DE3210159C2 - Gas- und flüssigkeitsdichte Polabdichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine gas- und flüssigkeitsdichte Polabdichtung für Akkumulatoren, gemäß Deutscher Patentanmeldung P 3035842, deren Gehäuse aus Kunststoff, vornehmlich aus Polyäthylen oder Polypropylen besteht, insbesondere für Bleiakkumulatoren, mit a) einer topfförmigen Ausbildung des Kunststoffdeckels (2) im Bereich einer Durchtrittsöffnung (3) für den Pol (1), b) vorzugsweise einer unteren Schicht (5) aus Hartverguß, vorzugsweise aus säurefestem Zweikomponenten-Harz am Topfboden (4), c) einer mittleren Schicht (6, 17) aus thermoplastischem, dauerelastischem, säurebeständigem Kunststoff, vorzugsweise aus Schmelzklebern wie z.B. Äthylenacrylpolymere oder andere Produkte dieser Gattung, oder aus Bitumen, Wachs, Harz, Fett, einer daran angrenzenden oberen Schicht (7) aus Hartverguß, vorzugsweise aus säurefestem Zweikomponenten-Harz, oberhalb der mittleren Schicht (6, 17). Um eine verbesserte Abdichtung auch bei höheren Betriebstemperaturen zu erreichen und insbesondere das Austreten der weichen mittleren Schicht nach außen zu verhindern, sind folgende Merkmale vorgesehen: Eine nach außen abgedichtete, vorzugsweise ringförmige, freie Kammer (14) steht mit der mittleren Schicht (6, 17) in Verbindung.

Description

a) eine untere Schicht (5) innerhalb der Vergußmasse aus Hartverguß, vorzugsweise aus säurefestem Zweikompcaenten-Harz ?m Topfboden (4),

b) eine daran angrenzende mittlere Schicht (6) innerhalb der Vergußmasse aus thermoplastischem, dauerelastischem, säurebeständigem Kunststoff, vorzugsweise aus Schmelzkleber wie z.B. Äthylenacrylpolymere bzw. andere Produkte dieser Gattung oder aus Bitumen, Wachs, Harz, Fett,

c) eine daran angrenzende obere Schicht (7) innerhalb der Vergußmasse aus Hartverguß, vorzugsweise aus säurefestem Zweikomponenten-Harz, oberhalb der mittleren Schicht (6),

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gekennzeichnet durch eine nach außen abgedichtete, vorzugsweise ringförmige, freie Kammer (14), die mit der mittleren Schicht (6, 7) in Verbindung steht.

2. Polabdichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abdichtung (19), vorzugsweise aus säurefestem Gummi oder Kunststoff, zwischen der Durchtrittsöffnung (3) des Topfbodens (4) und Pol (1), die eine Rille (20) für die Aufnahme der ringförmigen Innenkante des Topfbodens (4) sowie einen zum Pol (1) hin in Richtung auf das Innere des Akkumulators hin konvergierenden Abschnitt (21) aufweist, derart, daß die Abdichtung (19) vor dem Aufbringen der Poldichtung von oben in die Durchtrittsöffnung (3) zwischen Pol (1) und Innenkante des Topfbodens (4) einschiebbar ist.

3. Polabdichtung nach einem der Ansprüche 1 —2, gekennzeichnet durch

a) ein Zylinderteil (11), das zwischen topfförmiger Ausbildung (10) des Akkumulatordeckels (2) und Pol (1) derart angeordnet ist, daß wenigstens zwischen dem unteren Umfangsteil

(12) des Zylinderteiles (11) und der Innenseite

(13) der topfförmigen Ausbildung (10) ein freier, vorzugsweise ringförmiger Raum (14) verbleibt,

b) einen zwischen Außenumfang des oberen Bereiches des Zylinderteiles (11) und Innenseite (13) der topfförmigen Ausbildung (10) angeordneten Dichtungsring (16), vorzugsweise einen O-Ring aus Gummi oder dauerelastischem Kunststoff, derart, daß zur mittleren Schicht (6, 17) hin ein nach außen abgedichteter ringförmiger freier Raum (14) entsteht.

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4. Polabdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderteil (11) einen oberen, radial nach außen gerichteten Rand (15) aufweist, um ein Austreten des Dichtungsringes (16) nach außen bei Druckeinwirkung zu verhindern.

5. Polabdichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderteil (11) einen radial nach innen gerichteten Rand (18) zur Verankerung mit dem im Inneren des Zylinderttiles (11) vorgesehenen Hartverguß aufweist

6. Polabdichtung nach einem der Ansprüche 3—5, dadurch gekennzeichnet daß das Zylinderteil (11) die äußere Begrenzung der oberen Schicht (7) bildet

7. Polabdichtung nach einem der Ansprüche 3—6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante des radial nach außen gerichteten oberen Randes (15) des Zylinderteiles (11) auf einer entsprechenden ringförmigen Einkerbung des Kunststoffdeckels (2) aufliegt

8. Polabdichtung nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet daß die freie Kammer (22) aus porösem Material, vorzugsweise einem offenporigen und elastischen Vlies besteht

9. Polabdichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die poröse freie Kammer (22) zwischen mittlerer Schicht (6,17) und oberer Schicht (?) aus Hartverguß angeordnet ist und im wesentlichen den gesamten Zwischenraum einnimmt.

10. Polabdichtung nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet daß die dem Hartverguß (?3) zugewandte Oberfläche der porösen freien Kammer mit einem gegenüber dem Hartverguß (7) undurchlässigen Material beschichtet, flüssigkeitsundurchlässig verdichtet ist, oder daß stattdessen eine Trennscheibe (24) vorgesehen ist.

11. Polabdichtung nach einem der Ansprüche 9—10, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht (6, 17) aus thermoplastischem, dauerelastischem, säurebeständigem Kunststoff, vorzugsweise aus Schmelzkleber, im wesentlichen um die Dicke der porösen freien Kammer (22) reduziert wird, und daß die poröse freie Kammer (22) im wesentlichen den übrigen Raum einnimmt.

12. Polabdichtung nach einem der Ansprüche 8—11, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse freie Kammer (22) sowie die Trennscheibe (24) ein, Stanzteil sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine gas- und flüssigkeitsdichte Polabdichtung gemäß deutscher Patentanmeldung 30 35 842, zu der die vorliegende Anmeldung eine Zusatzanmeldung bildet. Ziel einer derartigen Polabdichtung ist es, eine dauerhafte gas- und flüssigkeitsdichte Polabdichtung unter allen wechselnden Betriebsbedingungen zu schaffen. Es zeigte sich, daß bei der in der Deutschen Patentanmeldung 35 842 beschriebenen Polabdichtung bei höheren Betriebstemperaturen die weiche Mittelschicht der Dreifach-Polabdichtung an der Innenseite der topfförmigen Ausbildung an die Oberfläche treten kann. Dies kann unter Umständen die Gefahr einer Undichtigkeit mit sich bringen. Insbesondere stellt das Austreten dieser Dichtungsmasse auch einen Schönheitsfehler dar, der zu Reklamationen der Kunden führte.

Weitere Polabdichtungen sind aus den deutschen Gebrauchsmustern 78 24 751, 75 38 815, 75 25 500 und 26 763 bekannt.

Beim Gegenstand des DE-GM 78 24 751 wird der Pol

durch eine Polwanne geführt die mit Korrosionsschutzmittel ausgegossen ist Eine Stützschulter des Poles unterhalb des Zellendeckels verhindert eine axiale Ausdehnungsmöglichkeit des Polschaftes. Das DE-GM 75 38 815 beschreibt einen durch Kunststoffmantel 5 abgeschirmten Polschaft der durch eine Polwanne geführt und dort mittels eingeklebtem Profilring abgedichtet wird. Eine Vergußmasse zwischen Pol und Profilring bildet eine zusätzliche Abdichtung nach außen. Es handelt sich um ein unbewegliches System, bei dem beim Auttreten axialer Beanspruchungen die Gefahr eine Undichtigkeit besteht Beim Gegenstand des DE-GM 75 25 500 ist der Polschaft durch einen aufgeklebten Kunststoffmantel gegen Korrosion geschützt er wird durch eine Polwanne geführt und ist dort durch einen Dichtring abgedichet Eine zusätzliche Abdichtung und Verankerung des Poles und des Plattenblocks ist am Zellendeckel vorgesehen. Auch hier besteht keine axiale Ausdehnungsmöglichkeit Beim DE-GM 19 26 763 ist eine Poldurchführung durch eine Polwanne vorgesehen, die durch Dichtlippen gegen den Pol abdichtet und mit aushärtender Vergußmasse ausgegossen wird. Auch hier besteht keine Möglichkeit einer axialen Polbewegung, ohne daß die Abdichtung beeinträchtigt würde.

In der US-PS 42 45 014 wird eine abdichtende Poldurchführung mit eingequetschtem O-Ring beschrieben. Die Festlegung der Abdichtung wird durch Schraubverbindung gewährleistet, die zusätzlich mit Bitumen abgedichtet ist und dann gänzlich mit to Epoxidharz vergossen wird. Diese Poldurchführung weist somit zwei in der Härte unterschiedliche Abdichtungsmedien auf, ist aber, da mit dem Topfboden verschraubt, axial nicht beweglich. Eine wirkungsvolle und dauerhafte Abdichtung, insbesondere bei verschlossenen wartungsfreien Zellen, kann nicht erwartet werden. Bei Temperaturen und unter Druck wird die Bitumenmasse ausweichen wollen und Undichtigkeiten in das System bringen, da Ausweichmöglichkeiten wie eine Luftkammer nicht vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Polabdichtung gemäß deutschem Patent 30 35 842 bei höheren Betriebstemperaturen zu verbessern und besonders das Austreten der weichen Mittelschicht zu verhindern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst.

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Erfindung liegt darin, einen nach außen hin abgedichteten leeren Raum innerhalb der Polabdichtung zu schaffen, der mit der weichen mittleren Schicht aus thermoplastischem, dauerelastischen und säurebeständigem Kunststoff in Berührung steht. Gerät nun diese weiche mittlere Schicht bei höheren Betriebstemperaturen unter Druck, so kann das sich ausdehnende Material in diesen leeren Raum treten, ohne daß es Kriechwege suchen muß, insbesondere an der Innenseite der topfförmigen Ausbildung. Der auftretende Druck kann auf diese Weise abgeleitet werden, ohne daß eine Druckbelastung die Abdichtungseigenschaften der Polabdichtung beeinträchtigt, und ohne daß optisch störende Anteile der weichen mittleren Schicht an die Oberfläche gelangen.

Bei axialen Polverschiebungen können die Innenseiten der unteren, der mittleren und der oberen Schicht am Pol haften bleiben, während die Außenseiten dieser Schichten an der Innenseite der topfförmigen Ausbildung des Kunststoffdeckels abdichtend gleiten könnea

Oberhalb der weichen mittleren Schicht kann man dadurch einen ringförmigen freien Raum schaffen, daß man ein Zylinderteil auf die Mittelschicht aufsetzt sie in diese poch geringfügig eintaucht und einen Außendurchmesser kleiner dem Innendurchmesser der topfförmigen Ausbildung wählt Der Zwischenraum zwischen Zylinderteil und topfförmiger Ausbildung des Akkumulatordeckels ist nach außen hin abgedichtet vorzugsweise durch einen Dichtring wie einen O-Ring aus Gummi oder dauerelastischem Kunststoff. Der Innenraum des Zylinderteils wird schließlich mit der oberen Schicht aus Hartverguß ausgegossen.

Die Abdichtung der weichen Schicht nach unten kann wie beim Gegenstand der Patentanmeldung 30 35 842 durch eine am Boden der topfförmigen Ausbildung des Akkumulatordeckels aufliegenden und gegen den Pol 1 drückenden Abdichtung aus Gummi oder dauerelastischem Kunststoff erfolgen, der in eine untere Schicht aus Hartverguß eingegossen ist wobei sich an diese untere Schicht die mittlere Schicht aus thermoplastischem und dauerelastischem Kunststoff anschließt Es zeigte sich im übrigen, daß die untere Schicht aus Hartverguß so dünn sein kann, daß sie gerade noch sicher die untere Abdichtung gegen den Pol abdeckt.

Bei vielen Einsatzbedingungen kann sogar diese untere Schicht aus Hartverguß ganz entfallen. Dies gilt insbesondere dann, wenn man statt der einfachen, gegen den Pol drückenden Abdichtung am Topfboden eine aufwendigere Abdichtung nimmt, die eine Ringnut aufweist in welche die kreisförmige Innenkante des Topfbodens eingreifen kann. Zweckmäßigerweise nimmt diese Abdichtung in Richtung zum Akkumulatorinneren und zum Pol hin ab. Auf diese Weise ist ein einfaches und dennoch strammes Aufschieben einer derartigen Abdichtung auf den Pol möglich, bis die Rille der Abdichtung mit der kreisförmigen Innenkante des Topfbodens einrastet.

Der freie Raum, der mit der mittleren Schicht in Verbindung steht, kann auch als poröser freier Raum ausgebildet werden, vorzugsweise in Form eines offenporigen und elastischen Vlieses. Die bei Temperaturanstieg sich ausdehnende mittlere Schicht kann dann in den Luftraum der porösen freien Kammer eindringen und somit die gleichen Wirkungen wie ein lediglich mit Luft gefüllter freier Raum erzielen. Dieses Ausführungsbeispie! hat den Vorteil einer besonders einfachen Herstellungsform, wobei die untere und die obere Schicht im wesentlichen unverändert bleiben können. Es kann jedoch das Ringteil 11 entfallen. Um das Eindringen des zunächst flüssigen Hartvergusses bei der Herstellung zu vermeiden, sollte die dem Hartverguß zugeneigte Seite flüssigkeitsdicht ausgebildet sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 den Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel mit Dreifach-Polverguß,

F i g. 2 den Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel mit Zweifach-Polverguß und spezieller unterer Abdichtung,

Fig.3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, teilweise im Schnitt.

