DE1596307A1

DE1596307A1 - Zellenbehaelter fuer elektrische Akkumulatoren,vorzugsweise zylindrischer Bauform

Info

Publication number: DE1596307A1
Application number: DE19661596307
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Steffens
Original assignee: VARTA AG
Current assignee: VARTA AG
Priority date: 1966-10-21
Filing date: 1966-10-21
Publication date: 1971-04-01
Also published as: US3476286A; SE354745B

Description

Reg.-Ho.; HP 332a Prankfurt am Main, den.~14*Okt,l966

HPT-Ksr/tfol.

VARTA
AKTIENSIiISELLSGHAPl!
6000 Prankfurt/Main, Neue Mainzer 3tr₀ 54

"Zellenbehälter für elektrische Akkumulatoren, vorzugsweise zylindrischer Baufon»"

iie Erfindung betrifft einen Zellenbehälter für elektrische Akkumulatoren, vorzugsweise zylindrischer Bauform, der aus einen Zellendeckel und einem Zellengehäuse besteht«, Zellen- und Batteriebehälter bestehen jeweils aus/einem Deckel und den Korrespondierenden. Gehäusen. Sowohl bei gasdichten als auch bei offönen !Seilen sollen der Deckel und das Gehäuse elektrolytdicht miteinander verbunden sein« Bei gasdichten Seilen erhebt man zusätzlich die Forderung nach vollkommener Druck-» sicherheit des Behälters; primär wichtig ist aber die Dichte des Behälters.» Der Verschluss zwischen Deckel und Gehäuse richtet sich im wesentlichen"nach" der Porm des Gehäuses, welches einmal napfformig, wie "ura Beispiel bei Knopfzellen oder zylindrisch, wie zum Betap!el. bei Rundzellen oder auch prismatisch sein kann«. Bei Knopfgelloa wurde "bisher äer Dackel durch Pressung aufgebracht, ebanso bei Rundzollen, v/öhread bei prismatisohen Zellen der B$qkel im allgemeinen mafgeaohwelöt wird» Bei diesen Behälteraueftlhrunge'n ist da® Material des DootceX» und d®s 8@ltäu-.se^;s in den meietin Wällen aus Hetallf oft 1st der Deckel aber auch aua. Kuns.tBtoff ©4®r dsf gessiat® B@hält0i"_s d,h» D@ok@l und öettauee

au· Kunststoff. - ' 1OtSUAOIfL-.-,_»

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bekannten Verschlüsse zwischen Deckel und Gehäuse besitzen verschiedene Nachteile. Bei bekannten Ausführungsformen wird beispielsweise der Deckel auf das napfförmige Gehäuse durch Pressung aufgebracht, wobei zwecks Isolation zwischen Deckel und Gehäuse vor der Pressung ein Kunststoffring zu legen ist. Der Kunststoffring wird vorher in Bitumenlack getaucht; die Wulst des Napfgehäuses wird an der Aufnahmestelle für den Deckel ebenfalls mit Bituraenlack eingestrichene Diese Maßnahmen sollen bewirken, dass nach Niederpressung des Wulstes die Verbindung zwischen dem Deckel und dem Napfg'-häuse sehr dicht i-st«, Dennoch hat es sich gezeigt, dass der Elektrolyt zwischen Gehäuse und Dichtungsring aus dem Behälter im Laufe der Zeit nach außen gelangt.Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei einen derartigen Verschluß rait Dichtungsring stets zwei Kriechwege vorhanden sind_e Bei solchei Knopfzellen besteht das Problem darin, in der Schließzono bein Pressvorgang jegliche Kavernen- und Lunkerbildung zu vermeiden· Dies ist erfahrungsgemäss unmöglich, so dass sich im Laufe der Zeit an Zelleni die mit" diesem Verfahren geschlossen werden, Karbonatkristalle am Bördelrand zeigen,, Beispielsweise wird vor der Pressung das napfähnliche Gehäuse in eine entsprechend formgeraoht gestaltete Aufnahme der Prasse gelegt« Nach Einlage des Dichtungsringes sowie des Deckels wird der Stempel niedergeführt und ein axialer Druck auf den Bördelrand ausgeübt» Ober- und Unterrand legen sieh auf den awischengelegten Deckel und Isolierring flach auf, federn Jedoch bei nachlassendem Standdruck de.j Steaipals zurück» An der Stelle der größten Krümmung wird sich ein kleiner» niont mit Diohtungsmaaße ausgefüllter Raum

