Аккумуляторная батарея с автоматической доливкой воды

 

Изобретение относится к электротехнике и касается эксплуатации химических источников тока. Цель изобретения - упрощение конструкции и обслуживания и снижение саморазряда. Устройство содержит аккумуляторы (А) 3, емкость 5 с дистиллированной водой, соединенную с датчиком 8 уровня, и центральный трубопровод 11, из которого отходят в каждый А 3 распределительные трубки 12, расположенные ниже выходного отверстия емкости 5. Концы расположенных трубок 12, опущенные в А 3, закреплены в перевернутом стакане 13, выполненном за одно целое с пробкой А 3. Даны формулы определения уровня воды в датчике 8 уровня и расстояния от нижних краев стакана 13 до требуемого уровня электролита. 6 ил.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для доливки дистиллированной воды в аккумуляторную батарею. Целью изобретения является упрощение конструкции и обслуживания и снижение саморазряда. На фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция аккумуляторной батареи с автоматической доливкой воды, вид сбоку; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - принципиальная схема узла для автоматической доливки воды в аккумуляторы; на фиг. 4 - схема для определения условий капельного истечения воды из распределительной трубки; на фиг.5 - схема образования капель при медленной подаче воды в распределительную трубку и условие равновесия капли в момент ее отрыва от трубки; на фиг.6 - графическая зависимость диаметра d_к капли воды от внутреннего диаметра d трубки для схемы на фиг.5. Аккумуляторная батарея с автоматической доливкой воды содержит аккумуляторный ящик 1 с крышкой 2. Внутри ящика размещены аккумуляторы 3. К крышке 2 через теплоизолирующую прокладку 4 прикреплена емкость 5 для дистиллированной воды. Емкость 5 имеет заливочный патрубок 6 с пробкой и нижний штуцер, с помощью которого емкость 5 через шланг 7 связана с датчиком 8 уровня. В данном варианте использован поплавковый датчик уровня с кнопкой 9 утопления поплавка. Датчик 8 уровня через шланг 10 связан с центральным трубопроводом 11, расположенным вдоль аккумуляторной батареи между рядами аккумуляторов. Центральный трубопровод 11 посредством отходящих от него распределительных трубок 12 связан с каждым из аккумуляторов батареи. Каждый аккумулятор имеет в надэлектролитном объеме заливочный отсек в виде перевернутого стакана 13, выполненного за одно целое с пробкой аккумулятора. В дно стакана 13 герметично по наружному контуру установлен выступающий внутрь стакана конец распределительной трубки 12. Для облегчения монтажа распределительные трубки 12 могут быть выполнены составными и содержать проходящий через пробку аккумулятора центральный штуцер и надетую на его верхнюю часть основную трубку. В надэлектролитном объеме каждого аккумулятора имеется вентилируемое пространство, сообщающееся с атмосферой, например, через боковой штуцер в пробке и трубку 14, конец которой выведен за пределы аккумуляторного ящика и упирается в закрепленный на наружной стороне ящика пористый (например, из поролона) противопыльный фильтр 15. Установленный в аккумулятор конец распределительной трубки 12 имеет внутренний диаметр меньше диаметра свободно вытекающих из него капель дистиллированной воды. Датчик уровня установлен таким образом, что уровень воды в нем выше концов встроенных в аккумуляторы распределительных трубок на величину h, удовлетворяющую неравенству - < h < , где d - внутренний диаметр распределительной трубки, 10^-3 м; σ, ρ - коэффициент поверхностного натяжения и плотность воды соответственно Н/м, кг/м³; S - экспериментальный коэффициент струйного напора (S = 8˙10^-5м²); g - ускорение свободного падения, Н/кг. Нижние края стаканов установлены ниже требуемого уровня электролита в аккумуляторах на расстоянии С, удовлетворяющем зависимости C = h - - , где ρ_э - плотность электролита, кг/м³. Распределительные трубки 12 расположены ниже выходного отверстия питающей емкости. Аккумуляторная батарея с автоматической доливкой воды работает следующим образом. Перед пуском в емкость заливается вода. Запуск осуществляется нажатием кнопки 9 датчика 8 уровня. При этом поплавок и его конусный шток опускаются и не мешают поступлению воды в емкости 5 в датчик 8 уровня. Камера датчика 8 уровня полностью заполняется водой, и система центральный трубопровод 11 - распределительные трубки 12 - оказывается под напором воды в емкости 5. Поскольку распределительные трубы 12 расположены ниже выходного отверстия емкости 5, то они полностью заполняются водой при любом уровне воды в емкости 5. Нажатие кнопки 9 является кратковременным (несколько секунд) и необходимо для полного заполнения водой распределительных трубок 12. После этого кнопку отпускают и начинается автоматический цикл доливки воды. После того, как в датчике 8 уровня устанавливается и поддерживается поплавковым узлом нормальный уровень воды в нем (по линии А-А), начинается автоматическая доливка воды в аккумуляторы капельным способом. Капельный способ подачи воды (если уровень электролита ниже заданного) гарантирован тем, что концы распределительных трубок 12 располагаются ниже уровня воды в датчике 8 уровня. Выступание трубки внутрь стакана не позволяет вытекающей из нее воде растекаться по дну и внутренним поверхностям стакана. Доливка осуществляется только в виде капель непосредственно из трубки. По мере этой доливки уровень электролита повышается, перекрывает край стакана 13, создавая в нем воздушный замок, доходит до требуемого уровня (линии Y-Y) и прекращает дальнейшую подачу воды в аккумулятор. Прекращение обусловлено созданием в стакане в этот момент такого давления воздуха, которое уравновешивает напор воды в распределительных трубках. Под действием указанного давления в стакане предпоследняя капля воды как бы зависает внутри конца распределительной трубки. Это возможно благодаря тому, что внутренний диаметр конца трубки меньше размера вытекающих из него капель дистиллированной воды. Нижняя поверхность капли, формируемая силами поверхностного натяжения, представляет из себя хорошо уплотняемый поршень или клапан, надежно перекрывающий дальнейшее поступление воды в аккумулятор, когда достигнут требуемый уровень электролита. По мере испарения воды из электролита уровень его падает, уменьшая давление воздуха внутри стакана 13, что создает условия для возобновления подачи воды. Автоматическое повторение этого цикла обеспечивает постоянное поддержание в процессе эксплуатации требуемого уровня электролита в аккумуляторах. Все элементы узла размещены внутри аккумуляторного ящика и обогреваются теплом, которое выделяют аккумуляторы в процессе их работы. За счет этого может быть обеспечена нормальная работа аккумуляторной батареи с автоматической доливкой воды в зимних условиях. Сохранению тепла в этих условиях способствует и то, что аккумуляторный ящик не имеет обычной дефлекторной системы вентиляции. Удаление водорода осуществляется из каждого аккумулятора индивидуально через трубки 14 непосредственно за пределы ящика. Внутренний воздушный объем ящика замкнут и хорошо сохраняет тепло для самообогрева аккумуляторов и обеспечения работоспособности системы для доливки в зимних условиях. Для обеспечения нормальной работы в летних условиях могут быть предусмотрены жалюзи в стенках аккумуляторного ящика. Пример для реальной конструкции при d = 2 мм = 2˙10^-3 м и ρ = 1000 кг/м³; g = 9,8 H/кг; σ = 74,92˙10^-3 Н/м имеем 14˙10^-3 м < h < 40˙10^-3 м, или 14 мм < h < 40 мм. Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию и высокую производительность, позволяет исключить недолив или перелив дистиллированной воды и саморазряд аккумуляторной батареи во время доливки.

