DE102021128942A1 - Degassing unit and electronics housing with a degassing unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Entgasungseinheit (10) für ein Elektronikgehäuse, insbesondere für ein Batteriegehäuse, insbesondere für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem Grundkörper (12), einem Verschlusselement (44) und einer Partikelabscheidevorrichtung (30), wobei der Grundkörper (12) fluiddicht mit einem Rand einer Druckausgleichsöffnung (68) des Elektronikgehäuses (18) verbindbar ist und zumindest eine Gasdurchtrittsöffnung (46) aufweist, und wobei ein Verschlusskörper (44) bei Überschreiten einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen einem Innenraum (14) des Elektronikgehäuses (18) und einer Umgebung (16) des Elektronikgehäuses (18) unter Öffnen der Gasdurchtrittsöffnung (46) aus einer Lage im Normalbetriebszustand auslenkbar ist, um die Entgasungseinheit (18) in einen Notentgasungszustand zu überführen, wobei der Gasdurchtrittsöffnung (46) auf einem aus dem Innenraum (14) des Batteriegehäuses in die Umgebung führenden Strömungsweg (54) eine Partikelabscheidevorrichtung (30) vorgelagert ist, welche zumindest ein Abscheideelement (28a, 28b) mit einer Maschenweite (42) von höchstens 1,0 mm aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Elektronikgehäuse (18) mit einer solchen Entgasungseinheit (10).The invention relates to a degassing unit (10) for an electronics housing, in particular for a battery housing, in particular for a traction battery in a motor vehicle, having a base body (12), a closure element (44) and a particle separating device (30), the base body (12) being fluid-tight can be connected to an edge of a pressure equalization opening (68) of the electronics housing (18) and has at least one gas passage opening (46), and wherein a closure body (44) when a predetermined pressure difference between an interior (14) of the electronics housing (18) and an environment is exceeded (16) of the electronics housing (18) can be deflected from a position in the normal operating state by opening the gas passage opening (46) in order to convert the degassing unit (18) into an emergency degassing state, the gas passage opening (46) being located on one of the interior spaces (14) of the A particle separating device (30) is arranged upstream of the flow path (54) leading to the environment and has at least one separating element (28a, 28b) with a mesh size (42) of at most 1.0 mm. The invention also relates to an electronics housing (18) with such a degassing unit (10).
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung betrifft eine Entgasungseinheit für ein Elektronikgehäuse, die einen mit einem Rand einer Druckausgleichsöffnung des Elektronikgehäuses verbindbaren Grundkörper und einen Verschlusskörper für eine Gasdurchtrittsöffnung des Grundkörpers aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Elektronikgehäuse mit einer solchen Entgasungseinheit.The invention relates to a degassing unit for an electronics housing, which has a base body that can be connected to an edge of a pressure equalization opening in the electronics housing and a sealing body for a gas passage opening in the base body. The invention also relates to an electronics housing with such a degassing unit.
Stand der TechnikState of the art
Elektronikgehäuse, wie beispielsweise Batteriegehäuse, werden häufig mit einer Druckausgleichseinrichtung versehen, um einen Druckausgleich zwischen einem Innenraum des Elektronikgehäuses und einer Umgebung zu ermöglichen. Wenn das Elektronikgehäuse hermetisch verschlossen wäre, könnten sich im Betrieb des Elektronikgehäuses bzw. einer in dem Elektronikgehäuse angeordneten Einrichtung, etwa einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung, Druckunterschiede zwischen dem Innenraum und der Umgebung aufbauen. Indem die Druckausgleichseinrichtung einen Druckausgleich ermöglicht, wird vermieden, dass das Elektronikgehäuse im Betrieb mechanisch versagt, etwa indem das Elektronikgehäuse nach innen oder außen ausbeult oder schlussendlich birst.Electronics housings, such as battery housings, are often provided with a pressure equalization device in order to allow pressure equalization between an interior of the electronics housing and an environment. If the electronics housing were hermetically sealed, pressure differences between the interior and the environment could build up during operation of the electronics housing or a device arranged in the electronics housing, for example an electrochemical energy storage device. Because the pressure equalization device enables pressure equalization, it is avoided that the electronics housing fails mechanically during operation, for example by the electronics housing bulging inwards or outwards or finally bursting.
Bei Batterien bzw. Akkumulatoren, insbesondere bei Hochvoltspeichern wie sie als Traktionsbatterien von Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, kann es zu einem Versagen von Batteriezellen kommen, welches zu einem starken Druck- und Temperaturanstieg im Innenraum des Elektronikgehäuses führt. Um ein Platzen des Elektronikgehäuses zu vermeiden, muss das heiße und unter hohem Druck stehende Gas schnell aus dem Innenraum des Elektronikgehäuses an die Umgebung abgeführt werden.In the case of batteries or accumulators, in particular in the case of high-voltage storage devices such as those used as traction batteries in electric vehicles, battery cells can fail, which leads to a sharp increase in pressure and temperature in the interior of the electronics housing. In order to prevent the electronics housing from bursting, the hot and highly pressurized gas must be discharged quickly from the interior of the electronics housing to the environment.
Aus
In
Die beiden vorgenannten Druckausgleichsvorrichtungen bzw. Entgasungseinheiten gehen nach einem Notentgasungsvorgang wieder in den Normalbetriebszustand über, indem das Überdruckventil schließt bzw. der Membranträger gegen den Rand gepresst wird. Ein Gasaustausch zwischen der Umgebung und dem Innenraum ist daher durch die Gasdurchtrittsöffnung weiterhin möglich. Wenn der Notentgasungsvorgang aufgrund eines Batteriezelldefektes erfolgte, kann daher Sauerstoff aus der Umgebung in den Innenraum des Elektronikgehäuses gelangen. Dies kann das Entstehen bzw. die Ausbreitung eines Brandes einer defekten Batterie begünstigen.After an emergency degassing process, the two aforementioned pressure compensation devices or degassing units return to the normal operating state in that the pressure relief valve closes or the membrane carrier is pressed against the edge. A gas exchange between the environment and the interior is therefore still possible through the gas passage opening. If the emergency degassing process was carried out due to a battery cell defect, oxygen from the environment can get into the interior of the electronics housing. This can promote the development or spread of a fire from a defective battery.
Zudem entstehen in der Praxis beim Versagen der Batteriezellen häufig Kleinstteile, Fragmente, Splitter oder Partikel. Bei einer Notentgasung werden solche Verunreinigungen im entweichenden Gasstrom transportiert und lagern sich an der Notentgasungsöffnung ab. Außerdem gelangen die Verunreinigungen während des Notentgasungsvorgangs in die Umgebung, was zusätzlich zu einer Umweltbelastung führt.In addition, in practice, if the battery cells fail, very small parts, fragments, splinters or particles are often produced. With emergency degassing, such impurities are transported in the escaping gas flow and are deposited at the emergency degassing opening. In addition, the impurities get into the environment during the emergency degassing process, which also leads to environmental pollution.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Betriebssicherheit von Elektronikgehäusen nach einem Notentgasungsvorgang zu verbessern.It is an object of the invention to improve the operational reliability of electronics housings after an emergency degassing process.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die Aufgabe wird durch eine Entgasungseinheit mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und ein Elektronikgehäuse gemäß Anspruch 17 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben.The object is achieved by a degassing unit having the features specified in claim 1 and an electronics housing according to claim 17. Preferred embodiments are specified in the respective subclaims and the description.
Erfindungsgemäße EntgasungseinheitDegassing unit according to the invention
Erfindungsgemäß ist eine Entgasungseinheit für ein Elektronikgehäuse, insbesondere für ein Batteriegehäuse, insbesondere für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen. Die Entgasungseinheit weist einen Grundkörper, einen Verschlusskörper und eine Partikelabscheidevorrichtung auf.According to the invention, a degassing unit is provided for an electronics housing, in particular for a battery housing, in particular for a traction battery of a motor vehicle. The degassing unit has a base body, a Closure body and a particle separator.
Der Grundkörper kann einstückig oder mehrteilig sein. Vorzugsweise ist der Grundkörper aus einem hitzebeständigen und druckresistenten Material, insbesondere Metall, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Grundkörper als ein tiefgezogenes Blechteil ausgebildet. Der Grundkörper der Druckausgleichseinrichtung ist typischerweise fluiddicht mit einem Rand einer Druckausgleichsöffnung des Elektronikgehäuses verbindbar. Mit anderen Worten kann die Entgasungseinheit an der Gehäusewand des Elektronikgehäuses angeordnet und/oder in die Gehäusewand des Elektronikgehäuses eingesetzt werden ohne dass ein Fluid, insbesondere Gas, zwischen Grundkörper und Gehäusewand hindurchströmen kann.The base body can be in one piece or in several parts. The base body is preferably made of a heat-resistant and pressure-resistant material, in particular metal. The base body is particularly preferably designed as a deep-drawn sheet metal part. The base body of the pressure equalization device can typically be connected in a fluid-tight manner to an edge of a pressure equalization opening in the electronics housing. In other words, the degassing unit can be arranged on the housing wall of the electronics housing and/or inserted into the housing wall of the electronics housing without a fluid, in particular gas, being able to flow through between the base body and the housing wall.
Der Grundkörper weist zumindest eine Gasdurchtrittsöffnung auf. Die Gasdurchtrittsöffnung ist in einem an dem Elektronikgehäuse angeordneten Zustand der Entgasungseinheit an der Druckausgleichsöffnung angeordnet. Die Gasdurchtrittsöffnung kann in der Druckausgleichsöffnung oder anschließend an die Druckausgleichsöffnung anordenbar sein. Mit anderen Worten verläuft ein von einem Fluid durchströmbarer Strömungsweg durch die Druckausgleichsöffnung und die Gasdurchtrittsöffnung.The base body has at least one gas passage opening. The gas passage opening is arranged on the pressure equalization opening when the degassing unit is arranged on the electronics housing. The gas passage opening can be arranged in the pressure equalization opening or subsequent to the pressure equalization opening. In other words, a flow path through which a fluid can flow runs through the pressure compensation opening and the gas passage opening.
Der Verschlusskörper ist dazu ausgebildet, den Strömungsweg durch Verdecken der Gasdurchtrittsöffnung zu verschließen. Der Verschlusskörper ist in seiner Lage zum Grundkörper bzw. der Gasdurchtrittsöffnung veränderbar, insbesondere verschiebbar, ausgebildet. Typischerweise ist der Verschlusskörper in Form einer flachen, runden Scheibe ausgebildet. Der Verschlusskörper ist vorzugsweise aus einem hitzebeständigen und druckresistenten Material, insbesondere Metall, ausgebildet.The closure body is designed to close the flow path by covering the gas passage opening. The position of the closure body in relation to the base body or the gas passage opening can be changed, in particular slidably. Typically, the closure body is in the form of a flat, round disc. The closure body is preferably made of a heat-resistant and pressure-resistant material, in particular metal.
Die Partikelabscheidevorrichtung ist der Gasdurchtrittsöffnung auf dem aus dem Innenraum des Elektronikgehäuses in die Umgebung führenden Strömungsweg vorgelagert. Mit anderen Worten durchströmt Gas aus dem Innenraum des Elektronikgehäuses zunächst die Partikelabscheidevorrichtung und anschließend die Gasdurchtrittsöffnung. Die Partikelabscheidevorrichtung ist zum Abscheiden von Verunreinigungen ausgebildet. Die Partikelabscheidevorrichtung weist hierfür zumindest ein Abscheideelement auf. Hierdurch kann erfindungsgemäß verhindert werden, dass sich Verunreinigungen beim Ausströmen an der Gasdurchtrittsöffnung bzw. an der Kontaktstelle zwischen Grundkörper und Verschlusskörper ablagern. Dies verhindert ein Blockieren des Verschlusskörpers durch Verunreinigungen und ermöglicht ein dichtes Verschließen der Gasdurchtrittsöffnung durch den Verschlusskörper. Ferner wird ein Austreten der Verunreinigungen in die Umgebung vermieden. Das Abscheideelement, insbesondere die gesamte Partikelabscheidevorrichtung, ist vorzugsweise aus einem hitzebeständigen und druckresistenten Material, insbesondere Metall, ausgebildet.The particle separation device is located in front of the gas passage opening on the flow path leading from the interior of the electronics housing into the environment. In other words, gas from the interior of the electronics housing first flows through the particle separator and then through the gas passage opening. The particle separation device is designed to separate impurities. For this purpose, the particle separation device has at least one separation element. In this way, according to the invention, it is possible to prevent impurities from being deposited on the gas passage opening or on the contact point between the base body and the closure body as it flows out. This prevents the closure body from being blocked by impurities and enables the gas passage opening to be tightly closed by the closure body. Furthermore, the contamination is prevented from escaping into the environment. The separating element, in particular the entire particle separating device, is preferably made of a heat-resistant and pressure-resistant material, in particular metal.
Das erfindungsgemäße Abscheideelement ist auf dem Strömungsweg vorzugsweise innerhalb der Entgasungseinheit positioniert. Das Abscheideelement kann an der Entgasungseinheit, insbesondere an dem Grundkörper, angeordnet oder ausgebildet sein. Das Abscheideelement erstreckt sich grundsätzlich über den gesamten Strömungsquerschnitt und weist Maschen auf, die den Strömungsquerschnitt in Teil-Strömungsquerschnitte unterteilen.The separating element according to the invention is preferably positioned on the flow path within the degassing unit. The separating element can be arranged or formed on the degassing unit, in particular on the base body. The separating element basically extends over the entire flow cross section and has meshes that divide the flow cross section into partial flow cross sections.
Die Maschen weisen eine Maschenweite auf, die für die Größe der abzuscheidenden Verunreinigungen maßgeblich ist. Die Maschen weisen vorzugsweise unterschiedliche Hauptabmessungen auf. Insbesondere können die Maschen rechteckig, langlochförmig oder oval sein. Die Maschenweite stellt dann innerhalb einer zugehörigen Masche den geringsten Strömungsdurchmesser (die geringste Hauptabmessung) dar. Vorzugsweise kann ein übriger Strömungsdurchmesser einer Masche (eine größte Hauptabmessung) zumindest das doppelte, besonders bevorzugt zumindest das fünffache, Maß der Maschenweite aufweisen. Dies begünstigt einen geringen Strömungswiderstand des Abscheideelements bei zugleich hoher Abscheiderate.The meshes have a mesh size that is decisive for the size of the impurities to be separated. The meshes preferably have different main dimensions. In particular, the meshes can be rectangular, slot-shaped or oval. The mesh size then represents the smallest flow diameter (the smallest main dimension) within an associated mesh. Preferably, a remaining flow diameter of a mesh (a largest main dimension) can have at least twice, particularly preferably at least five times, the mesh size. This favors a low flow resistance of the separating element with a high separating rate at the same time.
Erfindungsgemäß weist das Abscheideelement eine Maschenweite von höchstens 1,0 mm, bevorzugt höchstens 0,9 mm auf. Diese Maschenweite ist für ein Zurückhalten von Fragmenten versagender Batterien sehr wirksam, ohne den Strömungswiderstand übermäßig zu erhöhen. Insbesondere können hierdurch Verunreinigungen wie Elektronikelemente bzw. Elektronikfragmente, insbesondere Batteriesplitter, effektiv abgeschieden werden.According to the invention, the separating element has a mesh size of at most 1.0 mm, preferably at most 0.9 mm. This mesh size is very effective for retaining fragments of failing batteries without unduly increasing drag. In particular, contaminants such as electronic elements or electronic fragments, in particular battery fragments, can be effectively separated in this way.
Typischerweise ist die Maschenweite bei Maschen eines Abscheideelements überwiegend gleichmäßig. Vorzugsweise weisen zumindest 60%, besonders bevorzugt zumindest 80%, der Maschen eines Abscheideelements die gleiche Maschenweite auf. Hierdurch wird ein homogenes Abscheiden über den gesamten Querschnitt des Abscheideelements erreicht.Typically, the mesh width of the meshes of a separating element is predominantly uniform. Preferably at least 60%, particularly preferably at least 80%, of the meshes of a separating element have the same mesh size. This achieves homogeneous separation over the entire cross section of the separation element.
Vorzugsweise sind die Maschen von überwiegend rechteckiger oder langlochförmiger Ausbildung. Mit anderen Worten geben die Maschen vorzugsweise einen überwiegend rechteckigen oder langlochförmigen Teilströmungsquerschnitt frei. Dies begünstigt die einfache Herstellung der Abscheideelemente.The meshes are preferably predominantly rectangular or slot-shaped. In other words, the meshes preferably release a partial flow cross section that is predominantly rectangular or in the form of a slot. This favors the simple manufacture of the separating elements.
Erfindungsgemäß kann die Entgasungseinheit einen Normalbetriebszustand einnehmen. Der Normalbetriebszustand bestimmt sich durch die Lage des Verschlusskörpers in Bezug auf den Grundkörper bei ordnungsgemäßen Betrieb des Elektronikgehäuses. Im Normalbetriebszustand befindet sich der Verschlusskörper in seiner Ausgangslage.According to the invention, the degassing unit can assume a normal operating state. The normal operating state is determined by the position of the closure body in relation to the base body when the electronics housing is operating properly. In the normal operating state, the closure body is in its initial position.
Ein möglicher Normalbetriebszustand der Entgasungseinheit kann darin bestehen, dass der Strömungsweg zwischen dem Grundkörper und dem Verschlusskörper eröffnet ist (geöffneter Normalbetriebszustand). Mit anderen Worten verschließt der Verschlusskörper den für sich durchströmbaren Grundkörper bzw. die Gasdurchtrittsöffnung in diesem Normalbetriebszustand nicht dichtend. Typischerweise ist in diesem Fall die im Strömungsweg liegende Gasdurchtrittsöffnung in dem Grundkörper von einer Membran überspannt. Die Membran ist vorzugsweise selektiv permeabel. Grundsätzlich ist die Membran für Gase durchlässig. Für Flüssigkeiten und Feststoffe ist die Membran vorzugsweise undurchlässig. Durch die Membran kann im Normalbetriebszustand ein Eintrag von Wasser in das Gehäuse verhindert oder zumindest verringert werden. Entlang des Strömungswegs kann in diesem Normalbetriebszustand eine (Gas-) Strömung durch den Grundkörper hindurch erfolgen.A possible normal operating state of the degassing unit can be that the flow path between the base body and the closure body is open (open normal operating state). In other words, in this normal operating state, the closure body does not seal the main body through which air can flow or the gas passage opening. In this case, the gas passage opening in the base body, which is in the flow path, is typically covered by a membrane. The membrane is preferably selectively permeable. In principle, the membrane is permeable to gases. The membrane is preferably impermeable to liquids and solids. In the normal operating state, the membrane can prevent or at least reduce the entry of water into the housing. In this normal operating state, a (gas) flow can take place through the base body along the flow path.
Ein alternativer möglicher Normalbetriebszustand der Entgasungseinheit kann darin bestehen, dass der Strömungsweg zwischen dem Grundkörper und dem Verschlusskörper geschlossen ist (geschlossener Normalbetriebszustand). Mit anderen Worten verschließt der Verschlusskörper in diesem Fall den für sich durchströmbaren Grundkörper bzw. die Gasdurchtrittsöffnung im Normalbetriebszustand dichtend. Ein Eintrag von Gas und/oder Wasser in das Gehäuse kann verhindert werden. Entlang des Strömungsweg kann im diesem Normalbetriebszustand eine (Gas-)Strömung durch den Grundkörper hindurch nicht erfolgen. Für einen Entgasungsvorgang bei einer definiertem Druckdifferenz kann der Verschlusskörper vorübergehend eine Durchströmung der Gasdurchtrittsöffnung entlang des Strömungswegs freigeben. In Ausführungen können dadurch auch während eines Normalbetriebs im Inneren des Gehäuses entstehende Druckspitzen schnell abgebaut werden, ohne dass die Entgasungseinheit dadurch in den Notverschlusszustand übergeht.An alternative possible normal operating state of the degassing unit can consist in the flow path between the base body and the closure body being closed (closed normal operating state). In other words, in this case the closure body sealingly closes the main body through which air can flow or the gas passage opening in the normal operating state. Entry of gas and/or water into the housing can be prevented. In this normal operating state, a (gas) flow through the base body cannot take place along the flow path. For a degassing process at a defined pressure difference, the closure body can temporarily release a flow through the gas passage opening along the flow path. In embodiments, pressure peaks that occur inside the housing during normal operation can thus be quickly reduced without the degassing unit going into the emergency shut-off state as a result.
Mit Überschreiten einer vorbestimmten Druckdifferenz (die größer als im Normalbetrieb auftretende Druckdifferenzen ist) zwischen einem Innenraum des Elektronikgehäuses und einer Umgebung des Elektronikgehäuses wechselt die Entgasungseinheit in einen Notentgasungszustand. Während eines Notentgasungsvorgangs im Notentgasungszustand wird der Verschlusskörper zunächst auf Grund des erhöhten Gasdrucks im Innenraum des Elektronikgehäuses aus seiner Lage im Normalbetriebszustand ausgelenkt, bzw. von der Gasdurchtrittsöffnung des Grundkörpers weiter beabstandet. Mit anderen Worten wird die Gasdurchtrittsöffnung bzw. der Strömungsweg durch Abheben des Verschlusskörpers von der Gasdurchtrittsöffnung geöffnet bzw. geweitet. In dem Notentgasungszustand ist der Verschlusskörper aus der Lage im Normalbetriebszustand ausgelenkt.When a predetermined pressure difference (which is greater than the pressure differences that occur during normal operation) between an interior of the electronics housing and an area surrounding the electronics housing is exceeded, the degassing unit changes to an emergency degassing state. During an emergency degassing process in the emergency degassing state, the closure body is initially deflected from its position in the normal operating state due to the increased gas pressure in the interior of the electronics housing, or is further spaced from the gas passage opening of the base body. In other words, the gas passage opening or the flow path is opened or widened by lifting the closure body from the gas passage opening. In the emergency degassing state, the closure body is deflected from the position in the normal operating state.
Während des Notentgasungszustands strömt Gas aus dem Innenraum des Elektronikgehäuses in die Umgebung. Das ausströmende Gas weist typischerweise Verunreinigungen, beispielsweise Partikel oder Kleinstelemente von Elektronikelementen, insbesondere von Batterien, insbesondere von Traktionsbatterien von Kraftfahrzeugen, auf, die in der Folge eines Elektronikdefekts, insbesondere eines Batteriedefekts, durch die Zerstörung der Elektronikelemente, insbesondere der Batterien, entstanden sind.During the emergency degassing state, gas flows out of the interior of the electronics housing into the environment. The escaping gas typically contains impurities, for example particles or very small elements from electronic elements, in particular batteries, in particular traction batteries in motor vehicles, which have arisen as a result of an electronic defect, in particular a battery defect, due to the destruction of the electronic elements, in particular the batteries.
Erfindungsgemäß ist die Entgasungseinheit dazu eingerichtet, nach einem Notentgasungsvorgang in einen Notverschlusszustand überzugehen, in welchem der Verschlusskörper die Gasdurchtrittsöffnung des Grundkörpers verschließt. Die Entgasungseinheit wird in den Notverschlusszustand überführt, indem der Verschlusskörper bei Unterschreiten einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen einem Innenraum des Elektronikgehäuses und einer Umgebung des Elektronikgehäuses nach dem Notentgasungsvorgang derart zurück verlagert wird, dass der Verschlusskörper die Gasdurchtrittsöffnung verschließt.According to the invention, the degassing unit is set up to switch to an emergency closure state after an emergency degassing process, in which the closure body closes the gas passage opening of the base body. The degassing unit is switched to the emergency closure state in that the closure body is moved back after the emergency degassing process when the pressure difference between an interior space of the electronics housing and an environment of the electronics housing falls below a predetermined level such that the closure body closes the gas passage opening.
Die vorbestimmte Druckdifferenz bei der der Verschlusskörper zurück verlagert wird, um die Entgasungseinheit vom Notentgasungszustand in den Notverschlusszustand zu überführen, kann sich von der vorbestimmten Druckdifferenz unterscheiden, bei der diese durch Verlagerung des Verschlusskörpers vom Normalbetriebszustand in den Notentgasungszustand überführt wird. Insbesondere spielen bei der Zurückverlagerung des Verschlusskörpers vom Notentgasungszustand in den Notverschlusszustand dynamische Druckanteile, welche durch die beim Notentgasungsvorgang auftretende Strömung verursacht werden, eine mitunter große Rolle.The predetermined pressure difference at which the closure body is shifted back to convert the degassing unit from the emergency degassing state to the emergency closure state can differ from the predetermined pressure difference at which this is converted from the normal operating state to the emergency degassing state by moving the closure body. In particular, dynamic pressure components, which are caused by the flow occurring during the emergency degassing process, sometimes play a major role when the closure body is moved back from the emergency degassing state to the emergency closing state.
Wird nach erfolgtem Notentgasungsvorgang die vorbestimmte Druckdifferenz zur Überführung der Entgasungseinheit Notentgasungszustand in den Notverschlusszustand einmal unterschritten, geht der Verschlusskörper in den Notverschlusszustand über und verharrt darin, selbstverständlich auch dann, wenn keine Druckdifferenz mehr an diesem angreift. Eventuell folgende Druckspitzen kann die Entgasungseinheit durch erneutes vorübergehendes Öffnen des Verschlusskörpers bei einer definierten Druckdifferenz jedoch weiterhin rasch abbauen.If, after the emergency degassing process has taken place, the predetermined pressure difference for transferring the degassing unit from the emergency degassing state to the emergency closing state is fallen below once, the closure body goes into the emergency closure state and remains there, of course, even when there is no longer any pressure difference acting on it. However, the degassing unit can continue to quickly reduce any subsequent pressure peaks by temporarily opening the closure body again at a defined pressure difference.
Mit anderen Worten verhindert in dem Notverschlusszustand der Verschlusskörper eine Durchströmung des Grundkörpers bzw. der Gasdurchtrittsöffnung und mithin der Entgasungseinheit. Indem der Verschlusskörper den Grundkörper im Notverschlusszustand undurchströmbar bzw. dicht verschließt, wird nach Abschluss des Notentgasungsvorgangs insbesondere ein Eintritt von Sauerstoff - sei es in Form von molekularen Sauerstoff aus der Umgebungsluft oder in Form von gasförmigem oder flüssigem Wasser - durch die Entgasungseinheit hindurch verhindert. Ein entstehender oder bereits entstandener Brand in dem Elektronikgehäuse wird dadurch von der Zufuhr vom für die Verbrennung erforderlichen Oxidationsmittel abgeschnitten. Das Entstehen des Brandes kann dadurch vermieden bzw. der entstandene Brand zum Erliegen gebracht werden.In other words, in the emergency closure state, the closure body prevents flow through the base body or the gas passage opening and thus the degassing unit. Because the closure body closes the base body impermeably or tightly in the emergency closure state, entry of oxygen - whether in the form of molecular oxygen from the ambient air or in the form of gaseous or liquid water - through the degassing unit is prevented after the emergency degassing process is complete. A fire that is developing or has already started in the electronics housing is thus cut off from the supply of the oxidizing agent required for combustion. The outbreak of the fire can thereby be avoided or the resulting fire can be brought to a standstill.
Die erfindungsgemäße Entgasungseinheit weist mit anderen Worten eine mit der Druckausgleichsöffnung in Reihe geschaltete Ventilanordnung auf, welche mit dem Verschlusskörper gebildet ist. Im Normalbetriebszustand kann die Ventilanordnung geöffnet, d.h. durchströmbar, oder geschlossen, d.h. undurchströmbar, sein. Während eines Notentgasungsvorgangs ist die Ventilanordnung geöffnet. In Ausführungen, in denen die Ventilanordnung während des Normalbetriebs geschlossen ist, kann die Ventilanordnung bei Einwirkung typischer während des Betriebs auftretender Drücke eröffnet werden, um im Inneren des Gehäuses auftretende Druckspitzen abzubauen, ohne dass die Entgasungseinheit dadurch in den Notverschlusszustand übergeht.In other words, the degassing unit according to the invention has a valve arrangement which is connected in series with the pressure compensation opening and is formed with the closure body. In the normal operating state, the valve arrangement can be open, i.e. flow-through, or closed, i.e. flow-blocked. The valve arrangement is open during an emergency degassing process. In versions in which the valve arrangement is closed during normal operation, the valve arrangement can be opened when exposed to typical pressures occurring during operation in order to reduce pressure peaks occurring inside the housing without the degassing unit thereby going into the emergency closing state.
Die Partikelabscheidevorrichtung ist dabei zum Abscheiden von im ausströmenden Fluid enthaltenen Verunreinigungen eingerichtet, die im Notverschlusszustand einen dichtenden Verschluss der Gasdurchtrittsöffnung durch den Verschlusskörper verhindern könnten. In dem Notverschlusszustand, der nach Abschluss des Notentgasungsvorgangs durch die erfindungsgemäße Entgasungseinheit selbsttätig eingerichtet wird, ist die Ventilanordnung nicht durchströmbar. In dem Notverschlusszustand ist der Grundkörper bzw. die Gasdurchtrittsöffnung von dem Verschlusskörper dicht verschlossen.The particle separation device is set up to separate impurities contained in the outflowing fluid, which could prevent a sealing closure of the gas passage opening by the closure body in the emergency closure state. In the emergency closing state, which is set up automatically by the degassing unit according to the invention after the end of the emergency degassing process, the valve arrangement cannot be flowed through. In the emergency closure state, the base body or the gas passage opening is tightly closed by the closure body.
Der Notentgasungsvorgang ist typischerweise durch einen großen Volumenstrom, einen hohen Druck und/oder eine hohe Temperatur des ausströmenden Gases gekennzeichnet. Bei dem Notentgasungsvorgang kann die Membran zerstört werden. Da nach Abschluss des Notentgasungsvorgangs das Verschlusselement den Grundkörper dicht verschließt, besteht dennoch nicht die Gefahr, dass Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe in das Gehäuse gelangen können.The emergency degassing process is typically characterized by a large volume flow, high pressure and/or high temperature of the outflowing gas. The membrane can be destroyed during the emergency degassing process. Since the closure element tightly closes the base body after the emergency degassing process has been completed, there is still no risk of gases, liquids or solids getting into the housing.
Vorzugsweise ist der Verschlusskörper gegen den Grundkörper vorgespannt. Bevorzugt entgegen der Richtung des im Montagezustand aus dem Innenraum des Batteriegehäuses in die Umgebung führenden Strömungswegs.The closure body is preferably prestressed against the base body. Preferably counter to the direction of the flow path leading from the interior of the battery housing into the environment in the assembled state.
Dadurch kann das Abdichten des Grundkörpers im Notverschlusszustand durch den Verschlusskörper besonders zuverlässig gewährleistet werden. Um den Verschlusskörper gegen den Grundkörper vorzuspannen, kann ein Federelement vorgesehen sein. Das Federelement kann eine, vorzugsweise zylindrische, Schraubenfeder sein. Das Federelement kann sich an einer Schutzhaube der Entgasungseinheit abstützen.As a result, the sealing of the base body in the emergency closure state can be ensured particularly reliably by the closure body. A spring element can be provided in order to prestress the closure body against the base body. The spring element can be a preferably cylindrical helical spring. The spring element can be supported on a protective hood of the degassing unit.
