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Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckentlastungsventil zum Abbau von in einem zellenartigen Hohlraum, wie einer Batteriezelle, entstehendem Druck mit einem Deckel, welcher eine Dichtung trägt zum Abdichten einer Gehäuseöffnung bis zu einem vorgegebenen Zellendruck und mit einer Haltevorrichtung versehen ist, um ihn an der Gehäuseöffnung festzuhalten, wobei die Haltevorrichtung eine an der der Gehäuseöffnung zuzukehrenden Unterseite des Deckels angebrachte Federklammer mit mehreren radial nach außen gerichteten Federzungen aufweist, die endseitig mit Federabschnitten versehen sind, welche beim Aufdrücken des Deckels auf die Gehäuseöffnung durch den Öffnungsrand in radialer Richtung federnd zurückbewegbar sind und nach Durchdringen der Gehäuseöffnung unter einen Wandbereich um den Öffnungsrand zurückschnappen.
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Ferner bezieht sich die Erfindung auch auf einen Bausatz zum Aufbau eines Druckentlastungsventils und ein Behältnis mit einem zellenartigen Hohlraum mit einem solchen Druckentlastungsventil.
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In der bisher nicht veröffentlichten
deutschen Patentanmeldung 10 2017 123 078.5 ist eine Druckausgleichseinheit zum flüssigkeitsdichten aber gasdurchlässigen Verschließen einer Gehäuseöffnung beschrieben, mit einer gasdurchlässigen aber flüssigkeitsabweisenden semipermeablen Membran und mit einer diese umgebungsseitig abdeckenden Abdeckvorrichtung, die von Gas durchströmbar so ausgebildet ist, dass sie die Membran nach der Montage an einem Gehäuse über der Gehäuseöffnung hält und vor Umgebungseinflüssen von außen schützt, wobei die Abdeckvorrichtung zumindest bereichsweise doppelwandig ausgebildet ist, mit einem membranseitigen Wandungsbereich, der zumindest einen membranseitigen Wandungsabschnitt und zumindest eine membranseitige Aussparung aufweist, und mit einem umgebungsseitigen Wandungsbereich, der zumindest einen umgebungsseitigen Wandungsabschnitt und zumindest eine umgebungsseitige Öffnung aufweist, und zur Bildung eines gasdurchströmbaren Zwischenbereichs die beiden Wandungsbereiche radial voneinander beabstandet und bezüglich der Membran auf der Umgebungsseite angeordnet sind, und der umgebungsseitige Wandungsbereich derart zu dem membranseitigen Wandungsbereich angeordnet ist, dass jeweils ein umgebungsseitiger Wandungsabschnitt die jeweils eine membranseitige Aussparung vollständig überlappt, so dass membranseitig über die zumindest eine Aussparung und umgebungsseitig über die zumindest eine Öffnung eine Strömungsverbindung zwischen der Membran und der Umgebung hergestellt ist, und Gas ausgehend von der Gehäuseöffnung durch die Membran, die mindestens eine membranseitige Aussparung, den Zwischenbereich und die zumindest eine Öffnung in die Umgebung strömen kann.
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Ein Druckentlastungsventil dieser Art ist ebenfalls in der
DE 10 2014 111 041 A1 angegeben. Mit diesem bekannten Druckentlastungsventil wird ein Entgasungsventil insbesondere im Zusammenhang mit einem Gehäuse einer Batterie eines Kraftfahrzeugs gebildet, wobei eine Membran des Entgasungsventils mittels eines Spannrahmens mit einer vorbestimmten Anpresskraft gegen ein Auflageelement gedrückt wird. Bei einer gewissen Auslösekraft löst sich die Membran von dem Auflageelement und gibt einen Fluidkanal zwischen dem Innenraum des Gehäuses und einer Umgebung des Gehäuses frei. Das Entgasungsventil weist mindestens ein Federelement auf, um den Spannrahmen in Richtung des Auflageelements zu drücken. Das Entgasungsventil ist mittels eines Gehäusekörpers an einer Öffnung des Gehäuses festgelegt und mit Hilfe einer Mutter am Gehäuse befestigt.
