Zawory VRLA akumulatora żelowego, bezobsługowego.

Zawory regulujące ciśnienie panujące w celach są nieodłączną częścią akumulatorów żelowych. Samo określenie VRLA oznacza akumulatory regulowane zaworami, wykonane w technologii ołowiowo kwasowej.

Dwunastowoltowy akumulator żelowy zbudowany jest z sześciu cel połączonych szeregowo. Każda cela jest hermetyczna – to znaczy, że w sprawnym akumulatorze nie ma ryzyka wycieku elektrolitu nawet w przypadku odwrócenia akumulatora o 180 stopni. Na górze każdej z cel znajduje się wspomniany zawór regulacyjny. Jedyny kontakt zawartości cel z otoczeniem zewnętrznym to właśnie zaworek.

Rolą zaworu jest zabezpieczenie przed możliwością dostawania się do wnętrza celi powietrza i innych zanieczyszczeń występujących w otoczeniu akumulatora.  Jednocześnie jest to bezpiecznik, którego rolą jest wyregulowanie ciśnienia w celi w przypadku gdyby nadmiernie wzrosło. Ma to zabezpieczyć obudowę przed rozsadzeniem, pęknięciem lub deformacją w przypadku nadmiernego wzrostu ciśnienia. Co jednak przy znacznym przekroczeniu parametrów pracy okazuje się niewystarczające i akumulatory ulegają deformacji.

W warunkach normalnej eksploatacji ciśnienie w celi utrzymuje się na poziomie, który nie wymaga otwarcia zaworu, czyli zawór ten pozostaje w stanie zamkniętym. Minimalne wydzielanie gazu może występować jedynie w końcowej fazie ładowania.

Rola zaworu VRLA zaczyna się w momencie przeładowania i utrzymywania akumulatora pod podwyższonym napięciem. W takich warunkach występuje gazowanie elektrolitu. Powodem gazowania może być również wzrost temperatury przy jednoczesnym braku kompensacji napięcia ładowania. Skutki eksploatacji w zbyt wysokiej temperaturze można ograniczyć poprzez obniżenie napięcia ładowania. Napięcie powinno być obniżane, proporcjonalnie do wzrostu temperatury ponad 20 stopni C.

Zawór w akumulatorze VRLA pasowany jest dość luźno – bez problemu można go usunąć przez podważenie śrubokrętem lub nawet paznokciem. Odporność na podwyższone ciśnienie uzyskuje się przez zastosowanie pokrywy akumulatora przytrzymującej zaworki od góry. W przypadku usunięcia pokrywy zdolność utrzymania ciśnienia wewnątrz akumulatora znacznie spadnie. Zobacz jak zachowują się zaworki po usunięciu górnej pokrywy.

Zobacz jak działa zawór w akumulatorze VRLA po podaniu na zaciski zbyt wysokiego napięcia.

Po podaniu zbyt wysokiego napięcia na zaciski akumulatora VRLA elektrolit zaczyna gazować - „gotować się”. W procesie tym wydzielany jest tlen i wodór. Rolą zaworów jest czasowe utrzymanie podwyższonego ciśnienia i doprowadzenie do rekombinacji – ponownego połączenia tlenu z wodorem i przywrócenie wody do elektrolitu. Wszystko to działa to granicy otwarcia zaworu – wtedy następuje nieodwracalne oddanie niewielkiej ilości gazu na zewnątrz obudowy a tym samym utrata wody z elektrolitu.

Profil ładowania należy ustawić tak aby zminimalizować to zjawisko ponieważ znacznie przyspiesza to degradację baterii. Przy pracy w warunkach zmiennej temperatury konieczne jest zastosowanie prostego układu elektronicznego opartego najczęściej na termistorze, odpowiadającego za obniżenie napięcia ładowania proporcjonalnie do wzrostu temperatury ponad 20 stopni C.

Co się stanie z akumulatorem po znacznym przekroczeniu napięcia ładowania i jednocześnie potraktowaniu wysokim prądem …

Akumulator poddany ładowaniu pod napięciem znacznie większym niż zalecane, nominalne nie jest w stanie oddać całego nagromadzonego gazu przez zawory VRLA. Ciśnienie w obudowie znacznie wzrasta, jednocześnie następuje silne nagrzewanie. W efekcie obudowa ulega znacznemu odkształceniu, traci kształt sześcianu i przybiera obłe kształty. Po takim eksperymencie akumulator nadaję się już tylko do utylizacji i oczywiście tego rodzaju uszkodzenie nie jest objęte gwarancją.

Na filmie widać jak z obudowy wydziela się bardzo duża ilość gazu. Jest to głównie wodór stanowiący zagrożenie wybuchowe. Z tego powodu nie wolno doprowadzać do pokazanej na filmie sytuacji w pomieszczeniach zamkniętych, w przypadku wystąpienia podobnego problemu pomieszczenie należy przewietrzyć i opuścić.

Uszkodzenie spowodowane pozostawieniem pod podwyższonym napięciem może mieć znacznie mniejszą skalę, akumulator po takim incydencie może zachować jeszcze częściową sprawność jednak jego pojemność spadnie a powstałe uszkodzenia mogą doprowadzić w krótkim czasie do całkowitego uszkodzenia. Akumulator z odkształconą obudową należy wymienić na nowy, jest to uszkodzenie nienaprawialne.

Jak widać bezobsługowe akumulatory żelowe również mogą stanowić zagrożenie i wydzielać spore ilości wybuchowego wodoru w przypadku awarii systemu ładowania. Należy to brać pod uwagę przy projektowaniu systemu wentylacji oraz dodatkowych zabezpieczeń na wypadek awarii ładowarki.

Pomimo, że zawór VRLA można otworzyć i ponownie zamontować nie należy tego robić. Taka ingerencja powoduje zaburzenie środowiska wewnętrznego i automatycznie utratę gwarancji. W akumulatorach bezobsługowych nie ma możliwości ani potrzeby uzupełniania elektrolitu, dolewania wody destylowanej itp.