DE3850360T2

DE3850360T2 - Batteriepol und Verfahren zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: DE3850360T2
Application number: DE3850360T
Authority: DE
Inventors: David W Adams David W Adams; Larry L W Ching Larry L Ching; Neil Puester Neil Puester
Original assignee: Gates Energy Products Inc
Current assignee: Gates Energy Products Inc
Priority date: 1987-10-06
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2008-10-05
Also published as: KR920005186B1; BR8805123A; AU604970B2; AU2288688A; ES2058303T3; DE3850360D1; MX165836B; JPH01243369A; JPH0650630B2; EP0319128A1; EP0319128B1; US4859547A; KR890007445A; CA1309460C; ATE107799T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anschlußvorrichtung für eine Elektrolytvorrichtung, beispielsweise eine Batterie, und insbesondere eine in eine Batteriegehäusewand eingesetzte Anschlußvorrichtung, die zusammendrückbar gegen die Öffnung in der Batteriegehäusewand gesetzt ist, so daß sie gegen das Austreten von Gas oder Elektrolyt abdichtet.
Ein wiederkehrendes Problem in der Batterie-Industrie besteht in der Abdichtung eines Batterieanschlusses an der Stelle, an der er aus dem Gehäuse austritt. Im Idealfall sollte ein Batterieanschluß gegen das unerwünschte Austreten von in der Batterie enthaltenem Elektrolyt und/oder Gasen abgedichtet sein.
Ein gängiger Lösungsansatz besteht darin, eine Buchse aus einer Bleilegierung mit mehreren seitlichen Ringen zu gießen und anschließend den Kunststoff des Batteriegehäuses um die Bleibuchse zu gießen. Die Absicht dieses LÖsungsansatzes ist es, den Kunststoff um das Blei herum schrumpfen zu lassen, um so eine Dichtung zwischen dem Blei und dem Kunststoff zu bewirken. Jedoch bewirken thermische Zyklen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Kunststoffs und des Metalls ein Kriechen des Kunststoffs in bezug auf das Blei. Daher wird die Dichtung oftmals fehlerhaft, wodurch ein kapillares Austreten an der Verbindungsfläche zwischen dem Kunststoff und dem Blei ermöglicht wird.
Ein anderer Ansatz zur Lösung des Problems besteht darin eine vorgeformte Buchse aus einer Bleilegierung durch Walzformen oder Einpressen in einem Hohlraum in dem Kunststoff anzuordnen. Dies führt zunächst zu einer dichten, eng anliegenden Dichtfläche zwischen dem Blei und dem Kunststoff. Im Verlauf der Zeit bewirken jedoch auch in diesem Fall die thermischen Zyklen ein Kriechen der einander gegenüberliegenden Dichtflächen des Metalls und des Kunststoffs in bezug zueinander, wodurch ebenfalls das Auftreten kapillarer Leckagen an der Verbindungsfläche ermöglicht wird.
Ferner sind die beschriebenen Ausbildungen für eine sehr geringe Druckdifferenz an der Dichtung ausgelegt. Es existieren Batteriesysteme, bei denen ein erheblich größerer Druck auf die Dichtung ausgeübt wird. Beispielsweise arbeiten abgedichtete rekombinatorische Blei/Säure-Systeme mit knappem Elektrolyten, wie sie beispielsweise von Gates Energy Products, Denver, Colorado hergestellt werden, in einem Druckdifferenzbereich zwischen einem teilweisen Vakuum und über 1,3 Atmosphären Überdruck. In einer solchen Situation ist eine weitaus wirksamere Abdichtung zwischen dem Blei und dem Kunststoff an der Anschlußverbindungsstelle erforderlich, um einen langen Gebrauch einer solchen Batterie ohne Versagen durch kapillare Leckagen zu ermöglichen. Batterieanschlüsse, bei denen aus dem Stand der Technik bekannte Ansätze verwendet werden, sind für diesen Zweck nur bedingt geeignet, und es besteht ein Bedürfnis nach einer Art von Batterieanschluß, die diesen verhältnismäßig höheren Arbeitsdrücken besser widersteht und die Gesamtlebensdauer dieser Art von Batterie verlängert. Wenn eine neu Art von Batterieanschlüssen entwickelt würde, die diesen höheren Arbeitsdrücken erfolgreich widerstehen und die Lebensdauer dieser Art von Batterie verlängern kann, ist es selbstverständlich, daß sie auch bei den Anwendungen für Batterien vorteilhaft wäre, bei denen niedrigere Arbeitsdrücke erforderlich sind.
Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Anforderungen und überwindet die Nachteile des Standes der Technik. Eines der Ziele der Erfindung ist es, einen Batterieanschluß zu schaffen, der in der Lage ist, Batteriedruckunterschiede an Anschlußdichtungen zu bewältigen, die von einem Unterdruck bis zu mehreren Atmosphären Überdruck reichen. Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen Batterieanschluß herzustellen, der nach wiederholten thermischen Zyklen gegen kapillare Leckagen in hohem Maße beständig ist. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung solcher Batterieanschlüsse nach einem relativ einfachen Herstellungsverfahren zu schaffen, das keine übermäßig komplizierten Herstellungsgeräte oder unangemessen hohen Kapitalaufwand erfordert.
