СВИНЦОВЫЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 1999 года по МПК H01M10/06 H01M10/42 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к производству свинцовых аккумуляторов, и может быть использовано на аккумуляторных заводах, ремонтных цехах и мастерских при ремонте аккумуляторных батарей.

Известен электрический аккумулятор, содержащий герметизированные по периметру блоки положительных и отрицательных электродов, разделенных сепараторами, при этом сепаратор выполнен в виде сплошного листа с рамкой, в которой укреплен отрицательный электрод /см. А.С. СССР N 803779, МКИ H 01 M 10/12, Б.И. N 15, 1682/ [1].

Однако данная конструкция аккумулятора не обеспечивает достаточной долговечности аккумуляторной батареи, так как оползание активной массы положительного электрода в процессе его работы приводит к накоплению сульфата хотя и более равномерному, так как сепаратор выполнен в виде сплошного листа с рамкой, в которой укреплен отрицательный электрод, предусмотренный в данной конструкции аккумулятора, что неизбежно приводит к появлению коротких замыканий между разноименными электродами из-за герметизации блоков электродов по периметру и отсутствии шламового пространства и сокращению срока службы аккумулятора такой конструкции.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является конструкция аккумуляторной батареи с выдувным сосудом с перегородками, блоками разноименных электродов, разделенные сепараторами и установленные в поддон с опорными призмами, при этом поддон выполнен за одно целое с опорными призмами и перегородками /см. А.С. СССР N 494800 МКИ H 01 M 1/02, 1979/ [2].

Однако конструкция аккумулятора не обеспечивает достаточной долговечности аккумуляторной батареи, а только увеличивает емкость батареи, так как поддон выполнен за одно целое с опорными призмами и перегородками. Благодаря этому создается дополнительный запас электролита по всей высоте, увеличивая емкость батареи.

В процессе работы аккумулятора данной конструкции происходит оползание активной массы положительного электрода и накопление сульфата, что неизбежно приводит к появлению коротких замыканий между разноименными электродами из-за герметизации блоков электродов по периметру, что приводит к сокращению срока службы аккумуляторной батареи.

Таким образом, задача, решаемая в предложенном изобретении заключается в увеличении срока службы аккумуляторной батареи, его долговечности за счет увеличения срока эксплуатации разнородных электродов в каждой секции /банке/ батареи аккумулятора своевременным удалением накапливающихся шламов на дне по периметру и в межэлектродном зазоре разнородных электродов в процессе работы аккумуляторной батареи. При этом обеспечивается исключение возникновения коротких замыканий между разноименными электродами в каждой секции /банке/ аккумуляторной батареи за счет удаления накапливающихся шламов на дне и одновременного смыва и удаления шламов имеющихся также в межэлектродном зазоре в каждой секции /банке/ аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации аккумулятора.

Для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата в аккумуляторной батарее, состоящей из корпуса, содержащей секции /банки/ с положительными и отрицательными электродами, разделенные сепараторами, и электролит, корпус аккумулятора снабжен внутри опорными призмами, согласно изобретению в нижней части на стенках каждой секции /банки/ у основания выполнены боковые резьбовые отверстия с установленными пробками, а отверстия выполнены через одну секцию /банку/ на каждой из противоположных стенок батареи, при этом стенки корпуса аккумуляторной батареи в нижней части выполнены утолщенными, при этом отношение утолщенной части стенок корпуса к толщине стенки равно 1,4 - 1,6, а отношение высоты утолщенной части к высоте корпуса батареи составляет 0,3 - 0,35, а отношение диаметра бокового отверстия к толщине утолщенной части корпуса составляет 0,7- 0,9.

