CN113228394A - 排气单元和电子设备壳体、特别是电池壳体 - Google Patents

排气单元和电子设备壳体、特别是电池壳体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于电子设备壳体的排气单元（10），该电子设备壳体特别是用于电池、特别是用于机动车辆的牵引用电池，该排气单元包括主体（1），该主体能够不透流体地连接到电子设备壳体的压力补偿开口的边缘，并且该主体具有至少一个气体贯通开口（15），所述气体贯通开口在排气单元（10）的正常操作模式下被半渗透的膜（6）覆盖。膜（6）允许气态介质从周围环境到电池壳体中的通行以及反向通行，但防止液态介质和/或固体物质的通行。膜（6）不透流体地固定到膜载体（2），该膜载体能够相对于主体（1）移动，并且该膜载体在正常操作模式下通过轴向力被密封地按压到轴向唇形密封件（5）上，该轴向唇形密封件围绕主体（1）的气体贯通开口（15）的边缘（151）延伸并且由比膜载体（2）更软的材料制成，使得当超过电子设备壳体的内部空间和环境之间的预定压差时，膜载体（2）能够被抬离主体（1），由此释放环绕膜（6）的至少一个紧急排气开口（N），以便使排气单元（10）转入紧急排气模式。本发明还涉及一种电子设备壳体，其包括根据本发明的排气单元（10）。

Description

排气单元和电子设备壳体、特别是电池壳体
技术领域
本发明涉及一种排气单元和一种电子设备壳体，特别是电池壳体，特别是机动车辆的牵引用电池的电池壳体。
背景技术
用于接收电子部件（诸如例如，电池单元等）的壳体不能够相对于环境完全不透气地闭合，这是因为一方面由于温度波动（例如，由于通过对电池单元充电或放电的热引入）以及另一方面由于自然出现的压缩空气波动、特别是在移动系统中，因此必须使内部空间和外部空间之间的气体交换成为可能，以便防止壳体的不允许的机械负载，特别是壳体的爆裂或鼓胀。然而同样重要的是有效地防止异物、污物和湿气（水）的渗透。
因此，已知压力补偿装置，其包括半渗透的膜，这些膜是透气的但不透液体的。
当在壳体内部出现压力峰时（例如，在电池壳体中的电池单元发生故障时），必须尽可能快速地释放该压力，因为否则壳体可能被损坏。
作为防爆裂的最简单的构型，例如在铅蓄电池的情况下，已知就“额定断裂点”的意义上采用爆裂盘，特别是由金属的片材金属材料制成的爆裂盘，或者采用插入壳体开口中的安全瓣（flap）或阀。
与此形成对照，在高压电池、特别是具有显著更高的存储容量和功率密度的锂基牵引用电池的情况下，使用高度特定的压力补偿装置，其被优化以实现上述目的。
DE 10 2012 022 346 B4公开了一种用于电池壳体的排气单元，该排气单元包括基体，该基体包括被半渗透的膜覆盖的气体通行开口，半渗透的膜对于气体是可透过的但对于液体是不可透过的，其中，膜固定地且不透流体地连接到基体、特别是焊接到基体。基体可不透流体地连接到电池壳体的压力补偿开口。膜由于其半渗透性质确保了在正常操作中的气体交换，同时为了实现紧急排气功能，在覆盖体处布置指向膜的紧急排气尖刺（spike），在超过由内部壳体压力引起的极限膨胀时，该紧急排气尖刺引起膜的穿透和破裂，使得可能实现从内部到环境的突然的压力补偿。在安装状态下面向电池壳体的内部侧处，内保护格栅连接到基体，其将防止异物进入电池壳体中。
此外，DE 10 2011 080 325 A1描述了一种类似的排气单元，其具有固定地保持在基体处的膜，其中通过借助于尖刺对膜的有针对性的刺穿也实现了紧急排气功能。
此外，DE 10 2017 003 360 B3公开了一种排气单元，其中紧急排气和正常状态下的通气功能在功能上是分开的。当正常状态下的通气是通过固定地居中固定在基体处的无纺织物层实现的时，紧急排气是通过伞阀实现的，该伞阀在超过极限压力时能够抬离并打开基体的径向向外定位的环形间隙以便紧急排气。
从现有技术已知的已经提供正常状态下的通气以及紧急排气的排气单元具有以下缺点：无法足够精确地调节紧急排气压力，并且可用于紧急排气的流动横截面受到很大限制。当超过极限膨胀时膜被尖刺穿透并被引起破裂的装置非常强健，但这些装置具有以下缺点：紧急排气压力很大程度上取决于膜到尖刺的末端的根据制造公差而定的距离以及膜厚度的根据制造公差而定的偏差。因此，必须关于该公差考虑的最坏情况（=膜到尖刺末端的最大距离和最大膜厚度）来确定电池壳体的内压阻力的大小，该最坏情况按趋势能够导致电池壳体的机械尺寸过大。此外，根据引起膜的额定断裂点的原理操作的这种紧急排气单元无法可逆地使用，即，在一次触发之后必须被更换。
DE 10 2017 003 360 B3中所公开的技术方案原则上在紧急排气之后是可逆的，但是除了由于公差而仅能够不充分地确定的紧急气体压力之外，还牵涉以下问题：可用于紧急排气的流动横截面仅是外环形间隙，而被无纺织物覆盖的中心区域不可用于此目的，或者说由无纺织物引起的压力损失不允许足够高的体积流量通行。此外，其中所公开的排气单元的打开行为极大地取决于温度，并且取决于随时间变化（老化）的材料性质。
此外，DE 10 2014 111 041 A1公开了一种排气单元，其具有可移位的膜载体，该膜载体由弹簧元件压抵基体，弹簧元件作为一件工件被整合于膜载体中。在这个背景下，膜设置在面向基体的内侧处且因此也被压紧。这样做的缺点是，基体和膜载体之间的接触无法可靠地防止异物和水的渗透。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于电子设备壳体的排气单元，该电子设备壳体特别用于电池、特别用于机动车辆的牵引用电池，其特征在于，能够更精确地确定紧急排气压力，并且该排气单元在紧急排气事件之后是能够可逆地使用的。
该目的通过一种具有权利要求1的特征的排气单元以及通过一种具有权利要求14的特征的电子设备壳体解决。
在从属权利要求中公开了本发明的优选的另外的实施例。
本发明的优点从说明书和附图中产生。而且，根据本发明的前述的和仍待解释的特征能够以其自身独立地使用或使用以任意组合结合的其中的多个。所图示和描述的实施例将不被理解为完整的列表，而是代替地具有用于描述本发明的示例性特征。
根据本发明的第一实施例，用于电子设备壳体（该电子设备壳体特别用于电池、特别用于机动车辆的牵引用电池）的排气单元包括基体，该基体可不透流体地连接到电子设备壳体的压力补偿开口的边沿。该基体包括至少一个气体通行开口，所述气体通行开口在排气单元的正常操作状态下被半渗透的膜覆盖，其中，该膜使得气态介质能够从环境通行到电子设备壳体中以及反向的通行，但防止液态介质的渗透。膜不透流体地紧固到可相对于基体移动的膜载体，该膜载体在正常操作状态下通过轴向力被紧密密封地（seal-tightly）压抵环绕基体的气体通行开口的边沿的轴向密封件，并且当超过电子设备壳体的内部和环境之间的预定压差时，该膜载体能够在释放绕过膜的至少一个紧急排气开口的情况下被抬离，以便以这种方式使排气单元转入紧急排气状态。轴向密封件被设计为唇形密封件，并且由比膜载体和/或基体更软的材料组成。
根据本专利申请，已为根据本发明的装置选择术语排气单元。然而，当然应理解，根据本发明的装置使得同样地能够实现在正常操作中通过（多孔）膜对电子设备壳体的内部进行通气。
本文中所使用的相对术语“内部”和“外部”涉及关于电子设备壳体的安装状态，其中，“内部”意指指向电子设备壳体并且“外部”意指指向环境。
根据本发明的排气单元能够包括壳体密封件以便在基体-电池壳体界面处确保最佳密封作用，该壳体密封件特别地呈O形环的形式，其在安装状态下能够相对于壳体外壁轴向地压紧或在电池壳体的压力补偿开口中径向地压紧。
基体和/或膜载体能够大致由塑料材料组成，特别是热塑性塑料材料，并且特别地被注射成型。优选的材料是聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚酰胺，每一者都包括增强纤维，特别是玻璃纤维。
膜能够通过胶粘和/或焊接、特别是通过超声波焊接连接到可相对于基体移动的膜载体。以这种方式，能够实现廉价的制造以及足够的密封紧密性。替代地，膜也能够沿着周向延伸的密封线胶粘到膜载体。
由于根据本发明的构造（具有可相对于基体移动且半渗透的膜附接与其的膜载体），与现有技术相比，产生了显著可更精确地确定的紧急排气压力。在根据本发明的装置中，紧急排气不是通过膜的穿透及其破裂实现的，而是膜载体通过壳体内部压力的作用被抬离基体，借此释放至少一个紧急排气开口。因此，紧急排气压力既不由受公差影响的膜厚度决定，也不由尖刺距膜表面的距离的构型决定，而是仅由一方面所采用的膜表面的影响参数以及另一方面膜载体被压抵基体以达到密封效果所用的接触力决定。膜在排气单元转入紧急排气状态时保持完整，并且在紧急排气压力再次不足（undershot）后能够与膜载体一起可逆地返回，使得排气单元准备好再次使用。
