DE102021122477A1 - pressure equalization device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Druckausgleichsvorrichtung zum Ausgleich eines Innendrucks in einem Aufnahmegehäuse einer elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere für ein Batteriegehäuse, mit einem Gehäuse, das mindestens eine Gas-Durchtrittsöffnung (41) aufweist, wobei die Gas-Durchtrittsöffnung (41) im Bereich zwischen einer Innen- und einer Außenseite des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Gas-Durchtrittsöffnung (41) mittels einer gaspermeablen Membran (30), die in oder an einer Membranaufnahme (43) des Gehäuses aufgenommen ist, überdeckt ist. Um bei einer solchen Druckausgleichsvorrichtung eine zuverlässige Notentgasung des Aufnahmegehäuses garantieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuse wenigstens eine Bypassöffnung (85) aufweist, die mit einem Stellelement (40) verschließbar ist, wobei das Stellelement (40) in eine Öffnungsrichtung von einer ersten in eine zweite Betriebsstellung verstellbar ist, wobei das Stellelement (40) in der ersten Betriebsstellung die Bypassöffnung (85) verschließt und in der zweiten Betriebsstellung die Bypassöffnung (85) freigibt, um eine luftleitende Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite durch die wenigstens eine Bypassöffnung (85) zu schaffen.The invention relates to a pressure equalization device for equalizing an internal pressure in a housing of an electrochemical device, in particular for a battery housing, with a housing which has at least one gas passage opening (41), the gas passage opening (41) being in the region between an inner and an outside of the housing, the gas passage opening (41) being covered by a gas-permeable membrane (30) which is accommodated in or on a membrane receptacle (43) of the housing. In order to be able to guarantee reliable emergency degassing of the receiving housing with such a pressure equalization device, the invention provides that the housing has at least one bypass opening (85) which can be closed with an actuating element (40), the actuating element (40) pointing in an opening direction from a first operating position into a second operating position, the adjusting element (40) closing the bypass opening (85) in the first operating position and releasing the bypass opening (85) in the second operating position in order to establish an air-conducting connection between the inside and the outside through the at least to create a bypass opening (85).
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckausgleichsvorrichtung zum Ausgleich eines Innendrucks in einem Aufnahmegehäuse einer elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere für ein Batteriegehäuse, mit einem Gehäuse, das mindestens eine Gas-Durchtrittsöffnung aufweist, wobei die Gas-Durchtrittsöffnung im Bereich zwischen einer Innen- und einer Außenseite des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Gas-Durchtrittsöffnung mittels einer gaspermeablen Membran, die in oder an einer Membranaufnahme des Gehäuses aufgenommen ist, überdeckt ist.The invention relates to a pressure equalization device for equalizing an internal pressure in a receiving housing of an electrochemical device, in particular for a battery housing, with a housing that has at least one gas passage opening, the gas passage opening being arranged in the area between an inside and an outside of the housing is, the gas passage opening being covered by a gas-permeable membrane which is accommodated in or on a membrane receptacle of the housing.
Aus
Die aus dem Stand der Technik bekannte Druckausgleichsvorrichtung ist aufwendig gestaltet. Zudem wird über die sich zwangsläufig einstellenden Maßtoleranzen zwischen den einzelnen Vorrichtungsbauteilen nicht sichergestellt, dass das Schneidelement bei unterschiedlichen Druckausgleichsvorrichtungen einer Charge immer exakt im gleichen Abstand zu der Oberfläche der Membran steht.The pressure compensation device known from the prior art has a complex design. In addition, the inevitable dimensional tolerances between the individual device components do not ensure that the cutting element is always exactly the same distance from the surface of the membrane in different pressure equalization devices of a batch.
Bei Eintreten eines Störevents wird, wie dies vorstehend beschrieben wurde, die Membran zerstört und dadurch eine dauerhafte luftleitende Verbindung zwischen der Umgebung und dem Innenraum des Batteriegehäuses geschaffen. Nun kann es vorkommen, dass der thermische Zustand im Batteriegehäuse derart ist, dass Feuergefahr besteht. Nachteilig kann dabei an der zerstörten Membran vorbei dann Sauerstoff aus der Umgebung in das Batteriegehäuse gelangen.If a disruptive event occurs, the membrane is destroyed, as described above, and a permanent air-conducting connection is thereby created between the environment and the interior of the battery housing. Now it can happen that the thermal condition in the battery case is such that there is a risk of fire. Disadvantageously, oxygen from the environment can then get past the destroyed membrane into the battery housing.
Aufgabe der Findung ist es daher, eine Druckausgleichsvorrichtung der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, mit der ein zuverlässiger Notentgasungsbetrieb sichergestellt wird.The object of the finding is therefore to provide a pressure compensation device of the type mentioned at the outset, with which reliable emergency degassing operation is ensured.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Gehäuse wenigstens eine Bypassöffnung aufweist, die mit einem Stellelement verschließbar ist, wobei das Stellelement in eine Öffnungsrichtung von einer ersten in eine zweite Betriebsstellung verstellbar ist, wobei das Stellelement in der ersten Betriebsstellung die Bypassöffnung verschließt und in der zweiten Betriebsstellung die Bypassöffnung freigibt, um im Notentgasungsbetrieb eine luftleitende Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Gehäuses durch die wenigstens eine Bypassöffnung zu schaffen.This object is achieved in that the housing has at least one bypass opening which can be closed with an actuating element, the actuating element being adjustable in an opening direction from a first to a second operating position, the actuating element closing the bypass opening in the first operating position and in the second operating position releases the bypass opening in order to create an air-conducting connection between the inside and the outside of the housing through the at least one bypass opening in the emergency degassing operation.
