Устройство контроля уровня электролита и заряженности аккумулятора

Изобретение относится к электротехнике и касается аккумуляторов открытого типа. Техническим результатом является обеспечение постоянного контроля уровня электролита и степени заряда аккумуляторов в составе аккумуляторной батареи. Согласно изобретению в качестве датчика уровня электролита используется металлическая пластина из нержавеющей стали, вмонтированная в крышку бака аккумулятора, которая электрически соединена со светодиодом, также закрепленном на крышке аккумулятора, который в свою очередь через резистор соединен с положительным выводом (борном) аккумулятора. При этом номинальное рабочее напряжение светодиода составляет 60-70% от номинального напряжения аккумулятора, а величина сопротивления резистора определяется как частное от деления разности номинального напряжения аккумулятора и номинального напряжения светодиода на величину максимального длительного тока светодиода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и касается аккумуляторов открытого типа, требующих постоянного или периодического контроля уровня электролита и степени заряженности аккумуляторов, находящихся в составе аккумуляторных батарей, применяющихся в различных сферах промышленности. Особенно важным аспектом снижения трудозатрат обслуживающего персонала является использование простых и надежных средств контроля уровня электролита и состояния аккумуляторов по уровню заряженности на транспортных средствах с большими по времени интервалами между их осмотрами к малым временем, предоставленным на их осмотр и контроль. Поэтому основным методом контроля состояния аккумуляторов на подвижном составе пока остается выборочный контроль посредством ручного замера уровня электролита отдельных аккумуляторов в батарее и замер общей величины напряжения всего напряжения в батарее. Попытки создания устройств для постоянного визуального контроля уровня электролита, основанные на поплавковой конструкции, введенной в горловину аккумулятора или через специальное отверстие в его верхней крышке (патент RU №2182389, кл. Н01М 10/48 от 21.06.99 г.), не показали надежную работу на аккумуляторных батареях, эксплуатирующихся при низких наружных температурах (до -40°С) из-за примерзания поплавков к деталям горловины и деталям крышки аккумуляторов. Это явление приводило к ложной информации при реально пониженном уровне электролита. Кроме того, поплавковые устройства не давали информации о степени заряженности аккумуляторов.

Известны также разнообразные переносные и стационарные устройства контроля уровня электролита и заряженности аккумуляторов, основанные на контроле величины тока через контактный элемент, вводимый в электролит через заливочное отверстие аккумулятора и связанный со световым индикатором и положительным выводом аккумулятора через усилительные элементы тока и напряжения. Но такие приборы довольно сложны и имеют высокую стоимость, и не смогут найти широкое применение на подвижном составе (патент Японии №2841445, кл. Н01М 10/48 от 31.03.89 г.).

Известно устройство для контроля уровня электролита в аккумуляторе (патент Японии №9301869, кл. Н01М 10/48 от 26.03.97 г.), содержащее подъемный механизм, связанный с вводимым в электролит электродом, связанным в свою очередь через регистрирующий орган с положительным выводом аккумулятора. Принцип действия этого устройства основан на измерении величины тока через электролит от положительного электрода аккумулятора к введенному электроду.

При уменьшении напряжения аккумулятора, вследствие его глубокого разряда, величина тока между введенным и плюсовым (положительным) электродами уменьшается или совсем падает до нулевого значения при снижении уровня электролита ниже нижнего края пластины введенного электрода, что вызывает в свою очередь реакцию регистрирующего органа со световой сигнализацией о нештатном режиме работы аккумулятора.

Однако устройство такого тока является достаточно дорогостоящим и требует значительных затрат по времени обслуживающего персонала.

Для обеспечения постоянного контроля уровня электролита и степени заряженности аккумулятора разработано описываемое устройство контроля, где с использованием простейших элементов получены все функции вышеупомянутых устройств по постоянному контролю уровня электролита и степени заряженности аккумулятора, что особо важно при обслуживании аккумуляторных батарей, работающих на подвижном составе.

В новом устройстве контроля уровня электролита, в котором функции дорогостоящих и сложных устройств достигаются за счет использования в качестве датчика уровня электролита (см. чертеж) металлической пластины (7) из нержавеющей стали, вмонтированной в крышку (3) бака аккумулятора, которая электрически соединена со светодиодом (5), закрепленным на крышке аккумулятора. При этом светодиод через резистор (6) соединен с положительным выводом (борном) (4) аккумулятора. Для обеспечения нормальной работы светодиода его номинальное рабочее напряжение должно составлять 60-70% от номинального напряжения аккумулятора, а величина сопротивления резистора определяется как частное от деления разности номинального напряжения аккумулятора и номинального напряжения светодиода на величину максимального длительного тока светодиода.

Работа устройства поясняется на примере свинцового аккумулятора, (как тягового, так и стартерного) с номинальным стандартным напряжением 2 В.

При нормальном уровне электролита часть пластины (7), расположенной между электродами (борнами) (4) аккумулятора (см. чертеж), создает электрическую цепь через резистор (6) со светодиодом (5) и электролит от положительного электрода (борн) (4) к отрицательному с током величиной 1-3 мА.

При этом при заряженном аккумуляторе с плотностью электролита выше 1,18 г/см³ и напряжением не ниже 1,9 В будет иметь место нормальное свечение светодиода, свидетельствующее о нормальном уровне электролита.

При уровне электролита не выше 5-10 мм над основными электродами вышеуказанная электрическая цепочка будет нарушена и свечения светодиода не будет, что легко определяется обслуживающим персоналом при осмотре аккумуляторных ящиков подвижного состава за короткое время (2-3 мин).

При снижении напряжения на аккумуляторе (аккумуляторах) батареи (но при нормальном уровне электролита) ниже 1,9 В будет иметь место более слабое свечение светодиода за счет меньшего тока в его цепи, что визуально позволяет определить все слабо заряженные аккумуляторы в батарее также за короткое время.

Экспериментальные исследования, проведенные на вагонных кислотных аккумуляторах типа PzSM350PR с данным простейшим устройством, которое увеличивает стоимость аккумулятора на 0,1%, в течение 6 месяцев в условиях реальной эксплуатации показали его устойчивую работу во всем диапазоне наружных температур, обеспечивая достаточную яркость светодиодов при нормальном уровне электролита, упрощая работу обслуживающего персонала при контроле аккумуляторов.

Полученные результаты испытаний описываемого устройства контроля уровня электролита позволяют практически не повышая стоимости аккумуляторных батарей значительно сократить время на контроль заряженности и уровня электролита аккумуляторов всех типов подвижного состава ж.д.

В настоящее время разработанные устройства используются серийно в вагонных свинцовых кислотных аккумуляторах типа 52PzSM350PR.

1. Устройство контроля уровня электролита и заряженности аккумулятора, содержащее электрод, введенный в электролит аккумулятора, и прибор регистрирующий величину тока через электролит, соединенные между собой, и электрически соединены с положительным выводом аккумулятора, отличающееся тем, что в качестве регистрирующего прибора использован светодиод, корпус которого вмонтирован в верхнюю крышку аккумулятора, а в качестве электрода, введенного в электролит на 5-10 мм над основными электродами, использована пластина из нержавеющей стали, конструктивно жестко соединенная с корпусом светодиода и через резистор подключенная непосредственно через светодиод к положительному выводу аккумулятора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что номинальное рабочее напряжение светодиода составляет 60-70% от номинального напряжения аккумулятора, а величина сопротивления резистора определяется как частное от деления разности величины напряжения аккумулятора и номинального напряжения светодиода на величину максимального длительного тока светодиода.