为了使得即使在长时间没有紧急排气事件之后也能够进行故障安全操作，且特别是为了防止参与膜载体关于基体的密封作用的密封件的粘连，特别关注点将放在密封材料的选择上。作为比膜载体和/或基体“更软”的材料，特别是硅橡胶（VMQ）、氟橡胶（FKM）、三元乙丙橡胶（EPDM）已被发现是合适的密封材料。另外，为了实现永久的紧密密封连接，通过涂层、特别是漆涂层适当地改变密封件的表面的性质能够是合宜的。
当然，应理解，密封件在本文中将被理解为不同于膜的装置部件。与现有技术形成对照，通过提供单独的轴向唇形密封件，能够确保基体和膜载体之间的密封接触在异物和水的渗透方面表现出高的密封紧密性，特别是在压力加载的情况下（行进穿过水、用高压清洁器清洁）。
与径向密封件形成对照，轴向密封件提供释放力显著更小的优点。在径向密封件（特别是在使用径向密封的O形环时）可“粘连”到密封座时，轴向唇形密封件在任何时间点均使得能够以低轴向力释放。
作为另外的优点，根据本发明的排气单元使得能够实现尽可能大的用于紧急排气的流动横截面。在膜载体已被抬离基体的气体通行开口后，气体通行开口的基本全部的横截面也可用于紧急排气。这有益于在电池壳体处的可预期损坏最小化的情况下的快速压力释放。
最后，不仅能够以减小的波动范围确定紧急排气压力，而且也有可能在比以前显著更小的压差下实现触发，即，能够实现非常差异化的响应行为。
与本发明相关联的上述优点有助于能够根据需要向具备根据本发明的排气单元的电子设备壳体、特别是电池壳体提供更薄的壁，且因此以材料节约的方式及因此也更廉价。
对于半渗透的膜，能够使用具有在正常操作中用于通气的透气性和足够高的不透水性的所有材料。作为半渗透的膜的优选材料，能够使用聚四氟乙烯（PTFE）。半渗透的膜包括能够位于0.01微米和20微米之间的平均孔径。孔隙率优选地为约50％，平均孔径优选地达到约10微米。
半渗透的膜能够优选地设计为膜型或膜形或盘形薄膜。透气膜包括对气体渗透有效的膜表面，该膜表面优选地在其外周处具有矩形或圆形外轮廓。然而应理解，也能够不同地设计膜的外周。膜优选地是薄的平坦膜，其对气体渗透有效且彼此背离的膜表面大致彼此平行并且优选地被实现为大致平面的。
膜的膜厚度远小于其其余外尺寸。膜能够横跨等于或大于20 mm、优选地等于或大于30 mm、特别是等于或大于40 mm的最小宽度和/或最小长度或最小外直径。膜厚度能够特别地比膜的最小宽度和/或最小长度和/或最小外直径小至少20倍，优选地至少40倍，特别是至少100倍。膜厚度能够达到1微米至5毫米，其中，0.1至2 mm、特别是0.15至0.5 mm的膜厚度是优选的。
根据优选的另一实施例，在膜载体处，在面向基体的内侧处，或在基体处，在面向膜载体的外侧处，能够布置绕气体通行开口周向延伸的密封件（优选地，唇形密封件），该密封件在正常操作状态下相对于膜密封气体通行开口。在具体实施例中，能够例如通过双组分注射成型方法将密封件注射成型到膜载体或基体。替代地，它也能够被胶粘上。
优选地，唇形密封件包括具有基本线性的密封线的至少一个密封唇，该密封件产生尽可能小的粘附效应并且即使在较长时间段后也不会粘连。优选地，密封件被保持或固定在基体的周向延伸的密封件接收凹槽中。替代地或附加地，密封件也能够通过双组分注射成型方法胶粘到基体或一体地形成在基体上。密封件接收凹槽优选地布置在基体的面向膜载体的外侧处，以便绕气体通行开口周向延伸。在膜载体的面向基体的一侧上，在膜载体相对地定位的部分上，能够设置密封唇接收凹槽，该密封唇接收凹槽能够特别地被实现为圆锥形并且由于圆锥效应（圆锥度效应）借助于密封唇实现优化的密封作用。替代地，密封件接收凹槽也能够存在于膜载体处在其面向基体的内侧处。
所述至少一个密封唇能够关于纵向轴线以在10°和60°之间、优选地在20°和45°之间的角度定位。这减小了使密封唇变形所需的轴向力，并且通过使用最小轴向力以这种方式确保可靠的密封作用。
