DE3214225A1

DE3214225A1 - Poldurchfuehrung fuer akkumulatoren

Info

Publication number: DE3214225A1
Application number: DE3214225A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 4770 Soest Müller
Original assignee: HAGEN AG ACCU FAB WILHELM; Accumulatorenfabriken Wilhelm Hagen AG
Current assignee: HAGEN AG ACCU FAB WILHELM; Accumulatorenfabriken Wilhelm Hagen AG
Priority date: 1982-04-17
Filing date: 1982-04-17
Publication date: 1983-10-27
Also published as: BE896490A; NL8301319A

Description

Poldurchführung für Akkumulatoren

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das elektrolytdichte Verschließen der Poldurchführung eines Metallpols durch den Deckel einer Akkumulatorzelle mit einer koaxial auf den Pol aufgesetzten und gegen den Metallpol abgedichteten Buchse, die ihrerseits gegen den Zellendeckel abgedichtet ist.

Bekanntlich müssen die Pole als Stromableiter aus den Akkumulatorenzellen elektrolytdicht durch den Zellendeckel hindurchgeführt werden, damit z.B. beim Bleiakkumulator die sehr kapillaraktive Schwefelsäure nicht nach außen gelangt. Durch die kapillaraktiven Eigenschaften

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der Schwefelsäure kann diese durch feinste Spalte und Haarrisse durchkriechen und dadurch die Zellenoberfläche mit einem Säurefilm benetzen, wodurch die Isolationswerte verschlechtert werden.

Die besondere Problematik bei Poldurchführungen ergibt sich im wesentlichen aus drei Gründen. Zum einen liegen hier unterschiedliche Werkstoffe vor, d.h. der Metallpol, in der Regel ein Bleipol, ist nur sehr schwer gegen das Kunststoffmaterial des Zellendeckels direkt abzudichten. Deshalb verwenden bekannte Poldurchführungen eine koaxial auf den Pol aufgesetzte und gegen den Metallpol abgedichtete Kunststoffbuchse, die ihrerseits dann wieder leichter gegen das Kunststoffmaterial des Zellendeckels abzudichten ist.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß im Verlauf der Gebrauchsdauer einer Akkumulatorzelle mit einem Wachsen, insbesondere der positiven Platten in Richtung gegen den Zellendeckel gerechnet werden muß, so daß die Poldurchführung mit ihren Dichtungselementen mitunter erheblichen Kräften ausgesetzt sein kann, die bei ungeeigneten Poldurchführungen zu Undichtigkeiten führen.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß bei den bekannten Poldurchführungen nur geringe Herstell- und Montagetoleranzen zugelassen sind und insgesamt eine hohe Fertigungssorgfalt gefordert werden muß, damit alle an der elektrolytdichten Poldurchführung beteiligten Elemente, insbesondere die relativ weichen Bleipole, noch im ein-

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wandfreien Zustand sind, wenn zum Abschluß bei der Herstellung eines Akkumulators der Zellendeckel aufgesetzt und elektrolytdicht verschlossen werden muß.

Eine Poldurchführung der eingangs beschriebenen Art ist beispielsweise aus der DE-OS 29 18 0 36 bekannt. Die koaxial auf den Pol aufgesetzte Buchse ist in Art einer Stopfbuchse mittels eines O-Ringes radial gegen die leicht konisch ausgeformte Oberfläche des Metallpols abgedichtet. Diese erfordert in jedem Fall eine einwandfreie Oberfläche und gute Maßhaltigkeit des Metallpols. Die Buchse selbst besitzt als äußere Mantelfläche eine Gleitfläche, an der verschiebbar die Dichtung einer zweiten, an dem Zellendeckel angeformten Stopfbuchse anliegt. Diese Art der Poldurchführung läßt zwar eine axiale Verstellung des Metallpols zu, doch ist der elektrolytdichte Verschluß insbesondere zwischen Buchise und Metallpol nicht ausreichend gewährleistet. Schon geringe Beschädigungen oder eine Oxidation der Oberfläche des Metallpols vor dem Aufsetzen der Buchse können zu Undichtigkeiten führen. Die beim Wachsen der Platten über den Pol in die Verschlußvorrichtung eingeleiteten Kräfte können die O-Ringdichtung zwischen Buchse und Pol geringfügig in Bereiche verschieben, in denen eine einwandfreie Abdichtung nicht mehr vorhanden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine auf Dauer elektrolytdichte Poldurchführung vorzuschlagen, die zudem nicht die bisher benötigte Fertigungssorgfalt sowie Herstell- und Montagetoleranzen erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Metallpol mit einer angeformten, radial sich erstrekkenden und den Pol umlaufenden Dichtfläche ausgebildet ist, daß die Buchse mit einer stirnseitigen Dichtfläche gegen die Pol-Dichtfläche anliegt und daß die Buchse gegen die Dichtfläche des Metallpols in axialer Richtung verspannt ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, daß die Dichtfläche des Metallpols und/ oder der Buchse mit einem umlaufenden Ringwulst ausgeformt ist.

Während die bekannten Poldurchführungen zwischen Buchse und Metallpol als radial wirkende Dichtung ausgeführt sind mit der Folge, daß der genaue Sitz der Ringdichtung auf der in der Regel konisch ausgeformten Oberfläche des Metallpols nicht genau definiert ist und dementsprechend die gesamte für die Abdichtung in Frage kommende Oberfläche des Metallpols sorgfältig und einwandfrei gefertigt sein muß, geht man bei der erfindungsgemäßen Lösung einen anderen Weg und schafft eine am Metallpol integrierte eindeutige und definierte, in axialer Richtung zu beaufschlagende Dichtfläche. Dies kann beispielsweise durch eine angegossene Schulter oder durch einen an den Pol angedrehten Absatzbund o.dgl. erfolgen. In jedem Fall wird die auf den Pol koaxial aufgeschobene Buchse mit ihrer stirnseitigen Dichtfläche immer gegen dieselbe definierte Dichtfläche des Pols verspannt, wobei die Dichtwirkung durch den genannten umlaufenden Ringwulst an der odor den Dichtflächen optimiert wird. Nach einer zweck-

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mäßigen Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den Dichtflächen eine Gummidichtung angeordnet.

Nach dem Festsitzen der Buchse auf dem Pol ist eine elektrolytdichte Abdichtung zwischen Buchse und Metallpol erreicht, die auch dann keinen Veränderungen und/oder Beschädigungen unterworfen ist, wenn erhebliche axiale Kräfte über den Metallpol auf die Verschlußelemente der Poldurchführung einwirken. In keinem Fall ist eine Lageveränderung der Dichtung zwischen Buchse und Metallpol möglich.

Zur Verringerung der bisher erforderlichen hohen Fertigungssorgfalt und der Toleranzen bei der Herstellung des Metallpols wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer elektrolytdichten Poldurchführung vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß unmittelbar nach der Herstellung des Metallpols und ggf. nach der Fertigbearbeitung der an den Metallpol angeformten Dichtfläche die Buchse auf den Metallpol aufgesetzt und gegen die Dichtfläche in axialer Richtung verspannt wird, und daß erst im Anschluß daran der Plattensatz mit der durch die Buchse geschützten Dichtfläche des Metallpols dem weiteren Fertigungsablauf zugeführt wird.

