Свинцовый аккумулятор

Полезная модель относится к химическим источникам тока и может быть использована при конструировании и производстве свинцовых аккумуляторов.
Известен автомобильный свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами, у которых на сторонах, обращенных к положительным электродам, выполнены вертикальные ребра, и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом, (Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов. - М: ЗАО «КЖИ "За рулем"», 2003 г. - С.17). Известен свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, завернутых в конверт из кислотостойкой синтетической ткани, разделенных сепараторами, и электролит (авторское свидетельство SU 1690027 Α1, МПК Н01Μ 10/12, 1991).
Известен автомобильный свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами, у которых на сторонах, обращенных к положительным электродам, выполнены вертикальные ребра, а нижние грани положительных, отрицательных электродов и сепараторов выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу, и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом, на опорные призмы, имеющиеся на дне каждой ячейки моноблока, сепараторы выполнены в виде сепараторов-конвертов из полиэтилена, в которые завернуты отрицательные электроды, а на сторонах сепараторов-конвертов, обращенных к положительным электродам, между вертикальными ребрами дополнительно установлены сепараторы в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм (патент на полезную модель RU №89766 U1, Н01M 10/12, 2009 г. - прототип).
Данный свинцовый аккумулятор более совершенен по сравнению с известными, так как установка блока положительных электродов и блока отрицательных электродов, в котором отрицательные электроды завернуты в сепараторы-конверты из полиэтилена, на опорные призмы на дне каждой ячейки моноблока аккумулятора, позволяет исключить образование наростов губчатого свинца на нижних и боковых кромках электродов и исключает возможность короткого замыкания внутри аккумулятора через осадок (шлам), откладывающийся в придонном пространстве аккумулятора, а выполнение полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу, нижних граней положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора позволяет обеспечить эффективный газоотвод из придонных слоев электролита и повысить безопасность его работы. Кроме того, дополнительные сепараторы в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм позволяют исключить пассивацию активной массы положительных электродов в нижней части блока электродов в результате оплывания и оползания активной массы положительных электродов, увеличивая срок службы аккумулятора.
р
ном
р
ном
Однако недостатком известных аккумуляторов является неравномерность распределения плотности электролита по высоте в приэлектродном слое между поверхностью электродов и поверхностью сепараторов, обусловленная затруднениями диффузии свежего электролита в процессе разряда аккумулятора из верхнего – надэлектродного - слоя и пространства между вертикальными ребрами электродов и боковыми стенками моноблока, приводящая к ухудшению их электрических характеристик, в частности снижению величины и продолжительности отдаваемого тока в режиме короткого (I≥IС) и форсированного (I≥3С) разрядов (Варыпаев В.Н, Дасоян М.А. и др. Химические источники тока. - М.: Высш. школа, 1990. С. 54). При этом снижение величины отдаваемого тока под нагрузкой наиболее заметно в условиях понижения температуры окружающего воздуха до отрицательных значений.
Известен автомобильный свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом, ребра на сторонах сепараторов, обращенных к положительным электродам, выполнены из материала сепаратора наклонно к его вертикальной осевой линии и расположены симметрично на левой и правой половинах поверхности сепаратора, при этом ребра левой половины сепаратора смещены вдоль осевой линии относительно ребер его правой половины (патент на полезную модель RU №128400 U1, Н01М 10/12, 2013 г.).
Данная конструкция аккумулятора благодаря наклонному расположению ребер на поверхности сепаратора способствует улучшению диффузии свежего электролита из верхнего – надэлектродного - слоя и пространства между вертикальными ребрами электродов и боковыми стенками моноблока к поверхности активной массы положительных электродов в процессе разряда аккумулятора по всей его высоте, улучшению электрических характеристик и увеличению срока службы в процессе эксплуатации.
