<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
entsprechend den Oberbegriffen der Anspruche 1, 2,28 und 29 sowie die Verwendung der Ver- schtussvomchtung gemäss Anspruch 30.
Üblicherweise werden Behälter für Flussigkeiten mit dicht schliessenden Verschlüssen, z. B.
Schraubkappen, gegenüber unbeabsichtigtem Austreten der Flüssigkeit aus dem Behälter geschert Diese Art des Verschlusses ist jedoch für Behälter, In denen kontrollierte Reaktionen ablaufen, wie dies bei sogenannten Sekundärelementen für die Stromversorgung, z. B. Akkumulatoren, der Fall Ist, nur bedingt möglich, und zwar wenn anderweitig eine Möglichkeit geschaffen wird, bei der Reaktion auftretende Gase aus den Behälter abzuleiten. So ist z. B. aus der DE 94 07 172 U ein Akkumulator bekannt, in dessen Deckel horizontal verlaufende Entgasungskanäle vorgesehen sind, welche den Innenraum der Zellen mit einem In einer Seitenwand des Deckels ausgebildeten Seitenkanal verbinden, der durch eine Abdeckplatte dicht verschlossen ist.
Der Entgasungskanal weist eine Gasauslassöffnung auf, welche durch einen gasdurchlassigen, porösen Körper verschlossen ist, sodass das gesamte geförderte Gas durch diesen Körper hindurchtreten muss. Neben dem konstruktiven Aufwand ist bei dieser Lösung vor allem von Nachteil, dass diese Fritte unter Umständen durch Verkrustung infolge mit dem Gas geförderter Elektrolytflüssigkeit derart zuwächst, dass im Inneren des Akkumulators ein zu hoher Überdruck entsteht.
Aus der EP 0 570 703 B ist eine Doppeldeckelvariante bekannt, bei der zwischen dem Basisdeckel und einer dazu Im Abstand angeordneten Abdeckplatte ein Gassammeiraum zur Säureabscheidung ausgebildet ist, welcher mit mindestens einer einen Zündschutz aufweisenden Entgasungsöffnung versehen ist und welcher in der Abdeckplatte für jede Zelle eine durch einen Verschlussstopfen verschliessbare Füll- und Kontrollöffnung aufweist. Das Volumen einer Gasaustnttsstelle ist dabei so bemessen, dass bei kurzzeitiger Klppung bis zu 180 nicht mehr Säure aus dem Gasraum der Zelle austreten kann, als von dem ihr zugeordneten Hohlraum aufgenommen wird.
Nachteilig ist daran, dass zwar die Kippsicherheit verbessert ist, aber aufgrund der konstruktven Ausgestaltung der Gasaustrittstelle eine Verkrustung der Fritte aufgrund fehlender Aerosolabscheidung nach wie vor auftreten kann und damit unter Umständen ein Gasaustntt verhindert wird
Zur Erhöhung der Sicherheit in puncto Gasaustritt werden im Stand der Technik weiters unterschiedlichste Ausbildungen von Verschlussstopfen sowohl für herkömmliche als auch für sogenannte Rekombinationsakkumulatoren beschrieben. So ist z. B. aus der EP 0 756 338 A ein Stopfen mit einer Ventilanordnung für einen Rekombinationsakkumulator bekannt, der wiederum ein Filterelement, welches das Zelleninnere von der Aussenatmosphäre trennt und zur Vermeidung von Rückzundungen entweichender Gase aus dem Zellinneren dient, aufweist.
Vor diesem Filterelement ist In Richtung der Zellen die Ventilanordnung an einem als ein gesondertes Bauteil ausgebildeten, eine Verbindung zwischen dem Zelleninneren und dem Einlass der Ventilanordnung herstellenden Einsatz angeordnet. Normalerweise ist an dieser Ventilanordnung eine Dichtlippe geschlossen. Bei Auftreten eines bestimmten Mindestdruckes öffnet sich die Ventilanordnung derart, dass aufgrund einer Materialschwächung des Ventildeckels im Bereich der Dichtlippe eine Strömungsverbindung zwischen Zelleninnenraum und Atmosphäre hergestellt wird.
Das Problem der austretenden Säure ist bei derartigen Akkumulatortypen nicht vorhanden
Das Stopfensystem nach der EP 0 920 063 A weist ebenfalls eine Ventilanordnung Im Stopfen auf, welche ab einem gewissen Mindestdruck eine Stromungsverbindung zu einem Gasaustrittskanal, in dem wiederum ein Filterelement als Rückzündsicherung eingesetzt ist, freigibt. Zum Schutz der Gummimembran des Ventilelementes gegenüber mit dem Gasstrom mitgerissene Flüssigkeit ist vor dem Ventilelement konstruktiv eine Schikane durch Ausbildung von aufeinander zulaufenden Trennwänden mit zwischen diesen Trennwänden angeordnetem Durchtrittsspalt ausgebildet.
Die DE 198 30 557 A beschreibt einen Stopfen für einen Blei-Säure-Akkumulator, bei welchem vor einem Filterelement aus einem porösen Substrat, welches mit einer Polytetraflourethylenmembran überzogen ist, ein Aerosolabschelder ausgebildet ist. Zum Abbau plötzlich auftretender Uberdrücke im Zelleninneren ist Im Bereich des Filterelementes eine kanalartige Aussparung In dem ringformigen Lagersitz für das Filterelement vorgesehen, wobei das Filterelement selbst durch ein Druckelement gegen diesen Lagersitz vorgespannt wird. Im Bereich dieser kanalartigen Formgebung ist der Kupplungsdruck geringer, sodass sich bei Überdruck das Filterelement an dieser Stelle ortlich heben kann und damit eine Strömungsverbindung unter Umgehung des Filterelementes zur Atmosphäre freigibt.
<Desc/Clms Page number 2>
Aus der DE 197 03 444 C ist ein Stopfen bekannt, bei dem vor der Gasaustrittsöffnung ein Filtereiement aus z. B. Polytetraflourethylen angeordnet ist. Zum Schutz dieser Membran vor mit dem Gasstrom mitgerissener Elektrolytflüssigkeit Ist zwischen der Membran und dem Gasraum oberhalb des Elektrolyten ein Aerosolabscheider angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, einen Behälter derart zu verschlie- ssen, dass ein fallweise auftretender Überdruck im Behälter sicher abgebaut werden kann.
Diese Aufgabe der Erfindung wird jeweils unabhängig durch die Merkmale In den Kennzeichenteilen der Ansprüche 1,2 und 28 bis 30 gelöst. Von Vorteil ist dabei, dass aufgrund des zumindest teilweise aus einem Elastomer ausgebildeten Verschlusselementes eine Möglichkeit geschaffen wird, dass dieses Verschlusselement, wenn die Gasdurchlassigkelt desselben vermindert ist, dem anstehenden Druck ausweichen kann, wodurch ein zusätzlicher Strömungskanal freigegeben wird.
Von Vorteil ist dabei weiters, dass das Verschlusselement derart ausgebildet werden kann, dass dieses, wenn dieses selbst nicht gasdurchlässig ist, so beabstandet zu den den Kanal in der Verschlussvorrichtung seitlich begrenzenden Oberflächen angeordnet werden kann, dass aufgrund einer geringen Spaltbreite zwar die Gasdurchlässigkeit gewährleistet werden kann, aber gleichzeitig die Verschlussvorrichtung zumindest über einen gewissen Zeitraum zumindest annähernd flüssigkeitsundurchlässig ist. Dabei ist von Vorteil, dass aufgrund der elastomeren Eigenschaften des Verschlusselementes dieses in einer Ruheposition gehaltert werden kann, wobei sich die Spaltbreite zwischen der Seitenwandoberfläche und dem Verschlusselement vergrössert und dadurch gegebenenfalls oberhalb des Verschlusselementes kondensierte Flüssigkeit wieder in den Behälter zurücklaufen kann.
Weiters ist von Vorteil, dass das Verschlusselement selbst direkt an den Grundkörper der Verschlussvorrichtung angespritzt werden kann, wodurch sich die Anzahl der Bauteile der Verschlussvorrichtung und damit der Montageaufwand entsprechend verringern lässt, sodass insgesamt die Produktionskosten verringert werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verschlussvorrichtung sind in den Ansprüchen 3 bis 27 angegeben.
Durch die flüssigkeitsundurchlässige Ausbildung der Membranen entsprechend Anspruch 3 ist es möglich, die Verschlussvorrichtung teilweise aus einem Material zu fertigen, welches zwar einerseits elastische Eigenschaften aufweisen kann, aber andererseits kein Elastomer ist.
Dabei ist von Vorteil, wenn an dieser Membran entsprechend Anspruch 4 ein Dichtelement angeordnet Ist, wodurch das Dichteverhalten des als Membran ausgebildeten Verschlusselementes über Vorspannkräfte, welche von dem Druckelement ausgeübt werden, gezielt eingestellt werden kann.
Von Vorteil ist weiters, wenn dieses Dichtelement entsprechend Anspruch 5 angespritzt Ist, sodass sich dadurch die Herstellung des Verschlusselementes vereinfachen lässt.
