| Приоритеты: |
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении свинцовых аккумуляторов. Согласно изобретению вентиляционные отверстия расположены в крышке или пробке аккумулятора и представляют собой два несоосных соединенных между собой отверстия (которые могут иметь в поперечном сечении форму круга, овала, многоугольника, а вдоль своей оси – форму конуса, спирали, ломанной), образующие лабиринтовый канал, начало которого лежит на внутренней поверхности крышки или пробки аккумулятора, а конец лежит на внешней поверхности крышки или пробки аккумулятора; причем лабиринтовый канал огибает вертикальную ось симметрии крышки или пробки аккумулятора. Техническим результатом является обеспечение непроливаемости электролита из аккумулятора при его наклоне до 120° при сохранении беспрепятственного удаления газов, образующихся в аккумуляторе, простота изготовления. 2 ил.
Рисунки к патенту РФ 2414770
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении свинцовых аккумуляторов.
Известна вентиляционная пробка свинцового аккумулятора (Дасоян М.А., Агуф И.А. Основы расчета, конструирования и технологии производства свинцовых аккумуляторов. Л.: Энергия, 1978. С.64-65), выбранная в качестве аналога, которая способствует беспрепятственному удалению газов (водород, кислород), образующихся в аккумуляторе, а также служит для закрытия отверстия для заливки в аккумулятор электролита и воды.
Недостатком известной вентиляционной пробки является то, что вентиляционное отверстие расположено на вертикальной оси симметрии пробки, в результате чего при наклоне аккумулятора (что имеет место при транспортировке и установке аккумулятора на объект) происходит выливание из него электролита. Кроме того, недостатком аналога является также то, что в аккумулятор вода может быть долита только до определенной высоты, поскольку как только эта высота будет достигнута – перекрывается отверстие для выхода газа (Дасоян М.А., Агуф И.А. Основы расчета, конструирования и технологии производства свинцовых аккумуляторов. Л.: Энергия, 1978. С.65, 1-й абзац сверху); это создает сложности при обслуживании аккумулятора, требующем корректировки плотности электролита путем доливки воды.
В качестве прототипа выбрана пробка с клапаном (Дасоян М.А., Агуф И.А. Основы расчета, конструирования и технологии производства свинцовых аккумуляторов. Л.: Энергия, 1978. С.65-66), в корпус которой вмонтирован свинцовый грузик с резиновым клапаном. Под действием силы тяжести грузик ложится на горизонтальную плоскость, расположенную внутри корпуса пробки. Клапан, который свободно крепится к грузику, открывает отверстие, расположенное в нижней части корпуса пробки. Газ, скапливающийся в аккумуляторе, свободно проходит через паз, имеющийся в грузике, и далее через отверстие крышки в окружающую среду.
Недостатком прототипа является то, что при наклоне и переворачивании аккумулятора грузик отходит от горизонтальной плоскости корпуса и тянет за собой клапан, который закрывает отверстие в корпусе пробки, тем самым препятствуя выходу газа их аккумулятора (Дасоян М.А., Агуф И.А. Основы расчета, конструирования и технологии производства свинцовых аккумуляторов. Л.: Энергия, 1978. С.66, 1-й абзац сверху). Кроме того, недостатком прототипа является также сложность изготовления.
Дополнительным недостатком и аналога и прототипа является то, что эти вентиляционные системы могут быть установлены только в пробке аккумулятора.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков аналога и прототипа и на решение задачи по обеспечению непроливаемости электролита из аккумулятора при его наклоне до 120° при сохранении беспрепятственного удаления газов, образующихся в аккумуляторе.
Поставленная задача достигается тем, что по-новому решена конструкция системы вентиляционных отверстий для удаления газов из свинцового аккумулятора: вентиляционные отверстия расположены в крышке или пробке аккумулятора и представляют собой два несоосных соединенных между собой отверстия (которые могут иметь в поперечном сечении форму круга, овала, многоугольника, а вдоль своей оси – форму конуса, спирали, ломанной), образующие лабиринтовый канал, начало которого лежит на внутренней поверхности крышки или пробки аккумулятора, а конец лежит на внешней поверхности крышки или пробки аккумулятора; причем лабиринтовый канал огибает вертикальную ось симметрии крышки или пробки аккумулятора.
Сопоставительный анализ с системами для удаления газов из свинцового аккумулятора показывает, что предлагаемое решение является новым.
