Вентиляційний пристрій для акумулятора

Вентиляційний пристрій, що сполучається на одній стороні з внутрішнім об'ємом акумулятора або акумуляторів, на протилежній стороні - із C2 2 82146 1 3 82146 через можливі електричні іскри, що виникають в зовнішньому просторі, наприклад, на виводах акумулятора, і здатних призвести до вибуху суміші газів у вн утрішньому об'ємі, що виділяються при роботі виробу. Відомо вентиляційний пристрій, що сполучається на одній стороні з внутрішнім об'ємом акумулятора, на протилежній стороні - із зовнішнім середовищем, який має корпус з камерою і отворами, уловлювач аерозолів електроліту і елемент вибухобезпечності [А.с. №1238654 СССР, 1981]. Пристрій виконано у вигляді пробки заливального отвору. Уловлювачем аерозолів електроліту служить корпус пробки зі вставленим всередину стрижнем з кільцевими виступами. За рахунок турбулізації потоку газів в зазорах між корпусом пробки і стрижнем відбувається охолоджування газів і конденсація аерозолів електроліту і подальше повернення крапель у внутрішній об'єм акумулятора. Елемент вибухобезпечності виконаний у вигляді ковпачка з пористого матеріалу. У порах ковпачка відбувається гасіння можливої зовнішньої іскри або полум'я. Недоліком пристрою є його низька надійність. Відсутність в конструкції відбивача призводить до того, що бризки електроліту проникають в корпус пробки, і рідина заповнює внутрішній об'єм, призначений для конденсації аерозолів електроліту. В результаті знижується ефективність уловлювання аерозолів, і частина аерозольних фракцій конденсується на пористому ковпачку, забиваючи його пори. Це призводить до видування крапель електроліту в зовнішнє середовище. Крім того, пори ковпачка не захищені від зовнішнього пилу і можуть швидко засмітитися, що виведе пристрій і весь виріб з ладу. Найближчим технічним рішенням, узятим нами, є вентиляційний пристрій, що сполучається на одній стороні з внутрішнім об'ємом акумулятора або акумуляторів, на протилежній стороні - із зовнішнім середовищем, який має корпус з камерою і отворами, відбивач, уловлювач аерозолів електроліту і елемент вибухобезпечності [Патент №2113746 РФ, 1998, бюл. №17]. Корпусом служить ковпачок, що знімається, і прилегла частина кришки акумулятора, в якій є камера. Відбивач і уловлювач аерозолів електроліту суміщені в конструкції конденсуючого диска, який створює із стінками камери дугоподібний зазор для проходу газів. Конденсуючий диск перешкоджає прямому попаданню бризок електроліту на елемент вибухобезпечності, виконуючи роль відбивача, а також служить для конденсації аерозолів електроліту. Елемент вибухобезпечності виконаний у вигляді диска з пористого кислотостійкого матеріалу. У порах диска здійснюється гасіння можливої зовнішньої іскри або полум'я. Перевагою пристрою найближчого аналогу (далі НА) є простота його складання. У пристрої НА пори елементу вибухобезпечності більш менш захищені від попадання зовнішнього пилу. Недоліком пристрою є його низька надійність. Конструкція уловлювача аерозолів 4 електроліту у вигляді звичайного диска є малоефективною. Вона не забезпечує достатньої турбулізації і охолоджування потоку газів, внаслідок чого конденсуючий диск пропускає частину аерозольних фракцій, які конденсуються на пористому диску, забиваючи його пори, перешкоджаючи вільному виходу газів. Це призводить до видування крапель електроліту в зовнішнє середовище. У основу винаходу покладено задачу підвищення надійності роботи вентиляційного пристрою за рахунок поліпшення захисту елементу вибухобезпечності від конденсату електроліту, шля хом посилення турбулізації потоку газів, що утворюються при експлуатації виробу. Поставлена задача розв'язується тим, що у вентиляційному пристрої, що сполучається на одній стороні з внутрішнім об'ємом акумулятора або акумуляторів, на протилежній стороні - із зовнішнім середовищем, який має корпус з камерою і отворами, відбивач, уловлювач аерозолів електроліту і елемент вибухобезпечності, причому відбивач і уловлювач аерозолів електроліту суміщені в єдиній конструкції, елемент вибухобезпечності виконаний у вигляді диска з пористого кислотостійкого матеріалу, згідно винаходу, конструкція суміщеного відбивача і уловлювача аерозолів електроліту є лабіринтом