DE3017177A1

DE3017177A1 - Entlueftungsstopfen fuer elektrische batterien

Info

Publication number: DE3017177A1
Application number: DE19803017177
Authority: DE
Inventors: Neil Leslie Ainsworth; Richard John Foss; Derek Kurt Schwendener
Original assignee: Chloride Group Ltd
Current assignee: Chloride Group Ltd
Priority date: 1979-05-09
Filing date: 1980-05-05
Publication date: 1980-11-27
Also published as: ZA801353B; AU5764180A; FR2456393B1; US4315058A; FR2456393A1; AU529785B2

Description

CHLORIDE GROUP LIMITED
52 Grosvenor Gardens
London SWlW OAU /England

Entlüftungsstopfen für elektrische Batterien

Die Erfindung betrifft Entlüftungsstopfen, die dazu dienen sollen, die Gefahr einer Explosion innerhalb einer elektrischen Batterie zu beseitigen oder auf ein Minimum zurückzuführen.

Während des Ladens und Entladens von elektrischen Batterien kann eine ggf. explosive Gasmischung freigesetzt werden, insbesondere wenn die Batterie überladen wird. Im Falle von Blei-Säure-Batterien wird ein stö.chiometrisches Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff freigesetzt. Ein äußerer Funke, eine statische Entladung oder irgendeine andere Hochtemperaturquelle kann eine Flamme entzünden, die die -Möglichkeit besitzt, nach unten ins Innere der Batterie zu wandern. Die resultierende Explosion kann das Batteriegehäuse aufreißen und Säure in die Runde versprühen, was zu Beschädigungen und Gefahren führt.

Erfindungsgemäß wird ein Entlüftungsstopfen für elektrische Batterien geschaffen, der gekennzeichnet ist durch einen rohr-

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förmigen Körper zum Einsetzen In eine öffnung einer Batterieabdeckung, wobei der Körper am oberen Ende einen einstückigen Deckel und eine Gasentlüftungsöffnung trägt; und durch einen herausnehmbaren Einsatz, der innerhalb des rohrförmigen Körpers befestigt ist und selbst oder gemeinsam mit dem Körper einen Gasentlüftungsweg definiert, wobei der Körper und der Einsatz einen Raum begrenzen, der mit der Gasentlüftungsöffnung und dem Gasentlüftungsweg in Verbindung steht und der ein poröses, flammenverzögerndes Material aufnimmt, welches von dem herausnehmbaren Einsatz in seiner Position gehalten wird. Vorzugsweise ist der Gasentlüftungsweg gewunden, um Elektrolyt, der mit dem entlüfteten Gas mitgerissen wird, zusammenlaufen zu lassen.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der herausnehmbare Einsatz zwei Scheiben aufweist, die durch einen Steg verbunden sind, und daß der Gasentlüftungsweg durch mindestens eine öffnung hindurchführt, die von jeder der Scheiben gebildet wird.

Die Erfindung umfaßt ferner einen gekoppelten Entlüftungsstopfen mit mindestens zwei der obigen Entlüftungsstopfen, die durch einen gemeinsamen Träger so verbunden sein können, daß sie relativ zueinander bewegbar sind, oder die als einzelnes Formstück ausgebildet sein können, wobei ihre Deckel ein einstückiges Teil bilden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in:

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Figur 1 einen Schnitt durch einen einzelnen Entlüftungsstopfen;

Figur 2 eine entsprechende Ansicht von zwei oder mehr solcher Entlüftungsstopfen, die miteinander verbunden sind, um eine gekoppelte Entlüftung zu bilden;

Figur 3 einen geschnittenen Grundriß eines Halte-Einsatzes nach Figur 1 und 2.

Der Entlüftungsstopfen nach Figur 1 umfaßt einen im Spritzgießverfahren hergestellten rohrförmigen Körper 2 aus Polypropylen, dessen unteres offenes Ende in eine öffnung einer Abdeckung einer elektrischen Batterie eingesetzt werden soll. An seinem oberen Ende trägt der Körper einen einstückigen Deckel 4, in dem zwei symmetrisch angeordnete Gasentlüftungsöffnungen 6 angeordnet sind. Einstückig mit dem Körper ist eine aufrechte, ringförmige Wand 8 ausgebildet, die an ihrem unteren Ende mit der Außenfläche des Körpers in Verbindung steht, und zwar etwa zu Beginn des oberen Drittels dieser Außenfläche. Die Wand ist nach außen gegenüber dem Körper versetzt und trägt an ihrem oberen Rand eine nach außen vorspringende Lippe 10. Die Wand 8 und die zugehörige Lippe 10 sind so geformt, daß im Grundriß die Außenkante des Entlüftungsstopfens im wesentlichen quadratisch ist.

Innerhalb des rohrförmigen Körpers 2 befindet sich ein herausnehmbarer Einsatz 12, der einstückig aus Polyäthylen hergestellt ist und eine untere Scheibe lh aufweist, die mit einer oberen Scheibe 16 durch einen symmetrisch angeordneten, kreuzförmigen Steg 18 verbunden ist. Dessen Form ergibt sich am besten aus Figur 3. Mit der oberen Scheibe 16 ist eine aufrechte Umfangswand 20 verbunden, deren Oberkante nahe der Unterseite des Deckels 4 liegt. Die Umfangswand 20 bildet zu-

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sammen mit dem Deckel 4 und der Scheibe 16 einen scheibenförmigen Raum. Einstückig mit der Scheibe 16 ist ein sich radial erstreckender Umfangsflansch 22 ausgebildet, der in eine entsprechende Nut 24 (siehe Figur 2) auf der Innenwand des Körpers 2 eingreift und den Einsatz 12 an dem Körper befestigt.

Die Kante der Scheibe 14 liegt in geringfügigem Abstand zur Innenfläche des Körpers 2, während die Kante des Flansches 22 abdichtend in den Körper 2 eingreift. Ferner sorgen zwei einstückige, in Umfangsrichtung verlaufende Dichtlippen 26 auf der Umfangswand 20 dafür, daß kein Gas rund um die Kanten des Einsatzes strömen kann. Ein Gasentlüftungsweg wird vorgesehen, und zwar zwischen zwei einander diametral gegenüberliegenden Ausschnitten 28 der unteren Scheibe 14 und zwei nicht gezeigten öffnungen in der oberen Scheibe 16. Wie aus Figur 3 ersichtlich, stehen die beiden Ausschnitte 28 mit zwei Quadranten in Verbindung, die von dem kreuzförmigen Steg 18 definiert werden. Die beiden öffnungen in der Scheibe 16 sind so angeordnet, daß s-ie mit den beiden anderen Quadranten in Verbindung stehen.

Der Raum, der von der Scheibe 16, der Umfangswand 20 und dem Deckel 4 begrenzt wird, enthält eine Scheibe aus flammenverzögerndem Material 30, beispielsweise aus gesintertem Polyäthylen, wie es unter der Bezeichnung^VYON vertrieben wird. Dieses Material wird von der Scheibe 16 an seinem Platz festgehalten. Selbst wenn sich das Gas, das durch die Scheibe aus flammenverzögerndem Material hindurchgeht, entzündet, wandert die Flamme nicht nach unten in die Batterie hinein.

Wie dargestellt, trägt die obere Scheibe 16 des Einsatzes

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einen ringförmigen Absatz 32 nahe der Innenseite der Umfangswand 20. Auf diesem Absatz ruht die Scheibe aus flammenverzögerndem Material, so daß sie durch einen schmalen Spalt von den öffnungen in der oberen Scheibe getrennt ist. Außerdem trägt der Deckel 4 auf seiner Unterseite eine kreisförmige Rippe 34, die sicherstellt, daß die flammenverzögernde Scheibe auch von den Gasentlüftungsöffnungen 6 durch einen Spalt von beispielsweise 0,5 mm getrennt ist.

Im Betrieb wird also der rohrförmige Körper 2 in eine öffnung der Batterieabdeckung eingesetzt. Das entwickelte Gas geht durch die Ausschnitte 28 der unteren Scheibe Ik des herausnehmbaren Einsatzes hindurch und wandert von dort aus rund um den Steg 18, woraufhin es die öffnungen in der oberen Scheibe 16 passiert. Das Gas durchquert langsam die Scheibe aus flammenverzögerndem Material 30 und tritt sodann durch die Gasentlüftungsöffnungen β in die Atmosphäre aus. Sollte sich das Gas zeitweilig mit hoher Geschwindigkeit innerhalb der Batterie entwickeln, so kann es lediglich in kleinen Men-" gen durch die flammenverzögernde Scheibe nach außen gelangen. Das austretende Gas verteilt sich sodann. Die verminderte Strömungsmenge setzt die Möglichkeit herab, daß die Gaskonzentration in der Nähe der Batterie auf einen Wert ansteigt, bei dem es zu einer Explosion kommen kann. Der Gasentlüftungsweg, der von dem Einsatz 12 definiert wird, stellt sicher, daß das Gas auf eine Anzahl von Flächen aufprallt und daß sich auf diese Weise der von dem Gas mitgerissene Elektrolyt in Tröpfchen sammeln, die entlang der Wand des Körpers 2 und entlang dem kreuzförmigen Steg 18 nach unten laufen, woraufhin sie durch die Ausschnitte 28 in die Batterie zurücktröpfeln.

Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn die Batterie lediglich über eine einzige Zelle verfügt, ein einziger Entlüftungs-

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stopfen ausreichend ist. In diesem Falle besitzt die aufrechte Wand 8 keine Punktion, und man kann sie fortlassen. Weist jedoch die Batterie zwei oder mehr Zellen auf, so ist die gleiche Anzahl an Entlüftungsstopfen erforderlich. Diese können in bequemer Weise verbunden oder miteinander gekoppelt werdenj und zwar durch einen langgestreckten gemeinsamen Träger 36 (in Figur 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet), der zwei im Abstand zueinander angeordnete, längslaufende und nach innen gerichtete Lippen 38 bzw. eine Mehrzahl von in zwei Linien ausgerichtete¹Lippen aufweist. Der Träger 36 bzw. der Entlüftungsstopfen ist flexibel ausgebildet, so daß die Lippen 10, wie in Figur 1 gezeigt, in die Lippen 38 ein- . schnappen können. Die Entluftungsstopfen können sich um einen begrenzten Betrag in Längsrichtung des Trägers 36 verschieben, so daß beispielsweise sämtliche sechs Entlüftungsstopfen in zugehörige Öffnungen der Abdeckung einer 12-Volt-Blei-Säure-Batterie eingesetzt werden können, ohne daß mit Sicherheit dafür gesorgt werden muß, daß der Abstand zwischen den öffnungen genau gleich dem zwischen den Entlüftungsstopfen ist, da nämlich geringfügige Abweichungen durch eine Bewegung der Entlüftungsstopfen entlang dem Träger ausgeglichen werden können.

Figur 2 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem zwei oder mehr Entluftungsstopfen einstückig ausgebildet sind. Die Konstruktion entspricht im wesentlichen der nach Figur und zwar sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Entluftungsstopfen sind als gemeinsames Formstück ausgebildet, wobei ihre Deckel ein einstückiges Bauteil darstellen, welches dementsprechend eine glatte, ununterbrochene Oberfläche bietet. Einstückig mit den Deckeln und im Abstand von den Entlüftungsstopfen ist eine nach unten ragende Schürze 40 vorgesehen, die während des Betriebes an der Batterieabdeckung angreifen oder im Abstand zu dieser liegen kann.

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Es sei darauf hingewiesen, daß bei dieser Konstruktion der Abstand zwischen den Entlüftungsstopfen fest vorgegeben ist und daß der Abstand der öffnungen in der Batterieabdeckung dementsprechend genau stimmen muß. Versuche haben gezeigt, daß dies bei mehr als drei Entlüftungsstopfen ein Problem darstellen kann. Bei einer 12-Volt-Blei-Säure-Batterie mit sechs Zellen werden dementsprechend zwei gekoppelte Entlüftungen mit je drei Stopfen verwendet. In jeder anderen Beziehung hingegen stimmt diese Vorrichtung nach Konstruktion und Betriebsweise mit der gemäß Figur 1 überein.

Die Tatsache, daß der Einsatz herausnehmbar ist, besitzt den Vorteil, daß ein und derselbe Einsatz in Verbindung mit zwei verschiedenen Konstruktionen verwendet werden kann, wodurch sich die Werkzeug- und Gießkosten vermindern. Außerdem ist es sehr einfach, den Einsatz herauszunehmen, um die flammenverzögernde Scheibe zu inspizieren oder auszutauschen. Anschließend kann dann der Einsatz wieder in den rohrförmigen Körper eingeführt werden, wo er durch, den Eingriff des Umfangsflansches in die Nut 24 gehalten wird.

Ein weiterer Vorteil der flammenverzögernden Scheibe aus Material geringer Porosität besteht darin, daß bei einem Umkippen der Batterie einige Zeit vergeht, bevor der Elektrolyt durch das Material hindurchwandern kann, so daß also die Batterie eine Sicherheit gegen Verschütten besitzt.

Es sei darauf hingewiesen, daß viele Abwandlungen der obigen Konstruktion möglich sind. Beispielsweise können die verwendeten Materialien variieren. Auch kann der Entlüftungsstopfen durch einen Schraub- oder Bajonettverschluß einsetzbar sein, wobei diese Befestigungsmittel entweder von der Wand 8 oder von dem Körper 2 getragen werden. Ferner besteht die Möglichkeit, entweder den Absatz 32 oder die Rippe 34 bzw. beide Bauelemente fortzulassen.

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Bei einer abgewandelten, nicht dargestellten Ausführungsform ordnet man eine oder mehrere Gasentlüftungsöffnungen nicht im Deckel 4 der Entlüftung an, sondern in der Wand des rohrförmigen Körpers 2 direkt unterhalb des Deckels. Eine solche Entlüftung kann in einer Ausnehmung der Abdeckung einer Batterie, insbesondere einer wartungsfreien Batterie, derart angeordnet werden, daß ihre obere Fläche mit der Fläche der Abdeckung fluchtet.

Zusammenfassend schafft die Erfindung einen Entlüftungsstopfen mit einem thermoplastischen, rohrförmigen Körper 2 zum Einsetzen in eine öffnung einer Batterieabdeckung, wobei der Stopfen an seinem oberen Ende einen einstückigen Deckel 4 mit einer Gasentlüftungsöffnung 6 trägt. Ein herausnehmbarer Einsatz 12 ist innerhalb des rohrförmigen Körpers befestigt und bildet einen gewundenen Gasentlüftungsweg. Der Einsatz und der Körper definieren einen Raum, mit dem die Gasentlüftungsöffnung und der Gasentlüftungsweg in Verbindung stehen, wobei dieser Raum einen Körper aus porösem, flammenverzögerndem Material 30 aufnimmt.

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Claims

CHLORIDE GROUP LIMITED
52 Grosvenor Gardens
London SWlW OAU /England

PATENTANSPRÜCHE

.1. Entlüftungsstopfen für elektrische Batterien, gekennzeichnet durch

einen rohrförmigen Körper (2) zum Einsetzen in eine Öffnung einer Batterieabdeckung, wobei der Körper am oberen Ende einen einstückigen Deckel (4)und eine Gasentlüftungsöffnung (6) trägt; und durch einen herausnehmbaren Einsatz (12), der innerhalb des rohrförmigen Körpers befestigt ist und selbst oder gemeinsam mit dem Körper einen Gasentlüftungsweg definiert; wobei der Körper und der Einsatz einen Raum begrenzen, der mit der Gasentlüftungsöffnung und dem Gasentlüftungsweg in Verbindung steht und der ein poröses, flammenverzögerndes Material (30) aufnimmt, welches von dem herausnehmbaren Einsatz in seiner Position gehalten wird.
2. Entlüftungsstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Gasentlüftungsweg gewunden ist, um Elektrolyt, der mit dem entlüfteten Gas mitgerissen wird, zusammenlaufen zu lassen.

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3. Entlüftungsstopfen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der herausnehmbare Einsatz (12) zwei Scheiben (l4,l6) aufweist, die durch einen Steg (18) verbunden sind, und daß der Gasentlüftungsweg durch mindestens eine öffnung (z.B. 28) hindurchführt j die von jeder der Scheiben gebildet wird.
4. Entlüftungsstopfen nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet,

daß der Steg (18) kreuzförmig ist und mit dem rohrförmigen Körper (2) vier Quadranten bildet, wobei die oder jede öffnung (z.B. 28) in der einen Scheibe (14) des Einsatzes (12) mit einem Quadranten in Verbindung steht, mit dem die oder jede Öffnung der anderen Scheibe (16) nicht direkt verbunden ist, so daß das entlüftete Gas um die Kanten des Steges herumströmen muß.
5. Entlüftungsstopfen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die obere Scheibe (16) auf ihrer oberen Fläche einen Vorsprung (32) trägt, auf dem das flammenverzögernde Material (30) ruht und somit im Abstand zu der oder jeder öffnung in der oberen Scheibe gehalten wird.
6. Entlüftungsstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Raum, der das flammenverzögernde Material (30) aufnimmt, zum Teil von einer ringförmigen Umfangswand (20) definiert wird, die von dem Einsatz (12) nach oben ragt.
7- Entlüftungsstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Unterseite des einstückigen Deckels (4) einen Vorsprung (34) trägt, so daß das flammenverzögernde Material (30) im Abstand von den Gasentlüftungsöffnungen (6) des Deckels gehalten wird.
8. Entlüftungsstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der herausnehmbare Einsatz (12) innerhalb des rohrförmigen Körpers (2) durch einen Umfangsflansch (22) gehalten wird, der in eine Nut (24) auf der Innenfläche des rohrförmigen Körpers eingreift.
9· Entlüftungsstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß das flammenverzögernde Material (30) ein keramisches Material ist.
10. Entlüftungsstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß das flammenverzögernde Material (30) aus gesintertem Polyäthylen besteht.
11. Gekoppelter Entlüftungsstopfen, gekennzeichnet durch

mindestens zwei Entlüftungsstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die derart miteinander verbunden sind, daß sie relativ zueinander bewegbar sind.
12. Gekoppelter Entlüftungsstopfen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß jeder der Entlüftungsstopfen nach einem der Ansprüche bis 10 eine einstückig mit dem rohrförmigen Körper (2) ausgebildete, aufrechte Wand (8) aufweist, die eine nach außen vorspringende Lippe (10) trägt, welche mit einer Lippe (28) an der Unterseite eines gemeinsamen Trägers (36) im Eingriff steht.

13· Gekoppelter Entlüftungsstopfen, gekennzeichnet durch

mindestens zwei Entlüftungsstopfen nach einem der Ansprüche

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1 bis ΙΟ, deren Deckel (4) .einstückig ausgebildet sind und eine einzige, durchlaufende Fläche darstellen.

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