeme sind in der U.S. Patentschrift 40 22 495 (D. Hakarine)
beschrieben. Vertikale Entlüftungssysteme sind zumeist recht
wirksam hinsichtlich dem Austritt der Gase und einem Zurück
halten des Elektrolyten; um dies zu erreichen, wird jedoch er
heblicher Raum verschwendet. Zusätzlich würde die Umwandlung
einer typischen Deckelanordnung mit vertikalem Entlüftungs
system für die Anwendung in einem Rekombinations-Akkumulator
zumindest die Ausrüstung mit sechs Druckbegrenzungsventilen er
fordern, was ersichtlich mit nicht unerheblichen Kosten verbun
den wäre.
Demgegenüber weisen horizontale Entlüftungssysteme typischer
weise eine langgestreckte Abscheidekammer auf, welche sich in
horizontaler Richtung über wenigstens einen Teil der Oberseite
jeder Akkumulatorzelle erstreckt. Die Ablauf/Entlüftungsöffnung
ist typischerweise seitlich im Abstand zur Ausströmöffnung an
gebracht. Der ggf. in die Kammer eintretende Elektrolyt muß die
gesamte Kammerlänge überwinden und typischerweise zusätzlich
verschiedene Prall- bzw. Ablenkflächen, bevor er die Ausström
öffnung erreichen könnte; zusätzlich sind die Bodenflächen der
Kammer geneigt, um einen Ablauf und eine Rückkehr des Elektro
lyten in die Zelle zu unterstützen. Die Ablauf/Entlüftungs
öffnung ist jedoch in den meisten Fällen hinsichtlich der Höhe
wesentlich näher an der Ausströmöffnung angebracht, als dies
bei vertikalen Entlüftungssystemen der Fall ist. Horizontale
Entlüftungssysteme sind beispielsweise in den U.S. Patentschrif
ten 44 86 516 (D. Poe), 44 44 853 (V. Halsall et al.), 43 71 591
(P. Oxenreider et al.) und 36 66 564 (R. Corbin et al.) be
schrieben. Weil die Kammerhöhe, das ist der Abstand zwischen
der Ablauf/Entlüftungsöffnung und der Ausströmöffnung reduziert
ist, wird mit horizontalen Entlüftungssystemen typischerweise
weniger Raum verschwendet.
Eine typische Kraftfahrzeugbatterie bzw. ein solcher Akkumula
tor weist sechs Zellen auf, und horizontale Entlüftungssysteme
für solche Batterien sind notwendigerweise recht komplex. Ob
wohl die Abscheidekammern häufig miteinander verbunden sind,
damit sich die Gase zwischen einer Anzahl Abscheidekammern mi
schen können und somit weniger Ausströmöffnungen benötigt wer
den, muß jede einzelne Zelle immer noch mit einer eigenen Ab
lauf/Entlüftungsöffnung und Abscheidekammer ausgerüstet werden.
Untereinander verbundene Abscheidekammern und die erhebliche
Komplexität horizontaler Entlüftungssysteme lassen sich bei
spielsweise den U.S. Patentschriften 44 86 516 (D. Poe),
44 44 853 (V. Halsal et al), 43 71 591 (T. Oxenreider et al.)
und 36 66 564 (R. Corbin et al.) entnehmen. Das bedeutet, hori
zontale Entlüftungssysteme bleiben komplex und wegen der not
wendigen Komplexität der Teile, aus denen diese Entlüftungs
systeme aufgebaut sind fordert die Herstellung und der Zusammen
bau erheblichen Aufwand.
Die zumeist erhebliche Komplexität der meisten horizontalen
Entlüftungssysteme und der erhebliche, von ihnen besetzte hori
zontale Raum schaffen zusätzliche Probleme, sofern eine solche
Batterie andere Erfordernisse erfüllen soll. Zum Beispiel ist
es schwierig, unpraktisch oder sogar unmöglich, in den Deckel
anordnungen, wie sie für viele horizontale Entlüftungssysteme
vorgesehen sind, doppelte Anschlüsse, d.h. sowohl Anschlüsse
an der Oberseite wie an der Seitenfläche oder einen versenkten,
herausschiebbaren Handgriff vorzusehen.
Weiterhin lassen es die meisten horizontalen Entlüftungssysteme
nicht zu, daß die Deckelanordnung einfach für die Anwendung in
Rekombinations-Akkumulatoren umrüstbar ist. Typischerweise ist
eine solche Umrüstung nicht einfach wegen der Komplexität des
Entlüftungssystemsaufbaues und - sofern dies nicht aus anderen
Gründen ausgeschlossen ist - würde eine solche Umrüstung
sechs Druckbegrenzungsventile erfordern.
Bei vielen horizontalen Entlüftungssystemen läßt auch die Wirk
samkeit der Entlüftung bzw. des Gasaustausches zu wünschen üb
rig; eine wesentliche Ursache dafür ist in den Taschen zu sehen,
welche in den aufwendigen Konturen an der Unterseite der Deckel
anordnung gebildet werden. Wasserstoff neigt dazu, aufzusteigen.
Obwohl die Brown′sche Bewegung der Ansammlung von großen Mengen
Wasserstoff innerhalb solcher Taschen entgegenwirkt, neigen sol
che Taschen dennoch dazu, die Strömung der Gase zur Ablauf/
Entlüftungsöffnung und/oder zur Entlüftungsöffnung und damit in
die umgebende Atmosphäre zu behindern. Einige horizontale Ent
lüftungssysteme sehen ein sogenanntes "angehobenes Design" vor,
bei welchem die Ausströmöffnung und ein Teil der oder die Gesamt
heit der Abscheidekammern sich oberhalb der Deckeloberfläche be
finden. Horizontale Entlüftungssysteme mit "angehobenen Design"
sind beispielsweise in der U.S. Patentschrift 44 86 516 (D. Poe)
beschrieben. Im allgemeinen ist die wirksame Kammerhöhe solcher
Ausgestaltungen vermindert (weil sich die Ausströmöffnung ober
halb der Deckeloberfläche befindet) und deshalb bringen solche
"angehobenen" Entlüftungssysteme häufig eine weitere Verringe
rung des ansonsten verlorenen Raumes. Das Anheben des Entlüf
tungssystems trägt jedoch nicht dazu bei, den verschwendeten
oder ungenutzten Raum zwischen der Ablauf/Entlüftungsöffnung und
dem Elektrolytpegel zu verringern. Hauptsächlich wegen ihrer Aus
richtung und wegen der Form ihrer Ablauf/Entlüftungsöffnungen
müssen horizontale Entlüftungssysteme einschließlich der ange
hobenen, horizontalen Entlüftungssysteme immer noch in einem
erheblichen Abstand oberhalb des Elektrolytpegels angebracht
werden und selbst dann tritt bei vielen Ausführungsformen Elek
trolyt aus, wenn die Batterie gekippt bzw. geneigt wird.
Obwohl horizontale, angehobene Entlüftungssysteme vorzuziehen
sind, um wenigstens z.T. den ansonsten nicht genutzten Raum zu
reduzieren, behindern bzw. hemmen sie - anders als Deckelan
ordnungen mit flacher Oberseite - das Ausmaß der bei Akkumula
toren erzielbaren Standardisierung. Das heißt, Batterien bzw.
Akkumulatoren mit angehobener Oberseite beeinträchtigen die
Standardisierung, d.h. den Versuch, eine einzige Batteriege
stalt vorzusehen, welche mit den Anforderungen möglichst vieler
Kraftfahrzeughersteller kompatibel ist; ein weiteres Hindernis
bilden in einem solchen Falle die verschiedenen Vorrichtungen,
welche zur Befestigung der Batterie im Fahrzeug vorgesehen sind.
Zu beispielhaften Vorrichtungen dieser Art gehören im Spritz
guß erzeugte Wärmeabschirmungen und horizontal beschichtete
Stangen, Platten und L-förmige Rückhalte-Vorrichtungen. In der
Fachwelt ist bekannt, daß die Oberflächen-Geometrie der ange
hobenen Entlüftungssysteme zu Störungen mit den Befestigungsein
richtungen führen können und häufig die Ursache dafür sind daß
eine Batterie lediglich für einen Fahrzeugtyp geeignet ist, je
doch für andere Fahrzeugtypen nicht eingesetzt werden kann.
Selbst wenn Batterien bzw. Akkumulatoren eine flache bzw. ebene
Oberseite aufweisen dann können die Bemühungen um Standardisie
rung dadurch erschwert werden, daß viele typischerweise einge
setzte Befestigungsvorrichtungen nicht eingestellt werden können,
um eine Anpassung an die Unterschiede hinsichtlich der Außenab
messungen von Batterien vorzunehmen. Wie bereits oben angedeu
tet, werden die Außenabmessungen der Batterien von den Kraft
fahrzeugherstellern vorgeschrieben. Zu den häufigeren Abwandlun
gen gehören die Batteriehöhe und die Batteriebreite; hinsicht
lich der Batteriehöhe unterscheidet man eine hohe Form (mit
einer Höhe von angenähert 20,3 cm (8 Zoll)) und eine niedere
Form (mit einer Höhe von angenähert 18,4 cm bzw. 7 1/4 Zoll);
hinsichtlich der Batteriebreite unterscheidet man eine schmale
Form (mit einer Breite von angenähert 16,5 cm bzw. 6 1/2 Zoll),
eine Standardform (mit einer Breite von angenähert 17,8 cm bzw.