Die Schutzhaube ist typischerweise an dem Grundkörper gehalten. Vorzugsweise ist die Schutzhaube aus einem hitzebeständigen und druckresistenten Material, insbesondere Metall, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Schutzhaube als tiefgezogenes Blechteil ausgebildet. Die Schutzhaube weist wenigstens eine Lüftungsöffnung auf. Die wenigstens eine Lüftungsöffnung ist typischerweise am Umfang der Schutzhaube ausgebildet. Bevorzug weist die Schutzhaube mehrere Lüftungsöffnungen auf, die über den Umfang der Schutzhaube gleichmäßig verteilt ausgebildet sind. Eine solche Schutzhaube kann auch vorgesehen sein, wenn die Entgasungseinheit kein Federelement aufweist. Die Schutzhaube kann Befestigungsmittel, beispielsweise anschraubbare Befestigungslaschen, zur Anordnung an dem Elektronikgehäuse aufweisen. In diesem Fall kann ist der Grundkörper mittelbar über die Schutzhaube an dem Elektronikgehäuse befestigbar.The protective hood is typically held on the base body. The protective hood is preferably made of a heat-resistant and pressure-resistant material, in particular metal. The protective hood is particularly preferably designed as a deep-drawn sheet metal part. The protective hood has at least one ventilation opening. The at least one ventilation opening is typically formed on the periphery of the protective hood. The protective hood preferably has a plurality of ventilation openings which are distributed uniformly over the circumference of the protective hood. Such a protective hood can also be provided if the degassing unit does not have a spring element. The protective hood can have fastening means, for example fastening straps that can be screwed on, for arrangement on the electronics housing. In this case, the base body can be attached to the electronics housing indirectly via the protective hood.
In dem Notverschlusszustand kann die Gasdurchtrittsöffnung bevorzugt vollständig von dem Verschlusskörper geschlossen sein. Der Verschlusskörper wird hierbei insbesondere durch eine Axialkraft dichtend an eine einen Rand der Gasdurchtrittsöffnung des Grundkörpers bildende um laufende axiale Dichtfläche angepresst. Die Axialkraft wird bevorzugt durch das zumindest eine Federelement erzeugt.In the emergency closure state, the gas passage opening can preferably be completely closed by the closure body. In this case, the closure body is pressed in a sealing manner, in particular by an axial force, against a circumferential axial sealing surface that forms an edge of the gas passage opening of the base body. The axial force is preferably generated by the at least one spring element.
Die Gasdurchtrittsöffnung kann in dem (geschlossenen) Normalbetriebszustand vollständig von dem Verschlusskörper geschlossen sein. Hierbei kann der Verschlusskörper durch eine Axialkraft dichtend an eine einen Rand der Gasdurchtrittsöffnung des Grundkörpers bildende umlaufende axiale Dichtfläche angepresst sein. Die Dichtfläche kann an einer Dichtung ausgebildet sein, die vorzugsweise am Grundkörper gehalten ist.The gas passage opening can be completely closed by the closure body in the (closed) normal operating state. Here, the closure body can be sealed by an axial force to an edge of the gas passage Circumferential sealing surface forming the base body can be pressed on. The sealing surface can be formed on a seal, which is preferably held on the base body.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Entgasungseinheit ist in dem (geöffneten) Normalbetriebszustand der Verschlusskörper von dem Grundkörper zumindest bereichsweise durch einen Abstandhalter beabstandet. Die Entgasungseinheit kann den Abstandhalter beispielsweise zwischen Verschlusskörper und Grundkörper aufweisen. Hierdurch kann ein vollständiges Schließen der Gasdurchtrittsöffnung unterbunden werden, so dass ein Gasaustausch im Normalbetriebszustand ermöglicht wird. Der Abstandhalter ist derart ausgebildet oder an dem Grundkörper angeordnet, dass er bei einem Notentgasungsvorgang seine Wirkung verliert, so dass der Verschlusskörper in dem Notverschlusszustand zur dichtenden Anlage an dem Grundkörper kommen kann.In a preferred embodiment of the degassing unit, in the (open) normal operating state, the closure body is spaced apart from the base body at least in regions by a spacer. The degassing unit can have the spacer, for example, between the closure body and the base body. As a result, a complete closing of the gas passage opening can be prevented, so that gas exchange is made possible in the normal operating state. The spacer is designed or arranged on the base body in such a way that it loses its effect during an emergency degassing process, so that the closure body can come into sealing contact with the base body in the emergency closure state.
Besonders bevorzugt ist der Abstandhalter im Normalbetriebszustand an dem Verschlusskörper gehalten und weist eine Solltrennstelle auf, die zum Trennen des Verschlusskörpers von dem Abstandhalter in dem Notentgasungszustand ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Abstandhalter zwischen der Schutzhaube und dem Verschlusskörper, insbesondere koaxial zu dem Federelement, angeordnet. Weiter bevorzugt durchdringt der Abstandhalter eine Durchgangsausnehmung der Schutzhaube. Dies ermöglicht eine Führung des Verschlusskörpers durch den Abstandhalter beim Auslenken des Verschlusskörpers. Der Abstandhalter kann besonders bevorzugt auf einer Außenseite der Schutzhaube einen Anschlag aufweisen, der die Bewegung des Verschlusskörpers in Richtung des Grundkörpers beschränkt. Vorzugsweise ist der Abstandhalter mit der Schutzhaube durch ein Sicherungsmittel verschränkt, wobei das Sicherungsmittel den Anschlag aufweist.The spacer is particularly preferably held on the closure body in the normal operating state and has a predetermined separation point which is designed to separate the closure body from the spacer in the emergency degassing state. The spacer is preferably arranged between the protective hood and the closure body, in particular coaxially to the spring element. More preferably, the spacer penetrates a through-hole in the protective hood. This enables the closure body to be guided by the spacer when the closure body is deflected. The spacer can particularly preferably have a stop on an outside of the protective hood, which limits the movement of the closure body in the direction of the base body. The spacer is preferably interlocked with the protective hood by a securing means, the securing means having the stop.
Die Solltrennstelle kann zur Trennung in Folge mechanischer und/oder thermischer Belastung ausgebildet sein.The intended separation point can be designed for separation as a result of mechanical and/or thermal stress.
Bevorzugt kann die Solltrennstelle als eine Kerbstelle im Abstandhalter ausgebildet sein, wobei die Kerbstelle unter Druckbeaufschlagung durch das ausströmende Gas beim Notentgasungsvorgang bricht.The predetermined separation point can preferably be formed as a notch in the spacer, with the notch breaking under pressure from the escaping gas during the emergency degassing process.
Besonders bevorzugt ist die Solltrennstelle als Verbindungsmittel ausgebildet, durch das der Verschlusskörper an dem Abstandhalter gehalten ist, wobei das Verbindungsmittel bei einer Temperatur von höchstens 250°C, vorzugsweise höchstens 200°C, besonders bevorzugt höchstens 150°C, seine Verbindungsfähigkeit verliert. Vorzugsweise besteht der Abstandhalter aus einem solchen Material. Die vorgenannten Temperaturen können insbesondere eine Erweichungstemperatur oder eine Schmelztemperatur kennzeichnen. Dadurch kann auf einfache Weise erreicht werden, dass bei einem Notentgasungsvorgang, bei welchem heiße Gase aus dem Innenraum des Gehäuses ausströmen, die Solltrennstelle ihre Festigkeit zumindest insoweit verliert, dass der Abstandhalter nicht mehr in der Lage ist, den Verschlusskörper zu halten.The predetermined separation point is particularly preferably designed as a connecting means by which the closure body is held on the spacer, the connecting means losing its ability to connect at a temperature of no more than 250°C, preferably no more than 200°C, particularly preferably no more than 150°C. The spacer preferably consists of such a material. The aforementioned temperatures can in particular indicate a softening point or a melting point. This makes it easy to ensure that during an emergency degassing process in which hot gases flow out of the interior of the housing, the predetermined separation point loses its strength at least to the extent that the spacer is no longer able to hold the closure body.
In dem Notverschlusszustand kann der Verschlusskörper der erfindungsgemäßen Entgasungseinheit durchgängig umlaufend an dem Grundkörper anliegen, um diesen dicht zu verschließen. Hierzu kann der Grundkörper zumindest ein Dichtelement aufweisen, dass beispielsweise in einer Nut gehalten sein kann. Durch das Dichtelement kann der Grundkörper im Notverschlusszustand besonders zuverlässig abgedichtet werden. Das Dichtelement ist vorzugsweise im Strömungsschatten einer Haltestruktur, beispielsweise einer Nutwand, angeordnet. Eine Beschädigung des Dichtelements durch heißes Gas, welches die Druckausgleichseinrichtung bei einem Notentgasungsvorgang durchströmt, kann dadurch auf ein für die Funktionserfüllung nötiges Maß beschränkt oder im günstigsten Fall vollständig vermieden werden. Besonders bevorzugt ist das Dichtelement aus einem hitzebeständigen Material, insbesondere aus einem Silikon oder einem Fluorkautschuk, ausgebildet. Hierdurch kann eine Beschädigung des Dichtelements weiter vermieden werden.In the emergency closure state, the closure body of the degassing unit according to the invention can be in continuous circumferential contact with the base body in order to seal it tightly. For this purpose, the base body can have at least one sealing element that can be held in a groove, for example. The base body can be sealed particularly reliably in the emergency closure state by the sealing element. The sealing element is preferably arranged in the flow shadow of a holding structure, for example a groove wall. Damage to the sealing element by hot gas, which flows through the pressure equalization device during an emergency degassing process, can thereby be limited to the extent necessary for the performance of the function or, in the most favorable case, be avoided completely. The sealing element is particularly preferably made from a heat-resistant material, in particular from a silicone or a fluorinated rubber. As a result, damage to the sealing element can be further avoided.
Die Entgasungseinheit kann einen Notentgasungsdorn aufweisen. Der Notentgasungsdorn kann von dem Verschlusskörper zu der Membran hin abragen. Bei einem Notentgasungsvorgang wird die Membran durch den starken und schnellen Druckanstieg im Innenraum des Elektronikgehäuses zu dem Notentgasungsdorn hin ausgelenkt, welcher sie zerstört. Durch das Zerstören der Membran wird der Strömungswiderstand der Entgasungseinheit verringert, so dass der Notentgasungsvorgang besonders schnell ablaufen kann.The degassing unit can have an emergency degassing mandrel. The emergency degassing mandrel can protrude from the closure body towards the membrane. During an emergency degassing process, the membrane is deflected towards the emergency degassing mandrel by the sharp and rapid pressure increase in the interior of the electronics housing, which destroys it. Destroying the membrane reduces the flow resistance of the degassing unit, so that the emergency degassing process can take place particularly quickly.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Entgasungseinheit weist die Partikelabscheidevorrichtung zumindest ein weiteres, bevorzugt zumindest zwei weitere, Abscheideelemente auf. Die Abscheideelemente sind vorzugsweise strömungstechnisch in Reihe geschaltet. Vorzugsweise nimmt die Maschenweite der Abscheideelemente entlang des aus dem Innenraum des Batteriegehäuses in die Umgebung führenden Strömungswegs ab. Hierdurch kann der Abscheidegrad der Partikelabscheidevorrichtung erhöht werden. In Ausführungen bildet der Grundkörper zumindest eines der Abscheideelemente aus. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eines der Abscheideelemente an dem Grundkörper befestigt sein.In a preferred embodiment of the degassing unit, the particle separation device has at least one further, preferably at least two further, separating elements. The separating elements are preferably connected in series in terms of flow. The mesh size of the separating elements preferably decreases along the flow path leading from the interior of the battery housing into the environment. As a result, the degree of separation of the particle separation device can be increased. In embodiments, the base body forms at least one of the separating elements. Alternatively or additionally, at at least one of the separating elements can be attached to the base body.
