DE1959161A1 - Kunststoffbehaelter fuer Akkumulatoren - Google Patents

Description

GOULD-NATIONAL BATTERIES INC.
First National Bank Building,
St. Paul, Minnesota / Y.St.A.

Pat entanme!dung Kunststoffbehälter für Akkumulatoren

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffbehälter für Akkumulatoren, von dessen Boden zwei zueinander parallele Seitenwände und zwei zueinander parallele Endwände untereinander flüssigkeitsdicht ausgehen und der durch einen Kunststoffdeckel abgeschlossen ist.

Behälter für Akkumulatoren wurden bisher aus Materialien wie Holz, hartem Gummi und neueren Kunststoffen, wie z. B· Polypropylen hergestellt. Während es wünschenswert ist, diese Kunststoffbehälter durch Heissversiegeln des Kunststoffdeckele mit dem Behältertrog zu verschliessen, ist es andererseits schwer die Kanten des Deckels mit den Kanten des Behältertroges für das Heiseversiegeln genau auszurichten, Die Kunststoffbehälter für Akkumulatoren bestehen üblicherweise aus verhältnismäseig dünnen, aber festen Materialwänden, z. B. aus dem oben genannten Polypropylen. Der Behältertrog ist im wesentlichen rechteckig und umfasst zwei Endwände, zwei Seitenwände und einen Boden. Innerhalb des Behältertroges liegt eine Mehrzahl von vertikalen, zuein-

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ander parallelen Unterteilungswänden für die Bildung der einzelnen Zellen des Akkumulators. Die Wände und der Boden des Behältertroges werden zwecks Bildung eines flüssigkeitsdichten Behälters in einem gemeinsamen Giessvorgang hergestellt. In ähnlicher Weise wird der Deckel aus dem gleichen Material gegossen, wie der Behältertrog.

Nach dem Formen des Behältertroges mit seiner Zelleinteilung werden die Elektrodenplatten und die erforderlichen Polklemmen in den Behältertrog eingesetzt und der Deckel mit dem obersten Teil der Seitenwände, der Endwände und der Unterteilungswände des Behältertroges heiss versiegelt. Eine Anzahl von an dem Deckel angebrachten Führungen führt den obersten !Teil de£ Behälterwände in eine Anzahl von an dem Deckel angebrachten Nuten.

Wenn der Behältertrog in einem einzigen Stück gegossen wird, bleiben die Endwände nach dem Giessvorgang nicht immer vertikal, sondern sind willkürlich nach innen oder aussen gebogen. Da die Seitenwände durch die Unterteilungswände verstärkt sind, neigen sie nicht zum Biegen, sondern bleiben in der zum Boden !senkrechten Lage. Um die Verzerrung der Endwände zu verringern, sind mit ihnen eine Anzahl von Rippen verbunden, die die dünnen Endwände verstärken. Wenn auch die Rippen ale Versteifung wirken, verhindern sie nicht, dass sich die Endwände willkürlich nach innen oder aussen durchbiegen. Der zugehörige Kunststoffdeckel ±rt mit abgeschrägten Leisten ausgestattet, die die Aufgabe haben, die Kanten des Behältertroge β in die Nuten des Dekkels hinein zu führen. Entlang der Innenseite des Deckels ist eine umlaufende Führung vorgesehen, aber die Aussenseite des Deckels weist keine Führung auf, da es gewünscht wird, dass die Aussenseiten des Behältertroges und des Deckels glatt sind. Für die einzelnen Zellen sind je zwei Führungsleisten Torgesehen, die die oberen Kanten der Unterteilungswände in die sugehörigen Nuten des Deckels hinein führen· Da die Akkumulator-Industrie feststehende Aussenmasse für die verschiedenen Akkumulatorgruppen entwickelt hat, ist es wünschenswert, das» die Aus-

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senmasse des Behälters für Akkumulatoren mit diesen Standard-Aussenmassen übereinstimmen und dass keine unnötigen Planschen oder Leisten für die Führung vorhanden sind, die die Länge des Akkumulators über die Standard-Aussenmasse hinaus vergrössern würden.