Metalle können auf verschiedene Arten plastisch verformt werden, beispielsweise durch Extrudieren, Ziehen, Walzen oder Gesenkschmieden. Plastisch verformtes Metall wird fester und der herkömmliche Index der plastischen Verformung wird als Kaltbearbeitung bezeichnet. Kaltbearbeitung ist die Stärke der plastischen Beanspruchung, die während der Bearbeitung von Metall wirkt. Die aus der plastischen Verformung während der Kaltbearbeitung resultierende Zunahme der Härte wird als Stauchhärtung bezeichnet. Sowohl die Zugfestigkeit als auch die Umformfestigkeit des Metalls wird erhöht und geht mit der zunehmenden Härte einher. Bei dem als Gesenkschmieden bekannten Vorgang wird Metall mit Druck nach den Konturen einer Form geformt. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Gesenkschmiedevorgang verwendet, bei dem ein im wesentlichen zylindrisches sich verjüngendes Obergesenk verwendet wird, das durch die Mitte zweier ringförmiger Buchsen, deren Innendurchmesser kleiner sind als der Außendurchmesser des Obergesenks, nach unten gedrückt, wodurch sich das Metall radial ausdehnt und so das Kalthärten erfolgt.
Im Hinblick auf das Vorangehende schafft die vorliegende Erfindung eine Anordnung zum Abdichten gegen das Auslaufen von Fluid zwischen einem Anschluß, der sich durch eine Öffnung in einer Wand eines Behälters erstreckt, und dieser Wand, wobei die Öffnung einen im wesentlichen ringförmigen Bereich mit zwei entgegengesetzten Flächen begrenzt, wobei die Anordnung aufweist:
- eine in der Öffnung angebrachte und mit einem Kragen und einem Flansch versehene erste Buchse; und
- eine in der ersten Buchse angebrachte zweite Buchse mit einem Kragen und einem Flansch, wobei der Flansch der ersten Buchse eine der Flächen und der Flansch der zweiten Buchse die andere der Flächen berührt, wobei die erste Buchse und die zweite Buchse durch Dehnung zum eng anliegenden Dichtkontakt miteinander und mit dem ringförmigen Bereich plastisch verformt sind, wobei ein Anschluß dicht durch die zweite Buchse hindurch einsetzbar ist.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Elektrolytvorrichtung vorgesehen, mit:
a. einem Behälter mit einer Wand aus elastischem elektrolytbeständigem Material, wobei die Wand eine Öffnung aufweist;
b. einer im wesentlichen ringförmigen äußeren ersten Buchse mit einem in der Wandöffnung angebrachten Kragen und einem Außenflansch;
c. einer im wesentlichen ringförmigen inneren zweiten Buchse mit einem in der ersten Buchse angebrachten Kragen und einem Außenflansch, wobei die erste Buchse und die zweite Buchse in eng anliegenden Dichtkontakt miteinander und mit der Wand gebracht sind, und wobei die erste Buchse und die zweite Buchse durch die Dehnung in verschiedenen Graden kaltverfestigt sind; und
d. einen durch die zweite Buchse hindurchgeführten Anschlußpol.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Elektrolytvorrichtung mit:
a. einem Behälter mit einer Wand aus elastischem elektrolytbeständigem Material, wobei die Wand eine Öffnung aufweist, die von einem vergrößerten Bereich umschlossen ist, der eine nicht leitende Polymerbuchse mit wenigstens einem erhabenen Steg bildet;
b. einer im wesentlichen ringförmigen äußeren ersten Buchse mit einem in der Polymerbuchse angebrachten Kragen und einem Außenflansch;
c. einer im wesentlichen ringförmigen inneren zweiten Buchse mit einem in der ersten Buchse angebrachten Kragen und einem Außenflansch, wobei die erste Buchse und die zweite Buchse in eng anliegenden Dichtkontakt miteinander und mit der Polymerbuchse gedehnt sind, und die Polymerbuchse zum Unterstützen des Aufrechterhaltens der Abdichtung lineare und axiale Restspannungen auf die Dichtkontaktflächen aufbringt; und
d. einem durch die zweite Buchse hindurchgeführten Anschlußpol.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriepolverbindung durch eine Öffnung in der Batteriegehäusewand mit den folgenden Schritten:
a. Herstellen einer geeigneten elektrolytbeständigen Batteriegehäusewand, wobei wenigstens eine Öffnung darin belassen wird, die einen im wesentlichen ringförmigen Bereich und zwei entgegengesetzte Flächen begrenzt;