Während des normalen Betriebs kann der Druckausgleich zwischen der Innenseite und der Außenseite des Aufnahmegehäuses über die gaspermeable Membran hinweg erfolgen. Sobald ein Störfall im Aufnahmegehäuse auftritt, beispielsweise der im Aufnahmegehäuse gehaltene Akkumulator Schaden nimmt, steigt der Druck im Aufnahmegehäuse schlagartig an. Dieser Druckaufbau kann nicht mehr über die Membran ausgeglichen werden. In diesem Fall erfolgt die Notentgasung durch die Bypassöffnung. Zu diesem Zweck wird das Stellelement dann in die zweite Betriebsstellung verstellt, so dass die zuvor verschlossene Bypassöffnung freigegeben wird. Durch die Bypassöffnung kann dann Gas aus dem Aufnahmegehäuse in die Umgebung strömen und damit der Druck zuverlässig abgebaut werden. Die Verstellung des Stellelements wird vorzugsweise dadurch bewirkt, dass eine Bauteilseite des Stellelements der Umgebung, also der Außenseite des Gehäuses zugewandt ist. Auf diese Seite wirkt mithin der Umgebungsdruck. Eine weitere Seite des Stellelements kann beispielsweise der Innenseite des Gehäuses zugewandt sein, so dass hier in der ersten Betriebsstellung der Druck im Aufnahmegehäuse ansteht. Über den im Notfall sich ergebenden Differenzdruck kann dann das Stellelement verstellt werden. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Bauweise. Denkbar ist es, dass die Verstellung des Stellelements dabei gegen die Vorspannung eines Spannelements, beispielsweise einer Feder bewirkt wird. Dabei kann es beispielsweise so sein, dass das Spannelement das Stellelement in der ersten Betriebsstellung vorspannt, um die Bypassöffnung sicher abzudichten.During normal operation, pressure equalization between the inside and outside of the receptacle housing can occur across the gas permeable membrane. As soon as an incident occurs in the receiving housing, for example the accumulator held in the receiving housing is damaged, the pressure in the receiving housing rises abruptly. This pressure build-up can no longer be compensated for via the membrane. In this case, emergency degassing takes place through the bypass opening. For this purpose, the actuating element is then moved into the second operating position, so that the previously closed bypass opening is released. Gas can then flow out of the receiving housing into the environment through the bypass opening and the pressure can thus be reliably reduced. The adjusting element is preferably adjusted in that one component side of the adjusting element faces the environment, ie the outside of the housing. The ambient pressure acts on this side. Another side of the actuating element can, for example, face the inside of the housing, so that here in the first operating position the pressure is on housing pending. The actuating element can then be adjusted via the differential pressure that occurs in an emergency. This results in a particularly simple construction. It is conceivable that the adjusting element is adjusted against the prestress of a tensioning element, for example a spring. It can be the case, for example, that the tensioning element pretensions the actuating element in the first operating position in order to reliably seal the bypass opening.
Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass im Störfall, nach erfolgtem Druckausgleich, die Bypassöffnung und/oder eine sonstige Gas-Durchtrittsöffnung bleibend verschlossen wird (beispielsweise aufgrund der Vorspannung eines Spannelements), das gesamte System also nach dem Notentgasungsbetrieb komplett hermetisch schließt, allerdings bei einem erneuten unzulässigen Druckanstieg zur Notentgasung wieder öffnet und danach schließt. Hierdurch wird verhindert, dass nach einem Störfall und dem damit einhergehenden Druckausgleich Sauerstoff aus der Umgebung durch die Druckausgleichsvorrichtung hinein in das Aufnahmegehäuse der elektrochemischen Vorrichtung gelangen kann.Particularly preferably, it can be provided that in the event of a malfunction, after the pressure equalization has taken place, the bypass opening and/or another gas passage opening is permanently closed (e.g. due to the pretensioning of a tensioning element), the entire system is therefore completely hermetically closed after the emergency degassing operation, albeit with a renewed impermissible increase in pressure for emergency degassing and then closes. This prevents oxygen from the environment from getting through the pressure equalization device into the receiving housing of the electrochemical device after a malfunction and the associated pressure equalization.
Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass die Gas-Durchtrittsöffnung, welche von der Membran überdeckt ist, im Anschluss an einen Störfall, beispielsweise mittels eines Schaltelements, derart gesperrt wird, dass hier über die Membran kein Druckausgleich mehr erfolgt.Provision can also be made for the gas through-opening, which is covered by the membrane, to be blocked following a malfunction, for example by means of a switching element, in such a way that pressure compensation no longer takes place here via the membrane.