7 Zoll) und eine breite Ausführungsform (mit einer Breite von
angenähert 18,4 cm bzw. 7 1/4 Zoll). Um eine größere Standardi
sierung zu erreichen, haben die Hersteller kleinere Batterien
vorgesehen, welche zusätzlich hinsichtlich der Höhe und/oder
der Breite mit Abstands- bzw. Distanzstücken ausgerüstet sind,
um diese Batterien mit den für größere Batterien vorgesehenen
Befestigungsvorrichtungen kompatibel zu machen, beispielsweise
um eine niedere Form einer Batterie an die Befestigungsvorrich
tung einer hohen Batterie anzupassen oder um eine Batterie mit
Standardbreite an die Befestigungsvorrichtungen einer breiten
Batterie anzupassen. Derartige Distanzstücke haben zumeist H-
Form und sind in Längsrichtung über die horizontale Mittellinie
des Batteriedeckels ausgerichtet; dennoch haben sich solche
Distanzstücke als unbefriedigend erwiesen, um die Batterien
an eine ausreichend große Anzahl gebräuchlicher Befestigungs
einrichtungen anzupassen. Zum Beispiel sind sie nicht ausrei
chend geeignet, um eine niedrige Batterie an eine in vertika
ler Richtung nicht einstellbare Befestigungseinrichtung für
eine hohe Batterie anzupassen, die eine spritzgegossene Wärme
abschirmung aufweist. Beispielhafte H-förmige, auf der Obersei
te anzubringende Distanzstücke, um die Batteriehöhe oder die
Batteriebreite zu modifizieren, werden beispielsweise von der
Firma GNB INCORPORATED, Mendota Heights, Minnesota 55118, U.S.A.,
vertrieben.
Obwohl eine flache bzw. ebene Ausgestaltung der Batter-Oberseite
wünschenswert ist, weil sie eine größere Standardisierung zu
läßt, treten wieder andere Schwierigkeiten auf, weil typischer
weise das Stapeln von Batterien mit oberseitigem Anschluß, d.h.
von Batterien, deren Anschlüsse an der Oberseite der Deckelan
ordnung ausgebildet ist, ausgeschlossen ist. Das Stapeln von
Batterien ist nicht nur hinsichtlich der einfacheren Handhabung
wünschenswert, sondern es erlaubt dem Wiederverkäufer auch ent
sprechende Auslagen mit aufeinander gestellten Batterien aufzu
bauen. Jedoch sind einige Batterien mit oberseitig angebrachten
Anschlüssen stapelbar. Stapelbare Batterien weisen typischer
weise angehobene Abschnitte der Deckelanordnung auf, welche bis
auf die Höhe der oberseitigen Anschlüsse angehoben sind, was
jedoch - wie bereits oben dargelegt - wiederum die Anstrengungen
zur Standardisierung der Batterien hinsichtlich einer Vielzahl
üblicher Befestigungsvorrichtungen beeinträchtigen kann; alter
nativ sind entfernbare Batterieanschlüsse vorgesehen, was jedoch
wiederum die Leitfähigkeit und die Dauerhaftigkeit der Anschlüsse
beeinträchtigen kann. Im Ergebnis erlaubt keine der derzeit ver
fügbaren Ausgestaltungen eine ausreichende Stabilität bei einem
großen Batteriestapel. Stapelbare Ausgestaltungen sind beispiels
weise in den U.S. Patentschriften 44 48 863 (C. Terrell) mit ent
fernbaren Batterieanschlüssen; 44 24 264 (M. McGuire et al.) mit
angehobenen Deckelabschnitten; und 38 71 924 (D. DeMattie et al.)
mit angehobenen Deckelabschnitten beschrieben.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, obwohl horizontale
Entlüftungssysteme derzeit eine Verbesserung gegenüber verti
kalen Entlüftungssystemen darstellen, bleiben sie komplex im
Aufbau, schwierig in der Herstellung und im Zusammenbau und
gewährleisten doch nicht stets einen vollständigen Austritt
der Gase oder verhindern ein Austreten des Elektrolyten, ins
besondere dann, wenn die Batterie gekippt wird. Zusätzlich wird
durch den Aufbau dieser horizontalen Entlüftungssysteme häufig
der Einbau von zweifachen Anschlüssen und/oder von versenkten,
ausschiebbaren Handgriffen gestört oder völlig ausgeschlossen;
weiterhin ist es nicht leicht oder wirtschaftlich möglich, sol
che horizontalen Entlüftungssysteme für die Anwendung in Re
kombinations-Akkumulatoren abzuändern. Typische horizontale
Entlüftungssysteme müssen weiterhin so angeordnet werden, daß
sich ihre Ablauf/Entlüftungsöffnung in einem erheblichen Ab
stand oberhalb des Elektrolytpegels befindet und deshalb tra
gen solche Systeme zur "Verschwendung" von Raum innerhalb der
Batterie bei, selbst wenn das Entlüftungssystem angehobenen
Aufbau aufweist. In solchen horizontalen Entlüftungssystemen
mit angehobenen Aufbau stört das Entlüftungssystem die Bemühun
gen zur Standardisierung der Batterieabmessungen. Selbst wenn
Batterien mit flacher bzw. ebener Oberseitengestaltung eher
für eine Standardisierung geeignet sind, als die Batterien mit
angehobener Oberseitengestaltung, wird - selbst mit bekannten
Distanzstücken - kein befriedigendes Ausmaß an Standardisie
rung erreicht; weiterhin sind solche Batterien nicht in wün
schenswertem Ausmaß stapelbar.
Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, ein horizontales Entlüftungssystem bereitzustellen, das
wirksam arbeitet, und dennoch einfach im Aufbau, in der Her
stellung und im Zusammenbau ist.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein horizontales Entlüftungssystem bereitzustellen, das näher
am Elektrolytpegel angebracht werden kann und das somit das
Volumen an ungenütztem Raum innerhalb der Batterie reduziert.
Noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, ein hori
zontales Entlüftungssystem bereitzustellen, mit dem im wesent
lichen alle erzeugten Gase innerhalb von acht Stunden in die
umgebende Atmosphäre abgelassen werden.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein horizontales Entlüftungssystem bereitzustellen, das auch
dann das Entweichen von Elektrolyt verhindert, wenn die Batterie
bzw. der Akkumulator um einen erheblichen Winkel gekippt wird.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein horizontales Entlüftungssystem bereitzustellen, das in eine
Deckelanordnung paßt, die zusätzlich in einfacher Weise zwei
seitige Anschlüsse (auf der Oberseite und an einer Seitenfläche)
und/oder versenkte, herausschiebbare Handgriffe zuläßt.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein horizontales Entlüftungssystem für einen, flüssigen Elektro
lyten enthaltenden Akkumulator bereitzustellen, das einfach
und wirtschaftlich so modifiziert werden kann, daß die Deckel
anordnung, in welcher das horizontale Entlüftungssystem unter
gebracht ist, auch in Rekombinations-Akkumulatoren verwendet
werden kann.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
einen Akkumulator niederer Form mit flacher Oberseite bereitzu
stellen, insbesondere einen solchen Akkumulator mit oberseitigen
Anschlüssen, der mit einem Distanzstück ausgerüstet ist, so daß
dieser Akkumulator mit den Befestigungseinrichtungen für hohe
Akkumulatoren kompatibel und zusätzlich stapelbar ist.
Noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin einen
schmalen Akkumulator oder einen Akkumulator mit Standardbreite
bereitzustellen, der mit einem seitlichen Distanzstück ausge
rüstet ist, so daß dieser Akkumulator mit den Befestigungs
einrichtungen für breite Akkumulatoren kompatibel ist.
Weitere Aufgaben, Ziele und Besonderheiten und Vorteile der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe und Ziele ist ge
kennzeichnet durch einen mehrzelligen Blei/Säure-Akkumulator
mit einem horizontalen Entlüftungssystem mit den in Anspruch 1
angegebenen Merkmalen. Eine weitere erfindungsgemäße Lösung
dieser Ziele und Aufgabe ist gekennzeichnet durch einen mehr
zelligen Blei/Säure-Rekombinations-Akkumulator mit einem hori
zontalen Entlüftungssystem mit den in Anspruch 7 angegebenen
Merkmalen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Distanzstück für solche
Akkumulatoren mit den in Anspruch 4 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin
dung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach einem Gesichtspunkt wird mit der vorliegenden Erfindung
ein mehrzelliger, mit flüssigem Elektrolyten ausgerüsteter
Blei/Säure-Akkumulator bereitgestellt, der einen Behälter,
eine Deckelanordnung, eine oder mehrere Trennwände, welche den
Raum innerhalb des Behälters und der Deckelanordnung in zwei
oder mehr Zellen unterteilen und ein horizontales Entlüftungs
system aufweist. Zu diesem horizontalen Entlüftungssystem ge
hören:
- a) Eine oder mehrere Verbindungsöffnungen mit einer den Gasdurchtritt zulassenden und den Elektrolyt durchtritt weitestgehend verhindernden Öffnungs weite in einer oder mehreren Trennwänden, so daß ein Satz oder mehrere Sätze verbundener Zellen resultie ren;
- b) wenigstens eine Abscheidekammer, wobei jedem Satz verbundener Zellen lediglich eine einzige Abscheide kammer zugeordnet ist;
- c) eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen mit einer den Gasdurchtritt zulassenden und den Elektrolytdurchtritt weitestgehend verhindernden Öffnungsweite zwischen jedem Satz verbundener Zellen und der jeweils zuge ordneten Abscheidekammer;
- d) eine oder mehrere Ablauf/Entlüftungsöffnungen zwi schen jedem Satz verbundener Zellen und der jeweils zugeordneten Abscheidekammer, wobei die Öffnungs weite dieser Ablauf/Entlüftungsöffnungen das Ent weichen von Elektrolyt aus der Abscheidekammer in die verbundenen Zellen zuläßt und den Eintritt von Elektrolyt aus den verbundenen Zellen in die Ab scheidekammer weitestgehend verhindert; und
- e) wenigstens eine Ausströmöffnung, welche Gas aus der Abscheidekammer in die Umgebung entweichen läßt, wobei jeder Abscheidekammer lediglich eine einzige Ausströmöffnung zugeordnet ist.
Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung ein mehrzelliger,
mit flüssigem Elektrolyten ausgerüsteter Blei/Säure-Akkumulator
bereitgestellt, bei welchem die Entlüftungsöffnungen und die Ab
lauf/Entlüftungsöffnungen des Entlüftungssystems horizontal aus
gerichtete, runde, insbesondere kreisrunde Bohrungen oder Kanäle
sind und wobei die Verbindungsöffnungen und die Entlüftungsöff
nungen nahe einer Ebene angeordnet sind, die im wesentlichen
unmittelbar an die Unterseite der Deckelanordnung angrenzt;
diese Unterseite weist im wesentlichen nur negative Konturen auf,
d.h. sie besitzt keine Taschen oder dergleichen, welche die
Strömung der Gase zu den Entlüftungsöffnungen beeinträchtigen
oder behindern könnten. Weiterhin wird mit der vorliegenden Er
findung ein mehrzelliger, mit flüssigem Elektrolyten ausgerü
steter Blei/Säure-Akkumulator bereitgestellt, dessen Ablauf/
Entlüftungsöffnungen und dessen Entlüftungsöffnungen in der
Nähe einer Längs-Mittelebene des Akkumulators angeordnet sind,
wobei der Akkumulator zusätzlich zweifache Anschlüsse und/oder
einen versenkten, herausschiebbaren Handgriff aufweist.
Ersichtlich ist durch eine Verbindung der Zellen eine Vermin
derung der Zahl der Abscheidekammern möglich; hierdurch wird
der Aufbau, die Herstellung und der Zusammenbau des Entlüf
tungssystems vereinfacht. Weiterhin ist ersichtlich, daß durch
horizontale Anordnung der Ablauf/Entlüftungsöffnungen und der
Entlüftungsöffnungen die Gefahr verringert ist, daß der Elektro
lyt durch diese Öffnungen hindurch wandern und in die Abscheide
kammer gelangen könnte. Demzufolge können die Ablauf/Entlüf
tungsöffnungen wesentlich näher am Elektrolytpegel angeordnet
werden. Weiterhin ist ersichtlich, daß durch Anordnung der Ver
bindungsöffnungen und der Entlüftungsöffnungen nahe einer
Ebene, die sich im wesentlichen unmittelbar an die Unter
seite der Deckelanordnung angrenzt, wobei gewährleistet ist,
daß diese Unterseite keine negativen Konturen besitzt, die Gas
strömung innerhalb des Akkumulatorinnenraums nicht behindert
wird. Es ist weiterhin ersichtlich, daß durch Anordnung der
Ablauf/Entlüftungsöffnungen und der Entlüftungsöffnungen in
der Nähe einer Längs-Mittelebene der Batterie die Gefahr ver
ringert ist, daß Elektrolyt aus der Batterie entweicht, wenn
diese geneigt oder gekippt wird. Schließlich ist ersichtlich,
daß durch Verbindung der Zellen und Zuordnung von lediglich
einer einzigen Abscheidekammer zu jedem Satz verbundener Zellen
weniger Raum in der Deckelanordnung für das Entlüftungssystem
benötigt wird und deshalb mehr Raum für die Anordnung von zwei
fachen Anschlüssen und versenkter, herausschiebbarer Handgriffe
zur Verfügung steht.
Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung ein mehrzelliger
Blei/Säure-Rekombinations-Akkumulator bereitgestellt, der einen
Behälter, eine Deckelanordnung, eine oder mehrere Trennwände,
welche den Raum innerhalb des Behälters und der Deckelanord
nung in zwei oder mehr Zellen unterteilt und ein Druckentlastungs
system aufweist. Zu diesem Druckentlastungssystem gehören:
- a) Eine oder mehrere Verbindungsöffnungen mit einer den Gasdurchtritt zulassenden und den Elektrolytdurch tritt weitestgehend verhindernden Öffnungsweite in einer oder mehreren Trennwänden, so daß ein Satz oder mehrere Sätze verbundener Zellen resultieren;
- b) wenigstens eine Abscheidekammer, wobei jedem Satz verbundener Zellen lediglich eine einzige Abscheide kammer zugeordnet ist;
- c) ein Druckentlastungsventil zwischen jedem Satz ver bundener Zellen und der jeweils zugeordneten Ab scheidekammer; und
- d) wenigstens eine Ausströmöffnung, welche Gas aus der Abscheidekammer in die Umgebung entweichen läßt, wobei jeder Abscheidekammer lediglich eine einzige Ausströmöffnung zugeordnet ist.
Ersichtlich kann durch das Verbinden der Zellen und durch Zuord
nung von lediglich einer einzigen Abscheidekammer zu jedem Satz
verbundener Zellen das horizontale Entlüftungssystem des mit
flüssigem Elektrolyten ausgerüsteten Akkumulators leicht in ein
Druckentlastungssystem umgewandelt und die Deckelanordnung in
einem Rekombinations-Akkumulator verwendet werden. Die Abänderung
kann einfach dadurch bewirkt werden, daß die Ablauf/Entlüftungs
öffnungen und die Entlüftungsöffnungen weggelassen werden und
ein zu den Abscheidekammern hinführendes Druckentlastungsven
til vorgesehen wird.
Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung ein Akkumulator
vorgeschlagen, der einen Abstandshalter bzw. ein Distanzstück
aufweist sowie eine Einrichtung zur entfernbaren Anbringung
des Distanzstückes am Boden des Akkumulators, wobei das Distanz
stück solche äußeren Abmessungen aufweist, daß nach Anbringung
an dem Akkumulator die zusammengenommenen Werte der Abmessungen
von Distanzstück und Akkumulator in zumindest einer Richtung im
wesentlichen gleich sind der Abmessung eines größeren Akkumula
tors. Mehr im einzelnen ist für eine niedere Form eines Blei/
Säure-Akkumulators mit flacher bzw. ebener Oberseite ein ent
fernbar anbringbares Höhen-Distanzstück vorgesehen, wodurch
dieser Akkumulator mit den Befestigungseinrichtungen kompatibel
wird, wie sie sowohl für niedere wie auch für hohe Akkumulatoren
gebräuchlich sind. Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vor
liegenden Erfindung soll ein solches Höhen-Distanzstück bereit
gestellt werden, das auch das Stapeln mehrerer Akkumulatoren
zuläßt. Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung für schma
le sowie wie für Standardbreite aufweisende Blei/Säure-Akkumu
latoren ein entfernbar anbringbares Breiten-Distanzstück be
reitgestellt, so daß entsprechende Akkumulatoren mit den für
breite Akkumulatoren üblichen Befestigungseinrichtungen kom
patibel werden.
Obwohl die Erfindung hauptsächlich mit Bezugnahme auf besondere
Ausführungsformen erläutert wird, ist eine Beschränkung auf
diese erläuterten Ausführungsformen nicht beabsichtigt. Viel
mehr sollen auch Modifizierungen und abgeänderte Ausführungs
formen umfaßt sein, die sich aufgrund der Beschreibung, der
Ansprüche und der Zeichnungen für den Fachmann ergeben.
Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand bevor
zugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen er
läutert; die letzteren zeigen:
Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung eine bevor
zugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Akkumulators;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Akkumulator nach Fig. 1,
wobei insbesondere die Komponenten der Deckelan
ordnung dargestellt sind;
Fig. 3 in einer auseinandergezogenen, perspektivischen
Darstellung die Deckelanordnung nach Fig. 2, wo
bei insbesondere Einzelheiten des Entlüftungs
systems zu erkennen sind;
Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung die Unter
seite des ersten Deckels der Deckelanordnung nach
Fig. 2, wobei weitere Einzelheiten des Entlüftungs
systems zu erkennen sind;
Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung längs der durch die
Linien 5-5 und 5′-5′ nach Fig. 1 definierten Ebene,
wobei insbesondere Details der Abscheidekammer
zu erkennen sind;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung längs der Linie 6-6 aus
Fig. 5, wobei weitere Details der Abscheidekammer
zu erkennen sind;
Fig. 7 eine Darstellung im wesentlichen analog zu Fig. 6,
jedoch mit einer abgewandelten Abscheidekammer,
wobei unter anderem ein Druckentlastungsventil
vorgesehen ist, so daß ein Teil eines Druckent
lastungssystems für einen Rekombinations-Akkumu
lator resultiert;
Fig. 8 in perspektivischer Darstellung den Akkumulator
nach Fig. 1 mit einer erfindungsgemäß bevorzug
ten Ausführungsform eines entfernbar angebrachten
Höhen-Distanzstückes;
Fig. 9 in perspektivischer Darstellung das Höhen-Distanz
stück nach Fig. 8, wobei Einzelheiten seines Auf
baues zu erkennen sind;
Fig. 10 in einer perspektivischen Darstellung eine weitere
Ausführungsform eines entfernbar anbringbaren Höhen-
Distanzstückes; und
Fig. 11 in einer auseinandergezogenen Seitenansicht den
Akkumulator nach Fig. 10 mit einer erfindungsgemäß
bevorzugten Ausführungsform eines entfernbar an
bringbaren Breiten-Distanzstückes.
