DE3722020A1 - Galvanisches primaerelement, dessen hermetisch abgedichtetes gehaeuse eine sollbruchstelle besitzt - Google Patents
Galvanisches primaerelement, dessen hermetisch abgedichtetes gehaeuse eine sollbruchstelle besitztInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein galvanisches Primärelement mit einem herme
tisch abgedichteten Gehäuse, welches zum Schutz vor Explosionsgefahr
bei überhöhtem Innendruck mit einer durch Schwächung der Wandstärke
erzeugten Sollbruchstelle versehen ist.
Es ist eine Vielzahl von Vorrichtungen bei galvanischen Elementen be
kannt, die im Falle hoher Gasansammlung durch Überhitzung oder unsach
gemäßen Betrieb ein Bombieren der Zelle verhindern sollen, indem sie
eine Belüftung oder zumindest ein kontrolliertes Bersten des Zellenge
häuses gestatten, noch ehe ein kritischer Zustand erreicht ist. Sicherheits
ventile, die beispielsweise dann öffnen, wenn die Kraft auf einen Ventil
körper den Gegendruck einer Feder überschreitet, sind verhältnismäßig
teuer und mit dem Risiko von Undichtigkeiten behaftet, wenn sie mit
korrosiven Bestandteilen der Zelle, z.B. alkalischer Elektrolyt, in Be
rührung kommen.
Bei Zellen aus der Massenfabrikation behilft man sich daher mit einer
oder evtl. mehreren Schwachstellen in der Gehäusestruktur, ohne daß
deren Dichtigkeit unter normalen Betriebsverhältnissen gefährdet ist.
Selbst nach lokaler Zerstörung des Gehäuses an diesen sogenannten
Sollbruchstellen ist in den meisten Fällen eine beschränkte Weiterverwen
dung eines solchen Elements, nämlich als offene Zelle, möglich.
Einfache Sollbruchstellen können z.B. aus Reißmembranen bestehen, bei
denen es allerdings schwierig ist, ihre Zerstörung bei einem ganz be
stimmten Druck herbeizuführen. Andere Sicherheitsvorrichtungen benöti
gen einen gewissen Raum, so daß bei vorgegebenem Gasamtvolumen das
galvanische Element eine geringere Kapazität besitzt.
Eine unter den eingangs formulierten Gattungsbegriff fallende Gehäuse
konstruktion für eine Lithiumzelle, die allerdings recht aufwendig ist, läßt
sich der US-PS 46 01 959 entnehmen. Dort ist in den Gehäuseboden durch
Aufwölben eine zentrisch verlaufende Verformungszone mit lediglich zwei
schmalen Unterbrechungen bzw. Brücken, die nur wenig verformt, dafür
aber eingekerbt sind, hineingeprägt. Bei zunehmendem Innendruck des
Behälters können sich die wenig verformten Brücken nicht in gleichem
Maße dehnen wie die vorverformten Nachbarbereiche. Sie unterliegen
daher einer hohen Zugspannung, die zum Aufreißen des Werkstoffes an
diesen Stellen führt, definieren somit Berstzonen, in denen sich eine
Öffnung zum Ausströmen der unter Überdruck stehenden Gase bildet.
Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Behälterkonstruktion für
ein Primärelement anzugeben, bei der die Möglichkeit der Druckent
lastung durch gezieltes Bersten auf einfachere Weise realisiert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.
Der für eine Sollbruchstelle bzw. für Sollbruchstellen vorgesehene Ort ist
demnach bei einem zweiteiligen Gehäuse der Rand bzw. die Kante,
entlang welcher die Stirnseite des Deckels oder die Stirnseite des Gehäu
sebechers in den vertikalen, meist zylindrischen Teil des Gehäusemantels
übergeht. Besonders günstig, aber nicht ausschließlich, lassen sich deshalb
Primärelemente vom Rundzellentyp in erfindungsgemäßer Weise ausge
stalten. Die Formgebung geschieht durch beidseitiges Prägen des Gehäuse
werkstoffs im Kantenbereich an gegenüberliegenden Stellen, wodurch die
Wanddicke bis auf einen stegförmigen Rest reduziert wird. Alternativ zum
Prägen können auch spanabhebende oder erodierende Verfahren eingesetzt
werden.
Das Zellengehäuse verfügt damit über eine zentrisch umlaufende, sehr
schmale Zone erhöhter Bruchempfindlichkeit, wobei sich die beschriebene
Schwächung des Wandmaterials jedoch nicht über die volle Umfangslänge
der Kante erstrecken soll.
Anhand einiger Figurendarstellungen wird die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die Bodenpartie eines erfindungsgemäß gestalteten Gehäuse
bechers im Schnitt
Fig. 2 zeigt den Bereich der Becherkante vergrößert
Fig. 3 zeigt den Becherboden von der Stirnseite in einer Draufsicht.
Nach Fig. 1 gibt sich die Sollbruchzone äußerlich durch einen abgestuften
Übergang 3 des Becherbodens 1 in den Mantelteil 2 zu erkennen.
Fig. 2 macht in einer vergrößerten Wiedergabe des Wandprofils in dem
Übergangsbereich die Beteiligung auch der Innenseite der Kante an der
Wanddickenreduzierung deutlich. Der erfindungsgemäße Prägevorgang
erzeugt somit entlang der Becher- bzw. Deckelkante eine Verjüngung des
Wandprofils bis auf einen stegförmigen Rest 4, der an seiner schwächsten
Stelle nur noch etwa ein Zehntel der originalen Wandstärke aufweist.
