DE2415033A1 - DEVICE FOR DETERMINING THE DENSITY OF THE ELECTROLYTE IN THE CELL OF AN ELECTRIC LEAD ACCUMULATOR - Google Patents
DEVICE FOR DETERMINING THE DENSITY OF THE ELECTROLYTE IN THE CELL OF AN ELECTRIC LEAD ACCUMULATORInfo
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Description
Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte des in der Zelle eines elektrischen Bleiakkumulators enthaltenen Elektrolyten Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte des in der Zelle eines elektrischen Bleiakkumulators enthaltenen Elektrolyten.Device for determining the density of the in the cell of an electrical Lead accumulator containing electrolytes The invention relates to a device to determine the density of the contained in the cell of an electrical lead-acid battery Electrolytes.
zs ist bekannt, daß man durch Messen der Dichte der Schwefelsäure, die den Slektrolyten in elektrischen Bleiakkumulatoren bildet, eine sehr zuverlässige Angabe über den Ladezustand der Zelle, in der die Messung erfolgt, erhält. Eine solche Dichtemessung kann bei Bleiakkumulatoren angewendet werden einmal, um den sufladevorgang zu kontrollieren und zum anderen um einen Entladevorgang zu verfolgen hierbei läßt sich währen¢ des Entladevorganges aufgrund der durch Messung ermittelten Säuredichte und derjenigen Säuredichte, die in der voll aufgeladenen Zelle vorhanden war, die jeweilige Kapazität der Zelle - berechnen~ Bei Bleiakkumulatoren stellt man die Säuredich,te mit einem Aerometer fest. Diese Art der Bestimmung der Säuredichte wird in aller Regel bei Kraftwagenbatterien verwendet. Für Batterien mit einer großen Anzahl von Zellen ist diese Art der Messung nicht zufriedenstellend, einmal deshalb nicht, weil sie zeitraubend ist und zum anderen weil sie nicht ungefährlich in der Handhabung ist und außerdem zu unerwünschten Ver#chmutzungen der Saure und zu einem Säureschwund führt.It is known that by measuring the density of sulfuric acid, which forms the electrolyte in electrical lead accumulators, a very reliable one Information about the state of charge of the cell in which the measurement is made. One Such density measurement can be applied to lead accumulators once to the to control the charging process and on the other an unloading process This can be followed during the discharge process on the basis of the measurement determined acid density and the acid density in the fully charged Cell was present, the respective capacity of the cell - calculate ~ For lead-acid batteries the acid density is determined with an aerometer. This way of determining the Acid density is usually used in vehicle batteries. For batteries with a large number of cells this type of measurement is not satisfactory, on the one hand not because it is time-consuming and on the other hand because it is not harmless in handling and also to undesired contamination of the acid and leads to acid depletion.
In der Technik ist allgemein eine Methode zur Bestimmung der Säuredichte bekannt, bei der die in einem geschlossenen Behälter aufgenommene Säure über zwei in unterschiedliche Tieren in die Säure eintauchende Rohre gleichmäßig mit Luft beaufschlagt und anschließend die Luft aus dem Behälter abströmen gelassen wird, wobei die sich hierbei zwischen den Rohren einstellende Druckdifferenz, die von einem Meßinstrument abgelesen wird, einen Meßwert zur Ermittlung der Dichte des Elektrolyten bildet. Diese Methode, die mit an den Behälter anzuschließenden Luftleitungen arbeitet, ist wohl geeignet zur Stationären unordnung an einem Behälter. Bei Bleiakkumulatoren ist jedoch eine solche stationäre Anordnung der Luft leitungen und des Messinstrumentes aus an sich selbstverständlichen Gründen nicht möglich, so daß diese Meßmethode für die Bestimmung der oäuredichte bei solchen Akkumulatoren bisher keine anwendung gefunden hat. Bei in Betrieb befindlichen Akkumulatoren ist nämlich zur Bestimmung der Säuredicht1 nur eine kurze, nicht aber eine stationäre Messung möglich, so daß die Luftleitungen mit dem Meßinstrument nur kurzzeitig in Verbindung gebracht werden können. Hinzu kommt, daß die für die Luftleitungen erforderlichen Anschlüsse an der Zelle verschlossen gehalten werden müssen