DE1299055B - Dichtungsanordnung fuer ein Gehaeuse und zugeordneten Deckel einer elektrischen Sammlerbatterie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für ein Gehäuse und zugeordneten Deckel einer elektrischen Sammlerbatterie, wobei das Gehäuse und der Deckel im Eingriff miteinander stehende Nuten und Federn aufweisen, und miteinander vermittels eines härtbaren Kunststoffes, wie z. B. Epoxidharz, verbunden sind.

Bei dem Aufbau von Batteriegehäusen müssen die zugeordneten Deckel so befestigt werden, daß sich eine Abdichtung des Inneren des Gehäuses gegenüber einem Lecken des Elektrolyten zwischen den Zellenwandungen ergibt. Weiterhin müssen die Deckel ausreichend an dem Gehäuse unter Ausbilden einer starren Anordnung befestigt sein.

Bisher ist man allgemein so vorgegangen, daß ein getrennter Deckel für jede Zelle angewandt wird und man sodann die Zwischenräume zwischen den Dekkeln mit einer plastischen Abdichtungsmasse, wie asphaltartiger Abdichtungsmasse oder kautschukmodifizierter Masse, füllt. Derartige Vergußmassen können in verschiedener Weise zwecks Verbessern derer Eigenschaften modifiziert werden. Dieselben zeigen allgemein relativ geringe Klebkraft und stellen allgemein nicht bevorzugte Klebstoffe dar.

Bei den bekannten einstückigen Deckelanordnungen sind die Batteriedeckel gewöhnlich mit Kanälen, Ausnehmungen oder Vertiefungen versehen worden, um so die Endteile der senkrechten Wände aufzunehmen, die den Umfang der Batterie sowie verschiedener Zellen in dem Gehäuse begrenzen. Es wird gewöhnlich ein erheblicher Klebwulst an den Kanälen der Deckel angebracht, bevor dieselben und das Gehäuse miteinander zur Herstellung des fertigen Batteriegehäuses zusammengesetzt werden. Epoxidharze stellen eine Art des Klebstoffes dar, der bisher für das Befestigen des Deckels und des Gehäuses miteinander angewandt worden ist.

Es ist insbesondere eine Abdichtung für ein mit Deckel versehenes Batteriegehäuse bekanntgeworden (deutsches Gebrauchsmuster 1635 854), bei dem eine genaue Anpassung der Dimensionen von Nuten und Federn in den Kanten der Gehäusewand und des Deckels Anwendung findet, wobei die Querschnittsabmessungen der Profile der Ausnehmungen denjenigen der Gehäusewände oder Trennwände der Zellen entsprechen. Hierbei werden der Deckel und das Gehäuse unter Ausbilden einer Abdichtung zusammengedrückt und gegebenenfalls verklebt.

Es ist weiterhin bekanntgeworden (französische Patentschrift 1368 561), eine Verbindung der Bauelemente von z. B. Trögen für elektrische Sammlerbatterien unter Anwenden eines Dichtungsmittels in Form eines flüssigen Kunststoffes auszubilden, der in die Nuten eingedrückt wird, die sowohl in dem Deckel als auch in dem Gehäuse ausgebildet sind.

Das Anwenden von plastischen Dichtungsmitteln als »in situ«-Dichtungen ist bisher nicht eingeführt worden auf Grund der Kaltfließeigenschaften und der schlechten Haftfähigkeit derartiger Materialien, die allgemein zu einem Abbau der Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Deckel, wenn ein derartiges Dichtungsmittel schwankenden Umweltstemperaturen und Belastungen ausgesetzt wird, wie sie gewöhnlich während der Lebensdauer der Batterie auftreten, führen. Somit ermöglichen Dichtungen aus einem plastischen Material, wie die typischen asphaltartigen Vergußmassen, auf Grund geringer Haftfähigkeitseigenschaften derartiger Massen eine relative Bewegung des Gehäuses und des Deckels zueinander. Somit kann sich der Deckel relativ zu dem Gehäuse anheben, wodurch sich ein Lecken zwischen dem Gehäuse und dem Deckel ergibt. Somit ist es zweckmäßig, einen Batterieaufbau zu schaffen, bei dem ein billiges plastisches Material für die Dichtung zwischen dem Deckel und dem Gehäuse angewandt wird, wobei jedoch eine hilfsweise Abdichtung ausgebildet und eine zähe Bindung erzeugt wird, die den Belastungen zu widerstehen vermag, die während der Lebensdauer der Batterie auftreten. Die Bezeichnung »plastisch«, wie sie hier angewandt wird, bezieht sich nicht auf die bekannten thermoplastischen Kunststoffe, sondern kennzeichnet eine große Klasse von Massen, die bei Normaltemperaturen »plastisch«, »schmiegsam« oder »biegsam« sind. Dieselben kosten gewöhnlich nur einen kleinen Bruchteil der Epoxidharze.