Однако недостатком данного свинцового аккумулятора является возможность короткого замыкания внутри аккумулятора в результате непосредственного соприкосновения положительных и отрицательных электродов через наросты губчатого свинца на кромках электродов и осадок (шлам), откладывающийся в придонном пространстве аккумулятора в результате оплывания и оползания активной массы положительных электродов, а также при разрушении сепараторов в процессе эксплуатации. Кроме того, затрудненный отвод выделяющихся в процессе работы аккумулятора газов, обусловленный плотным прижатием друг к другу всех перечисленных элементов аккумулятора при их установке после сборки в моноблок, способствует накоплению пузырьков газа в придонных слоях электролита, прилегающих к нижним граням электродов аккумулятора, что снижает безопасность работы аккумулятора, обусловленную возможностью взрыва или воспламенения газа при смешении с кислородом воздуха на поверхности электролита.
На фиг. 1 представлена схема известной конструкции свинцового аккумулятора, состоящего из блока отрицательных электродов 1, блока положительных электродов 2, разделенных между собой сепараторами 4 в виде сепараторов-конвертов из полиэтилена, в которые завернуты отрицательные электроды, а на сторонах сепараторов-конвертов 4, обращенных к положительным электродам, между вертикальными ребрами 8 дополнительно установлены сепараторы 9 в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм. Полублоки электродов аккумулятора помещены в сосуд (моноблок) 5, заполненный электролитом 3, на призмы 7, а нижние грани 6 положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу.
На фиг. 2 представлена схема известной конструкции свинцового аккумулятора, содержащего блок отрицательных электродов 1 и блок положительных электродов 2, разделенных между собой сепараторами 4 и помещенных на призмы 7 в сосуд (моноблок) 5, заполненный электролитом 3, в котором ребра 10 и 11 на сторонах сепараторов 4, обращенных к положительным электродам, выполнены из материала сепаратора наклонно - под острым углом к его вертикальной осевой линии, и расположены симметрично на левой и правой половинах поверхности сепаратора, при этом ребра 11 левой половины сепаратора смещены вдоль осевой линии относительно ребер 10 его правой половины.
Технический результат направлен на решение задачи улучшения диффузии свежего электролита из верхнего – надэлектродного - слоя и пространства между вертикальными ребрами электродов и боковыми стенками моноблока к поверхности активной массы положительных электродов в процессе разряда аккумулятора по всей его высоте, обеспечение и улучшение заданных электрических характеристик аккумуляторов в процессе эксплуатации, увеличение срока их службы.
Технический результат достигается тем, что в автомобильном свинцовом аккумуляторе, содержащем блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами-конвертами из полиэтилена, в которые завернуты отрицательные электроды и у которых на сторонах, обращенных к положительным электродам, выполнены вертикальные ребра, между которыми дополнительно установлены сепараторы в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм, а нижние 1 грани положительных, отрицательных электродов и сепараторов выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу, и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом, на опорные призмы, имеющиеся на дне каждой ячейки моноблока, ребра на поверхности сепараторов-конвертов выполнены из материала сепаратора наклонно к его вертикальной осевой линии и расположены симметрично на левой и правой половинах поверхности сепаратора, при этом ребра левой половины сепаратора смещены вдоль осевой линии относительно ребер его правой половины.
Отличительными признаками является то, что ребра на поверхности сепараторов-конвертов выполнены из материала сепаратора наклонно к его вертикальной осевой линии и расположены симметрично на левой и правой половинах поверхности сепаратора, при этом ребра левой половины сепаратора смещены вдоль осевой линии относительно ребер его правой половины.
На фиг. 3 изображена схема сепаратора свинцового аккумулятора предлагаемой конструкции, у которого ребра 10 и 11 на стороне, обращенной к положительному электроду, выполнены наклонно под острым углом к вертикальной осевой линии поверхности сепаратора и расположены симметрично на его левой и правой половинах, при этом ребра 11 левой половины сепаратора смещены вдоль осевой линии относительно ребер 10 его правой половины, а между ребрами дополнительно установлены сепараторы в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм.