Die Fig. 1 bis 6 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Akkumulators. Dieser Akkumulator 10 ist im
wesentlichen aus einem rechteckigen Behälter 11 aufgebaut, der
mit einer Deckelanordnung 12 geschlossen ist. Zu dieser Deckel
anordnung 12 gehören ein erster Deckel 13, zwei Deckelstücke 14
und Einfüllkappen 15. An der Deckelanordnung 12 sind zwei durch
diese Deckelanordnung hindurchführende seitliche Anschlüsse 16
und zwei oberseitige Anschlüsse 17 befestigt. Der Akkumulator
10 ist weiterhin mit einem versenkbaren und herauszieh- bzw.
schiebbaren Handgriff ausgerüstet; ein solcher Handgriff ist
in der Patentanmeldung mit dem Titel "Akkumulator-Traggriff"
vom gleichen Tage erläutert; mit dieser Bezugnahme soll der In
halt dieser parallelen Anmeldung - soweit erforderlich - auch
zum Bestandteil der vorliegenden Unterlagen gemacht werden.
Der Innenraum des Akkumulators 10 ist in einzelne Zellen 30
unterteilt, die zum Teil durch vom Behälter 11 ausgehende - nicht
dargestellte - Trennwände und von daran anstoßenden, vom ersten
Deckel 13 ausgehende Trennwände 31 begrenzt werden.
Der Behälter 11, die verschiedenen Teile der Deckelanordnung 13
und der Handgriff 20 können aus einer Vielzahl verschiedener
üblicher Materialien bestehen und nach verschiedenen bekannten
Verfahren gefertigt sein. Zum Beispiel können diese Teile aus
einem thermoplastischen Polymer, wie etwa Polyethylen, Poly
propylen und deren Copolymere bestehen und durch Spritzgußver
fahren geformt sein. In gleicher Weise sind verschiedene be
kannte Maßnahmen geeignet, um die Teile gegenseitig abzudich
ten, beispielsweise mittels Heißversiegelung mit oder ohne die
Anwendung von Klebemitteln oder mittels Klebemittel alleine
oder mittels Lösungsmitteln.
Nach einem wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung sind abge
sehen von der mittigen Trennwand 31 c, in den äußeren Trennwän
den 31 a, 31 b, 31 d und 31 e Verbindungsöffnungen 32 ausgespart,
um einen Gasaustausch zwischen den Zellen 30 a, 30 b und 30 c
sowie zwischen den Zellen 30 d, 30 e und 30 f zu gewährleisten.
Jeder Satz von Verbindungsöffnungen 32 weist einen kombinier
ten Querschnitt auf, so daß zwischen den verbundenen Zellen
leicht ein Gasaustausch stattfinden kann; zusätzlich ist der
Querschnitt jeder Verbindungsöffnung 32 so gewählt, daß die
Oberflächenspannung des Elektrolyten unter üblichen Bedingun
gen keinen Elektrolytdurchtritt durch diese Verbindungsöffnun
gen 32 zuläßt. Somit ist ein Gasaustausch zwischen den ver
bundenen Zellen möglich, während ein nennenswerter Austausch
von Elektrolyt zwischen den verbundenen Zellen ausgeschlossen
ist.
Mit Elektrolyten auf der Basis von Schwefelsäure ist festge
stellt worden, daß Sätze von fünf runden Verbindungsöffnun
gen 32 mit einem Durchmesser von 1,65 mm ausgezeichnete Ergeb
nisse liefern; naturgemäß sind diese Werte lediglich als bei
spielhaft zu werten, und können abgeändert werden, was haupt
sächlich von den Eigenschaften des Elektrolyten abhängt. So
fern - wie nachstehend noch mehr im einzelnen dargelegt wird -
diese Öffnungen 32 nahe der Unterseite des ersten oder primä
ren Deckels 13 angeordnet sind erfolgt keine nennenswerte An
reicherung oder Verarmung an Elektrolyten in irgendeiner Zelle
30, was durch ausgedehnte Zeitspannen mit Ladevorgängen und
Schwingungen festgestellt wurde, die das im üblichen Gebrauch
zu erwartende Maß weit übertroffen haben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind auch andere Anord
nungen und Konfigurationen der Verbindungsöffnungen möglich;
beispielsweise können Schlitze oder Öffnungen mit ovalem Quer
schnitt vorgesehen sein, deren größte Ausdehnung sich vorzugs
weise in horizontaler Richtung erstreckt, solange die Oberflächen
spannung des Elektrolyten keinen nennenswerten Elektrolytdurch
tritt durch diese Öffnungen zuläßt. Es ist lediglich erforder
lich, daß die Verbindungsöffnungen 32 den Gasaustausch zwischen
den verbundenen Zellen zulassen und gleichzeitig einen nennens
werten Elektrolytdurchtritt oder Transport durch diese Öffnun
gen verhindern. Nach einem weiteren wichtigen Gesichtspunkt der
vorliegenden Erfindung erlauben diese Verbindungsöffnungen 32
die Zuordnung von lediglich einer einzigen Abscheidekammer 40
zu jedem Satz verbundener Zellen 30; hierdurch wird ein Ent
lüftungssystem mit einem wesentlich einfacheren Aufbau, ein
facherer Herstellung und einfacherem Zusammenbau ermöglicht.
Hierbei ist zu beachten, daß nach einem weiteren Gesichts
punkt der vorliegenden Erfindung - wie das am besten der
Fig. 4 zu entnehmen ist - die Verbindungsöffnungen 32 sehr
nahe einer Ebene angeordnet sind, die im wesentlichen an die
ebene Unterseite des ersten Deckels 13 angrenzt. Obwohl diese
Unterseite im wesentlichen flach bzw. eben ist, besitzt sie
nach unten vorstehende Vorsprünge, nämlich die Trennwände 31,
Abscheidekammer 40 und Vorsprünge 18, in denen die Anschlüsse
16 und 17 befestigt sind. Weiterhin können von der Unterseite
(nicht dargestellte) Rippen abstehen, welche sich zwischen den
Abschnitten 18 und benachbarten Trennwänden 31 befinden; wei
terhin können längs den Bodenkanten des ersten Deckels 13 und
längs der Trennwände 31 Führungen vorgesehen sein welche die
Formung der Deckelanordnung 12 und das Aufsetzen des Deckels
auf den Behälter 11 im Verlauf eines automatisierten Zusammen
baues und einer nachfolgenden Heißversiegelung erleichtern.
Nichtsdestotrotz soll die Unterseite der Deckelanordnung im
wesentlichen lediglich negative Konturen aufweisen, d.h.
diese Unterseite soll im Gegensatz zu positiven und negati
ven Konturen keinerlei Konturen besitzen, die irgendwelche
Taschen von nennenswerter Größe bilden, welche die Gas
strömung zu der Entlüftungsöffnung 42 hin behindern oder be
einträchtigen könnten. Demzufolge können die Gase im wesent
lichen vollständig innerhalb von acht Stunden in die umgeben
de Atmosphäre abgelassen werden.
Die mit der vorliegenden Erfindung vorgesehene Abscheidekam
mer 40 weist eine Ablauf/Entlüftungsöffnung 41 und eine Ent
lüftungsöffnung 42 auf, welche entsprechend dieser bevorzug
ten Ausführungsform horizontal in einer vertikalen Wand 50
der Abscheidekammer 40 ausgebildet und ausgerichtet sind.
Hierbei befindet sich die Entlüftungsöffnung 42 nahe der
jenigen Ebene, die im wesentlichen an die Unterseite des
ersten, primären oder Hauptdeckels 13 angrenzt. Diese Ent
lüftungsöffnung 42 besitzt im wesentlichen runden Querschnitt
und weist einen solchen Durchmesser auf, daß bei vorgegebener
Oberlächenspannung des Elektrolyten der Elektrolyt im wesent
lichen nicht durch diese Öffnung hindurchtreten kann. Wie
bereits der Name besagt, dient die Entlüftungsöffnung 42
hauptsächlich dazu, das Gas aus den untereinander verbunde
nen Zellen 30 in die Abscheidekammer 40 eintreten zu lassen.
Die Ablauf/Entlüftungsöffnung 41 befindet sich nahe der unte
ren Bodenwand 51 der Abscheidekammer 40 und besitzt eine sol
che Öffnungsweite, daß der sich in der Abscheidekammer 40
sammelnde Elektrolyt durch diese Öffnung hindurch ablaufen
kann. Andererseits soll die Öffnungsweite der Ablauf/Entlüf
tungsöffnung 41 nicht größer sein als irgend notwendig, um
den Elektrolytdurchtritt zu gewährleisten. Wie das nachstehend
noch mehr im einzelnen dargelegt wird, können angrenzend an
die Ablauf/Entlüftungsöffnung 41 vertikale Leisten, Grate
oder Rücken 56 angeformt sein, welche den Elektrolyten aus der
Abscheidekammer 40 heraus durch die Ablauf/Entlüftungsöffnung 41
hindurch ziehen; in einem solchen Falle kann die Öffnungsweite
der Ablauf/Entlüftungsöffnung 41 so klein sein, daß ohne die
Anwesenheit dieser Leisten Grate oder Rücken 41 der Elektro
lyt normalerweise nicht durch die Ablauf/Entlüftungsöffnung 41
hindurchfließen würde. Obwohl die Hauptfunktion der Ablauf/
Entlüftungsöffnung 41 darin besteht, den in der Abscheidekammer
40 angesammelten Elektrolyten in die verbundenen Zellen 30
zurücklaufen zu lassen, haben diese Ablauf/Entlüftungsöffnun
gen 41 auch die Funktion, eine Gasströmung aus den verbundenen
Zellen 30 in die Abscheidekammer 40 zuzulassen.