Bei Verwendung einstückiger Deckel war bisher ein geringfügiger Spalt zu den gegenüberliegenden Kanten der Außenwände des Gehäuses vorhanden. In diesem Spalt können sich Wasser, Batteriesäure und andere Fremdkörper sammeln, und dies ist unzweckmäßig. Da der Spalt häufig kapillare Abmessungen aufweist, ist es schwierig, derartige Verunreinigungen wieder zu entfernen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die mit dem geschilderten Stand der Technik verbundenen Nachteile auszuräumen und insbesondere eine Dichtungsanordnung der angegebenen Art zu schaffen, die zu einer absolut sicheren Verbindung zwischen Batteriegehäuse und Deckel führt, wobei der Spalt zwischen den gegenüberliegenden Kanten des Deckels und dem Gehäuse abgedichtet und gefüllt ist.

Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ist nun dadurch gekennzeichnet, daß der härtbare Kunststoff zwischen der Außenwand des Gehäuses und der inneren Wand oder Kante des vorspringenden Teils des Deckels und ein plastisches Dichtungsmittel in den Nuten des Deckels angeordnet ist und das vorspringende Teil des Deckels im Preßsitz an der äußeren Wand vorliegt.

Der härtbare Kunststoff wirkt dergestalt, daß die äußeren Teile des Deckels und des Gehäuses zusammengehalten werden und das plastische Dichtungsmittel nicht mehr dem größten Teil der mechanischen Belastungen unterworfen wird, die zwischen dem Deckel und dem Gehäuse während der Lebensdauer der Batterie beaufschlagt werden können. Hierdurch wird der Batterieaufbau billiger gestaltet und die Herstellungsverfahren werden vereinfacht sowie beschleunigt, wobei gleichzeitig die Qualität der Dichtung und Bindung zwischen dem Gehäuse und dem Deckel verbessert werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist eine auseinandergezogene Darstellung in Form eines senkrechten Schnittes durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Batterie;

Fig.2 ist eine Draufsicht auf das Gehäuse nach Fig.l;

F i g. 3 ist ein vergrößerter senkrechter Schnitt eines Teils der Batterie nach der Fig. 1 und zeigt den Deckel, das Gehäuse, die Dichtung und Klebstoffbindung im zusammengebauten Zustand.

Nach der Fig. 1 ist ein Batteriegehäuse 10 getrennt von einem Deckel 12 wiedergegeben, um so den Zustand der Einzelteile des Batteriegehäuses vor

3 4

dem Zusammenbau zu erläutern. Das Gehäuse 10 weist fang der Abdeckung 12 und ist so angepaßt, daß die-

eine Anzahl senkrecht angeordneter Wände 14 und selbe überlappend über dem zurückliegenden Teil 36

18 auf, die mit dem Unterteil 16 unter Ausbildung der Wand 14 nach dem Zusammenbau vorliegt. Es wird

einer Mehrzahl von Batteriezellen verbunden sind. eine Menge des plastischen Dichtungsmittels 30 in Die Außenwände 14 des Gehäuses 10 begrenzen die 5 die Kanäle 28 eingeführt. Bei dem Einführen in die

Außenwände jeder der Zellen und die zwischenge- Kanäle 28 liegt das Dichtungsmittel in Form einer

ordneten Wände 18 stellen die Zellentrennwände Flüssigkeit oder im fließfähigen Zustand vor, und

dar. Jede Zelle ist mit einer Anordnung von Batte- dies wird durch Erhöhen der Temperatur derselben

rieelektroden 20 ausgerüstet, wie es schematisch in bewirkt, wie es weiter unten im einzelnen erläutert der F i g. 1 wiedergegeben ist. io ist.