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infolge Lufteinschlusses bilden, d.h. auch dann., wenn die Aufnahme mit einem Widerlager versehen ist₀ Infolge Saugwirkung von Hohlräumen und unter Einwirkung des in der Zelle entstehenden Gasdruckes laugen sich die Hohlräume, die durch Kavernen und Materiallunkerbildungen entstehen, mit Elektrolyt voll und es "bilden sich Karbonatkristalle_e

Um die Karbonatbildung zu unterbinden, hat man bei anderen Ausführungsarten den Kriechweg möglichbtlang gehalten, in der Annahme, dasa die Länge des Kriechweges. Auskristallisierungen verhindern würde» Man hat den Isolierring beispielsweise besonders kompakt gestaltet» so dass er auch den Separator mit umfasst,Es hat sich aber gezeigt, dass durch diese Maßnahme Auskristallisieren ebenfalls nicht verhindert werden»kann»

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verschlüsse zwischen Deckel und Gehäuse ist der, dass der Bördelrand verhältnismäßig viel Platz wegnimmt, d.h. der Durchmesser der Zelle ist groß bei axialem Aufdruck des Zellendeckels. Der radiale Aufdruck nach einer besonderen Ausführungsform hat zwar deft Vorteil des praktisch entfallenden Bördelrandes, Jedoch ist auch dieser Verschluss zwischen dem Deckel und dem Gehäuse nicht elektrolytdicht ο Vornehmlich wird dieser Verschluß bei Rundzellen angewendete Der metallische Deckel wird in einen verhältnismäßig dicken Isolierring, der ebenfalls in £ack eingetaucht wurde, eingelegt; nach Einlegen der Deckel-Isolierring-Korabination auf die Wulst des röhrchertförmijen Gehäuses, wird erst vorg'ischloüsen, dann wird durch Druck auf den Deckel ein Ziehdorn über das röhrchen-

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förmige Gehäuse gezogen» Der Bördelrand wird dadurch radial kalibriert unter Verminderung der Wandstärke des Isolierringe st der je nach seiner Fließfähigkeit in etwaige Hohlstellen des Deckels bzw. des Deckelrandes fließto

In Abkehr von dem Gedanken des langen Schließweges ist man auch dazu übergegangen, möglichst scharfkantige Übergänge in der Verbindung zwischen dem Deckel und dem Gehäuseteil zu schaffen«. Beispielsweise dringen durch den Pressdruck schneidenförmige Gehäuseteile in den Kunststoffdeckel ein₀ Auch bei diesen Ausführungsformen ist eine Karbonatkristallbiidung am Bördelrand nicht zu vermeiden, da der Kunststoffdeckel bei der hohen Beanspruchung während des Aufpressens fließt und an den Stellen der höchsten Materialbeanspruchung undicht wird.

'Aufgabe der Erfindung ist es, einen möglichst einfachen und gegen Karbonatkristallbildung sicheren Verschluss des Deckels mit dem Gehäuse zu schaffen,

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Zellendeckel und das Zellengehäuse mit Gewinden versehen u'nd durch Verschraubung fest miteinander verbunden sind,, Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung seien anhand der Figuren erläutert. Getoäss Figur 1 besteht das Gehäuse aus Metall, in das am Oberrand ein Gewinde eingeschnitten' oder eingerollt ist. Der Kunststoffdeckel 12 hat an seinem Rand ebenfalls ein Gewindet, Im Deckel 12 ist ein Polbolzen mit Kontaktfeder 14· eingegossene Falls das Gehäuse 11 ebenfalls aus Kunststoff besteht, wird auch hier ein Polbolzen mit Kontaktfeder 16 eingegossene

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Es ist auch raöglioh, in ein zylindrisches Zellengehäuse von beiden Seiten jeweils einen Deckel einzuschrauben oder-auch sämtliche Teile aus Kunstatoff herzustellen« Eine weitere Ausführungsform zeigt Figur 2 mit einem Deckel in Fora einer Auf schraubkapsel j dieser Deckel 22 wird über das Gehäuse 21 geschraubt. Der Vorteil dieser Ausführungsart ist der, dass der Deckel 22 das gesamte Gehäuse 21 isolierend umfassen kann«. Die Unterbringung besonders vieler Gewindegänge ist möglich, so dass ein besonders hoher Grad an Abdichtung gegen Elektrolytauskristallisierungen geschaffen igt« Im allgemeinen erübrigt sich bei den vorgenannten Ausführungsarten die Einlage eines besonderen Dichtungsringes» da der erfindungsgeraäs3e Verschluss bei nur einem möglichen Kriechweg elektroZytdicht ist₀ Wird aber trotzdem ein Dichtungsring aus Sicherheitsgründen beigefügt, so liegt dieser entweder vor oder nach dem Gewinde, d_eh», er unterbricht, den Krieohweg quer zur Kriechwegrichtung und liegt nie in der Krieohwegrichtung wie bei den bekannten Ausführungen₀ Derartig© Abdichtungen können* wie in Figur dargestellt»- beispielsweise durch die eingelegton. Dichtringe 27 bzw, 28 erfolgen» Zur Polablaitung dienen, wie bereits zur Figur 1 beschrieb©», die Polbolzen 23 und 25 mit KontJüctfedera 24 und 26· ~

Die SlnechraMbtlefe ©iner erfindungsgomässen -jchraubverV bindung kann durch eins Auflagewulat am --Sellendeolctl -be·

grenzt werden· Figur 3 s©igt ®lm AufifUhiungemügllohlcelt

ο - hierzUii'In das 2#ll©ng®hMuae JX mit Innengewirid©-wird

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aus Kunststoff besteht, rait Polbolzen versehen werdenο Unter der Aufjagewulst kann, wenn notwendig, eine Dichtung vorgesehen werden»

Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist in Figur 4 dargestellt. Die einzelnen Zellengehäuse 41 und 42 sind durch im Zellendeckel bzw. am Zellenboden, angebrachte Gewinde miteinander verschraubbay₀ Die Einzelzellen können so leicht in. Serienschaltung miteinander verbunden werdeßo

In den Fällen, in denen beide TeIIe₉ d.h. der Deckel und das Gehäuse aus Kunststoff bestehen, können beide Teile an der Trennfuge ausgenommen sein. Im Falle der Verschraubung des Deckels mit dem Gehäuse ergibt sich an der Trennfuge eine mäanderförmige Linienführung«Diese kann zum Schütze gegen eine Aufschraubung und zur weiteren Abdichtung ausgegossen warden«,

Ein besonders dichter Verschluss zwischen dem Deekel und dem Gehäuse ergibt sioh, wenn sowohl der Kunststoffeckel als auch das Kunststoffgehäuse mit einem Anlöser kurzzeitig angelöst werden und kurz vor der Verschraubung ein geeigneter Kunststoffklebstoff angebracht wird«, Werden beide Teile verschraubt, so ist kein Beachweren mittels aufgelegter Gewichte mehr notwendig, da das zugedrehte Gewinde bereits den An«? pressdruck gewährleistet und den noch fließenden Klebstoff

oo Material gebildet hahn könnten, ©inaringen läSt« Ein wei- ^ terer Vorteil ist₉ et >s sich iis Vergleich su den bisher bo-

_>N> kannten Verschlüssen kein# Kavernen bilden Könnens d-a_trait dem' N* BinoQteauben die KXebmaaso. duroh all® ©ewlndegäage gedrückt wird unä somit ^12® Hohärttume fmagofliilt werdea· ^8A

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung von das Gehäuse umfassenden Schraubdeckeln aus Kunststoffen,, Die Schraubdeckel werdeil mit oder ohne AnIöser bzw. Klebstoff auf beispielsweise ein metallisches Gehäuse geschraubt und ,durch Infrarot-Strahler oder -Lampen bzw. Heißluftgeräte zur Schrumpfung gebrachte DieBe Wärmebehandlung kann bei etwa loo - 25o°C erfolgen und ergibt sowohl eine Schrumpfung in radialer als auch in axialer Richtung, wodurch eine absolut sichere Verbindung zwischen dem Kunststoffdeckel und dem metallischen Gehäuse erzielt wird₀ ·