Сущность изобретения поясняется фиг.1-2 и состоит в следующем. Система вентиляционных отверстий может быть расположена в крышке (фиг.1-I) или пробке (фиг.1-II) аккумулятора. Вентиляционные отверстия представляют собой два несоосных соединенных между собой отверстия 1 и 2, которые могут иметь в поперечном сечении форму круга, овала, многоугольника, а вдоль своей оси – форму конуса, спирали, ломанной. Отверстия 1 и 2 образуют лабиринтовый канал, начало которого А лежит на внутренней поверхности крышки или пробки аккумулятора, а конец В лежит на внешней поверхности крышки или пробки аккумулятора; причем лабиринтовый канал огибает вертикальную ось симметрии m крышки или пробки аккумулятора. Газы, образующиеся в аккумуляторе, попадают в лабиринтовый канал через его начало А и затем через конец В удаляются в окружающую среду.
При наклоне аккумулятора до 120° обеспечивается непроливаемость электролита из него при сохранении беспрепятственного удаления газов, образующихся в аккумуляторе, поскольку при наклоне электролит из аккумулятора никогда не достигнет конца лабиринтового канала В и, соответственно, не будет выливаться из аккумулятора. На фиг.2 приведены примеры расположения системы вентиляционных отверстий в пробке при наклоне аккумулятора на 90°. В случае варианта а: поскольку в аккумуляторе имеется незаполненное электролитом подкрышечное пространство, то при наклоне аккумулятора электролит не достигает начала лабиринтового канала А и, соответственно, не попадает в отверстия 2 и 1 и не выливается из аккумулятора. В случае варианта б: электролит из аккумулятора попадает в отверстие 2, но не достигает точки пересечения отверстий К (поскольку в аккумуляторе имеется незаполненное электролитом подкрышечное пространство). В результате в обоих вариантах электролит никогда не достигнет В и не выльется из аккумулятора. При этом во всех случаях обеспечивается беспрепятственное удаление газов, образующихся в аккумуляторе. При расположении системы вентиляционных отверстий в крышке будет иметь место аналогичный механизм.
По аналогии с прототипом была изготовлена система вентиляции аккумулятора, а также предлагаемая система вентиляционных отверстий. Как показал эксперимент, в отличие от прототипа, предлагаемая система вентиляционных отверстий обеспечивает непроливаемость электролита из аккумулятора при его наклоне до 120° при сохранении беспрепятственного удаления газов, образующихся в аккумуляторе. При этом предлагаемая система может быть расположена или в пробке аккумулятора, или в его крышке. При расположении системы в крышке появляется возможность замены вентиляционной пробки на пробку без отверстий («глухую» пробку, выполняющую только функцию закрытия отверстия для заливки в аккумулятор электролита и воды); при этом появляется возможность расположения отверстия для заливки в аккумулятор электролита и воды в любом месте крышки, а не по центру крышки.
В отличие от прототипа, предлагаемая система характеризуется простотой изготовления.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Система вентиляционных отверстий для удаления газов из свинцового аккумулятора, отличающаяся тем, что вентиляционные отверстия расположены в крышке или пробке аккумулятора и представляют собой два несоосных соединенных между собой отверстия (которые могут иметь в поперечном сечении форму круга, овала, многоугольника, а вдоль своей оси – форму конуса, спирали, ломаной), образующие лабиринтовый канал, начало которого лежит на внутренней поверхности крышки или пробки аккумулятора, а конец лежит на внешней поверхности крышки или пробки аккумулятора; причем лабиринтовый канал огибает вертикальную ось симметрии крышки или пробки аккумулятора.
По сложности внутренних процессов и опасности составляющих веществ аккумулятор на автомобиле является исключительным изделием, требующим обеспечения необходимых условий для поддержания своей заряженности в изменяющихся условиях работы. Батареи постоянно совершенствуются: создаются новые материалы, применяются новые технологии при изготовлении. Неизменными остаются только применение аккумуляторной серной кислоты и процесс заряда для приведения изделия в состояние готовности к работе. В таком состоянии стартерные аккумуляторы и ожидают нас на прилавках магазинов. И какие же они все разные: по цвету материала корпусов и крышек, по наличию или отсутствию ручек для переноски и крышечек, закрывающих полюсные выводы, по наличию пробок заливных отверстий или полного их отсутствия, если батарея снабжена надписью «необслуживаемая».
Рассмотрим эти особенности с позиции доступности контроля состояния, общего режима обслуживания в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи, полезности, безопасности и удобства. Если, например, заливные отверстия закрыты, что не всегда удобно при обслуживании батареи. Вот варианты:
- Пробки сблокированы по три штуки. Неудобно и непрактично.