Im Rahmen der Erfindung ist festgestellt worden, daß eine Ablauf/
Entlüftungsöffnung 41 pro Abscheidekammer 40 mit einem Durch
messer von angenähert 2,28 mm sowie eine einzige Entlüftungs
öffnung 42 pro Abscheidekammer 40 mit einem Durchmesser von an
genähert 1,65 mm ausgezeichnete Ergebnisse liefern. Wie bereits
oben bezüglich der Verbindungsöffnungen 32 festgestellt, handelt
es sich hier um beispielhafte Werte, die im Rahmen der vorliegen
den Erfindung abgeändert werden können, solange sie die geforder
ten Funktionen erfüllen. Es ist möglich, in jeder Abscheidekammer
zusätzliche Ablauf/Entlüftungsöffnungen und Entlüftungsöffnungen
vorzusehen; jedoch insbesondere dann, wenn zusätzliche Ablauf/Ent
lüftungsöffnungen vorhanden sind, oder wenn der gesamte Querschnitt
der Öffnungen erhöht wird, dann besteht eine größere Wahrschein
lichkeit, daß Elektrolyt in die Abscheidekammer eintreten
kann, weshalb die Abscheidekammer in etwas größerem Ab
stand zum Elektrolytpegel angeordnet werden muß, um einen Aus
gleich zu erreichen. Weiterhin ist es möglich, jeder Abschei
dekammer lediglich eine einzige Ablauf/Entlüftungsöffnung zu
zuordnen anstatt eine Ablauf/Entlüftungsöffnung und eine
Entlüftungsöffnung. In diesem letzteren Falle wird für die
einzige Öffnung vorzugsweise ein Schlüsselloch-Querschnitt
vorgesehen. Der runde Abschnitt dieser Schlüsselloch-Öffnung
wird dann nahe der unteren Bodenfläche der Abscheidekammer
angeordnet und hat hauptsächlich Ablauffunktion, und für den
Schlitzabschnitt der Schlüsselloch-Öffnung wird eine solche
Breite vorgesehen, daß die Oberflächenspannung des Elektro
lyten einen Elektrolytdurchtritt durch diesen Schlitzab
schnitt verhindert; weiterhin wird für diesen Schlitzab
schnitt eine Höhe vorgesehen, die sich bis nahe an die Unter
seite des ersten Deckels erstreckt; ein solcher Schlitzab
schnitt hat hauptsächlich Entlüftungsfunktion. Darüber hinaus
können sowohl die Ablauf/Entlüftungsöffnung wie die Entlüf
tungsöffnung auch einen anderen Querschnitt aufweisen, bei
spielsweise - wie das oben mit Bezugnahme auf die Verbindungs
öffnungen 32 dargelegt ist - kann die Entlüftungsöffnung einen
schlitzförmigen oder ovalen Querschnitt aufweisen.
Obwohl die Öffnungsweite und die Gestalt der Entlüftungs
öffnung 42 und der Ablauf/Entlüftungsöffnung 41 wichtig
sind und im Rahmen bevorzugter Ausführungsformen der vorlie
genden Erfindung dargelegt worden sind, stellt ihre weitgehend
horizontale Ausrichtung einen weiteren wichtigen, bevorzugten
Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Eine horizontale Aus
richtung dieser Öffnungen verringert signifikant die Gefahr,
daß Elektrolyt durch diese Öffnungen 41 und 42 hindurch in
die Abscheidekammer gelangt, im Vergleich zu vertikal ausge
richteten Öffnungen gleicher Öffnungsweite und gleichen Quer
schnitts. Mit horizontal ausgerichteter Ablauf/Entlüftungs
öffnung 41 und Entlüftungsöffnung 42 ist es daher möglich, die
Ablauf/Entlüftungsöffnung 41 näher am Elektrolytpegel anzuord
nen und trotzdem die gleiche Leistungsfähigkeit hinsichtlich
einer Verhinderung von unbeabsichtigtem Elektrolytaustritt zu
erreichen, wie mit vertikal ausgerichteten Ablauf/Entlüftungs
öffnungen, die höher oberhalb der Elektrolytoberfläche ange
ordnet sind.
Weiterhin sollen nach einem weiteren bevorzugten Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung - wie das am besten der Fig. 4 zu
entnehmen ist - die Ablauf/Entlüftungsöffnungen 41 und die
Entlüftungsöffnungen 42 nahe der Längs-Mittelebene des Akku
mulators 10 angeordnet sein, wie sie mit den Linien 4-4 und
4′-4′ in Fig. 4 definiert ist. Mit einer solchen Anordnung
ist die Gefahr noch weiter verringert, daß Elektrolyt durch
die Ablauf/Entlüftungsöffnungen 41 und die Entlüftungsöffnun
gen 42 hindurchtritt, selbst wenn die Batterie um einen erheb
lichen Winkel gekippt oder geneigt wird. Sicherlich wäre die
Anordnung dieser Öffnungen nahe einer Außenseite noch wirksamer,
wenn der Akkumulator in Richtung auf die andere Seite zu ge
kippt werden würde. Da jedoch die Wahrscheinlichkeit, daß
der Akkumulator nach der einen oder der anderen Seite gekippt
wird, im wesentlichen gleich groß ist, und somit auch die Ge
fahr besteht, daß der Akkumulator auf diese Seite zu geneigt
wird, wo sich die Öffnungen befinden, könnte selbst bei rela
tiv mäßigem Kippwinkel Elektrolyt leicht in die Abscheidekammer
eintreten. Daher ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Ablauf/
Entlüftungsöffnung 41 und die Entlüftungsöffnung 42 nahe der
Längs-Mittelebene des Akkumulators angeordnet werden, wie das
in Fig. 4 dargestellt ist.
Nach einem Hauptgesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist
jedem Satz verbundener Zellen 30 a, 30 b und 30 c sowie 30 d, 30 e
und 30 f jeweils eine einzige Abscheidekammer 40 zugeordnet.
Wie bereits oben dargelegt, ist die Zuordnung von lediglich
einer einzigen Abscheidekammer 40 zu einem Satz verbundener
Zellen 30 möglich weil die Verbindungsöffnungen 32 vorhanden
sind; diese Zuordnung von einer einzigen Abscheidekammer 40 zu
einem Satz verbundener Zellen 30 erlaubt einen wesentlich ein
facheren Aufbau, der wiederum Vorteile hinsichtlich der Her
stellung und des Zusammenbaues bringt. Weil nur eine einzige
Abscheidekammer 40 pro Satz verbundener Zellen 30 vorgesehen
ist, wird weiterhin freier Raum in der Deckelanordnung ge
schaffen, um sowohl seitliche Anschlüsse 16 und an der Ober
seite vorgesehene Anschlüsse 17 zu befestigen sowie zur Auf
nahme des versenkten, herausschiebbaren Handgriffes 20. Wie
bereits dargelegt, ist der Aufbau des Handgriffes 20 und der
Aussparung 21 zur Aufnahme dieses versenkbaren Handgriffes
in einer parallelen Patentanmeldung beschrieben, welche die
gleiche Anmelderin am gleichen Tag hinterlegt hat. Obwohl
andere Ausgestaltungen für den Anschluß oder die Anschlüsse
und für den Handgriff möglich sind, kann der Fig. 4 leicht
entnommen werden, daß eine Zuordnung von jeweils einer Ab
scheidekammer zu jeder Akkumulatorzelle die zusätzliche An
ordnung von diesen und weiteren üblichen Anschlüssen und
Handgriffen behindern, stören oder sogar ausschließen würde.
Weiterhin ist ersichtlich, daß im Rahmen der vorliegenden Er
findung auch viele andere Verbindungsanordnungen möglich sind;
dennoch bringt die dargestellte Anordnung mit zwei Sätzen von
drei, untereinander verbundenen Zellen 30 besondere Vorteile
und ist bevorzugt, weil nicht nur ein besonders einfaches
Entlüftungssystem einen besonders wirksamen Gasaustausch
bringt, sondern weil zusätzlich ausreichend freier, horizon
taler Raum innerhalb der Deckelanordnung 12 geschaffen wird,
um dort die Anschlüsse 16 und 17 und den Handgriff 20 unter
zubringen.
