УКАЗАТЕЛЬ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ Российский патент 2015 года по МПК H01M2/00 

Изобретение относится к аппаратам и устройствам, например аккумуляторным батареям, непосредственно преобразующим химическую энергию в электрическую энергию, и может применяться в различных отраслях, в таких, как транспорт, промышленность, и в других отраслях народного хозяйства, то есть там, где имеется необходимость в источнике постоянного тока низкого напряжения как в стационарных, так и в мобильных установках.

Известен [1] индикатор плотности электролита, который встроен в крышку аккумуляторной батареи. При полностью заряженной аккумуляторной батарее появляется зеленая точка, при частично разряженной аккумуляторной батарее появляется темный индикатор без зеленой точки, прозрачный или светло-желтый, желтый цвет указывает на чрезмерное понижение уровня электролита вследствие длительного перезаряда аккумуляторной батареи или ее естественного износа. Характерным недостатком такого индикатора, как и для других цветовых индикаторов, является то, что они не показывают конкретного значения плотности электролита, а охватывают широкий диапазон плотности электролита. По ним нельзя определить тенденцию изменения плотности электролита, то есть, как меняется плотность электролита в процессе эксплуатации: она увеличивается или уменьшается. Так как аккумуляторная батарея входит в общую систему электрооборудования, то в зависимости от тенденции изменения (в сторону увеличения или уменьшения), можно судить не только о степени заряженности электролита аккумуляторной батареи, но и о состоянии электрооборудования в целом и осуществить заблаговременно соответствующие регулирующие воздействия. Определить границы цвета индикатора от прозрачного до светло-желтого цвета также проблематично.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является [2] индикатор заряженности аккумулятора, включающий шарик-поплавок зеленого цвета, расположенный над пластинами, который всплывает, когда электролит при зарядке достигает определенной плотности. Недостатком индикатора данной конструкции является то, что с его помощью невозможно количественно определить плотность электролита. В широком диапазоне заряженности от 63 до 100% индикатор показывает одно и то же значение - зеленый цвет.

Таким образом, недостатком известных конструкций индикаторов заряженности аккумуляторных батарей является то, что они не показывают численного значения плотности электролита, а именно важно знать численное значение плотности электролита в данный момент времени, в какую сторону уменьшения или увеличения меняется плотность электролита. Установлено, что уровень заряженности аккумуляторной батареи при зеленом цвете индикатора существующих конструкций (при цветном индикаторе) может колебаться от 63 до 100% заряженности. То есть, нет конкретности, не понятно, в какую сторону смещается плотность электролита, в сторону увеличения или в сторону уменьшения. Это очень важно, так как при неисправной системе электрооборудования в целом, плотность электролита может повышаться, то есть может быть перезарядка. При перезарядке возможно рассыпание активной массы и выход аккумуляторной батареи из строя. Также возможна недозарядка, особенной зимой, что также отрицательно сказывается на работоспособности и надежности аккумуляторной батареи.

Целью изобретения является разработка удобного указателя плотности электролита аккумуляторной батареи, позволяющего количественно определить плотность электролита в процессе эксплуатации, тенденцию ее изменения и тем самым повышать точность определения не только степени заряженности электролита аккумуляторной батареи, но и общего состояния системы электрооборудования в целом.

На фиг.1 показана конструкция предлагаемого указателя, вид сбоку, где приняты следующие обозначения: 1 - корпус аккумуляторной батареи, 2 - глазок (линза увеличивающая), 3 - шкала круговая, 4 - трубка спиральная, 6 - поплавок шариковый, 7 - электролит, 8 - отверстия боковые.

На фиг.2 показана конструкция указателя, вид сверху, где цифрой 5 обозначены числовые отметки круговой шкалы 3, остальные обозначения те же, что и на фиг.1. С целью упрощения на фиг.2 числовые отметки круговой шкалы показаны только в виде штрихов.