und nur zum Zwecke der Messung geöffnet werden dürfen, um während des rauhen Betriebes, denen die Akkumulatoren beispielsweise in Kraftwagen unterworfen sind, ein Austreten des Elektrolyten mit Sicherheit zu verhindern. In the art, there is a general method of determining acid density known, in which the acid taken up in a closed container over two Pipes immersed in the acid in different animals evenly with air pressurized and then the air is allowed to flow out of the container, whereby the pressure difference that is established between the pipes is determined by a measuring instrument is read, a measured value to determine the density of the Forms electrolytes. This method that with attached to the container to be connected Air lines works, is probably suitable for stationary mess on a container. In lead batteries, however, such a stationary arrangement of the air lines and the measuring instrument not possible for obvious reasons, so that this measuring method for the determination of the acid density in such accumulators has not yet found any application. When the batteries are in operation namely, to determine the acid density1 only a short one, but not a stationary one Measurement possible, so that the air lines with the measuring instrument are only briefly in Can be linked. In addition, the necessary for the air lines Connections on the cell must be kept closed and only for the purpose of Measurement may be opened during the rough operation that the accumulators for example in motor vehicles are subject to leakage of the electrolyte Prevent security.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anwendung dieser an sich bekannten Meßmethode auch für Akkumulatoren zu ermöglichen und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Meßausrüstung schnell und einfach an eine Zelle anschließbar und wieder lösbar ist, ohne daß die Gefahr einer Leckage gegeben ist, so daß ein und dieselbe Meßausrüstung zum schnellen Messen der Säuredichte bei einer Vielzahl von Einzelzellen kurzfristig möglich isto Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Deckel des Akkumulators für jede Zelle zwei getrennte, die unterschiedlich tief in den Elektrolyten eintauchenden Rohre tragende, je mit einer in das zugeordnete Rohr übergehenden Sackbohrung und mit radialen in das obere Ende der Sackbohrung mundenden Querbohrungen ausgestattete Anschlußnippel befestigt: sind, die je einen axial zur Sackbohrung verschiebbaren, die Querbohrungen verschließenden O-Ring tragen, und daß auf die Anschlußnippel steckbuchsenartig aufsetzbare Verbindungskörper vorgesehen sind, die zu einem Druckmesser führende, der Zufuhr und der Abfuhr der Luft zu und aus der Zelle dienende Luftleitungen tragen und derart ausgebildet sind, daß sie in auf die Anschlußnippel aufgestecktem Zustand durch Verschiebung der O-ßinge unter gleichzeitiger Abdichtung gegenüber der Atmosphäre die Querbohrungen mit den Luftleitungen verbinden.The invention is based on the task of applying this to enable known measuring method for accumulators and a device to create, with which the measuring equipment can be quickly and easily connected to a cell and can be released again without the risk of leakage, so that a and the same measuring equipment for quick measurement the acid density with a large number of individual cells is possible at short notice o This task is according to the invention achieved in that in the cover of the accumulator two for each cell separate tubes carrying the tubes immersed in the electrolyte to different depths, each with a blind hole merging into the associated pipe and with a radial in the upper end of the blind bore opening cross bores equipped connection nipple attached: are each one axially displaceable to the blind hole, the transverse bores Wear sealing O-ring, and that on the connection nipple like a socket attachable connecting bodies are provided which lead to a pressure gauge, the supply and removal of air to and from the cell are used for air lines and are designed in such a way that they are plugged onto the connection nipple by shifting the O-rings while at the same time sealing off from the atmosphere connect the cross bores with the air lines.
Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß d~e Querbohrungen in eine der Aufnahme des O-Ringes dienende Ringnut des Anschlußnippels münden, die in Aufschieberichtung des Verbindungs körpers in eine konisch sich erweiternde Gleitfläche übergeht, und daß der Verbindungskörper eine den den O-Ring tragenden Kopf des Anschlußnippels übergreifende Ausnehmung besitzt, die eine den Kopf mit radialem Abstand umgreifende Bohrung aufweist, die am offenen Ende der Ausnehmung in eine Bohrung größeren Durchmessers übergeht, die beim Aufschieben des Verbindungskörpers auf den Anschlußnippel mit ihrer radialen und ihrer zylindrischen Fläche in dichtendem Kontakt mit dem auf der konischen Gleitfläche des anschlußnippels gehaltenen O-Ring tritt.Another feature is that the cross bores in a The annular groove of the connecting nipple, which serves to accommodate the O-ring, opens out in the push-on direction the connecting body merges into a conically widening sliding surface, and that the connecting body is one that carries the O-ring Head of Connection nipple cross recess has a head with a radial Has spacing encompassing hole, which at the open end of the recess in a Bore of larger diameter passes over when the connecting body is pushed on on the connection nipple with its radial and its cylindrical surface in sealing Contact with the O-ring held on the conical sliding surface of the connection nipple occurs.
Weiter kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß die Stirnfläche des Anschlußnippels zwei sich kreuzende, rillenförmige, einen Luftdurchtritt bildende Ausnehmungen besitzt.The invention is further characterized in that the end face of the connection nipple two intersecting, groove-shaped, an air passage forming Has recesses.
Weiter besteht die Erfindung darin, daß die Anschlußnippel der Zelle in geringem Abstand nebeneinander angeordnet sind, und daß ein einteiliger, die beiden Luftleitungen tragender bzw.The invention also consists in that the connection nipple of the cell are arranged at a small distance next to each other, and that a one-piece, the supporting or supporting both air ducts
bildender Verbindungskörper vorgesehen ist.forming connecting body is provided.
Eine abgewandelte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß der Verbindungsköcper aus einem die Luftleitung bildenden Schlauch besteht, essen Innendurchmesser größer als der Durchmesser des den O-Ring tragenden Kopfes des Anschlußnippels und geringer als der Außendurchmesser des in der ringförmigen Nut aufgenommenen O-Ringes ist, und daß die konisch sich erweiternt de Gleitfläche für den O-Ring in eine zweite, den O-Ring bei aufgestecktem Schlauch aufnehmende Ringnut übergeht.A modified embodiment is characterized in that the The connecting body consists of a hose that forms the air line and has an inner diameter larger than the diameter of the head of the connecting nipple carrying the O-ring and less than the outer diameter of the one in the annular groove recorded O-ring is, and that the conically widening de sliding surface for the O-ring merges into a second annular groove that receives the O-ring when the hose is attached.
Die beiliegenden Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, und es bedeutet: Fig. 1 schematische Darstellung des Meßprinzips, Sig. 2 Darstellung im Schnitt der Anschlußvorrichtung bestehend aus einem im Zellrendeckel angeordneten Anschlußnippel und einem an der Mißausrüstung vorgesehenen Verbindungskörper, Fig. 3 Aufsicht gemaß Fig. 2, Fig. 4 Darstellung des Anschlußnippels im Schnitt in vergrößertem-Maßstab, wobei auf der linken Seite k der Nippel ohne Verbindungskörpers auf Seite B der Nippel mit teilweise aufgeschobenem Verbindungskörper gezeigt ist, Fig. 5 Darstellung einer abgewandelten Austührungsform gemäß Fig. 4.The accompanying drawings show an exemplary embodiment of the invention, and it means: Fig. 1 a schematic representation of the measuring principle, Sig. 2 Representation in section of the connection device consisting of one in the cell cover arranged connection nipple and a connection body provided on the misequipment, Fig. 3 plan view according to Fig. 2, Fig. 4 representation of the connection nipple in section on an enlarged scale, with k on the left side k the nipple without connecting body on side B the nipple is shown with the connecting body partially pushed on, FIG. 5 shows a modified embodiment according to FIG. 4.