Достижение обеспечиваемого изобретением технического результата стало возможным благодаря тому, что конструкция корпуса аккумуляторной батареи с боковыми резьбовыми отверстиями в нижней его утолщенной части в каждой секции /банке/ батареи обеспечивает своевременное удаление образующегося и накапливающегося в процессе работы аккумулятора шлама от электродов на дне корпуса и в межэлектродном зазоре в каждой банке аккумуляторной батареи и этим исключающих возникновение коротких замыканий между разноименными электродами по мере накоплений шлама в процессе работы аккумулятора и приводящих к сокращению срока службы и долговечности аккумуляторной батареи. Этим достигается "нормальная" работа разнородных электродов в каждой секции /банке/ батареи аккумулятора в процессе эксплуатации без возникновения коротких замыканий в межэлектродном зазоре каждой секции, что и обеспечивает увеличение продолжительности работы электродов аккумуляторной батареи, и при этом достигается увеличение срока службы и долговечность аккумулятора. Что и является задачей, решаемой предлагаемым изобретением.

Именно заявляемая конструкция аккумулятора в совокупности с известными техническими решениями обеспечит увеличение срока службы, его долговечности и механическую прочность и надежность. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемая конструкция аккумулятора образует единый изобретательский замысел [1],[2].

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что из уровня техники не известны технические решения, содержащие совокупность признаков, сходных или эквивалентных заявляемому. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен свинцовый аккумулятор, общий вид на фиг. 2 - его разрез, на фиг. 3 - вариант выполнения бокового резьбового отверстия с установленной в нем резьбовой пробкой.

Свинцовый аккумулятор содержит корпус 1, секции /банка/ 2, перемычки 3, пробки наливного отверстия 4, полюсные штыри 5, комплект разноименных электродов 6, сепараторы 7, крышка 8 замоноличивания /зафиксирована/ в корпусе 1 мастикой 9.

Боковая резьбовая пробка 10 установлена в боковом отверстии утолщения 11 выполненной в нижней части корпуса 1 с наружной и внутренней стороны. Отверстия 12 выполнены в выступах-ребрах 13 и в утолщениях 11 корпуса 1. При этом отверстия 12 выполнены перпендикулярно осям 4, проходящим по середине каждой секции /банок/ 2 аккумуляторной батареи. При этом боковые резьбовые пробки 10 установлены в боковых резьбовых отверстиях, выполненных на каждой из противоположных стенок аккумуляторной батареи через одну секцию /банку/2 в квадратных /прямоугольных/ углублениях 12, выполненных в утолщении 11 корпуса 1, и дополнительно зафиксированы с корпусом 1 мастикой 9. Так на одной стенке аккумуляторной батареи боковые отверстия с резьбовыми пробками 10 выполнены по оси секций /банок/ I, III, V, а на противоположной стенке - по оси секций /банок/ II, IV, VI /см. фиг. 1./. На фиг. 3 приведен вариант выполнения бокового резьбового отверстия с резьбовой пробкой 10 при выполнении утолщения 11 корпуса 1 аккумулятора с внутренней стороны.

Из-за выполненных на каждой из противоположных стенок аккумулятора боковых резьбовых отверстий /см. фиг. 1/, снижающих его механическую прочность и надежность в процессе эксплуатации аккумулятора, нижняя часть корпуса 1 аккумулятора выполнена утолщенной, при этом отношение утолщенной 11 части корпуса 1 к толщине стенок корпуса составляет 1,4 - 1,6. В целях экономии материала стенка корпуса 1 аккумулятора вместо утолщенной по всей высоте выполнена разностенной по высоте, так отношение высоты утолщенной 11 части корпуса ко всей высоте корпуса 1 аккумулятора составляет 0,3 - 0,35.

Для удаления шлама от электродов аккумуляторной батареи без дополнительных сопротивлений при промывке секций /банок/ 2 батареи и обеспечения механической прочности и надежности в процессе эксплуатации аккумулятора отношение диаметра отверстия 12 к толщине утолщенной части стенок корпуса составляет 0,7 - 0,9. Для более полного удаления шлама со дна секций /банок/ 2 батареи при их промывке отверстия 12 в выступах-ребрах 13 и боковые резьбовые отверстия с установленными резьбовыми пробками 12 выполнены в наиболее нижней отметке корпуса 1.

Предлагаемая по изобретению аккумуляторная батарея работает следующим образом.