Bevorzugt weist die Partikelabscheidevorrichtung zumindest ein Abscheideelement zur Tiefenfiltration auf. Vorzugsweise beträgt die Maschenweite des Abscheideelements zur Tiefenfiltration höchstens 0,5 Millimeter, bevorzugt höchstens 0,3 Millimeter. Weiter bevorzugt ist das Abscheideelement zur Tiefenfiltration den übrigen Abscheideelementen auf dem aus dem Innenraum des Batteriegehäuses in die Umgebung führenden Strömungsweg nachgeschaltet. Hierdurch kann der Abscheidegrad der Partikelabscheidevorrichtung weiter verbessert werden. Das Abscheideelement zur Tiefenfiltration kann beispielsweise ein Metallfaservlies und/oder einen Metallschaum umfassen.The particle separation device preferably has at least one separation element for depth filtration. The mesh width of the separating element for depth filtration is preferably at most 0.5 millimeters, preferably at most 0.3 millimeters. More preferably, the separating element for depth filtration is downstream of the other separating elements on the flow path leading from the interior of the battery housing into the environment. As a result, the degree of separation of the particle separation device can be further improved. The separating element for depth filtration can, for example, comprise a metal fiber fleece and/or a metal foam.
Die Entgasungseinheit kann als eine einzige bauliche Einheit ausgebildet sein. Typischerweise weist die bauliche Einheit in einem Zustand der Entgasungseinheit vor Anordnung an dem Elektronikgehäuse einen festen Verbund ihrer Komponenten (beispielsweise Grundkörper, Partikelabscheidevorrichtung, Dichtungen, Schutzhaube, Verschlusskörper, Federelement und/oder Membran) auf. Die Komponenten der baulichen Einheit sind zumindest verliersicher aneinandergehalten, insbesondere unlösbar miteinander verbunden. Mit anderen Worten sind die Einzelkomponenten der Entgasungseinheit derart aneinandergehalten, dass die bauliche Einheit als ein Stück an dem Elektronikgehäuse anordenbar ist. Dies vereinfacht die Montage der Entgasungseinheit an dem Elektronikgehäuse.The degassing unit can be designed as a single structural unit. Typically, the structural unit has a fixed assembly of its components (for example base body, particle separation device, seals, protective hood, closure body, spring element and/or membrane) in a state of the degassing unit before it is arranged on the electronics housing. The components of the structural unit are at least held together in a captive manner, in particular connected to one another in a non-detachable manner. In other words, the individual components of the degassing unit are held together in such a way that the structural unit can be arranged as one piece on the electronics housing. This simplifies the assembly of the degassing unit on the electronics housing.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Entgasungseinheit mehrere, besonders bevorzugt zwei, bauliche Einheiten auf. Vorzugsweise ist eine der baulichen Einheiten in einem an dem Elektronikgehäuse angeordneten Zustand der Entgasungseinheit als ein Außenteil überwiegend außerhalb des Elektronikgehäuses und eine der baulichen Einheiten als ein Innenteil überwiegend innerhalb des Elektronikgehäuses angeordnet. Hierdurch kann die benötigte Raumforderung der Entgasungseinheit flexibel an den vorhandenen Bauraum innerhalb und außerhalb des Elektronikgehäuses angepasst werden.In a preferred embodiment, the degassing unit has several, particularly preferably two, structural units. When the degassing unit is arranged on the electronics housing, one of the structural units is preferably arranged as an outer part predominantly outside the electronics housing and one of the structural units as an inner part is arranged predominantly inside the electronics housing. As a result, the required space requirement of the degassing unit can be flexibly adapted to the existing space inside and outside the electronics housing.
Vorzugsweise ist das Außenteil zur Anordnung an der Druckausgleichsöffnung an einer Außenseite der Gehäusewand und das Innenteil zur Anordnung an derselben Druckausgleichsöffnung an einer Innenseite der Gehäusewand ausgebildet. Typischerweise ist das Außenteil und/oder das Innenteil fluiddicht an der Gehäusewand angeordnet. Vorzugsweise überragt das Innenteil die Druckausgleichsöffnung des Elektronikgehäuses vollumfänglich in radialer Richtung. Hierdurch kann die Dichtwirkung der Entgasungseinheit erhöht werden, da ein Überdruck im Innenraum des Elektronikgehäuses zur Anpressung des Innenteils an die Gehäusewand führt.The outer part is preferably designed to be arranged at the pressure equalization opening on an outside of the housing wall and the inner part is designed to be arranged at the same pressure equalization opening on an inside of the housing wall. The outer part and/or the inner part is typically arranged in a fluid-tight manner on the housing wall. The inner part preferably protrudes over the entire circumference in the radial direction over the pressure equalization opening of the electronics housing. As a result, the sealing effect of the degassing unit can be increased, since overpressure in the interior of the electronics housing leads to the inner part being pressed against the housing wall.
Weiter vorzugsweise bilden das Außenteil und das Innenteil im an dem Elektronikgehäuse angeordneten Zustand der Entgasungseinheit den Strömungsweg durch die Entgasungseinheit aus. Mit anderen Worten ist das Außenteil dem Innenteil auf dem Strömungsweg fluidisch nachgeschaltet bzw. stromabwärts angeordnet. Hierdurch wird die Flexibilität der Entgasungseinheit in Bezug auf die Anordnung an dem Elektronikgehäuse weiter verbessert.More preferably, the outer part and the inner part form the flow path through the degassing unit when the degassing unit is arranged on the electronics housing. In other words, the outer part is arranged fluidically downstream of the inner part on the flow path. This further improves the flexibility of the degassing unit in relation to the arrangement on the electronics housing.
Vorzugsweise greift, insbesondere durchgreift, in einem an dem Elektronikgehäuse angeordneten Zustand der Entgasungseinheit das Außenteil oder das Innenteil die Druckausgleichsöffnung des Elektronikgehäuses. Besonders bevorzugt greifen sowohl das Außenteil als auch das Innenteil in die Druckausgleichsöffnung des Elektronikgehäuses ein. Hierdurch kann eine optimale Nutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums erreicht werden.When the degassing unit is in a state on the electronics housing, the outer part or the inner part preferably grips, in particular grips through, the pressure equalization opening of the electronics housing. Particularly preferably, both the outer part and the inner part engage in the pressure equalization opening of the electronics housing. In this way, an optimal use of the available installation space can be achieved.
Weiter vorzugsweise ist das Außenteil an dem Innenteil, insbesondere fluiddicht, anordenbar. Typischerweise sind das Außenteil und das Innenteil aneinandergehalten. In diesem Fall bildet die Entgasungseinheit nach Anordnung an dem Elektronikgehäuse einen mehrteiligen Grundkörper aus, der die Druckausgleichsöffnung durchgreift bzw. durchragt. Die Teile des Grundkörpers sind nach Anordnung der baulichen Einheiten an dem Elektronikgehäuse unmittelbar aneinander angeordnet. Dies ist vorteilhaft hinsichtlich der Abdichtung der Entgasungseinheit zur Gehäusewand. Zudem kann eine der baulichen Einheiten mittels der anderen baulichen Einheit am Elektronikgehäuse befestigt werden, wodurch die Anzahl der Befestigungsmittel verringert werden kann.More preferably, the outer part can be arranged on the inner part, in particular in a fluid-tight manner. Typically, the outer part and the inner part are held together. In this case, the degassing unit, after being arranged on the electronics housing, forms a multi-part base body which penetrates or protrudes through the pressure equalization opening. After the structural units have been arranged on the electronics housing, the parts of the base body are arranged directly next to one another. This is advantageous with regard to the sealing of the degassing unit to the housing wall. In addition, one of the structural units can be fastened to the electronics housing by means of the other structural unit, as a result of which the number of fastening means can be reduced.
Alternativ können die baulichen Einheiten jeweils für sich zur Befestigung an der Gehäusewand des Elektronikgehäuses ausgebildet sein. Der Grundkörper der Entgasungseinheit ist in diesem Fall mehrteilig ausgebildet. In einem am Elektronikgehäuse angeordneten Zustand der Entgasungseinheit ist der Grundkörper bzw. sind Teile des Grundkörpers sowohl an der dem Innenraum zugewandten Seite als auch an der der Umgebung zugewandten Seite der Gehäusewand des Elektronikgehäuses angeordnet. Die Teile des Grundkörpers können lediglich mittelbar aneinander angeordnet sein.Alternatively, the structural units can each be designed individually for attachment to the housing wall of the electronics housing. In this case, the base body of the degassing unit is designed in several parts. In a state of the degassing unit arranged on the electronics housing, the base body or parts of the base body are arranged both on the side of the housing wall of the electronics housing facing the interior space and on the side facing the environment. The parts of the base body can only be arranged indirectly next to one another.
Vorzugsweise weisen die baulichen Einheiten die Komponenten der Entgasungseinheit nach deren funktionalen Zusammenhang auf. Beispielsweise können die baulichen Einheiten jeweils die Komponenten im Zusammenhang mit Teilfunktionen „Partikel abscheiden“ sowie „Verschließen der Gasdurchtrittsöffnung“ der Entgasungseinheit aufweisen. Typischerweise weist das Außenteil die Gasdurchtrittsöffnung und die Kontaktfläche mit dem Verschlusskörper auf (Teilfunktion „Verschließen der Gasdurchtrittsöffnung“). Typischerweise ist die Partikelabscheidevorrichtung innerhalb des Innenteils an dem Grundkörper angeordnet und/oder ausgebildet (Teilfunktion „Partikel abscheiden“). Vorzugsweise ist ein Abscheideelement der Partikelabscheidevorrichtung an dem Grundkörperteil des Innenteils ausgebildet. Hierdurch kann die Anordnung der mehreren baulichen Einheiten an dem Elektronikgehäuse vereinfacht werden.The structural units preferably have the components of the degassing unit according to their functional relationship. For example, the structural units can each Have components in connection with sub-functions “separate particles” and “close the gas passage opening” of the degassing unit. The outer part typically has the gas passage opening and the contact surface with the closure body (subfunction “closing the gas passage opening”). Typically, the particle separation device is arranged and/or formed inside the inner part on the base body (partial function “separate particles”). A separating element of the particle separating device is preferably formed on the base body part of the inner part. In this way, the arrangement of the multiple structural units on the electronics housing can be simplified.
Erfindungsgemäßes ElektronikgehäuseElectronics housing according to the invention
In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt ferner ein Elektronikgehäuse, insbesondere ein Batteriegehäuse, insbesondere für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit einer erfindungsgemäßen Entgasungseinheit. Die Entgasungseinheit ist typischerweise an einer Gehäusewand des Elektronikgehäuses angeordnet. Der Grundkörper ist typischerweise an der Gehäusewand gehalten. Die Gehäusewand kann eine Durchgangsausnehmung aufweisen, in die der Grundkörper eingesetzt sein kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper die Gehäusewand durchragt. Vorzugsweise sind in dem Batteriegehäuse elektrochemische Energiespeicherzellen angeordnet. Insofern betrifft die Erfindung auch eine Batterie. Die Energiespeicherzellen können Lithium-Ionen-Zellen sein.An electronics housing, in particular a battery housing, in particular for a traction battery of a motor vehicle, with a degassing unit according to the invention also falls within the scope of the present invention. The degassing unit is typically arranged on a housing wall of the electronics housing. The base body is typically held on the housing wall. The housing wall can have a through-hole into which the base body can be inserted. In particular, it can be provided that the base body protrudes through the housing wall. Electrochemical energy storage cells are preferably arranged in the battery housing. In this respect, the invention also relates to a battery. The energy storage cells can be lithium-ion cells.
Die Entgasungseinheit kann mehrere, insbesondere zwei, bauliche Einheiten aufweisen. Eine erste bauliche Einheit mit dem Verschlusskörper ist vorzugsweise an der Außenseite des Elektronikgehäuses angeordnet. Eine zweite bauliche Einheit mit der Partikelabscheidevorrichtung ist vorzugsweise an der Innenseite des Elektronikgehäuses angeordnet. Die beiden baulichen Einheiten können jeweils fluiddicht an dem Elektronikgehäuse anliegen.The degassing unit can have several, in particular two, structural units. A first structural unit with the closure body is preferably arranged on the outside of the electronics housing. A second structural unit with the particle separation device is preferably arranged on the inside of the electronics housing. The two structural units can each be in fluid-tight contact with the electronics housing.
Entgasungsverfahrendegassing process
Zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden ein Verfahren zum Entgasen eines Elektronikgehäuses, insbesondere eines Batteriegehäuses, insbesondere für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, beschrieben. Das Elektronikgehäuse weist eine oben beschriebene, erfindungsgemäße Entgasungseinheit auf. Das Elektronikgehäuse ist mithin ein oben beschriebenes, erfindungsgemäßes Elektronikgehäuse.For further explanation of the present invention, a method for degassing an electronics housing, in particular a battery housing, in particular for a traction battery of a motor vehicle, is described below. The electronics housing has a degassing unit according to the invention as described above. The electronics housing is therefore an electronics housing according to the invention as described above.
In einem ersten Schritt des Verfahrens wird ein Gasaustausch zwischen dem Innenraum des Gehäuses und der Umgebung durchgeführt. Die erfindungsgemäße Entgasungseinheit befindet sich in dem geöffneten Normalbetriebszustand. Der Gasaustausch erfolgt durch die Partikelabscheidevorrichtung, die Membran und zwischen dem Verschlusskörper und dem Grundkörper hindurch. Mit anderen Worten strömt das Gas zum Druckausgleich entlang des Strömungsweges, der im diesem Normalbetriebszustand der Druckausgleichseinrichtung zwischen dem Verschlusselement und dem Grundkörper eröffnet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass sich die Entgasungseinheit in dem geschlossenen Normalbetriebszustand befindet und ein Gasaustausch unterbunden ist. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Entgasungseinheit im Normalbetriebszustand grundsätzlich geschlossen ist und bei typischerweise im Normalbetrieb auftretenden Druckdifferenzen öffnet, um diesen Druck rasch abzubauen, jedoch ohne in einen Notöffnungszustand überzugehen. Diese Funktion kann immer dann zum Tragen kommen, wenn die konkret einwirkende Druckdifferenz unterhalb der „vorbestimmten Druckdifferenz“ zur Überführung in den Notentgasungszustand bleibt.In a first step of the method, a gas exchange is carried out between the interior of the housing and the environment. The degassing unit according to the invention is in the open normal operating state. The gas exchange takes place through the particle separation device, the membrane and between the closure body and the base body. In other words, to equalize the pressure, the gas flows along the flow path that is open between the closure element and the base body in this normal operating state of the pressure equalization device. Alternatively it can be provided that the degassing unit is in the closed normal operating state and gas exchange is prevented. In addition, it is possible for the degassing unit to be basically closed in the normal operating state and to open in the event of pressure differences that typically occur in normal operation, in order to quickly reduce this pressure, but without going into an emergency opening state. This function can always come into play when the actually acting pressure difference remains below the "predetermined pressure difference" for the transition to the emergency degassing state.
In einem zweiten Schritt wird ein Notentgasungsvorgang durchgeführt. Bei dem Notentgasungsvorgang kann insbesondere heißes Gas unter hohem Druck mit einem großen Volumenstrom aus dem Innenraum des Elektronikgehäuses in die Umgebung austreten. Das Gas kann Verunreinigungen mitführen, beispielsweise Partikel und/oder Kleinstfragmente der im Elektronikgehäuse angeordneten Elektronik. Die Partikelabscheidevorrichtung scheidet die mitgeführten Verunreinigungen vor dem Durchströmen der Gasdurchtrittsöffnung ab, so dass eine Ablagerung der Verunreinigungen an der Kontaktstelle zwischen dem Grundkörper und dem Verschlusskörper verhindert wird. Bei dem Notentgasungsvorgang kann die Membran zerstört werden. Hierdurch kann das Austreten des Gases aus dem Innenraum erleichtert werden.In a second step, an emergency degassing process is carried out. During the emergency degassing process, in particular, hot gas under high pressure can escape from the interior of the electronics housing into the environment with a large volume flow. The gas can carry impurities, for example particles and/or very small fragments of the electronics arranged in the electronics housing. The particle separation device separates the entrained contaminants before they flow through the gas passage opening, so that the contaminants are prevented from being deposited at the contact point between the base body and the closure body. The membrane can be destroyed during the emergency degassing process. This can make it easier for the gas to escape from the interior.
In einem dritten Schritt wird die Gasdurchtrittsöffnung durch den Verschlusskörper verschlossen. Die Entgasungseinheit geht mit anderen Worten in den Notverschlusszustand über. Durch das dichte Verschließen des Grundkörpers bzw. der Gasdurchtrittsöffnung kann verhindert werden, dass Gase und/oder Flüssigkeiten, insbesondere sauerstoffhaltige Gase bzw. Flüssigkeiten, in das Gehäuse einströmen. Wenn der Notentgasungsvorgang durch einen Defekt von in dem Elektronikgehäuse angeordneten elektrochemischen Energiespeicherzellen ausgelöst wurde, kann durch das Abdichten des Elektronikgehäuses dem Entstehen eines Brandes entgegengewirkt werden bzw. ein bereits entstandener Brand zum Erlöschen gebracht werden.In a third step, the gas passage opening is closed by the closure body. In other words, the degassing unit changes to the emergency closure state. By tightly closing the base body or the gas passage opening, it is possible to prevent gases and/or liquids, in particular gases or liquids containing oxygen, from flowing into the housing. If the emergency degassing process was triggered by a defect in the electrochemical energy storage cells arranged in the electronics housing, the occurrence of a fire can be counteracted by sealing the electronics housing or a fire that has already started can be extinguished.
Wenn der Verschlusskörper gegen den Grundkörper vorgespannt ist, kann der Verschlusskörper bei dem Notentgasungsvorgang von dem Grundkörper abgehoben werden. Dies kann gegen die Wirkung eines den Verschlusskörper vorspannenden Federelements geschehen. Indem der Verschlusskörper von dem Grundkörper weiter abgehoben wird, kann ein besonders großer durchströmbarer Querschnitt freigegeben werden, um den Notentgasungsvorgang zu erleichtern.If the closure body is prestressed against the base body, the closure body can be lifted off the base body during the emergency degassing process. This can be done against the action of a spring element that pretensions the closure body. By further raising the closure body from the base body, a particularly large cross-section through which a flow can flow can be released in order to facilitate the emergency degassing process.
Wenn der Verschlusskörper in dem geöffneten Normalbetriebszustand durch einen Abstandhalter von dem Grundkörper beabstandet ist, kann der Abstandhalter während des Notentgasungsvorgangs zerstört werden. Dadurch verliert der Abstandhalter seine Wirkung, so dass der Verschlusskörper nach Abschluss des Notentgasungsvorgangs in dem Notverschlusszustand dichtend an dem Grundkörper zur Anlage kommen kann. Unter einer Zerstörung des Abstandhalters wird insofern insbesondere verstanden, dass dieser seine Form und/oder Festigkeit zumindest soweit verliert, dass er nicht mehr in der Lage ist, den Verschlusskörper auf Abstand von dem Grundkörper zu halten. Vorzugsweise wird eine Solltrennstelle des Abstandhalters bei dem Notentlüftungsvorgang gebrochen und/oder aufgeschmolzen.If the closure body is spaced apart from the base body by a spacer in the open normal operating state, the spacer can be destroyed during the emergency degassing process. As a result, the spacer loses its effect, so that after the end of the emergency degassing process, the closure body can come into sealing contact with the base body in the emergency closure state. Destruction of the spacer means in particular that it loses its shape and/or strength at least to the extent that it is no longer able to keep the closure body at a distance from the base body. A predetermined separation point of the spacer is preferably broken and/or melted during the emergency venting process.