Das Meßprinzip gemäß 2'in. 1 ist folgendes. In einer Akkumulato -zelle 1 befinden sich zwei Rohre 2, 3, die in die Anschlußvorrichtungen 4, 5 münden. Wenn'die Säuredichte gemessen werde soll, wird eine Meßvorrichtung, bestehend aus einem Instrument 6 und zwei der liuftzuführung und Abführung dienende Leitungen 7 und 8 über die Anschlußleitungen 9, 10 mit den Anschluß-Vorrichtungen 4, 5 verbunden. Bei der Messung wird Luft in gleichen Mengen durch die Leitungen 7, 9 bzw. 8, 10 in die Zelle über die Rohre 2 und 3 geleitet. In der Zelle münden die rohre 2, 3 mit einem Niveauunterschied H ein. Im Verhältnis zum Säurespiegel hat die bei Entlastung ausströmende Luft zwei unterschiedliche Drücke, P1 und P2. Dieser Druckunterschied wiid mit dem Instrument 6 gemessen, und bei dem 1#veauunterschied H kann die bauredichte einfach mit der Formel f P1 P2 H berechnet werden.The measuring principle according to 2'in. 1 is the following. In an accumulator cell 1 there are two pipes 2, 3 which open into the connection devices 4, 5. If the Acid density is to be measured, a measuring device consisting of an instrument 6 and two lines 7 and 8 serving for the air supply and discharge via the Connection lines 9, 10 connected to the connection devices 4, 5. When measuring air is transferred in equal quantities through lines 7, 9 and 8, 10 into the cell pipes 2 and 3 passed. The pipes 2, 3 open into the cell with a level difference H a. In relation to the acid level, the air flowing out during relief has two different pressures, P1 and P2. This pressure difference corresponds to the instrument 6 measured, and with the 1 # level difference H, the building density can simply be measured with the Formula f P1 P2 H can be calculated.
Wenn auch zur Messung Luft verwendet wird, befindet sich doch die Anschlußvorrichtung in einer sehr korrosiven Umgebung, wodurch sich die Verwendung üblicher Rohrkupplungen und dergleichtn verbietet. Die erfindungsgemäßen Anschlußvprrichtungen tragen sämtlichen zu stellenden Bordetungen in vollem Umfange Rechnung Wie die Fig. 2 zeigt, ist auf dem Deckel der Zelle 1 mittels einer Überwurfmutter ein Nippel 14 angeordnet, neben dem, wie Fig. 3 zeigt, ein benachbarter zweiter Nippel 14 angeordnet ist; beide Nippel 14 sind von einem Rahmen 11 umgeben, in den nach Art einer Steckbuchse ein Verbindungskörper 12 einsteckbai ist, der mit zwei den Nippeln 14 entsprechenden Ausnehmungen 15i versehen ist. An die Ausnehmungen 15 des Verbindungskörpers 12 sind die Leitungen 9, 10 mit dem Meßinstrument 6 angeschlossen.If air is also used for the measurement, it is there Connection device in a very corrosive environment, which makes the use common pipe couplings and the like. The connection devices according to the invention wear all bordering to be presented in full invoice As shown in FIG. 2, the cell 1 is on the lid by means of a union nut a nipple 14 is arranged, next to which, as FIG. 3 shows, an adjacent second one Nipple 14 is arranged; both nipples 14 are surrounded by a frame 11, in the in the manner of a socket, a connecting body 12 is insertable with two the nipples 14 corresponding recesses 15i is provided. The recesses 15 of the connecting body 12, the lines 9, 10 are connected to the measuring instrument 6.
Wie die Abb. 4 zeigt, besitzt der Nippel 14 eine oberseitig geschlossene Sackbohrung 22, die in das Rohr 2 bzw. 3 übergeht, das in die Elektrolytflüssigkeit der Zelle 1 eintaucht.As Fig. 4 shows, the nipple 14 has a closed top Blind bore 22, which merges into the tube 2 or 3, which is in the electrolyte liquid cell 1 is immersed.
