DE4135711C3

DE4135711C3 - Dichtungsventil für Behälteröffnungen und Entgasungsventil

Info

Publication number: DE4135711C3
Application number: DE4135711A
Authority: DE
Inventors: Gerd Schollenberger
Original assignee: Busak and Shamban GmbH and Co
Current assignee: Busak and Shamban GmbH and Co
Priority date: 1991-06-08
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2011-10-31
Also published as: DE4135711C2; DE4135711A1; DE9107094U1

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtungsventil gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruches 1.

Ein derartiges Dichtungsventil ist durch das Patent Abstracts of Japan, Vol. 9 (1985) No. 49 (E-300) [1772] zu JP 59-19 1260 A bekannt geworden.

Die Zellen von Akkumulatorbatterien benötigen ein Entgasungsventil, welches das Austreten von Batterie säure und H₂-Gas bei normalen Druckverhältnissen si cher verhindert und bei definierten Überdrücken inner halb der Batteriezelle öffnet und eine Entgasung gestat tet. Da solche Akkumulatorbatterien, insbesondere Bleiakkumulatoren für Kraftfahrzeuge Massenartikel sind, müssen deren Entgasungsventile möglichst kosten günstig hergestellt werden können.

Bei früheren Batterieausführungen war es üblich, ei nen Verschlußstopfen mittels eines Schraubgewindes in eine Zellenöffnung einzuschrauben. Dieser Stopfen wies eine feine Bohrung auf, die eine Entgasung der Batterie zelle auch bei eingedrehtem Verschlußstopfen ermög lichte. Dabei trat jedoch häufig Batterieflüssigkeit nach außen und bewirkte eine Korrosion der die Batterie umgebenden Blechteile.

Eine weitere bekannte Lösung bestand darin, über einen zylindrischen Entgasungsstutzen der Akkumula torbatterie eine zylindrisch ausgebildete Dichtungskap pe zu stülpen, die aus einem gummielastischen Werk stoff bestand. Jedoch traten bei der Massenfertigung dieser bekannten Dichtungskappen aus einem aus Ela stizitätsgründen geforderten gummielastischen Werk stoff, z. B. Silikonkautschuk, PU, thermoplastische Ela stomere unvermeidlich große Toleranzschwankungen des Innendurchmessers auf, wodurch sich die Ferti gungsausbeute nachteilig verringerte oder die Dich tungswirkung in Frage gestellt war. Zur Sicherstellung der Funktion war eine 100% Kontrolle notwendig.

Die DE-OS 32 25 767 beschreibt eine herkömmliche Entgasungsvorrichtung für Akkumulatorbatterien, die aus in einen Batteriedeckel eingesetzten Buchsen be steht, die eine Öffnung aufweisen, durch die im Inneren des Gehäuses entstehende Wasserstoff-Sauerstoff-Ge mische während des Ladevorgangs abströmen können. Eine Abdeckkappe ist im Abstand zur äußeren Fläche der Buchse beispielsweise aufgeschraubt und hält Staub und Fremdkörper sowie Feuchtigkeit vom Batterieinne ren ab. Das aufgebaute Gas kann durch die genannte Buchse frei nach außen strömen. Somit läßt die bekann te Batterieentgasungsvorrichtung keinen Druckaufbau im Inneren der Batterie zu. Eine Dichtung, die beim Erreichen eines zulässigen Nenndrucks öffnet, ist in die ser Druckschrift nicht beschrieben.

Die EP-03 77 501 beschreibt eine aus PPS bestehende Dichtung zur Abdichtung von Alkali, Quecksilber oder Nickelcadmiumzellen. Bei dieser Dichtung wird beson derer Wert darauf gelegt, daß sie eine Leckage der Zelle aufgrund thermischer Belastungen, thermischer Schocks oder sehr langer Lagerung sicher verhindert. Ein Dichtungsventil, das einen Druckaufbau bis zu ei nem bestimmten Wert zuläßt und danach eine Entga sung ermöglicht, ist in der Druckschrift nicht beschrie ben.

In dem obengenannten Abstract zu JP 59-19 1260 A ist ein Dichtungsventil mit einem flächenhaft am Entgasungs stutzen anliegenden Dichtungswulst be schrieben. Der durch Deckelteil, Wandteil und Dichtungswulst begrenzte Ringraum kann Kollabieren. Eine sichere Entgasung ist daher nicht immer gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein als Entgasungsventil für Akkumulatorbatterien geeignetes Dichtungsventil so zu gestalten, daß ein sicheres Entgasen bei gleichzei tiger Dichtheit gegen Austreten der Batterieflüssigkeit und eine kostengünstige Herstellung bei großer Aus beute erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Dichtungsventil gelöst, das die Merkmale gemäß Patentanspruch 1 aufweist.

