Кислотный аккумулятор

 

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей изготовления кислотных аккумуляторов. Кислотный аккумулятор содержит бачок с электролитом, в котором размещены положительные и отрицательные электроды, имеющие активные массы. Новым является то, что бачок выполнен как одно целое с коробкой, закрытой крышкой, внутри которой размещены коммутирующее устройство, преобразователь постоянного тока, зарядное устройство. Коммутирующее устройство представляет собой блок выключателей, подвижные элементы которых связаны с поплавком, реагирующим на плотность электролита. Преобразователь постоянного тока содержит электронный преобразователь постоянного тока в переменный, повышающий трансформатор и выпрямляющее устройство с фильтром, причем вход преобразователя постоянного тока подключен через коммутирующее устройство и ограничительный резистор к блокам положительных и отрицательных электродов. Зарядное устройство содержит два стеклянных баллона, наполненных водородом под давлением, внутри каждого из них размещены анод, катод и дополнительный электрод. При этом аноды и катоды баллонов подключены к выходу преобразователя постоянного тока, один из дополнительных электродов соединен через коммутирующее устройство с блоком положительных электродов, а другой дополнительный электрод также через коммутирующее устройство соединен с блоком отрицательных электродов, кроме того, каждый из баллонов размещен между полюсами двух постоянных магнитов. Изобретение обеспечивает повышение эксплуатационных качеств кислотного аккумулятора. 8 ил.

Настоящее изобретение относится к области электротехники и может найти применение в качестве аккумулятора электрической энергии.

Известен щелочной аккумулятор, содержащий корпус о крышкой, внутри которого размещены блоки положительных и отрицательных электродов, выполненных из стальных никелированных решеток, в ячейки которых впрессованы ламели, представляющие собой коробки с большим количеством отверстий, наполненные активной массой, причем активной массой положительных электродов является гидрат окиси никеля с графитом, а активной массой отрицательных электродов служит губчатое железо. Корпус заполнен электролитом, представляющим собой водный раствор щелочи. Плотность электролита 1,19-1,21 г/см³, заряд 1,5 В.

/М.М. Авдеев и др., Электропоезда переменного тока, М., Транспорт, 1973, с. 328-334/.

Недостатками известного щелочного аккумулятора являются низкий коэффициент отдачи по емкости и энергии, чувствительность к низким температурам, саморазряд.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией щелочного аккумулятора.

Известен также кислотный аккумулятор, содержащий несколько элементов, одинаковых по конструкции, каждый из которых имеет пластмассовый бачок, внутри которого размещены блоки отрицательных и положительных электродов. Отрицательные электроды выполнены из решетчатого свинца с примесью сурьмы, ячейки которых заполнены активней массой в виде губчатого свинца. Положительные электроды выполнены из чистого свинца и имеют в качестве активной массы двуокись свинца. Пластмассовый бачок заполнен электролитом, представляющим собой серную кислоту в дистиллированной воде. Плотность электролита 1,24-1,26 г/см³, напряжение одного элемента 2,21 В.

/В. М. Кленников, Н. М. Ильин, Ю.В. Буралев, Автомобиль категории "В", учебник водителя, М.: Транспорт, 1981, с. 68-75/.

Известный кислотный аккумулятор, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Недостатками известного кислотного аккумулятора, принятого за прототип, являются зависимость заряда от плотности электролита, высокий саморазряд, чувствительность к недозаряду и перезаряду, сульфитация электродов при недостаточном уровне электролита.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией кислотного аккумулятора.

Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств кислотного аккумулятора.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что бачок выполнен как одно целое с коробкой, закрытой крышкой, внутри которой размещены коммутирующее устройство, представляющее собой включатель, подвижная часть которого соединена с поплавком, опущенным в электролит, преобразователь, представляющий собой электронный преобразователь постоянного тока в переменный, повышающее устройство и выпрямитель, причем вход электронного преобразователя постоянного тока в переменный подключен через коммутирующее устройство и ограничительный резистор к блокам положительных и отрицательных электродов, зарядное устройство, представляющее собой два стеклянных баллона, наполненных водородом под давлением, внутри каждого из которых размещены анод, катод и дополнительный электрод, причем аноды и катоды подключены к выходу выпрямителя, кроме того, дополнительный отрицательный электрод одного из баллонов через коммутирующее устройство подключен к блоку отрицательных электродов, а дополнительный положительный электрод другого баллона через коммутирующее устройство подключен к блоку положительных электродов, причем каждый из баллонов размещен между полюсами двух постоянных магнитов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид кислотного аккумулятора; на фиг. 2 - вид сверху на кислотный аккумулятор; на фиг. 3 - кислотный аккумулятор, разрез; на фиг. 4 - коммутирующее устройство, разрез; на фиг. 5 - общий вид зарядного устройства при снятой боковой крышке; на фиг. 6 - вид сбоку в разрезе на зарядное устройство; на фиг. 7 - электрическая схема преобразователя постоянного тока в переменный; на фиг. 8 - электрическая схема кислотного аккумулятора.