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Die
DE 10 2015 011 663 A1 zeigt ein weiteres Druckentlastungsventil im Zusammenhang mit einer Notentgasungseinrichtung, wobei eine Gehäuseöffnung mittels eines Abdeckungsteils abgedeckt ist, das sich bei erhöhtem Druck im Gehäuseinnern verformt, und wobei ein verstellbares Anzeigebauteil zum Anzeigen der Verformung vorgesehen ist, welches mit dem Abdeckungsteil in Kontakt steht.
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In der
DE 10 2016 121 605 A1 ist ein Druckentlastungsventil angegeben, das zum Abbau von in einem zellenartigen Hohlraum, wie einer Batteriezelle, entstehendem Druck dient. Der Deckel weist einen Deckelteil auf, welcher eine Dichtung trägt zum Abdichten einer Gehäuseöffnung bis zu einem vorgegebenen Zellendruck und ist mit einer Haltevorrichtung versehen, um ihn an der Gehäuseöffnung festzuhalten. Eine vorteilhafte Montageweise bei sicherer Funktion wird dadurch erreicht, dass die Haltevorrichtung eine an der der Gehäuseöffnung zuzukehrenden Unterseite des Deckelteils angebrachte Federklammer mit mehreren radial nach außen gerichteten Federzungen aufweist, die endseitig mit Federabschnitten versehen sind, welche beim Aufdrücken des Deckelteils auf die Gehäuseöffnung durch den Öffnungsrand in radialer Richtung federnd zurückbewegbar sind und nach Durchdringen der Gehäuseöffnung unter einen Wandbereich um den Öffnungsrand zurückschnappen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckentlastungsventil der eingangs genannten Art bereitzustellen, der bei zuverlässiger Funktion einfach zusammenbaubar und an der Öffnung eines zellenartigen Hohlraums, wie einer Batteriezelle, montierbar ist, wobei eine einen Gasaustausch ermöglichende und ein Feuchtigkeitseindringen verhindernde Membran mechanisch geschützt im Inneren des Ventil angeordnet ist, und einen Bausatz zum Aufbau eines solchen Druckentlastungsventils sowie ein Behältnis mit einem zellenartigen, vor übermäßigem Druckaufbau geschützten Hohlkörper anzugeben.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Deckel als Deckeleinheit mit zwei vor seiner Montage getrennten Deckelteilen ausgestattet ist, die an der der Gehäuseöffnung zuzukehrenden Unterseite ein erstes Deckelteil und an der von der Gehäuseöffnung abzukehrenden Oberseite ein mit dem ersten Deckelteil verbundenes zweites Deckelteil aufweist und dass zwischen den beiden Deckelteilen eine gasdurchlässige, zumindest weitgehend feuchtigkeitsundurchlässige Membran angeordnet ist, wobei zwischen den Deckelteilen mindestens ein durch die Membran führender Strömungsweg für den Durchtritt von Gas zwischen dem Hohlraum und dem Außenraum um den Deckel gebildet ist.
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Das so aufgebaute Druckentlastungsventil ist aus wenigen Teilen zusammengesetzt und kann einfach an der Öffnung eines zellenartigen Hohlraums, wie z. B. einer Batteriezelle durch Eindrücken von außen montiert werden. Nach Festlegen kann der Deckelteil mit der Dichtung von der Außenseite des Wandbereichs um den Öffnungsrand abheben, wenn der Innendruck der Batteriezelle eine vorgegebene Druckschwelle überschreitet, wobei die Druckschwelle durch die Federkraft der Federzungen vorgebbar ist. Solange der Innendruck der Batteriezelle geringer ist als die vorgegebene Druckschwelle oder nach Druckabbau in der Zelle wieder geringer wird, wird der Deckelteil mittels der Federkraft der Federzungen mit der Dichtung (wieder) gegen den Wandbereich um den Öffnungsrand gedrückt. Die Druckschwelle kann relativ niedrig vorgegeben werden, z. B. unterhalb von 1 bar, beispielsweise im Bereich von einem Zehntel bar. Außer an Batterie- oder Akkumulatorzellen ist der Einsatz auch an anderen zellenartigen Hohlräumen möglich, wie z. B. einem geschlossenen Behältnis, in dem sich ein Druck aufbauen kann, der eine Berstgefahr verursacht, etwa bei einem Aufbewahrungsbehältnis in einem Flugzeug. Dabei ist im geschlossenen Zustand ein Durchtritt von Gas nur durch die Membran möglich, da der Strömungsweg bzw. alle Strömungswege zwischen Innen und Außen nur durch die Membran führen.