Конструктивно, предлагаемый указатель плотности электролита аккумуляторной батареи состоит из следующих основных элементов: прозрачной спиральной трубки 4 с боковыми отверстиями (фиг.1) из кислотостойкого материала, например из стекла с установленным внутри поплавком в форме круглого шарика 6 оранжевого цвета, круговой шкалы 3 с нанесенными на ней по окружности числами, указывающими плотность электролита. Свободные концы спиральной трубки имеют диаметр, меньший, чем диаметр шарика, что предохраняет выпадение шарика из спиральной трубки в процессе монтажа или эксплуатации, а наличие боковых отверстий выравнивает плотность электролита в трубке и вокруг нее. Спиральная трубка по высоте имеет диаметр спирали переменного размера, который снизу вверх увеличивается и наверху достигает значения, равного диаметру заливного отверстия. Так как при нормальном уровне заряженности плотность электролита должна находиться в пределах нормальной плотности, например от 1,23…1,31 г/см³, то шкалу лимба можно проградуировать, например, в пределах 1,23-1,25-1,27-1,29-1,31 г/см³. Предельные значения плотности 1,23 и 1,31, соответственно ниже и выше которых эксплуатировать аккумулятор нельзя. Среднее значение - 1,27. Поэтому, на лимбе число 1,27 (среднее значение плотности) окрашено в зеленый цвет, а числа 1,23 и 1,31 (предельные значения) - в красный цвет. При осмотре сверху через глазок 2, по положению шарика 6 относительно чисел на круговой шкале 3 можно определить плотность электролита аккумуляторной батареи. Для приведенного примера, при нахождении шарика 6 около числа 1,23 и ниже, требуется зарядка аккумулятора. При нахождении шарика 6 около числа 1,31 аккумулятор заряжен до верхнего допустимого предела, его можно эксплуатировать, если идет процесс зарядки, то зарядку необходимо прекратить или проверить состояние электрооборудования в целом. То есть, установить, по какой причине продолжается зарядка аккумуляторной батареи, когда плотность электролита уже достигла верхнего предельного значения.

Известно, что оранжевый цвет воспринимается глазом наблюдателя лучше, чем остальные цвета, в том числе лучше, чем и зеленый цвет. Поэтому, в предлагаемом указателе шарик имеет оранжевый цвет, что облегчает наблюдателю определение положения шарика относительно отметок круговой шкалы. Предельные значения (минимальное и максимальное) плотности окрашены в красный цвет, а среднее - в зеленый. Такое цветовое оформление элементов указателя целесообразно с точки зрения эргономики и повышает удобство и точность определения положения шарика относительно отметок круговой шкалы.

При других предельных значениях плотности электролита числа могут быть другими, здесь это приведено в качестве примера.

Указатель плотности устанавливается в заливное отверстие аккумулятора как показано на фиг.1 и 2 в процессе изготовления аккумулятора. Спиральная трубка 4 располагается симметрично оси О - О¹ заливного отверстия. Круговая шкала 3 при установке (монтаже) ориентируется относительно шарика 6 так, чтобы шарик располагался против соответствующей отметки, равной данной плотности электролита в момент сборки. Для этого после зарядки аккумулятора замеряется плотность электролита, например с помощью ареометра, это значение запоминается и шкала в процессе ее монтажа, равной данной плотности электролита, устанавливается соответствующей отметкой против шарика. Спиральная трубка 4 должна быть утоплена в электролит 7. Такое первоначальное расположение шарика и лимба позволяет в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи при ее контроле определить, какая плотность электролита в данный момент и в какую сторону она меняется в процессе эксплуатации.

Предлагаемый указатель плотности аккумуляторной батареи работает следующим образом. По мере изменения плотности электролита 7 шарик 6 перемещается по спирали по высоте вверх или вниз. При уменьшении плотности электролита перемещается вниз, а при повышении - вверх. Положение шарика 6 относительно числовой отметки на круговой шкале 3 контролируется через глазок 2 в виде увеличивающей линзы. Необходимо отметить, что шарик совершает перемещение вверх или вниз не по прямой, а по спирали, совершая сложное движение.