在又一另外的优选实施例中，膜能够以不透流体的方式周向连接到膜载体，特别是周向焊接，其中，膜优选地存在于膜载体的面向基体的内侧处。与膜载体的内侧的接触或连接具有以下优点：膜在内压作用时基本相对于膜载体以形状配合方式被保持，并且该连接（焊接、胶粘等）不被拉力加载；这很重要，特别是在使用已经难以联结的PTFE材料的情况下。为了在内压作用的情况下也防止膜的不允许的强烈弯曲或“鼓胀”（这会导致其损毁），膜载体能够包括外保护格栅，该外保护格栅在外部至少部分地横跨越膜表面，但在足够大的表面份额上是可透流体的，以便使得能够在正常操作中进行气体交换。
根据又一另外的同样优选的实施例，膜载体能够由至少一个弹簧元件压抵基体。弹簧元件能够优选地是压力弹簧，特别是螺旋弹簧。然而，本发明不限于此。代替地，还涵盖在此未明确提及的另外的弹簧元件，诸如板弹簧和/或弹簧舌片（spring tongue）。通过合适地选择弹簧元件的弹簧刚度，能够非常精确地和可再现地调节排气压力。另外，能够通过使用具有定制的弹簧特性线的弹簧来进一步调适触发特性，其中，也是渐进的但特别是递减的弹簧特性线是可能的。借助于递减的特性线，可能在这个背景下调节有针对性的迟缓响应行为，同时借助于渐进的特性线，能够实现更快的响应行为。
此外，排气单元能够包括连接到基体的覆盖罩，其中，该覆盖罩优选地包括至少一个通气开口。覆盖罩确保膜无法由异物（例如，诸如螺丝起子之类的有尖物体）抑或借助于高压清洁器和/或蒸汽清洁器从外部损坏，且因此有效地有助于高IP保护等级。
根据又一实施例，提供的是弹簧元件一端被支撑在覆盖罩的面向膜载体的内表面处，并且另一端被支撑在膜载体的面向覆盖罩的外表面处。覆盖罩优选地在其面向膜载体的内侧处包括弹簧引导件或弹簧板，该弹簧引导件或弹簧板被设计成防止弹簧的特别的径向移位。弹簧引导件或弹簧板出于该目的特别优选地包括套筒区段，该套筒区段轴向延伸并在螺旋弹簧作为弹簧元件的情况下同轴地支撑弹簧。膜载体还能够包括以优选的方式存在于膜载体的面向覆盖罩的外侧处的弹簧引导件或弹簧板。
另外的同样优选的实施例提供的是，覆盖罩至少部分地沿周向方向接合跨越基体的外周，并且优选地借助于锁定元件接合件紧固在基体的外周处。本文中，“接合跨越”与轴向重叠相关联。借助于覆盖罩与基体的连接，能够将根据一些实施例引入覆盖罩中的弹簧力传递到基体。然而，为了将覆盖罩附接在基体处，其他紧固器件也是可构想的，例如形状配合或摩擦配合的紧固器件，诸如螺钉或底切部。
此外，能够提供的是，在基体和膜载体之间存在至少一个线性引导件，所述线性引导件被构造成在从正常操作状态转入紧急排气状态时轴向引导膜载体，并且在反向时也如此。这具有以下优点，能够实现膜载体的比较大的行程而不存在它倾斜的风险。大行程相应地具有以下决定性优点，即能够为紧急排气提供尽可能大的流动横截面。
线性引导件优选地被实现为至少一个对应的销和至少一个孔的组合，其中，优选地，至少一个孔存在于基体的面向膜载体的外侧处，并且销对应于该孔并在该孔中在膜载体的面向基体的内侧处被引导。然而，本发明不限于此，而是还涵盖在基体处具有销并且在膜载体处具有孔的倒置的实施例。孔和销的横截面形状不限于圆形横截面，而是涵盖能够提供膜载体关于基体的线性引导作用的任何互补形状，例如作为“孔”的凹槽和作为“销”的互补叶片的组合，另外，还有其他，至少分段地（in sections），多边形或椭圆形横截面形状。
此外，同样优选的是，能够提供，基体的气体通行开口至少部分地被可透流体的保护格栅覆盖，优选地覆盖跨越整个表面。保护格栅用作到电子设备壳体的内部中的进入保护，使得物体（例如，螺丝起子等）无法进入内部。这一点特别重要，因为机动车辆的牵引用电池经常在高电压范围内操作并且这存在危险。保护格栅能够包括多个间隔开的格栅撑条（stay），这些格栅撑条的最小距离将被选择为使得能够可靠地防止进入。格栅撑条能够布置成矩形图案或布置为周向延伸的格栅撑条和径向延伸的格栅撑条的组合。
保护格栅能够特别地设计为与基体成一件工件，或者作为单独的部件连接到基体，特别是在排气单元的安装状态下在基体的面向电子设备壳体的内侧处。保护格栅能够优选地包括金属或塑料材料或者能够由其组成，优选地聚丙烯和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯，每一者都优选地包括增强纤维，特别是玻璃纤维。金属的保护格栅具有以下优点，即使在高温作用（例如，火）之后，仍得以维持保护功能。在保护格栅的单独的实施例中，格栅能够例如螺纹连接、铆接到基体或借助于热冲压连接到基体。