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Eine für die Montage vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Membran mit dem ersten Deckelteil verklebt oder verschweißt ist oder dass die Membran durch die Deckelteile, beispielsweise durch Einklemmen, gehalten ist.
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In einer für die Funktion vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Membran in einem radialen Außenbereich fluiddicht mit dem ersten Deckelteil vollständig umlaufend dicht verbunden.
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Eine weitere für die Funktion vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der mindestens eine Strömungsweg durch mindestens einen zwischen den Deckelteilen angeordneten Kanalabschnitt gebildet ist, der unter Zwischenlage der Membran mit mindestens einer Öffnung zum Hohlraum einerseits und Außenraum andererseits verbunden ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Kanalabschnitte vorhanden und die Kanalabschnitte sind durch an der der Gehäuseöffnung abzukehrenden Oberseite des ersten Deckelteils und / oder der Gehäuseöffnung zuzukehrenden Unterseite des zweiten Deckelteils durch Vertiefungen in den Deckelteilen oder durch daran angeordnete und einstückig damit geformte Abstandshalter und an der radiaten Außenseite des ersten Deckelteils und / oder zweiten Deckelteils angeordnete und einstückig damit geformte Abstandshalter begrenzt, wobei die Membran im Strömungsweg zwischen der Gehäuseöffnung und dem Außenraum angeordnet ist.
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Eine zusätzliche für die Montage vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mit dem Deckel, an dessen der Gehäuseöffnung zuzukehrenden Unterseite, eine davon vor der Montage separate Lagervorrichtung verbunden ist, an der die Federklammer mittels eines Stützteils festgelegt ist, wobei mit dem Zentrum der Lagervorrichtung ein Verbindungsadapter verbunden ist, wobei die Federklammer mit einer zentralen Öffnung an dem Verbindungsadapter angesetzt ist und wobei das Stützteil unter Fixierung der Federklammer mit dem Verbindungsadapter verbunden ist.
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In einer weiteren für die Montage besonders vorteilhaften Ausführungsform, ist der Verbindungsadapter in der Art ausgebildet, dass durch diesen die Lagervorrichtung, die Federklammer und das Stützteil relativ zueinander in einer festen Drehstellung ausgerichtet sind. Dadurch ist sichergestellt, dass die von der Unterseite des Wandbereichs um den Öffnungsrand beabstandeten Federabschnitte, mit deren Federzungen, durch das Stützteil abgestützt sind und der Deckel, bei unter Überdruck entweichendem Gas, auf der Gehäuseöffnung gehalten ist.
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Bei einer zusätzlichen für die Montage und Funktion besonders vorteilhaften Ausgestaltung, weist die Lagervorrichtung und die Federklammer eine in axialer Draufsicht sternförmige Gestalt mit einer Anzahl von 2n Armen und 2n Federzungen auf, wobei der Verbindungsadapter eine in axialer Draufsicht nicht runde Gestalt und das Stützteil eine sternförmige Gestalt mit einer Anzahl von n Armen aufweist und wobei n eine positive ganze Zahl ist. Dadurch wird eine eindeutige Drehstellung der Lagervorrichtung, der Federklammer und des Stützteils relativ zueinander vorgegeben.
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Eine für die Herstellung besonders vorteilhafte Ausführungsform beinhaltet, dass der Verbindungsadapter eine in axialer Draufsicht eckige Gestalt, insbesondere mit einer Anzahl von n Ecken aufweist.
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In einer Ausführungsvariante, die für die Herstellung und Montage besonders vorteilhaft ist, sind die Lagervorrichtung und der Verbindungsadapter miteinander einstückig geformt, stoffschlüssig (z. B. durch Verkleben, Verschweißen) oder verrastet oder verschraubt verbunden und der Verbindungsadapter und das Stützteil sind miteinander verrastet oder verschraubt verbunden.
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Für die Montage und die Funktion sind die Maßnahmen von Vorteil, dass die Federabschnitte in ihrem in radialer Richtung verlaufenden Längsschnitt U-förmig nach unten von dem Deckel weg ausgemuldet sind und dass im Montagezustand des Druckentlastungsventils die freien Ränder der radial außen liegenden U-Schenkel der Federabschnitte jeweils eine den Wandbereich um die Gehäuseöffnung untergreifende Stützfläche bilden. Die U-Förmige Ausmuldung ergibt einen freien Außenschenkel, der bei der Montage federnd durch den Öffnungsrand radial nach innen schwenkbar ist und anschließend radial nach außen zurückfedert.