Jede Abscheidekammer 40 ist teilweise durch eine obere Boden
fläche 52 begrenzt, die nach unten geneigt auf eine untere Bo
denfläche 51 zuführt, die wiederum nach unten geneigt auf die
Ablauf/Entlüftungsöffnung 51 zuführt. Die obere Bodenfläche 52
bzw. der obere Boden ist von der unteren Bodenfläche 51 (bzw.
unterer Boden 51) durch eine Stufe 53 und die (vertikale) Wand
54 getrennt. Diese vertikale Wand 54 ist in solchem Abstand
zu den Wänden 55 angeordnet, daß der Ablauf des Elektrolyten
von dem oberen Boden 52 über die Stufe 53 zu dem unteren Boden
51 durch Kapillarwirkung verstärkt und unterstützt wird. In
gleicher Weise sind die vertikalen Leisten, Rücken oder Kan
ten 56 benachbart zur Ablauf/Entlüftungsöffnung 41 und nahe
zur Entlüftungsöffnung 42 angeordnet und erstrecken sich in
den Innenraum der Zellen 30 b oder 30 e hinein, so daß der Rück
lauf des Elektrolyten aus diesen Öffnungen 41 und 42 durch
Kapillarkräfte unterstützt und gefördert wird. Von der Unter
seite der Deckelstücke 14 und vom oberen Boden 52 steht eine
Prall- oder Ablenkplatte 57 ab, welche mit der Wand 54 und
den Wänden des Einfüll-Loches 19 zusammenwirkt, um einen ge
wundenen Weg zu bilden, welchem der Elektrolyt folgen müßte,
um die Ausströmöffnung 70 zu erreichen. Zusätzlich hängen von
der Unterseite des Deckelstückes 14 eine Anzahl Prall- oder
Ablenkplatten 60, 61, 62 und 63 bis auf eine Höhe oberhalb
des oberen Bodens 52 heran und dienen dazu, irgendwelche Bla
sen zu zerstören, die sich im Elektrolyten gebildet haben
können, wenn dieser durch die Öffnungen 41 und 42 hindurch
tritt. Weiterhin ist an der Unterseite des Deckelstückes 14
eine Flammensperre 71 üblicher Zusammensetzung befestigt, wel
che auch die Ausströmöffnung 70 überdeckt; diese Flammensperre
70 kann beispielsweise aus mikroporösem Polyproylen bestehen.
Darüber hinaus sind andere Konfigurationen der Bodenflächen,
Wände, Prall- und Ablenkplatten sowie der hängenden Ablenk
platten möglich und können im Rahmen der vorliegenden Erfin
dung angewandt werden, solange die Abscheidekammer ihren vor
gesehenen Zweck erfüllt, nämlich den Elektrolyten zu sammeln
und zurückfließen zu lassen, der gegebenenfalls in die Ab
scheidekammer eingetreten ist.
Nach einem bevorzugten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
soll das hier beschriebene, für die Anwendung in Akkumulatoren
mit flüssigem Elektrolyten geeignete Entlüftungssystem leicht
und bei geringen Kosten in ein Druckentlastungssystem umrüst
bar sein und mit im wesentlichen der gleichen Deckelanordnung
in einem Rekombinations-Akkumulator einsetzbar sein. Wie das
am besten aus einem Vergleich der Fig. 6 und 7 ersichtlich ist,
können diese Umrüstung bzw. Umwandlung dadurch bewirkt werden,
daß die Ablauf/Entlüftungsöffnungen 41 und die Entlüftungs
öffnungen 42 weggelassen werden und daß stattdessen ein Druck
entlastungsventil 100 im unteren Boden 151 jeder Abscheidungs
kammer 140 eingesetzt wird. Darüber hinaus muß weder die Druck
entlastungskammer 140 selbst noch irgendeine Deckelanordnung
in welcher sich diese Druckentlastungskammer befindet, in ir
gendeinem weiteren Detail aus der oben beschriebenen und mit
Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 erläuterten Entlüftungssystem
und der entsprechenden Deckelanordnung 12 modifiziert werden.
Es ist jedoch ersichtlich, daß bestimmte bevorzugte Begrenzun
gen des Entlüftungssystems, etwa hinsichtlich der Öffnungswei
te der Verbindungsöffnungen 32 nicht so bedeutsam sind, wenn
die Deckelanordnung 12 für die Anwendung in einem Rekombina
tions-Akkumulator modifiziert worden ist; dies folgt einfach
daraus, weil in solchen Fällen praktisch kein frei beweglicher
bzw. flüssiger Elektrolyt vorhanden ist.
Zum Druckentlastungsventil 100 gehört ein einseitig verschlos
senes bzw. mit einer Kappe versehenes, im wesentlichen zylin
drisches Rohr 101, das über eine Öffnung 102 in dem unteren
Boden 151 der Abscheidekammer 140 mit dem Innenraum des Akku
mulators in Verbindung steht. Entsprechend dem im Akkumulator-
Innenraum herrschenden Druck steht das Rohr 151 in Verbindung
mit der Abscheidekammer 140 über eine Bohrung 103, welche Boh
rung 103 normalerweise mit einem elastischen Band 104 bedeckt
ist, welche das Rohr 101 umgibt. Die elastischen Eigenschaften
des Bandes 104 sind so gewählt, daß bei vorgegebenen Druck
werten das Band 104 von der Bohrung 103 weg gedrückt wird
und daraufhin Gase aus dem Akkumulator-Innenraum in die Ab
scheidekammer 140 entweichen können. Der Aufbau eines sol
chen Druckentlastungsventils 100 ist bekannt und beispiels
weise in der U.S. Patentschrift 43 28 290 (J. Szymborski
et al.) beschrieben; alternativ können genauso gut andere
bekannte Ausgestaltungen solcher Druckentlastungsventile
verwendet werden. Wie bereits oben in Verbindung mit ande
ren Gesichtspunkten festgestellt, kann abhängig von be
stimmten Vorgaben die genaue Konfiguration der Abscheide
kammer 40 geändert werden. Sofern angestrebt wird, die
Option auf Umrüstung des Entlüftungssystems in ein Druck
entlastungssystem aufrechtzuerhalten, dann soll die Konfi
guration der Abscheidekammer 40 den erforderlichen Raum
vorsehen, vorzugsweise in den unteren Bereichen, um ein
Druckentlastungsventil anzubringen.
Nach weiteren, bevorzugten Ausführungsformen der vorliegen
den Erfindung kann der Akkumulator 10 mit Höhen-Distanz
stücken und Breiten-Distanzstücken 80, 280, 380 ausgerü
stet werden, wie das in den Fig. 8 bis 11 dargestellt ist.
In diesen bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei
dem Akkumulator 10 um die niedrige Form eines Akkumulators
mit Standardbreite und flacher bzw. ebener Oberseite; d.h.
der Akkumulator besitzt eine Höhe, gemessen von der Obersei
te des primären Deckels 13 von ungefähr 18,4 cm und eine
Breite von ungefähr 17,8 cm. Genauso wie das Akkumulator-
Gehäuse 11 und die Deckelanordnung 12 können die Distanz
stücke 80, 280, 380 aus verschiedenen Materialien bestehen;
vorzugsweise handelt es sich um Spritzgußkörper aus einem
thermoplastischen Polymerisat, wie etwa Polypropylen.
Der Körper des Höhen-Distanzstückes 80 weist eine Höhe von
ungefähr 19,0 mm auf, so daß die kombinierte Höhe des Höhen-
Distanzstückes 80 und des Akkumulators 10 angenähert 20,3 cm
(8 Zoll) beträgt; dies ist die Höhe der hohen Form eines
Akkumulators. Die horizontalen Abmessungen des Höhen-Distanz
stückes, d.h. dessen Länge und dessen Breite sind im wesent
lichen gleich den entsprechenden Abmessungen des Akkumulators
10. Das Höhen-Distanzstück 80 ist entfernbar am Boden des
Akkumulators 10 angebracht, und deshalb kann dieser niedere
Akkumulator 10 leicht in den Befestigungseinrichtungen be
festigt werden, die für niedere oder hohe Akkumulatoren
gebräuchlich sind, unabhängig davon, ob diese Befestigungs
einrichtungen in der Höhe verstellbar sind; die Anpassung
erfolgt einfach dadurch, daß das Höhen-Distanzstück 80 an
gebracht oder weggelassen wird.
Der Körper des Distanzstückes 80 ist im wesentlichen hohl
und besteht hauptsächlich aus zwei sich senkrecht schnei
denden Sätzen von parallelen, sich strahlförmig schneiden
den Bauteilen 81, so daß im wesentlichen ein Schachbrett
muster resultiert. In dieser Hinsicht ist die besondere Aus
gestaltung des Distanzstückes nicht wesentlich; es kann ir
gendeine Ausgestaltung gewählt werden, die im wesentlichen
jedoch ausreichend steif und starr ist, um das Gewicht eines
Akkumulators 10 zu tragen; dank der weitgehend hohlen Aus
führungsform resultieren Kostenvorteile, weil nur wenig
Plastikmaterial zur Herstellung des Höhen-Distanzstückes 80
benötigt wird.
Nach einem weiteren bevorzugten Gesichtspunkt der vorliegen
den Erfindung sind in dem Höhen-Distanzstück 80 eine Anzahl
Löcher oder Bohrungen 82 ausgespart, welche nicht nur an die
oberseitigen Anschlüsse eines analog aufgebauten (nicht dar
gestellten) Akkumulators angepaßt sind, und dadurch das
Aufeinanderstapeln von Höhen-Distanzstück und Akkumulator ge
währleisten; zusätzlich ist die Anordnung dieser Löcher oder
Bohrungen 82 so gewählt, daß eine Stapelung der Akkumulatoren
auch dann gewährleistet ist, wenn diese in gleicher oder ent
gegengesetzter Richtung ausgerichtet sind. Naturgemäß ist
die exakte Anordnung und Ausbildung dieser Bohrungen 82 durch
die Größe, Form und Anordnung der oberseitigen Anschlüsse 17
vorgegeben. Weiterhin ist ersichtlich, daß die Höhe der Boh
rungen 82 im Distanzstück und die Höhe der oberseitigen An
schlüsse 17 in aufeinandergestapelten Batterien zusammenwir
ken, um die seitliche Verschiebungsmöglichkeit der gestapel
ten Batterien relativ zueinander zu begrenzen; deshalb kann
mehr als ein Akkumulator aufeinandergestapelt werden und es
wird dennoch eine größere Stabilität erhalten.