Möglich sind weiters Ausbildungen der Verschlussvorrichtung entsprechend den Ansprüchen 6 bis 8, womit das Ausweichverhalten des Dichtelementes bei vorherrschendem Überdruck im Behälter entsprechend einstellbar ist.
Durch die Anordnung einer Lagerfläche entsprechend Anspruch 9 ist es möglich, für das Verschlusselement eine grössere Auflagefläche zur Verfügung zu stellen, wodurch die Genauigkeit der Montage des Verschlusselementes im Kanal vermindert sein kann.
Vorteilhaft bei der Weiterbildung nach Anspruch 10 ist der geringere Herstellungsaufwand für die Verschlussvorrichtung.
Dabei sind Ausbildungen nach den Ansprüchen 11 bzw. 12 vorteilhaft, da damit Elastomere aus einem breiten Spektrum mit unterschiedlichsten Eigenschaften ausgewählt werden konnen und somit das Ansprechverhalten des Verschlusselementes bei vorherrschendem Überdruck entsprechend voreinstellbar 1St.
Vorteilhaft ist weiters die Ausbildung nach Anspruch 13, womit bei entsprechender Vorspannung des Verschlusselementes eine breite Dichtfläche ermöglicht wird.
Es ist weiters möglich, diese Lagerfläche entsprechend Anspruch 14 weiterzubilden, wodurch zumindest ein zusätzlicher Sicherheitskanal zum Druckabbau hergestellt werden kann bzw. können diese rillenartigen Vertiefungen von so geringer Tiefe sein, dass über diese Vertiefungen eine ständige Kommunikation zwischen der Atmosphäre und dem Behälterinnenraum möglich ist, ohne dass Flüssigkeit aus dem Behälterinnenraum über diese Vertiefungen austreten kann.
Vorteilhaft sind weiters Ausbildungen der Verschlussvorrichtung entsprechend den Ansprüchen
<Desc/Clms Page number 3>
15 bis 19, da damit das Druckelement derart in die Verschlussvorrichtung, d. h. in den Kanal derselben einsetzbar ist, dass unter normalen Bedingungen in diesen Bereichen eine hohe Dichtigkeit bewerkstelligt werden kann und unter anderem auch die Halterung des Druckelementes im Kanal verbessert wird.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 20 kann eine Längsverschiebbarkeit des Druckelementes ermoglicht werden, sodass in der Folge die Strömungsverbindung, welche aufgrund der Auslenkung des elastomeren Teils des Verschlusselementes entsteht, einen grösseren Querschnitt aufweisen kann.
Durch die Ausbildung entsprechend Anspruch 21 ist es möglich, dass ein Rückzünden von aus einem Behälter entweichenden brennbaren Gasen in den Behälterinnenraum verhindert werden kann.
Vorteilhaft bei der Ausgestaltung nach Anspruch 22 ist, dass das Druckelement in seiner Form vereinfacht werden kann.
Schliesslich ist aber auch eine Ausführung der Verschlussvornchtung entsprechend den Anspruchen 23 bis 27 möglich, womit auf einfache Weise entsprechend der Ausbildung des Verschlusskörpers die Dichtheit der Verschlussvorrichtung gegenüber austretenden Flüssigkeiten selbst dann verbessert werden kann, wenn ein mit der Verschlussvorrichtung verschlossener Behälter auf den Kopf gestellt wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden schematischen Darstellungen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 die erfindungsgemässe Verschlussvorrichtung in Seitenansicht geschnitten ;
Fig. 2 das Druckelement der Verschlussvorrichtung nach Fig. 1 ;
EMI3.1
;schnitten ;
Fig. 5 einen Ausschnitt einer Ausführungsvariante der Verschlussvorrichtung In Seitenan- sicht geschnitten ;
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Ausfuhrungsvariante der Verschlussvorrichtung nach Fig 5, geschnitten gemäss der Linie VI-VI in Fig. 5 ;
Fig. 7 einen Ausschnitt einer Ausführungsvariante der Verschlussvorrichtung in Seitenan- sicht geschnitten ;
Fig. 8 eine Draufsicht auf die Verschlussvorrichtung nach Flg 7, geschnitten gemass der
Linie VIII-VIII in Fig. 7
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden konnen. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen.
Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausfuhrungsbeisplelen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemässe Lösungen darstellen
In Fig. 1 Ist eine erfindungsgemässe Verschlussvorrichtung 1 gezeigt. Dies Verschlussvorrichtung 1 besteht aus einem ausseren Grundkörper 2, der bei dieser Ausführungsvariante die Form eines Stoppels mit rundem Querschnitt aufweist, wie er z. B. für die Einfüllöffnungen in Akkumulatorgehäusen verwendet wird.
Zwischen einem ersten Endbereich 3, welcher im eingebauten Zustand in Richtung der Akkumulatorzelle, der dieser Verschlusskörper 1 zugeordnet ist, zeigt und einem zweiten Endbereich 4, welcher dem ersten Endbereich 3 entlang einer Längsmittelachse 5 gegenüberliegend angeordnet ist, ist ein durchgehender Kanal 6 ausgebildet. Dieser Kanal 6 dient vornehmlich dazu, aus dem Akkumulator während des Ladezyklus auftretende Gase, insbesondere Wasserstoff, in die den Akkumulator umgebende Atmosphäre abzuleiten.
Der Grundkörper 2 kann aus üblichen Werkstoffen, wie z. B Kunststoffen, beispielsweise Polypropylen oder dergleichen, hergestellt sein.
Um der Verschlussvorrichtung 1 im Akkumulator, insbesondere im Akkumulatordeckel, einen
<Desc/Clms Page number 4>
sicheren Halt zu geben, weist dieser ein Aussengewinde 7 zumindest im Bereich des ersten, unte- ren Endbereiches 3 auf.
Da die Verschlussvorrichtung 1 nicht ausschliesslich auf Akkumulatoren beschränkt ist, d. h. auf die bevorzugte Verwendung für Akkumulatoren beschränkt ist-denkbar sind sämtliche Anwendungsfälle, in denen Behälter verschlossen werden sollen, in welchen die Gefahr besteht, dass z. B. durch chemische Reaktionen gasförmige Produkte entstehen und dadurch im dicht verschlossenen
Behälter ein Überdruck im Behälterinnenraum auftreten kann, der unter Umständen zur Zerstörung des Behälters führt, aber auch für Behälter, in denen Flüssigkeiten mit hohem Gasdruck aufbewahrt werden-, ist die äussere Form des Grundkörpers 2 als Stoppel nicht zwingend vorgegeben.
So ist es z. B. möglich, dass der Grundkörper 2 als Schraubkappe ausgebildet ist bzw. können auch andere als runde Formen, wie z. B. im Querschnitt quadratische, rechteckige, polygonale etc., ausgebildet werden. Auch ist die Anordnung des Aussengewindes 7 nur als bevorzugte Ausführungsvariante anzusehen und können auch andere Verbindungstechniken, wie z. B. Klebeverbindungen, Schweissverbindungen, aber auch ein Reibschluss möglich sein.
Das Aussengewinde 7 ist derart ausgebildet, dass es in ein Innengewinde eines nicht dargestellten Behälterdeckels, z. B. für einen Akkumulator, eingreift.
Zwischen den Endbereichen 3 und 4 ist an einer äusseren Oberfläche 8 des Grundkörpers 2 ein Dichtelement 9 angeordnet. Dieses Dichtelement 9 kann beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein, der in eine nutförmige, umlaufende Ausnehmung 10 eingreift und über die äussere Oberfläche 8 vorsteht. Durch dieses Dichtelement 9 wird im eingebauten Zustand der Verschlussvorrichtung 1 eine entsprechende gas- und flüssigkeitsdichte Halterung ermöglicht.
Das Dichtelement 9 kann als gesonderter Bauteil der Verschlussvorrichtung 1 ausgebildet sein, denkbar sind aber auch Varianten, in denen dieses Dichtelement 9, welches z. B. aus einem Elastomer, z. B. Gummi, bestehen kann, an der äusseren Oberfläche 8 des Grundkorpers 2 angespritzt ist. Ebenso ist es denkbar, dass z. B. bei Ausbildung des Grundkörpers 2 als Schraubkappe dieses Dichtelement 9 an eine innere Oberfläche des Grundkörpers 2 angeordnet ist.
Bevorzugt ist der Querschnitt in der Draufsicht auf die Verschlussvorrichtung 1 im zweiten, oberen Endbereich 4 erweitert, wobei ein Übergangsbereich konisch verlaufend ausgebildet sein kann.
Es wird damit möglich, die in diesem Endbereich 4 angeordneten Bauteile, welche im folgenden noch näher beschrieben werden, grösser zu dimensionieren, da damit auch der Durchmesser des Kanals 6 in diesem Endbereich 4 grösser als im Endbereich 3 sein kann.