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Eine für den Aufbau und die Funktion außerdem vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass zumindest ein Teil der Federabschnitte soweit von der Unterseite des Deckelteils beabstandet sind, dass im aufgesetzten Zustand die Dichtung unter Andruck auf der Oberseite des Wandbereichs um den Öffnungsrand gehalten ist.
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Bei einer weiteren Ausgestaltungsvariante ist vorteilhaft vorgesehen, dass ein weiterer Teil der Federabschnitte von der Unterseite des Deckelteils soweit beabstandet sind, dass sie im aufgesetzten Zustand von der Unterseite des Wandbereichs um den Öffnungsrand beabstandet sind. Hierdurch wird vermieden, dass das Druckentlastungsventil bei übermäßigem Druck unbeabsichtigt aus dem Bereich der Gehäuseöffnung wegbewegt wird. Die weiter von der Unterseite des Deckelteils und damit von der Unterseite des Wandbereichs um die Gehäuseöffnung entfernten Enden der weiteren Federabschnitte ergeben dabei ein ungehindertes Abheben des Deckelteils vom Wandbereich um die Öffnung, wenn die vorgegebene Druckschwelle überschritten wird, verhindern dann aber ein unbeabsichtigtes vollständiges Entfernen des Druckentlastungsventils aus dem Bereich der Öffnung.
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Dabei besteht eine für die Funktion vorteilhafte Ausgestaltung darin, dass die Federzungen, die mit den weiter von der Unterseite des Deckelteils beabstandeten Federabschnitten verbunden sind, nach unten mittels eines ebenfalls an der Unterseite des Deckelteils angebrachten Stützteils abgestützt sind und/oder versteift sind. Hierdurch werden die zu den weiteren Federabschnitten gehörenden Federzungen gegen ein elastisches Zurückschwenken blockiert.
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In einer für die Montage und Funktion weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lagervorrichtung und / oder das zweite Deckelteil mit dem ersten Deckelteil lösbar durch Verrasten oder Verschrauben oder unlösbar, insbesondere durch Verschwei-ßen oder Verkleben, verbunden.
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Eine für die Funktion vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht dabei vor, dass die Federklammer an Lagerstrukturen auf der Unterseite der Lagervorrichtung abgestützt und positioniert ist, wobei Vorsprünge in die Ausmuldungen der U-förmigen Federabschnitte eingreifen und wobei die Lagerstrukturen in der Art ausgebildet sind, dass die radial außenliegenden Federabschnitte nach innen schwenkbar sind.
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Darüber hinaus ist Gegenstand der Erfindung ein Bausatz zum Aufbau eines Druckentlastungsventils, bei dem mindestens zwei verschieden hohe Lagervorrichtungen mit Verbindungsadapter, mindestens eine Federklammer, mindestens ein Stützteil und mindestens ein montierter Deckel vorhanden sind.
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Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Behältnis mit mindestens einem zellenartigen Hohlraum und mindestens einem Druckentlastungsventil des vorstehend beschriebenen Aufbaus.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Druckentlastungsventils,
- 2a-2d perspektivische Schnittansichten des in eine Gehäuseöffnung montierten Druckentlastungsventils aus 1,
- 3 eine perspektivische Draufsicht auf die Unterseite der Gehäuseöffnung mit dem montierten Druckentlastungsventil aus 1 und
- 4 eine Schnittansicht des in eine Gehäuseöffnung eingesetzten Druckentlastungsventils aus 1 mit Darstellung des Gasaustauschs durch die Membran.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Druckentlastungsventils, das mehrere Komponenten aufweist: einen mehrteiligen Deckel 2 mit einem ersten 20 und zweiten 25 Deckelteil sowie eine zwischen den beiden Deckelteilen 20, 25 angeordnete gasdurchlässige, zumindest weitgehend feuchtigkeitsundurchlässige Membran 24, eine separate Lagervorrichtung 201 mit einem damit verbundenen Verbindungsadapter 203, eine Federklammer 22 sowie ein Stützteil 23.