作为用于基体和/或覆盖罩的材料，塑料材料是可构想的，特别是能够通过注射成型加工的热塑性塑料材料。优选地，基体和/或覆盖罩由聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚酰胺组成，每一者都包括增强纤维，特别是玻璃纤维，或者至少包括这些材料中的一者。
此外，基体能够包括至少一个连接器件，用所述连接器件，排气单元可连接到电子设备壳体，其中，连接器件优选地被实现为卡口连接器件或螺纹连接器件。特别优选的是，卡口连接器件从基体的内侧轴向地突出，该内侧在安装状态下面向电子设备壳体。在作为螺纹连接器件的实施例中，连接器件能够优选地由一个或多个螺纹衬套（特别是塑料材料制成的螺纹嵌件）形成。
替代地或附加地，排气单元能够包括壳体密封件，该壳体密封件在基体的内侧处周向环绕基体的气体通行开口。壳体密封件能够被实现为轴向或径向密封件，即，特别地存在于端面处（在轴向密封件的情况下）或壁表面处（在径向密封件的情况下）。壳体密封件能够被实现为被接收在基体的对应凹槽中的O形环，或者实现为通过注射成型附接的密封部件。壳体密封件的呈轴向构型的布置是优选的，其中，特别优选的是，壳体密封件环绕特别地轴向突出的卡口连接器件。
本发明的另一方面涉及一种电子设备壳体，特别是电池壳体、特别是机动车辆的牵引用电池的电池壳体。作为根据本发明的排气单元的另外的使用可能性，除了牵引用电池之外，例如，开关柜或变压器壳体也是可构想的。电子设备壳体具有带有压力补偿开口的至少一个壳体壁，其中，在电子设备壳体中优选地能够布置电池单元，并且其中，压力补偿开口由根据本发明的排气单元闭合，使得在正常操作状态下，电子设备壳体的内部和环境之间的气体交换是可能的，但有效地防止湿气（水）、污垢和异物的渗透，并且提供了可快速触发的紧急排气功能，该紧急排气功能在内部中压力增加的情况下防止损坏或损毁电子设备壳体的壁。
根据一个实施例，对应于排气单元的卡口连接器件的至少一个配对连接器件能够存在于壳体壁处在环绕压力补偿开口的区域中。
最后，壳体壁能够在外侧处包括密封表面，该密封表面绕压力补偿开口周向延伸，排气单元的壳体密封件在安装状态下安置在该密封表面处。密封面优选地被实现为电子设备壳体的壁的区域，并且该区域就平坦性而言具有尽可能小的偏差并且具有最小的粗糙度。适当地，电子设备壳体或至少其壁包括金属材料或由金属材料组成，使得就上述性质而言能够简单地通过机械加工获得密封表面。
附图说明
图中示出：
图1示出了根据本发明的排气单元的等距分解视图；
图2示出了处于正常操作状态中的根据本发明的排气单元的纵向剖视图；
图3示出了处于紧急排气状态中的根据本发明的排气单元的纵向剖视图；
图4示出了处于正常操作状态中的根据本发明的排气单元的纵向剖视图，并且其中覆盖罩被移除；
图5示出了图4的细节B；
图6示出了替代性密封技术方案的细节。
具体实施方式
在图1中，以等距分解图示示出了根据本发明的排气单元10。它具有基体1，该基体能够通过卡口连接器件13连接到电子设备壳体（特别是牵引用电池的电池壳体）的压力补偿开口的边沿，该卡口连接器件13从基体1的内端面轴向突出。为了基体1的关于电子设备壳体的壁的不透流体的密封，设置壳体密封件7，该壳体密封件7在此被实现为轴向作用的O形环。基体具有气体通行开口15，通过该气体通行开口15，在正常操作状态下实现压力补偿，并且在紧急排气状态下，压力能够从电池壳体逸出。气体通行开口15被可透流体的保护格栅12覆盖，该保护格栅12提供进入保护并且防止电子设备壳体的内部中的电压传导部件被有尖物体损坏和/或触碰。保护格栅12具有多个格栅撑条，所述多个格栅撑条周向地以及沿径向方向布置并且形成格栅撑条的网。在本实施例中，保护格栅12与基体1一起形成为一件工件，特别地被注射成型为一件工件。
此外，排气单元10包括膜载体2，该膜载体2沿轴向方向能够相对于基体1移位，即，它包括沿轴向方向的运动自由度。膜载体2在其面向基体1的内侧处承载半渗透的膜6，该膜6对于气态流体是可透过的，但防止固体本体和液体的通行。半渗透的膜6围绕膜载体2的气体通行开口24不透流体地连接到膜载体2，优选地焊接或胶粘。在排气单元10的正常操作状态下，膜载体2沿朝向基体1定向的方向由弹簧元件4（在此为螺旋弹簧）轴向压缩，使得沿轴向方向设置在膜载体2和基体1之间的周向延伸的密封件5关于基体1密封膜载体2。在正常操作状态下（其中发生电子设备壳体的内部和环境之间的气体交换（由于气压波动和/或温度变化）），因此仅有膜表面61可用于流动。