b. Einsetzen einer ersten äußeren ringförmigen Buchse mit einem Kragen und einem Flansch in die Öffnung der Gehäusewand;
c. Einsetzen einer zweiten inneren ringförmigen Buchse mit einem Kragen und einem Flansch in eine Bohrung der ersten Buchse; und
d. Gegeneinander-Abdichten der ersten Buchse, der zweiten Buchse und der Wandöffnung durch Aufweiten, derart, daß der Flansch der ersten Buchse eine der Flächen und der Flansch der zweiten Buchse die andere der Flächen berührt.
Im folgenden werden zu Beispielszwecken spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, welche zeigen:
Fig. 1 - einen Querschnitt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des verbesserten Batterieanschlusses, bei dem die innere und die äußere Buchse, die Polymerwandöffnung, in der die Buchsen angebracht sind, ein Batteriepol und eine Batterieanschlußkappe dargestellt sind;
Fig. 2 - einen schematischen Querschnitt, der die bevorzugte Montageausrichtung der inneren und der äußeren Buchse und die Polymerwandöffnung, in die sie eingesetzt sind, zeigt;
Fign. 3, 4 und 5 - drei geringfügig unterschiedliche alternative Ausführungsbeispiele des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei denen die innere Buchse, die äußere Buchse und die Polymerwandöffnung durch Gesenkschmieden in eng anliegenden Dichtkontakt miteinander gebracht sind;
Fig. 6 - einen Querschnitt eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels des verbesserten Batterieanschlusses, bei dem die innere und die äußere Buchse, die Polymerwandöffnung, in der die Buchsen angebracht sind, ein Batteriepol und eine Batterieanschlußkappe dargestellt sind;
Fig. 7 - einen schematischen Querschnitt, der die bevorzugte Montageausrichtung der inneren und der äußeren Buchse und die Polymerwandöffnung, in die sie eingesetzt sind, zeigt; und
Fign. 8 und 9 - zwei geringfügig unterschiedliche alternative Ausführungsbeispiele des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei denen die innere Buchse, die äußere Buchse und die Polymerwandöffnung durch Gesenkschmieden in eng anliegenden Dichtkontakt miteinander gebracht sind.
In Fig. 1 ist ein allgemein mit 10 bezeichnetes erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des verbesserten Batterieanschlusses dargestellt. Mit 14 ist eine erste, äußere Buchse bezeichnet, die in eng anliegendem Dichtkontakt mit der Dichtfläche einer Öffnung einer Polymerwand 16 steht. Es sei darauf hingewiesen, daß die Wand 16, obwohl sie als aus Polymerwand bestehend bezeichnet wird, aus jedem anderen elektrolytbeständigen Material bestehen kann und ein Hersteller kann dieses seinen Verfahren zur Herstellung eines Behälters für die jeweilige Elektrolytvorrichtung anpassen. Bei 12 ist eine zweite, innere Buchse dargestellt, die, ebenfalls in eng anliegendem Dichtkontakt, an der Innenfläche der ersten, äußeren Buchse anliegt. Durch die ringförmige Öffnung der inneren zweiten Buchse 12 ist eine Batteriepoleinrichtung 20 geführt, die in dieser Darstellung als von der Mitte einer Scheibe auf ragender Pol gezeigt ist, wobei die Scheibe in elektrischem Kontakt mit dem Inhalt der Batterie steht. Bei 22 ist eine Batterieanschlußkappeneinrichtung dargestellt, die einen wesentlichen Teil der Batterieanschlußvorrichtung bedeckt.
Fig. 2 ist eine detailliertere Darstellung eines bevorzugten Verfahrens zum Zusammenfügen der zur Bildung einer Dichtung benötigten Bestandteile des Batterieanschlusses. Die erste, äußere Buchse 14 ist als im wesentlichen T-förmige Buchse mit einem Kragen und einem Außenflansch ausgebildet. Die erste, äußere Buchse besteht vorzugsweise aus Blei und höchst vorzugsweise aus einer Bleilegierung. Der Außendurchmesser der ersten, äußeren Buchse 14 ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der bei 16 dargestellten Öffnung in der Polymerwand des Behälters. Die Öffnung 16 in der Polymerwand des Behälters weist radial verbreiterte Bereiche auf, die eine Polymerbuchse bilden, die ihrerseits aus einem aufragenden Lippenbereich 25, einem nach unten ragenden Lippenbereich 27 und einem ringförmigen Mittelbereich 29 gebildet ist. Der ringförmige Mittelbereich 29 weist eine vertikale Fläche 26 und zwei einander gegenüberliegende untere und obere horizontale Flächen 24 und 28 auf. Vorzugsweise weist wenigstens eine der drei Flächen des ringförmigen Mittelbereichs 29 entlang seines Umfangs einen erhabenen Grat oder Steg auf, und höchst vorzugsweise weist jede der drei Flächen des ringförmigen Mittelbereichs einen solchen erhabenen Steg auf, der bei 30 dargestellt ist. Zu diesem Aspekt sei auf die Offenbarung im US-Patent 3 704 173 an McClelland et al. verwiesen, in der Strukturen beschrieben und dargestellt sind, die diesen beim Abdichten eines Elektrolytvorrichtungsanschlusses verwendeten erhabenen Stegen ähnlich sind.