Weiter vorzugsweise kann es so sein, dass das Stellelement bei Überschreiten einer Druckschwelle im Batteriegehäuse öffnet und anschließend bei Unterschreiten einer Druckschwelle im Batteriegehäuse wieder schließt.More preferably, it can be the case that the actuating element opens when a pressure threshold in the battery housing is exceeded and then closes again when the pressure in the battery housing falls below a threshold.
Zur Verringerung des Teileaufwands kann es vorgesehen sein, dass das Stellelement die Membranaufnahme bildet in oder an der die Membran gehalten ist.In order to reduce the number of parts, it can be provided that the actuating element forms the membrane receptacle in or on which the membrane is held.
Um im Normalbetrieb einen zuverlässigen Druckausgleich über die Membran hinweg zu garantieren, kann es vorgesehen sein, dass das Stellelement eine Dichtungsaufnahme aufweist, an oder in der eine Dichtung aufgenommen ist oder anliegt, wobei die Dichtung in der ersten Betriebsstellung des Stellelements den Gasweg durch die Bypassöffnung von der Innenseite zur Außenseite des Gehäuses schließt.In order to guarantee reliable pressure equalization across the membrane during normal operation, it can be provided that the actuating element has a seal receptacle on or in which a seal is accommodated or rests, with the seal blocking the gas path through the bypass opening in the first operating position of the actuating element from the inside to the outside of the housing.
Wie dies bereits vorstehend angedeutet ist, kann es vorgesehen sein, dass das Stellelement mittels eines Spannelements in der ersten Betriebsstellung entgegengesetzt zur Öffnungsrichtung vorgespannt ist. In diesem Fall ergibt sich eine kompakte Bauweise für die Druckausgleichsvorrichtung, wenn vorgesehen ist, dass das Stellelement eine Federaufnahme aufweist, die eine Stützfläche bildet, und dass sich das Spannelement mit einem ersten Federende auf dieser Stützfläche abstützt und mit einem zweiten Federende an einem Gehäuseteil abstützt.As already indicated above, it can be provided that the actuating element is pretensioned by means of a tensioning element in the first operating position in the opposite direction to the opening direction. In this case, the pressure compensation device has a compact design if it is provided that the adjusting element has a spring receptacle that forms a support surface, and that the tensioning element is supported with a first spring end on this support surface and with a second spring end on a housing part .
Um das Stellelement in der zweiten Betriebsstellung sicher zu halten, kann es vorgesehen sein, dass das Stellelement einen Anschlag aufweist mittels dem die Stellbewegung des Stellelements in Öffnungsrichtung begrenzt ist, wobei der Anschlag beispielsweise an einem Gegen-Anschlag eines Gehäuseteils des Gehäuses anliegen kann. Damit kann eine sichere Betriebsweise garantiert werden.In order to hold the actuating element securely in the second operating position, it can be provided that the actuating element has a stop by means of which the actuating movement of the actuating element is limited in the opening direction, with the stop being able to bear against a counter-stop of a housing part of the housing, for example. This guarantees safe operation.
Eine maßgenaue Zuordnung des Stellelements zu dem Gehäuse in der ersten Betriebsstellung des Stellelements kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, dass das Stellelement einen Dichtkörper aufweist, der eine, vorzugsweise konische Sitzfläche, aufweist, wobei die Sitzfläche an einer, im Bereich der Bypassöffnung angeordneten Gegenfläche in der ersten Betriebsstellung des Stellelements anliegt, wobei diese Gegenfläche auf die Kontur der Sitzfläche angepasst ist, vorzugsweise als Konusfläche ausgebildet ist. Die Sitzfläche und die Gegenfläche können dabei vorzugsweise umlaufend ausgebildet sein, um zwischen diesen beiden Flächen auch eine Dichtwirkung erzielen zu können, um die Bypassöffnung umlaufend abzudichten. Dabei können die Sitzfläche und die Gegenfläche von den Flächen eines Innenkonus und eines darauf angepassten Außenkonus gebildet sein.A dimensionally accurate assignment of the actuating element to the housing in the first operating position of the actuating element can be achieved in a simple manner in that the actuating element has a sealing body which has a preferably conical seat surface, the seat surface being on a counter surface arranged in the region of the bypass opening in the first operating position of the actuating element, this counter-surface being adapted to the contour of the seat surface, preferably being designed as a conical surface. The seat surface and the counter-surface can preferably be formed circumferentially in order to also be able to achieve a sealing effect between these two surfaces in order to seal the bypass opening circumferentially. The seating surface and the counter surface can be formed by the surfaces of an inner cone and an outer cone adapted thereto.
