CN102598357A - 用于电池的密封插头装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电池的密封插头装置(1，2)，其中密封插头装置包括至少一个插头部分(1)和插座(2)，并且插座(2)具有用于容纳至少一个插头部分(1)的保持部分(5)的中空区域(4)，其中插头部分(1)被设计为当插头部分被安装进插座(2)的中空区域(4)时将电池的至少一个内部(73，74)与外界封离。从这点出发，一种改进的密封插头装置被详细说明，其能以低成本实现并且很可靠。为了这个目的，插座(2)在插座中空区域(4)的内侧包括至少一个流通道(6)，当插头部分被安装进中空区域(4)时，流通道至少沿保持在插座(2)中的插头部分(1)的区域延伸。

Description

用于电池的密封插头装置

本发明涉及一种用于如专利权利要求1前序部分声称的可充电电池的密封插头装置并且还涉及具有这种密封插头装置的可充电电池。

这种密封插头装置使用，比如，可充电电池技术，例如，用于关闭汽车铅酸电池的外壳开口。可充电电池的外壳通常具有被细分成若干室的外壳空间，并且在所述若干室中提供用作电解液的酸性液体。由于可充电电池的设计，液体可以被非纺织物材料吸收并约束在其内。提供至少一个填充开口形式的外壳开口用于以酸来填充外壳。为了可充电电池的实践操作目的，必须能以密封方式关闭外壳开口以便防止酸不必要地溢出并且在可充电电池外壳上保持一定的——即使是低的——超压。为了防止充电电池外壳内不需要地高超压，通常提供超压防止装置，其允许气体从外壳排放，比如，当压力过高时通过填充开口。

在众所周知的外壳中，提供密封插头装置是出于封闭外壳开口的目的，所述密封插头装置具有插头部分和插座。现有技术为这种密封插头装置提出了各种建议，例如，DE102007061784A1、EP1001905B1或者EP1211738B1。

本发明基于具体化改进的密封插头装置的物体，所述密封插头装置可以以成本效益好的方式实现并且很可靠。

通过专利权利要求1具体化的发明实现这个物体。在从属权利要求中具体化本发明的优势发展。

本发明具有优势，即要求超压防止装置的可靠功能的元件可以彼此分离。公知的解决方案，比如EP1001905B1，提出了阀插头，其中所有超压防止装置的元件被提供在一个组件中，尤其是插头部分。为了在本发明中确认超压防止装置的可靠性，第一需要优化的是提供外流气体的流横穿部分，第二是影响开启压力的参数，在开启压力处超压防止装置打开并允许气体流出。影响开启压力的参数是，例如，插头部分的材料弹性，其是由，其它东西中，超压防止区域的形状，和所产生气体压力的有效区域所确定的。凭借本发明，至少部分用于出现气体的流通道被提供在插座中，而更多影响开启压力的参数与插头部分相关。

由于实现了影响变量的分离，结果，在每个事例中在不对其它参数产生影响的情况下优化超压防止功能的单个参数成为可能。比如，在不改变形状因此改变插头部分的材料弹性的情况下，通过流通道的适当配置优化流横穿部分，所述流通道被提供在插座中。在插头部分中，超压防止区域的材料弹性可以由合适的形状根据需要被选择，比如，通过在那个未经受气压作用的面上的插头部分中提供排气阀，并且从而开启压力可以被优化为所需值。这种优化，对于它的部分，不影响流横穿部分，也就是与流横穿部分的优化分开来说。

除超压防止功能之外，根据本发明的密封插头装置还具有密封功能。密封功能将可充电电池的内部与周围环境，例如空气，封离，所述空气处于低于开启压力的压力范围内。密封功能还可以被有利地独立优化。所以，本发明可以具体化一种操作可靠，既有密封功能又有超压防止功能的密封插头装置，并且其中插头部分和插座都可以以简单且低成本的方式生产。

超压防止响应压力有利地近似为75毫巴。当可充电电池内部存在负压时，通过根据本发明的密封插头装置依然可以保证密封。

根据本发明，插座在中空区域中内表面上具有至少一个流通道。流通道有利地可操作来连接到超压防止区域，比如由于流通道一直延伸直到超压防止区域。因此，与超压防止功能关联的元件与插座相关并且从而不再提供在插头部分。因此能够在保持部分的区域中以相同方式生产插头部分，并且在这个区域不必提供流通道，当所述插头部分被安装进中空区域时，在保持部分的区域中插头部分被保持在插座中。被提供在插座内表面上的流通道允许在极高超压处的气体经由超压防止区域释放。超压防止区域被理解为密封插头装置服务于超压防止的区域，例如在产生气体压力的区域。由于该设置，这可以是密封插头装置物理上可扩展的区域或者是带有低物理扩展级别的相当小的点。超压防止区域可以容纳，尤其是，阀点，当超出压力时，在该阀点处排放气体。

