-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Notentgasungseinrichtung, beispielsweise zur Entlüftung eines Batteriegehäuses oder Akkumulatorengehäuses, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Stand der Technik
-
In der
US 2,922,833 wird eine Notentgasungseinrichtung für ein Batteriegehäuse beschrieben, mit der ein unzulässig hoher Gasinnendruck im Batteriegehäuse abgeleitet werden kann. Die Notentgasungseinrichtung umfasst eine Membran, die eine Gehäuseöffnung im Batteriegehäuse überdeckt und im regulären Betrieb, solange der Gehäuseinnendruck unterhalb eines Grenzdrucks liegt, die Gase im Batteriegehäuse einschließt. Übersteigt der Innendruck den Grenzdruck, verformt sich die Membran nach außen gegen einen gehäuseseitigen Dorn, der die Membran verletzt und eine Abströmöffnung in der Membran erzeugt, über die das Gas aus dem Gehäuseinneren nach außen abgeleitet wird. Das Gas wird durch eine Kammer geleitet, in der sich eine Indikatorsubstanz befindet, deren Farbe sich durch den Kontakt mit einer im Gas mitgeführten Chemikalie verändert. Hierdurch erhält man eine von außen erkennbare optische Anzeige, dass die Membran verletzt ist und Gas austritt.
-
In der
DE 44 11 289 A1 wird eine Akkumulatorenbatterie beschrieben, die mit einer Berstscheibe an einer Gehäuseöffnung versehen ist, welche als Teil einer Notentgasungseinrichtung bei einem unzulässig hohen Gehäuseinnendruck zerstört wird, um Gas aus dem Gehäuseinneren abzuleiten. Durch das Platzen der Berstscheibe wird ein gelenkig gelagerter Deckel, der eine die Berstscheibe aufnehmende Kammer überdeckt, geöffnet, wodurch ein Lichtstrahl unterbrochen wird, um das Bersten der Scheibe anzuzeigen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Notentgasungseinrichtung, die beispielsweise zur Entlüftung von Batteriegehäusen verwendet wird, so auszubilden, dass eine Verformung einer Abdeckungseinheit auf einer Gehäuseöffnung mit hoher Sicherheit angezeigt wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Mithilfe der Notentgasungseinrichtung ist es möglich, einen erhöhten Gasinnendruck aus einem Gehäuse abzuleiten und zugleich anzuzeigen, dass eine Gasableitung stattgefunden hat. Die Notentgasungseinrichtung wird somit zur Druckregulation des Innendrucks von Gehäusen eingesetzt, beispielsweise zur Entlüftung von Batterie- oder Akkumulatorengehäusen.
-
Die Notentgasungseinrichtung umfasst ein Abdeckungsteil auf einer Gehäuseöffnung des Gehäuses, in welchem sich Gase befinden oder entwickeln können, sowie eine Anzeigeeinheit, die eine Verformung des Abdeckungsteils anzeigt, falls der Gasinnendruck im Gehäuse einen erhöhten Druck einnimmt und insbesondere einen Grenzwert übersteigt. In diesem Fall wird durch die Verformung des Abdeckungsteils ein Strömungsweg freigegeben, über den der Gehäuseinnendruck abgebaut wird.
-
Bei der erfindungsgemäßen Notentgasungseinrichtung umfasst die Anzeigeeinheit ein verstellbares Anzeigebauteil, das bei einer Verformung des Abdeckungsteils mit diesem direkt oder indirekt über ein weiteres Bauteil in Kontakt steht und durch die Verformung in eine Anzeigeposition verstellt wird. Bei normaler Funktion, bei der der Gehäuseinnendruck unterhalb eines Druckgrenzwerts liegt, ist die Abdeckungseinheit auf der Gehäuseöffnung unverformt. In diesem Zustand befindet sich das Anzeigebauteil in seiner Ausgangsposition, in der das Anzeigebauteil von außen entweder nicht sichtbar ist oder den Normalzustand anzeigt. Erst durch die Verformung des Abdeckungsteils wird das in Kontakt mit dem Abdeckungsteil stehende Anzeigebauteil verstellt und nimmt seine Anzeigeposition ein, die erkannt werden kann, so dass aus der Anzeigeposition auf die Verformung des Abdeckungsteils und dementsprechend auf die Ableitung des erhöhten Gehäuseinnendrucks geschlossen werden kann. Die Anzeigeposition wird entweder auf optische oder haptische Weise angezeigt. Es ist aber auch möglich, über ein Sensorelement die Verformung des Abdeckungsteils zu detektieren und elektrische Signale des Sensorelements optisch, akustisch oder auf sonstige Weise darzustellen.
