DE3325115A1

DE3325115A1 - Gleitdichtung fuer einen batterieanschlusspfosten

Info

Publication number: DE3325115A1
Application number: DE19833325115
Authority: DE
Inventors: Franz M. 19446 Lansdale Pa. Wagner
Original assignee: Allied Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1982-07-16
Filing date: 1983-07-12
Publication date: 1984-01-19
Also published as: GB8316452D0; JPS5923456A; BR8303749A; GB2123205A

Description

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G] fjitdichtung für einen Batterieanschlußpfosten

Die Erfindung betrifft Speicherbatterien und bezieht sich insbesondere auf Einrichtungen, die benutzt werden, um eine Fließmittelabdichtung zwischen den Batterieanschlüssen oder Pfosten und dem Batteriegehäuse zu bewirken.

Bekannte Bleisäurespeicherbatterien (Akkumulatoren) weisen zwei Batterieanschlußpfosten auf, eine Anode oder einen positiven Anschluß oder Pfosten und eine Katode oder einen negativen Anschluß oder Anschlußpfosten, welche sich über die Abdeckung erstrecken. Die Anoden- oder positiven Batterieplatten sind parallel zur Anode oder dem positiven Batterieanschluß verbunden, und die Kailoden- oder negativen Platten sind ähnlich mit der Katode oder dem negativen Anschluß verbunden. Die Platten selbst sind in der Form eines Gitterwerkes und mit einem aktiven Material bedeckt.

Wie bekannt ist, werden im Verlaufe der Benutzung die positiven oder Anodenplatten oder Elektroden wegen der allmählichen Ansammlung eines Bleioxidabsatzes innerhalb der positiven Platte größer. Diese Ablagerung ist größer als das ursprüngliche Material und läßt die Platte anschwellen bzw. sich bauchen und krumm werden bzw. sich werfen. Bei vielen Batterien, die für eine kurze Standzeit ausgestaltet sind, ist die Wirkung dieser Größenzunahme nicht wichtig, weil das stattfindende Verwerfen für die Lebensdauer der Batterie nicht eine Begrenzung ist. Bei dem wiederholten Laden bei einer sogenannten Cycling- oder Umlaufbatterie, die für die Höhenaufnahme von Lasten, für Bewegungsenergie und dergleichen verwendet wird, welche eine erheblich längere Lebenszeit haben soll, wird die Wachstumsgröße der positiven Platte wichtig und veranlaßt die Gehäuseabdeckung, daß sie nach außen gestoßen wird. Hierdurch ergibt sich kein Problem, wenn die Abdeckung an dem Standgefäß oder irdenen Gefäß mit flexiblem Abdichtmaterial abgedichtet ist, wie z.B. einer

bituminösen Verbindung. Wenn es jedoch erwünscht ist, eine feste, nicht flexible Dichtung der Abdeckung am Gefäß zu erstellen, wie z.B. durch Wärmeabdichten, dann könnte die vertikale Ausdehnungskraft nach außen im Stande sein, das Batterieelement zu beschädigen, und könnte möglicherweise die Batteriezelle zum Ausfall bringen.

Eine Lösung dieses Problems .ist in der US-PS 4,164,609 beschrieben, die am 14. August 1979 erteilt ist. Dort ist eine erste Stopfbüchse um den Batterieanschlußpfosten herum angeordnet, die einen O-Ring und eine eingepaßte Stopfbüchse aufweist, welche in die andere Stopfbuchse eingeschraubt ist, um den O-Ring einzuquetschen und die Stopfbüchse an den Batterieanschlußpfosten abzudichten, und eine zweite Stopfbüchse ist einstückig mit dem Batteriegehäuse gebildet und an der ersten Stopfbüchse mit einem zweiten O-Ring abgedichtet, wobei die Bewegung des BatterieanschluBpfOstens bezüglich dem Batteriegehäuse durch die Bewegung zwischen den zwei Stopfbüchsen aufgenommen wird. Wie man erkennt, handelt es sich hier um einen komplexen Aufbau mit Mehrfachdichtungen, die fehlerhaft werden oder ausfallen können und mit verschiedenen Teilen, die von Hand montiert werden müssen, um die Dichtung zu bewirken, wobei die Gefahr besteht, daß ein Stück in das Innere der Batterie hineinfällt.