Falls Deckel und Gehäuse aus Kunststoff bestehen, können die mit Mehrkomponentenklebern behandelten und zusammengeschraubten Zellendeckel und Zellengehäuse ebenfalls einer schrumpfenden Wärmebehandlung unterzogen werden₀

^sDie erfindungsgemässe Schraubverbindung besitzt gegenüber bekannten Ausführungsformen verschiedene wesentliche Vorteile,, Bei den bisher bekannten Verschlüssen sind sowohl bei einer axialen als auch be„i einer radialen Aufpressung jeweils nur zwei Dichtflächen vorhanden, die über und unter dem Umfang des Deckels liegen; außerdem gehen diese Dichtflächen nur einmal um den Gehäuseumfang herum. Dagegen sind bei der erfindungs^emässen Ausführung die Dichtflächen jeweils die beiden Flanken des G-ewindegaföges, der sich mehrfach um den Umfang des Deckels windet, d„h_o während bei der bisherigen Verbindungsart nur zwei Dichtflächen vorhanden sind, sind bei der erfindtingsgemäsaen Verbindung zwei Dichtflächen mal der Anzahl der Gewindegänge auf der Stirnfläche des Deckels vorhandene Die Dichtigkeit der Verbindung wird außerdem durch die Gewindetiefe,. durch das Übereinander stimmen zwischen dem * J£

/& ■ Mutter— und Vatergewinde und die Gewind'eform bestimmt,, Ein /£>

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möglichst tiefes Gewinde mit spitzwinkligem Querschnitt und langen Planken gibt eine bessere Dichtung als ein flaches Gewinde*

-Patentansprüche -

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Claims

Reg.-Noο HP 332 a Prankfurt am Main, deii . V. . HPT-Kar/Wolo

Patentansprüche

1) Zellenbehälter für elektrische Akkumulatoren, vorzugsweise zylindrischer Bauforra, der aus einem Zellengehäuse_t und einem Zellendeckel besteht, dadurch gekennzeichnet, .-das a Zellendeckel und Zellengehäuse mit korrespondierenden Gewinden versehen und durch Verschraubung verbunden sind

2) Zellenbehälter nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dass der Zellendeckel mit einem Innengewinde versehen ist und das Gehäuue umfasst»

3) Zellenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellendeokel mit Außengewinde versehen ist und eine überkragende Auflagewulst zur Begrenzung der Einschraubtiefe aufweist«

4) Zelltnbehält-r nach den AnsprUohen Ible3, daduroh gekennzeichnet, dass zwlechen Zellengehäuee und Zollendeckel zusätzliche Dichtungen angeordnet sind«

.5) Zellenbehälter nach einem odor mehreren der Ansprüche lbii 4i dadurch gekennsie lehnet _t dap j der Fuß des Zellengehäuoeo abgesetzt tat und ein Außengewinde trägt, das dem Durohmßs-Innenijewindefi doü Zöllongohliueeo ontnprlcht_fl

BAD ORIGINAL^

iaae.U/0282-

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6) Zellenbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche Ibiß5, dadurch gekennzeichnet, dass Zellendeckel und Zellengehäuse eine umlaufende Abfassung mit Ausnehmungen besitzen, die mit Kunststoff ausgegossen ist«,

7) Verfahren zum Schließen eines Zälenbehälters nach einem oder mehreren der Ansprüche Ibis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubbaren Gewindeflächen mit einem Anlöser oder mit einem Kleber bestrichen und danach zusammengeschraubt werdenο

8) Verfahren zum Schließen eines Zellenbehälters nach einem oder mehreren der Ansprüche Ible6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Schraubdeckel nach der Zusaminenachraubung mit dem Zellengehäuse einer schrumpfenden Wärmebehandlung unterzogen wird.

9) Verfahren zum Sehließen eines Zellenbehälters nach einem oder mehreren der AnsprUohe Ibis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Kleber behandelten und zusammengeschraubten Zellendeckel und Zellengehäuae einer schrumpfen· den Wärmebehandlung unterzogen werden·

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