Eine besonders bevorzugte Erfindungsvariante ist dergestalt, dass das Stellelement , vorzugsweise ausgehend von der zweiten Betriebsstellung, in eine dritte Betriebsstellung bewegbar ist, wobei in der dritten Betriebsstellung das Stellelement die Bypassöffnung verschließt und wobei zusätzlich oder alternativ in der dritten Betriebsstellung die Gas-Durchtrittsöffnung verschlossen ist. Dabei kann es so sein, dass die dritte Betriebsstellung der ersten Betriebsstellung des Stellelements entspricht oder von dieser abweicht. Nach Beendigung des Not-Entgasungsbetriebs, also wenn der Druck im Innenraum des Aufnahmegehäuses wieder abgesunken ist, kann das Stellelement in die dritte Betriebsstellung verstellt und damit die Bypassöffnung wieder verschlossen werden. Auf diese Weise wird verhindert, dass Luft aus der Umgebung durch die Bypassöffnung in das Aufnahmegehäuse einströmt. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der im Aufnahmegehäuse gehaltene Akkumulator in Brand gerät. Durch die Bypassöffnung und/oder die Gas-Durchtrittsöffnung hindurch kann dann kein Sauerstoff mehr zum Brandherd gelangen.A particularly preferred variant of the invention is such that the actuating element, preferably starting from the second operating position, can be moved into a third operating position, the actuating element closing the bypass opening in the third operating position and the gas passage opening being additionally or alternatively closed in the third operating position . It can be the case that the third operating position corresponds to the first operating position of the actuating element or deviates from it. After the end of the emergency degassing operation, ie when the pressure in the interior of the receiving housing has fallen again, the actuating element can be moved into the third operating position and the bypass opening can thus be closed again. This prevents air from the environment from flowing into the receiving housing through the bypass opening. This is particularly useful if the battery held in the receiving housing catches fire. Oxygen can then no longer reach the seat of the fire through the bypass opening and/or the gas passage opening.
Eine erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung kann dabei dergestalt sein, dass die Schließvorrichtung ein Schaltelement aufweist, das in einer ersten Schaltstellung die gasleitende Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite durch die Gas-Durchtrittsöffnung freigibt und in einer zweiten Schaltstellung die gasleitende Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite durch die Gas-Durchtrittsöffnung sperrt.A pressure compensation device according to the invention can be such that the closing device has a switching element which, in a first switching position, releases the gas-conducting connection between the inside and the outside through the gas passage opening and, in a second switching position, releases the gas-conducting connection between the inside and the outside the gas passage opening blocks.
Vorzugsweise kann zu diesem Zweck das Schaltelement im Strömungsweg, in Richtung von der Innenseite zur Außenseite hin, vor dem Stellelement angeordnet sein.For this purpose, the switching element can preferably be arranged in front of the actuating element in the flow path, in the direction from the inside to the outside.
Weiter vorzugsweise kann es so sein, dass das Schaltelement eine Anströmfläche aufweist, die dem Innenraum des Aufnahmegehäuses zugeordnet ist, also im Bereich der Innenseite des Gehäuses angeordnet ist.More preferably, it can be the case that the switching element has an inflow surface which is assigned to the interior of the receiving housing, ie is arranged in the region of the inside of the housing.
Eine gegenüberliegende Seite des Schaltstücks kann der Membran zugewandt sein. Dabei kann es vorzugsweise so sein, dass an dieser gegenüberliegende Seite des Schaltstücks, in der 2. Schaltstellung des Schaltstücks, eine Dichtung wirksam ist, um die Gas-Durchtrittsöffnung des Stellelements in der dritten Betriebsstellung des Stellelements abzudichtenAn opposite side of the contact piece may face the diaphragm. It can preferably be the case that on this opposite side of the contact piece, in the 2nd switching position of the contact piece, a seal is effective in order to seal the gas passage opening of the actuating element in the third operating position of the actuating element
Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass das Schaltelement in der zweiten Schaltstellung gegen die Vorspannung eines Spannelements gehalten ist. Bei einem erneuten Druckanstieg im Aufnahmegehäuse oder dergleichen kann dann das Schaltelement gegen die Vorspannung des Spannelements aus seiner zweiten Schaltstellung herausbewegt werden, um einen erneuten wiederkehrenden Gasausgleich hin zur Umgebung zu ermöglichen.Provision can preferably be made for the switching element to be held in the second switching position against the bias of a tensioning element. If the pressure in the receiving housing or the like rises again, the switching element can then be moved out of its second switching position against the bias of the tensioning element in order to enable a recurring gas equalization to the environment.
Eine mögliche Erfindungsvariante ist dergestalt, dass in der dritten Betriebsstellung des Stellelements das Schaltelement in seiner zweiten Schaltstellung blockiert ist, wobei das Schaltelement mit einem Sperrstück an einem Stützteil, vorzugsweise formschlüssig, anliegt. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Abdichtung der Gas-Durchtrittsöffnung in der zweiten Schaltstellung des Schaltelements garantiert werden.A possible variant of the invention is such that in the third operating position of the actuating element, the switching element is blocked in its second switching position, the switching element with a locking piece lying against a support part, preferably in a form-fitting manner. In this way, reliable sealing of the gas passage opening can be guaranteed in the second switching position of the switching element.
Gemäß einer bevorzugten Erfindungsausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass das Stellelement eine Stellvorrichtung und das Schaltelement ein Auslenkstück aufweist, dass bei einer Verstellung des Schaltelements in einer Schaltbewegung von der ersten Schaltstellung, in die zweite Schaltstellung in Richtung auf das Stellelement hin, die Stellvorrichtung mit dem Auslenkstück derart zusammenwirkt, dass das Schaltelement quer zur Schaltbewegung verstellt wird.According to a preferred embodiment of the invention, it can be provided that the actuating element has an actuating device and the switching element has a deflection piece, so that when the switching element is adjusted in a switching movement from the first switching position to the second switching position in the direction of the actuating element, the actuating device with the Deflection piece cooperates in such a way that the switching element is adjusted transversely to the switching movement.