циліндричної форми, що має як мінімум дві камери лабіринту, розташовані одна над іншою і утворені вузькими місцями лабіринту, відокремлені як мінімум двома широкими місцями лабіринту, які прилягають впритул до корпусу вентиляційного пристрою, на широких місцях лабіринту зроблені по два зрізи, які створюють з корпусом вентиляційного пристрою по два зазори для проходження газів, причому зрізи на сусідніх широких місцях, що обмежують одну камеру лабіринту, розташовані під кутом один до одного π/2, максимальна ширина зазорів, утворених зрізами, складає 0,10,3 частини від радіусу широких місць лабіринту, співвідношення радіусів широких і вузьких місць лабіринту складає значення в межах 2-4, співвідношення висот широких і вузьких місць лабіринту складає величину в межах 0,5-2,0. Циліндричний лабіринт, поміщений в корпусі вентиляційного пристрою ефективно виконує роль відбивача бризок електроліту. Бризки електроліту відбиваються двома нижніми широкими місцями лабіринту, прилеглими впритул до корпусу вентиляційного пристрою. Розташування, кількість і ширина зазорів підібрані емпірично так, що не знижують відбивної здатності лабіринту. Якщо максимальна ширина зазорів перевершує 0,3 частини від радіусу широкого місця лабіринту, а кількість зазорів перевищує два, то знижується відбивна здатність лабіринту, внаслідок чого бризки електроліту можуть проникати аж до елементу вибухобезпечності, забиваючи його пори. Це відбувається тому, що відкривається прямий шлях від внутрішнього об'єму акумулятора до елементу вибухобезпечності. Те ж саме відбувається, якщо кут взаємного розташування 5 82146 зазорів на сусідніх широких місцях лабіринту відрізняється від p/2. Якщо максимальна ширина зазорів менше 0,1 частин від радіусу широкого місця лабіринту, а кількість зазорів менше двох, то ускладнюється стікання конденсату назад у внутрішній об'єм акумулятора. Циліндричний лабіринт ефективно виконує роль уловлювача аерозолів електроліту, оскільки аерозольні фракції вимушені пройти звивистий шлях по циліндричному лабіринту від внутрішнього об'єму акумулятора до елементу вибухобезпечності і виходу в зовнішнє середовище. Гази і аерозолі, проходячи по звивистому шляху через зазори і камери лабіринту, сильно зміняють швидкість і напрям потоку, оскільки в зазорах швидкість газів максимальна, а в камерах лабіринту - мінімальна. Така пульсація потоку призводить до його турбулізації і охолоджування. В результаті цього аерозолі конденсуються і осідають на стінках лабіринту і корпусу вентиляційного пристрою у вигляді крапель, і через зазори краплі стікають назад у вн утрішній простір акумулятора. Кількість камер лабіринту, кількість широких місць лабіринту із зазорами, співвідношення радіусів широких і вузьких місць лабіринту, співвідношення висот широких і вузьких місць лабіринту підібрані емпірично для забезпечення активної турбулізації потоку газів. Якщо камер лабіринту і широких місць лабіринту буде менше двох, або висоти широких і вузьких місць лабіринту помітно відрізнятимуться (співвідношення висот широких і вузьких місць лабіринту вийде за межі 0,5-2), або співвідношення радіусів широких і вузьких місць лабіринту буде менше двох, то не забезпечиться достатня турбулізація потоку газів і конденсація аерозолів. Якщо співвідношення радіусів широких і вузьких місць лабіринту буде більше чотирьох, то неприпустимо зменшиться міцність самого лабіринту, що може призвести до його пошкодження при складанні вентиляційного пристрою. Елемент вибухобезпечності в заявленому винаході, як і в НА, виконаний у вигляді диска з пористого кислотостійкого матеріалу. У порах диска відбувається гасіння можливої зовнішньої іскри або полум'я. На Фіг.1 зображені дві проекції вентиляційного пристрою. На Фіг.2 показаний загальний вид циліндричного лабіринту, що суміщає в собі функції відбивача і уловлювача аерозолів електроліту, а також показана проекція циліндричного лабіринту з вказівкою необхідних розмірів. Вентиляційний пристрій виготовлений у вигляді пробки заливального отвору акумулятора або акумуляторної батареї, і має корпус 1 з камерою 2, з отворами 3, 4 для входу і ви ходу газових і аерозольних фракцій. У великий отвір, розташований внизу пробки, щільно вставлений циліндричний лабіринт 