Im unteren Endbereich 3 (im speziellen Fall der Ausführungsvariante nach Fig. 1 zwischen dem Endbereich 3 und dem Dichtelement 9) ist im Kanal 6 ein sogenannter Aerosolabscheider 11 angeordnet. Dieser Aerosolabscheider 11 kann wie In der DE 197 03 444 C beschrieben ausgebildet sein, denkbar sind aber auch andere Vananten, z. B. wie aus der DE 198 30 557 A bekannt.
In der Ausführungsvariante nach Fig. 1 ist der Aerosolabscheider 11 entsprechend der erstgenannten DE-C als eigener Bauteil ausgebildet. Dieser Aerosolabscheider 11 weist dabei, wie in der DE-C beschrieben, mehrere Bohrungen bzw. Ausnehmungen 12 bis 14 auf, wobei die Bohrung 13 senkrecht auf die Ausnehmung 12 bzw. 14 angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung wird eine Umlenkung der aufsteigenden Gase bzw. des aufsteigenden Aerosols erreicht und zu dem durch die Querschnittsveränderung eine Geschwindigkeitserhohung erreicht, wobei die mit dem Gas mitgerissene Flüssigkeit, z. B. Schwefelsäure, aufgrund des höheren spezifischen Gewichtes abgeschieden bzw. kondensiert wird und in den Behälterinnenraum, d. h. die Akkumulatorzelle, zurückläuft.
Um einen sicheren Halt des Aerosolabschneiders 11 im Kanal 6 zu ermöglichen, ist der maximale äussere Durchmesser des Aerosolabscheiders nur geringfügig kleiner als der Durchmesser des Kanals 6 im Endbereich 3, in dem der Aerosolabscheider 11 angeordnet ist, ausgebildet, wobei in einem im Endbereich 3 zugeordneten Bereich 15 des Aerosolabscheiders 11 ein insbesondere ringförmig umlaufender Vorsprung 16, der als Dichtlippe ausgebildet sein kann, angeordnet ist Als Gegenstück hierzu ist im Endbereich 3 an einer inneren Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 eine wiederum insbesondere umlaufende nngformige Nut 18 ausgebildet, in welche der Vorsprung 16 eingreift und der Aerosolabscheider 11 somit gegen ein Verschieben entlang der Längsmittelachse 5 gesichert ist.
Die Anordnung dieses Vorsprunges 16 ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Denkbar sind auch Varianten, in denen der Aerosolabscheider 11 allein durch Reibschluss im Kanal 6 gehalten
<Desc/Clms Page number 5>
wird, bzw. ist es möglich, dass der Aerosolabscheider 11 an seiner äusseren Oberfläche ein Gewinde aufweist, wobei im Kanal 6 an der Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 ein Gegengewinde ausgebildet sein kann, sodass der Aerosolabscheider 11 einschraubbar ausgeführt werden kann. Moglich sind weiters Ausführungen, bei denen zwischen dem Aerosolabscheider 11 und der Oberfläche 17 ein Dichtelement, z. B. eine Gummidichtung, angeordnet wird.
Für weitere Einzelheiten zu dem Aerosolabscheider 11 sei auf die DE 197 03 444 C verwiesen, deren Inhalt als Teil der vorliegenden Beschreibung anzusehen ist.
Im Endbereich 4 ist ein Verschlusselement 19 im Kanal 6 angeordnet. Dieses Verschlusselement 19 liegt auf einer Lagerfläche 20, welche durch einen zumindest bereichsweise, vorzugsweise umlaufenden ringförmigen Steg, welcher in Richtung auf die Längsmittelachse 5 von der Oberflache 17 des Grundkörpers 2 vorspringt, insbesondere aus dem Grundkörper 2 einstückig gebildet 1St. Das Verschlusselement 19 ist In der Ausführungsvariante der Verschlussvorrichtung 1 nach Fig. 1 als Membran z. B aus Polypropylen, Polyethylen, Polytetraflourethylen oder Polyvinylidenflourid gebildet, insbesondere aus einem gereckten mikroporösen Polytetraflourethylen. Weiters ist es möglich, dass diese Membran oleophobiert ist bzw. kann diese auch mehrschichtig sein.
Vorzugsweise ist diese Membran aus einem Material gefertigt, welches flüssigkeitsabweisend ist.
Dieses Verschlusselement 19 weist eine äussere Form auf, welche dem Kanal 6 angepasst ist, sodass vorzugsweise zwischen der Oberfläche 17 der den Kanal 6 seitlich begrenzenden Seitenwand des Grundkörpers 2 und dem Verschlusselement 19 ein kleiner Abstand gebildet wird und ist insbesondere scheibenförmig ausgebildet. Am äusseren Umfang dieses scheibenförmigen Verschlusselementes 19 ist erfindungsgemäss ein ringförmiges Dichtelement 21 angeordnet. Dieses Dichtelement 21 ist bevorzugt aus einem Elastomer, z. B. Gummi, Kautschuk, gebildet. Bevorzugt ist das Verschlusselement 19 einstückig ausgebildet, insbesondere kann das Dichtelement 21 an der Membran angespritzt sein.
Das Verschlusselement 19, insbesondere dessen Dichtelement 21, wird mittels eines Druckelementes 22 gegen die Lagerfläche 20 gehaltert, insbesondere vorgespannt. Das Druckelement 22 ist bei vorliegender Ausführungsvariante ringförmig ausgebildet und weist bevorzugt eine Höhe auf, sodass unter Mitberücksichtigung der Höhe des Dichtelementes 21 das Druckelement 22 nicht über den Endbereich 4, d. h. eine Endfläche 23 des Grundkörpers 2, vorsteht.
Entlang dieser Höhe 24 (Fig. 2) ist von einer ersten Druckelementenfläche 25 (Fig. 2), welche im eingebauten Zustand des Druckelementes 22 in Richtung auf den Aerosolabschelder 11 weist, in Richtung auf eine zweite Druckelementflache 26 (Fig. 2), welche sich in etwa in Höhe der Endfläche 23 des Grundkörpers 2 befindet, zumindest eine durchgehende Aussparung 27 (Fig. 2), eine sogenannte Freistellung in einer Wand 28 (Fig. 2) des Druckelements 22, angeordnet. Der Ausdruck durchgehend bezieht sich dabei darauf, dass, nachdem das Druckelement 22 ringförmig ausgebildet ist, eine kanalartige Strömungsverbindung zwischen einer äusseren Wandoberfläche 29 (Fig. 2) und einer inneren Wandoberfläche 30 (Fig. 1) ausgebildet wird.
Bevorzugt sind In dem Druckelement 22 mehrere Aussparungen 27 über den Umfang verteilt angeordnet, insbesondere zwei einander gegenüberliegende Aussparungen 27 in der Wand 28.
Durch diese Aussparung (en) 27 wird erfindungsgemäss der Vorteil erreicht, dass im Zusammenspiel mit dem Dichtelement 21 des Verschlusselementes 19 bei einem unbeabsichtigten Druckanstieg in einem durch einen durch die Verschlussvorrichtung 1 verschlossenen Behälter das Dichtelement 21 aufgrund seiner elastomeren Eigenschaften zumindest bereichsweise in diese Aussparung ausweichen kann, wie dies in Fig. 2 strichliert angedeutet ist, da im Bereich der Aussparung 27 die Vorspannung des Dichtelementes 21 durch das Druckelement 22 geringer ist. Durch dieses Ausweichen wird, da der Durchmesser des Dichtelementes im Vergleich zum Durchmesser des Kanals 9 kleiner ist, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist, eine Strömungsverbindung uber die Aussparung 27 zu der den Behälter umgebenden Atmosphäre hergestellt und in der Folge der Überdruck im Behälter abgebaut.
Nach dem Druckabbau kann das Dichtelement 21 aufgrund seiner eiastomeren Eigenschaften wieder in seine ebene Normalstellung zurückkehren. Die Grösse der Aussparung 27 kann je nach Bedarf und an den zu erwartenden Behälterüberdruck bzw. an bestimmte Sicherheitskriterien für den Behälter entsprechend angepasst werden.
Es ist weiters möglich, wie in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt, dass in der Aussparung 27 eine Trennwand 31, die die Aussparung 27 zumindest annähernd in zwei Teilbereiche unterteilt, angeordnet ist. Eine Trennwandhöhe 32 ist bevorzugt kleiner als eine Aussparungshöhe 33 in Richtung
<Desc/Clms Page number 6>
der Längsmittelachse 5, d. h. dass im Ruhezustand das Dichtelement 21 nicht an dieser Trennwand 31 anliegt. Durch die Anordnung der Trennwand 31 kann der Vorteil erreicht werden, dass ein zu starkes Auslenken des Dichtelementes 21 aus seiner Ruhelage bei Druckanstieg vermieden wird.
Das Druckelement 22 ist in seinem Aussendurchmesser so bemessen, dass es zumindest annahernd dem Innendurchmesser des Kanals 6 Im Endbereich 3 entspricht und beispielsweise durch Reibschluss im Kanal 6 gehaltert wird.