Eine eindeutige Funktionalität wird dann garantiert, wenn vorgesehen ist, dass das Schaltelement in der ersten Schaltbewegung eine Linearbewegung und bei Zusammenwirken der Stellvorrichtung mit dem Auslenkstück eine Drehbewegung durchführt wird.Clear functionality is then guaranteed if it is provided that the switching element performs a linear movement in the first switching movement and a rotary movement when the actuating device interacts with the deflection piece.
Eine zuverlässige und maßgenaue Verstellung des Schaltelements gelingt dann auf einfache Weise, wenn vorgesehen ist, dass das Schaltelement mittels eines Lagerstücks an oder in einer Lageraufnahme des Gehäuses verstellbar gehalten ist.A reliable and dimensionally accurate adjustment of the switching element is achieved in a simple manner if it is provided that the switching element is adjustably held on or in a bearing mount of the housing by means of a bearing piece.
Im Rahmen der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass das Schaltelement wenigstens einen Gasdurchlass bildet, der eine räumliche Verbindung zwischen der Innenseite des Gehäuses und der Gas-Durchtrittsöffnung des Stellelements bildet. Aufgrund der sich bei der Notentgasung ergebenden Gasströmung durch den Gasdurchlass und der dann entstehenden Druckverhältnisse wird das Schaltelement zuverlässig von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung bewegt.Within the scope of the invention, it can also be provided that the switching element forms at least one gas passage, which forms a spatial connection between the inside of the housing and the gas passage opening of the actuating element. The switching element is reliably moved from the first switching position to the second switching position due to the gas flow through the gas passage that results during the emergency degassing and the pressure conditions that then arise.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
-
1 in perspektivischer Darstellung eine Druckausgleichsvorrichtung, -
2 die Druckausgleichsvorrichtung gemäß1 in Explosionsdarstellung und in Ansicht schräg von oben, -
3 die Druckausgleichsvorrichtung gemäß den1 und2 in Explosionsdarstellung und in Ansicht schräg von unten, -
4 die Druckausgleichsvorrichtung gemäß den1 bis3 im Vollschnitt und in einer 1. Betriebsposition, -
5 die Darstellung gemäß4 , jedoch in einer 2. Betriebsposition und -
6 die Darstellung gemäß den4 und5 jedoch in einer 3. Betriebsposition.
-
1 a perspective view of a pressure compensation device, -
2 the pressure compensation device according to1 in an exploded view and in an oblique view from above, -
3 the pressure compensation device according to the1 and2 in an exploded view and in an oblique view from below, -
4 the pressure compensation device according to the1 until3 in full section and in a 1st operating position, -
5 the representation according to4 , but in a 2nd operating position and -
6 the presentation according to4 and5 but in a 3rd operating position.
Die
Das Aufnahmegehäuse (nicht dargestellt) kann Teil einer beispielsweise elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere eines Batteriegehäuses, sein. Zur Befestigung der Druckausgleichsvorrichtung an dem Aufnahmegehäuse ist ein Flanschabschnitt 86 vorgesehen, an dem Anschraublaschen 89 angeformt sind.The receiving housing (not shown) can be part of an electrochemical device, for example, in particular a battery housing. A
In einer nicht dargestellten Erfindungsalternative kann es vorgesehen sein, dass das Gehäuseteil 80 einteilig mit dem Aufnahmegehäuse der elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere dem Aufnahmegehäuse für einen Akkumulator, verbunden ist.In an alternative embodiment of the invention that is not shown, it can be provided that the
Wie
Das Gehäuseteil 80 bildet eine innere Aufnahme 82. Dabei kann es vorgesehen sein, dass sich die Aufnahme 82 in Richtung zur Außenseite der Druckausgleichsvorrichtung, die dem Innenraum des Aufnahmegehäuses abgewandt ist, mittels einer Erweiterung 83 aufweitet. Im Anschluss an die Aufnahme 82 weist das Gehäuseteil 80 einen Sitz 84 für ein Stellelement 40 auf.The
Das Gehäuseteil 80 besitzt eine Bypassöffnung 85. Diese Bypassöffnung 85 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel zumindest bereichsweise von einer umlaufenden Fläche gebildet, die einer Sitzfläche 49 des Stellelements 40 gegenüber steht. In der, in
Wie
Das Gehäuseteil 80 bildet weiterhin eine umlaufende Fläche der Bypassöffnung 85, die eine Dichtung 70 aufnimmt, oder die dazu ausgebildet ist mit einer Dichtung 70 zur Anlage zukommen. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die umlaufende Fläche eine Nut aufweist, in die die Dichtung 70 eingelegt ist oder es kann so sein, dass die Dichtung 70 auf der umlaufenden Fläche aufgebracht ist.The
Das Gehäuseteil 80 weist mindestens ein Stützteil 88 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind 3 Stützteile 88 vorgesehen, die zueinander gleichmäßig beabstandet sein können. Denkbar ist es, dass die Stützteile 88 in dem von dem Montageansatz 81 umgebenen Bereich angeordnet sind und nach innen vorstehen.The
Die Stützteile 88 weisen Längsführungen 88.3 auf, die sich in Achsrichtung von der Innenseite in Richtung zur Außenseite hin erstrecken.The