-
Aufgrund des Kontaktes mit dem Abdeckungsteil wird das Anzeigebauteil mechanisch von der Ausgangsposition in die Anzeigeposition verstellt. Hierdurch ist ein hohes Maß an Anzeigesicherheit gewährleistet, da die Verformung des Abdeckungsteils automatisch zu einer Verstellung des Anzeigebauteils führt. Der Kontakt zwischen Anzeigebauteil und Abdeckungsteil besteht zumindest während der Verformung des Abdeckungsteils. Im Ausgangszustand kann das Anzeigebauteil in Kontakt mit dem Abdeckungsteil stehen, wenngleich auch Ausführungen möglich sind, bei denen im Ausgangszustand das Anzeigebauteil auf Abstand zu dem Abdeckungsteil steht und nur während der Verformung des Abdeckungsteils ein Kontakt besteht.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist das Abdeckungsteil als eine Membran ausgebildet. Die Membran zeichnet sich durch eine hohe Verformbarkeit aus, wobei mit dem Überschreiten eines definierten Verformungszustandes ein Strömungsweg zur Ableitung von Gas aus dem Gehäuseinneren und den Abbau des erhöhten Gasinnendrucks im Gehäuse freigegeben wird.
-
In einer alternativen Ausführung ist das Abdeckungsteil als eine Berstscheibe ausgebildet, die auf der Gehäuseöffnung sitzt und mit dem Erreichen eines Grenzdrucks platzt, so dass ein Strömungsweg für das Gas gebildet wird. Sowohl in der Ausführung als Membran als auch in der Ausführung als Berstscheibe wird die bezogen auf das Gehäuseinnere nach außen gerichtete Verformung des Abdeckungsteils für die Verstellung des Anzeigebauteils verwendet.
-
Der Strömungsweg bei Verformung des Anzeigebauteils wird, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, dadurch freigegeben, dass durch die Verformung in dem Abdeckungsteil eine Strömungsöffnung gebildet wird. Im Falle einer Berstscheibe wird die Strömungsöffnung durch das Platzen der Berstscheibe gebildet. Im Falle einer Membran ist dieser zweckmäßigerweise ein Dorn zugeordnet, der bei unverformter Membran auf Abstand zu dieser liegt und bei verformter Membran in Kontakt mit dieser steht, so dass die Membran durch den Dorn verletzt wird und die Strömungsöffnung in der Membran durch den Dorn gebildet wird.
-
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird die Strömungsöffnung nicht durch Zerstörung des Abdeckungsteils gebildet, sondern es wird eine Strömungsöffnung bzw. ein Strömungsweg bei Verformung des Abdeckungsteils dadurch gebildet, dass das Abdeckungsteil sich von seiner Schließ- bzw. Ausgangsposition abhebt, so dass insbesondere ein seitlich verlaufender Strömungsweg freigegeben wird.
-
Das Anzeigebauteil ist, gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, relativ zum Dorn verschieblich gelagert. Insbesondere kann das Anzeigebauteil an dem Dorn gelagert und entlang des Dorns zwischen seiner Ausgangs- und seiner Anzeigeposition verstellt werden. Das Anzeigebauteil ist insbesondere als eine Anzeigehülse ausgeführt, die auf dem Dorn aufsitzt. Zweckmäßigerweise ist zumindest die Anzeigeposition der Anzeigehülse als Rastposition ausgeführt, um sicherzustellen, dass diese Positionen dauerhaft eingenommen werden können und nach einer Verformung des Abdeckungsteils die Anzeigehülse dauerhaft in der Anzeigeposition verbleibt.