Bevorzugt ist an der äusseren Wandoberfläche 29 des Druckelementes 22, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, ein ringförmiger, umlaufender Vorsprung 34, insbesondere eine Dichtlippe, ausgebildet. Dieser Vorsprung 34 greift im eingebauten Zustand des Druckelementes 22 in eine korrespondierende, ringförmig umlaufende Nut 35 (Flg. 1) an der inneren, den Kanal 6 begrenzenden Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 ein. Damit wird nicht nur der Vorteil des sicheren Haltes des Druckelementes 22 im Kanal 6 ermöglicht, sondern gleichzeitig durch die Ausbildung des Vorsprunges 34 als Dichtungslippe eine seitliche Abdichtung
Bevorzugt ist die Höhe der Nut 35 in Richtung der Längsmittelachse 5 an die Abmessung des Vorsprunges 34 in dieser Richtung angepasst.
Möglich ist aber auch, wie dies in Fig. 2 im rechten Teil strichliert dargestellt ist, dass die Höhe der Nut 35 im Vergleich zu der Höhe des Vorsprunges 34 grösser ist, sodass eine Bewegung des Druckelementes 22 in Richtung der Längsmittelachse 5 ermöglicht wird. Damit kann der Vorteil erreicht werden, dass zusätzlich zur Auslenkung des Dichtelementes 21 des Verschlusselementes 19 aus seiner Ruhelage im Bereich der Aussparung 27 bei einem plötzlichen Druckanstieg der damit freigegebene Strömungskanal durch Ausweichen des Druckelementes 22 in Richtung auf die Endfläche 23 Im Endbereich 4 des Grundkörpers 2 in seinem Querschnitt vergrössert wird, sodass der Druckabbau rascher von statten geht. Es kann sich dabei auch von Vorteil erweisen, wenn die Grösse der Aussparung 27 und die Höhe der Nut 35 aufeinander abgestimmt werden.
Das Druckelement 22 kann ausgehend von der Druckelementfläche 25 in Richtung auf die Druckelementfläche 26 eine insbesondere sich konisch verjüngende Querschnittsveränderung, aufweisen, wie dies in Fig. 2 strichliert angedeutet ist. Damit kann der Vorteil erreicht werden, dass bel Ausbildung des Verschlusselementes 19 als Membran aus einem Gewebe diese sich bei Druckanstieg in Richtung auf den Endbereich 4 des Grundkörpers 2 wölben kann, ohne dass sie dabei durch scharfe Kanten des Druckelementes 22 zerstört wird.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass das Verschlusselement 19 auch andersartig ausgebildet sein kann, z. B. als poröse, d. h. Poren aufweisende Fritte.
Durch die Erfindung wird also einerseits der Vorteil erreicht, dass bei plötzlichem Druckanstieg eine zusätzliche Möglichkeit zum Druckabbau und dass andererseits bei einer allfälligen Undurchlässigkeit z. B. durch Verkrustung des Verschlusselementes 19 eine Sicherheit, d. h. eine Notlaufeigenschaft der Verschlussvorrichtung 1 zur Verfügung steht.
Das Druckelement 22 kann bei vorliegender Ausführungsvariante als Akkumulatorstopfen einen in den Kanal 6 weisenden ringförmigen Vorsprung 36 (Fig. 1) aufweisen, auf welchem eine Rückzündungssicherung 37, welche den Kanal 6 der Verschlussvorrichtung 1 im eingebauten Zustand gegenüber der Aussenatmosphäre abschliesst, gehaltert ist. Bevorzugt erfolgt die Halterung uber einen Reibschluss zwischen Druckelement 22 und Rückzündungssicherung 37, wozu die Durchmesser dieser beiden Bauteile entsprechend aufeinander abgestimmt sind. Diese Rückzündungssicherung 37 kann entsprechend dem Stand der Technik ausgebildet sein, z.
B. als gasdurchlässige, poröse Fritte aus einem Silikat oder Kunststoff, und soll verhindern, dass aufsteigender Wasserstoff, welcher beim Ladevorgang des Akkumulators gebildet werden kann und gegebenenfalls ausserhalb des Akkumulators durch eine Zündquelle gezündet wird, bis in das Akkumulatorinnere durchgezündet wird.
Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Grundkörper 2 der Verschlussvorrichtung 1, insbesondere auf den Endbereich 3, d. h. die Endfläche 23. In dieser Endfläche 23 können Vertiefungen 38 angeordnet sein, um ein Entfernen der Verschlussvorrichtung 1 mit Hilfe eines entsprechenden Werkzeuges zu ermöglichen.
Weiters ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass im Endbereich 3 in der den Kanal 6 begrenzenden Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 zumindest eine, bevorzugt mehrere, Ausnehmungen 39 ausgebildet sind. Diese Ausnehmungen 39 verlaufen von der Endfläche 23 In Richtung auf den unteren Endbereich 3 des Grundkörpers 2 bis in die Nut 34 zur Aufnahme des Druckelementes 22 (aus Ubersicht-
<Desc/Clms Page number 7>
iichkeitsgründen sind In Fig. 3 das Druckelement 22, das Verschlusselement 19 sowie der Aerosolabscheider 11 nicht dargestellt). Weiters weisen die Ausnehmungen 39 eine Tiefe 40 in Richtung auf den äusseren Umfang des Grundkörpers 2 in diesem Bereich auf, welche der Tiefe der Nut 35 entspricht.
Damit greift der Vorsprung 34, d. h. die Dichtlippe des Druckelementes 22 im Bereich dieser Ausnehmungen 39 nicht in die Nut 35 (Fig. 1) ein, d. h. die Nut 35 ist in diesen Bereichen unterbrochen, wodurch es möglich wird, dass bei Druckanstieg der Vorsprung 34 in diesen Bereichen nachgibt und somit ein weiterer Strömungskanal zum Abströmen des Gases für den Falle, dass auch die Rückzündungssicherung 37 keine Gasdurchlässigkeit mehr aufweist, zur Verfügung steht.
Aus Fig. 3 ist zu dem ersichtlich, dass in einer bevorzugten Ausführungsvariante die Lagerflache 20 zumindest eine, bevorzugt mehrere rillenartige Vertiefungen 41 aufweist. Diese erstrecken sich dabei über die gesamte Breite der Lagerfläche 20 in Richtung zumindest annähernd senkrecht auf die Langsmittelachse 5. Bevorzugt weisen diese Vertiefungen eine sehr geringe Tiefe auf, z. B im Bereich zwischen 0, 05 mm und 0, 015 mm, bevorzugt 0, 1 mm.
Durch diese Vertiefung 41 wird der Vorteil erreicht, dass bei entsprechender Ausbildung des Druckelementes 22, d. h. dass ein Aussendurchmesser der Wand 28 (Fig. 2) geringer ist als ein Innendurchmesser des Kanal 6 in diesem Bereich bei eingebautem Zustand des Druckelementes 22, zwischen diesem und der Oberfläche 17 des Kanals 6 ein insbesondere umlaufender Strömungskanal ausgebildet ist, sodass bereits in der Ruhestellung des Verschlusselementes, insbesondere des Dichtelementes 21, ein ständiger offener Strömungskanal um das Verschlusselement 19 herum über die Aussparung (en) 27 und/oder die Ausnehmungen 39 für den Druckabbau zur Verfügung steht. Die Tiefe 40 der Ausnehmungen 39 kann dabei an die sich in dem jeweiligen Behälter befindliche Flüssigkeit, insbesondere die Elektrolytflüssigkeit bei Akkumulatoren, d. h.
Schwefelsäure, angepasst sein, sodass also lediglich ein Abströmen des Gases möglich ist, nicht jedoch ein Flüssigkeitsdurchtritt, wodurch es über diese Strömungskanäle über die Gebrauchsdauer dieses Akkumulators zu keinem Flüssigkeitsveriust kommt. Diese Vertiefungen 41 stellen vorteilhaft eine weitere Sicherheit in punkto Druckabbau und damit eine weitere Notlaufeigenschaft der Verschlussvorrichtung 1 dar.
Die Vorspannung des Verschlusselementes 19 gegen die Lagerfläche 20 mit dem Druckelement 22 ist vorzugsweise so gewählt, dass die rillenartige Vertiefungen 41 frei bleiben, d. h. dass also auch Im "geschlossenen" Zustand des Verschlusselementes 19 eine Strömungsverbindung zwischen dem Behälterinnenraum und der umgebenden Atmosphäre für Gase besteht. Die Vorspannung ist also insbesondere nicht so gross, dass die rillenartigen Vertiefungen 41 durch das Dichtelement 21 verschlossen werden.
In Fig. 4 ist ein Detail einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Verschlussvorrichtung 1 dargestellt. Insbesondere zeigt Fig. 4 einen Teil des Grundkörpers 2, das Druckelement 22 sowie das Verschlusselement 19. In dieser Ausführungsvariante sind im Druckelement 22 keine Aussparungen 27 vorgesehen, sondern sind an deren Stelle an der Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 bis in den Endbereich 4, d. h. bis zur Endflache 23 sich erstreckende Aussparungen 42 in der den Kanal 6 begrenzenden Wandung des Grundkörpers 2 vorgesehen.