Am oberen Ende der Sackbohrung 22 sind Querbohrungen 23 angeordnet, die in eine Ringnut 24 münden, die durch einen 0-Ring aus elastischem Material geschlossen gehalten sind, wie die Seite h der Fig. 4 zeigt. In Aufschubrichtung des Verbindungskörp#ers 12 schließt sich an die Ringnut 24 eine nach unten sich verbreiternde als Gleitfläche für den 0-Ring dienende Konusfläche 17 an. Die Ausnehmung 15 des Verbindungskörpers 12, die in die Leitung 10 bzw. 9 übergeht, besitzt eine Bohrung 20, die in ihrem Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des den 0-Ring 13 in der Ringnut 24 aufnehmenden Kopfes des Nippels 14.At the upper end of the blind hole 22, transverse bores 23 are arranged, which open into an annular groove 24 which is closed by an O-ring made of elastic material are held, as the side h of FIG. 4 shows. In the pushing-on direction of the connecting body 12 adjoins the annular groove 24 as a sliding surface that widens downwards for the 0-ring serving conical surface 17. The recess 15 of the connecting body 12, which merges into the line 10 or 9, has a bore 20 in its The diameter is greater than the outer diameter of the O-ring 13 in the annular groove 24 female head of nipple 14.
an die Bohrung 20 schließt sich am freien Ende der Ausnehmung eine Bohrung 18 größeren Durchmessers an. Diese bohrung 18 besitzt eine radial gerichtete Ringfläche 16 und eine zylindrische Fläche. Wenn, wie die Seite B der Fig. 4 zeigt, der Verbindungskörper 12 auf den Nippel 14 aufgeschoben wird, tritt die Ringfläche 16 mit der Oberfläche des O-Ringes 13 in eingriff und verschiebt ihn auf der Gleitfläche 17 unter elastischer Verformung so weit, daß bei voll aufgeschobenem Verbindungskörper die Querbohrungen 23 6 #egenüber der Atmosphäre durch den O-Xing 13 abgedichtet sind, der in dichtende Anlage einmal an der Gleitfläche 17 zum anderen an der radialen Ringfläche 16 und der zylindrischenFläche der Bohrung 18 gehalten ist. An der Stirnseite des Kopfes sind quer gerichtete Aus- -nehmungen 19 vorgesehen, so daß die zur Messung erforderliche Luft über die Leitung l#, die Ausnehmungen 1i, den radialen durch die Bohrung 20 gebildeten Spalt, die geöffneten Querbohrungen 23, und die Sackbohrung 21 und das Rohr 3 in die Zelle gelangen kann. Die Messung der Druckdifferenz erfolgt bei aufgeschkbenem Verbindungskörper. Wenn der Verbindungskörper von dem Nippel 14 abgezogen wird, gleitet der O-Ring 13 zufolge seiner Elastizität auf der Gleitfläche 17 nach oben und hält die Querbohrungen 23 geschlossen und dichtet damit die Zelle 1 gegenüber der Atmosphäre ab.to the bore 20 closes at the free end of the recess Hole 18 of larger diameter. This bore 18 has a radially directed Annular surface 16 and a cylindrical surface. If, as the side B of Fig. 4 shows, the connecting body 12 is pushed onto the nipple 14, the annular surface occurs 16 engages the surface of the O-ring 13 and moves it on the sliding surface 17 under elastic deformation so far that when the connecting body is fully pushed on the cross bores 23 6 # are sealed off from the atmosphere by the O-Xing 13 are, the one in sealing contact on the sliding surface 17 on the other hand on the radial Ring surface 16 and the cylindrical surface of the bore 18 is held. At the front of the head transversely directed recesses 19 are provided so that the measurement required air through the line l #, the recesses 1i, the radial through the hole 20 formed gap, the opened transverse bores 23, and the blind hole 21 and the tube 3 can get into the cell. The pressure difference is measured with attached connecting body. When the connecting body from the nipple 14 is pulled off, the O-ring 13 slides due to its elasticity on the sliding surface 17 upwards and keeps the transverse bores 23 closed and thus seals the cell 1 towards the atmosphere.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Nippel 14 und der Verbindungs körper 12 können auf einfache Weise schnell zur Durchführung einer kurzen Messung miteinander durch Aufstecken in Eingriff gebracht werden, wobei Gewähr dafür geboten ist, daß sowohl vor als auch nach der Messung selbsttätig der Nippel 14 gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen ist, Der Nippel 14 und der Anschlußköprer 12 können aus einem korrosionsbeständigen Material bestehen; durch die erfindungsgemäße Anordnung der Sackbohrung 22 mit ihren Querbohrungen 23 ist praktisch keine korrosive Umgebung mehr gegeben, da nur zur Durchführung der Messung die Querbohrungen 23 geöffnet, nach erfolgter Messung aber sofort wieder selbsttätig verschlossen werden, so daß praktisch eine korrosive Atmosphäre-nicht entstehen kann.The nipple 14 designed according to the invention and the connecting body 12 can be used in a simple way to quickly carry out a short measurement with each other be brought into engagement by plugging, ensuring that both before and after the measurement, the nipple 14 automatically relative to the atmosphere is completed, the nipple 14 and the connecting body 12 can be made of a corrosion-resistant Material consist; by the inventive arrangement of the blind hole 22 with their Cross bores 23 is practically no more corrosive environment, since only for Carrying out the measurement, the transverse bores 23 open, but after the measurement has taken place are immediately closed again automatically, so that practically a corrosive atmosphere-not can arise.
