DE1160516B - Verfahren zum fluessigkeitsdichten Verschliessen eines aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Sammlergehaeuses und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum fluessigkeitsdichten Verschliessen eines aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Sammlergehaeuses und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

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DE1160516B
DE1160516B DEB61494A DEB0061494A DE1160516B DE 1160516 B DE1160516 B DE 1160516B DE B61494 A DEB61494 A DE B61494A DE B0061494 A DEB0061494 A DE B0061494A DE 1160516 B DE1160516 B DE 1160516B
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grooves
heated
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Robert Bosch GmbH
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: HOIm
Deutsche Kl.: 21b-1/01
Nummer: 1160 516
Aktenzeichen: B 61494 VI b / 21 b
Anmeldetag: 2. März 1961
Auslegetag: 2. Januar 1964
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum flüssigkeitsdichten Verschließen des aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Gehäuses eines mehrzelligen elektrischen Sammlers mit einem Deckel, der gleichfalls aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt und an seiner Unterseite mindestens zur Aufnahme der Randzonen der Zellentrennwände mit Nuten versehen ist.
Aus thermoplastischem Kunststoff bestehende Werkstücke lassen sich bekanntlich durch Kalt- oder Warmverschweißen festhaftend miteinander verbinden. Zu diesem Zweck werden die zu verbindenden Oberflächenzonen der Kunststoffteile erweicht, und zwar beim Kaltverschweißen durch Bestreichen mit einem chemischen Lösungsmittel oder beim Warmverschweißen durch Einwirkung von Wärme. Dann preßt man die Teile gegeneinander, so daß die aufgeweichten Oberflächenschichten ineinanderfließen, und läßt die Verbindung anschließend erstarren.
Es ist zwar sehr einfach, die Verbindungszonen des Deckels mit dem Gehäuse mit einem Lösungsmittel aufzuweichen, jedoch ergeben sich nach dem Zusammenpressen solcher angelöster Teile lange Wartezeiten, bis das Lösungsmittel wieder verdunstet und die Verbindung der Teile hinreichend ausgehärtet ist. Beim Warmschweißen besteht dieser Nachteil nicht, weil die erkaltenden Kunststoffteile sehr schnell erstarren. In diesem Fall bereitet jedoch die Wärmezufuhr erhebliche Schwierigkeiten, weil sie im wesentlichen auf die zu verschweißenden Flächen beschränkt bleiben muß. Gelingt dies nicht hinreichend, wird also die Umgebung der Schweißzone zu stark erwärmt, dann ergeben sich unvermeidliche Formveränderungen und undichte Schweißnähte.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, die zum Schmelzen erforderliche Wärme von innen her an die zu verschweißenden Flächen heranzubringen. Man benötigt dazu jedoch Hochfrequenzfelder, also sehr teure Einrichtungen. Außerdem muß man Zusatzstoffe mit großem elektrischen bzw. magnetischem Verlustfaktor in die Schweißzone hineinlegen, um dort eine ausreichende Wärmekonzentration zu erreichen.
Nach einem anderen bekannten Verfahren führt man längs oder quer zur Berührungsfläche zwischen dem Kunststoffgehäuse und dem aufzuschweißenden Deckel einen elektrisch geheizten Glühdraht hindurch, der den thermoplastischen Kunststoff vorübergehend zum Schmelzen bringt. Abgesehen davon, daß dieses Verfahren umständlich und nicht sehr zuverlässig ist, lassen sich mit ihm lediglich die Außenwände eines Gehäuses, nicht aber etwaige Zellen-Verfahren zum flüssigkeitsdichten Verschließen
eines aus thermoplastischem Kunststoff
bestehenden Sammlergehäuses und Einrichtung
zur Durchführung des Verfahrens
Anmelder:
Robert Bosch G.m.b.H.,
Stuttgart W, Breitscheidstr. 4
Als Erfinder benannt:
Oskar Maier, Hildesheim
trennwände mit dem Deckel verschweißen, da die Polköpfe der in das Sammlergehäuse eingesetzten Plattensätze das Hindurchführen des Glühdrahtes verhindern. Auch erschwert die eng auf die Umgebung des Glühdrahtes beschränkte Erwärmung das erforderliche Zusammenpressen der Kunststoffteile beim Schweißen. Eine verhältnismäßig dünne Schweißzone erfordert zudem eine hohe Maßhaltigkeit der miteinander zu verschweißenden Teile, wenn sich ein flüssigkeitsdichter Sitz des Deckels ergeben soll. Der vorgefertigte Deckel muß aber möglichst paßgerecht auf den Gehäusewänden aufsitzen, ein Nachteil, der bekanntlich auch beim Anlöten auftritt, weil das Lösungsmittel im wesentlichen nur die benetzten Oberflächenschichten haftfähig, nicht aber die Werkstücke formbar machen kann.