Das Druckelement 22 ist dabei im Kanal 6 so angeordnet, dass es in seiner Normalstellung diese Aussparungen 42 über den Vorsprung 34, d. h. die Dichtlippe verschliesst. Weiters ist die den Vorsprung 34 aufnehmende Nut 35 derart ausgebildet, dass ein Verschieben des Druckelementes 22 in Richtung der Langsmittelachse 5 entsprechend Doppelpfeil 43 möglich ist. Dadurch kann bei einem plötzlichen Druckanstieg im Innenraum des Behälters, beispielsweise bei nicht ausreichender Gasdurchlässigkeit des Verschlusselementes 19, das Druckelement 22 in Richtung auf die Endfläche 23 des Grundkörpers 2 ausweichen und werden während dieses Ausweichvorganges die Aussparungen 42 freigegeben, sodass eine Strömungsverbindung zwischen dem Behälternnenraum und der Aussenatmosphäre hergestellt wird.
In Fig. 5 und 6 ist schematisch eine andere Variante der Erfindung dargestellt. Insbesondere betrifft diese Ausführungsvariante eine andere Ausgestaltung des Verschlusselementes 19.
Erfindungsgemäss ist das Verschlusselement 19 nicht ausschliesslich so zu verstehen, dass es den Kanal 6 vollständig verschliesst, sondern kann vielmehr zwischen dem Verschlusselement 19 und der dem Kanal 6 zugewandten Oberfläche 17 des Grundkörpers 2 ein Spalt 44 ausgebildet sein, der zwar einerseits gasdurchlässig ist, dessen Breite jedoch so bemessen ist, dass ein Flüssigkeitsdurchtritt zumindest annähernd vollständig verhindert wird. So kann beispielsweise die
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
<Desc/Clms Page number 9>
auch mehrere Halteelemente 48 an der den Kanal 6 seitlich begrenzenden Oberflache 17 des Grundkörpers 2 gehaltert, insbesondere angeformt Ist, z. B. durch direktes Anspritzen.
Die Halteelemente 48 sind bevorzugt aus einem elastomeren Werkstoff gebildet, die ein entsprechendes Auslenken des Verschlusskorpers 47 aus seiner Ruhestellung in die den Kanal 6 verschliessende Stellung - gemàss Doppelpfeil 49 - ermöglicht. Denkbar sind aber auch diverse Federvarianten.
Das Verschlusselement 19 Ist bei dieser Ausführungsvariante im Kanal 6 unterhalb einer Querschnittsverjüngung des Kanals 6 angeordnet. Diese Querschnittsverjüngung kann beispielsweise durch einen im Kanal 6 umlaufenden Steg 50 mit L-formigem Querschnitt gebildet sein, wobei der Schenkel des L in Richtung auf den Verschlusskörper 47 - in Fig. 7 dargestellt - zeigt.
Bei dieser Ausführungsvariante der Verschlussvorrichtung 1 wird die Gasdurchlässigkeit einerseits dadurch erreicht, dass der Verschlusskörper 47 in seiner Ruhestellung nicht über den gesamten Umfang des Kanals 6 gehaltert ist. Ebenso ist es möglich, dass z. B. im Verschlusskörper 47 eine gasdurchlässige Membran angeordnet ist.
Die Flüssigkeitsdichtheit wird in der Folge dadurch erreicht, dass bei einem Verschwenken des Behälters, insbesondere wenn dieser auf den Kopf, d. h. die Verschlussvorrichtung 1 gestellt wird, der Verschlusskörper 47 aufgrund seiner elastischen Halterung aus seiner Ruheposition in Richtung auf den Steg 50 aufgelenkt wird und damit eine verbleibende Öffnung 51, welch durch den Steg 50 gebildet wird, verschliesst.
Dazu kann, wie in Fig. 7 strichliert dargestellt, im Verschlusskörper 47 eine zum Schenkel des L-förmigen Steges korrespondierende Vertiefung 52, in der gegebenenfalls eine zusätzliche Dichtung angeordnet ist, vorhanden sein, sodass also der Verschlusskörper 47 den Steg 50, d. h. den auf den Verschlusskörper 47 weisenden Schenkel des L-förmigen Steges 50 zumindest bereichsweise umschliesst
Selbstverständlich können einzelne Bestandteile einer Ausführungsvariante der Verschlussvorrichtung 1 auch in den anderen Ausführungsvarianten angeordnet werden bzw. sein.
Zur Prüfung der Flüssigkeitsdichtheit von mit der erfindungsgemässen Verschlussvorrichtung 22 ausgerüsteten Akkumulatoren wurden diese im voligeladenen Zustand und bel Maximalstand des Elektrolyten nacheinander jeweils 24 Stunden um 450 zur x-bzw y-Achse gekippt gelagert Danach wurde der Akkumulator 10 min. mit 20 Ampere geladen. Es konnte dabei keine ausgetretene Säure auf einem untergelegte Löschblatt festgestellt werden.
Auch bei einer sogenannten Schüttelbeanspruchung des Akkumulators bei 22 Herz mit 6 g konnte kein Austreten von Säure festgestellt werden. Auch bei den sogenannten Roll-over-Tests bzw. Druckaufbautests, die von der Kfz-Industrie vorgeschrieben werden, konnte keine austretende Säure festgestellt werden
Der Ordnung halber sei abschliessend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Verschlusseinrichtung 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmassstàblrch und/ oder vergrössert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1, 2, 3 ; 4 ; 5, 6 ; 7, 8 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemässen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen
Bezugszeichenaufstellung 1 Verschlussvorrichtung 2 Grundkorper 3 Endbereich 4 Endbereich 5 Längsmittelachse 6 Kanal 7 Aussengewinde 8 Oberfläche 9 Dichtelement 36 Vorsprung 37 Rückzündungssicherung 38 Vertiefung 39 Ausnehmung 40 Tiefe 41 Vertiefung 42 Aussparung 43 Doppelpfeil 44 Spalt
<Desc/Clms Page number 10>
10 Ausnehmung 11 Aerosolabscheider 12 Ausnehmung 13 Bohrung 14 Ausnehmung 15 Bereich 16 Vorsprung 17 Oberfläche 18 Nut 19 Verschlusselement 20 Lagerfläche 21 Dichtelement 22 Druckelement 23 Endfläche 24 Höhe 25
Druckelementendfläche 26 Druckelementendfläche 27 Aussparung 28 Wand 29 Wandoberfläche 30 Wandoberfläche 31 Trennwand 32 Trennwandhöhe 33 Aussparungshöhe 34 Vorsprung 35 Nut 45 Anschlag 46 Kerbe 47 Verschlusskörper 48 Halteelement 49 Doppelpfeil 50 Steg 51 Öffnung 52 Vertiefung PATENTANSPRÜCHE : 1.
Verschlussvorrichtung bestehend aus einem Grundkörper mit einem ersten Endbereich und einem zweiten, diesem gegenüberliegend angeordneten Endbereich, wobei zwischen den beiden Endbereichen ein durchgehender Kanal ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kanal (6) ein Verschlusselement (19), welches zumindest teilweise aus einem
Elastomer gebildet Ist, zumindest bereichsweise beabstandet von zumindest einer den
Kanal (6) seitlich begrenzenden Oberfläche (17) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, wei- ches gegebenenfalls von einem Druckelement (22) fixiert ist, wobei das Druckelement (22) in zumindest einer seiner Seitenwände zumindest eine Aussparung (27) aufweist, mit der eine Strömungsverbindung für ein Gas zwischen den beiden Endbereichen (3,4) herstell- bar ist.
2. Verschlussvorrichtung bestehend aus einem Grundkörper mit einem ersten Endbereich und einem zweiten, diesem gegenüberliegend angeordneten Endbereich, wobei zwischen den beiden Endbereichen ein durchgehender Kanal ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf vom ersten zum zweiten Endbereich (3,4) ein Verschlusselement (19) an- geordnet ist, welches durch eine gasdurchlassige Membran zumindest teilweise gebildet
Ist, die mit einem Druckelement (22) fixiert ist, wobei das Druckelement (22) in zumindest einer seiner Seitenwände zumindest eine Aussparung (27) aufweist, mit der bel einer Gas- undurchlässigkeit der Membran eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Endbe- reichen (3,4) herstellbar ist.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
according to the preambles of claims 1, 2, 28 and 29 and the use of the locking device according to claim 30.
Usually containers for liquids with tightly closing closures, e.g. B.
Screw caps, sheared to prevent the liquid from accidentally escaping from the container. This type of closure is, however, for containers in which controlled reactions take place, as is the case with so-called secondary elements for the power supply, e.g. B. accumulators, the case is only possible to a limited extent, specifically if a possibility is otherwise created to derive gases occurring in the reaction from the container. So z. B. from DE 94 07 172 U a battery is known, in the cover horizontally extending degassing channels are provided which connect the interior of the cells with a side channel formed in a side wall of the cover, which is sealed by a cover plate.
The degassing channel has a gas outlet opening, which is closed by a gas-permeable, porous body, so that all of the gas conveyed must pass through this body. In addition to the design effort, the disadvantage of this solution is that this frit may grow in increments as a result of the encrustation caused by the electrolyte liquid conveyed with the gas in such a way that excess pressure is created inside the battery.