Bei Kunststoffbehältern dieser Art macht eine leichte Auswärtsbiegung der Behälterwand es schwer, die Behälterkanten in die Nuten des Deckels hinein zu führen. Zur Lösung dieses Problems sind bereits zahlreiche Versuche gemacht worden. Eine bekannte Lösung bestand darin, den Akkumulatorbehälter aus einem festeren Material herzustellen, das nicht zu einer willkürlichen Ausbiegung der Wände neigt. Eine andere Lösung schlug das Einsetzen von Stahlgliedern in die Wände vor, um diese dadurch zu versteifen und zu sichern, dass sie ihre vertikale Lage beibehielten, so dass'sie mit dem Deckel eine gute und feste Dichtung eingingen, ffaeh einem anderen Vorschlag wurden die Endwände so dick ausgeführt, dass sie dank ihrer eigenen Dicke starr blieben. Ein anderes Verfahren bestand in der Anordnung » einer an dem Behältertrog anliegenden Pesthaltevorrichtung, die dessen Wände in einer senkrechten Lage hält, so dass sie leicht in die Hüten des Deckels hineingleiten. Alle diese bekannten Lösungen haben den Hachteil, dass sie entweder für die Wettbewerbsfähigkeit zti teuer sind oder zusätzliche Pesthaltevorrichtungen erfordern, die nur schwer in der Apparatur für die Heiss- ä Versiegelung untergebracht werden können. Dazu tritt, dass selbst dann, wenn die Endwände vor dem Zusammenbau vertikal !verlaufen, sie dann, wennBehältertrog und Deckel zusammengefügt und gefüllt sind, die Kraft des flüssigen Elektrolyten und der Elektrodenplatten versucht, die Endwände nach aussen zu biegen. Die nach aussen gebogenen Endwände geben dem Behälter ein ausgebeultes, unschönes Aussehen. Ganz allgemein hängt Gütern mit einem ausgebauchtem Aussehen ein Stigma an. Wenn z. B. die obere j Fläche einer Konservendose naoh aus8en ausgebeult ist, ist dies ein Zeichen dafür, dass die Ware in der Dose verdorben ist und wenn eine Trockenzelle nach aussen ausgebeult ist, ist dies ein

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Zeichen dafür, dass die Zelle an Wert verloren hat. Dieses Stigma hat daher einen unmittelbaren Einfluss auf den Benutzer, der ganz allgemein einen ausgebeulten Behälter mit einem Fehler oder einem verdorbenen Inhalt in Verbindung bringt.

Es ist daher notwendig, das Auswärtsbiegen der Endwände des zusammengefügten Behälters zu vermeiden und ausserdem sicher zu stellen, dass der Behälter ordnungsgemäss heissversiegelt werden kann. Es wurde entdeckt, dass dann, wenn die Endwände vor dem Zusammenfügen nach innen gebogen sind, kein Ausbeulen nach dem Zusammenbau auftritt, vielmehr der flüssige Elektrolyt und die Elektrodenplatten die Endwände in eine vertikale Lage drücken. Auf diese Weise löst die vorliegende Erfindung ein doppeltes Problem durch die Vermeidung eines ausgebeulten Aussehens des Behälters und die Schaffung eines mit geringen Kosten herstellbaren, für die Massenproduktion geeigneten Behälters. Die vorliegende Erfindung umfasst eine nach innen gebogene Endwand des Behältertroges. Es wurde ferner entdeckt, dass durch die Anordnung von Rippen auf der Innenseite der Endwände oder durch die dickere Ausführung der Endwände oder möglicherweise durch beide Mittel gemeinsam ein Behälter entsteht, dessen Endwände vorzugsweise nach innen gebogen sind. Dabei werden die Endzellen des Behälters ein wenig breiter als die übrigen Zellen ausgeführt, so dass die Endzellen trotz der etwas grösseren Verstärkungsrippen und der etwas dickeren Endwand die gleiche Zahl von Elektrodenplatten aufnehmen können, wie die innengelejgenen Zellen. Durch die Herstellung des Behältertroges mit dickeren Endwänden und mit Rippen auf der Innenseite der Endjwände werden die Endwände nach innen gebogen und dadurch sicher gestellt, dass die Endwände des Behältertroges glatt der Führung in die Nuten am Umfang des Deckele folgen. Wenn sich eine ier Endwände während des Heissversiegelns nach aussen biegt, iriirde offenbar der Oberste Teil der Badwände eich an dem Deckel verklemmen und Deckel und Behältertrog beschädigen.