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Die 2a bis 2d zeigen einen Ausschnitt eines Gehäuses 1 eines zellenartigen Hohlraums, wie z.B. einer Batteriezelle, mit einer in einer Gehäusewand 10 eingebrachten Gehäuseöffnung 11 und einem in die Gehäuseöffnung 11 eingesetzten Druckentlastungsventil in perspektivischer Ansicht schräg von oben auf die Gehäusewand 10 (2a), einer Seitenansicht auf die Gehäusewand 10 (2b), einer im Vergleich zur 2b z. B. um 60° gedrehten Seitenansicht (2c) und perspektivisch schräg von der Unterseite beziehungsweise Innenseite des Gehäuses 1 (2d).
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Das Druckentlastungsventil liegt dabei auf der Oberseite der Gehäusewand 10 um den Rand der Gehäuseöffnung 11 über eine Dichtung 21 mit dem ersten Deckelteil 20 auf, wobei das erste Deckelteil 20 mit einem zweiten Deckelteil 25 verbunden ist. Während des Herstellungsprozesses bzw. vor der Montage des Deckels 2 wird vor der Verbindung der Deckelteile 20, 25 die Membran 24 zwischen den Deckelteilen 20, 25 eingebracht, wobei diese mit dem ersten Deckelteil 20 verklebt oder verschweißt oder durch die Deckelteile 20, 25 gehalten, z. B. eingeklemmt, ist. Vorteilhafterweise ist die Membran 24 dabei in einem radialen Außenbereich umlaufend fluiddicht mit dem ersten Deckelteil 20 verbunden. Durch mindestens einen zwischen den Deckelteilen 20, 25 angeordneten Kanalabschnitt 26 ist mindestens ein Strömungsweg für den Durchtritt von Gas gebildet, wobei der Kanalabschnitt 26 mit jeweils mindestens einer Öffnung zum Hohlraum einerseits und Außenraum um den Deckel andererseits verbunden ist. Vorzugsweise sind mehrere in Umlaufrichtung voneinander versetzte Kanalabschnitte 26 vorhanden. Die Kanalabschnitte 26 sind beispielsweise durch an der der Gehäuseöffnung 11 abzukehrenden Oberseite des ersten Deckelteils 20 und / oder der Gehäuseöffnung 11 zuzukehrenden Unterseite des zweiten Deckelteils 25 und an der radialen Außenseite des ersten Deckelteils 20 und / oder zweiten Deckelteils 25 angeordnete und einstückig damit geformte Abstandshalter 27, 28 begrenzt. Die Kanalabschnitte können aber auch durch Vertiefungen in der Oberseite des ersten Deckelteils 20 und / oder in der Unterseite des zweiten Deckelteils 25 und durch an der radialen Außenseite des ersten Deckelteils 20 und / oder zweiten Deckelteils 25 angeordnete und einstückig damit geformte Abstandshalter 27, 28 begrenzt sein, wobei das erste 20 und zweite 25 Deckelteil auch direkt aufeinanderliegen können.
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Mit der der Gehäuseöffnung 11 zuzukehrenden Seite des Deckels 2, insbesondere mit dessen ersten Deckelteil 20, ist die davon vor der Montage separate Lagervorrichtung 201 verbunden, wobei mit dem Zentrum der Lagervorrichtung 201 der Verbindungsadapter 203 verbunden ist. Die Federklammer 22 ist mit einer zentralen Öffnung an dem Verbindungsadapter 203 angesetzt und das Stützteil 23 ist mit dem Verbindungsadapter 203 unter Fixierung der Federklammer 22 verbunden, wodurch die dazwischen angeordnete Federklammer 22 an der Lagervorrichtung 201 festgelegt ist. Die Verbindung des ersten Deckelteils 20 mit der Lagervorrichtung 201 wird dabei vorteilhafterweise entweder lösbar z. B. durch Verrasten oder Verschrauben oder unlösbar z. B. durch Verschweißen oder Verkleben hergestellt. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Lagervorrichtung 201 und der Verbindungsadapter 203 miteinander einstückig geformt sind oder im zusammengebauten Montagezustand verrastet oder verschraubt verbunden sind und der Verbindungsadapter 203 und das Stützteil 23 ebenfalls miteinander verrastet oder verschraubt verbunden sind.