当电子设备壳体中的内压增加时，作用在膜表面61上的压力增加相同的量，使得在某个极限压力下开始，作用在膜表面61上的压力和将膜载体2轴向压成接触的弹簧力将彼此抵消，使得在内压进一步增加时，膜载体2与膜6一起被轴向抬离基体1并释放绕过膜6的至少一个紧急排气开口。这种状态被称为紧急排气状态并在图3中更详细地图示。强烈的内压增加的原因能够是电子设备壳体中突然的温度增加和/或突然的气体发生，特别是在牵引用电池的情况下能够发生这种情况，因为无法完全排除电池单元（cell）缺陷。
在膜载体2上施加接触力的螺旋弹簧4被支撑为一端在覆盖罩3的内侧处，并且另一端在膜载体2的面向覆盖罩3的外侧处。覆盖罩3连接到基体1以便耗散弹簧力；它在径向外部与基体1的周向边沿周向地接合，并由锁定元件接合件以形状配合的方式与基体1连接。锁定元件接合件通过在基体1的壁表面处的对应锁定钩14和在覆盖罩3的壁表面中的锁定开口31的组合实现。覆盖罩3具有多个周向分布的通气开口32，通过所述多个通气开口，气体能够在正常操作状态下以及在紧急排气状态下流入和流出电子设备壳体。
为了使螺旋弹簧4在正常操作状态下以及在紧急排气状态下沿径向方向被可靠地保持，在膜载体2的面向覆盖罩3的外表面处设置弹簧引导件22，该弹簧引导件由具有轴向延伸部的多个周向分布的隆起组成，这些隆起被螺旋弹簧4环绕。在其他实施例中，螺旋弹簧还能够存在于弹簧引导件22内，和/或弹簧引导件能够被实现为连续的套筒形突起。弹簧引导件22通过径向延伸的连接元件（在此为止挡桥23）连接到膜载体2的外周，其中，膜载体2的（多个）气体通行开口24形成在外周和弹簧引导件22之间的环状间隙中。
为了将膜载体2的行程限制在正常操作状态和紧急排气状态之间，止挡桥23被实现为沿覆盖罩的方向沿轴向方向突出，使得为了实现最大开口（=膜载体的最大行程），它们分别接触在覆盖罩3的面向膜载体2的内侧上的对应的配对止挡表面。
存在于膜载体2和基体1之间的密封件5包括两个区域：紧固区域52，密封件5通过该紧固区域被接收在基体1的周向延伸的密封件接收凹槽16中；以及密封唇51，其与紧固区域52相比具有减小的材料厚度。紧固区域52和密封唇51中的每一个均被实现为周向延伸，使得该密封件形成环形密封件。密封件5的紧固区域52被接收在基体1的密封件接收凹槽16中，该密封件接收凹槽16沿径向方向在外部环绕气体通行开口15。密封唇51被定位在密封件5的轴向背离紧固区域52的一端处，并且被实现为在正常操作状态下在膜载体2的面向基体1的一侧处紧密密封地安置在密封配对表面处。在这方面，必须参考图2，在该图中能够很好地看到这一点。在密封配对表面处，膜载体2具有密封唇接收凹槽25，该密封唇接收凹槽25设置有周向延伸的引导表面，该引导表面相对于纵向轴线倾斜并径向向内地定位，并且在排气单元10从紧急排气状态返回正常操作状态时对密封件5的密封唇51进行引导和定心。
如本文中已经描述的那样，本发明的优点之一是在紧急排气状态下（多个）紧急排气开口的大流动横截面，这是通过膜载体2相对于基体1的大行程实现的。为了使膜载体2即使在最大行程下也不倾斜和/或不沿径向方向不允许地移位，设置线性引导件，该线性引导件由彼此对应的孔11和销21形成。销21存在于膜载体2处，并且沿轴向方向朝向基体1自由地向内延伸。销21中的每一个在基体1的孔11中被引导，这些孔11沿轴向方向朝向膜载体2向外敞开。在最大行程方面销21的长度的尺寸被确定为使得即使对于最大行程而言，它们也仍以预定的最小长度在孔11中被引导。线性引导件还确保密封件5的密封唇51总是接触在膜载体的密封唇接收凹槽25中为其设置的配对密封表面并且不径向移位，径向移位可在操作中导致泄漏。以这种方式，因此确保排气单元10在完成转入紧急排气状态后能够毫无问题地返回正常操作状态中，即，由线性引导件明确地实现可逆功能。
在图2中，以纵向剖视图图示了处于正常操作状态中的排气单元10。膜载体2由被支撑在覆盖罩3处的压力弹簧4被轴向压抵基体1，并且密封件5定位在其间。仅有的气体交换是通过膜6实现的，该膜6能够相对于基体的气体通行开口15和膜载体2的气体通行开口24被连续地流过。而且，能够很好地看到用于将覆盖罩3附接在基体处的锁定元件接合件，其中，设置在基体1处的锁定钩14被设计为径向突起。在覆盖罩3的该部分上，压力弹簧4也由弹簧引导件33径向引导，该弹簧引导件33被实现为同轴地突入压力弹簧4中的固定套筒33。在正常操作状态下，膜6（其被周向焊接以便环绕通向膜载体2的内侧的气体通行开口24）接触基体1的保护格栅12。
