DE3230628C1

DE3230628C1 - Verfahren zur Herstellung einer gas- und flüssigkeitsdichten Polabdichtung eines Bleiakkumulators sowie nach diesem Verfahren hergestellte Polabdichtung

Info

Publication number: DE3230628C1
Application number: DE3230628A
Authority: DE
Inventors: Gunther 6470 Büdingen Holland; Gerhard Wiedersum
Original assignee: Accumulatorenfabrik Sonnenschein GmbH
Current assignee: Accumulatorenfabrik Sonnenschein GmbH
Priority date: 1982-08-18
Filing date: 1982-08-18
Publication date: 1983-12-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf eine nach diesem Verfahren hergestellte gas- und flüssigkeitsdichte Polabdichtung eines Bleiakkumulators.
Eine derartige Polabdichtung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 30 37 143 beschrieben. Die Durchbruchhülse zwischen Deckel des Akkumulators und durchgreifendem Pol soll als Dichtung ausgebildet sein.
Das verwendete Dichtungsmaterial soll aus elastischem federndem Material bestehen, und die äußere Umfangsfläche des Dichtungselementes so ausgebildet sein, daß sie in einem beweglichen unmittelbaren Kontakt mit dem Deckel steht. Vor dem Zusammenfügen mit der Metallhülse soll das gummiartige Material vulkanisiert sein. Die Durchbruchhülse besitzt eine Metallhülse, die in Dichtungsmaterial eingebettet ist und mit dieser das Dichtelement bildet, das eine äußere Oberfläche, die am Batteriedeckel anliegt, und eine innere Oberfläche besitzt, die wenigstens zum Teil in festem Kontakt mit dem Pol steht. Die eigentliche Dichtungsfläche ist jedoch wie stets zwischen dem Dichtungsmaterial und dem blanken Metall des Poles vorgesehen. Dadurch hat auch diese Dichtung die entscheidenden Nachteile welche seit vielen Jahren den Akkumulatorherstellern zu schaffen machen, nämlich daß diese Abdichtung nicht ausreicht, um auch bei längerer Betriebszeit ein Austreten des Elektrolytes zu verhindern. Auch hier besteht noch die Möglichkeit einer Reibung bei axialen Polbewegungen. Das vorgenannte Verschweißen von Pol und Dichthülse kann eine Beschädigung der Dichtflächen bewirken, was Undichtigkeiten zur Folge hat.
Die deutsche Offenlegungsschrift 27 57 568 beschreibt ein Verfahren, bei dem der Pol mit einem Harz mit Karboxylfunktionen überzogen ist. Dieses Material hat jedoch keine elastischen Eigenschaften, so daß sich im Laufe der Lebensdauer bei Temperaturunterschieden Abstände zwischen dieser Beschichtung und Pol ergeben, welche Undichtigkeiten verursachen, die zum Hochkriechen des Elektrolyten führt.
Gemäß deutscher Offenlegungsschrift 27 57 568 wird eine Kunststoffummantelung ähnlich einer Manschette auf den Pol aufgespritzt und anschließend aufgeschrumpft. Durch seine dichte Verzahnung mit den Rillen des Polschaftes soll ein ausgedehnter Kriechweg geschaffen werden. Kriechweg und Schrumpfspannung sollen eine Unterwanderung dieser Grenzzone zwischen Blei und Kunststoff durch die Batteriesäure über die ganze Lebensdauer der Batterie nahezu unmöglich machen. Tatsächlich kann diese aufgeschrumpfte Dichtung jedoch keine dauernde Dichtigkeit ermöglichen, da dieser Kunststoff thermoplastisch ist und die im Augenblick des Aufschrumpfens noch vorhandene Spannung sehr schnell verliert, im wesentlichen bereits bei der ersten auftretenden Erwärmung des Bleipoles im Betrieb des Akkumulators. Danach liegt der Kunststoff nur noch am eingeschlossenen Körper an und hat keine wirkliche Verbindung zu ihm. Dies äußert sich darin, daß man eine derartige aufgeschrumpfte Dichtung in Form eines Kunststoffschlauches leicht vom Bleipol abziehen kann.
Auch in der deutschen Offenlegungsschrift 25 35 871 ist eine Bleipoldichtung in Form eines Schrumpfschlauchabschnittes vorgesehen. Diese Dichtung weist somit die gleichen Nachteile wie die eben beschriebene Dichtung auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer gas- und flüssigkeits- dichten Polabdichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß die Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden und eine Unterwanderung der Polbeschichtung durch den Elektrolyten nach Möglichkeit vermieden wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst.
Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Die Idee der Erfindung liegt darin, daß man zwei Verfahrensschritte kombiniert, nämlich zum einen das Aufkleben einer Dichtung, und zum anderen das Aufvulkanisieren von natürlichem oder künstlichem Kautschuk. Ebenso wie verschiedene Versuche, Dichtungen aus unterschiedlichen Materialien auf den Bleipol aufzukleben, führten auch Versuche, den Bleipol zu beschichten, zu keinem befriedigenden Ergebnissen.
Überraschenderweise zeigte es sich nun, daß es möglich ist, diese beiden, an sich stets nur für sich allein verwandten Verfahren, zu kombinieren, und daß man auf diese Weise eine überraschend gute Abdichtung zwischen Pol und Durchbruchhülse des Akkumulatordeckels bzw. zwischen Pol und einer Zwischendichtung erhält. Die auf diese Weise erhaltene, absolut fest mit dem Bleipol verbundene Dichtung behält ihre Elastizität über die ganze Lebensdauer des Bleiakkumulators hinweg.
Die Unteransprüche stellen besonders geeignete Formen von Polabdichtungen dar, für welche das Verfahren geeignet ist. Bei den dargestellten Formen können sowohl das Klebemittel als auch die anschließend aufvulkanisierte Kautschukmasse in alle Oberflächenbereiche eindringen, so daß sich eine besonders gute Abdichtung ergibt.
Geeignete Klebemittel sind durch die Firma Bayer im Handel. Die genaue Zusammensetzung ist in den technischen Informationsblättern von Bayer Nr. 5.1.4.1 und Nr.5.1.4.3 vom Juli 1980 enthalten. Diese Substanzen lassen sich gemäß den dort beschriebenen Möglichkeiten weiter verarbeiten und verwenden, insbesondere zur Vernetzung von diversen, dort angegebenen Klebstoffen. Auch eine Verarbeitung ohne Lösungsmittel ist möglich.
Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, teilweise im Schnitt, Fig.2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, teilweise im Schnitt, F F i g. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, teilweise im Schnitt, F i g. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, teilweise im Schnitt, F i g. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, teilweise im Schnitt, Fig.6 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, teilweise im Schnitt, F i g. 7 ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, teilweise im Schnitt, F F i g. 8 ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, teilweise im Schnitt.
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß an der Stelle des Durchtrittes des Poles 1 durch den Deckel eine Beschichtung aufvulkanisiert ist.
Fig.1 zeigt einen Akkumulatordeckel 3 mit einer nach unten ragenden Durchbruchhülse, die gegenüber dem Pol 1 mit der Beschichtung 2 verhältnismäßig viel Raum hat, um einen Haltering 4 für zwei untereinander angeordnete äußere O-Dichtungsringe 5 und 6 sowie symmetrisch dazu angeordnete innere O-Dichtungsringe 7 und 8 aufnehmen zu können, die einerseits gegen die sich nach unten erstreckende Durchbruchhülse 33 des Deckels 3, und andererseits gegen die Beschichtung 2 des Poles 1 abdichten.
In F i g. 2 ist gegenüber F i g. 1 die Durchbruchhülse 33 des Deckels 3 im wesentlichen identisch ausgebildet, entsprechend der anders ausgebildeten Dichtungshalterung 36 kann jedoch der Abstand zum Pol 1 geringer gehalten werden. Die Dichtungshalterung 36 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und liegt mit einem verbreiterten Rand 37 auf dem Deckel 3 des Akkumulators auf. Hier sind innere Abdichtungen 10 und äußere Abdichtungen 9 vorgesehen, die einstückig ausgebildet sein können, beispielsweise ebenfalls auf die Dichtungshalterung 36 aufvulkanisiert werden können.
Der innere Dichtungsring 10 und der äußere Dichtungsring 9 weisen gemäß Fig.2 mehrere, die Abdichtung bildende Kontaktlippen 38 bzw. 39 auf.
Fig.3 zeigt ein weiteres Beispiel mit im Prinzip gleichem Deckel 3 und gleicher sich nach innen erstreckender Durchbruchhülse 33, die einstückig mit dem Deckel 3 ausgebildet ist. Hier ist der Abstand zum Pol 1 jedoch noch geringer. Die Dichtung 12 gegenüber der Durchbruchhülse 33 ist bei diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit der Beschichtung 2 ausgebildet und vorzugsweise in einem Arbeitsgang hergestellt. Mehrere Dichtungsringe 13 und 14 am Außenumfang der Dichtung 12 stellen den Dichtkontakt mit der Durchbruchhülse 33 her.