根据本发明的一个优势发展，插头部分具有当插头部分插入到插座时形成障碍的颈圈。这有利地允许插头部分简单地插入插座中，稍加努力，正确定位插头部分成为可能。颈圈可以被设置为，例如，完全环绕插头部分的中央部并且这种方式保证封离外壳开口。

根据本发明的一个优势地发展，颈圈具有封底焊缝，当插头部分插入到插座时密封头面向插座的方向。本发明是为了密封头邻接插座的密封表面。密封头可以优势地提供用于密封容易生产的并且提供有效密封的外壳开口的装置。部分颈圈或部分密封头有利地是超压防止区域的组成部分。

根据本发明的一个优势地发展，插头部分在其表面具有排气阀，从超压防止区域中的保持部分移开排气阀。所述排气阀使超压防止区域中的插头部分的材料变弱，结果所述插头部分可以更容易地变形。这保证了超压防止装置在预设的超压时以确定的方式打开。当插头部分以合适的材料形状生产时，比如在硫化过程中用合适的形状时，可以优势地直接地生产排气阀。作为可替换的，通过从插头部分上移除材料能够采用进一步处理步骤制造排气阀，比如使用机械方式。从保持部分转移的表面上排气阀的提供，也就是说没有产生空气压力的表面上，具有优势：当超压防止装置响应时，排气阀的形状和尺寸不会影响混合空气的流横穿部分。结果，通过排气阀的形状和尺寸以简单而深思熟虑的方式适应关于开启压力的超压防止功能以便满足现存的要求。

根据本发明的一种优势的发展，从上面看插头部分时，排气阀具有大致线性的外形或者大致部分圆形式的外形。这使得外形的生产简单。

根据本发明的一个优势的发展，插头部分在超压防止区域中具有增强的韧性点。由于插头部分的配置，增强的韧性点可以被额外提供或者作为上述外形的可选方案。增强的韧性点允许超压防止功能的参数根据需要被精确的提供，例如开口压力或者开口横穿部分作为超压的功能。可以通过，例如，在塞子材料中提供减弱的区域来实现增强的韧性点。

根据本发明的一个优势的发展，插头部分由至少部分弹性材料组成。在这种情况下，尤其在超压防止区域优势地使用弹性材料。以这种方式，超压防止可以具有低级别复杂度的制造，尤其是在不用额外的接头或者铰链的情况下。

根据本发明的一个优势的发展，插座在其中空区域的内表面上具有若干流通道。流通道可以优势地大致均匀分布在插座的内圆周。这便具有用于超压防止装置的流横穿部分相对较大的优势。

根据本发明的一个优势的发展，插座中空区域的有效内径比——至少稍微地——比插头部分的保持部分的外径大。结果，插头部分被带有一些游隙地保持在插座中，这允许保持部分和插座之间一定的相对移动。当可充电电池内存在高气压时，特别是插头部分的上部区域有一定的压力时，也就说被提供在插座的中空区域之外的插头部分区域，发生，并且从而保持部分相对于插座稍微向上移动。游隙允许插头部分在气压减少之后再次扩张并回到其初始位置。这样结果，以确定的方式能够保证通过插头部分或者封底焊缝更新密封。

根据本发明的一个优势地发展，插座具有突出的中央元件，其被安装在肋上，肋形成于中空区域中流通道之间。中央元件从而被安装在流通道的另外一侧上，例如，在两个流通道之间。中央元件优势地允许插头部分在插座中可靠的置于中央，其中通过中央元件确定的内径，被选择为比插头部分的保持部分外径稍大。结果，插头部分被带有上述游隙地保持在插座中，这便允许保持部分和中央元件之间一定地相对移动。

中央元件可以优势地被设计为导向肋，导向肋沿形成于流通道之间的肋的纵向方向运行。结果，在插头部分和插座之间可以建立近似线性的接触，这允许插头部分在被插入到插座中时很容易地滑动并且，尤其，防止在插入过程中卡住。

根据本发明的一个优势地发展，提供匹配轴承设备，所述匹配轴承设备在插头部分被安装到插座状态下将插头部分固定在相对于插座轴向的位置处。插头部分可以优势地被从其后面由这种匹配轴承设备保持，而它抵靠在另一侧上的插头容纳部分并被保持，以便，远离上述所允许的保持部分和插塞座之间的相对移动，防止轴向的相对大的移动。匹配轴承设备可以被整合，例如，在可充电电池盖的顶盖中。

根据本发明的一个优势的发展，提供插头容纳元件，所述插头容纳元件具有内室，其用于容纳插头和插座。插头容纳元件被提供为带有保持装置以便被紧固到外壳。保持装置可以被设计为，例如咬合紧固装置或者螺纹，插头容纳元件可以通过这种方式被拧进外壳。插头容纳元件优势地允许插头部分以简单可靠的方式被安装在插座中所需点处。