Формула изобретения

АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДОЛИВКОЙ ВОДЫ, содержащая аккумуляторы, емкость с водой, датчик уровня, шланги, центральный трубопровод, связанный посредством отходящих от него распределительных трубок с каждым аккумулятором, имеющим в надэлектролитном объеме вентилируемое пространство и заливочный отсек, выполненный в виде перевернутого стакана, закрепленного дном на верхней части аккумулятора, в которое с выступом внутрь стакана герметично по наружному контуру установлен конец распределительной трубки, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и обслуживания и снижения саморазряда, распределительные трубки расположены ниже выходного отверстия емкости с водой и на концах, опущенных в аккумуляторы, выполнены с внутренним диаметром, меньшим диаметра свободно падающих из них капель воды, датчик уровня установлен между емкостью с водой и центральным трубопроводом и связан с ними шлангами, а уровень воды в датчике выше концов, установленных в аккумуляторы распределительных трубок, на величину h, удовлетворяющую неравенству - < h <
где d - внутренний диаметр установленных в аккумуляторы концов распределительных трубок, 10^-3 м;
ρ , σ - плотность и коэффициент поверхностного натяжения воды соответственно, кг/м³, Н/м;
S - экспериментальный коэффициент струйного напора (S=8·10^-5м²);
g - ускорение свободного падения (9,8 Н/кг),
нижние края стаканов установлены ниже требуемого уровня электролита на расстоянии C, удовлетворяющем зависимости
C = h - - ,
где ρ_э - плотность электролита, кг/м³.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 09.06.2000

Номер и год публикации бюллетеня: 28-2001

Извещение опубликовано: 10.10.2001        

---