DE1671791A1

DE1671791A1 - Akkumulator

Info

Publication number: DE1671791A1
Application number: DE1967G0051279
Authority: DE
Inventors: Halsall Vincent Michael
Original assignee: Globe Union Inc
Current assignee: Globe Union Inc
Priority date: 1966-11-14
Filing date: 1967-10-07
Publication date: 1971-07-01
Also published as: ES343757A1; DE1671791C3; GB1186406A; JPS4933497B1; US3416969A; DE1671791B2

Description

DR.-,Νβ. DIPU-ΙΝβ.Μ.βΟ. _D1PL.-PHYS. DR. D.PL.-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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6. Oktober 1967

Globe- Union Inc. Milwaukee, Wisconsin, USA

Akkumulator

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit wenigstens zwei Zellen in einem mit einer die Zellen trennenden Zwischenwand versehenen Gehäuse, in dessen Zwischenwand eine öffnung vorgesehen ist, durch die hinduroh elektrische leiter, beispielsweise Platten gleicher Polarität miteinander verbindende Brückenglieder, die gegeneinander entgegengesetzte Seitenflächen der Zwischenwand anliegen, leitend miteinander verbunden sind·

Typische bekannte Akkumulatoren, wie si« beispielsweise

in Kraftfahrzeugen verwendet werden, haben aus Gummi

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enthaltenden Werkstoffen gefertigte Gehäuse, die jedoch den Nachteil aufweisen, daß sie verhältnismässig schwer sind und nur bei verhältnismUssig dicken Wänden eine genügende Steifigkeit haben« In jüngster Zeit hat man auch schon versucht, Batteriegehäuse aus thermopla&Usehen Werkstoffen, wie beispielsweise Polypropylen herzustellen, die wesentlich leichter als die vorher üblichen Gehäuse sind7 Sie lassen sich auch mit Verhältnissesig dünnen Wänden herstellen, so daß mit ihrer Hilfe hergestellte Akkumulatoren eine höhere Kapazität haben, da der Säure in den Batteriezellen bei gleichen Aussenabmessungen infolge der geringeren Wandstärke ein grösseres Volumen zur Verfügung steht.

In einer älteren Anmeldung derselben Anmelderin ist schon vorgeschlagen worden, einander benachbarte Zellen eines Akkumulators durch die die Zellen voneinander trennenden Zwischenwände hindurch elektrisch miteinander zu verbinden, so daß die früher oben auf dem Akkumulator vorlegten, äuaseren Verbindungen entfallen. Sie Anmelderin hat nun aber festgestellt, daß bei der Herstellung einer elektrischen Verbindung durch eine öffnung in einer Zwischenwand hinduroh gerade bei den. dünnwandigen Kunststoffgehäusen häufig die einzelnen Zellen nicht mehr, flussigkeitsdioht sind. Hat beispielsweise eine solche dünne Kunststoffwand eine Wandstärke von ■

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weniger als 2_P5 Kffi, was an sieh durchaus möglich und auch schon üblich ist, so sind die durch die Zwischenwand voneinander getrennten Seilen nicht flüssigkeitsdicht* und zwar insbesondere dann nicht, wenn der Akkumulator Erschütterungen ausgesetst ist, wie dies in einem Kraftfahrzeug stets der Pail ist«

Der Erfindung liegt nun die Aufgab© zugrunde, einen Akkumulator der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Gehäuse dünnwandig ausgefükrt werden kann, und bei des sich trotsdem die elektrischen Verbindungen zwischen zwei Beinander benachbarten Zellen flüsaigkeiistiicht durch die Zwischenwand hindurchführen lassen* Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst_f daß die Zwischenwand mindestens einen verstärkten Bereich aufweist, in des die öffnung angeordnet ist« Es hat sich n&ialich gezeigt, daß durch Vergrösserung der Randwand der öffnung die Abdichtpro'oleme ohne weiteres beseitigt werden können, da dana ein abdichtendes Element über eiae grosser· Fläche am Hand der öffnung anliegt« Ein veiterar Vorteil der erfindungsg®- massen Gestaltung ist darin su sehen, Saß wenn swei Brückenglieder von den beiden Seiten einer Zwischenwand Bit eines Vorsprung in deren öffnung eingesteckt werdest, die Brückenglieder Dank der in diecec Bereich größeren Wandstärke eines wesentlich beeceran Etr.lt als fcsi den bekan^te^ Gohß^R©»

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haben. Trotzdem bleibt im wesentlichen der Vorteil der geringeren Wandstärke erhalten^ wobei jedoch gleichzeitig die Stabilität des Akkumulatorgehäuees ganz wesentlich erhöht werden kann.