In F i g. 4 ist die Dichtungshalterung 16 identisch mit der Dichtung zwischen Beschichtung 2 und Durchbruchhülse 33 des Deckels 3. Die Dichtung ist außen verbreitert und liegt mit einem Rand 21 am Deckel 3 auf, wogegen sich ein im wesentlichen zylinderförmiger Teil nach unten zwischen Beschichtung 2 und Durchbruchhülse 33 erstreckt. Die eigentliche Abdichtung zwischen Durchbruchhülse 33 und Beschichtung 2 erfolgt über zwei untereinander angeordnete äußere Ringwulste 17, 18, bzw. innere Ringwulste 19, 20, die ebenfalls einstückig mit dem Dichtteil 16 ausgebildet sind.
Im Ausführungsbeispiel von F i g. 5 ist das im wesentlichen zylinderförmig ausgebildete Dichtungsteil 22 fest mit der Durchbruchhülse 33 des Deckels 3 verbunden, vorzugsweise aufvulkanisiert, während die Dichtung zur Beschichtung 2 des Poles 1 über einstückig mit dem Dichtring 22 ausgebildete, untereinander angeordnete Ringwulste 23, 24, 25 erfolgt. Während die unteren Ringwulste 24 und 25 halbkreisförmigen Querschnitt haben, bildet der-obere Ringwulst 23 nach außen hin eine ebene Fläche mit dem Deckel 3.
In F i g. 6 weist die Durchbruchhülse 3 zwei untereinander angeordnete Ringnuten zur Aufnahme von O-Dichtungsringen 26, 27, 28, 29 auf. In F i g. 6 ist die ~ obere Ringnut der Durchbruchhülse 34 nach obenhin offen dargestellt und durch eine Abdeckung 30 abgedeckt.
Fig.7 stellt die einfachste Form der Abdichtung zwischen Durchbruchhülse 33 des Deckels 3 und Beschichtung 2 des Poles t dar, wobei die Abdichtung durch einen festen Kontakt zwischen Durchbruchhülse 33 und Beschichtung 2 erfolgt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig 8 weist der Pol 1 selbst zwei untereinander angeordnete Ringnuten auf.
Die aufvulkanisierte Beschichtung 40 ist an allen Flächen des Poles 1 im Durchtrittsbereich durch den Deckel 3 aufgebracht, folgt also dem Verlauf der Ringnuten. Die Durchbruchhülse 35 weist dementsprechende vorstehende Ringe 31 und 32 auf, die in die Ringnuten des Poles 1 hineinragen und mit der Beschichtung 40 eine gute Abdichtung bilden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung einer gas- und flüssigkeitsdichten Polabdichtung eines Bleiakkumulators gegen die Durchbruchhülse (33; 34; 35) des Deckels (3) aus Gummi, dadurch gekennzeichnet, a) daß die Oberfläche des Bleipoles (1) mit wenigstens einer, vorzugsweise zwei dünnen Schichten eines Klebemittels, bestehend aus einer 10-300/oigen, vorzugsweise 18-22%igen Lösung von Triphenylmethan-4,4'4"-Triisocyanat oder einer 10~30%gen Lösung, vorzugsweise 18~22%gen Lösung von Thiophosphorsäure-tris-(p-isocyanato-phenylester) in Methylenchlorid beschichtet, vorzugsweise besprüht wird, b) daß die getrocknete Klebeschicht an der Oberfläche des Bleipoles (1) mit (natürlichem oder künstlichem) Kautschuk beschichtet wird, c) daß der beschichtete Pol zum Aufvulkanisieren der Kautschukschicht zu Gummi unter Einwirkung von Schwefel erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke jeder Klebemittel-Schicht zwischen 0,01 und 0,2 mm liegt, daß die Oberfläche zwischen den einzelnen Beschichtungen getrocknet und gelüftet wird, daß die Dicke der fertig aufvulkanisierten Gummischicht zwischen 0,025 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 und 1,0 mm liegt
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen aufvulkanisierter Gummibeschichtung und Durchbruchhülse Zwischendichtungen (4-8; 9, 10, 36, 37; 12-14; 16-21; 22-25; 26-30) aus Gummi vorgesehen sind.