根据本发明的一个优势的发展，插头容纳元件具有匹配轴承设备。匹配轴承设备可以被生产为，例如，与插头容纳元件一体化。这允许成本效益好的生产和密封插头装置更简单的安装到可充电电池中。

根据本发明的一个优势的发展，可充电电池具有上述类型的外壳。

以下将详细说明本发明，下文使用附图遵循示例性实施例。

其中：

图1-示出了插头部分和

图2-示出了插座的横截面视图，和

图3-示出了根据图2的插座的平面图，和

图4-示出了插头部分的横截面视图，和

图5-示出了根据图4的插头部分的平面视图，和

图6-示出了具有插头容纳元件的装备，和

图7-示出了插头部分的透视图，和

图8-示出了具有密封插装置的可充电电池单元。

在附图中，相同的参考符号用于彼此对应的元件。

在下文中，首先一起参考图1至图3。在这种情况下，图2示出了插座2A-A部分的横截面视图，图3示出了该插座2的平面视图。图1示出了在相同横截面中的插头部分1。

插头部分1具有旨在被安装进插座2的保持部分5。在保持部分5之上，插头部分1具有颈圈9，为圆周地围绕保持区域5形成了所述颈圈9并且所述颈圈9大致为盘的形式。圆周的封底焊缝10被提供在颈圈9面向插座2的那一侧上。随着封底焊缝10，围绕保持区域5形成颈圈9的凹陷部分8。封底焊缝10的特定部分与插座2的相对的密封表面11作为超压防止区域7相互作用。排气阀12被提供在颈圈9从插头部分2移开的那一侧上，并且从而在超压防止区域7中封离外壳空间。在这个区域排气阀12减少了颈圈的材料厚度，并从而产生增强的韧性点13。因此，颈圈9在超压防止区域7处比颈圈9的其它部分更容易可以被凹陷8中产生的气压变形。通过在超压防止区域7中颈圈9的变形能够从外壳中排放气体。

插头部分1的保持区域5旨在被插入到插座2的中空区域4。中空区域4具有若干被安装在插座2内表面上的肋16，在这些肋之间形成流通道6。肋16具有沿插座2纵向方向延伸的突出的中央元件14，中央元件14以导向肋的形式，通过这种形式插头部分1的保持区域5被集中在插座2中。中空区域4的由中央元件14形成的有效的内径比保持区域5的外径稍大。结果，插头部分1被带有一定游隙地安装进插座2中。

在外壳空间3中，超压下的气体可以被图1到3中示出的装置中的流通道6路由到凹陷8并且，如果有合适的超压，引起在排气阀12的区域中颈圈9的变形并从而打开超压防止区域7处的密封。这产生了超压防止功能。此外，当插头部分1被插入到塞座2中时，封底焊缝10抵靠在插座2的密封表面11上。这将外壳开口3，并从而将外壳的内部与外部周围区域封离。

图5示出了插头部分1的平面视图。图4在横截面B-B中示出了插头部分1。尤其，如图5所示，排气阀12具有部分圆形的外形。其他外形也可以被优势地实现，比如椭圆形或者材料厚度在颈圈9的外部方向上均匀减少。

如图4所示，打孔器15被提供在插头部分1从保持区域5移开的那一侧上，所述打孔器可能是，例如，半球形或者圆柱形。打孔器15的功能将在之后讨论。

图6示出了插头容纳元件60。插头容纳元件60具有旨在容纳插头部分1的内室65。插头容纳元件60具有围绕插座2的圆周延伸并延伸至少沿插座2纵向方向超过一定部分插座2的外壳区域62。外壳部分62具有保持装置64以便被紧固到外壳上。保持装置64被设计为，例如，螺丝。上密封元件61和下密封元件68被提供在插头容纳元件60的外部区域上。密封元件61、68可以被设计成圆周密封环，比如，设计为O形环。在一个优势的实施例中，密封环61，68通过连接片63彼此连接。结果，例如，由弹性材料生产包括密封环61，68的一体密封装置和连接元件63。

插头容纳元件60还具有气体出口点67，通过该点从外壳开口3经过超压防止区域7出现的气体可以被消散。气体出口点67延伸进入，例如，气体收集通道，在铅酸电池的条件下，气体收集通道通向电池的中央气体出口点，在该出口点上，例如，可以提供防爆保护熔块。

如图6所示，插头部分1以封底焊缝10抵靠在密封表面11上这样一种方式安装在插座2中，。为了防止插头部分1沿纵向方向(轴向)移动，插头容纳元件60具有匹配轴承设备69，所述匹配轴承设备69与插头部分接触，具体地说就是与在根据图6的示例性实施例中打孔器15接触。结果，插头部分1被固定在纵向方向上。由封底焊缝10和密封表面11生成的密封，可以通过打孔器15与匹配轴承设备69适当的匹配尺寸来被保持在一定的所需的压力下，并且结果是达到所需密封作用。预应力可以被优势地以这样的方式设置，即当在外壳内有预定的超压时，防止功能响应并打开气体流路。