^ Die Wandstärke des Akkumulatorgehäuses lässt sich bei

gleich bleibender Stabilität und unter Beibehaltung der erzielten Vorteile hinsichtlich der Flüssigkeitsabdichtung noch weiter reduzieren, wenn der verstärkte Bereich als mit der Zwischenwand einstückiger Stützpfeiler ausgebildet ist; zweckmässig können auch noch weitere Verstärkungsrippen sein, die über die Zwischenwand, und gegebenenfalls auch Über die zur Zwischenwand parallelen Seitenwände des Gehäuses verteilt sindo

w Bei einem Akkumulator üblicher Abmessungen ergaben sich gute Festigkeitseigenschaften bei leichten Abdichtmöglichkeiten, wenn die Zwischenwand dünner als ungefähr 2,5 mm ist,, während der verstärkte Bereich eine Wandstärke von caο 3 mß aufweist.

Die Zellen von Bloi-Säure-Akkumulatoren haben in der Regel eine negative Platt® mehr ala positive Platten* Infolgedessen oind die beiden äusseren Platten einer ^eden Zelle beide

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negativ· Sas diese negative Platten elektrisch miteinander verbindende Brückengled steht deshalb etwas weiter über die Enden der Zelle vor, als das die positiven Platten miteinander verbindende Brückenglied» Deshalb ist es besonders zweckmäßig, wenn an gewissen Stellen die Stützpfeiler lediglich an einerSeite der Zwischenwand über diese vorstehen» nämlich an derjenigen Seite der Zwischenwand, gegen die das Brüokenglied der positiven Platten anliegt» Bei einer solchen Konstruktion weisen die negativen Platten an beiden Seiten der Zwischenwand von dieaar ungefähr den gleichen Abstand auf.

Weitere, vorteilhafte WeiterbiLdu-ngen der Erfindung darstellende Merkmale ergeben sichais den Patentansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung, die der Erläuterung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeiepiels der Erfindung dient; es zeigern

Fig. 1 «ine schaubildliche Darstellung eines erfindungsgemäesen Akkumulatorgehäuses;

Pig. 2 einen senkrechten Schnitt durch dieses Gehäuse mit einer Draufsicht auf die eine Seite einer Zwischenwand;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt entsprechend Fig. 3_V ^odoeh durch ein etwas abgewandelte« Ausführungebeiopiel --siaar

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erfindungageraässen Zwischenwand, und Fig. 5 eine schaubildliche Sarstellung, teilweise im Schnitt?zweier Zellen eine-s erfindungsgemäesen Akkumulators.

Bei dem in Fig· 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Akkumulators handelt es sich um einen solchen für eine 12 Volt-Anlage eines Kraftfahrzeugs* Er hat sechs Zellenräume 10, die von vier jeweils paarweise zueinander parallelen Seitenwänden 11 und 12 sowie fünf Zwischenwänden 13 und einer Bodenwand 14 gebildet werden.

Das Gehäuse besteht aus einem leichten, thermoplastischen

einem Werkstoff, wie beispielsweise PropylenvKaterial (darunter sollen Polymere und Mischpolymere des Propylene verstanden werden), so daß die Wände alle Verhältnissesslg dünn gestaltet werden können. So weisen die Seitenwände 11 und 12 beispielsweise eine Wandstärke von 2,4 mm auf, während die Zwischenwände. 13 eine von unten nach oben abnehmende Wandstärke haben, nämlich vorzugsweise 2,3 mm am Boden und ungefähr 1,5.mm am oberen Ende. Typische Auasenabmessungen für einen solche Akkumulator sind 15»5 auf 20,3 auf 25,4 o». Selbstverständlich lassen sich aber nach der erfindungegenäasen Lehre auch Akkumulatoren, anderer Abmessungen herstellen·

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Jede.dor fünf .Zwischenwände 13 hat an einer oder beiden Seiten einen Stützpfeiler 15« An aufeinanderfolgenden Zwischenwänden befinden sich die Stützpfeiler jeweils an . einander entgegengesetzten Seiten des Gehäuses ₉ wie dies die Fig, 1 zeigt. Jede Zwischenwand 13 und die Innenseite der beiden zu den Zwischenwänden parallelen Seitenwänden 11 sind ferner ait mehreren vertikal verlaufenden Verstärkungerippen 16 versehen, die über die Wandflächen vorstehen. Einzelheiten einer Ausführungsform einer Zwischenwand zeigen die Fig· 2 und 3 besonders deutlich.