-
Die Rastposition wird über ineinandergreifende Rasteinrichtungen bzw. einen Rastmechanismus, beispielsweise einen lösbaren Rastmechanismus, an der Anzeigehülse und dem Dorn eingenommen, wobei die Rasteinrichtungen vorteilhafterweise an der Anzeigehülse mindestens eine aufweitbare, beispielsweise radial aufweitbare, Rastlasche umfassen und in der Anzeigeposition die Rasteinrichtung eine Stirnseite des Dorns übergreift.
-
In der Ausgangsposition liegt die Rasteinrichtung rast-, form- oder kraftschlüssig an der Mantelfläche des Dorns an und fixiert die Anzeigehülse in der Ausgangsposition. Das Halten der Anzeigehülse in der Ausgangsposition kann über federnde Elemente, wie Federn oder Laschen erfolgen. Die Federn oder Laschen können vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall in stab- oder zylinderförmiger Form ausgeführt werden.
-
In einer weiteren Ausführung sind sowohl die Ausgangsposition als auch die Anzeigeposition der Anzeigehülse jeweils als Rastposition ausgeführt, um sicherzustellen, dass diese Positionen sicher eingenommen werden und eine Verstellung von der Ausgangs- in die Anzeigeposition nur im Falle einer Verformung des Abdeckungsteils erfolgt.
-
Der Rastmechanismus kann zur Festlegung einer oder beider Rastpositionen auch ein oder mehrere Federelemente umfassen, die das Anzeigebauteil in die betreffende Rastposition beaufschlagen. Die Federelemente des Rastmechanismus können entweder an der Anzeigehülse oder dem Dorn angebracht sein.
-
Bei der Überführung von der Ausgangs- in die Anzeigeposition kann die Rastlasche entlang der Mantelfläche des Dorns verschoben werden, die sich insbesondere konisch vergrößert, so dass bei der Überführungsbewegung die Rastlasche sich zunehmend radial aufweitet, bis die Stirnseite des Dorns erreicht ist, die von der Rastlasche umgriffen wird.
-
Über den Umfang verteilt können mehrere Rastlaschen an der Anzeigehülse angeordnet sein, beispielsweise drei oder vier Rastlaschen, an deren Stirnseite vorteilhafterweise ein Rasthaken ausgebildet ist, welcher die Stirnseite des Dorns in der Anzeigeposition übergreift. Die Rastlasche bzw. Rastlaschen sind vorteilhafterweise einteilig mit der Anzeigehülse ausgebildet.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist das Anzeigebauteil mindestens einen Anzeigevorsprung auf, der in der Anzeigeposition aus dem die Gehäuseöffnung aufweisenden Gehäuse herausragt. Der Anzeigevorsprung ist insbesondere in einer Gehäuseausnehmung verschieblich geführt. Der Anzeigevorsprung ist in der Anzeigeposition von außen ohne weiteres erkennbar, wohingegen in der Ausgangsposition der Anzeigevorsprung zweckmäßigerweise axial innerhalb der Gehäuseausnehmung liegt.
-
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist das Anzeigebauteil einen Kontaktkragen auf, der dem Abdeckungsteil zugewandt ist. Bei einer Verformung des Abdeckungsteils gelangt dieses in Kontakt mit dem Kontaktkragen des Anzeigebauteils und kann auf diese Weise das Anzeigebauteil von der Ausgangs- in die Anzeigeposition verstellen. Der Kontaktkragen ist insbesondere in der Ausführung des Anzeigebauteils als Anzeigehülse als ein radial nach außen umgebogener Kontaktkragen ausgebildet. Der Kontaktkragen kann in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet sein oder, in alternativer Ausführung, mehrere Segmente aufweisen, beispielsweise drei Segmente, die separat voneinander ausgeführt, jedoch einteilig mit dem hülsenförmigen Grundkörper des Anzeigebauteils ausgebildet sind.
