СВИНЦОВЫЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 2008 года по МПК H01M10/06 

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при конструировании и производстве свинцовых аккумуляторов.

Известен автомобильный свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом (Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов. - М.: ЗАО «КЖИ "За рулем"», 2003 г. - С.17). Известен свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, завернутых в конверт из кислотостойкой синтетической ткани, разделенных сепараторами, и электролит (авторское свидетельство SU 1690027 A1, Н01М 10/12, 07.11.1991).

Недостатком известных аккумуляторов является затрудненный отвод выделяющихся в процессе работы аккумулятора газов, обусловленный плотным прижатием друг к другу всех перечисленных элементов аккумулятора при их установке после сборки в моноблок, накопление пузырьков газа в придонных слоях электролита, прилегающих к нижним граням электродов аккумулятора, и как следствие этого - снижение безопасности работы аккумулятора, обусловленное возможностью взрыва или воспламенения газа при смешении с кислородом воздуха на поверхности электролита.

В соответствии с основными положениями "теории двойной сульфатации" (Бологовский В.И., Вайсгант З.И. Эксплуатация, обслуживание и ремонт свинцовых аккумуляторов. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - С.17-31) в процессе работы аккумулятора, особенно при его саморазряде и заряде, на положительных электродах выделяется в виде пузырьков газообразный кислород, а на отрицательных электродах - газообразный водород, причем интенсивность этого процесса при заряде аккумулятора выше, чем при его саморазряде. Образующиеся пузырьки газа отрицательно сказываются на работе аккумулятора, безопасности его работы и должны удаляться из аккумулятора.

На фиг.1 изображена схема известной конструкции автомобильного аккумулятора, на фиг.2 - схема предлагаемой конструкции свинцового аккумулятора, на фиг.3 - схема сил, действующих на пузырьки газа.

На фиг.1 представлена схема известной конструкции автомобильною аккумулятора, состоящего из блока отрицательных электродов 1, блока положительных электродов 2, электролита 3, сепараторов 4, моноблока 5.

Однако, как показали проведенные автором экспериментальные исследования, конструкция существующих автомобильных аккумуляторов не в полной мере обеспечивает естественный газоотвод. Так установлено, что при бездействии аккумулятора в результате процессов саморазряда и при его заряде на отрицательном электроде выделяется значительное количество водорода, часть из которого накапливается в придонных слоях электролита, прилегающих к нижним граням отрицательных электродов аккумулятора 7, в виде пузырьков 6, которые в силу конструктивных особенностей аккумулятора - его плотной сборки, до момента достижения ими определенного объема не могут самостоятельно подняться на поверхность.

Вместе с тем при наклоне корпуса моноблока аккумулятора на угол более 15 град. от вертикальной оси пузырьки газа активно поднимаются па поверхность из придонных слоев электролита, проходя между боковыми гранями электродов 8 и боковой стенкой моноблока 5.

Технический результат направлен на решение задачи улучшения газоотвода из автомобильного аккумулятора и повышения безопасности его работы.

Технический результат достигается тем, что в автомобильном свинцовом аккумуляторе, содержащем блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом, нижние грани положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу.

Отличительными признаками является то, что нижние грани положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу.

На фиг.2 изображена схема предлагаемой конструкции свинцового аккумулятора. Аккумулятор состоит из блока отрицательных электродов 1, блока положительных электродов 2, электролита 3, сепараторов 4, моноблока 5.

Предлагаемое устройство свинцового аккумулятора заключается в следующем.

Свинцовый аккумулятор содержит блок отрицательных 1 электродов и блок положительных электродов 2, разделенных между собой сепараторами 4 и помещенных в сосуд (моноблок) 5, заполненный электролитом 3, в котором нижние грани 7 положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу.

Предлагаемый свинцовый аккумулятор более совершенен по сравнению с известным, так как обеспечивает эффективный газоотвод из придонных слоев электролита и повышает безопасность его работы за счет того, что нижние грани 7 положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу.

Такое конструктивное исполнение электродов и сепараторов обусловливает возникновение боковой составляющей выталкивающей силы, действующей на пузырьки 6 образующегося газа по касательной к образующим линиям нижних граней электродов и перемещающей их от центра к боковым граням электродов 8, после чего под действием выталкивающей силы пузырьки газа свободно вдоль боковых стенок моноблока 5 поднимаются на поверхность и удаляются из аккумулятора. Это исключает накопление значительного количества газа, в частности водорода, в придонных слоях электролита и возможность его взрыва или воспламенения при смешении с кислородом воздуха на поверхности электролита.

Выполнение нижних граней положительных, отрицательных электродов и сепараторов полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу, обеспечивает наибольшую величину площади поверхности электродов аккумулятора при заданных их геометрических размерах, используемую в процессе работы аккумулятора, при условии обеспечения надежного газоотвода из придонных слоев электролита.

На фиг.3 изображена схема сил, действующих на пузырьки газа, находящиеся в придонных слоях электролита, прилегающих к нижним граням электродов аккумулятора.

Под действием выталкивающей силы F_в, направленной вертикально вверх, возникают две ее составляющие силы: F_н - сила нормального давления пузырька газа 6 на нижнюю грань 7 электрода аккумулятора, и сила F_б - боковая сила, направленная по касательной к образующей линии нижней грани электрода 7 и стремящаяся переместить пузырек газа 6 в сторону боковой стенки моноблока 5. Причем величина F_б будет определяться величиной F_в и кривизной линии, образующей нижнюю грань 7 электрода, и будет возрастать по мере перемещения пузырька газа от середины электрода к ею краям, повышая тем самым надежность удаления газа из придонных слоев электролита в процессе работы аккумулятора.

В результате такого расклада действующих сил пузырек газа переместится в сторону боковой грани 8 электрода, после чего под действием выталкивающей силы F_в поднимется на поверхность электролита 3 и будет удален из аккумулятора.

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при конструировании и производстве свинцовых аккумуляторов. Техническим результатом изобретения является улучшения газоотвода из автомобильною аккумулятора и повышение безопасности его работы. Согласно изобретению свинцовый аккумулятор содержит блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом. Нижние грани положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу. 3 ил.

Свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом, отличающийся тем, что нижние грани положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу.