DE102021123420A1

DE102021123420A1 - Notentgasungsventil

Info

Publication number: DE102021123420A1
Application number: DE102021123420.4A
Authority: DE
Inventors: Christian Pfeiffer
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2022-03-17

Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Notentgasungsventil vorgesehen. Dieses Notentgasungsventil umfasst einen Grundkörper zum Verbinden mit einer Entgasungsöffnung eines zu entgasenden Raumes, wobei der Grundkörper eine Notentgasungsöffnung aufweist. Weiterhin ist eine Druckkappe zum Verschließen der Notentgasungsöffnung vorgesehen. Das Notentgasungsventil zeichnet sich dadurch aus, dass eine Federeinrichtung zum Beaufschlagen der Druckkappe mit einer vorbestimmten Kraft, sodass die Druckkappe in einer geschlossenen Stellung gehalten wird, wobei die Federeinrichtung derart ausgebildet ist, dass bei Erreichen eines vorbestimmten Innendrucks im zu entgasenden Raum die Federeinrichtung die Druckkappe derart freigibt, dass die Notentgasungsöffnung geöffnet bleibt dass die Notentgasungsöffnung geöffnet bleibt auch wenn ein vorbestimmter Innendruck im zu entgasenden Raum wieder unterschritten wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Notentgasungsventil.
In der EP 1 717 884 A1 ist ein Entgasungsventil für Säurebatterien beschrieben. Dieses umfasst einen im wesentlichen zylindrischen Stopfenteil, das für das in Eingriff-bringen mit einer Zellenöffnung der Säurebatterie ausgelegt ist und das wenigstens eine das Zelleninnere der Säurebatterie mit der umgebenden Atmosphäre verbindende Durchgangsöffnung aufweist, wobei in der Durchgangsöffnung eine Ventilanordnung mit einem mit dem Zelleninneren kommunizierenden und einem mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung stehenden vorgesehen ist. Um ein Entgasungsventil für eine Säurebatterie, insbesondere eine Säurebatterie mit festgelegtem Elektrolyten bereitzustellen, welches einfach und preiswert herzustellen ist und verbesserten Schutz gegen das Austreten von Batteriesäure liefert, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass sich an die Durchgangsöffnung des Stopfenteils in Richtung des Zelleninneren wenigstens eine Wirbelkammer anschließt und sich an die Wirbelkammer eine gasdurchlässige Filtereinheit anschließt.
Die EP 0 638 944 A1 beschreibt einen Verschlussstopfen für einen Bleiakkumulator, der das Austreten von Säurenebeln aus der Zelleverhindern und auch den schädigenden Einfluss der Säure auf die Funktion eines in dem Verschlussstopfen vorgesehenen Sicherheitsventils ausschließen soll. Der Verschlussstopfen umfasst eine mikroporöse Fritte und ein Druckentlastungsventil in einem Gehäuse, das abgedichtet gegen den Zellendeckel in der Elektrolyteinfüllöffnung befestigbar ist.
Die DE 39 34 687 C1 offenbart einen verschlossenen, wartungsfreien, in stehender und liegender Position verwendbaren Akkumulator mit einem festgelegten Elektrolyten. Im Deckel des Akkumulatorgehäuses ist eine Einfüllöffnung mit einem Überdruckventil vorgesehen. Zur Innenseite des Gehäuses hin ist an der Durchführungsöffnung ein Ansatz vorgesehen, von dem aus sich eine Rohrleitung parallel zur Deckelwand erstreckt und in dem oberen Bereich des Akkumulators in den Gasraum mündet. Der Weg von aus dem Akkumulator austretendem Gas führt somit durch die Rohrleitung zu dem Ansatz im Gehäusedeckel und dann durch das Überdruckventil nach außen.
Weitere Entgasungsventile und Verschlussstopfen für Akkumulatoren sind in den folgenden Druckschriften beschrieben: EP 0 920 063 A1 , EP 0 756 338 A1 , FR 2 576 149 , EP 0 588 823 A1 , GB 567 824 , EP 1 001 905 A1 , EP 0 875 949 B1 , EP 0 588 823 A1 , US 4,352,364 , FR 2 674 376 , FR 2 551 172 , EP 0 554 , 535 A1 , EP 0 504 573 , EP 0 222 447 A1 .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Notentgasungsventil bereitzustellen, das sicher und zuverlässig im Betrieb ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Notentgasungsventil vorzusehen, dessen Funktionsfähigkeit temperaturunabhängig sichergestellt ist.
Weiterhin besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Funktionsfähigkeit des Notentgasungsventils über einen langen Zeitraum konstant zu halten.
Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen vorbestimmten Notentgasungsdruck (Innendruck) des Notentgasungsventils in gewissen Bereichen einstellen zu können.
Eine oder mehrere dieser Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in davon abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Notentgasungsventil vorgesehen. Dieses Notentgasungsventil umfasst einen Grundkörper zum Verbinden mit einer Entgasungsöffnung eines zu entgasenden Raumes, vorzugsweise in einer Montagerichtung, wobei der Grundkörper eine Notentgasungsöffnung aufweist. Weiterhin ist eine Druckkappe zum Verschließen der Notentgasungsöffnung vorgesehen. Das Notentgasungsventil zeichnet sich dadurch aus, dass eine Federeinrichtung zum Beaufschlagen der Druckkappe mit einer vorbestimmten Kraft vorgesehen ist, sodass die Druckkappe in einer geschlossenen Stellung gehalten wird, wobei die Federeinrichtung derart ausgebildet ist, dass bei Erreichen eines vorbestimmten Innendrucks im zu entgasenden Raum die Federeinrichtung die Druckkappe derart freigibt, dass die Notentgasungsöffnung geöffnet bleibt auch wenn ein vorbestimmter Innendruck im zu entgasenden Raum wieder unterschritten wird.
Das bedeutet, dass bei einem erstmaligen Auftreten eines Überdrucks bzw. bei Erreichen eines vorbestimmten Innendrucks im zu entgasenden Raum die Federeinrichtung die Druckkappe in aufklappt oder in einer Auswurfrichtung räumlich vom Notentgasungsventil trennt, sodass die Notentgasungsöffnung, oder falls die Druckkappe aufgeklappt wurde, geöffnet bleibt auch wenn ein vorbestimmter Innendruck oder ein Überdruck im zu entgasenden Raum wieder unterschritten oder abgebaut wird.
Durch die Federeinrichtung, vorzugsweise einen Vorspannungsdraht bzw. einen federartigen Draht (Federdraht) zum Aufbringen einer Vorspannung auf die Druckkappe, wird die Druckkappe im Grundkörper gehalten. Insbesondere kann diese Verbindung wasserdicht ausgebildet sein.
Eine Haltekraft der Federeinrichtung, insbesondere eine Vorspannung des Drahtes, ist derart ausgelegt, dass die Druckkappe bei Erreichen eines vorbestimmten bzw. spezifizierten Innendruckes bzw. eines Überdruckes aus dem Grundkörper ausgeworfen wird. Auf diese Weise wird die zur Notentgasung notwendige Notentgasungsöffnung freigegeben.
Eine entsprechende Auswurfrichtung zum Auswerfen der Druckkappe aus dem Grundkörperkann entgegen oder in Montagerichtung gerichtet sein. Die Federeinrichtung beaufschlag die Druckkappe somit mit einer entgegen der Auswurfrichtung wirkenden Kraft.
Unter einer Montagerichtung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Richtung verstanden, die sich orthogonal zu einer eine Durchgangsöffnung begrenzenden Fläche eines zu entgasenden Raumes bzw. eines Batteriegehäuses erstreckt.
Durch das Vorsehen einer Federeinrichtung, insbesondere eines Vorspannungsdrahtes, ist die Funktion des erfindungsgemäßen Notentgasungsventils unabhängig von der Temperatur sicher und zuverlässig gegeben.
Weiterhin kann der Vorspannungsdraht vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus Federstahl, ausgebildet sein, so dass die Funktionsfähigkeit über die Zeit nahezu konstant bleibt, da der Stahldraht nicht relaxiert.
Ein vorbestimmter Notentgasungsdruck kann unter anderem über die Federkraft des Vorspannungsdrahtes oder einer Feder der Federeinrichtung in einem relativ breiten Bereich beliebig eingestellt werden. Es kann vorgesehen sein, dass sich die Druckkappe bei einem vorbestimmten Innendruck von in etwa 150 mbar, entspricht etwa 30 N- 40N, aus dem Gehäuse (Grundkörper) löst.
Der vorbestimmte Innendruck kann in etwa zumindest 50 mbar bzw. 75 mbar bzw. 100 mbar und maximal 125 mbar bzw. 150 mbar bzw. 175 mbar bzw. 200 mbar betragen.
Gemäß einem ersten und einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Druckkappe als separates Bauteil ausgebildet sein und kann nach der Freigabe durch die Federeinrichtung vollständig baulich vom Notentgasungsventil getrennt sein. Das bedeutet die Druckkappe wird durch das Auswerfen ab einem vorbestimmtem Innendruck baulich vom Notentgasungsventil getrennt, sodass die Notentgasungsöffnung geöffnet bleibt.
Die Druckkappe kann gasdicht oder gasdurchlässige bzw. permeable ausgebildet sein.
Die gasdichte Druckkappe kann aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus Silikon, und/oder in einer Auswurfrichtung konvex ausgebildet sein.
Die permeable Abdeckeinrichtung kann eine permeable Membran sein, die vorzugsweise einen ringförmigen Rahmen aufweist, oder die permeable Abdeckeinrichtung kann eine Druckkappe mit zumindest einer Entgasungsöffnung sein.
Unter permeabel bzw. gasdurchlässig wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die Abdeckeinrichtung atmungsaktiv bzw. bis zu einem vorbestimmten Grad gasdurchlässig ist.
Sofern eine Entgasungsöffnung vorgesehen ist, ist die Abdeckeinrichtung im Wesentlichen gasdicht ausgebildet, weist jedoch, um die gewünschte Permeabilität bzw. Gasdurchlässigkeit zu erreichen, eine Öffnung auf. Eine derartige Druckkappe mit Öffnung wird daher auch als permeabel bezeichnet.
Mit einer permeablen bzw. gasdurchlässigen Druckkappe kann während der Montage eine Systemdruckprüfung des zu entgasenden Raumes, beispielsweise eines Batteriegehäuses ausgeführt werden. Unter gasdurchlässig wird verstanden, dass hier die Möglichkeit eines geringen Gasaustausches mit der Umgebung gegeben ist, um Druckschwankungen, zum Beispiel aufgrund von Temperaturänderungen oder einem jeweiligen Niveau über dem Meeresspiegel, auszugleichen. Hierfür kann, wie bereits erläutert, eben auch die Öffnung, die vorzugsweise zentral in der Druckkappe angeordnet ist, vorgesehen sein.
Zudem kann die Federeinrichtung ein Vorspannungsdraht sein, der in etwa quer zur Montagerichtung auf der Druckkappe angeordnet sein kann. Der Vorspannungsdraht kann in einem Aufnahmeabschnitt des Grundkörpers und/oder der Druckkappe anordbar sein, wobei eine Vorspannung des Vorspannungsdrahtes derart ausgelegt ist, dass die Druckkappe bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks im zu entgasenden Raum, die Notentgasungsöffnung freigibt.
Durch das Auswerfen der Druckkappe aus dem Notentgasungsventil bzw. dem Grundkörper in eine Auswurfrichtung wird der zur Notentgasung nötige Querschnitt der Notentgasungsöffnung freigegeben und in einem zu entgasenden Raum vorhandener Überdruck bzw. ein vorhandenes Gas kann sicher und zuverlässig abgegeben werden.
Insbesondere ist erfindungsgemäß die Federeinrichtung als, vorzugsweise separates, Vorspannungselement bzw. -draht bzw. als Druckbeaufschlagungseinrichtung zur Einstellung des Auslösedrucks vorgesehen.
Das Vorspannungselement ist vorzugsweise aus Stahl bzw. Legierungen und anderen Metallen, sowie technischen Kunststoffen ausgebildet, die wenig relaxieren und so die Vorspannung über die Lebensdauer nahezu konstant erhalten.
Zudem kann ein Setzen einer entsprechenden ersten Dichteinrichtung kompensiert werden.
Durch eine geeignete Materialwahl des Vorspannungselementes kann zudem sichergestellt werden, dass die Vorspannung in verschiedenen Temperaturbereichen, und somit der Auslösedruck der Entgasung, nahezu konstant ist. Aus dem Stand der Technik sind häufig thermoplastische Kunststoffe für Druckkappen von Notentgasungsventilen vorgesehen. Diese sind in ihren mechanischen Eigenschaften stark temperaturabhängig.
Der Aufnahmeabschnitt des Grundkörpers und/oder der Druckkappe kann zumindest einen Abschnitt einer radial umlaufenden Innenwandung und/oder zumindest zwei einander in etwa diametral gegenüberliegend angeordnete Aufnahmeelemente aufweisen, wobei die Aufnahmeelemente sich in etwa in Montagerichtung und/oder bezüglich des Grundkörpers radial nach innen erstrecken.
Bei der Erstreckung der Aufnahmeelemente und/oder auch des Aufnahmeabschnitts ist vorgesehen, dass diese eine der Federeinrichtung entgegen gerichtete Haltekraft ausüben können. Demgemäß muss der Aufnahmeabschnitt bzw. müssen die Aufnahmeelemente sich in etwa in Montagerichtung erstrecken, da die Federeinrichtung, insbesondere ein Vorspannungsdraht, quer zur Montagerichtung angeordnet ist.
Dabei kann natürlich auch vorgesehen sein, dass der Aufnahmeabschnitt bzw. die Aufnahmeelemente einen horizontalen Abschnitt und/oder einen sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Abschnitt aufweisen.
Die Federeinrichtung kann gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit der Druckkappe verbunden sein, wobei die Federeinrichtung eine Feder und einen Hebelmechanismus umfasst, und wobei der Federmechanismus und die Feder derart ausgebildet sind, dass die Druckkappe bei Erreichen eines vorbestimmten Innendrucks im zu entgasenden Raum die Notentgasungsöffnung freigibt.
Die Federeinrichtung ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass die Druckkappe bei Erreichen eines vorbestimmten Innendrucks im zu entgasenden Raum in einer geöffneten Stellung verbleibt bzw. gehalten wird.
Der Federmechanismus kann vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass ein Hebelarm vorgesehen ist, der einerseits mit der Druckkappe, insbesondere einem ringförmigen Rahmen der Druckkappe mit permeabler Membran, verbunden ist und andererseits mit einem Federelement derart verbunden ist, dass der um eine Drehachse gelenkig gelagerte Hebelarm durch die Federkraft auf der Notentgasungsöffnung des Grundkörpers gehalten wird.
Hierbei kann vorzugsweise zwischen dem ringförmigen Rahmen und dem Grundkörper eine Dichtungseinrichtung vorgesehen sein. Der Hebelmechanismus ist derart ausgebildet, dass bei Überschreiten des vorbestimmten Innendrucks, die Druckkappe um die Drehachse aufgeklappt wird und dann mittels der Federkraft des Federelements, die vorher die Druckkappe auf dem Grundkörper im geschlossenen Zustand gehalten hat, nun nach Überschreiten des vorbestimmten Innendrucks in einer geöffneten Stellung gehalten wird.
Der Grundkörper kann zum Verbinden mit einem zu entgasenden Raum ein Befestigungsmittel aufweisen, wobei das Befestigungsmittel als eine Art Bajonett-Verbindung, als eine Gewindeverbindung oder als eine Rastverbindung ausgebildet sein kann.
Somit ist eine einfache, sichere und zuverlässige Montierbarkeit des Notentgasungsventils gewährleistet. Eine entsprechende Bajonett-Verbindung kann beispielsweise Raststufen zum Toleranzausgleich unterschiedlicher Blechdicken bzw. Wandstärken des zu entgasenden Raumes enthalten.
Der Grundkörper kann eine erste Dichtungseinrichtung und/oder eine zweite Dichtungseinrichtung aufweisen, wobei die erste Dichtungseinrichtung zum Abdichten eines Verbindungsbereichs zwischen dem Grundkörper und dem zu entgasenden Raum vorgesehen ist, und wobei die zweite Dichtungseinrichtung, wie vorstehend aufgezeigt, beispielsweise zum Abdichten eines Bereichs zwischen dem Grundkörper und der Druckkappe vorgesehen ist.
Der Grundkörper kann mittels eines 1-Komponenten-Spritzgießverfahrens aus Kunststoff oder mittels eines additiven bzw. generativen Fertigungsverfahrens (3D-Druck) hergestellt sein.
Vorzugsweise können gemäß allen Ausführungsbeispielen eine erste und oder eine zweite Dichtungseinrichtung mittel eines 2-Komponenten-Spritzgießverfahrens zusammen mit dem Grundkörper aus zwei unterschiedlichen Kunststoffen hergestellt sein.
Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Batteriegehäuse mit einem vorstehend aufgezeigten Notentgasungsventil vorgesehen, wobei das Notentgasungsventil mit dem Batteriegehäuse verbunden ist.
Der Grundkörper des Notentgasungsventils kann über Befestigungsmittel gasdicht mit dem Gehäuse, insbesondere einem Batteriegehäuse, eines zu entgasenden Raumes verbunden sein.
Der Grundkörper des Notentgasungsventils kann erfindungsgemäß auch integraler Bestandteil eines Gehäuses, insbesondere eines Batteriegehäuses, eines zu entgasenden Raumes sein.
Eine solche einstückige Verbindung kann bspw. mittels eines Spritzgießverfahrens oder eines additiven bzw. generativen Fertigungsverfahrens (3D-Druck) hergestellt sein.
Die vorliegende Erfindung wird an Hand dreier in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Diese Zeigen in

1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Notentgasungsventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine Draufsicht von unten auf das Notentgasungsventil von 1,
3 eine Seitenansicht des Notentgasungsventils,
4 eine seitlich geschnittene Darstellung des Notentgasungsventils,
5 eine Draufsicht von oben auf das Notentgasungsventil,
6 eine seitlich geschnittene Darstellung eines Grundkörpers des Notentgasungsventils,
7 eine seitlich geschnittene Darstellung einer Druckkappe des Notentgasungsventils,
8 eine perspektivische Darstellung des Grundkörpers des Notentgasungsventils,
9 eine perspektivische Darstellung eines Vorspannungsdrahtes des Notentgasungsventils,
10 eine perspektivische Darstellung der Druckkappe des Notentgasungsventils,
11 eine perspektivische Darstellung einer Dichtungseinrichtung des Notentgasungsventils,
12 eine Draufsicht von oben in Montagerichtung auf ein Notentgasungsventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
13 eine Draufsicht von unten entgegen der Montagerichtung auf das Notentgasungsventil von 12,
14 eine perspektivische Darstellung des Notentgasungsventils,
15 eine weitere perspektivische Darstellung des Notentgasungsventils ohne Druckkappe und Federeinrichtung,
16 eine seitlich geschnittene Darstellung des Notentgasungsventils entlang der Linie A-A,
17 eine Seitenansicht des Notentgasungsventils,
18 eine Druckkappe des Notentgasungsventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiels,
19 eine Federeinrichtung des Notentgasungsventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiels,
20 eine perspektivische Darstellung des Notentgasungsventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
21 eine weitere perspektivische Darstellung des Notentgasungsventils aus 20 in einem geschlossenen Zustand, und
22 eine weitere perspektivische Darstellung des Notentgasungsventils in einem geöffneten Zustand.

Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Notentgasungsventil 1, insbesondere für ein Batteriegehäuse, anhand eines ersten Ausführungsbeispiels beschrieben (1 bis 11).
Das Notentgasungsventil 1 umfasst einen Grundkörper 2, eine 3 Druckkappe und eine Federeinrichtung 4.
In einer Montagerichtung 5 ist der Grundkörper 2 mit einer Entgasungsöffnung (nicht dargestellt) eines zu entgasenden Raumes (nicht dargestellt) verbindbar. Der Grundkörper 2 ist flanschartig ausgebildet und begrenzt eine Notentgasungsöffnung 26. Die Notentgasungsöffnung 26 ist vorzugsweise kreisförmig ausgebildet.
Unter der Montagerichtung 5 wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Richtung verstanden, die sich orthogonal zu einer eine Durchgangsöffnung begrenzenden Fläche eines zu entgasenden Raumes bzw. eines Batteriegehäuses erstreckt.
Weiterhin umfasst der Grundkörper 2 einen Verbindungsabschnitt 6. Der Grundkörper 2 kann als ein in etwa quadratischer Rahmen ausgebildet sein, um eine Druckkappe 3 zu schützen. Das bedeutet eine Höhe des Grundkörpers 2 bzw. von dessen Rahmen ist in Axialrichtung oder in einer Montagerichtung höher bzw. größer als eine Höhe der Druckkappe 3, um diese vor Beschädigungen durch äußere Einflüsse zu schützen.
Das Der Verbindungsabschnitt weist in Montagerichtung 5. Weiterhin umfasst der Verbindungsabschnitt 6 einen, vorzugsweise kreisscheibenförmigen, Abdichtabschnitt 7 und einen Befestigungsabschnitt 8. Die Abschnitt 7,8 weisen ebenfalls in Montagerichtung 5.
Am Befestigungsabschnitt 8 sind Befestigungsmittel 9 zum Verbinden mit einer eine Entgasungsöffnung begrenzenden Wandung (nicht dargestellt) des zu entgasenden Raumes (nicht dargestellt) vorgesehen.
Die Befestigungsmittel 9 sind als ein Bajonett-Verschluss bzw. eine Bajonett-Verbindung mit Raststufen 11 ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vorzugsweise zwei Raststufen vorgesehen. Es könne aber auch drei oder mehr Raststufen vorgesehen sein, so dass das Notentgasungsventil mit Wandungen von zu entgasenden Räumen mit unterschiedlicher Wandstärke verbunden werden kann.
Alternativ können die Befestigungsmittel auch als eine Schraubverbindung oder eine einstückige Verbindung, hergestellt durch eine Spritzgießverfahren oder durch additive Fertigung ausgebildet sein.
Am Abdichtungsabschnitt 7 ist eine kreisringförmige erste Dichtungseinrichtung 12 (Dichtung) angeordnet. Die erste Dichtungseinrichtung 12 ist kreisringförmig und aus Silikon ausgebildet. Silikon bietet eine hohe Wandstärkentoleranz.
Im Grundkörper 2 ist ein rohrförmiger Aufnahmeabschnitt 13 ausgebildet. Im Aufnahmeabschnitt 13 ist die Druckkappe 3 wasserdicht aufnehmbar. In radialer Richtung nach außen ist im Bereich des Aufnahmeabschnitts 13 ein Montageabschnitt 14 ausgeformt.
Der Montageabschnitt 14 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel quadratisch ausgebildet, so dass das Notentgasungsventil 1 mittels eines Schraubenschlüssels mit einer Schlüsselweite von beispielsweise 42 mm auf einfache Weise montier- und demontierbar ist.
Die Druckkappe 3 weist einen rohrförmigen Halteabschnitt 15 auf, der korrespondierend zum Aufnahmeabschnitt 13 des Grundkörpers 2 ausgebildet ist.
Zudem ist am Halteabschnitt 15 der Druckkappe 3 ein sich in Montagerichtung 5 konvex erstreckender kreisförmiger Abdeckabschnitt 16 angeformt.
An einer inneren Mantelwandung 17 des Halteabschnitts 15 der Druckkappe 3 ist radial umlaufend eine vorzugsweise halbkreisförmig ausgebildete Aufnahmenut 18 vorgesehen.
Der Halteabschnitt 15 der Druckkappe 3 ist im Aufnahmeabschnitt 13 des Grundkörpers 2 angeordnet. In der Aufnahmenut 18 ist die Federeinrichtung 4 angeordnet.
Die Federeinrichtung 4 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein kreisringförmiger Vorspannungsdraht 19 ausgebildet, dessen freie Enden vorzugsweise einander überlappend angeordnet sind, um die Montage zu erleichtern.
Im Folgenden wird kurz die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Notentgasungsventils 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert.
Das Notentgasungsventil 1 wird in Montagerichtung 5 mit einem zu entgasenden Bauteil, beispielsweise einem Batteriegehäuse, verbunden, indem das Notentgasungsventil am Montageabschnitt 14 mit einem Gabelschlüssel in eine Entgasungsöffnung des zu entgasenden Raumes eingeschraubt wird und über die Bajonett-Verbindung 10 mit der die Entgasungsöffnung begrenzenden Wandung des zu entgasenden Raumes verbunden wird.
Sobald ein vorbestimmter Innendruck im zu entgasenden Raum überschritten wird, wird der Vorspannungsdraht 19 durch den auf die Druckkappe 2 wirkenden Innendruck in radialer Richtung nach innen zusammengedrückt, bis ein vorbestimmter Druckwert überschritten ist, so dass die Vorspannung des Vorspannungsdrahtes 19 nicht mehr ausreicht, um die Druckkappe 3 im Grundkörper zu halten. Dann wird die Druckkappe in einer Auswurfrichtung entgegen der Montagerichtung aus dem Grundkörper ausgeworfen.
Gemäß dem ersten und auch einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Druckkappe 3 als separates Bauteil ausgebildet. Nach der Freigabe durch die Federeinrichtung wir die Druckkappe in Auswurfrichtung ausgeworfen und ist dann vollständig baulich vom Notentgasungsventil getrennt. Das bedeutet die Druckkappe 3 wird durch das Auswerfen ab einem vorbestimmtem Innendruck baulich vom Notentgasungsventil getrennt, sodass die Notentgasungsöffnung geöffnet bleibt.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Notentgasungsventil 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben (12 bis 19). Sofern nichts anderes beschrieben ist, weist das Notentgasungsventil 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dieselben technischen Merkmale wie das Notentgasungsventil 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf.
Der Grundkörper 2 weist ebenfalls einen Verbindungsabschnitt 6 mit einem Abdichtungsabschnitt 7 und einem Befestigungsabschnitt 8 auf.
Der Aufnahmeabschnitt 13 des Grundkörpers 2 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch zwei sich im Wesentlichen entgegen der Montagerichtung 5 erstreckende Aufnahmeelemente 20 ausgebildet, die zudem in radialer Richtung nach innen geneigt sind.
Eine Druckkappe 36 bzw. eine Druckkappeneinrichtung 36 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen kreisringförmigen Halteabschnitt 21 auf, an dem einstückig ein napfartiges Kappenelement 22 mit einer Öffnung 23 angeformt ist.
Am Halteabschnitt 21 sind sich in radialer Richtung nach außen erstreckende Auflageelemente 24 angeformt. Die Auflageelemente 24 sind zum Aufliegen auf einer entgegen der Montagerichtung 5 weisenden Wandung 25 des Grundkörpers 2 vorgesehen.
Im Bereich der Notentgasungsöffnung 26 ist im Grundkörper 2 eine sich in radialer Richtung nach innen erstreckende kreisringförmige Dichtwandung 27 vorgesehen.
Die Druckkappe 3 ist derart im Grundkörper 36 bzw. auf dem Grundkörper angeordnet, dass ein äußerer radialer Randbereich des Halteabschnitts 21 auf der Dichtwandung 27 des Grundkörpers 2 aufliegt.
Im Bereich zwischen der Druckkappe 3 bzw. deren Halteabschnitt 21 und der Dichtwandung 27 des Grundkörpers 36 ist eine kreisringförmige zweite Dichteinrichtung 28 vorgesehen, um diesen Bereich wasserdicht abzudichten. Die zweite Dichteinrichtung 28 ist vorzugsweise aus Silikon ausgebildet.
Die Auflageelemente 24 der Druckkappe 3 liegen auf der Wandung 25 des Grundkörpers auf.
Weiterhin sind zur Montage und zur Demontage auf der Wandung 25 des Grundkörpers 2 zwei einander diametral gegenüberliegend angeordnete und sich in etwa entgegen der Montagerichtung 5 erstreckende Flügelelemente 29 angeformt. Die Flügelelemente 29 sind dazu ausgebildet, das Notentgasungsventil nach Art einer Flügelmutter in eine Entgasungsöffnung eines zu entgasenden Raumes einzuschrauben oder aus dieser herauszuschrauben.
Die Federeinrichtung 4 ist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erneut als Vorspannungsdraht 30 ausgebildet. Der Vorspannungsdraht 30 umfasst zwei Befestigungsabschnitte 31, die sich quer zur Montagerichtung und in etwa parallel zueinander erstecken, wobei diese in radialer Richtung leicht nach außen gewölbt sein können. Die beiden Befestigungsabschnitte 31 sind über einen ersten Verbindungsabschnitt 32 miteinander verbunden, wobei ein zweiter Verbindungsabschnitt 33 der in etwa parallel zum ersten Verbindungsabschnitt angeordnet ist durch freie Enden des Vorspannungsdrahtes 30 ausgebildet ist.
Der Vorspannungsdraht 30 ist auf der Druckkappe 36 im Bereich des Halteabschnitts 21 derart angeordnet, dass sich der Vorspannungsdraht 30 quer zur Montagerichtung 5 erstreckt, wobei der erste Verbindungsabschnitt 32 und der zweite Verbindungsabschnitt 33 in den Aufnahmeelementen 20 aufgenommen sind.
Im Folgenden wird kurz die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Notentgasungsventils 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Das Notentgasungsventil 1 wird analog zum ersten Ausführungsbeispiel durch die Betätigung der beiden Flügelelemente 29 in eine Entgasungsöffnung eines zu entgasenden Bauteils über die Bajonett-Verbindung 10 eingeschraubt.
Beim Überschreiten eines vorbestimmten Innendrucks lösen sich der erste Verbindungsabschnitt 32 und der zweite Verbindungsabschnitt 33 aus den Aufnahmeelementen 20, sodass die Druckkappe3 ausgeworfen wird und der entsprechende Überdruck über die Notentgasungsöffnung 26 abgegeben werden kann.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Notentgasungsventil 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben (20 bis 23).
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Grundkörper 34 bzw. ein Grundkörperelement 34 in etwa kreisringförmig ausgebildet und weist vorstehend genannte Befestigungsmittel zum Verbinden mit einer Entgasungsöffnung eines zu entgasenden Raumes auf.
