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Abdeckvorrichtung mit verschliessbarer Entlüftung für ein abgedichtetes
Gehäuse Die Erfindung betrifft eine Abdeckvorrichtung mit einer verschliessbaren
Entlüftung, die für das Ablassen anomaler Drücke in abgedichteten Gehäusen brauchbar
ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verbesserte Abdeckvorrichtung für
ein abgedichtetes Gehäuse, das eine elektrische Anlage umschliesst, wie eine wieder
aufladbare Batterie, wobei die Abdeckvorrichtung ein mittels Federkraft betätigtes
selbstschliessendes Sicherheits-Entlüftungsventil besitzt.
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Mittels Federkraft betätigte Entlüftungen für Batterien, die das offene
Ende einer zylindrischen Batteriezelle sctlliessen und abdichten, sind bekannt.
Diese durch Federkraft letätigten
Zellenverschlüsse des Standes
der Technik weisen jedoch keine Vorkehrungen auf, durch welche anomal hohe Zellendrücke,
die ich unter bestimmten Betriebsbedingungen oder bestimmten rrten von Funktionsstörungen
der Zelle ausbilden, sicher und zuverlässig abgelassen werden.
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Andere Entlüftungsarten sind bereits vorgeschlagen worden.
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Beispielsweise hat eine solche Vorrichtung gemäss der US-Patentschrift
3 320 097 einen O"-Ring, der durch eine Metallniete, die durch den Deckel geführt
ist, in zusammengedrückter Lage gehalten wird. Gewöhnlich ist jedoch bei derartigen
Entlüftungskonstruktionen des Standes der Technik eine enge Toleranzbreite der Dimensionen
der "O"-Ringe, der Nieten und des Hohlraums des 'tOtr-Rings erforderlich. Es sind
andere durch Federkraft betätigte Entlüftungsvorrichtungen bekannt, wobei ein von
Hand betätigter Druckkolben zum Ablassen des Gasdrucks in der Zelle nach der manuellen
Betätigung des Kolbens gegen die Druckkraft der Feder dient.
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Alle diese Vorrichtungen des Standes der Technik liessen jedoch die
gewünschte Zuverlässigkeit einer billigen Vorrichtung vermissen, die die Entlüftungsöffnung
fest verschliessen kann, während die Zelle unter einem relativ hohen Gasdruck steht,
wobei die Abdichtung automatisch durch den Gasdruck angehoben und danach automatisch
in die Ausgangslage zurückfallen gelassen werden kann und die Öffnung beim Nachlassen
des Gasdrucks fest abdichtet.
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Erfindungsgemäss wird eine Abdeckvorrichtung geschaffen, die den Hauptverschluss
für den abgedichteten Behälter bildet, Die Abdeckvorrichtung mit verschliessbarer
Entlüftung für ein abgedichtetes Gehäuse ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch
*1) einen mit dem Gehltise fest verbundenen Deckel mit einer @rundplatte, dte mit
dt>llt Gehäuse in Verbindung steht unl eine Durchtrittsöffnung @ür Gase lth-
dem Gehäuse aufweist,
b) eine Dichtung, die in Normallage die Durchtrittsöffnung
abdeckt, c) eine Feder, welche die Dichtung fest auf die Durchtrittsöffnung drückt,
und d) ein Abschlussteil, das auf dem Deckel befestigt ist und mit der Grundplatte
des Deckels einen Zwischenraum bildet, in welchem die Feder wenigstens teilweise
untergebracht ist.
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Die verschliessbare Entlüftung umfasst weiter einen Dichtring, vorzugsweise
aus Nylon, in welchem die Grundplatte des Deckels eingeschoben ist und der zur Isolierung
dient. Das Oberteil des Gehäuses ist mechanisch gefalzt, wodurch der Dichtring und
die Grundplatte des Deckels an Ort und Stelle gehalten werden.