Bei beiden Ausführungsbeispielen sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen. So wird der Pol mit 1, der Akkumulatordeckel mit 2 und die Poldurchführung mit 3 bezeichnet. Die topfförmige Ausbildung des Akkumulatordeckels 2 hat die Bezugsziffer 10, der Boden des so entstandenen Topfes die

Bezugsziffer 4. Mit 7 ist die obere Schicht aus Hartverguß bezeichnet. Sie ragt mittels einer ringförmigen Rippe 8 in eine entsprechende Ringnut des Poles I hinein, um eine feste Verbindung zwischen diesen beiden Teilen herzustellen und ein Verschieben entlang der Poloberfläche zu verhindern. Das Zylinderteil wird allgemein mit 11 bezeichnet, das untere Teilstück des Zylinderteiles mit 12, der obere, radial nach außen ragende und auf einer ringförmigen Aussparung des Akkumulatordeckels 2 aufliegende obere Teil des Zylinderteiles 11 wird mit 15 bezeichnet. Unterhalb dieses Oberteiles 15 ist eine ringförmige Abdichtung in Form eines O-Ringes 16 dargestellt. Zwischen der Innenseite 13 der topfförmigen Ausbildung 10 und dem unteren Teil 12 des Zylinderteiles 11 sowie oberhalb der mittleren weichen Schicht 6 beziehungsweise 17 und unterhalb des O-Ringes 16 entsteht ein ringförmiger freier Raum 14.

Unterschiede bestehen zwischen F i g. 1 und F i g. 2 lediglich im untersten Bereich, der an den Boden 4 der topfförmigen Ausbildung 10 des Akkumulatordeckels 2 anschließt. So ist in Fig. 1 wie bereits bei der älteren Patentanmeldung 30 35 842 eine Abdichtung 9 in Form einer flachen Abdichtung vorgesehen, deren Innenteil den Pol 1 abdichtet und deren Unterseite dicht am Boden 4 aufliegt. Diese Abdichtung 9 ist durch einen unteren Hartverguß 5 vergossen, an dessen Oberseite die weiche mittlere Schicht 6 angrenzt.

Im Unterschied dazu ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 keine untere Schicht aus Hartverguß vorgesehen. Statt der Abdichtung 9 gemäß F i g. 1 ist hier eine etwas aufwendigere Abdichtung 19 mit einer Ringnut 20 vorgesehen, in welche die innere zylinderförmige Kante (nicht bezeichnet) des Bodens 4 der topfförmigen Ausbildung 10 eingreift. Nach unten beziehungsweise in Richtung auf das Akkumulatorinnere konvergiert die Abdichtung 19 nach unten und zum Pol 1 hin. Auf diese Weise ist ein leichtes Einschieben der Abdichtung 19 von oben möglich, bis die Ringnut 20 mit der Innenkante des Bodens 4 der topfförmigen Ausbildung 10 einrastet.

In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hier ist jedoch das Ringteil 11 weggelassen. Der obere Hartverguß 23 nimmt den gesamten Raum zwischen Pol 1 und Gehäuse 2 ein. Zwischen mittlerer Schicht 6 und oberer Schicht 23 ist eine poröse freie Kammer 22 eingefügt, die aus offenporigem Vlies besteht. Zwischen dieser porösen freien Kammer 22 und dem oberen Hartverguß 23 ist eine Trennscheibe 24 eingefügt, welche flüssigkeitsundurchlässig ist. Auf diese Weise wird das Eindringen von Flüssigkeit in die poröse freie Kammer 24 beim Aufbringen der oberen Schicht 23 verhindert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Gas- und flüssigkeitsdichte Polabdichtung für Akkumulatoren, insbesondere Bleiakkumulatoren, gemäß deutscher Patentanmeldung P 30 35 8420-45, mit einem Kunststoffgehäuse, bei welchem der Kunststoffdeckel im Bereich der Durchtrittsöffnung mit einer topfförmigen Ausbildung versehen ist die in Richtung auf das Innere des Akkumulators und vorzugsweise einstückig mit dem Kunststoffdeckel ausgebildet ist, wobei die topfförmige Ausbildung eine mit dem Pol in Verbindung stehende Vergußmasse aufweist, enthaltend