Eine durch den kreisringförmigen Grundkörper 34 begrenzte Durchgangsöffnung bildet die Notentgasungsöffnung 26 aus. Im Bereich der Notentgasungsöffnung 26 ist eine zweite Dichteinrichtung 35 angeordnet.
Eine entsprechende Druckkappe bzw. ein Druckkappenmittel 37 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen in etwa rohrförmigen Rahmen 38, in dem eine permeable Membran 39 angeordnet ist.
Die Druckkappe 37 ist über eine Federeinrichtung bzw. Federmittel 40 mit dem kreisringförmigen Rahmen 38 des Grundkörpers 34 verbunden.
Die Federeinrichtung 40 umfasst zwei korrespondierend zueinander ausgebildete L-förmige Hebelarme 41, die im Verbindungsbereich der beiden Schenkel eine gemeinsame Drehachse 42 aufweisen. Die Drehachse 42 ist in zwei entsprechenden und am kreisringförmigen Rahmen 38 des Grundkörpers 34 angeformten Aufnahmen43 drehbar gelagert. Die freien Enden der Hebelarme 41 sind über einen Wellenabschnitt 44 mit einem Federelement 45 verbunden. Das Federelement 45 ist im Bereich zwischen der Drehachse 42 und der Notentgasungsöffnung 26 mit dem Rahmen 38 verbunden.
Im Folgenden wird kurz die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Notentgasungsventils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Notentgasungsventil 1 kann über irgend geartete Befestigungsmittel mit einer Entgasungsöffnung eines zu entgasenden Raumes verbunden werden. Mittels der Federkraft des Federelements 45 wird die Druckkappe 37 in einer geschlossenen Stellung gehalten.
Beim Überschreiten eines vorbestimmten Innendrucks wird die Druckkappe 37 um die Drehachse 42 aus der geschlossenen Stellung gekippt.
Mittels der Federkraft des Federelements 45 wird diese dann vollständig geöffnet und in einer geöffneten Stellung gehalten.
Vorzugsweise können gemäß allen Ausführungsbeispielen eine erste und oder eine zweite Dichtungseinrichtung 12, 28 mittels eines 2-Komponenten-Spritzgießverfahrens zusammen mit dem Grundkörper aus zwei unterschiedlichen Kunststoffen hergestellt sein.
Der Grundkörper kann auch mittels eines 1-Komponenten-Spritzgießverfahrens aus Kunststoff hergestellt sein, wobei die Dichtungseinrichtungen 12, 28 dann als separate Bauteile ausgebildet sind. Alternativ kann der Grundkörper auch mittels eines additiven bzw. generativen Fertigungsverfahrens (3D-Druck) hergestellt sein.
Weiterhin ist erfindungsgemäß ein zu entgasender Raum, insbesondere ein Batteriegehäuse mit einem vorstehend aufgezeigten Notentgasungsventil vorgesehen, wobei das Notentgasungsventil einem Gehäuse des zu entgasenden Raumes bzw. mit dem Batteriegehäuse verbunden ist.
Der Grundkörper des Notentgasungsventils ist über die Befestigungsmittel 9 gasdicht mit dem Gehäuse, insbesondere einem Batteriegehäuse, eines zu entgasenden Raumes verbunden sein.
Der Grundkörper des Notentgasungsventils kann erfindungsgemäß auch integraler Bestandteil eines Gehäuses, insbesondere eines Batteriegehäuses, eines zu entgasenden Raumes sein.
Eine solche einstückige Verbindung kann bspw. mittels eines Spritzgießverfahrens oder eines additiven bzw. generativen Fertigungsverfahrens (3D-Druck) hergestellt sein.
An Stelle der Federeinrichtung kann auch eine andere geeignete Druckbeaufschlagungseinrichtung für die Druckkappe vorgesehen sein. Es hat sich jedoch gezeigt, dass Presspassungen oder andere geeignete Verbindungsarten weniger gut für ein erfindungsgemäßes Notentgasungsventil geeignet sind, da diese auf Grund von Degradation zumeist keinen vorbestimmten Überdruck realisieren können.