Срок удаления шлама от "работающих" электродов аккумулятора из секций /банок/ 2 и их промывка осуществляется после определенного срока эксплуатации аккумулятора по времени, равном периоду времени периодически текущего ремонта аналогичной по емкости аккумулятора обычной стандартной конструкции.

Аккумуляторная батарея устанавливается на подставке на некоторой высоте, выше емкости-поддона /на чертеже не показан/ для слива электролита из секций /банок/ 2 аккумуляторной батареи, затем установленные в углублениях 15 корпуса резьбовые пробки 10 освобождаются от дополнительно фиксирующей их с корпусом 1 мастики 9, после чего отвертываются резьбовые пробки 10, установленные в боковых резьбовых отверстиях каждой секции /банки/ 2 на противоположных стенках аккумулятора, затем отвертываются последовательно на каждой секции /банке/ 2 аккумуляторной батареи пробки 4 наливного отверстия и сливается весь электролит из всех секций /банок/ 2 аккумулятора. Емкость со слитым электролитом из секций /банок/ 2 аккумулятора с содержащим некоторое количество шлама убирается для дальнейшей утилизации электролита. Вместо этой емкости на его место устанавливается емкость для сбора и удаления накопившегося шлама на дне каждой секции /банки/ 2 аккумуляторной батареи от электродов в процессе эксплуатации аккумулятора, а также имеющихся шламов в межэлектродном зазоре каждой секции /банки/ 2 аккумуляторной батареи. Вставляется шланг с наконечником в наливное отверстие секции /банки/ 2 аккумуляторной батареи и по шлангу подается вода под избыточным давлением, при этом имеющийся на дне каждой секции /банки/ 2 шлам с водой образует мелкодисперсную смесь воды и шлама-пульпу, и эта пульпа под избыточным давлением воды по отверстиями 12, выполненным в выступах-ребрах 13, и боковому резьбовому отверстию в корпусе 1, открываемому резьбовой пробкой 10, сливается в поддон. При этом водой смывается образующийся в процессе работы электродов шлам в межэлектродном зазоре на дно секций /банок/ 2, образуя с водой пульпу, и эта пульпа также смывается в поддон из секций /банок/ 2 по боковому отверстию открываемой пробкой 10.

После слива образующейся в процессе удаления и промывки пульпы из секций /банок/ 2 аккумуляторной батареи и их окончательной промывки, определяемой визуально по цвету и содержанию шлама в сливаемой воде по боковому резьбовому отверстию каждой секции /банки/ 2 аккумулятора, резьбовые пробки 10 завертываются в боковых отверстиях каждой секции /банки/ 2 аккумулятора, затем дополнительно фиксируются с корпусом 12 мастикой 9 в углублениях корпуса 1.

Заливается электролит в секции /банки/ 2 аккумуляторной батареи определенной плотности, и аккумуляторная батарея заряжается по обычному режиму. Аккумулятор после зарядки готов к эксплуатации.

А в прототипе при выполнении текущего ремонта аккумуляторной батареи по удалению шлама от "работающих" электродов накопившегося в процессе эксплуатации на две секции /банок/ 2 и в межэлектродном зазоре, а также промывки электродов и всех секций /банок/ 2 аккумуляторной батареи необходимо выполнить вскрытие, разделение и выемку блоков электродов из банок, удаление шлама со дна банок, промывку электродов и секции /банок/, установку блоков электродов и соединение их между собой в батарею, приварку крышек и пайку выводов, а иногда замену отдельных электродов, сепараторов и крышек при поломке, при разборке и сборке аккумуляторной батареи и при этом требуется дорогостоящее специальное оборудование для вскрытия, разделения и выемки электродных блоков из корпуса аккумулятора.