Jede Elektrodenanordnung 20 ist mit einem Paar Bei dem Zusammenbau des Deckels 12 mit dem Anschlußpolen 22 versehen, die die positiven und Gehäuse 10 wird das Epoxidharz 32 zwischen die negativen Anschlüsse für jede Zelle darstellen. Die Kante 35 der Umfangswand 33 und die Kante 34 ge-Elektrodenanordnungen 20 der verschiedenen Zellen drückt, wobei ein praktisch kontinuierlicher, dünner sind elektrisch miteinander in Serie vermittels ZeI- 15 Film zwischen denselben ausgebildet wird. Nach dem lenverbindungsstück 24 geschaltet, und die end- Härten sind diese beiden Teile dann miteinander ständigen Anschlußpole 22 sind mit äußeren An- verbunden. Das plastische Dichtungsmittel 30 wird Schlüssen (nicht gezeigt) verbunden. in die Auskehlungen 28 durch die oberen Wände 14 Die Zellenverbindungsstücke 24 sind so angepaßt, und 18 gedrückt, und im heißen Zustand bildet sich daß dieselben in Vertiefungen 25 eingepaßt sind, die ao hierdurch eine Dichtung zwischen den Wänden 14 sich auf der Oberseite des Deckels 12 befinden. Es und 18 sowie dem Deckel 12 aus. Das Epoxidharz erstreckt sich ein Paar Bohrungen 27 durch den 32 bildet eine zähe Verbindung zwischen dem GeDeckel 12 hindurch und öffnet sich in die Vertie- häuse 10 und dem Deckel, die noch etwas durch das fung25. Die Bohrungen 27 sind so angepaßt, daß Zusammenhaften des plastischen Dichtungsmittels dieselben die Anschlußpole 22 aufnehmen und so- 35 30 verbessert wird.