Hinsichtlich der Montagerichtung 5 kann das Notentgasungsventil auch einen umgekehrten Aufbau aufweisen und entsprechend ausgebildet sin, dass das Notentgasungsventil sowohl von innen (Gehäuseinnenraum) als auch von außen in ein Gehäuse einbringbar und mit diesem verbindbar ist Gehäuse verbindbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Notentgasungsventil
2: Grundkörper
3: Druckkappe
4: Federeinrichtung
5: Montagerichtung
6: Verbindungsabschnitt
7: Abdichtungsabschnitt
8: Befestigungsabschnitt
9: Befestigungsmittel
10: Bajonett-Verbindung
11: Raststufe
12: erste Dichtungseinrichtung
13: Aufnahmeabschnitt
14: Montageabschnitt
15: Halteabschnitt
16: Abdichtabschnitt
17: Mantelwandung
18: Aufnahmenut
19: Vorspannungsdraht
20: Aufnahmeelement
21: Halteabschnitt
22: Kappenelement
23: Öffnung
24: Auflageabschnitt
25: Wandung
26: Notentgasungsöffnung
27: Dichtwandung
28: Zweite Dichteinrichtung
29: Flügelelement
30: Vorspannungsdraht
31: Befestigungsabschnitt
32: Erster Verbindungsabschnitt
33: Zweiter Verbindungsabschnitt
34: Grundkörper
35: Zweite Dichteinrichtung
36: Druckkappe
37: Druckkappe
38: Rahmen
39: permeable Membran
40: Federeinrichtung
41: Hebelarm
42: Drehachse
43: Aufnahme
44: Wellenabschnitt
45: Federelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1717884 A1 [0002]
EP 0638944 A1 [0003]
DE 3934687 C1 [0004]
EP 0920063 A1 [0005]
EP 0756338 A1 [0005]
FR 2576149 [0005]
EP 0588823 A1 [0005]
GB 567824 [0005]
EP 1001905 A1 [0005]
EP 0875949 B1 [0005]
US 4352364 [0005]
FR 2674376 [0005]
FR 2551172 [0005]
EP 0554 [0005]
EP 535 A1 [0005]
EP 0504573 [0005]
EP 0222447 A1 [0005]

Claims

Notentgasungsventil (1) umfassend einen Grundkörper (2, 34) zum Verbinden mit einer Entgasungsöffnung eines zu entgasenden Raumes, wobei der Grundkörper (2, 34) eine Notentgasungsöffnung (26) aufweist, eine Druckkappe (3, 36, 37) zum Verschließen der Notentgasungsöffnung (26), und eine Federeinrichtung (4, 40) zum Beaufschlagen der Druckkappe (3, 36, 37) mit einer vorbestimmten Kraft, sodass die Druckkappe (3, 36, 37) in einer geschlossenen Stellung gehalten wird, wobei die Federeinrichtung (4, 40) derart ausgebildet ist, dass bei Erreichen eines vorbestimmten Innendrucks im zu entgasenden Raum die Federeinrichtung (4, 40) die Druckkappe (3, 36, 37) derart freigibt, dass die Notentgasungsöffnung (26) geöffnet bleibt auch wenn ein vorbestimmter Innendruck in einem zu entgasenden Raum wieder unterschritten wird.
Notentgasungsventil (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Druckkappe (3, 36, 37) als separates Bauteil ausgebildet ist und nach der Freigabe durch die Federeinrichtung (4, 40) baulich vom Notentgasungsventil (1) getrennt ist.
Notentgasungsventil (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkappe (3, 36, 37) gasdicht oder gasdurchlässig ausgebildet ist.
Notentgasungsventil (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdichte Druckkappe (3, 36, 37) aus einem Kunststoff, vorzugsweise Silikon, und/oder dass die Druckkappe (3, 36, 37) in einer Auswurfrichtung konvex ausgebildet ist
Notentgasungsventil (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Druckkappe (3, 36, 37) eine permeable Membran (39) ist, die vorzugsweise einen ringförmigen Rahmen (38) aufweist, oder dass die permeable Druckkappe (36) gasdicht ausgebildet ist, und zumindest einer Entgasungsöffnung aufweist.
Notentgasungsventil (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (4, 40) ein Vorspannungsdraht (30) ist, der in etwa quer zur Montagerichtung (5) auf der Druckkappe (3, 36, 37) angeordnet ist, und der in einem Aufnahmeabschnitt (13) des Grundkörpers (2, 34) und/oder der Druckkappe (3, 36, 37) anordbar ist, wobei eine Vorspannung, insbesondere eine Federkraft des Vorspannungsdrahtes (30) derart ausgelegt ist, dass die Druckkappe (36) bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks im zu entgasenden Raum die Notentgasungsöffnung (26) freigibt.
Notentgasungsventil (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnitt (13) des Grundkörpers (2, 34) und/oder der Druckkappe (3, 36, 37) zumindest einen Abschnitt einer radial umlaufenden Innenwandung und/oder zumindest zwei einander in etwa diametral gegenüberliegend angeordnete Aufnahmeelemente (20) aufweist, wobei die Aufnahmeelemente (20) sich in etwa in Montagerichtung (5) und/oder bzgl. des Grundkörpers (2, 34) radial nach innen erstrecken
Notentgasungsventil (1) gemäß einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (4, 40) mit der Druckkappe (3, 36, 37) verbunden ist, wobei die Federeinrichtung (4, 40) eine Feder und einen Hebelmechanismus umfasst, und wobei der Federmechanismus und die Feder derart ausgebildet sind, dass die Druckkappe (3, 36, 37) bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks im zu entgasenden Raum die Notentgasungsöffnung (26) freigibt und in einer geöffneten Stellung gehalten wird.
Notentgasungsventil (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2, 34) zum Verbinden mit einem zu entgasenden Raum ein Befestigungsmittel (9) aufweist, wobei das Befestigungsmittel (9) als eine Art Bajonett-Verbindung (10), als eine Gewindeverbindung oder als eine Rastverbindung ausgebildet ist.
Gehäuse mit einem Notentgasungsventil (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Notentgasungsventil (1) mit dem Gehäuse eines zu entgasenden Raumes verbunden ist.