Mit der Alterung der Batterie unterfällt bekanntlich der Batterieanschlußpfosten auch verschiedenen Veränderungen. Die Oberfläche des Anschlußpfostens innerhalb der Zelle oder Batterie wird erodiert oder ausgewaschen, und es entsteht eine Verkleinerung des äußeren Umfangs. Bei dem herkömmlichen Verfahren zur Schaffung einer Gleitdichtung zwischen einem Batterieanschluß und dem Gehäuse hinterschneidet diese Erosion die Dichtvorrichtungen oder Materialien. Das Ergebnis dieser Hinterschneidung ist ein Flächen- oder Volumenverlust der ursprünglichen Dichtung und eine Verringerung ihres Barriereeffektes im Verlaufe der Lebensdauer der Zelle oder Batterie.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese und andere Nachteile der bekannten Batterien zu überwinden.

Erfindungsgemäß ist ein Hülsenteil einstückig mit dem Abdeckteil hergestellt und bildet den inneren Umfang der öffnung, durch welche der positive Anschlußpfosten hindurchgeht, wobei das Hülsenteil vorzugsweise zusammen mit dem Abdeckteil aus demselben Material geformt wird. Ein Einsatzteil aus Blei oder einer Bleilegierung wird in ein Gleitteil hineingeformt, welches eine äußere Oberfläche hat, die eng innerhalb des Hülsenteils aufgenommen|ist, um eine Gleitdichtung zu bilden. Durch das Einsatzteil geht eine Öffnung zur Aufnahme des Anschlußpfostens, der am Einsatzteil angeschweißt ist, nachdem das Gleitteil in das Hülsenteil eingesetzt worden ist. Die äußere Oberfläche des Gleitteils und die innere Oberfläche des Hülsenteils sind beide glatt und fest bzw. immun gegen den Elektrolyten der Batterie und widerstehen dem Anhaften von Schmutz oder Verunreinigungen. Ein geeignetes Material für das Abdeckteil, das Standgefäß bzw. irdene Gefäß, das Hülsen- und das Gleitteil ist Polypropylen.

Obwohl das Gleitteil selbst vorzugsweise geeignet ist, eine adäquate Dichtung aufrechtzuerhalten, kann vorzugsweise in Verbindung mit herkömmlichen Dichtmitteln entweder das Hülsenteil mit einem dünnen und flexibleren Teil versehen sein, welches ein Anschlußteil hat, welches beispielsweise am unteren Ende des Gleitteiles fest angebracht ist, beispielsweise durch Ultraschallschweißen, oder das Gleitteil kann mit einem dünnen und flexibleren Teil versehen sein, welches fest am Inneren der Batterieabdeckung angebracht ist. Somit wird eine wirksame Dichtung aufrecht erhalten, sobald das Gleitteil nach außen bewegt wird.

Hauptziel und Lösung der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer Gleitabdichtung, um das Wachsen der positiven Platten oder Elektroden zu erlauben, ohne daß die Batterie beschädigt wird, was nicht von der Eigenschaft der Anschlußpfosten abhängt, und die einfach und unkompliziert herzustellen und

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zu montieren ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be-Schreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Batterie, die mit der Abdichteinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung versehen ist-Figur 2 ist eine Draufsicht auf die Batterie der Figur 1.

Figur 3 ist eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht der Position eines Gleitteiles gemäß der Erfindung, nachdem die positive Platte oder Elektrode gewachsen ^ist·

Figur 4 ist im Schnitt eine Teilseitenansicht einer Gleitdichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, wie in den Figuren 1 und 3 dargestellt ist. Figur 5 ist ein Teilschnitt einer Gleitdichtung gemäß einer zweiten und bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der ursprünglichen Position.

Figur 6 ist die Veranschaulichung der Gleitdichtung der Figur 5 nach der Aufwärtsbewegung des Batterieanschlußpfostens wegen des Plattenwachstums und Figur 7 ein Teilschnitt durch eine Gleitdichtung gemäß einer dritten und alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Nach Figur 1 weist eine Batterie 10 ein Standgefäß bzw. irdenes Gefäß 12 und ein Abdeckteil 14 auf, welches an der Verbindungsstelle 16 bzw. der Fuge fest verbunden ist. Die Batterie 10 weist eine Mehrzahl von negativen Platten oder Elektroden 18 auf, deren jede mit einem Sammler bzw. Verteiler 20 verbunden ist, der einen Batterieanschlußpfosten 22 aufweist. Die positiven Elektroden oder Platten 24 sind mit einem Sammler bzw. Verteiler 26 verbunden, der einen Batterieanschlußpfosten 28 aufweist. Gemäß Darstellung haben diese Platten 18 und 24 einen Gitteraufbau 30 und sind mittels

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Stützeinrichtungen am unteren Ende des Standgefäßes 12 gehältert. Speziell haltern Stützeinrichtungen 31 in wirksamer Weise die Platten 24, während Stützeinrichtungen 32 die negativen Platten 18 haltern.