Vorzugsweise sind Hakenglieder 83 vorgesehen, um das Distanz
stück 80 entfernbar an dem Akkumulator 10 zu befestigen. Die
se Hakenglieder 83 sind so ausgelegt, daß sie nach rückwärts
gebogen werden können, um die Glieder 83 über Leisten oder
Raststellen 84 (vgl. Fig. 1) einzuhaken und zu lösen, welche
von gegenüberliegenden Seitenwänden des Batteriegehäuses 11
abstehen. An den Hakengliedern 83 können Schlitze 85 ausge
bildet sein, so daß die Entfernung eines Höhen-Distanzstückes
80 durch Einsetzen eines Schraubenziehers in diese Schlitze
und die dadurch mögliche Hebelwirkung erleichtert wird.
Mit gleichem Erfolg können auch andere Einrichtungen und Maß
nahmen zur lösbaren Anbringung eines Höhen-Distanzstückes
80 vorgesehen werden. Beispielsweise kann ein Höhen-Distanz
stück 280 vorgesehen werden - vgl. Fig. 10 -, das ansonsten
weitgehend identisch mit dem Höhen-Distanzstück 80 ist, jedoch
mehrere Hakenglieder 283 aufweist, welche von den beiden gegen
überliegenden Seiten des Höhen-Distanzstückes 280 abstehen,
welche Hakenglieder 283 so ausgelegt sind, daß sie zum Ein
haken und Lösen über die Leisten oder Raststellen 84 nach
rückwärts gebogen werden genauso wie die Hakenglieder 83
am Distanzstück 80. Solange das Distanzstück einerseits
lösbar und andererseits sicher und fest an dem Akkumulator
anbringbar ist, kommt der Ausbildung der Befestigungsmit
tel keine entscheidende Bedeutung zu.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er
findung kann der Akkumulator 10 mit einem Breiten-Distanz
stück 380 ausgerüstet sein, wie das in Fig. 11 dargestellt
ist. Zum Breiten-Distanzstück 380 gehört ein Körper 381
mit erweiterten Seitenteilen 382 und Hakengliedern 383.
Die Länge des Körpers 381 des Breiten-Distanzstückes 380
ist im wesentlichen gleich der Länge des Akkumulators 10;
weiterhin weist der Körper 381 eine minimale Höhe bzw.
Stärke auf; d.h. dieser Körper 381 soll ausreichend hoch
sein, damit das Breiten-Distanzstück 380 die notwendige
strukturelle Festigkeit aufweist; andererseits soll die
Höhe oder Stärke des Breiten-Distanzstückes nicht so groß
sein, daß die Höhe des Akkumulators 10 nennenswert vergrößert
wird, wenn das Breiten-Distanzstück 380 an dem Akkumu
lator 10 angebracht wird. Genauso wie die Körper der Höhen-
Distanzstücke 80 und 280 kann der Körper 381 des Breiten-
Distanzstückes 380 "ausgeschnittene" Bereiche aufweisen,
um die zur Herstellung des Breiten-Distanzstückes 380 er
forderliche Menge Material zu senken, ohne jedoch Kompro
misse hinsichtlich der strukturellen Festigkeit einzugehen.
Die erweiterten Seitenglieder 382 des Breiten-Distanzstückes
380 besitzen zusammengenommen eine Breite von angenähert
6,3 mm, so daß die zusammengenommene Breite des Breiten-
Distanzstückes 380 und des Akkumulators 10 eine Breite von
angenähert 18,4 cm aufweist, nämlich der Breite eines
"breiten" Akkumulators. Die Hakenglieder 383 wirken mit
Leisten oder Raststellen 84 zusammen, um das Breiten
Distanzstück 380 lösbar am Boden des Akkumulators 10 anzubrin
gen. Wie jedoch bereits oben mit Bezugnahme auf die Höhen-
Distanzstücke 80 und 280 ausgeführt, sind alternativ auch
andere Einrichtungen und Maßnahmen möglich, um das Breiten-
Distanzstück 380 lösbar an einem Akkumulator 10 anzubringen.
Ersichtlich kann ein solches Breiten-Distanzstück für einen
schmalen Akkumulator vorgesehen werden, so daß ein solcher
schmaler Akkumulator in Befestigungseinrichtungen befestigt
werden kann, wie sie für breite Akkumulatoren oder Akkumula
toren mit Standardbreite üblich sind. In einem solchen Falle
weisen die Seitenglieder des Breiten-Distanzstückes eine zu
sammengenommene Breite von 12,7 mm oder von 19,0 mm auf, um
die Anpassung an die üblichen Befestigungseinrichtungen für
breite Akkumulatoren oder Akkumulatoren mit Standardbreite
zu gewährleisten.
Schließlich können sowohl Höhen-Distanzstücke 80 wie Breiten-
Distanzstücke 380 an einem niedrigen Akkumulator 10 mit
Standardbreite angebracht werden, um eine Anpassung an die
Befestigungsvorrichtungen von hohen und breiten Akkumulato
ren zu gewährleisten. Solche Höhen-Distanzstücke 80 und
Breiten-Distanzstücke 380 stellen bevorzugte Ausführungs
formen der vorliegenden Erfindung dar, weil sie es ermög
lichen, daß die niedere Form eines Akkumulators 10 mit
Standardbreite in einem sehr großen Prozentsatz aller gängi
gen Kraftfahrzeuge eingesetzt werden kann. Ferner können auch
andere Distanzstücke vorgesehen werden, die analog zu den
Höhen-Distanzstücken 80 und den Breiten-Distanzstücken 380
ausgebildet sind, welche es ermöglichen, Akkumulatoren mit
anderen Außenabmessungen an die herkömmlichen Akkumulator-
Befestigungseinrichtungen anzupassen. Bei Bedarf kann im
Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Distanz
stücken vorgesehen werden, die an irgendwelche Variationen der
Außenabmessungen von Akkumulatoren und Akkumulator-Befestigungs
einrichtungen angepaßt sind, unabhängig davon, ob es sich be
reits um auf dem Markt befindliche Systeme oder erst in Ent
wicklung befindliche Systeme handelt.
Wie oben dargelegt, ist diese Erfindung tatsächlich mit Bezug
nahme auf besondere Ausführungsformen offenbart und erläutert
worden, ohne daß damit eine Beschränkung auf die dargelegten
Ausführungsformen beabsichtigt ist. Für Fachleute ist ersicht
lich, daß verschiedene Modifizierungen und andere Ausführungs
formen möglich sind, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel ist das Entlüftungssystem mit Verbindung eines
sechs Zellen enthaltenden Akkumulators beschrieben worden, der
zwei Sätze von jeweils drei untereinander verbundenen Zellen
aufweist. Obwohl diese Anordnung ausgezeichnete Ergebnisse
liefert, sind innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfin
dung andere Verbindungsanordnungen möglich. Weiterhin ist
das Entlüftungssystem im Zusammenhang mit einer flachen bzw.
ebenen Oberseitengestaltung beschrieben worden; es ist je
doch ersichtlich, daß das beschriebene Entlüftungssystem
leicht an angehobene Oberseitengestaltungen angepaßt werden
kann, sofern es nicht notwendig oder wünschenswert ist, die
mit einer ebenen Oberseitengestaltung möglichen Vorteile aus
zunutzen.
Claims (18)
1. Ein mehrzelliger mit flüssigem Elektrolyten beschickter
Blei/Säure-Akkumulator mit einem Behälter (11),
einer Deckelanordnung (12),
einer oder mehreren Trennwänden (31 a bis 31 e), welche den
Raum innerhalb des Behälters und der Deckelanordnung in
zwei oder mehr Zellen (30) unterteilen, und
mit einem horizontalen Entlüftungssystem,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Entlüftungssystem aufweist:
- a) eine oder mehrere Verbindungsöffnung(en) (32) mit einer den Gasdurchtritt zulassenden und den Elektro lytdurchtritt weitestgehend verhindernden Öffnungs weite in einer oder mehreren Trennwänden (31 a bis 31 e), so daß ein Satz oder mehrere Sätze verbun dener Zellen (30) resultieren;
- b) wenigstens eine Abscheidekammer (40), wobei jedem Satz verbundener Zellen (30) lediglich eine einzi ge Abscheidekammer (40) zugeordnet ist;
- c) eine oder mehrere Entlüftungsöffnung(en) (42) mit einer, den Gasdurchtritt zulassenden und den Elektro lytdurchtritt weitestgehend verhindernden Öffnungs weite zwischen jedem Satz verbundener Zellen (30) und der jeweils zugeordneten Abscheidekammer (40);
- d) eine oder mehrere Ablauf-/Entlüfungsöffnung(en) (41) zwischen jedem Satz verbundener Zellen (30) und der jeweils zugeordneten Abscheidekammer (40), wobei die Öffnungsweite dieser Ablauf-/Entlüftungs öffnung(en) (41) das Entweichen von Elektrolyt aus der Abscheidekammer (40) in die verbundenen Zellen (30) zuläßt und den Eintritt von Elektrolyt aus den verbundenen Zellen (30) in die Abscheidekammer (40) weitestgehend verhindert; und
- e) wenigstens eine Ausströmöffnung (70), welche Gas aus der Abscheidekammer (40) in die Umgebung ent weichen läßt, wobei jeder Abscheidekammer (40) ledig lich eine einzige Ausströmöffnung (70) zugeordnet ist.