Технический эффект от применения предложенного указателя плотности электролита аккумуляторной батареи заключается в упрощении контроля и повышении точности определения плотности электролита, что позволяет оперативно принимать решение по соответствующему обслуживанию аккумуляторной батареи или электрооборудования в целом. Если в процессе эксплуатации плотность электролита смещается в сторону увеличения против допустимого максимального значения плотности (что также не желательно), это может быть сигналом того, что в системе электрооборудования не все нормально. Если в процессе эксплуатации плотность электролита смещается в сторону уменьшения против допустимого минимального значения (что также не желательно), это тоже может быть сигналом того, что в системе электрооборудования не все нормально. То есть, указатель предложенной конструкции позволяет не только определить текущую плотность электролита, но и контролировать тенденцию ее изменения в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи, а также дает информацию не только о состоянии аккумуляторной батареи через такой показатель, как плотность электролита, но и информацию о состоянии электрооборудования в целом, чем существующие устройства для этой цели. Все это в совокупности позволяет повысить надежность и ресурс не только аккумуляторной батареи, но системы электрооборудования в целом.

Источники информации

1. Daewoo Nexia. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. М.: Издательский дом Третий Рим. 2007. - 332 с.: ил. +эл. Схемы, стр.204.

2. Автомобильный аккумулятор. Индикатор заряженности аккумулятора. Герметизированные автомобильные аккумуляторы с иммобилизованным электролитом, www.powerinfo.ru/accumulator-car.php копияна сайте (рис.1).

Изобретение относится к аккумуляторным батареям, непосредственно преобразующим химическую энергию в электрическую энергию. Технический результат заключается в упрощении оперативного контроля и повышении точности определения плотности электролита, это с одной стороны, с другой, указатель позволяет проследить тенденцию изменения плотности электролита в процессе эксплуатации. В конечном итоге это позволяет повысить надежность работы и увеличить ресурс аккумуляторной батареи. Указатель плотности электролита аккумуляторной батареи состоит из следующих основных элементов: прозрачной спиральной трубки из кислотостойкого материала с установленным внутри поплавком в форме круглого шарика оранжевого цвета, круговой шкалы с нанесенными на ней по окружности числами, указывающими плотность электролита. Свободные концы спиральной трубки имеют диаметр, меньший, чем диаметр шарика, что предохраняет выпадение шарика из спиральной трубки в процессе монтажа или эксплуатации. Для выравнивания плотности электролита в трубке и вокруг нее по ее боковым поверхностям выполнены отверстия. Указатель плотности монтируется в отверстие заливной горловины аккумуляторной батареи в следующей последовательности. Прозрачная спиральная трубка устанавливается соосно в заливное отверстие аккумуляторной батареи, при этом трубка должна полностью утопать в электролите. Сверху, соосно спиральной трубке и перпендикулярно к ее оси устанавливается круговая шкала с нанесенными числами, указывающими плотность электролита. При этом текущая плотность электролита известна, например замеряется ареометром. Так как спиральная трубка полностью утоплена в электролите, то находящийся в ней шарик всплывает и устанавливается в определенном положении по высоте при данной плотности. Поворотом круговая шкала устанавливается числом, соответствующим текущей плотности электролита, против шарика и в таком положении фиксируется. Сверху отверстие закрывается глазком в виде увеличивающейся линзы. 2 ил.

Указатель плотности электролита аккумуляторной батареи, отличающийся тем, что в заливной горловине аккумулятора соосно с отверстием заливной горловины размещена прозрачная спиральная трубка из кислотостойкого материала, например, из стекла, внутри которой находится с возможностью перемещения по трубке поплавок в форме круглого шарика оранжевого цвета, причем шарик изготовлен из кислотостойкого материала с низким коэффициентом трения, сверху, соосно и перпендикулярно к оси спиральной трубки расположена круговая шкала, на которой последовательно нанесены числа, указывающие плотность электролита в пределах от минимального до максимального значения плотности, причем спиральная трубка с боковыми отверстиями имеет диаметр переменного размера, увеличивающийся снизу вверх, и полностью утоплена в электролите, а ее концы имеют диаметр, меньший, чем диаметр шарика, числа на шкале, соответствующие крайним (минимальному и максимальному) значениям плотности электролита, окрашены в красный цвет, а среднее - в зеленый цвет, заливная горловина закрыта глазком в виде увеличивающей линзы.