Diese Längsführungen 88.3 bilden Führungen für ein Schaltelement 60, welches in dem Gehäuse angeordnet ist. An ihren zur Außenseite des Gehäuses hin gewandten Bereichen besitzen die Stützteile 88 jeweils eine geneigte Führungsfläche 88.1 die Führungsflächen 88.1 verlaufen in Richtung von der Außenseite des Gehäuses zur Innenseite des Gehäuses hin abfallend und bilden so eine Auflaufschräge für das Schaltelement 60, wie dies später näher erläutert wird. Im Anschluss an die Führungsflächen 88.1 besitzen die Stützteile 88 einen Blockierabschnitt 88.4. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass im Anschluss an den Blockierabschnitt 88.4 weitere Führungsflächen 88.2 vorgesehen sind. Die Führungsflächen 88.2 verlaufen ebenfalls in Richtung zur Innenseite des Gehäuses hin abfallend, jedoch fallen sie in die, zu den Führungsflächen 88.1 entgegengesetzte Richtung ab.These longitudinal guides 88.3 form guides for a switching
Wie dies vorstehend erwähnt wurde, ist in dem Gehäuse ein Schaltelement 60 angeordnet. Dieses Schaltelement 60 besitzt ein Lagerstück 61 mit einer Lagerfläche 62. Dabei kann es so sein, dass die Lagerfläche 62 von einer kreisförmig umlaufenden Fläche, die als Zylinder ausgebildet ist, gebildet wird. Das Lagerstück 61 ist in einer Lageraufnahme 80.1 des Gehäuseteils 80 gehalten. Wie
Das Lagerstück 61 ist in der Lageraufnahme 80.1 verstellbar gehalten. Zu diesem Zweck weist das Lagerstück 61 eine Lagerfläche 62 auf, die vorzugsweise umlaufend ausgebildet sein kann und eine zylindrische Gestalt haben kann. Mit der Lagerfläche 62 ist das Lagerstück 60 in der Lageraufnahme 80.1 in Umfangsrichtung drehbar und in Achsrichtung des Gehäuses verstellbar gehalten.The bearing
Das Schaltelement 60 besitzt im Anschluss an das Lagerstück 61 einen Rand 67, der sich, wie dies
Die
Schließlich zeigt
Zur Montage des Schaltelements 60 in dem Gehäuse wird dieses in das Gehäuseteil 80 eingesetzt. Dabei wird das Schaltelement 60 mit seinem Lagerstück 61 in die Lageraufnahme 80.1 von oben eingesteckt. Die Fügebewegung wird durch den Anschlag 64 begrenzt, der an einem Gegen-Anschlag des Gehäuseteils 80 anschlägt. Im montierten Zustand greifen die Stützteile 88 in die Führungsaufnahmen 68 ein. Die Längsführungen 88.3 stehen dabei Flächen der Führungsaufnahme 68 gegenüber, um eine Längsführung in Achsenrichtung zu bilden.To mount the switching
In das Gehäuse kann ein Stellelement 40 eingebaut werden. Wie
Die Membranaufnahme 43 bildet einen umlaufenden Rand. Auf diesen umlaufenden Rand ist eine gaspermeable Membran 30 mit ihrem Dichtbereich 31 aufgesetzt. Der ringförmig umlaufenden Dichtbereich 31 ist mit der Membranaufnahme 43 gasdicht verbunden, beispielsweise mittels einer Ultraschall-Schweißung.The
An seiner Oberseite bildet das Stellelement 40 einen Anschlag 44. Dieser kann, wie dies in
Mittelbar oder unmittelbar im Anschluss an die Halterung 42 besitzt das Stellelement 40, einen Dichtkörper 46, der in oder an einem Dichtungsbereich 48 eine Dichtungsaufnahme 45 bildet. In oder an der Dichtungsaufnahme 45 ist eine Dichtung 70 angeordnet. Der Dichtkörper 46 kann auch eine vorzugsweise umlaufende Sitzfläche 49 bilden, die in Form eines Konus ausgebildet sein kann, der sich von der Innenseite zur Außenseite des Gehäuses hin erweitert.Directly or indirectly connected to the
Das Stellelement 40 besitzt eine Stützfläche 46.1, auf der sich ein Spannelement 20, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schraubenfeder ausgebildet sein kann, mit seinem ersten Federende 21 ab. Das gegenüberliegende zweite Federende 22.2. Spannelements 22 stützt sich an der Unterseite des oberen Gehäuseteils 10 ab.The
An dem Stellelement 40 ist zumindest ein Führungselement 47 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Führungselemente 47 verwendet, die am Außenumfang des Stellelements 40 gleichmäßig verteilt zueinander angeordnet sind. Die Führungselemente 47 bilden jeweils eine Führung 47.1, die sich in axialer Richtung erstreckt.At least one
Wie
Zur Montage des Stellelements 40 in dem Gehäuse wird dieses von oben kommend in das Gehäuseteil 80 eingesetzt. Dabei liegt das Stellelement 40 mit seinem Dichtungsbereich 48 dem Sitz 84 gegenüber, wobei im Bereich zwischen dem Sitz 84 und dem Dichtbereich 48 die Dichtung 70 die Bypassöffnung 85 umlaufend abdichtet.To mount the
Weiterhin kann es so sein, dass das Stellelement 40 mit seiner Sitzfläche 49 an dem Anschlag 87 anliegt.Furthermore, it can be the case that the adjusting
Das Stellelement 40 wird unter Einwirkung des Spannelements 20 gegen das Gehäuseteil 80 vorgespannt.The
Im montierten Zustand ist das Stellelement 40 gegenüber dem Gehäuseteil 80 ausgerichtet. Dies wird dadurch erreicht, dass die Gegen-Führungselemente 89.1 des Gehäuseteils 80 in die Führungen 47.1 des Stellelements 40 eingreifen. Mittels der Gegen-Führungselemente 89.1 und der Führungen 47.1 kann das Stellelement 40 gegen die Vorspannung des Spannelements 20 aus der in
In der ersten Betriebsstellung sind die Stellvorrichtungen 40.1 so ausgerichtet, dass die Schrägflächen 40.2 den Auslenkstücken 66.1 gegenüberstehen.In the first operating position, the adjusting devices 40.1 are aligned in such a way that the inclined surfaces 40.2 face the deflection pieces 66.1.