- Все шесть пробок скреплены общей планкой, которая при открытии отверстий часто обламывается. Неудобно и непрактично.
- Пробки с резьбой имеют выступающую над крышкой часть для удержания при
завинчивании.Удобно и практично.
- Утопленные пробки имеют шлицевой разрез (под прямую отвертку), их можно
отвернуть даже монеткой. Если шлиц крестообразный, то таких отверток большого размера нет, приходиться «мудрить». Шлицы «сворачиваются» и отвернуть пробки становится проблематично. Неудобно и непрактично.
- Вентиляция из банок осуществляется по общему каналу вдоль крышки с выходом на её
торцевых сторонах. Одно отверстие в большинстве случаев закрыто глухой пробкой, либо оба отверстия ничем не закрыты. Неудобно.
- Вентиляция из банок осуществляется через отверстия (не более 1 мм.) в пробках около
шлица. При заворачивании и отворачивании пробок это отверстие часто повреждается смятием пластмассы и отход газов перекрывается. Непрактично.
- Имеются пробки, в которых вентиляционное отверстие находится в самом шлице-вом
пазе. В нём оседает пыль, которая под воздействием влажного выходящего газа превращается в грязь и перекрывает канал. Непрактично.(Имеются батареи вообще без пробок, так называемые «необслуживаемые». Из всех мероприятий по обслуживанию в них не предусмотрено одно – доливка дистиллированной воды. Они рассчитаны на идеальный режим эксплуатации при полном отсутствии каких-либо неисправностей в электрооборудовании. Но в любом случае более или менее интенсивно уровень электролита в банках всё-таки понижается. Это приводит к увеличению плотности электролита и, как следствие, – к снижению ресурса батареи. У такого аккумулятора имеются вентиляционные отверстия, через которые происходит удаление газов. На выходе канала, газы осушаются пористым фильтром от сопутствующей влаги (электролита), однако убыль неизбежна. Причина этого явления – в неизбежном электролизе воды при заряде батареи (без которого она функционировать не может). Расход резервного уровня над блоками пластин в любом аккумуляторе на автомобиле индивидуален, идеальных (лабораторных) условий в эксплуатации бывает крайне мало.
Если пробки в аккумуляторе просто необходимы для контроля заряженности и поддержания условий равномерного использования ресурса электродов, то ручки служат элементом удобства при переносе батареи, при снятии и установке. Они должны быть очень надёжными и обладать, как минимум, двукратным запасом прочности, быть удобными в пользовании. Этим требованиям ручки не всегда отвечают полностью: прогибаются, выскакивают из креплений, обрываются или обламываются, в результате тяжёлый аккумулятор падает. Последствия могут быть самыми плачевными.
Резервный уровень электролита в разных батареях различный: от 20 до 40 мм. У некоторых из них снаружи на корпусе нанесены уровни «max» и «min». Как по ним ориентироваться, доливая воду в банки, если корпус непрозрачен? Хорошо, когда внутри банок тубус имеет загнутую полоску для максимального уровня электролита, она хорошо видна и служит прекрасным ориентиром. Вот бы всем так!
Применение сепараторов в виде конверта на пластинах привело к отказу от установки призм в нижней части банок. Установка пластин в конверт-сепаратор потребовала ликвидации опорных «ножек» на нижней кромке пластин. Они стали ненужными и даже вредными. Вскрытие и осмотр некоторых типов батарей показывает, что на дне банок по-прежнему имеются высокие тонкие призмы, на которые поставлены блоки пластин с конвертами. Такая установка резко снижает площадь опоры и при незначительной вибрации происходит «проседание» тяжёлого блока пластин в банке, пластины под собственной тяжестью отрываются от ушек в верхней части.
Сохранение «ножек» высотой 2-3 мм. на нижних кромках пластин и установка таких пластин в конверт-сепаратор создают опасность преждевременного выхода аккумулятора из строя. Ножки из-за малой площади опоры продавливают сепаратор, прорывают его, создавая условия для замыкания разнополюсных пластин через шлам на дне банок (а его появление там в процессе эксплуатации неизбежно). Проколотый насквозь ножками сепаратор-конверт уже не может препятствовать возникновению короткого замыкания (КЗ) в блоке.
Устранение отмеченных недостатков позволит повысить надёжность работы стартерных аккумуляторных батарей в процессе эксплуатации автомобилей.