Использование предлагаемого аккумулятора по сравнению с прототипом позволяет обеспечить следующие преимущества:
- Уменьшить продолжительность и трудоемкость текущего ремонта аккумулятора удалением шлама от электродов, промывкой секций /банок/ батареи аккумулятора водой под избыточным давлением из шланга вместо вскрытия, разделения и выемки блоков электродов из корпуса, промывки электродов, приварки крышек и пайки выводов, и при этом требуется дорогостоящее оборудование. А в предлагаемой конструкции аккумулятора промывка и удаление шлама от работающих электродов секций /банок/ аккумуляторной батареи осуществляется водой под избыточным давлением из шланга и открытием боковых резьбовых отверстий и при этом без разборки и сборки аккумуляторной батареи, без дорогостоящего оборудования для вскрытия, разделения и выемки блоков электродов, соединения секций /банок/ в батарею, приварки крышек и пайки выводов.

- Уменьшить трудоемкость и себестоимость ремонта аккумуляторной батареи при сульфатации в процессе эксплуатации относительно новых аккумуляторов, так как при обычной конструкции аккумуляторов необходимо практически полностью разбирать и собирать аккумуляторную батарею после промывки всех секций /банок/ батареи с использованием специального оборудования, а в предлагаемой конструкции аккумулятора шлам от электродов, накапливающихся на дне по периметру секций /банок/ и образующихся в межэлектродном зазоре смывается водой из шланга при открытых резьбовых отверстиях на каждой секции /банке/ батареи аккумулятора.

- Увеличить срок периодичности капитального ремонта аккумуляторов с заменой отработанных разноименных электродов своевременным смывом и удалением накапливающихся в секциях /банках/ батареи электродных шламов в процессе эксплуатации аккумулятора, а это увеличивает срок эксплуатации и долговечность аккумуляторной батареи.

- Увеличить долговечность аккумулятора за счет увеличения срока службы разноименных электродов своевременным удалением электродных шламов, образующихся и накапливающихся на дне и в межэлектродном зазоре в каждой секции /банке/ батареи и этим исключающих возникновение коротких замыканий в межэлектродном зазоре в процессе эксплуатации аккумулятора и "нормальную работу" без коротких замыканий разнородных электродов в течение эксплуатационного срока эксплуатации аккумуляторной батареи.

- Облегчить консервацию аккумулятора при длительном хранении за счет слива и промывки секций /банок/ батареи. То есть обеспечивается хранение аккумулятора в сухом состоянии, что облегчает и транспортировку, и консервацию аккумулятора на длительное хранение без ущерба для них.

Вышесказанное позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретение "Свинцовый аккумулятор" соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к свинцовым аккумуляторам. Изобретение позволяет повысить срок службы, долговечность свинцовых аккумуляторов и уменьшить продолжительность, трудоемкость и себестоимость текущего ремонта аккумуляторной батареи. Это достигается тем, что свинцовый аккумулятор содержит корпус, секции, перемычки, пробки наливного отверстия, полюсные штыри, комплект разноименных электродов, сепараторы и крышку, замоноличенную в корпусе мастикой. Боковые резьбовые пробки установлены в боковом резьбовом отверстии утолщения корпуса с наружной или внутренней стороны. Отверстия выполнены в выступах-ребрах корпуса. При этом отверстия выполнены перпендикулярно плоскости электродов. Пробки установлены на каждой из противоположных стенок батареи через одну секцию. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Свинцовая аккумуляторная батарея, состоящая из корпуса, содержащая секции с положительными и отрицательными электродами, разделенные сепараторами, и электролит, а корпус снабжен опорными призмами, отличающаяся тем, что корпус выполнен разной толщины (разностенной) по высоте, нижняя часть стенки корпуса выполнена утолщенной, отверстия в выступах-ребрах и боковые отверстия с установленными пробками выполнены в каждой секции в наиболее нижней отметке корпуса, а боковые резьбовые отверстия с установленными пробками выполнены в каждой соседней секции батареи на противоположных стенках корпуса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение утолщенной части стенок корпуса к толщине стенки равно 1,4 - 1,6, а отношение высоты утолщенной части к высоте корпуса батареи составляет 0,30 - 0,35. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение диаметра бокового отверстия к толщине утолщенной части корпуса составляет 0,7 - 0,9.