Sie Yerstfirkungsrippen 16, die beispielsweise ungefähr 1,3 mm breit sein und ca 0,8 msi auf beiden Seiten einer jeden Zwischenwand über deren Seitenflächen Torspringsn können, erstrecken sich über den grösstea Teil &©r Höhe der Zwischenwände. Bio angegebenen Abmessungen haben sich wieder für Kraftfahrzeugbatterien der angegebenen Grüßse ala besonders zweckmäsiaig ergeben. An jeder Seite einer solchen Zwischenwand 13 ist ein Stütspfeiler 15 vorgesehen, der von zwei geneigten Schrägflachen 17 gebildet wird,, von da&eja die eine einer Seitenwand 12 und die andore ©incr YorstürkungBrippo 16 benachbart istj eic bilden eine eliöne Proatfläch© 18, die über die eigentlich® Seitenflach» fisr fojleclumwsiadl ebensoweit voiretekt» wio ßie

Stüt?:j fft'J.lQT* verliluJTt in \c-v^lluv.lex- V±oli-i^m" otw

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nach oben wie die Verstärkungsrippen_e und in ihm ist eine öffnung 19 durch die ganze Zwischenwand hindurchgeführt _f so daß elektrische Verbindungen zwischen den Zellen hergestellt werden können» wie dies noch zu beschreiben sein wird·

Die Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zwischenwand 20, die geaäen der Erfindung ausgebildet ist. Diese. Zwischenwand unterscheidet eich insofern von der Zwischenwand 13 der Pig· 3, ^al^ß lediglich auf einer Seite ein Stützpfeiler 21 gebildet ist* dessen Dicke aber ebenso» gross wie die Gesamtdicke der beiden Stützpfeiler 15 in Pig. 3 ist* Der Zweck dieser Konstruktion wird in folgenden noch beschrieben werden·

Die Verstärkungsrippen 16 zu beiden Seiten der verschiedenen Zwischenwände 13 und auf einer Seite der Seitenwände 11, die parallel zu den Zwischenwänden liegen, versteifen nicht nur das Gehäuse, sondern stützen die nicht dargestellten Akkumulatorzellen in Querrichtung ab» Der letztgenannte Effekt wird »it der erfindungegeaäßen Konstruktion erreicht, ohne daß die Vorteile des dünnwandigen Gehäuse·,, n&alioh das vergrösaerte, der Säure zur Verfügung stehende Volumen in den Zellenräumen 10 und damit die grosser« Kapazität erfindungsgemässer Akkumulatoren verloren gehen. Die Terotärkungsrippen verdrängen ja vergleichsweise nur aueserordentliob. wenig Elektrolytflüssigkeit·

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Der Zweck der Stützpfeiler 15 ißt die Schaffung zuverlässiger Verbindungen zwischen den Zellen durch die Zwischenwände 13 hindurch. Den Aufbau im einzelnen zeigt die Figur 5» die zwei nebeneinanderliegende Zellenräume 30 und 31 darstellt, welche Akkumulatorzellen 32 und 33 aufnehmen· Jede Zelle umfasst mehrere positive und mehrere negative Sammlerplatten 34 üblichen Aufbaue. Platten gleicher Polarität sind elektrisch und mechanisch untereinander mittels Brückengliedern 35 und 36 verbunden, die an die Platten 34 angeschweisst oder angegossen sind. Das Brückenglied 35 der ersten Zelle 32 verbindet alle positiven Platten&ieser Zelle miteinander« wohingegen das Brückenglied 36 alle negativen Platten der benachbarten Zelle 33 verbindet. BeJIe Brückenglieder 35 und 36 haben sich vertikal nach oben erstreckende Ansatzstücke 37, die mit Flächen 38 gegen Stützpfeiler 39 en der Zwischenwand 40 anliegen. Über die Flächen

38 stehen Voraprünge 41 vor, die mit den Brückengliedern zweokmässigerweise einstückig sind und es ermöglichen, die beiden Ansatzstücke 37 beider Brückenglieder in der öffnung 42 der Zwischenwand miteinander zu verschwelesen; auch hier 1st die Öffnung wieder im Bereich der Stützpfeiler

39 gebildet. Das Sohweissverfahren zum Verbinden der beiden Brückenglieder ist in. der ältoren Anmeldung derselben Anmelderin (aetl. Aktenzeichen ........) beschrieben.