Nach dem Einsetzen der erste, äußeren Buchse 14 in die Wandöffnung 16 wird die zweite, innere Buchse 12 von unten her derart eingesetzt, daß der Außendurchmesser der zweiten, inneren Buchse in Kontakt mit dem Innendurchmesser der ersten, äußeren Buchse ist. Die zweite, innere Buchse hat einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt mit einem Kragen 32 und einem Flansch 34, ähnlich der ersten, äußeren Buchse 14, mit der Ausnahme, daß der Kragen und der Flansch der zweiten, inneren Buchse 12 geringfügig anders bemessen sind, um eine Dichtfläche um die erste, äußere Buchse 14 und die Polymerbuchse der Wandöffnung 16 zu bilden, wie in Fig. 1 erkennbar ist. Die zweite, innere Buchse 12 besteht vorzugsweise aus nicht legiertem Blei, kann jedoch auch aus einer Bleilegierung bestehen, wenn durch die Batterie besondere Anforderungen gestellt werden, die dies erfordern.
Nachdem die erste, äußere Buchse 14 und die zweite, innere Buchse 12 in die Polymerbuchse, die in der Öffnung der Behälterwand 16 ausgebildet ist, zur Bildung einer Unteranordnung vormontiert wurden, folgt als nächster Schritt das Gesenkschmieden. Gesenkschmiedevorgänge sind dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt und der hier verwendete Vorgang ist insofern sehr einfach, als er lediglich das Einsetzen eines zylindrischen konisch zu laufenden Obergesenks erfordert, das in die ringförmige Öffnung der zweiten, inneren Buchse 12 eingeführt wird. Mit fortschreitendem Vorschub des Konus in das Innere der zweiten, inneren Buchse 12 wird ein Kontakt zwischen dem Obergesenk und der Buchse hergestellt, durch den das Material der ersten Buchse 14 und der zweiten Buchse 12 progressiv radial nach außen gegen die Konturen der Polymerbuchse und der Wandöffnung der Polymerwand 16 gedrückt wird. Da Blei und die meisten Bleilegierungen weiche, verformbare Materialien sind, paßt sich die erste, äußere Buchse 14 problemlos an die Konturen der Polymerbuchse und der Dichtfläche der Öffnung einer Polymerwand 16 an und in gleicher Weise paßt sich die zweite, innere Buchse 12 den Konturen sowohl der ersten, äußeren Buchse 14 als auch den übrigen Konturen der Polymerbuchse 16 an. Das Ergebnis ist die in Fig. 3 allgemein mit 36 bezeichnete Dichtbuchsenunteranordnung. Wie in Fig. 3 dargestellt wurde die erste, äußere Buchse 14 derart verformt, daß sie sich dem aufragenden Lippenbereich 25 und dem ringförmigen Mittelbereich 29 einschließlich der zugehörigen erhabenen Stege der vertikalen und horizontalen Flächen 26 und 28 des ringförmigen Mittelbereichs 29 vollständig angepaßt hat. (Der Dichtkontakt zwischen der ersten, äußeren Buchse 14 und der oberen horizontalen Fläche 28 des ringförmigen Mittelbereichs 29 wird durch einen ringförmigen Stempel bewirkt, der die Außenbereiche der Batterieanschlußanordnung während des Gesenkschmiedens einfaßt.) Die zweite, innere Buchse 12 wurde durch das Gesenkschmieden in eng anliegenden Dichtkontakt mit dem Innendurchmesser der ersten, äußeren Buchse sowie mit der unteren horizontalen Fläche 24 des ringförmigen Mittelbereichs 29 einschließlich des zugehörigen erhabenen Stegs 30 gepreßt. Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß es generell vorteilhaft ist, wenigstens eine Lasche an dem Flansch wenigstens einer der Buchsen anzubringen, die in wenigstens einer entsprechend ausgebildeten Tasche der Polymerbuchse oder -wand sitzt, in die der Flansch des Anschlusses eingesetzt ist, wodurch ein Verdrehen der Buchse und des Anschlusses in der Batteriewand verhindert wird.
In Fig. 6 ist ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel des verbesserten Batterieanschlusses allgemein dargestellt. Mit 44 ist eine erste, äußere Buchse bezeichnet, die sich in eng anliegendem Dichtkontakt mit der Dichtfläche einer Öffnung in der Polymerwand 16 befindet. Bei 42 ist eine zweite, innere Buchse dargestellt, die, ebenfalls in eng anliegendem Dichtkontakt, an der Innenfläche der ersten, äußeren Buchse anliegt. Durch die ringförmige Öffnung der inneren zweiten Buchse 42 ist ebenfalls eine Batteriepoleinrichtung 50 geführt, die in dieser Darstellung ebenfalls als von der Mitte einer Scheibe aufragender Pol gezeigt ist, wobei die Scheibe in elektrischem Kontakt mit dem Inhalt der Batterie steht. Bei 52 ist eine Batterieanschlußkappeneinrichtung dargestellt, die einen wesentlichen Teil der Batterieanschlußvorrichtung bedeckt.