Dieses erfindungsgemäße Herstellungsverfahren geht von der Erkenntnis aus, daß es fertigungstechnisch relativ einfach ist, einen erfindungsgemäßen Metallpol mit integrierter Dichtfläche herzustellen. Da nach den bisher üblichen Verfahrensabläufen die Poldurchführung erst nach dem abschließenden Aufsetzen des Zellendeckels verschlos-

sen wird, gilt es, die unmittelbar nach der Fertigbearbeitung noch einwandfreie Dichtfläche des relativ weichen Metallpols zu schützen. Dies geschieht dadurch, daß unmittelbar nach der Fertigstellung die Pol-Dichtfläche durch das härtere Material der Buchse, in der Regel einer Kunststoff buchse, gejschützt wird, so daß weder die empfindliche Dichtfläche bei nachfolgenden Fertigungsabläufen beschädigt werden noch oxidieren kann.

Das axiale Verspannen der Buchse auf dem Metallpol kann auf verschiedene Weise erfolgen, wie beispielsweise durch eine auf ein kopfseitiges Gewinde des Pols aufgeschraubte Überwurfmutter oder durch einen in eine Nut im Metallpol eingesetzten Sicherungsring.

Fertigungstechnisch noch einfacher kann die Buchse nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gegen die Dichtfläche des Metallpols dadurch verspannt werden, daß an der Buchse federnde Rasten angeformt sind, die in korrespondierende Rastnuten des Metallpols eingreifen. Die Herstellung einer solchen Buchse mit angeformten federnden Rasten ist als Kunststoff-Spritzteil fertigungsgünstig und das Aufschieben der Buchse einschließlich der Verrastung bzw. ihrer axialen Verspannung ist fertigungstechnisch besonders einfach.

Anschließend wird die Poldurchführung in an sich bekannter Weise vergossen.

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Die Vergießmassen können auf der Basis Bitumen, Gießharz oder Schmelzkleber hergestellt sein. Sie lassen als elastischer Verguß in jedem Fall bei Batterietypen mit einem Wachsen der Platten eine axiale Verstellbewegung der Pole zu. Ist mit einem Wachsen der Platten nicht zu rechnen, kann auch ein Hartverguß vorgenommen werden, wobei zweckmäßig die Buchse aus dem gleichen, von dem Verguß anlösbaren Material wie der Zellendeckel besteht.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. IA einen Längsschnitt durch eine erfinduncjsgemäße Poldurchführung mit Verrastung,

Fig. IB einen Längsschnitt durch eine erf induncisgemäße Poldurchführung mit Sicherungsring,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Poldurchführung und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform mit Demonstration der möglichen Längentoleranzen des Pol;;.

Fig. IA zeigt einen erfindungsgemäßen Bleipol 5 mit einer angeformten, radial sich erstreckenden und den Pol umlaufenden Dichtfläche 6, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemeinsam mit den Rastnuten 7 ar den Pol angedreht ist.

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Unmittelbar nach der Fertigverarbeitung der Dichtfläche 6 wird die Kunststoffbuchse 8 unter Beifügung der Dichtung 9 auf den Pol aufgesetzt, wobei die an die Buchse angeformten federnden Rasten 10 in die korrespondierenden Rastnuten eingreifen und die Buchse in axialer Richtung gegen die Dichtfläche 6 des Pols verspannen.

Der hierdurch ausreichend geschützte Pol gelangt in den weiteren Fertigungsablauf bis zum Aufsetzen des Zellendekkels 11, der mit seinem Ringaufsatz 12 die Vergußtasche 13 der Poldurchführung bildet. Am Boden der Vergußtasche 13 wird ein an der Buchse 8 anliegender Dichtring 23 eingelegt, der ein Durchlaufen des Vergusses verhindert. Nach dem Vergießen der Poldurchführ ung ist die elektrolytdichte Poldurchführung fertiggestellt.

Fig. IB entspricht im wesentlichen der Fig. IA, nur ist bei diesem Ausführungsbeispiel anstelle der Rasten 10 und der Rastnuten 7 zum axialen Festsetzen der Buchse 8 ein Sicherungsring 23 benutzt, der in eine korrespondierende Nut im Metallpol eingesetzt ist.