Das Abdeckteil 14 weist eine Füllöffnung 33 auf, die mit einem Vorsprung 34 versehen sein kann, der mit einer Kappe zum Verschließen zusammenwir-kt. Es kann jede zweckmäßige, herkömmliche Kappe verwendet werden.

Das Abdeckteil 14 weist ein verdecktes Teil 36 auf, welches um ein Einsatzteil 38 herum geformt ist. Das Einsatzteil besteht vorzugsweise aus Blei oder einer Bleilegierung und weist Rippen ader Riffelungen 40 auf, die in der Form von einer Reihe von Umfangsnuten gemäß Darstellung bestehen oder Rändelungen oder Verzahnungen, Kerbverzahnungen sein können für das Halten des verdickten Teils 36 und des Einsatzteils 38 in montierter Lage.

Der gezeigte Batterieanschlußpfosten 28 ist mit einem Einsatzteil 42 verbunden, welches in einem Gleitteil 44 enthalten ist, das gemäß Darstellung ein Flanschteil 46 aufweist, welches neben einem oberen Ende 48 eines Hülsenteils 50 angeordnet ist, welches gemäß Darstellung einstückig mit dem Abdeckteil 14 gebildet ist und eine öffnung definiert.

Figur 2 ist eine Draufsicht auf eine Batterie mit einer einzigen Zelle, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, und veranschaulicht in größerer Einzelheit die Lage zwischen dem negativen Anschlußpfosten 22, dem verdickten Teil 36 und Einsatzteil 38 sowie des positiven Anschlußpfostens 28, Einsatzteiles 42 und Gleitteiles 44 mit Flanschteil 46.

Wir wenden uns nun Figur 3 zu, die eine Teilansicht der in Figur 1 gezeigten Batterie ist. Sie ist eine Veranschaulichung nach dem aufgetretenen Wachstum der positiven Platte. Gemäß Darstellung hat sich der positive Batterieanschlußpfosten 28 nach oben bewegt, und die äußere Oberfläche 52 des Gleit-

teils 44 hat sich aus dem inneren Umfang 54 des Hülsenteils 50 verschoben. Wie man sieht, können die Gleichmäßigkeit bzw. die glatte Oberfläche der verwendeten Materialien zusammen mit dem Paßsitz zwischen der äußeren Oberfläche 52 und dem inneren Umfang 54 eine gute Abdichtung für die Batterie 10 in diesem Zustand vorsehen. Gegebenenfalls können herkömmliche Mittel für das Abdichten an der Oberfläche 52 und am Umfang 54 angebracht .werden. Solche zusätzlichen Hilfen weisen Silikonfett, bituminöse Zusammensetzungen oder IQ Verbindungen, Motoröl, Heißschmelzklebstoff und nicht härtende Abdichtverbindungen auf, wie sie benutzt werden, um Dichtungen in öl- und Wasserverteilungssystemen in Kraftfahrzeugmotoren abzudecken oder zu beschichten.

Figur 4 ist eine Einzelschnittansicht der in den Figuren 1 und 3 gezeigten Abdichteinrichtung. Gemäß Darstellung weist

. das Einsatzteil 42 Riffelungen bzw. Rillen 56 auf, die wie die Riffelungen bzw. Rillen 40 gemäß Darstellung in Figur 1 Umfangsnuten, Rändelungen, Verzahnungen oder dergleichen sein können, um eine innere Oberfläche 58 zu bilden, welche dem geriffelten Teil entspricht, das durch die Riffelungen bzw. Rillungen 56 gebildet ist. Gemäß Darstellung ist die äußere Oberfläche 52 geeignet derart ausgestaltet, daß sie unter Gleiten und engem Abdichten innerhalb eines inneren Umfanges 54 des Hülsenteils 50 aufgenommen wird. Ein Flanschteil 46 wirkt gemäß Darstellung mit einem oberen Ende 48 des Hülsenteils 50 zusammen, um den Druck zu verhindern, der von dem drückenfen Gleitteil 44 auf den Anschlußpfosten oder den Anschluß 2 8 in Einwärtsrichtung aufgebracht wird, und um auch die Anordnung oder den Einbau der Abdichteinrichtung gemäß der Erfindung zu ermöglichen. Wie man erkennt, ist das Gleitteil 44.um den Einsatz 42 herum geformt, und .diese Anordnung des Einsatzes 42 und des Gleitteiles 44 wird innerhalb des Hülsenteiles 50 des Abdeckteils 14 angeordnet.