Fig. 7 ist eine detailliertere Darstellung des bevorzugten Verfahrens zum Zusammenfügen der Bestandteile eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Batterieanschlusses. Die erste, äußere Buchse 44 ist als im wesentlichen T-förmige Buchse mit einem Kragen und einem Außenflansch ausgebildet. Der Außendurchmesser der ersten, äußeren Buchse 44 ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der bei 46 dargestellten Öffnung in der Polymerwand des Behälters. Die Polymerwand des Behälters 46 weist radial verbreiterte Bereiche auf, die eine Polymerbuchse bilden, die ihrerseits aus einem aufragenden Lippenbereich 54, einem nach unten ragenden Lippenbereich 56 und einem ringförmigen Mittelbereich 58 gebildet ist. Der ringförmige Mittelbereich 58 weist eine vertikale Fläche 62 und zwei einander gegenüberliegende untere und obere horizontale Flächen 60 und 64 auf. Vorzugsweise weist wenigstens eine der drei Flächen des ringförmigen Mittelbereichs 58 entlang seines Umfangs einen erhabenen Grat oder Steg auf, und höchst vorzugsweise weist jede der drei Flächen des ringförmigen Mittelbereichs einen solchen erhabenen Steg auf, der bei 30 dargestellt ist. Nach dem Einsetzen der erste, äußeren Buchse 44 in die Wandöffnung 46 wird die zweite, innere Buchse 42 von unten her derart eingesetzt, daß der Außendurchmesser der zweiten, inneren Buchse in Kontakt mit dem Innendurchmesser der ersten, äußeren Büchse ist. Die zweite, innere Buchse hat zwei Flansche. Das heißt, sie hat einen ersten Kragen 48, einen ersten Außenflansch 50, einen zweiten Kragen 51, der an einem anderen Umfang des ersten Flanschs vorgesehen und im wesentlichen dem ersten Kragen 48 entgegengesetzt orientiert ist, und einen an dem zweiten Kragen 51 vorgesehenen zweiten Flansch 52. Die zweite, innere Buchse 42 besteht vorzugsweise aus unlegiertem Blei, kann jedoch eine Bleilegierung sein, wenn besondere Anforderungen der Batterie dies erforderlich machen.
Nachdem, wie zuvor, die erste, äußere Buchse 44 und die zweite, innere Buchse 42 in die Polymerbuchse, die in der Öffnung der Behälterwand 46 ausgebildet ist, zur Bildung einer Unteranordnung vormontiert wurden, folgt als nächster Schritt das Gesenkschmieden. Ein Obergesenk und ein Stempel, die mit Druck auf die Unteranordnung aufgebracht werden, pressen das Material der ersten Buchse 44 und der zweiten Buchse 42 progressiv radial nach außen gegen die Konturen der Polymerbuchse und der Wandöffnung der Polymerwand 46. Wie in Fig. 6 dargestellt, wurde die erste, äußere Buchse 44 derart verformt, daß sie sich der oberen horizontalen Fläche 60 des ringförmigen Mittelbereichs 58 einschließlich der zugehörigen erhabenen Stege vollständig angepaßt hat. Die zweite, innere Buchse 42 wurde durch das Gesenkschmieden in eng anliegenden Dichtkontakt mit dem Innendurchmesser der ersten, äußeren Buchse sowie mit der vertikalen Fläche 62 und der unteren horizontalen Fläche 64 des ringförmigen Mittelbereichs 58 einschließlich der zugehörigen erhabenen Stege gepreßt.
Bei beiden der meist bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung müßte eine kapillare Leckage eines Fluids (Flüssigkeit oder Gas) über mehrere Flächen und Stege erfolgen, wie durch die Querschnitte der Fign. 1, 3 und 6 dargestellt. Diese dichtende Verbindungsfläche bleibt über zahlreiche thermische Zyklen bestehen, weil alternierende Ausdehnungen und Kontraktionen der miteinander in Kontakt stehenden Polymer- und Metallmaterialien durch die Spannungen, die beim Kaltverfestigen durch das Gesenkschmieden erzeugt wurden, überwunden werden. Da bei den meist bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung die erste, äußere Buchse aus einer Bleilegierung und die zweite, innere Buchse aus unlegiertem Blei besteht, ist der jeweilige Grad der Kaltverfestigung der Buchsen unterschiedlich. Wenn die innere Buchse aus Blei und die äußere Buchse aus einer Bleilegierung besteht, hat sich gezeigt, daß die innere Buchse einer erheblichen Kaltverfestigung unterliegt, während die äußere Buchse verhältnismäßig weniger kaltverfestigt wird und ihre Weichheit und Elastizität in großem Maße beibehält, so daß sie sich leicht an geringe Veränderungen in der Bewegung des Polymers anpaßt. Als Legierungen werden insbesondere Legierungen mit Antimon oder Antimon-Zinn bevorzugt, wobei der Anteil des Legierungsmetalls zwischen 1 und 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 2 und 5 Gewichtsprozent, liegt.