Zur Komplettierung des Gehäuses wird das obere Gehäuseteil 10 verwendet. Dieses Gehäuseteil 10 besitzt einen Stützteil 11, an den sich eine seitliche Wand 12 anschließt. Die seitliche Wand besitzt Führungsaufnahmen 13.The
Das Gehäuseteil 10 kann einen umlaufenden Flansch 14 mit einem Verbindungsabschnitt 15 aufweisen.The
Zur Montage des Gehäuseteils 10, wird dieses von oben kommend auf das Gehäuseteil 80 aufgesetzt, wobei der Flansch 14 auf der Oberseite des Gehäuseteils 80 aufliegt. Mittels des Verbindungsabschnitts 15 wird das Gehäuseteil 10 mit dem Gehäuseteil 80 verbunden. Bei dem Verbindungsabschnitt 15 kann es sich um einen umlaufenden Vorsprung handeln, der in eine Nut des Gehäuseteils 80 eingreift. Der Vorsprung kann, beispielsweise mittels eines Ultraschall-Schweißverfahrens oder eines Reib-Schweißverfahrens dann mit dem Gehäuseteil 80 verbunden werden.To assemble the
Im montierten Zustand stützt sich das Spannelement 20 mit seinem zweiten. Federende 22.2 an der Unterseite des Stützteils 11 des Gehäuseteils 10 ab. Die Führungsaufnahmen 13 sind so angeordnet, das die Führungselemente 47 in die Führungsaufnahmen 13 eingreifen.In the assembled state, the clamping
Nachfolgend wird die Funktion der Druckausgleichsvorrichtung näher beschrieben. Wie dies vorstehend erwähnt wurde, dient die Druckausgleichsvorrichtung dazu, an einem Aufnahmegehäuse, beispielsweise einer elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere einem Aufnahmegehäuse in dem eine Batterie oder ein Akkumulator angeordnet ist, montiert zu werden. Während des normalen Betriebs der elektrochemischen Vorrichtung treten Druckschwankungen im Innenraum des Aufnahmegehäuses auf. Diese Druckschwankungen können über die Membran 30 ausgeglichen werden. Hierzu ist ein erster Gasweg zwischen dem Innenraum des Aufnahmegehäuses durch die Membran 30 hindurch in die Umgebung geschaffen. Dieser Gasweg wird zumindest gebildet von den Gasdurchlässen 66, der Gas-Durchtrittsöffnung 41 und den Führungsaufnahmen 13.The function of the pressure compensation device is described in more detail below. As mentioned above, the pressure compensation device serves to be mounted on a housing, for example an electrochemical device, in particular a housing in which a battery or an accumulator is arranged. During normal operation of the electrochemical device, pressure fluctuations occur in the interior of the receiving housing. These pressure fluctuations can be compensated via the
Steigt der Druck im Aufnahmeraum an, so kann über den Gasweg und über die gaspermeable Membran 30 hinweg der Druck in Richtung zur Umgebung abgebaut werden. Sinkt der Druck im Aufnahmegehäuse, so erfolgt der Druckausgleich in umgekehrter Richtung.If the pressure in the receiving space increases, the pressure can be reduced in the direction of the environment via the gas path and via the gas-
Nun kann es vorkommen, dass der Druck im Aufnahmeraum schlagartig ansteigt, sodass dieser nicht mehr über die gaspermeable Membran abgebaut werden kann. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass das Aufnahmegehäuse explodiert. Um einen solchen Fall sicher ausschließen zu können, weist die erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung eine Notentgasungs-Funktion auf. Diese wird nachfolgend näher beschrieben.Now it can happen that the pressure in the receiving space suddenly increases so that it can no longer be reduced via the gas-permeable membrane. In this case, there is a risk that the recording case will explode. In order to be able to rule out such a case, the pressure compensation device according to the invention has an emergency degassing function. This is described in more detail below.