Предлагаемое устройство свинцового аккумулятора заключается в следующем.
Свинцовый аккумулятор (фиг. 4) содержит блок отрицательных электродов 1 и блок положительных электродов 2, разделенных между собой сепараторами-конвертами 4 из полиэтилена, в которые завернуты отрицательные электроды и у которых на сторонах, обращенных к положительным электродам, выполнены ребра 10 и 11, между которыми дополнительно установлены сепараторы 9 в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм.
Полублоки электродов аккумулятора помещены в сосуд (моноблок) 5, заполненный электролитом 3, на призмы 7, а нижние грани 6 положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу.
Ребра 10 и 11 на поверхности сепараторов-конвертов 4 выполнены из материала сепаратора наклонно - под острым углом к его вертикальной осевой линии, и расположены симметрично на левой и правой половинах поверхности сепаратора, при этом ребра левой 11 половины сепаратора смещены вдоль осевой линии относительно ребер 10 его правой половины.
Предлагаемый свинцовый аккумулятор более совершенен по сравнению с известными, так как установка блока положительных электродов и блока отрицательных электродов, в котором отрицательные электроды завернуты в сепараторы-конверты из полиэтилена, на опорные призмы на дне каждой ячейки моноблока аккумулятора, позволяет исключить образование наростов губчатого свинца на нижних и боковых кромках электродов и исключает возможность короткого замыкания внутри аккумулятора через осадок (шлам), откладывающийся в придонном пространстве аккумулятора, а выполнение полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу, нижних граней положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора позволяет обеспечить эффективный газоотвод из придонных слоев электролита и повысить безопасность его работы.
Кроме того, дополнительные сепараторы в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм позволяют исключить пассивацию активной массы положительных электродов в нижней части блока электродов в результате оплывания и оползания активной массы положительных электродов, увеличивая срок службы аккумулятора.
Выполнение ребер на поверхности сепараторов-конвертов из материала сепаратора наклонно - под острым углом к его вертикальной осевой линии, и расположение их симметрично на левой и правой половинах поверхности сепаратора со смещением относительно друг друга вдоль осевой линии способствует улучшению диффузии свежего электролита из верхнего – надэлектродного - слоя и пространства между вертикальными ребрами электродов и боковыми стенками моноблока к поверхности активной массы положительных электродов в процессе разряда аккумулятора по всей его высоте, улучшению электрических характеристик аккумуляторов в процессе эксплуатации, увеличению срока их службы.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Предлагаемый свинцовый аккумулятор более совершенен по сравнению с известными, так как установка блока положительных электродов и блока отрицательных электродов, в котором отрицательные электроды завернуты в сепараторы-конверты из полиэтилена, на опорные призмы на дне каждой ячейки моноблока аккумулятора позволяет исключить образование наростов губчатого свинца на нижних и боковых кромках электродов и исключает возможность короткого замыкания внутри аккумулятора через осадок (шлам), откладывающийся в придонном пространстве аккумулятора, а выполнение полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу, нижних граней положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора позволяет обеспечить эффективный газоотвод из придонных слоев электролита и повысить безопасность его работы.
Кроме того, дополнительные сепараторы в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм позволяют исключить пассивацию активной массы положительных электродов в нижней части блока электродов в результате оплывания и оползания активной массы положительных электродов, увеличивая срок службы аккумулятора.
Выполнение ребер на поверхности сепараторов-конвертов из материала сепаратора наклонно - под острым углом к его вертикальной осевой линии, и расположение их симметрично на левой и правой половинах поверхности сепаратора со смещением относительно друг друга вдоль осевой линии способствует улучшению диффузии свежего электролита из верхнего – надэлектродного - слоя и пространства между вертикальными ребрами электродов и боковыми стенками моноблока к поверхности активной массы положительных электродов в процессе разряда аккумулятора по всей его высоте, улучшению электрических характеристик аккумуляторов в процессе эксплуатации, увеличению срока их службы.