2. Der Blei/Säure-Akkumulator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
in einer oder mehreren Trennwänden (31 a bis 31 e) fünf im
wesentlichen runde Verbindungsöffnungen (32) ausgespart
sind; und
zwischen jedem Satz verbundener Zellen (30) und der zuge
ordneten einzigen Abscheidekammer (40) lediglich eine Ent
lüftungsöffnung (42) und lediglich eine Ablauf-/Entlüftungs
öffnung (41) ausgebildet ist.
3. Der Blei/Säure-Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Entlüftungsöffnungen (42) und die Ablauf-/Entlüftungs
öffnungen (41) horizontal ausgerichtete, im wesentlichen
runde Bohrungen oder Kanäle sind.
4. Der Blei/Säure-Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindungsöffnungen (32) und die Entlüftungsöffnungen
(42) nahe einer Ebene angeordnet sind, die im wesentlichen
an die Unterseite der Deckelanordnung (12) angrenzt; und
diese Unterseite im wesentlichen nur negative Konturen auf
weist.
5. Der Blei/Säure-Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Entlüftungsöffnungen (42) und die Ablauf-/Entlüftungs
öffnungen (41) nahe der Längs-Mittelebene des Akkumulators
angeordnet sind.
6. Der Blei/Säure-Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
fünf Trennwände (31 a bis 31 e) vorhanden sind;
die Deckelanordnung (12) einen ersten bzw. primären Deckel
(13) und zwei Deckelstücke (14) aufweist und das horizontale
Lüftungssystem begrenzt; und
das horizontale Entlüftungssystem eine oder mehrere Verbin
dungsöffnungen in den vier äußeren Trennwänden (31 a und 31 b
sowie 31 d und 31 e) aufweist und in der mittleren Trennwand
(31 c) keine Verbindungsöffnungen vorgesehen sind, so daß
zwei Sätze aus drei untereinander verbundenen Zellen ge
bildet werden; und
zwei Abscheidekammern (40) vorhanden sind, von denen je
eine jedem Satz verbundener Zellen zugeordnet ist.
7. Ein mehrzelliger Blei/Säure-Rekombinations-Akkumulator
mit einem Behälter,
einer Deckelanordnung
einer oder mehreren Trennwänden, welche den Raum innerhalb
des Behälters und der Deckelanordnung in zwei oder mehr
Zellen unterteilen und
mit einem Druckentlastungssystem,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Druckentlastungssystem aufweist:
- a) eine oder mehrere Verbindungsöffnung(en) mit einer, den Gasdurchtritt zulassenden und den Elektrolyt durchtritt weitestgehend verhindernden Öffnungs weite in einer oder mehreren Trennwänden, so daß ein Satz oder mehrere Sätze verbundener Zellen resultieren;
- b) wenigstens eine Abscheidekammer (140), wobei jedem Satz verbundener Zellen lediglich eine einzige Abscheidekammer zugeordnet ist;
- c) ein Druckentlastungsventil (100) zwischen jedem Satz verbundener Zellen und der zugeordneten Ab scheidekammer; und
- d) wenigstens eine Ausströmöffnung, welche Gas aus der Abscheidekammer in die Umgebung entweichen läßt, wobei jeder Abscheidekammer lediglich eine einzige Aus strömöffnung zugeordnet ist.
8. Der Blei/Säure-Rekombinations-Akkumulator nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
fünf Trennwände vorhanden sind;
die Deckelanordnung einen ersten oder primären Deckel und
zwei Deckelstücke aufweist und das Druckentlastungssystem
begrenzt; und
das Druckentlastungssystem eine oder mehrere Verbindungs
öffnungen in den vier äußeren Trennwänden aufweist und die
mittige Trennwand frei von Verbindungsöffnungen ist, so
daß zwei Sätze von jeweils drei untereinander verbundenen
Zellen gebildet werden; und
zwei Abscheidekammern vorhanden sind, von denen je eine
jedem Satz verbundener Zellen zugeordnet ist.
9. Der Blei/Säure-Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Akkumulator zusätzlich ein Distanzstück aufweist, und
Mittel zur entfernbaren Anbringung des Distanzstückes am
Boden des Akkumulators vorhanden sind,
wobei das Distanzstück solche Außenabmessungen aufweist,
daß - nach Anbringung an dem Akkumulator - die zusammenge
nommenen Werte der Abmessungen von Distanzstück und Akku
mulator in wenigstens einer Richtung gleich den Abmessungen
eines größeren Akkumulators sind.
10. Der Blei/Säure-Akkumulator nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Akkumulator ein Akkumulator mit niedriger Form ist;
dieser Akkumulator ein Höhen-Distanzstück (80) und Mittel
zur entfernbaren Anbringung dieses Höhen-Distanzstückes
am Akkumulatorboden aufweist;
die horizontalen Abmessungen des Höhen-Distanzstückes im
wesentlichen gleich den horizontalen Abmessungen des Akku
mulators sind; und
das Höhen-Distanzstück eine solche Höhe aufweist, daß - nach
Anbringung an dem niederen Akkumulator - die kombinierte
Höhe des Akkumulators und des Höhen-Distanzstückes im we
sentlichen gleich der Höhe eines Akkumulators hoher Form
ist.
11. Der Blei/Säure-Akkumulator nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Akkumulator zwei oberseitige Anschlüsse aufweist; und
im Körper des Höhen-Distanzstückes Löcher ausgespart sind,
um darin die oberseitigen Anschlüsse eines weiteren, iden
tischen Akkumulators aufzunehmen, so daß solche Akkumulato
ren - einer auf der Oberseite des anderen - stapelbar sind.
12. Der Blei/Säure-Akkumulator nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Akkumulator mit einem Breiten-Distanz-Stück und mit
Mitteln zur entfernbaren Anbringung des Breiten-Distanz-
Stückes am Akkumulatorboden ausgerüstet ist;
die Länge des Breiten-Distanzstückes im wesentlichen gleich
der Akkumulatorlänge ist; und
das Breiten-Distanzstück nur eine minimale Höhe aufweist,
so daß - nach Anbringung an dem Akkumulator - die Akkumulator
höhe nur unwesentlich geändert wird; und
die zusammengenommene Breite des Akkumulators und des
Breiten-Distanzstückes im wesentlichen gleich der Breite
eines breiteren Akkumulators ist.
13. Der Blei/Säure-Akkumulator nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Akkumulator eine Standardbreite aufweist und mit einem
Breiten-Distanzstück sowie mit Mitteln zur lösbaren Anbrin
gung dieses Breiten-Distanzstückes am Akkumulatorboden aus
gerüstet ist;
die Länge des Breiten-Distanzstückes im wesentlichen gleich
der Akkumulatorlänge ist; und
das Breiten-Distanzstück nur eine minimale Höhe aufweist, so
daß - nach Anbringung an diesem Akkumulator mit Standard
breite - die Höhe des Akkumulators nicht wesentlich verändert
wird; und
die zusammengenommene Breite des Akkumulators und des Breiten-
Distanzstückes im wesentlichen gleich der Breite eines Akku
mulators breiter Form ist.
14. Ein Distanzstück für einen Akkumulator,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Distanzstück Mittel zur lösbaren Anbringung am Akkumulator
boden aufweist; und
das Distanzstück solche Außenabmessungen besitzt, daß - nach
Anbringung am Akkumulator - die zusammengenommenen Werte der
Abmessungen des Distanzstückes und des Akkumulators in wenig
stens einer Richtung im wesentlichen gleich der entsprechenden
Abmessung eines größeren Akkumulators sind.
15. Das Distanzstück nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
dieses Distanzstück für die Anbringung an einem Akkumulator
niederer Form bestimmt ist und
das Distanzstück eine solche Höhe aufweist, daß - nach Anbrin
gung an den Akkumulator - die zusammengenommene Höhe des Akku
mulators und des Distanzstückes im wesentlichen gleich der
Höhe eines Akkumulators hoher Form ist.
16. Das Distanzstück nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
dieses Distanzstück für einen Akkumulator niederer Form mit
oberseitigen Anschlüssen bestimmt ist; und
der Körper des Distanzstückes Öffnungen, Aussparungen oder
dergleichen aufweist, welche die oberseitigen Anschlüsse
eines anderen Akkumulators identischer Bauweise aufnehmen,
so daß diese Akkumulatoren - einer auf der Oberseite des
anderen - stapelbar sind.
17. Das Distanzstück nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Distanzstück Mittel zur lösbaren Anbringung am Akkumulator
boden aufweist;
die Länge des Distanzstückes im wesentlichen gleich der Länge
des Akkumulators ist; und
das Distanzstück lediglich eine minimale Höhe aufweist, so
daß - nach Anbringung des Distanzstückes am Akkumulator -
die Höhe des Akkumulators nur unwesentlich verändert wird; und
die zusammengenommene Breite des Akkumulators und des Distanz
stückes im wesentlichen gleich der Breite eines breiteren
Akkumulators ist.
18. Das Distanzstück nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Distanzstück für einen Akkumulator mit Standardbreite
bestimmt ist und Mittel zur lösbaren Anbringung am Akkumulator
boden aufweist;
die Länge des Distanzstückes im wesentlichen gleich der
Akkumulatorlänge ist;
das Distanzstück nur eine minimale Höhe aufweist, so daß
- nach Anbringung des Distanzstückes an dem Akkumulator mit
Standardbreite - die Höhe des Akkumulators nur unwesentlich
geändert wird; und
die zusammengenommene Breite des Akkumulators und des Distanz
stückes im wesentlichen gleich der Breite eines Akkumulators
breiter Form ist.
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