Durch diesen Dichtungswulst werden die Toleranzschwankun gen des Innendurchmessers bei der Großserienherstel lung aufgefangen. Ferner werden die zwischen Außen wand des Entgasungsstutzens und Innenwand der oben beschriebenen bekannten Dichtungskappe auftreten den Adhäsionskräfte vermieden, die bisher eine sichere Entgasung in Frage stellten.

Die bis zum Rand des Dichtungswulstes führenden Steuerkanäle bewirken, daß bei einem bestimmten Überdruck im Inneren der Batteriezelle das Dichtungs ventil genau an den Stellen öffnet, wo die Steuerkanäle am Dichtungswulst enden; dadurch läßt sich ein defi nierter Entgasungsdruck von circa 80 bis 120 mbar ein stellen.

Bevorzugt weist der Dichtungswulst mindestens eine ausgeprägte Kante auf, die sich im Fall der Dichtungskappe an die Außenwand des Entga sungsstutzens anpreßt.

Prinzipiell sind alle gummielastischen Werkstoffe zur Herstellung des erfindungsgemäßen Dichtungsventils geeignet; bevorzugt werden jedoch beispielsweise Fluorelastomere FPM, FKM, EPDM sowie auch Sili konkautschukmaterialien verwendet.

Das Dichtungsventil ist bevorzugt kreiszylindrisch geformt, und der Deckelteil flach ausgebildet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn drei Steuerkanäle symmetrisch jeweils um 120° versetzt angeordnet sind.

Bei einer weiter verbesserten Ausführungsart ist der Rand des Dichtungsventils mit Einkerbungen versehen, deren Anzahl der Anzahl der Steuerkanäle entspricht und die jeweils mit dem Steuerkanal bzw. den Steuerka nälen fluchten. Diese Randeinkerbungen gehen so tief, daß sie die ausgeprägte Kante des Dichtungswulstes nicht schneiden und ihr der ausgeprägten Kante gegen überliegender Kerbengrund ist etwa so breit wie die Steuerkanäle.

Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Randeinkerbungen ein etwa kreisbogenförmiges Profil und zum Rand der Dichtungskappe hin eine scharfe Kante haben. Mit Hilfe der Randeinkerbungen läßt sich der bestimmte Überdruck im Inneren der Batteriezelle, bei dem eine Entgasung stattfindet vorteilhafterweise noch genauer einstellen.

Die Dicke des Dichtungswulstes kann leicht je nach Anwendungsfall durch Versuchsreihen festgelegt wer den, ist jedoch bevorzugt geringer als die Wandstärke des Wandteils.

Zweckmäßigerweise beträgt die Tiefe des Steuerka nals bzw. der Steuerkanäle etwa die Hälfte der Dicke des Wandteils.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung wer den im folgenden in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine grundsätzliche Ausführungsart eines erfin dungsgemäßen Dichtungsventils mit Steuerkanälen;

Fig. 2 eine auf der Ausführungsart von Fig. 1 beru hende weiter verbesserte Ausführung eines Dichtungs ventils.

In Fig. 1 ist eine Ausführungs art jeweils im Schnitt (Fig. 1A) und in Draufsicht (Fig. 1B) gezeigt. Diese mit 20 bezeichnete Ausfüh rungsart ist kreiszylindrisch geformt und weist zusätzlich zu dem Dichtungswulst 24 drei gegenein ander jeweils um 120° versetzte Steuerkanäle 25, 25' und 25" auf. In Fig. 1A ist ersichtlich, daß diese Steuer kanäle auf der Innenseite von einem Deckelteil 22 bis zum Dichtungswulst 24 auf der Innenseite des Wand teils 23 führen. Die Innenseite des Kappenrandes ver läuft schräg zur Kante des Dichtungswulstes 24 und bildet dadurch eine das Aufstecken der Kappe erleich ternde Einlauf- oder Zentrierschräge 26. Bei dieser be vorzugten Ausführungsform tritt die Entgasung ledig lich an den mit X, Y, Z bezeichneten Stellen am Dich tungswulst 24 auf. Dadurch läßt sich der Entgasungs druck definiert einstellen. Aus Stabilitätsgrün den führen die Steuerkanäle 25, 25' und 25" nicht bis zum Mittelpunkt des Deckelteils 22, wie Fig. 1B deutlich zeigt.

Fig. 1C zeigt verschieden ge formte Dichtungswulstkonturen 14, 14', 14" und 14'''. Wesentlich ist, daß der Dichtungswulst mindestens eine Wulstkante aufweist, die in Fig. 1C mit 15, 16, 15 ¹, 15 ², 16 ¹ und 16 ² bezeichnet ist.