5, через який входять газові і аерозольні фракції безпосередньо з внутрішнього об'єму акумулятора. Усередині корпусу пробки щільно вставлений елемент 6 вибухобезпечності - диск 6. Порядок складання вентиляційного пристрою наступний. Спочатку в корпус 1 пробки щільно вставляється диск 6 під самий верх пробки, а потім щільно вставляється циліндричний лабіринт 5. Циліндричний лабіринт 5 має камери 7 лабіринту, розташовані одна над іншою, кількість яких в даному прикладі дві, але в загальному випадку - не менше двох. Кількість камер 7 обмежується лише розмірами пробки. Камери 7 утворені вузькими місцями лабіринту 5 і відокремлені широкими місцями 8 лабіринту, кількість яких в даному прикладі два, але в загальному випадку - не менше двох. При установці лабіринту 5 в корпус 1 широкі місця 8 лабіринту впритул прилягають до корпусу 1. Співвідношення радіусів широких R і вузьких r місць лабіринту складає R/r=2-4. Співвідношення висот широких Η і вузьких h місць лабіринту складає H/h=0,5-2,0. На широких місцях 8 зроблені по два зрізи 9. Ці зрізи 9 утворюють зазори 10 для проходження газів і аерозолів. Максимальна ширина d зазорів, утворених зрізами 9, складає 0,1-0,3 частини від радіусу R широких місць лабіринту 5. Розташування зрізів 9, які обмежують одну камеру лабіринту, взаємно перпендикулярно (під кутом p/2). Конструкція циліндричного лабіринту 5 може мати деякі необов'язкові деталі, що не впливають на загальний задум. Так в даному прикладі ми маємо отвір 11 для проходження газів і аерозолів і виступ 12, розташований на верхньому розширенні 13 лабіринту 5 (радіус верхнього розширення 13 рівний R - радіусу широких місць 8 лабіринту). їх призначення - направити гази і аерозолі через гумовий клапан, який у принципі можливо встановити на виступі 12. Крім того, в даному прикладі ми маємо основу 14 лабіринту 5, що служить для зручності установки лабіринту 5 в корпус 1 або витягання його з корпусу. Опишемо тепер роботу вентиляційного пристрою - пробки заливального отвору. В процесі заряду і експлуатації з виробів виділяються гази (кисень і водень) і аерозолі електроліту, при цьому гази необхідно виводити в зовнішнє середовище. Крім того, у вн утрішньому об'ємі акумуляторів можливе утворення бризок електроліту. В той же час у зв'язку з вимогами безпеки і охорони навколишнього середовища, аерозолі необхідно осаджувати назад у внутрішній об'єм акумулятора. На шляху бризок електроліту, газів і аерозольних фракцій розташована пробка заливального отвору з циліндричним лабіринтом 5. Перша функція лабіринту 5 - це відбивач бризок і крапель електроліту. Бризки електроліту відбиваються двома нижніми широкими місцями 8 лабіринту 5, прилеглими впритул до корпусу 1 вентиляційного пристрою. Гази ж потрапляють в камеру 2, пройшовши через циліндричний лабіринт 5 даної пробки. Аерозолі затримуються на стінках лабіринту 5 і стікають назад у внутрішній об'єм акумулятора. Таким чином, циліндровий лабіринт 5 виконує другу функцію - функцію уловлювача аерозолів електроліту. Запропонована конструкція допускає і інший можливий шлях виходу газів з акумуляторів, який не впливає на загальний 7 82146 задум. Гази можуть проходити через циліндричні лабіринти інших пробок, де вони звільняються від аерозолів електроліту, які конденсуються в лабіринті, і далі гази через центральний газовідвідний канал (на Фіг. не представлений) і отвір 3 потрапляють в камеру 2. Після камери 2 гази проходять через пористий диск 6. Тут в порах диска 6 відбувається гасіння можливих продуктів горіння у разі виникнення в зовнішньому середовищі іскри або полум'я. Таким чином, пористий диск 6 дозволяє забезпечити вибухобезпечність виробу. Пройшовши диск 6, гази виводяться в зовнішнє середовище через вузький отвір 4. Малий діаметр отвору 4, як і у разі прототипу, забезпечує більш менш надійний захист від забивання пір диска 6 пилом із зовнішнього середовища. Лабораторні випробування в умовах циклування і перезаряду за європейським стандартом [EN 50342], а також більш ніж дворічний досвід експлуатації виробів підтверджує ефективність заявленого вентиляційного пристрою. Пори елементу вибухобезпечності не забиваються електролітом або пилом, краплі електроліту не проникають в зовнішнє середовище. 8