Die Figur. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des nippels 14 und des Verbindungskörpers, die insbesondere dann geeignet sind, wenn ein längerer ruder dauernder Anschluß der Meßausrichtung gewünscht wird, wie es beispielsweise zur Beobachtung des Aufladevorganges der Batterei wünschenswert ist. Ber Nippel 14 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gemäß Sig. 4 Er unterscheidet sich von dieser dadurch, daß im Anschluß an die Gleitfläche 17 neben der oberen Ringnut 24 zusätzlich eine zweite Ringnut 25 vorgesehen ist. Die susnehmungen 19 am Kopf des Nippels 14 sind gerundet ausgeführt, um einen einwandfreien Luftdurchtritt zu gewährleisten. Der Verbindungskörper besteht aus einem Schlauch 21, dessen Innendurchmesser, wie die Fig. 5 zeigt, größer ist als der Durchmesser des Kopfes des Nippels 14, jedoch kleiner ist als der Außendurchmesser des in der oberen Ringnut 24 aufgenommenen O-Ringes. Beim Aufschieben des aus dem elastischen Schlauch 21 bestehenden Ver-Windungskörpers auf den Nippel 14, trifft die Stirnseite des Schlauches 21 auf den in der#Hingnut 24 befindlichen O-Ring 13 auf, weitet sich ihn übergreifend aus und verschiebt ihn auf der Gleitfläche 17, bis er in die untere Ringnut 25 gelangt, wo er unter seiner eigenen Elastizität und unter Wirkung der Elastizität des Schlauches 21 dichtend gegenüber der Atmosphäre gehalten ist. Wenn der Schlauch 21 von dem Nippel 14 abgezogen wird, kehrt der O-Ring 13 mit dem Schlauch 21 auf der Gleitfläche 17 in die obere Ringnut 24 zurück, in der er#festgehalten wird, wo daß der Schlauch ohne Mitnahme des O-Ringes 13 von dem Nippel 14 abgezogen werden kann.The figure. 5 shows a modified embodiment of the nipple 14 and the connecting body, which are particularly suitable when a longer ruder permanent connection of the measurement alignment is desired, as for example to observe the charging process of the battery is desirable. About nipples 14 corresponds essentially to the embodiment according to Sig. 4 It differs from this in that following the sliding surface 17 next to the upper Annular groove 24, a second annular groove 25 is also provided. The receptions 19 on the head of the nipple 14 are rounded to ensure a flawless To ensure air passage. The connection body consists of a hose 21, the inner diameter of which, as FIG. 5 shows, is greater than the diameter of the head of the nipple 14, but smaller than the outer diameter of the upper annular groove 24 received O-ring. When pushing the out of the elastic Hose 21 existing twisting body on the nipple 14, meets the end face of the hose 21 onto the O-ring 13 located in the # Hingnut 24, widens it extends across and moves it on the sliding surface 17 until it is in the lower Annular groove 25 arrives where it is under its own elasticity and under the action of The elasticity of the hose 21 is kept sealing against the atmosphere. if the hose 21 is withdrawn from the nipple 14, the O-ring 13 reverses with the hose 21 on the sliding surface 17 back into the upper annular groove 24 in which he # held is where that the hose is withdrawn from the nipple 14 without entrainment of the O-ring 13 can be.
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