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Die vorzugsweise aus Metall bestehende Federklammer 22 weist mehrere, nämlich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel sechs, radial nach außen sich erstreckende Federzungen 220 auf. Die Federzungen gehen in ihren Endabschnitten in U-förmig nach unten, das heißt von dem Deckel 2, insbesondere dem ersten Deckelteil 20, weg ausgemuldete Federabschnitte 221, 222 über, die mit ihren radial außenliegenden freien Federschenkeln bzw. Rändern im Montagezustand den Wandbereich um den Öffnungsrand der Gehäuseöffnung 11 untergreifen. Drei der Federzungen 220 sind von dem Stützteil 23 unterfangen, so dass sie praktisch nicht nach unten elastisch auslenkbar sind, während die übrigen drei Federzungen 220 nach unten freiliegen und elastisch auslenkbar sind. In Umfangsrichtung sind die Federzungen 220 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in gleichen Winkelabständen verteilt, wobei sich nach unten freiliegende mit nach unten durch das Stützteil 23 abgestützte Federzungen 220 abwechseln, das heißt zwischen den einzelnen Federzungen 220 in Umlaufrichtung sich ein Winkelabstand von 60 Grad ergibt. Es können auch z.B. mehr als sechs Federzungen 220 vorgesehen sein, die abwechselnd frei liegen und unterfangen sind.
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Auch die U-förmigen Endabschnitte der von dem Stützteil 23 unterfangenen bzw. abgedeckten Federzungen 220 liegen frei, so dass die radial außenliegenden U-Schenkel nach innen einschwenken können, wenn das Druckentlastungsventil von oben in die Gehäuseöffnung 11 eingedrückt wird, wobei der Außenumfang um die radial außenliegenden U-Schenkel im Bereich ihrer freien Enden etwas größer ist als der Umfang der zuzuordnenden Gehäuseöffnung 11. Ferner sind die freien Enden der radial außenliegenden U-Schenkel der Federabschnitte 221, 222 von der Unterseite des ersten Deckelteils 20 und der auf dieser aufliegenden Dichtung 21 so weit entfernt, dass die außenliegenden U-Schenkel nach Durchtritt durch die Gehäuseöffnung 11 an der Unterseite des Wandbereichs um den Öffnungsrand zurückschnappen können.
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Wie aus den 2c, 2d und 3 genauer ersichtlich, ist dabei der Abstand zwischen den freien Enden der außenliegenden U-Schenkel von der Unterseite des ersten Deckelteils 20 bei den nicht abgestützten Federzungen 220 geringer als bei den durch das Stützteil 23 abgestützten Federzungen 220. Das heißt die U-Schenkel der nicht abgestützten Federzungen 220 bilden lange Federabschnitte 221 und die außenliegenden U-Schenkel der abgestützten Federzungen 220 bilden kurze Federabschnitte 222. Dabei sind die langen Federabschnitte 221 so dimensioniert, dass sich die als Stützflächen ausgebildeten freien Enden der langen Federabschnitte 221 beim angedrückten Zustand des Deckelteils 20 und etwas zusammengedrückter Dichtung 21 an der Unterseite des Wandbereichs um den Öffnungsrand der Gehäuseöffnung 11 unter Spannung abstützen. Zum Einschnappen der langen Federabschnitte 221 unter dem Wandbereich um den Öffnungsrand wird der erste Deckelteil 20 soweit gegen die Oberseite (Außenseite) des Wandbereichs um den Öffnungsrand gedrückt, dass sich die aus elastischem Material bestehende Dichtung 21 genügend verformt, um sich anschließend wieder auszudehnen und genügende Spannung aufrechtzuerhalten, um ihre Dichtfunktion zu erfüllen.
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Hingegen sind die kurzen Federabschnitte 222 im eingesetzten Zustand des Druckentlastungsventils mit ihrem freien Endbereich um einen Abstand a (2c) von der Unterseite des Wandbereichs um den Öffnungsrand beabstandet. Bei einem Zelleninnendruck, der die durch die freiliegenden Federzungen 220 vorgegebene Druckschwelle übersteigt, hebt sich der Deckel 2 bzw. der erste Deckelteil 20 mit der Dichtung 21 von der Oberseite des Wandbereichs um die Gehäuseöffnung 11 ab, so dass sich der Innendruck im Zelleninnern abbaut. Damit das Druckentlastungsventil nicht aus dem Bereich der Gehäuseöffnung 11 herausbewegt wird, sind die kurzen Federabschnitte 222 vorgesehen, die einen genügenden Abstand a von dem unteren Wandbereich um den Öffnungsrand ergeben, so dass auch bei hohem auftretendem Innendruck der Zelle ein sicherer Druckabbau durch einen entsprechend großen Entlüftungsspalt gegeben ist, andererseits aber der Deckel 2 im Bereich der Gehäuseöffnung 11 gehalten wird, da die zu den kurzen Federabschnitten 222 gehörenden Federzungen 220 durch das Stützteil 23 an einem elastischen Zurückschwenken nach unten gehindert sind und durch dieses somit abgestützt und / oder versteift sind.