Ferner sei darauf hingewiesen, daß das Gesenkschmieden, durch das das Metall kaltverformt wurde, eine Vorspannung der Dichtflächen des Polymers in zwei Richtungen und über drei Flächen bewirkt hat. Genauer gesagt ist die die Dichtfläche des Polymers in axialer und seitlicher Richtung vorgespannt, wie durch die Pfeile 37 und 39 in Fig. 3 dargestellt. (Dies gilt für jedes der beiden bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung). Die Vorspannung wird über die vertikale Fläche und die einander gegenüberliegenden oberen und unteren horizontalen Flächen des ringförmigen Mittelbereichs 29 der Fig. 2 oder 58 der Fig. 7 und die jeweiligen zugehörigen erhabenen Stege der meist bevorzugtes Ausführungsbeispiele der Erfindung verteilt. Diese zweidimensionale, an drei Flächen vorgespannte Verbindungsfläche bildet eine außergewöhnlich gute Sperre gegen kapillare Fluidleckagen.
Die Fign. 8 und 9 zeigen alternative Einrichtungen bei 66 und 68, durch die die abgedichtete Strecke, über die eine kapillare Fluidleckage erfolgen müßte, verlängert werden kann. Selbstverständlich können die bei 66 und 68 dargestellten Arten von Kanälen oder Stegen nicht nur in der vertikalen Fläche, 66 in Fig. 8, oder den horizontalen Flächen, 68 in Fig. 9, ausgebildet sein, sondern auch gleichzeitig in sowohl der horizontalen als auch der vertikalen Fläche.
Anschließend wird bei der verbesserten Batterieanschlußanordnung eine Poleinrichtung 20 (in Fig. 1) oder 50 (in Fig. 6) durch den Innendurchmesser der zweiten, inneren Buchse geführt und eine Batterieanschlußkappeneinrichtung 22 (in Fig. 1) oder 52 (in Fig. 6) wird an die Poleinrichtung und die aus Blei bzw. einer Bleilegierung bestehenden innere und äußere Buchse angebracht. Die Anschlußkappeneinrichtung besteht höchst vorzugsweise aus einer Bleilegierung, da sie Belastungen aufnehmen muß, die durch verschiedene Klemmeinrichtungen zum Verbinden des Batterieanschlusses mit elektrischen Stromkreisen verursacht werden. Die Anschlußkappeneinrichtung 22 nach bekannten Verfahren entweder angegossen oder angeschweißt werden. Das Gießen der Anschlußkappeneinrichtung auf die Anschlußpoleinrichtung erfolgt bei einer Temperatur, die ausreichend hoch ist, um zu bewirken, daß wenigstens teilweise geschmolzene Teile des geschmolzenen Gußmaterials in jegliche verbleibenden Zwischenräume zwischen dem Batteriepol, der zweiten, inneren Buchse und der ersten, äußeren Buchse eindringen und diese abdichten.
Es wird davon ausgegangen, daß der erfindungsgemäße verbesserte Batterieanschluß und das erfindungsgemäße Verfahren und die beabsichtigten Vorteile aus der vorhergehenden Beschreibung verständlich werden, und es ist für den Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich, daß an der Form, dem Aufbau und den Anordnungen der Teile zahlreiche Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gehalt und dem Rahmen der Erfindung abzuweichen oder auf sämtliche materiellen Vorteile zu verzichten. Selbstverständlich sind mehrere alternative Ausführungsbeispiele möglich, wie in den Fign. 3, 4, 5, 8 und 9 dargestellt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann ein Anschluß des SAE-Typs problemlos anstelle des dargestellten Pols verwendet werden. Die hierin beschriebenen Formen sind lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele und die erfolgte Beschreibung sollte nicht als das einzige Ausführungsbeispiel betreffend verstanden oder interpretiert werden. Obwohl die Beschreibung ausführlich auf die Anwendung der Erfindung bei der Herstellung von Anschlüssen aus Blei für Elektrolytvorrichtungen bezug nimmt, handelt es sich dabei nur um ein Hauptanwendungsgebiet dieser Technik und andere Anwendungen bei der Herstellung anderer Produkte, beispielsweise Anschlüsse zum Bewirken fluiddichter Abdichtungen in anderen Behältern, sollen hierdurch nicht ausgeschlossen werden. Ferner dient die vorangehende Beschreibung als erforderliche Offenbarung eines Verfahrens zur Herstellung des verbesserten Batterieanschlusses, wie sich aus dem Titel dieser Erfindung ergibt. Die nachfolgenden Ansprüche sind daher im weitesten Sinn zu interpretieren.

