DE1195830B

DE1195830B - Batterieverschlussstopfen

Info

Publication number: DE1195830B
Application number: DEA31251A
Authority: DE
Inventors: Otto Jache
Original assignee: Accumulatorenfabrik Sonnenschein GmbH
Current assignee: Accumulatorenfabrik Sonnenschein GmbH
Priority date: 1959-01-31
Filing date: 1959-01-31
Publication date: 1965-07-01

Description

Batterieverschlußstopfen Zusatz zum Patent: 1119 351 Die Erfindung bezieht sich auf einen Batterieverschlußstopfen, in dessen zwischen dem durchbohrten Deckel und Boden gebildeter Kammer ein als Rückschlagventil wirkendes, durch Eigenfederung in Schließstellung belastetes Entgasungsventil eingebaut ist, dessen Schließkörper nach Patent 1119 351 in Gestalt eines Flachventilkörpers aus einer mit einem Dichtungsrand ausgestatteten Scheibe und einem aus einem Stück mit dieser Scheibe bestehenden Führungszapfen bzw. Führungseinsenkung gebildet ist, die als elastische Membran unter Eigenspannung durch den Deckel gegen den Rand der Bodenbohrung der flach dosenförmigen Kammer dichtungsschlüssig gedrückt ist.
Blei-Akkumulatoren normaler Größe besitzen für gewöhnlich einen flüssigen Elektrolyten. Bei Kleinstakkumulatoren mit flüssigem Elektrolyten bereitet jedoch die Ausbildung eines kippsicheren Verschlusses wegen der erforderlichen geringen Abmessungen erhebliche Schwierigkeiten und ist mit hohen Kosten verbunden. Es ist deshalb üblich, den Elektrolyten derartiger Kleinstakkumulatoren durch aufsaugende Mittel möglichst weitgehend festzulegen, ihm Verdickungsmittel zuzusetzen oder den Elektrolyten in den Zustand eines Gels zu überführen, wodurch der Verschluß für die Entgasungsöffnung einfacher und raumsparender ausgeführt werden kann.
Bei Akkumulatoren mit festgelegtem, eingedicktem oder gelartigem Elektrolyten hat sich aber gezeigt, daß diese trotz Verwendung gleichen Plattenmaterials gegenüber Akkumulatoren mit flüssigem Elektrolyten eine wesentlich größere Selbstentladung und damit im geladenen, teilentladenen oder entladenen Zustand eine geringere Lagerbeständigkeit aufweisen. Weiterhin konnte beobachtet werden, daß nach Ablauf einer bestimmten Lagerzeit bei geladenen Batterien ein plötzlicher, sehr starker Kapazitätsschwund einsetzt, der in Kürze zur vollständigen Entladung der Batterie führt. Bei näherer Untersuchung dieses Vorganges wurde festgestellt, daß ausschließlich die negativen Elektroden von diesem Kapazitätsschwund betroffen sind. Dieser Vorgang ist so zu erklären, daß während einer längeren Lagerung eine allmähliche Verarmung an Elektrolyt an der Oberfläche der negativen Platten eintritt, wodurch die wirksame Masse der Platten der Einwirkung des in der Zelle vorhandenen Sauerstoffs ausgesetzt wird und das in sehr fein verteilter Form vorliegende metallische Blei zunächst oxydiert und dann durch die Gegenwart der Schwefelsäure in Bleisulfat übergeführt wird.
Um dieser erhöhten Neigung zur Selbstentladung bei Akkumulatoren mit festem, eingedicktem oder festgelegtem Elektrolyten entgegenzuwirken und dabei gleichzeitig der Forderung nach Kippsicherheit zu genügen, die vor allem bei Kleinstakkumulatoren wegen der vorwiegenden Verwendung derselben in tragbaren Geräten besteht, ist bereits vorgeschlagen, das Elektrolytvolumen möglichst groß im Vergleich zum Volumen des über dem Plattensatz liegenden Gasraumes auszuführen.
Eine wesentliche Verbesserung wird noch dadurch erreicht, daß als einzige Entgasungsöffnung ein gemäß dem Hauptpatent ausgebildetes, durch Eigenfederung in Schließrichtung belastetes Flachventil vorgesehen wird, und erfindungsgemäß zwischen dem Dichtungsrand des nur schwach belasteten Ventilkörpers und dem Ventilsitz ein zusätzliches Dichtungsmittel flüssiger, vorzugsweise hochviskoser oder pastöser Art eingebettet wird.
Durch die möglichst große Ausführung des Elektrolytvolumens im Vergleich zum Volumen des über dem Plattensatz liegenden Gasraumes wird unter Aufrechterhaltung der Kippsicherheit des Akkumulators die Oberfläche der Elektroden, insbesondere die der negativen Platten, der Einwirkung des Sauerstoffs weitgehend entzogen, und es kann nur die in dem beliebig klein gehaltenen Gasraum vorhandene Sauerstoffmenge auf die wirksame Masse der negativen Platten einwirken, so daß der Kapazitätsschwund auf ein für die praktischen Erfordernisse zulässiges Minimum beschränkt wird. Durch die erfindungsgemäße Einbettung des zusätzlichen flüssigen Dichtungsmittels in das Entgasungsventil wird gleichzeitig ein verbesserter Abschluß des Gasraumes gegen das Eindringen von Sauerstoff aus der Umgebungsluft erzielt, indem der Entgasungsvorgang beim Anheben des Ventilkörpers vom Dichtungsrand kurzzeitig durch einen Flüssigkeitsfilm verzögert wird, bis der Film. unter dem weiteren Ansteigen des inneren überdruckes nach Art eines Schnappverschlusses abreißt. Dadurch wird plötzlich ein so großer Entgasungsquerschnitt freigegeben, daß der Entgasungsvorgang in ganz kurzer Zeit erfolgen kann und dabei das Eindringen von sauerstoffhaltiger atmosphärischer Luft weitestgehend verhindert wird. Auf diese Weise kann nur die geringe, im Gasraum der Zelle enthaltene Sauerstoffmenge auf die negativen Platten einwirken, wodurch nur eine geringfügige Kapazitätsverminderung hervorgerufen wird. Der Zutritt von Luftsauerstoff wird jedoch unterbunden, und eine vollständige Oxydation bzw. Entladung der negativen Platten kann nicht mehr erfolgen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es dabei von besonderem Vorteil, als zusätzliches Dichtungsmittel ein hydrophobes Material zu benutzen, wie beispielsweise Silikonöl oder Fett. Bei Verwendung eines insbesondere hochviskosen Silikonöles mit einer eine starke Haftung des Ventilkörpers auf dem Ventilsitz erzeugenden Konsistenz wird erreicht, daß der im Zelleninneren entstehende Druck zum Öffnen des Ventils wesentlich größer wird als der Druck, unter dem der Ventilkörper beim Schließen sich -auf den Dichtungsrand aufsetzt.
Ein Ausführungsbeispiel eines Kleinstakkumulators gemäß der Erfindung sei nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben.
Die zeichnerische Darstellung des Akkumulators beschränkt sich dabei auf den Deckel mit Entgasungsöffnung und einem der im Hauptpatent dargestellten Ausführungsbeispiele eines Batterieverschlußstopfens. Das in üblicher Weise ausgebildete Batteriegefäß B mit den eingesetzten Plattensätzen P ist mittels des Zellendeckels 1 dicht verschlossen. Der Gasraum oberhalb der Plattensätze P ist auf eine Minimalhöhe H beschränkt. Der Zellendeckel l ist mit der flachen kreisförmigen Vertiefung 2 versehen, deren Boden 3 den Sitz 3' für einen flachen Ventilkörper aus elastischem Material bildet. Im Zentrum besitzt die flache Vertiefung 2 eine Bohrung 18, die in das Zelleninnere führt.
Nach oben ist die Vertiefung mit einer Abschlußplatte 6 abgedeckt, die mit Entgasungslöchern 7 und einem nach unten weisenden zentrischen Ansatz 17 versehen ist. Der Ansatz 17 erstreckt sich so weit nach unten, daß die Abdeckplatte 6 auf dem elastischen kreisförmigen Plattenteil 13 des Ventilkörpers 16 einen leichten Druck ausübt, so daß dieser mit seinem Dichtungsrand 12 auf dem Ventilsitz 3' dichtend aufliegt.
Der Boden 3 der Vertiefung 2 ist nahe dem Rand der Bohrung 18 mit einem ringförmigen Wall 20 versehen, welcher das Ausfließen eines auf den Boden zwischen diesem Wall und der inneren Wand der Vertiefung eingebrachten zusätzlichen Dichtungsmittels 21 verhindert. Als zusätzliches Dichtungsmittel eignen sich Flüssigkeiten oder pastöse Stoffe, die mit dem Elektrolyten nicht mischbar sind, beispielsweise Öle oder konsistente Fette. Als besonders wirksam haben sich hochviskose Öle mit ausgeprägt hydrophoben Eigenschaften, wie beispielsweise Silikonöle, erwiesen, welche weder das Gefäßmaterial noch den Ventilkörper angreifen.
Die Anwendung eines zusätzlichen Dichtungsmittels ist insofern von besonderer Bedeutung, als dadurch ein Ventil benutzt werden kann, das bereits bei geringen überdrücken im Zelleninneren frei öffnet, ohne daß bei ruhendem Ventil Gasdurchtritte möglich sind.