Gemessen an einer Wanddicke von ca. 0,3 mm im Falle eines Stahlbechers
sollte die Restdicke bei 40 bis 60 µm liegen.
Die Spuren 5 und 6 in der Figur geben das Wandprofil vor der Verformung
wieder.
Erfindungsgemäß bleibt ein geringerer Teil der Umfangslänge der Gehäu
sekante von der Wanddickenreduzierung ausgespart.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 sind
zwei längere Kantenabschnitte 4 mit reduzierter Wanddicke und zwei
kürzere in der Originaldicke belassene Kantenabschnitte 7 in paarweise
gegenüberliegenden Positionen vorgesehen. Die ungeschwächten Kanten
abschnitte 7 bilden somit Anbindungen für die Sollbruchstellen 4, welche
bei einem Bersten der Zelle das ihnen benachbarte dünne Wandmaterial
während des Aufreißens festhalten und so verhindern, daß Teile desselben
losgesprengt werden.
Durch die einfache Herstellbarkeit der Sollbruchstellen mittels eigens
hierzu bestimmten Prägewerkzeugen kann über die genau definierte
Restwandstärke der Berstdruck exakt bestimmt werden. Toleranzen erge
ben sich nur durch das verwendete Gehäusematerial und durch thermische
Einflüsse. Die infrage kommenden Werkstoffe sind neben elastischen
Kohlenstoffstählen vor allem hochfeste Edelstahlsorten. Aber auch in
Kunststoffe oder keramische Werkstoffe können erfindungsgemäße Soll
bruchstellen eingebracht werden.
Die Wirkung des Prägevorgangs ist teils diejenige einer Materialverdich
tung, teils die einer Materialverdrängung, wobei Material sowohl in den
Mantelteil als auch in den Boden- bzw. Deckelteil des Gehäuses einfließt.
Die erfindungsgemäße Wahl der mit dem Gehäusedurchmesser umlau
fenden Kante als Ort für die Sollbruchstellen ist besonders vorteilhaft,
weil der Becher bzw. Deckelboden in vollem Umfang als Druckfläche
genutzt wird. Dadurch kommen auch die Scherkräfte optimal zur Wirkung.
Bei den metallischen Gehäusewerkstoffen hat sich übrigens gezeigt, daß
nach dem Ausprägen der Sollbruchstellen ein Rekristallisationsglühen
nicht erforderlich ist.
Die Prögewerkzeuge bedürfen wegen ihrer einfachen geometrischen Form
keiner besonderen Wartung und unterliegen einem geringen Verschleiß.
Claims (3)
1. Galvanisches Primärelement mit einem hermetisch abgedichteten
Gehäuse, welches zum Schutz vor Explosionsgefahr bei überhöhtem
Innendruck mit einer durch Schwächung der Wandstärke erzeugten
Sollbruchstelle versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß entlang
eines größeren Abschnitts der Gehäusekante, welche am Deckelteil
oder am Becherteil den Übergang von dem Mantelteil (2) des
Gehäuses zu einer der Stirnflächen (1) bildet, durch beidseitiges
Prägen des Gehäusewerkstoffs die Wanddicke bis auf einen stegför
migen Rest (4) reduziert ist.
2. Primärelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kante über ihre Umfangslänge zwei gegenüberliegende Abschnitte
(4) größerer Länge mit reduzierter Wanddicke und zwei gegenüber
liegende Abschnitte (7) kleinerer Länge mit unverformtem Wand
material aufweist.
3. Primärelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei
einem Stahlbecher mit ca. 0,3 mm Wanddicke die reduzierte Wand
dicke an den Sollbruchstellen 40 bis 60 µm beträgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3722020A DE3722020C2 (de) | 1987-07-03 | 1987-07-03 | Galvanisches Primärelement, dessen hermetisch abgedichtetes Gehäuse eine Sollbruchstelle besitzt |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3722020A DE3722020C2 (de) | 1987-07-03 | 1987-07-03 | Galvanisches Primärelement, dessen hermetisch abgedichtetes Gehäuse eine Sollbruchstelle besitzt |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3722020A1 true DE3722020A1 (de) | 1989-01-12 |
DE3722020C2 DE3722020C2 (de) | 1995-02-02 |
Family
ID=6330848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3722020A Expired - Fee Related DE3722020C2 (de) | 1987-07-03 | 1987-07-03 | Galvanisches Primärelement, dessen hermetisch abgedichtetes Gehäuse eine Sollbruchstelle besitzt |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3722020C2 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4018646A1 (de) * | 1989-06-23 | 1991-01-03 | Veglia Borletti Srl | Automatisches kraftstoffuellstandsmessgeraet fuer einen kfz-kraftstoffbehaelter |
FR2846796A1 (fr) * | 2002-10-31 | 2004-05-07 | Cit Alcatel | Generateur electrochimique a ouverture securisee, et batterie et ensemble de batteries associes |
US8802256B2 (en) | 2004-07-23 | 2014-08-12 | Saft | Safety device for a sealed cell |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4601959A (en) * | 1984-04-17 | 1986-07-22 | Saft America, Inc. | Vent construction for batteries |
-
1987
- 1987-07-03 DE DE3722020A patent/DE3722020C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2846796A1 (fr) * | 2002-10-31 | 2004-05-07 | Cit Alcatel | Generateur electrochimique a ouverture securisee, et batterie et ensemble de batteries associes |
US8802256B2 (en) | 2004-07-23 | 2014-08-12 | Saft | Safety device for a sealed cell |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3722020C2 (de) | 1995-02-02 |
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: VARTA GERAETEBATTERIE GMBH, 30419 HANNOVER, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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