Figurenlistecharacter list
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, den Patentansprüchen sowie anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigen. Die zuvor genannten und noch weiter ausgeführten Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen, zweckmäßigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein. Die in der Zeichnung gezeigten Merkmale sind derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. In der Zeichnung zeigen:
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1a eine erfindungsgmäße Entgasungseinheit als eine einzige bauliche Einheit mit einem Grundkörper und einer Partikelabscheidevorrichtung, in einer schematischen Perspektivansicht auf eine einem Elektronikgehäuse im Einbauzustand zugewandte Seite; -
1b die Entgasungseinheit von1a in einer schematischen Perspektivansicht auf eine dem Elektronikgehäuse im Einbauzustand abgewandten Seite; -
1c ein Abscheideelement einer Partikelabscheidevorrichtung für eine erfindungsgemäße Entgasungseinheit, in einer ausschnittsweisen schematischen Draufsicht; -
2a die Entgasungseinheit von1a und1b in einem Normalbetriebszustand, bei dem die Entgasungseinheit einen Strömungsweg zum Druckausgleich eröffnet, in einer schematischen Schnittansicht; -
2b die Entgasungseinheit von2a in einer vergrößerten, ausschnittsweisen Schnittansicht; -
3a die Entgasungseinheit von1a und1b während eines Notentlüftungsvorgangs, bei dem ausströmendes Gas das Verschlusselement gegen die Wirkung eines Federelements weiter von dem Grundkörper abhebt, in einer schematischen Schnittansicht; -
3b die Entgasungseinheit von3a in einer vergrößerten, ausschnittsweisen Schnittansicht; -
4a die Entgasungseinheit von1a und1b in einem Notverschlusszustand, bei dem der Gasaustausch durch die Entgasungeinheit unterbunden ist, in einer schematischen Schnittansicht; -
4b die Entgasungseinheit von4a in einer vergrößerten, ausschnittsweisen Schnittansicht; -
5 eine weitere erfindungsgemäße Entgasungseinheit mit zwei baulichen Einheiten vor Anordnung an einem Elektronikgehäuse in einer schematischen, perspektivischen Schnittansicht; -
6 ein erfindungsgemäßes Elektronikgehäuse, an welchem die weitere erfindungsgemäße Entgasungseinheit von5 angeordnet ist in einer schematischen, perspektivischen Schnittansicht. -
7 ein weiteres erfindungsgemäßes Elektronikgehäuse, an welchem eine weitere erfindungsgemäße Entgasungseinheit als eine einzige bauliche Einheit angeordnet ist, in einer schematischen Schnittansicht.
-
1a a degassing unit according to the invention as a single structural unit with a base body and a particle separating device, in a schematic perspective view of a side facing an electronics housing in the installed state; -
1b the degassing unit of1a in a schematic perspective view of a side facing away from the electronics housing in the installed state; -
1c a separating element of a particle separating device for a degassing unit according to the invention, in a partial schematic top view; -
2a the degassing unit of1a and1b in a normal operating state, in which the degassing unit opens a flow path for pressure compensation, in a schematic sectional view; -
2 B the degassing unit of2a in an enlarged, fragmentary sectional view; -
3a the degassing unit of1a and1b during an emergency ventilation process, in which escaping gas lifts the closure element further from the base body against the action of a spring element, in a schematic sectional view; -
3b the degassing unit of3a in an enlarged, fragmentary sectional view; -
4a the degassing unit of1a and1b in an emergency closure state, in which the gas exchange is prevented by the degassing unit, in a schematic sectional view; -
4b the degassing unit of4a in an enlarged, fragmentary sectional view; -
5 another degassing unit according to the invention with two structural units before arrangement on an electronics housing in a schematic, perspective sectional view; -
6 an electronic housing according to the invention, to which the further degassing unit according to the invention5 is arranged in a schematic, perspective sectional view. -
7 a further electronics housing according to the invention, on which a further degassing unit according to the invention is arranged as a single structural unit, in a schematic sectional view.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Entgasungseinheit 10 dient zum Gasaustausch zwischen einem Innenraum 14 und einer Umgebung 16 eines Elektronikgehäuses 18, vergleiche
Der Grundkörper 12 weist einen zylinderförmigen Hohlkörperabschnitt 24 und einen Kranzabschnitt 26 auf. Der Hohlkörperabschnitt 24 des Grundkörpers 12 bildet in der vorliegenden Ausführungsform ein Abscheideelement 28a einer Partikelabscheidevorrichtung 30 der Entgasungseinheit 10 aus.The
Die Entgasungseinheit 10 weist in der vorliegenden Ausführungsform eine Schutzhaube 32 auf. Die Schutzhaube 32 dient dem Schutz der Entgasungseinheit 10. Mit anderen Worten verhindert die Schutzhaube 32 den unbeabsichtigten oder ungewollten Eingriff in den Innenraum der Entgasungseinheit 10. Zudem wird der Innenraum der Entgasungseinheit 10, insbesondere der Grundkörper 12, vor makroskopischen Verunreinigungen aus der Umgebung 16 (
Die Schutzhaube 32 ist an dem Grundkörper 12 bzw. dem Kranzabschnitt 26 gehalten. Die Schutzhaube 32 umgreift hier mittels mehrerer Haken 36 den Kranzabschnitt 26 des Grundkörpers 12 (wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein Haken 36 mit einem Bezugszeichen versehen ist). Bevorzugt werden die Haken 36 der Schutzkappe 32 während der Herstellung der Entgasungseinheit 10 bei Anordnung der Schutzkappe 32 am Grundkörper 12 durch plastisches Umformen ausgebildet. Hierdurch wird eine besonders günstige und sichere Verbindung der Schutzhaube 32 am Grundkörper 12 erreicht.The
Die Entgasungseinheit 10 weist Befestigungslaschen 38 auf, die bei der vorliegenden Ausführungsform an der Schutzhaube 32 ausgebildet sind. Die Befestigungslaschen 38 dienen der Befestigung der Entgasungseinheit 10 an dem Elektronikgehäuse 18 (
Das Abscheideelement 28a weist eine Vielzahl von Maschen 40, die in dem Abscheideelement 28a strukturiert und über die Fläche des Abscheideelements 28a gleichmäßig verteilt ausgebildet sind.The separating
Ein Verschlusskörper 44 ist zwischen dem Grundkörper 12 und der Schutzhaube 32 angeordnet. Der Verschlusskörper 44 ist zum vollständigen Verschließen einer Gasdurchtrittsöffnung 46 ausgebildet. Der Verschlusskörper 44 wird mittels eines Federelements 48, hier einer zylindrischen Spiralfeder, vorgespannt, die sich gegen die Schutzhaube 32 abstützt.A
In
Die Gasdurchtrittsöffnung 46 des Grundkörpers 12 ist bedingt durch den Abstandhalter 50 unverschlossen, wodurch zwischen dem Verschlusskörper 44 und dem Grundkörper 12 ein Strömungsweg 54 eröffnet ist. Die Gasdurchtrittsöffnung 46 ist von einer selektiv permeablen Membran 56 überspannt. Die Membran 56 ist für Gase durchlässig. Flüssigkeiten und Feststoffe werden von der Membran 56 zurückgehalten. Die Gasdurchtrittsöffnung 46 ist vorliegend als eine durchgängige Öffnung ausgebildet. Die Gasdurchtrittsöffnung 46 kann ebenso in mehrere Teilöffnungen, insbesondere gitterartig, unterteilt sein. Die Membran 56 kann dann an Stegen zwischen den Teilöffnungen anliegen.The gas passage opening 46 of the
Für einen Druckausgleich kann Gas entlang des Strömungsweges 54 durch die Partikelabscheidevorrichtung 30, die Membran 56, die Gasdurchtrittsöffnung 46, zwischen dem Verschlusskörper 44 und dem Grundkörper 12 hindurch und durch die Lüftungsöffnungen 34 in der Schutzhaube 32 strömen. Auf diese Weise ist ein Gasaustausch sowohl aus dem Elektronikgehäuse 18 heraus als auch aus der Umgebung 16 in das Elektronikgehäuse 18 hinein möglich.For pressure equalization, gas can flow along the
Die Partikelabscheidevorrichtung 30 weist neben dem im zylinderförmigen Hohlkörperabschnitt 24 ausgebildeten Abscheideelement 28a ein weiteres Abscheideelement 28b auf, welches unterhalb der Gasdurchtrittsöffnung 46 am Kranzabschnitt 26 des Grundkörpers 12 angeordnet ist. Das Abscheideelement 28b kann hinsichtlich der Ausbildung der Maschen 40 identisch mit dem Abscheideelement 28a sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Abscheideelement 28b eine geringere Maschenweite 42 als das Abscheideelement 28a aufweist, beispielsweise 0,5 mm.In addition to the separating
Der Grundkörper 12 weist eine hitzebeständige Dichtung 58 auf. Die hitzebeständige Dichtung 58 ist ringartig und umfänglich geschlossen ausgebildet. Die hitzebeständige Dichtung 58 und der Grundkörper 12 sind hier unlösbar miteinander verbunden.The
Der Grundkörper 12 weist eine am Umfang durchgängig umlaufende, geschlossen ausgebildete Bördelkante 60 auf, die aus dem Kranzabschnitt 26 hervorragt und die hitzebeständige Dichtung 58 radial nach innen weisend hintergreift. Mit anderen Worten wird die hitzebeständige Dichtung 58 von der Bördelkante 60 am radial äußeren Rand gefasst. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden darüber hinaus das Abscheideelement 28b sowie die selektiv permeable Membran 56 durch die Bördelkante 60 gefasst. Hierdurch kann auf besonders günstige Weise mit nur einem Bördelvorgang eine Klemmverbindung zwischen den vorgenannten Komponenten erfolgen.The
Die Entgasungseinheit 10 ist als eine einzige bauliche Einheit ausgebildet, wobei in der gezeigten Ausführungsform alle Komponenten der Entgasungseinheit (Grundkörper 12, Partikelabscheidevorrichtung 30, Schutzhaube 32, Verschlusskörper 44, Federelement 48, Abstandhalter 50, Sicherungsstift 52, Membran 56 und hitzebeständige Dichtung 58) einen festen Verbund bilden, d.h. zumindest verliersicher aneinandergehalten sind. Die Komponenten sind darüber hinaus untrennbar, d.h. nicht zerstörungsfrei lösbar aneinandergehalten.The degassing