Кислотный аккумулятор содержит бачок 1, закрытый крышкой 2, имеющей заливное отверстие, закрытое пробкой 3. Внутри бачка установлены блоки положительных 4 и отрицательных 5 электродов, имеющих клеммы 6 и 7.

Положительные электроды выполнены из решетчатого свинца, в ячейках которых размещена активная масса в форме двуокиси свинца. Отрицательные электроды выполнены из решетчатого свинца c добавлением сурьмы, в ячейках которых размещена активная масса в форме губчатого свинца. Между положительными и отрицательными электродами размещены сепараторы, не показанные на чертежах. Внутрь бачка залит электролит, представляющий собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Пластмассовый бачок выполнен как одно целое с коробкой 8, закрытой сверху крышкой 9, внутри которой размещены коммутирующее устройство 10, преобразователь постоянного тока 11, зарядное устройство 12.

Коммутирующее устройство содержит цилиндрический вертикальный канал 13, внутренняя полость которого через отверстие 14 соединена c внутренней полостью пластмассового бачка. Сверху к цилиндрическому вертикальному каналу привернуто основание 15, соединенное c корпусом 16, закрытым крышкой 17. Внутри корпуса закреплена изоляционная планка 18 с четырьмя парами контактов 19, 20, 21, 22, связанных c зубчатой изоляционной планкой 23, соединенной c гибкой кислотоупорной мембраной 24 и поплавком 25, опущенным внутрь цилиндрического вертикального канала. Поплавок содержит химически стойкую пустотелую трубку c пустотелым шариком на конце, внутрь которого насыпана свинцовая дробь 26. Преобразователь постоянного тока содержит электронный преобразователь постоянного тока в переменный 27, повышающий трансформатор 28 и диодный мостиковый выпрямитель c фильтром 29. Вход преобразователя постоянного тока через коммутирующее устройство и ограничительный резистор 30 соединен c блоками положительных и отрицательных электродов.

Зарядное устройство содержит пластмассовый каркас 31, закрытый боковыми крышками 32, 33, внутри которого установлены стеклянные баллоны 34, 35, наполненные водородом под давлением. Внутри баллонов размещены аноды 36, 37 и катоды 38, 39, подключенные к выходу преобразователя постоянного тока, дополнительные электроды 40, 41, подключенные соответственно через коммутирующее устройство к блокам положительных и отрицательных электродов. Кроме того, каждый из баллонов размещен между полюсами постоянных магнитов 42, 43 и 44, 45, закрепленных посредством держателей 46.

Работа кислотного аккумулятора c самоподзарядкой.

Перед зарядкой кислотного аккумулятора необходимо проверить уровень и плотность электролита, а затем подключить клеммы 6 и 7 к зарядной цепи и выдержать необходимое время. Если в процессе работы произойдет разряд кислотного аккумулятора, плотность его электролита уменьшится, и поплавок 25 опустится вниз. Зубчатая изоляционная планка 23 также опустится вниз и произойдет замыкание контактов 19, 20, 21, 22 коммутирующего устройства 10. При этом вход преобразователя постоянного тока 11 через ограничительный резистор 30 будет подключен к блокам положительных 4 и отрицательных 5 электродов. За счет сопротивления, создаваемого ограничительным резистором 30, небольшой ток от упомянутых блоков станет поступать на вход преобразователя постоянного тока в переменный 27. Превратившись в переменный ток, последний станет протекать через первичные обмотки повышающего трансформатора 28 и наводить ЭДС во вторичной обмотке. Ток более высокого напряжения будет выпрямляться выпрямителем 29 и подаваться на аноды 36, 37 и катоды 38, 39 баллонов 34, 35, вследствие чего внутри баллонов возникнет ионизация атомов водорода. Положительно заряженные ионы водорода будут двигаться в сторону катодов 38, 39 и, достигнув их поверхностей, станут выбивать электроны, которые в свою очередь двигаясь в сторону анодов 36, 37, станут ионизировать на своем пути другие атомы водорода. В результате этого внутри баллонов 34, 35 начнется лавинообразная ионизация водорода.