?ig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der an den Pol ein Bund 14 angeformt ist. Gegen die Dichtfläche dieses Bundes 14 wird eine O-Ringdichtung 15 gelegt und im Anschluß daran die Buchse 16 aufgesetzt und mittels der Ringmutter 17 axial verspannt. Es erfolgt dann das Vergießen der Poldurchführung, wie vorstehend beschrieben.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Dichtfläche der Polschulter 18 zusätzlich mit einem umlaufenden Ringwulst 19 versehen ist. Nach dem auflegen der Dichtung 20 erfolgt dann wieder das Aufschieben der Buchse 21 und deren axiales Verspannen mittels der

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Überwurfmutter 22. Auch hier ist wieder als Dichtung zwischen der Buchse und dem Zellendeckel das Vergießen gewählt, doch sind auch andere Dichtungen zwischen Buchse und Zellendeckel möglich, wie beispielsweise eine bekannte Stopfbuchsdichtung o.dgl.

Die Figuren 3 und 4 verdeutlichen im Vergleich zueinander, daß Herstellungs- und Montagetoleranzen für einen erfindungsgemäßen Metallpol mit integrierter Dichtfläche nicht bestehen. Es sind im Extremfall die Längentoleranzen des Metallpols zulässig, wie sie die Figuren 3 und 4 vergleichsweise zeigen. Das vereinfacht die Herstellung der Akkumulatorenzellen wesentlich, da beim abschließenden Aufsetzen des Zellendeckels sich eventuelle Überoder Unterlängen des Metallpols nicht negativ auf das elektrolytdichte Verschließen der Poldurchführung auswirken.

Claims

Ansprüche:

1. Vorrichtung für das elektrolytdichte Verschließen der Poldurchführung eines Metallpols durch den Deckel einer Akkumulatorzelle mit einer koaxial auf den Pol aufgesetzten und gegen den Metallpol abgedichteten Buchse, die ihrerseits gegen den Zellendeckel abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet.

daß der Metallpol (5) mit einer angeformten, radial sich erstreckenden und den Pol umlaufenden Dichtfläche (6) ausgebildet ist, daß die Buchse (8_r 16, 21) mit einer stirnseitigen Dichtfläche gegen die Pol-Dichtfläche anliegt

und daß die Buchse gegen die Dichtfläche des Metallpols in axialer Richtung verspannt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen den Dichtflächen des Metallpols (5) und der Buchse (8, 16, 21) eine Gummidichtung angeordnet ist.

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

daß die Dichtfläche des Metallpols und/oder der Buchse mit einem umlaufenden Ringwulst (19) ausgeformt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Buchse (16, 21) gegen die Dichtfläche das Metallpols durch eine auf ein kopfseitiges Gewinde des Pols aufgeschraubte Überwurfmutter (17, 22) axial verspannt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Buchse (8) gegen die Dichtfläche (6) de.-s Metallpols durch einen in eine Nut im Metallpol eingesetzen Sicherungsring (23) axial verspannt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Buchse (8) gegen die Dichtfläche (6) de<-. Metallpols (5) durch an der Buchse angeformte federnde Rasten (10) axial verspannt ist, die in korrespondierende Rastnuten (7) des Metallpols (5) eingreifen.

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7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch' gekennzeichnet,

daß die Buchse (8) in dem Zellendeckel (11) in an sich bekannter Weise vergossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Buchse aus dem gleichen, von einem Kleber oder Hartverguß anlösbaren Material wie der Zellendeckel besteht.

9. Verfahren zum Herstellen einer elektrolytdichten Poldurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß unmittelbar nach der Herstellung des Metallpols und ggf. nach der Fertigbearbeitung der an dem Metallpol angeformten Dichtfläche die Buchse auf den Metallpol aufgesetzt und gegen die Dichtfläche in axialer Richtung verspannt wird,

und daß erst im Anschluß daran der Plattensatz mit der durch die Buchse geschützten Dichtfläche des Metallpols dem weiteren Fertigungsablauf zugeführt wird.