Sobald das Abdeckteil 14 auf dem Standgefäß 12 angebracht ist, ragt der Anschlußpfosten 2 8 durch die öffnung 62 im Einsatz 42 heraus und wird unter Schaffung einer elektrischen Verbindung bzw. eines elektrischen Anschlusses durch Schwei-

-ιοί ßen, z.B. durch Gasschweißen an der Fläche 63, am Einsatz befestigt. ·

In Figur 5 ist eine zweite und bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die während des Wachsttims der positiven Platte eine noch wirksamere Dichtung aufrechterhält. Wie in Figur 5 gezeigt ist, weist das Hülsenteil 50 ein dünnes, flexibles Teil 64 aus· einem Stück mit dem Hülsenteil 50 auf, welches an einem unteren oder inneren Ende 66 des Hülsenteils 50 gezeigt ist. Gemäß Darstellung ist ein Anschlußteil 68, beispielsweise durch Ultraschallschweißen, am Verbindungsteil 70 mit einem unteren oder inneren Ende 72 des Gleitteils 44 befestigt.

Wie man aus dieser bevorzugten Ausführungsform erkennt, wird das Gleitteil 44 innerhalb des inneren Umfanges 54 des Hülsenteils 50 eingebaut, bevor das Abdeckteil 14 am Gefäß 12 angebracht ist, so daß eine herkömmliche Ultraschallschweißpistole oder ein Ultraschallschweißhorn verwendet werden kann, um das Teil 68 des Hülsenteils 50 der Abdeckung 14 mit dem Gleitteil 44 zu verbinden. Wie in Verbindung mit Figur 4 beschrieben ist, wird danach die Abdeckung 14 auf dem Gefäß 12 angebracht, und der Anschlußpfosten 2 8 ragt durch die Öffnung 62 heraus und wird bei 64 an das Einsatzteil angeschweißt.

Figur 6 veranschaulicht die zweite bevorzugte Ausführungsform der Figur 5 nach dem Wachsen der positiven Platten und der Auswärtsbewegung des Batterieanschlußpfostens 28. Gemäß Darstellung hat sich der Flansch 46 von dem oberen Ende 48 wegbewegt, und das untere Ende 66 hat eine konkav-konvexe Gestalt angenommen, wobei es sich verformt bzw. verbogen hat, während die Abdichtung an dem Verbindungsteil 70 unversehrt erhalten ist.

In Figur 7 ist eine dritte alternative und bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die im allgemeinen ein Spiegelbild der Ausführungsform der Figur 5 ist, bei dem

ein dünnes, flexibles Teil einstückig mit dem Gleitteil vorgesehen und an der Abdeckung befestigt ist. Wegen dieser Ähnlichkeit sind gleiche Bezugszahlen weitestgehend verwendet.
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Gemäß Figur 7 ist das dünne, flexible Teil 78 einstückig mit dem unteren oder inneren Teil 80 hergestellt und unter Bildung einer Einbuchtung 81 auf sich selbst zurückgefaltet, um eine Verbindung zum Abdeckteil 14 zu schaffen, beispielsweise durch Ultraschallschweißen an dem Verbindungsteil 82. Wie man erkennt, kann das dünne, flexible Teil 78 einstückig mit dem Gleitteil 44 an jedem zweckmäßigen Teil hergestellt sein, welches nicht ein unteres oder inneres Teil sein muß, wie z.B. das veranschaulichte Teil 80. Auch kann das Verbindungsteil 82 des Abdeckteils 14 auf dem Hülsenteil 50 des Abdeckteils 14 oder an einer anderen geeigneten Stelle angeordnet sein. Mit der Auswärtsbewegung des Batterieanschlußpfostens 28 bewegt sich das Hülsenteil 44 nach außen, das dünne, flexible Teil 42, welches am Verbindungsteil 82 fest angebunden ist, hält aber die wirksame Unversehrtheit der Dichtung aufrecht.

Deshalb ist durch die Erfindung eine einfache und wirksame Abdichteinrichtung geschaffen, um einen positiven Anschlußpfosten einer Bleisäurebatterie herum, um dem Anschlußpfosten die Möglichkeit der Aufwärtsbewegung zu geben, ohne daß die Abdichtung der Batterie aufbricht, wenn die positiven Platten während des Betriebes größer werden, wobei herkömmliche und zur Verfügung stehende Teile weitestgehend verwendet werden und die Anordnung bzw. der Zusammenbau der Batterie erleichtert wird.