EP 0 570 703 B discloses a double-lid variant in which a gas collection space for acid separation is formed between the base lid and a cover plate arranged at a distance therefrom, which is provided with at least one degassing opening which has an ignition protection and which has a cover plate for each cell has filler and control opening which can be closed by a stopper. The volume of a gas emission point is dimensioned such that, with a brief tap up to 180, no more acid can escape from the gas space of the cell than is taken up by the cavity assigned to it.
The disadvantage of this is that the safety against tipping over is improved, but because of the constructive design of the gas outlet point, the frit may still crust due to the lack of aerosol separation, and thus a gas emission may be prevented under certain circumstances
In order to increase safety in terms of gas leakage, the prior art further describes the most varied designs of sealing plugs both for conventional and for so-called recombination accumulators. So z. B. from EP 0 756 338 A a plug with a valve arrangement for a recombination accumulator is known, which in turn has a filter element which separates the inside of the cell from the outside atmosphere and serves to avoid re-ignition of escaping gases from the inside of the cell.
In front of this filter element, the valve arrangement is arranged in the direction of the cells on an insert designed as a separate component, which creates a connection between the interior of the cell and the inlet of the valve arrangement. A sealing lip is normally closed on this valve arrangement. When a certain minimum pressure occurs, the valve arrangement opens in such a way that a flow connection between the cell interior and the atmosphere is established due to a material weakening of the valve cover in the area of the sealing lip.
The problem of acid leakage does not exist with such types of batteries
The stopper system according to EP 0 920 063 A also has a valve arrangement in the stopper which, from a certain minimum pressure, releases a flow connection to a gas outlet channel, in which a filter element is in turn used as a backfire protection. To protect the rubber membrane of the valve element against liquid entrained in the gas flow, a baffle is constructed in front of the valve element by constructing converging partitions with a passage gap arranged between these partitions.
DE 198 30 557 A describes a stopper for a lead-acid accumulator, in which an aerosol separator is formed in front of a filter element made of a porous substrate, which is coated with a polytetrafluoroethylene membrane. A channel-like recess is provided in the area of the filter element in the ring-shaped bearing seat for the filter element to reduce suddenly occurring excess pressures in the interior of the cell, the filter element itself being prestressed against this bearing seat by a pressure element. In the area of this channel-like shape, the coupling pressure is lower, so that in the event of overpressure, the filter element can rise locally at this point and thus release a flow connection bypassing the filter element to the atmosphere.
<Desc / Clms Page number 2>
From DE 197 03 444 C a stopper is known in which a filter element made of e.g. B. polytetrafluoroethylene is arranged. To protect this membrane from electrolyte liquid entrained in the gas flow, an aerosol separator is arranged between the membrane and the gas space above the electrolyte.
The object of the invention is to create a possibility of closing a container in such a way that any overpressure that may occur in the container can be reliably reduced.
This object of the invention is achieved independently by the features in the characterizing parts of claims 1, 2 and 28 to 30. The advantage here is that the closure element, which is at least partially formed from an elastomer, creates a possibility that this closure element, when the gas permeability thereof is reduced, can evade the pressure present, thereby opening up an additional flow channel.
Another advantage is that the closure element can be designed in such a way that, if the closure element itself is not gas-permeable, it can be arranged so spaced apart from the surfaces laterally delimiting the channel in the closure device that the gas permeability is guaranteed due to a small gap width can, but at the same time the closure device is at least approximately liquid-impermeable for at least a certain period of time. The advantage here is that, due to the elastomeric properties of the closure element, the closure element can be held in a rest position, the gap width between the side wall surface and the closure element increasing and, as a result, condensed liquid possibly flowing back into the container above the closure element.
Another advantage is that the closure element itself can be injection molded directly onto the base body of the closure device, as a result of which the number of components of the closure device and thus the assembly effort can be reduced accordingly, so that overall the production costs can be reduced.
Advantageous embodiments of the closure device are specified in claims 3 to 27.
Due to the liquid-impermeable design of the membranes, it is possible to partially manufacture the closure device from a material which, on the one hand, can have elastic properties, but on the other hand is not an elastomer.
It is advantageous if a sealing element is arranged on this membrane in accordance with claim 4, as a result of which the sealing behavior of the closure element designed as a membrane can be set in a targeted manner via pretensioning forces which are exerted by the pressure element.
It is also advantageous if this sealing element is injection molded according to claim 5, so that the manufacture of the closure element can be simplified.
Also possible are designs of the closure device according to claims 6 to 8, with which the evasive behavior of the sealing element can be adjusted accordingly in the case of prevailing excess pressure in the container.
By arranging a bearing surface according to claim 9, it is possible to provide a larger contact surface for the closure element, whereby the accuracy of the assembly of the closure element in the channel can be reduced.
Advantageous in the development according to claim 10 is the lower manufacturing outlay for the closure device.
Formations according to claims 11 and 12 are advantageous, since they can be used to select elastomers from a broad spectrum with a wide variety of properties, and the response behavior of the closure element can therefore be preset accordingly in the event of prevailing excess pressure.
A further advantage is the design according to claim 13, whereby a wide sealing surface is made possible with a corresponding pre-tensioning of the closure element.
It is also possible to develop this bearing surface in accordance with claim 14, whereby at least one additional safety channel for reducing the pressure can be produced or these groove-like depressions can be of such a shallow depth that continuous communication between the atmosphere and the container interior is possible via these depressions, without liquid being able to escape from the interior of the container through these depressions.
Furthermore, designs of the closure device according to the claims are advantageous
<Desc / Clms Page number 3>
15 to 19, since the pressure element is thus inserted into the closure device, i. H. can be used in the channel of the same, that a high level of tightness can be achieved in these areas under normal conditions and, among other things, the retention of the pressure element in the channel is improved.
The further development according to claim 20 enables the pressure element to be displaceable in the longitudinal direction, so that the flow connection which arises as a result of the deflection of the elastomeric part of the closure element can have a larger cross section.
Due to the design according to claim 21, it is possible that a reignition of combustible gases escaping from a container into the container interior can be prevented.
It is advantageous in the embodiment according to claim 22 that the shape of the pressure element can be simplified.
Finally, however, an embodiment of the closure device according to claims 23 to 27 is also possible, with which the tightness of the closure device against escaping liquids can be improved in a simple manner according to the design of the closure body even if a container closed with the closure device is turned upside down ,
For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following schematic representations.
Show it :
1 shows the closure device according to the invention in a side view;
FIG. 2 shows the pressure element of the closure device according to FIG. 1;
EMI3.1
; cut;
5 shows a detail of an embodiment variant of the closure device, cut in a side view;
6 shows a plan view of the embodiment variant of the closure device according to FIG. 5, cut along the line VI-VI in FIG. 5;
7 shows a section of a variant of the closure device in a side view;
Fig. 8 is a plan view of the closure device according to Flg 7, cut according to
Line VIII-VIII in Fig. 7
In the introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, and the disclosures contained in the entire description can be applied analogously to the same parts with the same reference numerals or the same component names. The location information selected in the description, such as. B. above, below, laterally, etc. based on the immediately described and illustrated figure and are analogous to a new position to transfer to the new location.
Furthermore, individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can also represent independent, inventive or inventive solutions
1 shows a closure device 1 according to the invention. This closure device 1 consists of an outer base body 2, which in this embodiment variant has the shape of a stubble with a round cross-section, as z. B. is used for the filler openings in the battery housing.
A continuous channel 6 is formed between a first end region 3, which in the installed state points in the direction of the battery cell to which this closure body 1 is assigned, and a second end region 4, which is arranged opposite the first end region 3 along a longitudinal central axis 5. This channel 6 serves primarily to discharge gases, in particular hydrogen, that occur during the charging cycle from the accumulator into the atmosphere surrounding the accumulator.
The base body 2 can be made of conventional materials, such as. B plastics, for example polypropylene or the like.
Around the closure device 1 in the accumulator, in particular in the accumulator cover, one
<Desc / Clms Page number 4>
To give a secure hold, it has an external thread 7 at least in the area of the first, lower end area 3.
Since the closure device 1 is not exclusively limited to accumulators, i. H. is restricted to the preferred use for accumulators — all applications are conceivable in which containers are to be closed, in which there is a risk that, for. B. gaseous products are formed by chemical reactions and are thus sealed
An overpressure can occur in the container interior, which can lead to the destruction of the container under certain circumstances, but also for containers in which liquids with high gas pressure are stored, the outer shape of the base body 2 is not absolutely prescribed as a stubble.
So it is z. B. possible that the base body 2 is designed as a screw cap or can also other than round shapes, such as. B. square, rectangular, polygonal etc. in cross section. The arrangement of the external thread 7 is only to be seen as a preferred embodiment and other connection techniques, such as. B. adhesive connections, welded connections, but also a frictional connection may be possible.
The external thread 7 is designed such that it is in an internal thread of a container lid, not shown, for. B. for an accumulator engages.