/См. В.А. Батушев, Электронные приборы, М.: Высшая школа, изд. 2, 1980, с. 297-302/.

Вместе с тем, значительная часть электронов в баллоне 34, пересекая магнитные силовые линии постоянных магнитов 42, 43, по правилу "левой руки" станут отбрасываться на дополнительный электрод 40 и с него поступать через контакты 22 коммутирующего устройства на блок отрицательных электродов 5, увеличивая на нем избыток электронов. Одновременно в баллоне 35 значительное количество положительно заряженных ионов водорода, пересекая силовые линии постоянных магнитов 44, 45, станут отбрасываться по правилу "левой руки" на дополнительный электрод 41 и через контакты 21 коммутирующего устройства станут уменьшать количество свободных электронов на блоке положительных электродов 4. В результате, к блокам положительных 4 и отрицательных 5 электродов будет приложена разность потенциалов и через кислотный аккумулятор станет протекать зарядный ток, превосходящий по величине ток, который снимается одновременно c упомянутых электродов на питание преобразователя постоянного тока 11 и зарядного устройства 12. При прохождении зарядного тока от дополнительных электродов 40, 41 электрическая энергия преобразуется в химическую энергию активных масс электродов. Кислотный аккумулятор станет самоподзаряжаться и плотность электролита будет возрастать. Как только кислотный аккумулятор зарядится до необходимой величины, плотность электролита возрастет, поплавок 25 всплывет вверх и зубчатая изоляционная планка 23 разъединит контакты 19, 20, 21, 22 коммутирующего устройства 10 и произойдет отключение преобразователя постоянного тока 11 и зарядного устройства 12 от блоков положительных 4 и отрицательных 5 электродов. После отключения зарядного устройства 12 в баллонах 34, 35 произойдет деионизация атомов водорода. Таким образом, при уменьшении или увеличении плотности электролита будут включаться и выключаться преобразователь постоянного тока 11 и зарядное устройство 12. Величина зарядного тока будет зависеть от количества водорода, имеющегося в баллонах 34, 35, и от величины напряжения, подаваемого на аноды 36, 37 и катоды 38, 39, а также от величины магнитной индукции постоянных магнитов 42, 43 и 44, 45. Предлагаемое устройство не может полностью заменить собою зарядку кислотного аккумулятора от электрической сети и является лишь дополнительным средством. Увеличение потенциала на клеммах кислотного аккумулятора может происходить одновременно с зарядкой от сети, а также во время его разряда или длительного хранения. Таким образом осуществляются создание дополнительного количества носителей заряда, их разделение посредствам магнитного поля и подача их на блоки положительных и отрицательных электродов. Предлагаемый кислотный аккумулятор может быть использован на электромобилях, метеостанциях, а также для питания радиоаппаратуры в полевых условиях.

Положительный эффект изобретения - упрощается обслуживание, повышается отдача по емкости и энергии, уменьшается саморазряд, уменьшается время заряда от сети и повышается потребление электроэнергии.

Формула изобретения

Кислотный аккумулятор, содержащий бачок, закрытый крышкой, имеющий заливное отверстие с пробкой, внутри которого размещены блоки положительных и отрицательных электродов, ячейки которых заполнены активной массой, а внутренняя полость бачка заполнена электролитом, отличающийся тем, что бачок выполнен, как одно целое с коробкой, закрытой крышкой, внутри которой размещены коммутирующее устройство, представляющее собой включатель, подвижная часть которого соединена с поплавком, опущенным в электролит, преобразователь, представляющий собой электронный преобразователь постоянного тока в переменный, повышающее устройство и выпрямитель, причем вход электронного преобразователя постоянного тока в переменный подключен через коммутирующее устройство и ограничительный резистор к блокам положительных и отрицательных электродов, зарядное устройство, представляющее собой два стеклянных баллона, наполненных водородом под давлением, внутри каждого из которых размещены анод, катод и дополнительный электрод, причем аноды и катоды подключены к выходу выпрямителя, кроме того, дополнительный отрицательный электрод одного из баллонов через коммутирующее устройство подключен к блоку отрицательных электродов, а дополнительный положительный электрод другого баллона через коммутирующее устройство подключен к блоку положительных электродов, причем каждый из баллонов размещен между полюсами двух постоянных магнитов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8