Claims

1. Anordnung zum Abdichten gegen das Auslaufen von Fluid zwischen einem Anschluß (20), der sich durch eine Öffnung in einer Wand (16) eines Behälters erstreckt, und dieser Wand (16), wobei die Öffnung einen im wesentlichen ringförmigen Bereich mit zwei entgegengesetzten Flächen (24, 28) begrenzt, wobei die Anordnung aufweist:

- eine in der Öffnung angebrachte und mit einem Kragen und einem Flansch versehene erste Buchse (14); und

- eine in der ersten Buchse (14) angebrachte zweite Buchse (12) mit einem Kragen und einem Flansch, wobei der Flansch der ersten Buchse (14) eine der Flächen (28) und der Flansch der zweiten Buchse (12) die andere der Flächen (24) berührt, wobei die erste Buchse (14) und die zweite Buchse (12) durch Dehnung zum eng anliegenden Dichtkontakt miteinander und mit dem ringförmigen Bereich plastisch verformt sind, wobei ein Anschluß (20) dicht durch die zweite Buchse (12) hindurch einsetzbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Wand (16) aus einem geeigneten elektrolytbeständigen elastischen Polymermaterial besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die äußere erste Buchse (14) aus einem leitenden Material besteht.

4. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die äußere erste Buchse (14) aus Blei besteht.

5. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die äußere erste Buchse (14) aus einer Bleilegierung besteht.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Buchse (12) ferner einen an einem anderen Umfang des Flansches (50) angebrachten und zu dem Kragen (48) im wesentlichen gegenüberliegend orientierten zweiten Kragen (51) und einen an dem zweiten Kragen (51) angebrachten zweiten Flansch (52) aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die erste Buchse (14() aus einer Bleilegierung und die zweite Buchse (12) aus unlegiertem Blei besteht, wodurch die erste Buchse im Verhältnis eine geringere Kaltverfestigung durch das Dehnen erfährt als die zweite Buchse.

8. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die zweite Buchse (12) aus einem leitenden Material besteht.

9. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die zweite Buchse (12) aus Blei besteht.

10. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die zweite Buchse (12) aus einer Bleilegierung besteht.