Dem Fachmann sind zahlreiche Modifikationen des Erfindungsgegenstandes ersichtlich. Beispielsweise kann zwischen den unteren Enden des Gleitteiles 44 und des Hülsenteiles 50 gemäß Darstellung in Figur 4 eine vorübergehende und aufbrechbare Dichtung vorgesehen werden, oder, wie aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich wird, kann eine solche zeitweili-

ge Dichtung an dem steifen Einwärtsvorsprung ähnlich am unteren Ende' 66 vorgesehen werden, welche durch die Aufwärtsbewegung des Anschlußpfostens 2 8 aufgebrochen wird. Ein dünnes, flexibles Teil der Abdeckung, wie z.B. das Teil 64, kann an einem geeigneten Punkt auf einem Gleitteil befestigt werden, z.B. am unteren Ende oder an einer Zwischenstelle. Diese und andere Modifikationen der Erfindung stehen dem Fachmann im Rahmen der Erfindung zur Verfügung.

Leerseite

Claims

Dr. Dieter Weber Klaus Seiffert

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Patentanwälte

tHpJ-Cbem. Dr. Dieter Weber · Dipl.-Pb.ya. Klaus BeJf ion PoBtfaoh Θ14Β . 62OO Wiesbaden

D-6200 Wiesbaden 1

Telefon 06121/ 87 27 20 Teleg-ramtnadreBBe: Willpaiem Telexi4-18e247

Postscheck ι Prsnkiurt/Mnln 87β3-βΟ2 Bank: Dresdner Bank AG. Wiesbaden. Komo-Nr. 27080700 (BLZ BIO 800 βθ)

Datum 11 . Juli 1983 S/st

Allied Corporation

P.O. Box 2245R Morristown, New Jersey 07960 USA

Gleitdichtung für einen Batterieanschlußpfosten

Priorität: 16. Juli 1982, USA, Serial Nr. 399

Patentansprüche

Elektrische Speicherbatterie mit einem Deckel und einem Anschlußpfosten, der sich durch eine öffnung in dem Deckel nach außerhalb erstreckt, mit einer Abdichteinrichtung für die relative Bewegung des Änschlußpfostens durch die Öffnung hindurch nach außen, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichteinrichtung ein Hülsenteil

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aufweist, welches einen inneren Umfang der öffnung bildet und einstückig mit dem Abdeckteil ausgestaltet ist; daß ein Einsatzteil eine Öffnung aufweist zur Aufnahme des Anschlußpfostens durch die Öffnung hindurch sowie ein äußeres und ein inneres Ende aufweist, wobei der Anschlußpfosten am äußeren Ende des Einsatzteiles an dieses angeschweißt ist; daß das Einsatzteil ein äußeres Umfangsteil aufweist, welches ein geriffeltes bzw. mit Rippen versehenes Teil ist; und daß ein im allgemeinen rohrförmiges Gleitteil vorgesehen ist mit einer inneren und einer äußeren Oberfläche sowie mit einem äußeren und einem inneren Ende, wobei das Gleitteil ein geformtes Stück ist, welches um das Einsatzteil herum geformt ist und mindestens ein Teil der inneren Oberfläche konform bzw. angepaßt an das gerippte Teil aufweist, und daß die äußere Oberfläche geeignet derart ausgestaltet ist, daß sie eng dichtend innerhalb des die innere Oberfläche der öffnung bildenden Hülsenteils gleitbar aufgenommen ist.
2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenteil ein dünnes flexibles Teil aufweist in einem Stück mit dem Hülsenteil und das dünne flexible Teil ein Anschlußteil aufweist, welches fest und abdichtend an dem Gleitteil angebracht ist.
3. Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenteil das dünne, flexible Teil an einem inneren Ende des Hülsenteils aufweist und daß das Anschlußteil fest und abdichtend an dem inneren Ende des Gleitteils angebracht ist.
4. Batterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dünne, flexible Teil durch Ultraschallschweißen am inneren Ende des Gleitteiles angebracht ist.
5. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitteil ein dünnes, flexibles Teil aufweist aus einem Stück mit dem Gleitteil und mit einem Anschlußteil,

-3-1 welches fest und abdichtend am Abdeckteil angebracht ist.
6. Batterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitteil das dünne, flexible Teil an einem inneren Ende

5 des Gleitteils aufweist, das Anschlußteil fest und abdichtend an dem Abdeckteil neben einem inneren Ende des Hülsenteils angebracht ist.
7. Batterie nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 6, dadurch 10 gekennzeichnet, daß das Gleitteil ein Flanschteil an dem äußeren Ende aufweist für das Zusammenwirken mit einem äußeren Ende des Hülsenteils zur Verhinderung einer Einwärtsbewegung des Anschlußpfostens.