图7示出了插头部分1的又一个实施例的透视图。根据图7的实施例具有大致呈圆柱型的打孔器15。由于打孔器15的圆柱形状，可以提高从匹配轴承设备69到插头部分1引入的力，因为根据图4，相比于圆形形状来说，弹簧力特性曲线是线性的。此外，相比于圆形形状而言，由材料的固定导致减少打孔器15的任意剩余(塑料)变形。

此外，当从上看插头部分1时，排气阀12具有大致线性的外形，也就是说近似直线形。此外，保持部分5具有面向保持部分5末端的圆锥形段70。圆锥形段70充当插入斜面并且使得插头部分1更容易地插入插座2的中空区域4中。

最后，图8示出了上述装置的使用，上述装置具有插头容纳元件60、插头部分1和插座2。通过以示例方式示出的可充电电池单元，所述图描述了可充电电池的外壳71的细节。外壳71具有外壳主体75和盖72。外壳空间74被提供在内部73、74中，所述外壳空间用作容纳液体。气体空间被提供在上外壳空间73中。经过外壳空间3出现的气体进入导向所提到的可充电电池中央气体出口点的中央气体收集通道76。图8示出的外壳71可以优势地为可充电电池，例如铅酸电池的外壳。

Claims (15)

1.一种用于可充电电池的密封插头装置(1，2)，带有密封插头装置，所述密封插头装置具有至少一个插头部分(1)和插座(2)，所述插座(2)具有中空区域(4)，其用于容纳至少一个插头部分(1)的保持部分(5)，插头部分(1)被设计来当所述插头部分被安装进插座(2)的中空区域(4)中时，将至少一个可充电电池的内部(73，74)与周围环境封离，其特征在于插座(2)在中空区域(4)的内表面上具有至少一个流通道(6)，当所述插头部分被安装进中空区域(4)中时，所述流通道至少沿保持在插座(2)中的插头部分(1)的那个区域延伸。

2.如权利要求1所述密封插头装置，特征在于所述流通道(6)延伸直到超压安全区域(7)。

3.如权利要求1或2所述密封插头装置，特征在于当插头部分(1)被插入到插座(2)中时，插头部分(1)具有形成障碍的颈圈(9)。

4.如权利要求3所述密封插头装置，特征在于当插头部分(1)被插入到插座(2)中时，所述颈圈(9)具有面朝插座(2)方向的封底焊缝(10)，旨在所述封底焊缝邻接插座(2)的密封表面(11)。

5.如前述权利要求中至少一项权利要求所述密封插头装置，特征在于插头部分(1)在其从超压防止区域(7)中区域的保持部分(5)移开的面上具有排气阀(12)。

6.如权利要求5所述密封插头装置，特征在于当从上看所述插头部分(1)时，所述排气阀(12)具有大致为线性的外形或者大致为部分圆形式的外形。

7.如前述权利要求中至少一项权利要求所述密封插头装置，特征在于所述插头部分(1)在超压防止区域(7)中具有增强的韧性点(13)。

8.如前述权利要求中的至少一项权利要求所述密封插头装置，特征在于插头部分(1)由至少部分的弹性材料组成。

9.如前述权利要求中至少一项权利要求所述密封插头装置，特征在于所述插座(2)在所述中空区域(4)的内表面上具有若干流通道(6)。

10.如前述权利要求中至少一项权利要求所述密封插头装置，特征在于中空区域(4)的有效内径大于保持区域(5)的外径。

11.如前述权利要求中至少一项权利要去所述密封插头装置，特征在于所述插座(2)具有被安装在肋(16)上的突出中央元件(14)，所述肋(16)被形成在中空区域(4)中的内表面上的流通道(6)之间。

12.如前述权利要求中至少一项权利要求所述密封插头装置，特征在于提供匹配轴承设备(69)，在插头部分被安装到插座(2)中的状态下，所述匹配轴承设备将插头部分(1)固定在其相对于插座(2)在轴向方向的位置上。

13.如前述权利要求中至少一项权利要求所述密封插头装置，特征在于提供插头容纳元件(60)，所述插头容纳元件具有用于容纳所述插头部分(1)和插座(2)的内室(65)，并且被提供为带有保持装置(64)以便被紧固到所述外壳(71)上。

14.如权利要求13所述密封插装置，特征在于所述插头容纳元件(60)具有匹配轴承设备(69)。

15.一种可充电电池，具有如前述权利要求中至少一项权利要求所述密封插头装置(1，2)。

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