Steigt der Druck im Aufnahmegehäuse schlagartig an, so wird das Stellelement 40 ausgehend von seiner in
Die Stellbewegung des Stellelements 40 kann beispielsweise mittels des Anschlags 44 begrenzt sein, der an dem Gehäuseteil 10 anschlägt, beispielsweise an der Unterseite des Stützteils 11.The adjustment movement of the
Wenn das Stellelement 40 in seine in
Infolge eines starken Druckanstiegs im Aufnahmeraum wird auch das Schaltelement 60 ausgehend von der in
Wenn das Schaltelement 60 durch den schlagartigen Druckanstieg nach oben in Richtung zur Außenseite des Gehäuses hin verschoben wird, so gleitet das Schaltelement 60 mit seinen Führungsaufnahmen 68 an den Längsführungen 88.3 der Stützteile 88 in Achsenrichtung entlang. Sobald das Schaltelement 60 die Führungsaufnahmen 88.3 verlassen hat, trifft es auf die Stellvorrichtungen 40.1, sodass eine Rotation des Schaltelements 60 möglich wird. Infolge der Verdrehung des Schaltelements 60 gelangt dieses, an der Führungsfläche 88.1 des Stützteils 88 vorbei in den Bereich des Blockierabschnitts 88.4.If the switching
Im Rahmen der Erfindung kann die Zuordnung des Schaltelements 60 zum Gehäuse so getroffen sein, dass bei einer Verstellung des Schaltelements 60 dieses zunächst in Richtung zur Außenseite des Gehäuses verschoben und dann gedreht wird. Anschließend wird das Schaltelement 60 in einer weiteren Schaltbewegung wieder über einen begrenzten Verstellweg wieder in die entgegengesetzte Richtung zurückgeschoben, wobei diese Schiebebewegung durch die Vorspannung des Spannelements 20 bewirkt wird.Within the scope of the invention, the switching
Wie
Sinkt also nach einem Notfall der Druck im Aufnahmegehäuse wieder ab, so verschließt das Stellelement 40 die Bypassöffnung 85. Damit kann kein Sauerstoff mehr aus der Umgebung über die Bypassöffnung 85 in das Aufnahmegehäuse gelangen. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn im Aufnahmegehäuse ein Brand entstanden ist oder die Gefahr eines Brandes besteht.If the pressure in the receiving housing drops again after an emergency, the adjusting
Um nun auch zu verhindern, dass über die Membran 30 Sauerstoff aus der Umgebung in das Aufnahmegehäuse gelangt, kann es nach einer Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass das Schaltelement 60 an dem Stellelement 40 anliegt, um die Gas-Durchtrittsöffnung 41 abzudichten.In order to prevent oxygen from the environment from getting into the receiving housing via the
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Schaltelement 60 in seiner in
Wenn nun erneut ein unerwarteter Druckanstieg im Aufnahmegehäuse entsteht, der bei der Betriebsposition des Stellelements 40 gemäß
Mit dem Sperrstück 68.1 und dem Blockierabschnitt 88.4 entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Schaltelement 60 und dem Gehäuse in Richtung von der Außenseite in Richtung zur Innenseite des Gehäuses, die eine Verstellung des Schaltelements 60 in Richtung zur Innenseite des Gehäuses verhindert.With the blocking piece 68.1 and the blocking section 88.4, a positive connection is created between the switching
Wie dies die vorstehenden Erläuterungen veranschaulichen, betrifft die Erfindung eine Druckausgleichsvorrichtung zum Ausgleich eines Innendrucks in einem Aufnahmegehäuse einer elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere für ein Batteriegehäuse, mit einem Gehäuse, das mindestens eine Gas-Durchtrittsöffnung 41 aufweist, wobei die Gas-Durchtrittsöffnung 41 im Bereich zwischen einer Innen- und einer Außenseite des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Gas-Durchtrittsöffnung 41 mittels einer gaspermeablen Membran 30, die in oder an einer Membranaufnahme 43 des Gehäuses aufgenommen ist, überdeckt ist. Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass das Gehäuse wenigstens eine Bypassöffnung 85 aufweist. Diese kann mit einem Stellelement 40 verschlossen werden. Das Stellelement 40 kann in eine Öffnungsrichtung von einer ersten in eine zweite Betriebsstellung verstellt werden, wobei das Stellelement 40 in der ersten Betriebsstellung die Bypassöffnung 85 verschließt und in der zweiten Betriebsstellung die Bypassöffnung 85 freigibt, um eine luftleitende Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite durch die wenigstens eine Bypassöffnung 85 zu schaffen. Die Konstruktion ist von der Gestalt, dass das Element in die Betriebsart 3 und die Vorrichtung hermetisch abdichtet, wenn der Innendruck abgefallen ist. Sollte es durch einen weiteren Brandfall zum erneuten Druckaufbau kommen, geht die Funktionseinheit in die Betriebsart 2 und öffnet das gesamte Element und fällt wieder in die Betriebsart 3, sobald der Druck nachlässt und verhindert so, dass Sauerstoff an den Brandherd gelang und das Feuer weiter entfacht wird. In den alternierenden Betriebsarten 2 und 3 gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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