A sealing element 9 is arranged on an outer surface 8 of the base body 2 between the end regions 3 and 4. This sealing element 9 can be designed, for example, as an O-ring which engages in a groove-shaped, circumferential recess 10 and projects beyond the outer surface 8. By means of this sealing element 9, a corresponding gas and liquid-tight holder is made possible in the installed state of the closure device 1.
The sealing element 9 can be designed as a separate component of the closure device 1, but variants are also conceivable in which this sealing element 9, which, for. B. made of an elastomer, e.g. B. rubber, may be injected onto the outer surface 8 of the base body 2. It is also conceivable that, for. B. when forming the base body 2 as a screw cap, this sealing element 9 is arranged on an inner surface of the base body 2.
The cross section in the top view of the closure device 1 is preferably widened in the second, upper end region 4, it being possible for a transition region to be conical.
It is thus possible to dimension the components arranged in this end region 4, which will be described in more detail below, since the diameter of the channel 6 in this end region 4 can also be larger than in the end region 3.
A so-called aerosol separator 11 is arranged in the channel 6 in the lower end region 3 (in the special case of the embodiment variant according to FIG. 1 between the end region 3 and the sealing element 9). This aerosol separator 11 can be designed as described in DE 197 03 444 C, but other vanants, e.g. B. as known from DE 198 30 557 A.
In the embodiment variant according to FIG. 1, the aerosol separator 11 is designed as a separate component in accordance with the first-mentioned DE-C. As described in DE-C, this aerosol separator 11 has a plurality of bores or recesses 12 to 14, the bore 13 being arranged perpendicular to the recess 12 or 14. By means of this configuration, the ascending gases or the ascending aerosol are redirected and, due to the change in cross-section, an increase in speed is achieved, the liquid entrained with the gas, eg. B. sulfuric acid, is deposited or condensed due to the higher specific weight and in the container interior, d. H. the accumulator cell, runs back.
In order to enable the aerosol cutter 11 to be held securely in the channel 6, the maximum outer diameter of the aerosol separator is only slightly smaller than the diameter of the channel 6 in the end region 3 in which the aerosol separator 11 is arranged, one in the end region 3 Area 15 of the aerosol separator 11 is arranged, in particular an annular circumferential projection 16, which can be designed as a sealing lip. As a counterpart to this, in the end area 3 an in particular circumferential angular groove 18 is formed on an inner surface 17 of the base body 2, into which the projection 16 engages and the aerosol separator 11 is thus secured against displacement along the longitudinal central axis 5.
However, the arrangement of this projection 16 is not absolutely necessary. Variants are also conceivable in which the aerosol separator 11 is held in the channel 6 solely by frictional engagement
<Desc / Clms Page number 5>
becomes, or is it possible that the aerosol separator 11 has a thread on its outer surface, wherein a counter thread can be formed in the channel 6 on the surface 17 of the base body 2, so that the aerosol separator 11 can be screwed in. Also possible are designs in which between the aerosol separator 11 and the surface 17 a sealing element, for. B. a rubber seal is arranged.
For further details on the aerosol separator 11, reference is made to DE 197 03 444 C, the content of which is to be regarded as part of the present description.
A closure element 19 is arranged in the channel 6 in the end region 4. This closure element 19 lies on a bearing surface 20, which is formed in one piece from the base body 2, in particular from the base body 2, by an at least partially, preferably circumferential, annular web which projects in the direction of the longitudinal central axis 5 from the surface 17 of the base body 2. The closure element 19 is in the embodiment of the closure device 1 according to FIG. B formed from polypropylene, polyethylene, polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride, in particular from an expanded microporous polytetrafluoroethylene. Furthermore, it is possible that this membrane is oleophobic or it can also be multi-layered.
This membrane is preferably made of a material which is liquid-repellent.
This closure element 19 has an outer shape which is adapted to the channel 6, so that a small distance is preferably formed between the surface 17 of the side wall of the base body 2 which laterally delimits the channel 6 and the closure element 19 and is in particular disc-shaped. According to the invention, an annular sealing element 21 is arranged on the outer circumference of this disk-shaped closure element 19. This sealing element 21 is preferably made of an elastomer, for. B. rubber, rubber. The closure element 19 is preferably formed in one piece, in particular the sealing element 21 can be molded onto the membrane.
The closure element 19, in particular its sealing element 21, is held, in particular preloaded, against the bearing surface 20 by means of a pressure element 22. In the present embodiment variant, the pressure element 22 is ring-shaped and preferably has a height so that, taking into account the height of the sealing element 21, the pressure element 22 does not extend over the end region 4, i. H. an end surface 23 of the base body 2 protrudes.
Along this height 24 (FIG. 2) is from a first pressure element surface 25 (FIG. 2), which points in the installed state of the pressure element 22 in the direction of the aerosol separator 11, in the direction of a second pressure element surface 26 (FIG. 2) is located approximately at the level of the end face 23 of the base body 2, at least one continuous recess 27 (FIG. 2), a so-called exemption in a wall 28 (FIG. 2) of the pressure element 22. The expression continuous refers to the fact that, after the pressure element 22 has an annular design, a channel-like flow connection is formed between an outer wall surface 29 (FIG. 2) and an inner wall surface 30 (FIG. 1).
A plurality of recesses 27 are preferably arranged in the pressure element 22 distributed over the circumference, in particular two mutually opposite recesses 27 in the wall 28.
The advantage of this recess (s) 27 according to the invention is that, in cooperation with the sealing element 21 of the closure element 19, in the event of an unintentional increase in pressure in a container closed by the closure device 1, the sealing element 21, due to its elastomeric properties, at least partially escape into this recess can, as is indicated by dashed lines in FIG. 2, since in the area of the recess 27 the prestressing of the sealing element 21 by the pressure element 22 is lower. As a result of this evasion, since the diameter of the sealing element is smaller in comparison to the diameter of the channel 9, as can be seen in FIG. 1, a flow connection is made via the recess 27 to the atmosphere surrounding the container, and consequently the overpressure in the container reduced.
After the pressure reduction, the sealing element 21 can return to its normal flat position due to its egg-elastomeric properties. The size of the recess 27 can be adapted as required and to the expected container overpressure or to certain safety criteria for the container.
It is also possible, as shown in dash-dotted lines in FIG. 2, that a partition wall 31, which at least approximately divides the recess 27 into two partial regions, is arranged in the recess 27. A partition height 32 is preferably smaller than a recess height 33 in the direction
<Desc / Clms Page number 6>
the longitudinal central axis 5, d. H. that the sealing element 21 does not abut this partition 31 in the idle state. The arrangement of the partition wall 31 has the advantage that excessive deflection of the sealing element 21 from its rest position when the pressure rises is avoided.
The outer diameter of the pressure element 22 is dimensioned such that it corresponds at least approximately to the inner diameter of the channel 6 in the end region 3 and is held in the channel 6 by frictional engagement, for example.
An annular, circumferential projection 34, in particular a sealing lip, is preferably formed on the outer wall surface 29 of the pressure element 22, as can be seen from FIG. 2. In the installed state of the pressure element 22, this projection 34 engages in a corresponding annular groove 35 (FIG. 1) on the inner surface 17 of the base body 2 delimiting the channel 6. This not only enables the advantage of the pressure element 22 to be held securely in the channel 6, but at the same time provides a lateral seal due to the design of the projection 34 as a sealing lip
The height of the groove 35 in the direction of the longitudinal central axis 5 is preferably adapted to the dimension of the projection 34 in this direction.
It is also possible, as shown in dashed lines in FIG. 2 in the right part, that the height of the groove 35 is greater than the height of the projection 34, so that a movement of the pressure element 22 in the direction of the longitudinal central axis 5 is made possible. This can achieve the advantage that, in addition to deflecting the sealing element 21 of the closure element 19 from its rest position in the region of the recess 27 in the event of a sudden increase in pressure, the flow channel thus released by deflecting the pressure element 22 in the direction of the end face 23 in the end region 4 of the base body 2 is enlarged in its cross-section so that the pressure reduction takes place more quickly. It can also prove advantageous if the size of the recess 27 and the height of the groove 35 are matched to one another.
Starting from the pressure element surface 25 in the direction of the pressure element surface 26, the pressure element 22 can have a conically tapering change in cross-section, as indicated by the broken line in FIG. 2. This can achieve the advantage that the design of the closure element 19 as a membrane made of a fabric can bulge in the direction of the end region 4 of the base body 2 when the pressure rises without being destroyed by sharp edges of the pressure element 22.
It should be mentioned at this point that the closure element 19 can also be designed differently, e.g. B. as porous, d. H. Pore with frit.
The invention thus achieves the advantage, on the one hand, that if there is a sudden increase in pressure, there is an additional possibility for reducing the pressure and, on the other hand, that if there is an impermeability, for. B. by incrustation of the closure element 19 a security, d. H. an emergency running property of the closure device 1 is available.