Susammengefasst, besteht die Erfindung darin, dass bei dem ein-

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gangs beschriebenen Kunststoffbehälter für Akkumulatoren die Dicke der Endwände grosser als die Dicke der Seitenwände ist und dass auf der Innenseite der Endwände eine Anzahl von ■Verstärkungsrippen vorgesehen ist, die mit den Endwänden aus einem Stück "bestehen und dass die Bndwände als folge ihrer Dicke und der mit ihnen verbundenen Rippen vor dem Aufsetzen des Deckels auf den Behältertrog nach innen durchgebogen sind.

Im folgenden wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung beschrieben.

Pig. 1 zeigt von der Seite gesehen den Schnitt durch einen Behälter für einen Akkumulator und lässt erkennen, wie die nach innen gebogenen Endwände des Behältertroges nach dem Zusammenbau ausgerichtet worden sind,

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf den Behältertrog und lässt die vor dem Zusammenfügen von Behältertrog und Behälterdeckel nach innen gebogenen Endwände erkennen,

Pig. 3 zeigt im Schnitt eine Ecke des Behälters nach dem Aufsetzen des Deckels.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen üblichen Behälter für einen Akkumulator, z. B. für Kraftfahrzeuge, dessen positive und negative Anschlussteile 11 durch den Deckel 15 hindurchragen. Der Behältertrog 10 hat Endwände 10a, Seitenwände 10b, einen Boden 10c und eine Anzahl vertikaler, paralleler Unterteilungswände 12. Alle diese Teile werden in einem einzigen Giessvorgang hergestellt, so dass ein aus einem Stück bestehender, flüssig- j keitsdichter Behältertrog erhalten wird. Der Giessvorgang bil- j det keinen Teil der Erfindung und wird daher hier nicht beschrieben. Oben hat der Behältertrog 10 eine an der unteren Kante des Deckels 15 anliegende leiste 1Oe. Vom Boden des Behält ertr ogee gehen Tragleisten 13 und Rippen 14 aus, durch die die Wände 10a, 10b und 12 verstärkt werden· Die Bodenkanten

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ί der negativen und positiven Elektrodenplatten (nicht darge- : stellt) liegen auf den öfteren Kanten der Tragleisten 13 auf. Durch die Formung der Tragleisten 13 und des Bodens 10c aus einem Stück, ohne eine Verbindung der Tragleisten 13 mit den Unterteilungswänden 12, können diese dünner ausgeführt werden, wodurch das Nutzvolumen innerhalb des Behälters ohne eine Minderung von dessen Festigkeit vergrössert wird.

Der Deckel 15 des Behälters besteht wie der Behältertrog 10 aus Polypropylen, wird aber zur Erleichterung des Giessvorganges und der Montage für sich getrennt gegossen. Der Deckel 15 ist mit den Aussenwänden 10a und 10b des Behältertroges entlang von Nuten 16 vereinigt, die auf der Unterseite des Deckels entlang seinem Umfang herumlaufen. Die innen gelegenen Nuten 16 des Deckels 15 werden durch Führungsleisten 17 gebildet, die quer über den Deckel und parallel zu den Unterteilungswänden 12 verlaufen, mit denen sie einen dichten Verschluss zwischen benachbarten Zellen bilden. Die Endwände 10a und die Unterteilungswände 12 haben keilförmige Verstärkungsrippen 14_f die dem Behältertrog eine zusätzliche Festigkeit verleihen. Im übrigen verlaufen die Endwände 10a auf ihrer Innenseite etwas schräg nach innen, so dass die Abmessung des Querschnitts des Behältertroges von oben nach unten zunimmt. Die Dicke der Endwände des Behälters ist mit T₁ bezeichnet und beträgt zumeist ca. 1,8 mm. Die Dicke der Unterteilungsw&nde ist mit T₂ bezeichnet und beträgt zumeist ca. 1,5 mm. Diese Abmessungen werden nur beispielsweise angegeben und bedeuten keine Beschränkung auf sie. Um sicher zu stellen, dass die oberen Kanten der Wände ordnungsgemäss in den zugehörigen Nuten des Dekkels 15 sitzen, sind auf seiner Unterseite Führungen 20 vorgesehen. Diese Führungen 20 bestehen mit dem Deckel aus einem Stück und verlaufen in gewählten Abständen entlang der Nuten 16. Die Führungen 20 erstrecken sich abwärts und erweitern sich von den Nuten 16 nach aus sen. Die Führungen können verschiedene Formen und Grossen haben, κ. B. die Form von Leisten 17» die sich nach unten erstrecken und diagonal durchschnitten sind· Diese Führungsleisten können auch V-förmig oder ähnlioh ge-

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staltet sein, um die Kanten des Behältertroges in dem Deckel zu führen. Um zwischen den Wänden und dem Deckel einen flüssig-

keitsdichten Verschluss herzustellen, ist es notwendig, dass die öfteren Kanten der Wände Ordnungsgemäss in den zugehörigen Nuten des Deckels verlaufen· Dadurch werden nicht nur Leckverluste des Elektrolyten aus dem Behälter, sondern auch das Üfterfliessen von Elektrolyt zwischen ftenachftarten Zellen innerhalb des Behälters vermieden.

Um den Deckel mit dem BehäTbertrog heiss zu versiegeln, werden die öfteren Kanten der Behälterwände und die zugehörigen Nuten auf der Unterseite des Deckels erhitzt und dann schnell unter Druck vereinigt. Datei ist es wichtig, dass diese erhitzten Flächen schnell zusammengebracht werden, um die Wärmeverluste zu verringern und eine flüssigkeitsdichte Verbindung des Dekkels mit dem Behältertrog zu erhalten. Die Führungen 20 erleichtern, dass die öfteren Kanten des Behältertroges schnell an ihren Platz im Deckel geführt werden. Offenbar müssen, wenn der Deckel schnell auf den Behältertrog aufgesetzt werden muss, die Führungen alle Kanten des Behälters in die Nuten des Dekkels führen. Bei den "bisher "bekannten Kunststoffftehältern für Akkumulatoren waren die Endwände willkürlich nach innen oder aussen geftogen. Da auf dem Deckel nur ein einziger Satz von Führungen vorgesehen ist, werden die Endwände, wenn sie nach aussen geftogen sind, sieh "beim Aufsetzen des Deckels auf den Behältertrog an dem Deckel verklemmen. Dadurch wird after der Akkumulator "beschädigt· Die Anbringung von Führungen auf der Auesenseite des Behälters würde eine Verlagerung der Aussenmasse des Akkumulators üfter die übliche Grosse hinaus oder eine Verkürzung seiner inneren Aftmessungen zur Folge haften. Eine Verlängerung des Akkumulators muss vermieden werden, weil die Akkumulatoren entsprechend "bestimmten GruppenaftmesBungen hergestellt werden, damit sie in die verschiedenen Maschinenanlagen hineinpass en «Eine Führung auf der Aussenseite würde einen eich länge des Deckels erstreckenden, unhandlichen Saum oder dgl. erfordern, was gleichfalls unwünschenswert ist. Um das ordnmngBgemäBse Ineinandergreifen von Deckel und Behälter-

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trog mit einer einzigen Führung zu sichern, ist es erforderlich, dass die Endwände vertikal oder leicht nach innen gebogen sind, so dass sie in die Nuten des Deckels hineingleiten. Dieses Problem betrifft nur die Endwände, da die Seitenwände durch die sich quer durch den Behälter erstreckenden Unterteilungswände 12 an einer Ausbiegung nach aussen verhindert werden. Die Endwände haben keine ähnliche Unterstützung. Es wurde gefunden, dass die Ausbildung der Endwände ein wenig dicker als die Unterteilungswände und Seitenwände sind und die Anbringung von Verstärkungsrippen H auf der Innenseite der Endwände 10a zu einer nach innen gerichteten Biegung der Endwände führt. Ob diese Einwärtsbiegung durch die grössere Wanddicke oder die Verstärkungsrippen oder durch das Zusammenwirken beider verursacht wird, ist zur Zeit noch nicht völlig klargestellt.

In der Pig. 2 ist die maximale Einwärtsbiegung an den Enden des Behälterstroges mit dem Bezugszeichen b bezeichnet. Es wurde gefunden, dass eine maximale Einwärtsbiegung von ca. 2,0 mm erforderlich ist, um ein ordnungsgemässen Einführen der Endwand in die zugehörige Nut im Deckel sicher zu stellen und um auch die Expansion der Zelle beim Einfüllen des Elektrolyten und Einsetzen der Gruppen von Bleiplatten auszugleichen. Die Fig. 1 zeigt den zusammengebauten Akkumulator und die vertikalen oder geraden Endwände, die ein gutes Aussehen bewirken. Würden gegenteilig die Endwände vor dem Zusammenbau vertikal verlaufen, würden sie durch den Zusammenbau nach aussen durchgebogen und unansehnliche Ausbeulungen bilden·

Um die Verwendung einer dickeren, sich nach innen biegenden Endwand zu ermöglichen, wird die Breite der Endzellen leicht verändert. Zweckmässig hat die Endzelle eine mit dem Bezugszeichen L bezeichnete Breite von ca. 38 cm, während die innen gelegenen Zellen eine Breite D von ca. 36 cm haben.. Die breiteren Endzellen ermöglichen, dass die Verstärkungerippen in den ^] Endzellen und auch die Endwände etwas dicker ausgeführt werden können und dass trotzdem die gleiohe Zahl von Elektrodenplatten in die Zellen eingesetzt werden können.

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In der Fig. 2 sind die Endwände 10a in der noch nicht eingebauten Lage dargestellt. Die Endwände sind gegenüber einer lotrechten Ebene um die maximale Strecke b nach innen durchgebogen. Diese maximale Durchbiegung liegt in dem obersten, mittleren Gebiet der Zelle und die Durchbiegung nimmt fortlaufend gegen die Kanten der Endwand zu ab. Mit den nach der Fig. 2 nach innen gebogenen Endwänden lassen sich der Deckel und der Behältertrog leicht miteinander vereinigen.

In der !ig. 5 ist ein teilweiser Querschnitt durch eine Ecke des Deckels und des Behältertroges dargestellt. Dieser Querschnitt zeigt, wie die obere Kante'der Endwand 10a des Behälters gleitend an dem Führungsglied 20 anliegt. Eine weitere Abwärtsbewegung des Deckels 16 hat zur Folge, dass die Endwand 10a in die in der Fig. 1 dargestellte, abdichtende Lage : gleitet. In der abdichtenden und versiegelten Lage verlaufen ι sodann die Endwände 10a vertikal und eben. :

Ansprüohe:

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Claims (1)

1. Ansprüche

   Kunststoffbehälter für Akkumulatoren, von dessen Boden zwei zueinander parallele Seitenwände und zwei zueinander parallele Endwände untereinander flüssigkeitsdicht ausgehen und der durch einen Kunststoffdeckel abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (T₁) der Endwände (10a) grosser als die Dicke (T₂) der Seitenwände (10b) ist und dass auf der Innenseite der Endwände (10a) eine Anzahl von Verstärkungsrippen (14) vorgesehen ist, die mit den Endwänden (10a) aus einem Stück bestehen und dass die Endwände (10a) als Folge ihrer Dicke und der mit ihnen verbundenen Rippen (14) vor dem Aufsetzen des Deckels (15) auf den Behältertrog (10) nach innen durchgebogen sind.

   Kunststoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Abstand (b) der einwärts gebogenen Endwand (10a) von einer von ihrer Bodenkante sich nach oben erstreckenden, vertikalen Wand 2,0 mm nicht überschreitet.

   Kunststoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behältertrog (10) in eine Anzahl von Endzellen und innengelegenen Zellen unterteilt ist und dass die Breite (I) der Endzellen grosser als die Breite (D) der imnen gelegenen Zellen ist«

   Kunststoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (15) mit einer Anzahl von Nuten (16) und einer Anzahl von Führungen (20) ausgestattet ist, die beim Aufsetzen des Deckels (15) auf den Behältertrog (10) dessen Endwände (10a) gleitend in die Nuten (16) des Deckels (15) hineinführen.

   Verfahren zur Herstellung des Kunststoffbehälter nach den Anappüchen 1 bis 4ι gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrenssohrittet

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   a) Formen eines Behältertroges (10) mit nach innen gezogenen Endwänden (10a),

   "b) Formen eines Deckels (15) mit einer Anzahl von Nuten ] (16) für die Aufnahme der Wände des Behältertroges (10) j und einer Anzahl von Führungen (20),

   c) Aufsetzen des Deckels (15) auf den Behältertrog (10) ' unter gleichzeitiger Abdichtung.

   6. Verfahren nach Anspruch 51 gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt des Formens von Seitenwänden (10h) und Endwänden (10a), deren Dicke grosser als die der Seitenwände j (10Ij) ist. j

   7· Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des Formens von Verstärkungsrippen (14) an den Endwänden (10a).

   Der/ Patentanwalt

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