Das ausströmende Gas kann Verunreinigungen (nicht gezeigt), beispielsweise Fragmente, Splitter und/oder Partikel enthalten, die mittels der Abscheideelemente 28a, 28b der Partikelabscheidevorrichtung 30 zurückgehalten werden. Mit anderen Worten wird verhindert, dass die Verunreinigungen in die Umgebung 16 gelangen oder sich an den Kontaktflächen zwischen Verschlusskörper 44 und Grundkörper 12 bzw. hitzebeständiger Dichtung 58 ablagern. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein ordnungsgemäßes fluiddichtes Verschließen der Entgasungseinheit 10 in einem nachgelagerten Notverschlusszustand der Entgasungseinheit 10 erfolgen kann.The outflowing gas can contain impurities (not shown), for example fragments, splinters and/or particles, which are retained by means of the
Zu Beginn des Notentgasungsvorgangs wird die Membran 56 durch den ansteigenden Druck im Innenraum 14 (
Bei dem Notentgasungsvorgang wird eine Solltrennstelle 64 des Abstandhalters 50 zerstört, wodurch der Verschlusskörper 44 von dem den Sicherungsstift 52 aufweisenden Abstandhalter 50 getrennt wird. Hier besteht die Solltrennstelle 64 des Abstandhalters 50 aus einem Verbindungsmittel an der Kontaktfläche zwischen Abstandhalter 50 und Verschlusskörper 44, das einen Schmelzpunkt von weniger als 200°C aufweist, beispielsweise einem Klebstoff. Durch das heiße, aus dem Gehäuse 18 ausströmende Gas wird das Verbindungsmittel der Solltrennstelle 64 bei dem Notentgasungsvorgang erhitzt und verliert seine Verbindungsfähigkeit. Der Verschlusskörper 44 wird von dem Abstandhalter 50 getrennt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Solltrennstelle 64 beispielsweise als Kerbe (nicht gezeigt) im Abstandhalter 50 ausgebildet ist und eine Trennung in Folge der Druckbeaufschlagung des ausströmenden Gases erfolgt. Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass Teile des Abstandhalters 50 nach der Trennung am Verschlusskörper 44 verbleiben.During the emergency degassing process, a
Der Abstandhalter 50 kann sich in dem Notverschlusszustand in seiner Ausgangslage (siehe
Die Entgasungseinheit 10 weist hier mehrere, nämlich genau zwei bauliche Einheiten und einen mehrteiligen Grundkörper 12 auf. Die baulichen Einheiten sind im vorliegenden Fall als ein Innenteil 70 und ein Außenteil 72 ausgebildet. Das Innenteil 70 und das Außenteil 72 sind über den Grundkörper 12 jeweils mit dem Rand der Druckausgleichsöffnung 68 des Elektronikgehäuses 18 verbindbar. Hierzu weisen das Innenteil 70 und das Außenteil 72 jeweils zumindest einen Teil des mehrteiligen Grundkörpers 12 auf. Zur fluiddichten Anordnung zwischen der Gehäusewand 20 und dem Grundkörper 12, weisen in der gezeigten Ausführungsform sowohl das Innenteil 70 als auch das Außenteil 72 je eine Dichtung 22 auf. Ebenso kann vorgesehen sein, dass lediglich das Innenteil 70 oder das Außenteil 72 die Dichtung 22 aufweist.The degassing
Das Abscheideelement 28a ist im Hohlkörperabschnitt 24 des Grundkörpers 12 ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform fasst der Hohlkörperabschnitt 24 an seinem der Gehäusewand 20 zugewandten Ende über eine Verbördelung einen Stutzenabschnitt 74 des Grundkörpers 12, der zum Eindringen in die Druckausgleichsöffnung 68 ausgebildet ist. Am Umfang des Stutzenabschnitts 74 ist die Dichtung 22 angeordnet.The separating
Der Teil des Grundkörpers 12 am Außenteil 72 ist ringartig ausgebildet. An einer der Gehäusewand 20 zugewandten Seite des Außenteils 72 ist die Dichtung 22 innerhalb einer umlaufenden Nut des Grundkörpers 12 angeordnet. Auf einer der Gehäusewand 20 abgewandten Seite des Grundkörpers 12 weist das Außenteil 72 die hitzebeständige Dichtung 58 auf, die in einer weiteren umlaufenden Nut des Grundkörpers 12 angeordnet ist. Die hitzebeständige Dichtung 58 ragt aus dem Grundkörper 12 hervor und dem Verschlusskörper 44 entgegen. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Verschlusskörper 44 im verschlossenen Zustand umfänglich an der hitzebeständigen Dichtung 58 anliegt. In der vorliegenden Ausführungsform ist neben der hitzebeständigen Dichtung 58 eine zusätzliche hitzebeständige Hilfsdichtung 76 vorgesehen. Die hitzebeständige Hilfsdichtung 76 ist hier mit kleineren Querschnittsabmessungen ausgebildet und radial weiter innenliegend am Grundkörper 12 angeordnet als die hitzebeständige Dichtung 58. Hierdurch kann die Dichtwirkung erhöht werden.The part of the
Die Entgasungseinheit 10 weist zudem eine Schutzhaube 32 mit Lüftungsöffnungen 34 auf. Die Schutzhaube 32 umgreift das Grundkörperteil des Außenteils 72 an dessen Umfang. Die Schutzhaube 32 weist Befestigungslaschen 38 auf, die zur unmittelbaren Befestigung der Schutzhaube 32 an der Gehäusewand 20 ausgebildet sind. Das Außenteil 72 wird über die Schutzhaube 32 an der Gehäusewand 20 befestigt. Das Grundkörperteil des Außenteils 72 wird mittelbar über die Schutzhaube 32 an der Gehäusewand 20 befestigt.The degassing
Das Grundkörperteil des Innenteils 70 weist eine Befestigungsöse 78 zur unmittelbaren Befestigung an der Gehäusewand 20 des Elektronikgehäuses 18 auf. Die Befestigungsöse 78 ist hier am Hohlkörperabschnitt 24 des Grundkörpers 12 ausgebildet.The base body part of the
Die Partikelabscheidevorrichtung 30 und das Grundkörperteil des Innenteils 70 sind zumindest unverlierbar aneinandergehalten. Der Grundkörper 12 bzw. das Grundkörperteil des Innenteils 70 und die Partikelabscheidevorrichtung 30 sind darüber hinaus untrennbar, d.h. nicht zerstörungsfrei lösbar aneinandergehalten. Das Innenteil 70 ist mit Bezug auf eine Entgasungsrichtung aus dem Innenraum 14 in die Umgebung 16 des Elektronikgehäuses 18 zur Anordnung an einer Innenseite des Elektronikgehäuses 18 ausgebildet.The
Die Schutzhaube 32, der Verschlusskörper 44, das Federelement 48, die hitzebeständige Dichtung 58, die hitzebeständige Hilfsdichtung 72 und das Grundkörperteil des Außenteils 72 sind zumindest unverlierbar aneinandergehalten. Der Grundkörper 12 bzw. das Grundkörperteil des Außenteils 72 und die Schutzhaube 32 sind darüber hinaus untrennbar, d.h. nicht zerstörungsfrei lösbar aneinander befestigt. Der Verschlusskörper 44, das Federelement 48, die hitzebeständige Dichtung 58 und die hitzebeständige Hilfsdichtung 72 Bestandteile sind zwischen dem Grundkörperteil des Außenteils 72 und der Schutzhaube 32 eingeschlossen. Das Außenteil 72 ist mit Bezug auf eine Entgasungsrichtung aus dem Innenraum 14 in die Umgebung 16 des Elektronikgehäuses 18 zur Anordnung an einer Außenseite des Elektronikgehäuses 18 ausgebildet.The
Ein Druckanstieg im Innenraum 14 des Elektronikgehäuses 18 bewirkt ein Abheben des Verschlusskörpers 44 vom Grundkörper 12 bzw. von der hitzebeständigen Dichtung 58. Der Verschlusskörper 44 wird entgegen der Federkraft des Federelements 48 vom Grundkörper 12 weg ausgelenkt. In der Folge der Auslenkung des Verschlusskörpers 44 entsteht ein Strömungsweg 54 (siehe
Da hier ein Gasaustausch im Normalbetriebszustand der Entgasungseinheit 10 nicht vorgesehen ist, kann auf eine selektiv permeable Membran 56 (siehe
Der Grundkörper 12 ist an dem Rand der Druckausgleichsöffnung 68 des Elektronikgehäuses 18 angeordnet. Der Rand der Druckausgleichsöffnung 68 weist eine Fase auf, an der die Dichtung 22 der Entgasungseinheit 18 positioniert ist. Der Grundkörper 12 ist in der gezeigten Ausführungsform einteilig ausgebildet.The
In der gezeigten Ausführungsform weist die Partikelabscheidevorrichtung 30 neben dem Abscheideelement 28a und 28b ein Abscheideelement 28c zur Tiefenfiltration auf. Das Abscheideelement 28c zur Tiefenfiltration ist in der gezeigten Ausführungsform zwischen den Abscheideelementen 28a und 28b angeordnet, die das Abscheideelement 28c zur Tiefenfiltration in seiner Position innerhalb der Entgasungseinheit 10 fixieren. Hierdurch kann eine Entgasungseinheit besonders einfach mit einem Abscheideelement 28c zur Tiefenfiltration ausgerüstet werden, ohne konstruktive Änderungen vornehmen zu müssen. Es könnte auch vorgesehen sein, dass das Abscheideelement 28c zur Tiefenfiltration den Abscheideelementen 28a und 28b auf dem Strömungsweg 54 vom Innenraum 14 in die Umgebung 16 nachgeschalten ist (nicht näher dargestellt).In the embodiment shown, the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Entgasungseinheitdegassing unit
- 1212
- Grundkörperbody
- 1414
- Innenrauminner space
- 1616
- UmgebungVicinity
- 1818
- Elektronikgehäuseelectronics housing
- 2020
- Gehäusewandhousing wall
- 2222
- Dichtungpoetry
- 2424
-
Hohlkörperabschnitt des Grundkörpers 12Hollow body section of the
base body 12 - 2626
-
Kranzabschnitt des Grundkörpers 12Crown section of the
body 12 - 28a, 28b, 28c28a, 28b, 28c
- Abscheideelementeseparation elements
- 3030
- Partikelabscheidevorrichtungparticle separator
- 3232
- Schutzhaubeprotective hood
- 3434
- Lüftungsöffnungenvents
- 3636
-
Haken der Schutzhaube 32
Guard hook 32 - 3838
- Befestigungslaschenmounting tabs
- 4040
- Maschenmeshes
- 4242
- Maschenweitemesh size
- 4444
- Verschlusskörperclosure body
- 4646
- Gasdurchtrittsöffnunggas passage opening
- 4848
- Federelementspring element
- 5050
- Abstandhalterspacers
- 5252
- Sicherungsstiftlocking pin
- 5454
- Strömungswegflow path
- 5656
- Membranmembrane
- 5858
- Hitzebeständige DichtungHeat resistant seal
- 6060
- Bördelkantebeaded edge
- 6262
- Notentgasungsdornemergency degassing mandrel
- 6464
- Solltrennstellepredetermined separation point
- 6868
- Druckausgleichsöffnungpressure equalization opening
- 7070
-
Innenteil des Grundkörpers 12Inner part of the
body 12 - 7272
-
Außenteil des Grundkörpers 12Outer part of the
body 12 - 7474
- Stutzenabschnittnozzle section
- 7676
- Hitzebeständige HilfsdichtungHeat resistant auxiliary seal
- 7878
- Befestigungsöseattachment eyelet
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- DE 102019100094 A1 [0005]DE 102019100094 A1 [0005]
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WO2023078721A1 (en) | 2023-05-11 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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