当排气单元10通过电子设备壳体中的上述内压的增加转入紧急排气状态时，膜载体在该压力的作用下沿覆盖罩的方向（向外）轴向移位；在图3中图示了这种状态。在H处标识膜载体2相对于基体的最大行程H，使得周向延伸的紧急排气开口N被释放，这使壳体内部压力有可能能够沿着紧急排气路径G经过进入环境中。紧急排气开口N的流动横截面由密封唇51和膜载体2的密封唇接收凹槽25中的对应的配对密封表面之间的轴向间隙确定。紧急排气路径G从紧急排气开口N沿着覆盖罩3的内轮廓延伸并最终穿过通气开口23。
当壳体内压再次下降到预定的闭合压力以下时，即，弹簧力再次超过膜表面61上的压力时，膜载体2再次轴向返回（滞后）并在这个背景下由线性引导件支撑，使得密封唇51能够通过密封接触以确切居中的方式接触密封唇接收凹槽25中的配对密封表面。
在图4和图5中详细图示了该密封接触，其中，为了简化表示，未示出覆盖罩3和压力弹簧4。图5示出了图4的细节B。
在图6中图示了作为图5的替代方案的密封件附接。在这个背景下，密封件5通过双组分注射成型工艺被注射成型到膜载体2上，其中，膜载体包括至少一个切口，通过所述切口注入密封材料。根据本实施例和其他实施例的密封件（甚至对于不通过注射成型连接的密封件而言）也能够包括多于一个密封唇51，密封唇51优选地布置成彼此同轴、优选地同心。在这个背景下，密封唇51中的一者能够具有比另一者更大的长度，其中，能够以这种方式减小压缩或达到密封力所需的轴向力。
附图标记列表
10 排气单元
1 基体
11 引导孔
12 保护格栅
13 卡口连接器件
14 锁定钩
15 气体通行开口
151 气体通行开口的边沿
16 基体的密封件接收凹槽
2 膜载体
21 引导销
22 弹簧引导件
23 止挡桥
24 膜载体的气体通行开口
25 膜载体的密封唇接收凹槽
3 覆盖罩
31 锁定开口
32 通气开口
33 弹簧引导件
4 弹簧元件/螺旋弹簧
5 密封件/唇形密封件
51 密封唇
52 密封件的紧固区域
6 半渗透的膜
61 膜外表面
7 壳体密封件
G 用于紧急排气的气体流动
N 紧急排气开口/流动横截面

Claims (17)

1.一种用于电子设备壳体的排气单元（10），所述电子设备壳体特别是用于电池、特别是用于机动车辆的牵引用电池，所述排气单元（10）包括基体（1），所述基体（1）能够不透流体地连接到所述电子设备壳体的压力补偿开口的边沿并且包括至少一个气体通行开口（15），所述气体通行开口（15）在所述排气单元（10）的正常操作状态下被半渗透的膜（6）覆盖，所述膜（6）使得气态介质能够从环境通行进入所述电子设备壳体中以及反向通行，但防止液态介质和/或固体的通行，其特征在于，
所述膜（6）不透流体地紧固到能够关于所述基体（1）移动的膜载体（2），并且在所述正常操作状态下通过轴向力被紧密密封地压抵绕所述基体（1）的气体通行开口（15）的边沿（151）周向延伸的轴向密封件（5），使得当超过所述电子设备壳体的内部和环境之间的预定压差时，所述膜载体（2）能够抬离所述基体（1）以释放绕过所述膜（6）的至少一个紧急排气开口（N），以便使所述排气单元（10）转入紧急排气状态，其中，所述轴向密封件（5）被实现为唇形密封件，并且其中，所述密封件（5）由比所述膜载体（2）更软的材料组成。
2.根据权利要求1所述的排气单元（10），其特征在于，所述膜（6）不透流体地周向连接到所述膜载体，特别是周向焊接，其中，所述膜（6）优选地存在于所述膜载体（2）的面向所述基体（1）的内侧处。
3.根据权利要求1或2所述的排气单元（10），其特征在于，所述周向延伸的密封件（5）布置在所述膜载体（2）处在面向所述基体（1）的内侧处或者布置在所述基体（1）处在面向所述膜载体（2）的外侧处，其中，所述密封件（5）包括至少一个密封唇（51），并且其中，所述密封件（5）在所述正常操作状态下关于所述膜（6）密封所述气体通行开口（15）。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的排气单元（10），其特征在于，所述膜载体（2）由至少一个弹簧元件（4）压抵所述基体（1）。