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Die in Pig. 4 dargestellte Zwischenwand ist lediglich auf eine-r Seite nit einem Stützpfeiler 21 versehen, was deshalb vorteilhaft ist, weil die die negativen Platten der Zellen miteinander verhinderten BrUoicenglieder wegen der an beiden Enden einer Zelle angeordneten negativen Platten etwas welter über die Zellenenden vorstehen als die die positiven

P Platten miteinander verblndenen Brückenglieder· Bei der

Konstruktion gemäss Pig. 4 ist der einzige Stützpfeiler 21 auf derjenigen Seite der Zwischenwand angeordnet, gegen die das die positiven. Platten miteinander verbindende Brüekenglied anliegt, so daß Sank des erfindungsgemässen Aufbaus die negativen Platten zu beiden Seiten der Zwischenwand von dieser ungefähr den gleichen Abstand haben.Bei zusammengebautem Akkumulator liegen die die positiven Platten miteinander verbindenden Brückenglieder alt einer Stirnfläche gegen

k die Stützpfeiler 21 an, während die die negativen Platten miteinander verbindenden Brückenglieder mit ihren Stirnflächen gegen die anderen Seitenflächen der Seitenwände anliegen« Yerstärkungerippen 16 sind jedooh auf beiden Seiten der Zwischenwand 20 vorgesehen, um die Wand zu verstärken und die Akkumulatorzellen seitlich abzustützen. ■ '

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Patentansprüche :

1. Akkumulator mit wenigstens zwei Zellen in einem mit einer die Zellen trennende Zwischenwand versehenen Gehäuse, in dessen Zwischenwand eine öffnung vorgesehen ist, durch die hindurch elektrische Leiter, die gegen einander entgegengesetzte Seitenflächen der Zwischenwand anliegen, leitend miteinander verbunden sind» dadurch gekennzeichnet* daß die Zwischenwand (13) mindestens einen verstärkten Bereich (15) aufweist, in dem die öffnung (19) angeordnet iat«

2„ Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekannzeichnet, daß der verstärkte Bereich als mit der Zwischenwand einstückiger Stütspfeiler ausgebildet ist_o

3ο Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, daß die Zwischenwand dünner als ungefähr 2,5 mm ist, während der verstärkte Bereich eine Wandstärke von ca 3 mm aufweist·

4·« Akkumulator nach Anspruch 2 oder 3t dadurch gekennzeichnet, daß der Stützpfeiler (21) lediglich an einer Seite der Zwischenwand über die3e vorsteht.

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ο Akkumulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Stützpfeiler (15) an beiden Seiten der Zwischenwand iiher diese vorstehen.

6. Akkumulator nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis ™ 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Stützpfeiler vertikal verläuft.

7. Akkumulator nach einesa oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere über die Zwischenwände verteilte Verstärkungsrippen (16).

8ο Akkumulator nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sie Zwischenwand in an sich bekannter Vfeise aus einesa thermoplastischen Werkstoff, vorzugsweise aus eineaPropylen-Werketoff besteht.

9. Akkumulator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zu** Zwischenwand parallelen Seitenwände des Gehäuses Verstärkungsrippen (16) aufweisen.

10. Akkumulator nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, bei dem die elektrischen Leiter die jeweils positive oder jeweilo negative Platten miteinander verbinden-■■-" 109827/0192

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de · BrUckenglieder sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenglieder (35,36) winkelförmig ausgebildet sind und mit oinem Winkelechenkel (37) im Bereich der öffnung (19) gegen die Zwischenwand bzw. den Stützpfeiler anliegen_β

11· Akkumulator nach den Ansprüchen 4 und 1O_t dadurch gekennzeichnet, daß gegen die über die Zwischenwand vorspringende Hauptfläche des Stützpfeilers (21) ein positives Brückenglied anliegt.

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