Der in dieser Weise ausgebildete Dichtungswulst er möglicht den Ausgleich von bei der Massenfertigung des Dichtungsventils auftretenden Toleranzschwankun gen des Innendurchmessers des Wandteils, da der Dichtungswulst an der Außenwand des Entgasungsstut zens nur längs seiner Wulstkante angepreßt ist. Dage gen liegt die Innenseite des Wandteils im wesentlichen frei von der Außenwand des Entgasungsstutzens. Da durch treten die beschriebenen, unerwünschten Adhä sionskräfte zwischen der Innenseite des Wandteils und der Außenwand des Entgasungsstutzens nicht auf und es läßt sich ein gewünschter Entgasungsdruck durch das erfindungsgemäße Dichtungsventil einhalten.

Bei dieser Ausführungsart werden die Abmes sungen des Dichtungsventils den Erfordernissen ent sprechend gewählt, die Anzahl und Dicke und die Kon tur des Dichtungswulstes 24 und gegebenenfalls auch die Tiefe der Steuerkanäle durch Versuchsreihen ermit telt.

Fig. 2 zeigt eine weiter verbesserte Ausführung eines Dichtungsventils gemäß der Erfindung, die auf der Aus führung gemäß Fig. 1 beruht. Die mit den entsprechen den Teilen in Fig. 1 übereinstimmenden Teile sind in Fig. 2 mit denselben Bezugziffern bezeichnet und wer den nicht noch einmal beschrieben.

Die allgemein mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnete Ausführungsart ist durch Randeinkerbungen 41, 41' und 41" gekennzeichnet, die jeweils mit den Steuerkanälen 25 in ihrem Kerbengrund fluchten und etwa doppelt so breit wie die Steuerkanäle 25 sind. Die Randeinkerbun gen 41, 41' und 41" haben bevorzugt ein fertigungstech nisch besonders günstiges Profil und sind z. B. kreisbo genförmig ausgebildet. Die Tiefe der Randeinkerbun gen reicht nicht bis zur ausgeprägten Kante des Dich tungswulstes. Besonders günstig ist es, wenn die Einker bungen in dem zur Kante 24 des Dichtungswulstes wei senden Bereich scharfe Kanten 42, 42' und 42" bilden.

Neben der in Fig. 2 gezeigten besonders vorteilhaften Ausführungsform mit drei Steuerkanälen 25, 25' und 25" und entsprechend drei Randeinkerbungen 41, 41' und 41" kann auch eine andere für den jeweiligen Anwen dungsfall zweckmäßige Anzahl von Steuerkanälen und eine entsprechende Anzahl von Randeinkerbungen ge wählt werden.

Claims

1. Dichtungsventil (20) aus gummielastischem Material für Behälteröffnungen, bestehend aus einem Deckelteil (22) und einem daran angeformten umlaufenden Wandteil (23) mit einem rings um den Wandteil (23) laufenden Dichtungswulst (24), der auf der Innenseite der Kappenwand verläuft, wobei das Dichtungsventil als Kappe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Steuerkanal (25, 25', 25") auf der Innenseite der Kappe vorgesehen ist, der vom Kappendeckel bis zum Dichtungswulst verläuft.

2. Dichtungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungswulst (24) mindestens eine ausgeprägte Dichtungskante aufweist.

3. Dichtungsventil nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandteil kreiszylindrisch und der Deckelteil flach ausgebildet, und dass der Dichtungswulst überall gleich dick ist.

4. Dichtungsventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei symmetrische Steuerkanäle (25, 25', 25") jeweils um 120° versetzt vorgesehen sind.

5. Dichtungsventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Dichtungswulstes geringer als die Wandstärke des Wandteils ist.

6. Dichtungsventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Steuerkanäle (25, 25', 25") etwa die Hälfte der Wandstärke der Kappenwand beträgt.

7. Dichtungsventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Kappenrand Einkerbungen (41, 41', 41") vorgesehen sind, die mit den Steuerkanälen (25, 25', 25") fluchten und deren Anzahl der Anzahl der Steuerkanäle entspricht, wobei die Tiefe der Randeinkerbungen so gewählt ist, dass die ausgeprägte Dichtungskante des Dichtungswulstes nicht von den Randeinkerbungen geschnitten wird.

8. Dichtungsventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Randeinkerbungen an dem der ausgeprägten Dichtungskante gegenüberliegenden Kerbengrund etwa der Breite der Steuerkanäle entspricht.

9. Dichtungsventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Randeinkerbungen so geformt sind, dass der neben der ausgeprägten Dichtungskante verlaufende Abschnitt des Kerbengrunds eine scharfe Kante (42, 42', 42") bildet.