5.根据权利要求3或4所述的排气单元（10），其特征在于，所述基体（1）在其面向所述膜载体（2）的外侧处或者所述膜载体（2）在其面向所述基体（1）的内侧处包括绕所述气体通行开口（15）周向延伸的密封件接收凹槽（16），所述密封件（5）、特别是所述唇形密封件被保持在所述密封件接收凹槽（16）中。
6.根据权利要求3或4所述的排气单元（10），其特征在于，所述密封件（5）优选地通过双组分注射成型工艺被注射成型到所述膜载体（2）上或所述基体（1）上，或被胶粘于所述膜载体（2）上或所述基体（1）上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元（10），其特征在于，所述排气单元（10）包括连接到所述基体（1）的覆盖罩（3），其中，所述覆盖罩（3）优选地包括至少一个通气开口（32）。
8.根据权利要求7所述的排气单元（10），其特征在于，所述弹簧元件（4）被支撑为一端在所述覆盖罩（39）的面向所述膜载体（2）的内表面处，并且另一端在所述膜载体（2）的面向所述覆盖罩（3）的外表面处。
9.根据权利要求7或8所述的排气单元（10），其特征在于，所述覆盖罩（3）至少部分地绕外周接合跨越所述基体（1）的外周，并且优选地借助于锁定元件接合件（14、31）紧固到所述基体（1）的外周。
10.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元（10），其特征在于，在所述基体（1）和所述膜载体（2）之间存在至少一个线性引导件（11、21），所述线性引导件被实现为在从所述正常操作状态转入所述紧急排气状态时轴向引导所述膜载体（2），以及在反向时也如此。
11.根据权利要求10所述的排气单元（10），其特征在于，所述线性引导件（11、21）被实现为至少一个对应的销（21）和孔（11）的组合，其中，优选地，至少一个孔（11）存在于所述基体（1）的面向所述膜载体（2）的外侧处，并且对应于所述孔（11）的销（21）设置在所述膜载体（2）的面向所述基体（1）的内侧处并在所述孔（11）中被引导。
12.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元（10），其特征在于，所述基体（1）的气体通行开口（15）至少部分地被可透流体的保护格栅（12）覆盖，优选地覆盖跨越整个表面。
13.根据权利要求12所述的排气单元（10），其特征在于，所述保护格栅（12）与所述基体（1）一起被实现为一件工件，或者作为单独的部件连接到所述基体（1），特别是在安装状态下在所述基体（1）的面向所述电子设备壳体的内侧处。
14.根据前述权利要求中任一项所述的排气单元（10），其特征在于，
- 所述基体（1）包括至少一个连接器件，通过所述连接器件，所述排气单元（10）能够连接到所述电子设备壳体，其中，所述连接器件优选地被实现为卡口连接器件（13）或螺纹连接器件，其中，所述卡口连接器件特别优选地从所述基体（1）的内侧轴向地突出，所述内侧在所述安装状态下面向所述电子设备壳体，和/或
- 所述排气单元（10）包括壳体密封件（7），所述壳体密封件在所述基体（1）的内侧处周向环绕所述基体（1）的气体通行开口（15）。
15.一种电子设备壳体，特别是电池壳体、特别是机动车辆的牵引用电池的电池壳体，所述电子设备壳体包括具有至少一个压力补偿开口的至少一个壳体壁，其中，在所述电子设备壳体中优选地能够布置电池单元，其中，所述压力补偿开口通过排气单元闭合，其特征在于，所述排气单元是根据权利要求1至14中任一项所述的排气单元（10）。
16.根据权利要求15所述的电子设备壳体，其特征在于，在所述壳体壁处，在环绕所述至少一个压力补偿开口的区域中，存在与所述排气单元（10）的卡口连接器件（13）相对应的至少一个配对连接器件。
17.根据权利要求15或16所述的电子设备壳体，其特征在于，所述壳体壁在外侧处包括密封表面，所述密封表面绕所述压力补偿开口周向延伸，所述排气单元（10）的壳体密封件（7）在安装状态下安置在所述密封表面处。
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