11. Anordnung nach Anspruch 5, bei der die Legierung Blei mit einem Antimongehalt von 1-10 Gewichtsprozent enthält.

12. Anordnung nach Anspruch 5, bei der die Legierung Blei mit einem Antimongehalt von 2-5 Gewichtsprozent enthält.

13. Elektrolytvorrichtung mit:

a. einem Behälter mit einer Wand (16) aus elastischem elektrolytbeständigem Material, wobei die Wand eine Öffnung aufweist;

b. einer im wesentlichen ringförmigen äußeren ersten Buchse (14) mit einem in der Wandöffnung angebrachten Kragen und einem Außenflansch;

c. einer im wesentlichen ringförmigen inneren zweiten Buchse (12) mit einem in der ersten Buchse angebrachten Kragen und einem Außenflansch, wobei die erste Buchse und die zweite Buchse in eng anliegenden Dichtkontakt miteinander und mit der Wand gebracht sind, und wobei die erste Buchse und die zweite Buchse durch die Dehnung in verschiedenen Graden kaltverfestigt sind; und

d. einen durch die zweite Buchse hindurchgeführten Anschlußpol (20).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Anschlußpol (20) eine Basis aufweist, die an einer Scheibe befestigt ist, welche in elektrischem Kontakt mit dem Inhalt der Elektrolytvorrichtung steht, wobei der Pol und die Scheibe aus Blei bestehen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die äußere erste Buchse (14) einem höheren Grad an Kaltverfestigung durch Dehnung ausgesetzt wird als die innere zweite Buchse (12).

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die innere zweite Buchse (12) einem höheren Grad an Kaltverfestigung durch Dehnung ausgesetzt ist als die äußere erste Buchse (14).

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei der die innere zweite Buchse (12) zwei Flansche aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Wandöffnung eine Dichtfläche mit wenigstens einem erhabenen Steg (30) begrenzt.

19. Elektrolysevorrichtung mit:

a. einem Behälter mit einer Wand (16) aus elastischem elektrolytbeständigem Material, wobei die Wand eine Öffnung aufweist, die von einem vergrößerten Bereich umschlossen ist, der eine nicht leitende Polymerbuchse mit wenigstens einem erhabenen Steg (30) bildet;

b. einer im wesentlichen ringförmigen äußeren ersten Buchse (14) mit einem in der Polymerbuchse angebrachten Kragen und einem Außenflansch;

c. einer im wesentlichen ringförmigen inneren zweiten Buchse (12) mit einem in der ersten Buchse angebrachten Kragen und einem Außenflansch, wobei die erste Buchse und die zweite Buchse in eng anliegenden Dichtkontakt miteinander und mit der Polymerbuchse gedehnt sind, und die Polymerbuchse zum Unterstützen des Aufrechterhaltens der Abdichtung lineare und axiale Restspannungen auf die Dichtkontaktflächen aufbringt; und

d. einem durch die zweite Buchse hindurchgeführten Anschlußpol (20).

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Polymerbuchse ferner besteht aus:

a. einem aufwärts gerichteten Lippenteil (25);

b. einem abwärts gerichteten Lippenteil (27); und

c. einem ringförmigen Mittelteil (29), der eine vertikale Fläche (26) und zwei einander entgegengesetzte obere und untere horizontale Flächen (28, 24) aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der wenigstens ein erhabener Steg (30) an der vertikalen (26), der oberen horizontalen (28) oder der unteren horizontalen Fläche (24) der Polymerbuchse vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der ein erhabener Steg (30) an der vertikalen (26), der oberen horizontalen (28) oder der unteren horizontalen Fläche (24) der Polymerbuchse vorgesehen ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei der die zweite Buchse zwei Flansche aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei der mindestens ein Ansatz an dem Außenflansch der äußeren ersten Buchse angebracht ist, wobei der mindestens eine Ansatz derart in wenigstens eine entsprechend geformte Tasche der Polymerbuchse eingesetzt wird, daß er einer Verdrehung der Buchse entgegenwirkt.

25. Verfahren zur Herstellung einer Batteriepolverbindung durch eine Öffnung in der Batteriegehäusewand mit den folgenden Schritten:

a. Herstellen einer geeigneten elektrolytbeständigen Batteriegehäusewand, wobei wenigstens eine Öffnung darin belassen wird, die einen im wesentlichen ringförmigen Bereich und zwei entgegengesetzte Flächen begrenzt;

b. Einsetzen einer ersten äußeren ringförmigen Buchse mit einem Kragen und einem Flansch in die Öffnung der Gehäusewand;

c. Einsetzen einer zweiten inneren ringförmigen Buchse mit einem Kragen und einem Flansch in eine Bohrung der ersten Buchse; und

d. Gegeneinander-Abdichten der ersten Buchse, der zweiten Buchse und der Wandöffnung durch Aufweiten, derart, daß der Flansch der ersten Buchse eine der Flächen und der Flansch der zweiten Buchse die andere der Flächen berührt.