Ein wesentlich besseres Verfahren zum flüssigkeitsdichten Warmverschweißen eines aus thermoplastischem Kunststoff hergestellten Sammlergehäuses mit einem ebenfalls aus thermoplastischem Kunststoff vorgefertigtem Deckel der eingangs erwähnten Art, besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Randzonen sämtlicher Gehäusewände durch eine deren Form angepaßte Heizvorrichtung und die entsprechenden Zonen der Deckelunterseite gleichfalls durch eine ihrer Form angepaßte Heizvorrichtung vor dem Zusammensetzen dieser beiden Teile so weit erwärmt werden, bis der Werkstoff der zu verbindenden Flächenabschnitte derart erweicht ist, daß die nach dem Entfernen der Heizvorrichtungen aufeinandergesetzten und gegeneinandergepreßten Teile fest und dicht miteinander verschweißen.
Dieses ohne Rücksicht auf die Höhe und Anzahl etwaiger Zellentrennwände auf beliebige Gehäuseformen anwendbare Schweißverfahren ergibt eine be-
309 777/93
sonders feste Verbindung der Teile, wenn man die Deckelunterseite so ausbildet, daß die Öffnungsbreite der im Deckel angeordneten Nuten etwas kleiner bemessen wird als die Breite der in diese Nuten hineinzuschiebenden Randzonen der Gehäusewände.
Durch diese Maßnahme wird bezweckt, daß die Nuten an der Unterseite des Deckels bei dessen Aufsetzen zunächst keinen ausreichenden Raum zum Einschieben der Gehäusewände bieten. Infolgedessen müssen die Randzonen der Gehäusewände, da sie in die Nuten nicht hineinpassen, dann beim Aufpressen des Deckels eine für die Festigkeit der Verschweißung nützliche Werkstoffstauung und -verdichtung hervorrufen, bevor sie in die Nuten eindringen können.
An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zusammenhang mit einem dreizeiligen Sammlergehäuse und einem Deckel für dieses Gehäuse erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 den Kunststoffdeckel samt Heizvorrichtung im Schnitt,
F i g. 2 den Oberteil des dazugehörigen Gehäuses samt Heizvorrichtung im Schnitt,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Heizvorrichtung nach F i g. 2 und
Fig. 4 — a bis c — stufenweise die Verschweißung der Teile.
Ein aus thermoplastischem Kunststoff gepreßter Deckel 1 für ein dreizelliges Batteriegehäuse mit den Einfüllöffnungen 2 zur Aufnahme von Verschlußstopfen und den üblichen, in der Zeichnung nicht dargestellten, Polkopföffnungen, hat auf seiner Unterseite durchgehende Nuten 3, deren Anordnung den Oberkanten eines Batteriegehäuses entspricht. Der Querschnitt der Nuten 3 ist nach außen hin etwas erweitert.
Unterhalb des Deckels 1 ist eine Heizvorrichtung 4 schematisch dargestellt, auf deren dem Deckel zugekehrter Seite Heizleisten 5 hervortreten, die in ihrer räumlichen Form den Deckelnuten 3 angepaßt sind. Über einen Stromanschluß 7 werden am Fußende der Heizleisten 5 angeordnete Glühdrähte mit elektrischem Strom versorgt. Sobald die Heizleisten ihre vorgegebene Temperatur erreicht haben, wird die Heizvorrichtung 4 der Deckelunterseite soweit als möglich genähert, ohne jedoch diesen zu berühren, damit der durch die Wärmestrahlung der Heizleisten 5 nahezu flüssig werdende Kunststoff der Deckelnuten nicht mit den Heizleisten verklebt. Die Führung des Deckels, die Bewegung der Heizvorrichtung und die Dauer des Heizvorganges werden durch automatisch arbeitende Vorrichtungen gesteuert, deren Arbeitsdaten durch Versuche festgelegt sind.