In the present embodiment variant, the pressure element 22, as an accumulator plug, can have an annular projection 36 (FIG. 1) pointing into the channel 6, on which a flashback protection 37, which closes the channel 6 of the closure device 1 in the installed state from the outside atmosphere, is held. The mounting is preferably carried out by means of a frictional connection between pressure element 22 and re-ignition fuse 37, for which purpose the diameters of these two components are matched to one another. This backfire fuse 37 can be designed according to the prior art, for.
B. as a gas-permeable, porous frit made of a silicate or plastic, and is intended to prevent rising hydrogen, which can be formed during the charging process of the battery and possibly ignited by an ignition source outside the battery, until it is ignited into the interior of the battery.
3 shows a plan view of the base body 2 of the closure device 1, in particular of the end region 3, i. H. the end surface 23. Recesses 38 can be arranged in this end surface 23 in order to enable the closure device 1 to be removed with the aid of an appropriate tool.
3 that at least one, preferably several, recesses 39 are formed in the end region 3 in the surface 17 of the base body 2 delimiting the channel 6. These recesses 39 run from the end surface 23 in the direction of the lower end region 3 of the base body 2 into the groove 34 for receiving the pressure element 22 (from an overview).
<Desc / Clms Page number 7>
3, the pressure element 22, the closure element 19 and the aerosol separator 11 are not shown). Furthermore, the recesses 39 have a depth 40 in the direction of the outer circumference of the base body 2 in this area, which corresponds to the depth of the groove 35.
Thus, the projection 34, i. H. the sealing lip of the pressure element 22 in the region of these recesses 39 does not enter the groove 35 (FIG. 1), d. H. The groove 35 is interrupted in these areas, which makes it possible for the protrusion 34 to yield in these areas when the pressure rises, and thus a further flow channel for the outflow of the gas in the event that the re-ignition protection 37 also no longer has gas permeability ,
3 shows that, in a preferred embodiment variant, the bearing surface 20 has at least one, preferably a plurality of groove-like depressions 41. These extend over the entire width of the bearing surface 20 in the direction at least approximately perpendicular to the longitudinal central axis 5. These depressions preferably have a very small depth, for. B in the range between 0.05 mm and 0.015 mm, preferably 0.1 mm.
This recess 41 has the advantage that, if the pressure element 22, d. H. that an outer diameter of the wall 28 (FIG. 2) is smaller than an inner diameter of the channel 6 in this area when the pressure element 22 is installed, between it and the surface 17 of the channel 6 an especially circumferential flow channel is formed, so that it is already in the rest position of the closure element, in particular of the sealing element 21, a constant open flow channel around the closure element 19 via the recess (es) 27 and / or the recesses 39 is available for the pressure reduction. The depth 40 of the recesses 39 can be in the liquid in the respective container, in particular the electrolyte liquid in the case of batteries, i. H.
Sulfuric acid, so that only an outflow of the gas is possible, but not a passage of liquid, so that there is no loss of liquid through these flow channels over the service life of this accumulator. These depressions 41 advantageously represent a further security in terms of pressure reduction and thus a further emergency running property of the closure device 1.
The pretensioning of the closure element 19 against the bearing surface 20 with the pressure element 22 is preferably selected so that the groove-like depressions 41 remain free, i. H. so that even in the "closed" state of the closure element 19 there is a flow connection between the container interior and the surrounding atmosphere for gases. The pretension is therefore in particular not so great that the groove-like depressions 41 are closed by the sealing element 21.
FIG. 4 shows a detail of a further embodiment variant of the closure device 1 according to the invention. In particular, FIG. 4 shows a part of the base body 2, the pressure element 22 and the closure element 19. In this embodiment variant, no cutouts 27 are provided in the pressure element 22, but are instead in place on the surface 17 of the base body 2 as far as into the end region 4, i , H. Recesses 42 extending to the end surface 23 are provided in the wall of the base body 2 delimiting the channel 6.
The pressure element 22 is arranged in the channel 6 in such a way that, in its normal position, these recesses 42 over the projection 34, i. H. closes the sealing lip. Furthermore, the groove 35 receiving the projection 34 is designed such that the pressure element 22 can be displaced in the direction of the longitudinal central axis 5 in accordance with the double arrow 43. As a result, in the event of a sudden pressure increase in the interior of the container, for example if the closure element 19 is not sufficiently gas permeable, the pressure element 22 can deflect in the direction of the end face 23 of the base body 2 and the recesses 42 are released during this evasion process, so that a flow connection between the container interior and the outside atmosphere is produced.
Another variant of the invention is shown schematically in FIGS. 5 and 6. In particular, this embodiment variant relates to a different configuration of the closure element 19.
According to the invention, the closure element 19 is not to be understood exclusively to completely close the channel 6, but rather a gap 44 can be formed between the closure element 19 and the surface 17 of the base body 2 facing the channel 6, which gap is gas-permeable, on the one hand However, the width is dimensioned such that liquid passage is at least almost completely prevented. For example, the
<Desc / Clms Page number 8>
EMI8.1
<Desc / Clms Page number 9>
also a plurality of holding elements 48 is held on the surface 17 of the base body 2 which laterally delimits the channel 6, in particular is molded, e.g. B. by direct injection.
The holding elements 48 are preferably formed from an elastomeric material, which enables the closure body 47 to be deflected appropriately from its rest position into the position closing the channel 6, according to the double arrow 49. Various spring versions are also conceivable.
In this embodiment variant, the closure element 19 is arranged in the channel 6 below a cross-sectional taper of the channel 6. This cross-sectional tapering can be formed, for example, by a web 50 with an L-shaped cross section running in the channel 6, the leg of the L pointing in the direction of the closure body 47 — shown in FIG. 7.
In this embodiment variant of the closure device 1, the gas permeability is achieved on the one hand in that the closure body 47 is not held over the entire circumference of the channel 6 in its rest position. It is also possible that, for. B. a gas permeable membrane is arranged in the closure body 47.
The liquid tightness is subsequently achieved in that when the container is pivoted, in particular when it is turned upside down, i. H. the closure device 1 is set, the closure body 47 is deflected from its rest position towards the web 50 due to its elastic mounting and thus closes a remaining opening 51, which is formed by the web 50.
For this purpose, as shown in dashed lines in FIG. 7, there may be a depression 52 in the closure body 47 corresponding to the leg of the L-shaped web, in which an additional seal may be arranged, so that the closure body 47 therefore supports the web 50, i.e. H. encloses the leg of the L-shaped web 50 pointing to the closure body 47 at least in regions
Of course, individual components of an embodiment variant of the closure device 1 can also be arranged in the other embodiment variants.
To test the liquid tightness of batteries equipped with the closure device 22 according to the invention, they were stored in the fully charged state and at the maximum level of the electrolyte, each tilted for 24 hours by 450 to the x or y axis. charged with 20 amps. No leaked acid could be found on a blank sheet.
Even with a so-called shaking stress of the accumulator in 22 hearts with 6 g, no leakage of acid could be determined. In the so-called roll-over tests or pressure build-up tests, which are prescribed by the automotive industry, no escaping acid could be found
For the sake of order, it should finally be pointed out that for better understanding of the construction of the closure device 1, these or their components have been shown in part inappropriately and / or enlarged and / or reduced.
The object on which the independent inventive solutions are based can be found in the description.
Above all, the individual in FIGS. 1, 2, 3; 4; 5, 6; 7, 8 shown form the subject of independent, inventive solutions. The relevant tasks and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures
Set of reference numerals 1 locking device 2 basic body 3 end area 4 end area 5 longitudinal central axis 6 channel 7 external thread 8 surface 9 sealing element 36 projection 37 anti-ignition device 38 recess 39 recess 40 depth 41 recess 42 recess 43 double arrow 44 gap
<Desc / Clms Page number 10>
10 recess 11 aerosol separator 12 recess 13 bore 14 recess 15 area 16 projection 17 surface 18 groove 19 closing element 20 bearing surface 21 sealing element 22 pressure element 23 end surface 24 height 25
Pressure element end surface 26 Pressure element end surface 27 recess 28 wall 29 wall surface 30 wall surface 31 partition wall 32 partition wall height 33 recess height 34 projection 35 groove 45 stopper 46 notch 47 closing body 48 holding element 49 double arrow 50 web 51 opening 52 recess PATENT CLAIMS: 1.
Closure device comprising a base body with a first end region and a second end region arranged opposite this, a continuous channel being formed between the two end regions, characterized in that in the channel (6) a closure element (19), which at least partially consists of a
Is formed elastomer, at least partially spaced from at least one
Channel (6) of laterally delimiting surface (17) of the base body (2) is arranged, which is optionally fixed by a pressure element (22), the pressure element (22) having at least one recess (27) in at least one of its side walls, with which a flow connection for a gas can be established between the two end regions (3, 4).
2. Closure device consisting of a base body with a first end region and a second end region arranged opposite this, a continuous channel being formed between the two end regions, characterized in that in the course of the first to the second end region (3, 4) a closure element ( 19), which is at least partially formed by a gas-permeable membrane
Which is fixed with a pressure element (22), the pressure element (22) having at least one recess (27) in at least one of its side walls, with which a gas impermeability of the membrane provides a flow connection between the two end regions (3 , 4) can be produced.