-
Die Notentgasungseinrichtung kann in einem Batteriegehäuse oder einem Akkumulatorgehäuse eingesetzt werden. Das Gehäuse ist dementsprechend Bestandteil einer Batterie oder eines Akkumulators.
-
Als zusätzliche Funktionalität kann die Anzeigehülse bei Dichtheitsprüfungen des Batteriegehäuses eingesetzt werden und in diesem Fall mithilfe eines Prüfadapters von außen in der Ausgangsposition fixiert werden. Die von der Anzeigehülse auf die Membran ausgehende Stützwirkung verhindert in diesem Fall eine Berührung der Membran mit dem Dorn, wodurch eine Beschädigung der Membran verhindert wird. Es können auf diese Weise höhere Prüfdruckgradienten realisiert werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 im Schnitt eine Notentgasungseinrichtung für ein Batterie- oder Akkumulatorgehäuse, dargestellt in der Ausgangsposition mit einer unverformten Membran über einer Gehäuseöffnung des Gehäuses,
-
2 die Notentgasungseinrichtung gemäß 1 in der Anzeigeposition mit verformter Membran,
-
3 eine perspektivische Schnittdarstellung durch die Notentgasungseinrichtung,
-
4 in perspektivischer Ansicht eine Anzeigehülse der Notentgasungseinrichtung.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Ausführungsformen) der Erfindung
-
In 1 und 2 ist eine Notentgasungseinrichtung 1 dargestellt, die in ein Batteriegehäuse 2 einer Batterie oder eines Akkumulators eingesetzt ist und für den Fall, dass ein Gasinnendruck im Batteriegehäuse einen Grenzwert übersteigt, für eine Druckableitung sorgt. In das Batteriegehäuse 2 – bzw. in ein Bauteil, das mit dem Batteriegehäuse verbunden ist – ist in einen Gehäuseabsatz eine Gehäuseöffnung 3 eingebracht, wobei der Gehäuseabsatz einschließlich der Gehäuseöffnung 3 von einer gasdichten Membran 4 abgedeckt ist. Die Membran 4 ist strömungsdicht an der Innenseite des Gehäuses 2 befestigt und kann, wie 2 zu entnehmen, mit ansteigendem Gasinnendruck sich nach außen verformen. Die Membran 4 ist insbesondere elastisch verformbar ausgeführt.
-
Die Notentgasungseinrichtung 1 ist am Batteriegehäuse 2 angeordnet und in die Gehäuseöffnung 3 eingesetzt. Die Notentgasungseinrichtung 1 umfasst neben der Membran 4 einen gehäusefest angeordneten Dorn 5, dessen Spitze der Membran 4 zugewandt ist, sowie ein Anzeigebauteil 6, das als Anzeigehülse ausgeführt ist und verschieblich auf dem Dorn 5 aufsitzt. Die Notentgasungseinrichtung 1 ist von einem deckelförmigen Gehäusebauteil 7 übergriffen.
-
In der Ausgangsposition gemäß 1 liegt der Gasdruck im Gehäuseinneren unterhalb eines Grenzdrucks. Die Membran 4 ist zumindest im Wesentlichen eben gespannt. Die Anzeigehülse 6 befindet sich in einer unteren Ausgangsposition, in der ein radial nach außen umgebogener Kontaktkragen 8 am hülsenförmigen Abschnitt der Anzeigehülse 6 auf Abstand zu der Membran 4 liegt. Der Kontaktkragen 8 liegt näher an der Membran 4 als die Spitze des Dorns 5.