Claims

Patentansprüche: 1. Batterieverschlußstopfen, indessen zwischen dem durchbohrten Deckel und Boden gebildeter Kammer ein als Rückschlagventil wirkendes, durch Eigenfederung in Schließrichtung belastetes Entgasungsventil eingebaut ist, dessen Schließkörper nach Patent 1119 351 aus einer an sich bekannten elastischen Membran gebildet ist, die unter Eigenspannung durch den Deckel gegen den Rand der Bodenbohrung der flach dosenförmigen Kammer dichtungsschlüssig gedrückt ist und die Membran als Flachventilkörper aus einer mit Dichtungsrand ausgestatteten Scheibe und einem mit dieser Scheibe aus einem Stück bestehenden Führungszapfen bzw. Führungseinsenkung besteht, dadurch gekennzeichn e t, daß zwischen dem Dichtungsrand (12) des Flachventilkörpers (16) und dem Ventilsitz (3') ein zusätzliches Dichtungsmittel (21) flüssiger oder pastöser Art eingebettet ist. z. Batterieverschlußstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Dichtungsmittel (21) aus hydrophober Materie, beispielsweise Silikonölen oder Fetten, besteht. 3. Batterieverschlußstopfen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Dichtungsmittel (21) aus einem hochviskosen Silikonöl mit einer eine so starke Haftung des Ventilkörpers (16) auf dem Ventilsitz (3') erzeugenden Konsistenz besteht, daß zur Lösung der Haftung eine die den Ventilkörper gegen den Ventilsitz pressende Eigenspannung übersteigende entgegenwirkende Druckkraft erforderlich ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 93 043, 865158, 849 865, 880 458; österreichische Patentschrift Nr. 29 061; britische Patentschrift Nr. 676181; C.Drotschmann, »Blei-Akkumulatoren«,1951; S.122.