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Die Federklammer 22 ist vorteilhaft an Lagerstrukturen 202 auf der Unterseite der Lagervorrichtung 201 abgestützt und somit auch positioniert, wobei Vorsprünge in die Ausmuldungen der U-förmigen Federabschnitte 221, 222 eingreifen, jedoch genügend Freiraum zum Nach-Innenschwenken der radial außenliegenden U-Schenkel vorhanden ist. Wie die 2a bis 2d und 3 erkennen lassen, ist die Federklammer 22 mit ihrer zentralen Öffnung an dem im Zentrum der Lagervorrichtung 201 angeordneten Verbindungsadapter 203 angeordnet und durch das relativ starre Stützteil 23 mit diesem verbunden.
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Der Verbindungsadapter 203 ist außerdem in der Art ausgebildet, dass durch diesen die Lagervorrichtung 201, die Federklammer 22 und das Stützteil 23 relativ zueinander in einer festen Drehstellung ausgerichtet sind. Vorteilhafterweise weisen die Lagervorrichtung 201 und die Federklammer 22 eine in axialer Draufsicht sternförmige Gestalt mit einer Anzahl von 2n Armen und 2n Federzungen 220 auf, wobei der Verbindungsadapter 203 eine in axialer Draufsicht nicht runde Gestalt und das Stützteil 23 eine sternförmige Gestalt mit einer Anzahl von n Armen aufweist und wobei n eine positive ganze Zahl ist. Der Verbindungsadapter 203 kann z. B. eine eckige, ovale oder mit einer Nase versehene Gestalt aufweisen, so dass eine eindeutige Drehstellung der oben genannten Teile relativ zueinander gewährleistet ist. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform in der der Verbindungsadapter 203 eine in axialer Draufsicht eckige Gestalt mit einer Anzahl von n Ecken aufweist.
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4 zeigt schematisch den Gasaustausch, der durch die Membran 24 unterhalb der Druckschwelle des Druckentlastungsventils, also bei nicht abgehobenen Deckel 2, ermöglicht ist. Feuchtigkeit oder sonstige feine Fremdpartikel können durch die Membran 24 nicht in die Zelle eindringen. Bei Auslösen des Druckentlastungsventils ist ein solches Eindringen ebenfalls durch den Überdruck des ausströmenden Gases aus der Zelle zwischen der Dichtung 21 und der Gehäuseöffnung 11 zumindest weitgehend verhindert.
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Der vorstehend beschriebene und in den Figuren gezeigte Aufbau ergibt eine vorteilhafte Montageweise bei zuverlässiger Funktion.
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Durch die Verwendung von mindestens zwei verschieden hohen Lagervorrichtungen 201 und / oder ggf. Verbindungsadaptern 203 kann in vorteilhafter Weise das Druckentlastungsventil in modularer Form als Bausatz für verschiedene Wandstärken der Gehäusewandung um die Gehäuseöffnung 11 aufgebaut und eingesetzt werden, der zusätzlich mindestens eine Federklammer 22, mindestens ein Stützteil 23 und den, ggf. bereits montierten, Deckel 2 enthält.
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Einsatz findet das Druckentlastungsventil in einem Behältnis mit mindestens einem zellenartigen Hohlraum, insbesondere Batterie oder Akkumulator. Außer an Batterie- oder Akkumulatorzellen ist der Einsatz auch an anderen zellenartigen Hohlräumen möglich, wie z. B. einem geschlossenen Behältnis, in dem sich ein Druck aufbauen kann und der eine Berstgefahr verursacht, wie etwa bei einem Aufbewahrungsbehältnis in einem Flugzeug.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017123078 [0003]
- DE 102014111041 A1 [0004]
- DE 102015011663 A1 [0005]
- DE 102016121605 A1 [0006]