4. Gas- und flüssigkeitsdichte Polabdichtung eines Bleiakkumulators gegen die Durchbruchhülse (33; 34; 35) des Deckels (3) aus Gummi, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3 gekennzeichnet durch a) eine Klebemittelschicht aus 10-30%iger Lösung von Triphenylmethan-4,4'4"-Triisocyanat in Methylenchlorid oder von Thiophosphorsäure-tris-(p-isocyanato-phenylester) in Methylenchlorid auf der Poloberfläche, b) eine auf die getrocknete Klebemittelschicht aufvulkanisierte Kautschukschicht.
5. Polabdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischendichtung aus einem zylindrischen Kunststoffring (4), vorzugsweise wie der Deckel (3) aus Polyäthylen, Polypropylen, oder Styrol-Acrylnitril besteht und am Außenring sowie vorzugsweise auch an der Zylinderinnenfläche Gummidichtungen aufweist, vorzugsweise in Form von Ringnuten für äußere (5, 6) bzw. innere (7, 8) O-Dichtungsringe (F i g. 1).
6. Polabdichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischendichtung (36,37,9, 10) aus einem Kunststoffträger (36), vorzugsweise mit einem über die Durchbruchhülse (33) außen vorstehendem Rand (37), besteht, um ein Verschweißen oder Verkleben des Kunststoffträgers mit dem Deckel (3) an der Auflagefläche (11) desselben zu ermöglichen, wobei am Außenumfang sowie an der Innenfläche des kreiszylindrischen Kunststoffträgers äußere Dichtelemente (9) und innere Dichtelemente (10) aufgebracht, vorzugsweise aufvulkanisiert, sind, die vorzugsweise äußere (38) und vorzugsweise auch innere (39) ringförmige Dichtlippen aufweisen, wobei die inneren Dichtlippen (39) vorzugsweise bündig mit der Oberfläche des Deckels (3) abschließen (Fig. 2).
7. Polabdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischendichtung (12) fest mit der aufvulkanisierten Gummibeschichtung (2) des Poles (1) verbunden oder vorzugsweise einstükkig mit dieser ausgebildet ist, wobei der Bereich der Zwischendichtung verbreitert ist und vorzugsweise mehrere äußere Dichtringe (13, 14) aufweist (F i g. 3).
8. Polabdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischendichtung (16-21) einstückig ausgebildet ist, aus säurebeständigem Gummi, vorzugsweise mit großer Sh-Härte, besteht und einen äußeren, über den Rand der Durchbruchhülse (33) vorstehenden und auf der Oberfläche des Deckels (3) aufliegenden und mit ihm befestigbaren Bund (21) aufweist, während die Abdichtung über äußere (17, 18) und innere (19, 20) ringförmige Dichtungslippen erfolgt, die an dem kreiszylindrischen Abschnitt gegen die Innenfläche der Durchbruchhülse (33) bzw. die Umfangsfläche der Gummibeschichtung (2) drücken (F i g. 4).
9. Polabdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischendichtung (22-25) an ihrer kreiszylindrischen Umfangsfläche an die Innenfläche der Durchbruchhülse (33) aufvulkanisiert ist und über innere Dichtungslippen (23, 24, 25) gegen die Umfangsfläche der Gummibeschichtung (2) abdichtet (F i g. 5).
10. Polabdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischendichtung (26-30) aus einem oder mehreren O-Dichtringen (26-29) besteht, die zwischen Durchbruchhülse (34) und Gummibeschichtung (2) angeordnet sind, wobei für die Halterung derselben vorzugsweise an der Innenfläche der Durchbruchhülse (34) Führungsnuten für die O-Ringe (26-29) vorgesehen sind, und weiterhin vorzugsweise an der Außenseite eine mit der Außenfläche des Deckels (3) verklebbare oder verschweißbare Abdeckung (30) vorgesehen ist (Fig.6).
11. Polabdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Pol (1) aufvulkanisierte Gummibeschichtung (2) unmittelbar gegen die Durchbruchhülse (33), die vorzugsweise einstückig mit dem Deckel (3) ausgebildet ist, abdichtet, wobei diese Durchbruchhülse bzw. der gesamte Deckel im Spritzgußverfahren direkt um die Gummibeschichtung (2) herumgespritzt wird (F i g. 7).
12. Polabdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pol (1) eine oder mehrere Umfangsnuten (31, 32) aufweist, wobei die gesamte Außenfläche des Pols eine aufvulkanisierte Gummibeschichtung (40) aufweist, wobei sich an der Durchbruchhülse (35) beim Umspritzen automatisch entsprechende Gegenrippen (39) ausbilden (F i g. 8).