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Der isolierende Dichtring schafft eine elektrische Isolierung des
Gehäuses gegen den Deckel, so dass der Deckel einen elektrischen Anschluss mit einer
der Polung des Gehäuses entgegengesetzten Polung bilden kann, wenn das Gehäuse für
eine elektrische Anlage, wie eine Batterie, vorgesehen ist.
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Eine Dichtung aus einer Metallscheibe und einer damit verbundenen
dünnen Schicht aus biegsamem Gummi bildet eine mit der Gummiseite gegen die Entlüftungsöffnung
anliegende Dichtung.
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Die Gummifläche dér Dichtung besitzt einen Mittelteil, der in die
Entlüftungsöffnung vorgestülpt ist und in einen nach oben vorstehenden Ringteil
der Grundplatte des Deckels eingreift, welcher die Öffnung umgibt und somit eine
Labyrinth-Dichtung bildet. Eine Feder, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl und als
Schraubenfeder ausgebildet, ist in einen Zwischenraum zwischen dem Deckelknopf oder
der oberen Abdeckscheibe der Vorrichtung und der Dichtung eingeschoben. Der Deckelknopf
ist mit der Grundplatte des Deckels fest verbunden und dient dazu, die Feder unter
Druck zu halten, wodurch die Dichtung zuverlässig fest über der Entlüftungsöffnung
gehalten wird und diese abdichtet und somit das Austreten von Elektrolyt oder gewöhnlichen
Zellengasen
verhindert. Der Aufbau eines Gasdrucks in dem Behälter oder dem Gehäuse veranlasst
das Anheben der Dichtung aus ihrer Lage und das Ablassen des Drucks; jedoch kehrt
die Dichtung automatisch in ihre Lage zurück, wenn der Gasdruck nachlässt.
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Die Erfindung wird durch die beigefügten Zeichnungen näher erläutert,
die beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigen. Es zeigen: Fig. 1 eine
teilweise im Schnitt dargestellte Aufsicht auf ein abgedichtetes Gehäuse gemäss
einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt des Oberteils der
Vorrichtung gemäss Fig. 1, Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Aufsicht
auf eine andere Ausführungsform der Erfindung mit einem abgeänderten Aufbau und
Fig. 4 einen Querschnitt des Oberteils der Vorrichtung gemäss Fig. 3.
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In den Fig. 1 und 2 ist ein abgedichtetes Gehäuse in Form einer Batteriezelle
100 dargestellt, das aus einer Aussenklle 110 und einer Abdeckvorrichtung mit Sicherheitsentlüftung,
allgemein mit 112 bezeichnet, die auf der Hülle 110 befestigt ist und damit ein
Ganzes bildet, besteht. Eine Grundplatte 114 des Deckels ist besonders ausgeformt,
so dass sie eine tellerförmige Vertiefung oder Ausnehmung 118 aufweist, die einen
vorstehenden ringförmigen Teil 120 innerhalb der Ausnehmung 118 umschliesst sowie
eine Entlüftungsöffnung oder einen Durchgang 116 umgibt, der sich durch die Grundplatte
114 erstreckt. Eine Dichtung 122 ist innerhalb der Ausnehmung 118 angeordnet. Die
Dichtung 122 besitzt einen Oberteil aus einer Metallscheibe 123 und einen Unterteil
124 aus biegsamem Material, wie Gummi, der
mit der Metallscheibe
123 verbunden ist. Der biegsame Teil 124 der Dichtung greift in den von der Grundplatte
114 umschlossenen vorstehenden ringförmigen Teil 120 ein und bildet eine Labyrinthabdichtung
über der Öffnung 116. Dies wird durch einen abgesenkten Mittelteil 126 der Gummifläche
124 der Dichtung erreicht, der sich wegen des Federdrucks der Feder 132 leicht in
die Entlüftungsöffnung 116 eindrückt und so mit den Wänden des ringförmigen Teils
120 einen dichten Verschluss bildet. Das Abschlussteil des Deckels ist in der dargestellten
Ausführungsform ein Deckelknopf oder eine Haube 128 mit einem Flansch 133, der durch
Punktschweißstellen an flache Vorsprünge 131, die im Abstand von 1200 angeordnet
sind, an der Grundplatte 114 des Deckels befestigt ist. Ein Zwischenraum 130, in
welchem eine Druckfeder 132 untergebracht ist, erstreckt sich zu wischen der Grundplatte
114 und dem Deckelknopf 128. Die Feder 132 ist vorzugsweise eine spiralförmige Schraubenfeder,
deren Ende mit dem grösseren Durchmesser im Inneren des Deckelknopfes 128 und innerhalb
des Zwischenraums 130 am Oberteil des Deckelknopfs anliegt. Das Ende mit dem kleineren
Durchmesser der Feder 132 liegt gegen den durch die Metallscheibe 123 gebildeten
Teil der Dichtung 122 an, um den Gummiteil 124 nach unten gegen den ringförmigen
Teil 120 zu drücken und die Entlüftungsöffnung 116 dicht abzuschliessen. Ein horizontaler
Spalt 135 zwischen dem Deckelknopf 128 und der oberen Fläche der Grundplatte 114
wird durch die im Abstand auf dem Umfang angeordneten Punktschweißstellen gebildet,
wodurch das Ausströmen von Gase im Raum 130 durch den Spalt gestattet wird, die
durch die Öffnung 116 eintreten, wenn die Dichtung 122 angehoben wird. Ausser dem
Spalt 135 ist zur Sicherstellung des freien Durchgangs der Gase aus dem Raum 130
eine Austrittsöffnung 134 in der Deckelhaube 128 vorgesehen. Die Grundplatte 114
ist mit Hilfe eines leitenden Metallstreifens 136 mit der elektrischen Anlage elektrisch
verbunden.
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Ein Dichtungsring 140 schafft eine isolierende, mechanische und al
AbstÜtzung wirkende Verbindung zwischen der Grundplatte
114 des
Deckels und dem oberen Rand des Batteriezellengehäuses 110. Der Dichtungsring 140,
der vorzugsweise aus Nylon besteht, bildet einen Aufnahmeschlitz, in welchen die
Kante 137 der Grundplatte 114 beim Zusammenbau eingeschoben wird. Danach wird durch
ein mechanisches Falzverfahren der Dichtungsring 140 mit Hilfe eines Falzes 142
an das Oberteil des Batteriezellengehäuses 110 befestigt. Während des Falzens wird
somit der Dichtungsring 140 geformt und gleichzeitig zusammengedrückt, wodurch das
Gehäuse 110 mit der Grundplatte des Deckels 114 fest verbunden und wirksam abgedichtet
wird.
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Der Dichtungsring 140 schafft eine elektrische Isolierung zwischen
dem Gehäuse 110 und den Deckelteilen 114 und 112.
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Die Druckfeder 132, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, wird unter
Druckbelastung eingebaut und in diesem Zustand durch den Deckelknopf 128 gehalten.
Ein stumpfkegeliges Teil 139 aus Isoliermaterial, das an der oberen Fläche eine
Öffnung 141 aufweist, dient als biegsamer, zusammengedrückter Abstandhalter zwischen
der Abdeckvorrichtung 112, 114 und dem elektrischen Gerät 100 im Gehäuse 110. Die
Deckelhaube 128 ist an der Grundplatte 114 des Deckels durch Schweisspunkte 131
befestigt, die im Abstand von 1200 voneinander um die Platte angeordnet sind. Der
äussere Teil der tellerförmigen Ausnehmung 118 erstreckt sich nach unten und wird
von der Öffnung 141 des isolierenden Abstandhalters 139 aufgenommen.
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Der Falz 142 im Gehäuse umgibt den unteren Teil des stumpfkegeligen
Abstandhalters 139 und dient somit zur Befestigung sowohl des Abstandhalters in
seiner Lage als auch der gesamten Abdeckvorrichtung 112, 114. Da der Deckelknopf
oder die Metallkappe 128 an der Grundplatte des Deckels 114 befestigt ist, hält
er die Feder 132 unter Druck im Zwischenraum 130, wodurch die Dichtung 122 dicht
über der Entlüftungsöffnung 116 gehalten wird und diese dicht abschliesst, und das
unbeabsichtigte Austreten von Elektrolyt oder gewöhnlichen Zellengasen durch die
Entlüftungsöffnung 116 in den Zwischenraum 130 vermieden wird.
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Die Feder 132 ist derart ausgelegt, dass unter den normalen Betriebsbedingungen
die Druckkraft ausreicht, die Dichtung 122 in ihrer Lage in dem Sitz über der Öffnung
116 zu halten.
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Wenn jedoch der Druck im Batteriegehäuse 110 hoch genug wird und ausreicht,
die Druckkaft der Feder 132 zu überwinden, wird die Dichtung 122 aus ihrem Sitz
120 angehoben und erlaubt das Austreten der unter Druck befindlichen Gase durch
die Öffnung 116 in den Zwischenraum 130 und durch die Austrittsöffnung 134 nach
aussen. Wenn der Druck im Zwischenraum 130 ausreichend niedrig geworden ist, drückt
die Druckkraft der Feder 132 die Dichtung 122 automatisch zurück in den Sitz 120
und bedeckt und dichtet erneut die öffnung 116 ab.
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Gejriäss der Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestel]t ist,
ist die obere Fläche der Abdeckvorrichtung nicht wie bei 28 in Fig. 1 als haubenförmige
Erhebung sondern unter Berücksichtigung besonderer Anforderungen an die Form und
den Raumbedarf als flache Abdeckscheibe 228 ausgebildet. Die Grundplatte des Deckels
214 ist bezüglich der Form und der Funktion ähnlich der Grundplatte 114 gemäss der
Ausführungsform von Fig. 1. Auch ist die Dichtung 222 in dieser Ausführungsform
mit dem biegsamen unteren Gummiteil 224, 226 in Aufbau und Funktion ähnlich dem
biegsamen Guuifiiiteil 124, 126 der Dichtung 122 gemäss Fig. 1.
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Die Austrittsöffnung oder der Durchgang 234 in der Abdeckscheibe 228
hat eine Funktion ähnlich derjenigen der Austrittsöffnung 134 gemäss der Ausführungsform
von Fig. 1. Auch die schraubenförmige Druckfeder 232, die im Zwischenraum 230 gemäss
Fig. 3 angeordnet ist, hat einen Aufbau und eine Funktion ähnlich der Feder 132
von Fig. 1, mit der Ausnahme, dass die Feder 232 vollständig innerhalb der Ausnehmung
218 angeordnet ist und ihre Oberfläche sich nicht oberhalb der Grenze erstreckt,
die durch die oberste Fläche der Grundplatte 214 des Deckels gegeben ist. Der isolierende
Dichtungsring 240 und der Falz 242 sind bezüglich ihres Aufbaues und der Funktion
ähnlich dem Dichtungsring 140 und dem Falz 142 nach der Ausführungsform von Fig.
1. Der Spalt 235 und die Schweißstellen
an den Vorsprüngen 231 haben
Funktionen ähnlich denen des Spalts 135 und der Vorsprünge 131 von Fig. 1. Die Isolierplatte
239 isoliert die Abdeckvorrichtung 212 vom elektrischen Gerät 200. Durch die im
wesentlichen flache Oberfläche dePAbdeckscheibe 228 der Ausführungsform von Fig.
3 wird der Kombination aus dem Batteriegehäuse und der Abdeckvorrichtung eine andere
Raumform verliehen als dies bei der Ausführungsform von Fig. 1 der Fall ist.