-
Die Ausgangsposition der Anzeigehülse 6 gemäß 1 ist als eine Rastposition ausgebildet, in der axial verlaufende Rastlaschen 9, die einteilig mit der Anzeigehülse 6 ausgebildet sind, an der Mantelfläche des Dorns 5 anliegen. Die Mantelfläche des Dorns 5 verläuft in einer Richtung orthogonal zur Ebene der Membran 4 zunächst auf der der Membran 4 zugewandten Seite zylindrisch und hieran anschließend nach außen sich konisch erweiternd. In der Ausgangsposition liegen stirnseitige Rasthaken an den Rastlaschen 9 im Übergangsbereich zwischen zylindrischem und konischem Abschnitt der Mantelfläche am Dorn 5 an und drücken mit einer Radialkraft gegen die Mantelfläche.
-
Außerdem weist die Anzeigehülse 6 einteilig mit der Hülse ausgebildete Anzeigevorsprünge 10 auf, die sich auf der dem Kontaktkragen 8 gegenüberliegenden Seite befinden. Die Anzeigevorsprünge 10 befinden sich in der Ausgangsposition gemäß 1 innerhalb des deckelförmigen Gehäusebauteils 7.
-
In 2 ist die Membran 4 in ihrer nach außen verformten Position gezeigt, die die Membran 4 aufgrund eines erhöhten Gehäuseinnendrucks einnimmt. Übersteigt der Gehäuseinnendruck einen Grenzwert, wird die Membran 4 so weit nach außen verformt, bis die Außenseite der Membran 4 in Kontakt mit der Spitze des Dorns 5 gelangt und der Dorn 5 eine Strömungsöffnung in die Membran 4 ritzt bzw. einsticht. Daraufhin kann über die Strömungsöffnung in der Membran 4 der Gehäuseinnendruck nach außen geleitet werden.
-
Mit dem Verformen der Membran 4 gelangt diese in Kontakt mit dem Kontaktkragen 8 der Anzeigehülse 6. Während des Verformungsvorganges wird die Kontakthülse 6 mit zunehmendem Verformungsgrad der Membran 4 entlang der äußeren Mantelfläche des Dorns 5 axial weiter nach außen verschoben. Hierbei werden die Rastlaschen 9, welche sich radial aufweiten können, vom zylindrischen in den konisch sich erweiternden Abschnitt der Mantelfläche des Dorns 5 bewegt, so dass die Rastlaschen 9 radial nach außen gebogen werden. In der oberen Rastposition übergreift der stirnseitige Rasthaken an den Rastlaschen 9 die Stirnseite 11 des Dorns, die Rastlaschen können durch ihre Eigenelastizität wieder radial nach innen zurückschnellen. Diese obere Rastposition der Anzeigehülse 6 stellt die Anzeigeposition dar, in der zugleich die Spitze des Dorns 5 auf Kontakt zur Membran 4 liegt und in die Membran 4 eine Strömungsöffnung durch die Spitze des Dorns eingebracht wird. Außerdem wird die Anzeigehülse 6 hierbei so weit nach außen verschoben, dass die Anzeigevorsprünge 10 der Anzeigehülse 6 durch Gehäuseöffnungen im deckelförmigen Gehäusebauteil 7 herausragen und von außen sichtbar sind. Auf diese Weise wird von außen sichtbar gemacht, dass die Notentgasungseinrichtung 6 aktiviert und in die Membran 4 zum Druckabbau eine Strömungsöffnung eingebracht worden ist.
-
3 ist zu entnehmen, dass in das deckelförmige Gehäusebauteil 7 mehrere Gehäuseausnehmungen 12 eingebracht sind, durch die in der Anzeigeposition die Anzeigevorsprünge 10 der Anzeigehülse 6 hindurchragen. Über den Umfang sind mehrere Anzeigevorsprünge 10 an der Anzeigehülse 6 angeordnet, deren Anzahl mit der Anzahl der Gehäuseausnehmungen 12 im Gehäusebauteil 7 korrespondiert.
-
Gemäß 3 und 4 ist der Kontaktkragen 8 der Anzeigehülse 6 in mehrere, einzelne Sektoren unterteilt. Es kann beispielsweise zweckmäßig sein, über den Umfang verteilt drei oder vier derartige Sektoren des Kontaktkragens 8 anzuordnen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2922833 [0002]
- DE 4411289 A1 [0003]