bald der Deckel 12 in einem Eingriff mit dem Ge- Nach dem Zusammenbau des Gehäuses und des häuse 10 gebracht wird, treten die oberen Enden Deckels 12 dichtet das plastische Dichtungsmittel 30 der Anschlußpole 22 in die Vertiefungen 25 vor und die verschiedenen Zellen der Batterie ab und bildet kommen in einen Eingriff mit dem Zellenverbin- eine begrenzte Bindung zwischen dem Deckel und dungsstück 24. Vorzugsweise sind die Anschlußpole 30 dem Gehäuse. Sobald der Deckel 12 und das Ge-22 mit dem Zellenverbindungsstück 24 verschweißt, häuse zusammengebracht werden, so daß die Wände wodurch sich eine gute mechanische und elektrische 14 und 18 mit den Kanälen 28 übereinpassen, wird Verbindung ergibt. Bei einem wahlweise verbesser- das Dichtungsmittel 30 zwischen die Kante der ten Batterieaufbau treten die Zellenverbindungs- Wände 14 und 18 sowie die Seiten der Kanäle 28 stücke direkt durch die Zellentrennwand hindurch. 35 gedrückt, wodurch der Deckel 12 und das Gehäuse Bei einem solchen Aufbau treten nur die Anschluß- 10 zusammengehalten werden. Nachdem der Deckel pole durch die Abdeckung hindurch und erfordern 12 in dieser Weise angeordnet worden ist, bildet das Abdichtungen. Dichtungsmittel 30 eine Dichtung, die ein Lecken Die oberen freien Kanten der Zellentrennwände des Elektrolyten zwischen benachbarten Zellen oder 18 sind mit Auskerbungen 26 versehen, die durch 40 an der Außenseite der Batterie verhindert, das vertiefte Teil 29 des Deckels 12 eingenommen Unter Bezugnahme auf die F i g. 3 ist dort die werden, wobei dieses Teil durch die Vertiefung 25 Umrißform eines Teils der Verbindung zwischen dem begrenzt wird. Deckel 12 und dem Gehäuse 10 nach dem Zusam-Der Deckel 12 ist mit einer Mehrzahl Kanälen 28 menbau wiedergegeben. Ein Teil des plastischen versehen, die so angeordnet sind, daß die oberen 45 Dichtungsmittels 30 hat sich bis zu den äußersten Kanten jeder der senkrechten Wände 14 und 18 des Teilen des Kanals bei dem Einsetzen der oberen Gehäuses 10 aufgenommen werden. Die Kanäle sind Kante der Wand 14 ausgebreitet. Der härtbare nach außen hin verbreitert in Art eines Trichters oder Kunststoff 32 hat sich ebenfalls zwischen der Wand Führung ausgeführt, um so die Einführung der 14 und der Umfangswand 33 des Deckels 12 unter Kanten der senkrechten Wände 14 und 18 zu er- 50 Ausbildung eines Films ausgebreitet, der die Teile leichtern. miteinander verbindet und den Spalt zwischen der Der Teil eines Kanals 28, der gegenüberliegend Kante 34 und der Ecke 35 abdichtet. Der härtbare zu einer Auskerbung 26 in der inneren Wand 18 Kunststoff 32 soll vorhärten bevor die volle mechavorliegt, ist unter der Ausnehmung 25 angeordnet nische Festigkeit erreicht wird. Das Härten erfolgt und so ausgebildet, daß eine der Wand 18 und der 55 relativ schnell bei erhöhter Temperatur, jedoch wird Auskerbung 26 entsprechende Form vorliegt. Hier- ein Aushärten bei Raumtemperatur bevorzugt, das durch ergibt sich, daß nach dem Verbinden des jedoch längere Zeit in Anspruch nimmt. Das plasti-Deckels 12 mit dem Gehäuse 10 der gesamte obere sehe Dichtungsmittel 30 ist ausreichend, um zunächst Teil der Wand 18 in Eingriff mit einem Kanal 28 die Dichtung und Bindung zwischen dem Gehäuse 10 einschließlich der Kanten der Auskerbung 26 vor- 60 und dem Deckel 12 aufrechtzuerhalten, während der liegt. härtbare Kunststoff 32 aushärtet. Daher brauchen Vor dem Zusammenbau des Gehäuses 10 und keine speziellen Vorsichtsmaßnahmen während der des Deckels 12 wird ein Streifen 32 eines härtbaren sich anschließenden Arbeitsschritte bei dem Her-Kunststoffes, wie Epoxidharz, auf die Kante 34 auf- stellen der Batterien zwecks Schutz derselben gegen getragen, die durch einen zurückliegenden Teil 36 65 mechanische Belastungen getroffen zu werden, ausgebildet wird, der sich um den Umfang der Das plastische Dichtungsmittel 30 kann aus einer Außenwände 14 des Gehäuses erstreckt. Eine Rand- großen Vielzahl von Produkten unter der Vorausoder Umfangswand 33 erstreckt sich um den Um- setzung ausgewählt werden, daß dieselben billig,

gegenüber der Batteriesäure inert und bei Raumtemperaturen schmiegsam sind. Eine Reihe bekannter und allgemein angewandter Dichtungsmittel sind auf dem einschlägigen Gebiet als sogenannte »Vergußmassen« bekannt und für den vorgesehenen Zweck gut geeignet. Die bevorzugten Materialien gehören dem Asphalttyp an und weisen Schmelzpunkte von etwa 70 bis etwa 260° C auf. Die Konsistenz oder Viskosität ist nicht kritisch, solange das Material ausreichend fließfähig gemacht werden kann, um dasselbe leicht in die Kanäle 28 einzubringen. Vorzugsweise wird der Deckel 12 drei bis fünf Minuten auf eine Temperatur von 120° C vorerhitzt, um so das Dichtungsmittel in einem plastischen oder fließfähigen Zustand zu halten, bis dasselbe in die Kanäle 28 eingebracht wird und der Deckel 12 mit dem Gehäuse 10 zusammengebaut werden kann. Der Deckel kann bei Raumtemperatur verwendet werden, jedoch wird bevorzugt, den Deckel auf Temperaturen von 38 bis 135° C vorzuerhitzen. Hierdurch wird das plastische Dichtungsmittel nicht daran gehindert, einige Minuten nach dem Zusammenbau recht steif zu werden. Das plastische Dichtungsmittel kann zweckmäßigerweise in die Kanäle 28 unter Anwenden einer Dichtungspistole stranggepreßt werden.