Zur gleichen Zeit wird in entsprechender Weise den Oberkanten 9 des dreizelligen KunststoffgehäuseslO eine zweite Heizvorrichtung 11 genähert, deren im Querschnitt U-förmige Heizleisten 12 von über einen Stromanschluß 13 aufgeheizten Glühdrähten 14 erwärmt werden und ihre Wärme an die Randzonen der Gehäusekanten 9 weiterleiten. Sobald der Werkstoff der miteinander zu verbindenden Flächenabschnitte ausreichend erweicht ist, werden die Heizvorrichtungen 4 und 11 entfernt, der Deckel auf das Gehäuse aufgesetzt und die beiden Teile so gegeneinandergepreßt, daß sie fest und dicht miteinander verschweißen.
Die in F i g. 3 dargestellte Draufsicht auf die Heizleisten 12 der Vorrichtung 11 gibt ein Bild von den Abmessungen der beim Aufdrücken des Deckels auf das Gehäuse hergestellten Schweißnaht und zeigt bei 15 je eine Unterbrechung. An diesen Stellen werden die beiden Zellentrennwände nicht mit dem Deckel verschweißt, der hier je eine Öffnung aufweist, durch die in bekannter Weise die Plattenanschlüsse benachbarter Zellen hindurchgeführt sind. Nach dem Aufsetzen des Deckels auf das Gehäuse werden diese Plattenanschlüsse durch Zellenverbinder stromleitend überbrückt.
Der sich bei Anwendung des geschilderten Schweißverfahrens ergebende Verbindungsvorgang vollzieht sich nach den in F i g. 4, a bis c, dargestellten Querschnitten durch die Schweißzone. Beim Beginn des Zusammendrückens von Deckel und Gehäuse verformen sich die entsprechend angewärmten Zonen der beiden Teile nach Fig. 4a, Fig. 4c zeigt den Endzustand nach vollzogenem Zusammenpressen der beiden Teile und Fig. 4b einen Zwischenzustand. Voraussetzung dafür, daß die Schweißzone an allen Berührungsflächen zwischen Deckel und Gehäuse den Endzustand nach Fig. 4c annimmt, ist die gleichmäßige Erwärmung der Heizleisten 5 und 12 der Heizvorrichtungen 4 und 11, die auch in einer gemeinsamen Heizvorrichtung zusammengefaßt sein können. Die Heizleisten bestehen, mindestens im Kern, aus gut wärmeleitendem Metall wie Kupfer.
Eine einfachere Heizvorrichtung ergibt sich, wenn man an Stelle von Strahlungswärme mit Heißluft arbeitet, die den Heizvorrichtungen zugeführt wird. Diese erhalten dann auf ihrer den aufzuheizenden Kunststoffzonen zugekehrten Seite eine Vielzahl von Düsen, durch die Heißluft oder ein erhitztes inertes Gas hindurchgeblasen wird. Durch die Anzahl oder den Öffnungsquerschnitt der Düsen läßt sich die Wärmeabgabe beispielsweise an den Gehäuse- und Deckelenden leicht korrigieren. Diese für die Massenfertigung geeignete Heizvorrichtung vermeidet auch bei Maßabweichungen der Kunststoffteile innerhalb verhältnismäßig großer Toleranzgrenzen, daß Kunststoff an die Heizvorrichtung anklebt.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum flüssigkeitsdichten Verschließen des aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Gehäuses eines mehrzelligen elektrischen Sammlers mit einem Deckel, der gleichfalls aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt und an seiner Unterseite mindestens zur Aufnahme der Randzonen der Zellentrennwände mit Nuten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzonen sämtlicher Gehäusewände durch eine deren Form angepaßte Heizvorrichtung und die entsprechenden Zonen der Deckelunterseite gleichfalls durch eine ihrer Form angepaßte Heizvorrichtung vor dem Zusammensetzen dieser beiden Teile so weit erwärmt werden, bis der Werkstoff der zu verbindenden Flächenabschnitte derart erweicht ist, daß die nach dem Entfernen der Heizvorrichtungen auseinandergesetzten und gegeneinandergepreßten Teile fest und dicht miteinander verschweißen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsbreite der im Deckel angeordneten Nuten etwas kleiner bemessen wird, als die Dicke der in die Nuten eindringenden Randzonen der Zellentrennwände sowie Gehäusewände.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung auf ihrer den aufzuheizenden Kunststoffzonen zugekehrten Seite wärmestrahlende metallische Heizleisten aufweist.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung auf ihrer den aufzuheizenden Kunststoffzonen zugekehrten Seite eine Vielzahl längs dieser Zonen angeordneter Düsen aufweist, durch die ein heißes Gas hindurchgeblasen wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 867 712, 840 668;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 042 679.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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