Die Menge an Epoxidharz 32 ist nicht sehr kritisch, sollte jedoch ausreichend sein, um den Raum zwischen der Kante 35 der Umfangswand 33 des Dekkels und dem Vorsprung 34 vollständig zu füllen, die, wie in der F i g. 3 gezeigt, nach dem Zusammenbau im Abstand zueinander vorliegen. Die Menge sollte aus wirtschaftlichen Gründen ebenfalls kleinstmöglich gehalten werden und um ein mögliches Ausschwitzen an der Verbindungsstelle zu vermeiden. Das Epoxidharz härtet bei Raumtemperatur in etwa 10 bis 12 Stunden und kann zweckmäßigerweise auf die Wand 14 vermittels einer Rolle aufgetragen werden, die um den Umfang der Wand 14 über dem Vorsprung 34 oder direkt an dem Vorsprung 34 geführt wird. Wahlweise kann das Epoxidharz auf den Vorsprung 34 unter Anwenden einer Dichtungspistole od. dgl. stranggepreßt werden. Bei einem weiteren Verfahren kann das Epoxidharz auf die Umfangskante 35 der Abdeckung 12 aufgebracht werden, indem dieselbe in ein Gefäß eingetaucht wird, das in geringer Höhe eine Menge des fließfähigen Epoxidharzes enthält. Die Kante 35 ist so weit vorgezogen, daß sich dieselbe weiter als die anderen Teile des Deckels 12 von der Deckeloberkante 13 aus erstreckt, wie es in der F i g. 1 gezeigt ist, so daß das Epoxidharz nur auf die Kante 35 bei diesem Verfahren aufgebracht wird. Das Epoxidharz wird vorzugsweise mit einem handelsüblichen Verdicker unter Ausbilden eines thixotropen, nicht laufenden Klebstoffes verdickt und weist vorzugsweise eine Viskosität von 6000 bis 10 000 cP bei 24° C auf.

Die Menge an Dichtungsmittel und Klebstoff, wie sie bei einem gegebenen Batterieaufbau angewandt wird, wird erheblich in Abhängigkeit von der speziellen Batteriegröße, der Gehäuse- und Abdeckungsform und gegebenenfalls den Umweltsbedingungen bei dem vorgesehenen Anwendungsgebiet schwanken. Es wurde jedoch gefunden, daß bei dem Herstellen einer typischen 12-V-Kraftfahrzeugbatterie in der erfindungsgemäßen Weise optimale Ergebnisse mit einer heißen Schmelze eines asphaltartigen Dichtungsmittels in einer Menge erzielt werden, die sich auf etwa 20 bis 50 g beläuft. Zum Erzielen einer optimalen Abdichtung wurden etwa 30 g Dichtungsmittel als zweckmäßig festgestellt. Diese Menge ist für die erfindungsgemäßen Zwecke ausreichend, wo sich die Gesamtlänge des Umfangskanals auf etwa 80 cm und die gesamte Länge des zwischengeordneten Kanals ebenfalls auf etwa 80 cm beläuft. Die Kanalbreite beläuft sich bei einem derartigen Beispiel auf etwa 5 bis 4,2 mm. Bei der hier beschriebenen spezifischen Ausführungsform wird die Menge des Epoxidharzes auf den Vorsprung 34 vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 bis 5 g aufgetragen. Die bevorzugte Menge zum Erzielen optimaler Ergebnisse belauft sich auf etwa 2 g. Somit werden optimale Ergebnisse dort erhalten, wo sich das Verhältnis an Gesamtmenge des asphaltartigen Dichtungsmittels zu der Gesamtmenge an Epoxidharz auf etwa 15:1 Gewichtsteile beläuft und wo das Verhältnis von Dichtungsmittel zu Epoxidharz in einer gegebenen Einheitslänge des Umfangskanals sich auf etwa 7 oder 8 :1 Gewichtsteile beläuft.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Dichtungsanordnung für ein Gehäuse und zugeordneten Deckel einer elektrischen Sammlerbatterie, wobei das Gehäuse und der Deckel im Eingriff miteinander stehende Nuten und Federn aufweisen, und miteinander vermittels eines härtbaren Kunststoffes, wie z. B. Epoxidharz verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der härtbare Kunststoff (32) zwischen der Außenwand (14) des Gehäuses (10) und der inneren Wand oder Kante (35) des vorspringenden Teils (33) des Deckels (12) und ein plastisches Dichtungsmittel (30) in den Nuten (28) des Deckels (12) angeordnet ist und das Teil (33) im Preßsitz an der Außenwand (14) vorliegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen