DE8133246U1

DE8133246U1 - Zellendeckel aus kunststoff fuer elektrische bleiakkummulatoren

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Publication number: DE8133246U1
Application number: DE19818133246U
Authority: DE
Original assignee: Fabbrica Italiana Accumulatori Motocarri Montecchio - Fia Mm SpA Montecchio Maggiore Vicenza It
Current assignee: Fabbrica Italiana Accumulatori Motocarri Montecchio - Fia Mm SpA Montecchio Maggiore Vicenza It
Priority date: 1980-11-13
Filing date: 1981-11-13
Publication date: 1985-05-09
Also published as: FR2494045A1; IT8025961A0; GB2087637B; GB2087637A; IT1134262B; DE3145174A1; FR2494045B1

Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

6000 Frankfurt / Main Staufenstraße 36

Anm.s FABB^ICA ITALIANA ACCüMULATORI MOTOCARRI MONTECCHIO F.I.A.M.M. S.p.^.
Viale Europa 63

1-36 o75 Montecchio Maggiore, ?rov. Vicenza Italien

Zellendeckel aus Kunststoff für elektrische Bleiakkumulatoren

Die Neuerung betrifft einen Zeilendeckel aus Kunststoff für elektrische Bleiakkumulatoren, insbesondere zur ortsfesten Aufstellung in der Industrie, mit von Hülsen gebildeten Öffnungen, durch welche die Polzapfen abgedichtet und mechanisch fixiert hindurchführbar sind.

Ein derartiger Zellendeckel ist aus den GebrauchsmusterschriCten 78 22 82o und 73 o7 438 bekannt.

Jede Zelle eines Akkumulators, insbesondere eines Blei-Schwefelsäure-Bleidioxyd-Akkumulators besitzt bekanntlich zwei Polzapfen, die von den Polbrücken ausgehen, und sich durch den Zellendeckel nach außen erstrecken, um die Verbindung der Zellen untereinander und an den Enden den Anschluß des Akkumulators an den Verbraucherkreis zu ermöglichen. Da der im Akkumulatorgehäuse enthaltene

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Elektrolyt, d.h. beim Bleiakkumulator die Schwefelsäure chemisch ätzend ist, muß der Zellendeckel außer der Möglichkeit des Verschüttens auch jedes sonstige Austreten des Elektrolyts, auch wenn nur in kapillarer Form, verhindern, und zwar sowohl längs der Seitenwände als auch längs der Polzapfen, um sowohl die elektrische Isolierung aufrecht zu erhalten als auch eine Korrosion der Anschlüsse und des das Akkumulatorgehäuse umgebenden Batteriekastens zu verhindern.

Zur Gewährleistung der Abdichtung zwischen Gehäuse und Zellendeckel sind zwei Methoden bekannt, die grundverschieden voneinander sind. Die erste und zugleich ältere besteht in der Verwendung eines plastischen Kitts auf der Grundlage von oxydiertem Erdölbitumen mit einem Erweichungspunkt nahe bei 8o° C, was eine ausgezeichnete Abdichtung ergibt und gleichzeitig beschränkte Verformungen im plastischen Zustand zuläßt, die Verlagerung der Polzapfen ohne Minderung der Dichtigkeit auffangen.

Gewöhnlich handelt es sich um einzelne Zellendeckel auf einzelnen Zellengehäusen oder auch auf mehrzelligen Blockgehäusen.

Eine spätere Methode, die sicherer und rascher ausführbar ist, besteht zunächst in einem Versiegeln der Gehäuse- oder Blockkästen mit kondensierbaren irreversiblen Harzen und darauf einem autogenen Verschweißen durch örtliches Schmelzen unter Verwendung thermoplastischer Gehäuse, insbesondere solcher aus Polypropylen.

Diese letztere Lösung hat, insbesondere bei Blockkästen mit mehreren Zellen, ein schnelleres und sichereres Arbeiten sowie eine während der Lebensdauer absolut beständige Abdichtung ergeben, insbesondere bei Einzelelementen für Industriebatterien.

Jedoch verhindert gerade die charakteristische und im Lauf der Zeit beständige ünverformbarkeit jegliche von der ursprünglichen Lage der Polzapfen verschiedene Lage der Polzapfen im Verhältnis

zum Deckel. Außerdem hat diese neue Methode neue Schwierigkeiten he*, der Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsabdichtung in Bezug auf die Polzapfen am Ausgang beim Deckel und gleichzeitig der Vereinbarkeit mit der unvermeidbaren Höhenausdehnung der positiven Platten aufgrund der Ünverformbarkeit der Gesamtheit von Gehäuse und Deckel ergeben. So kann beispielsweise die bekannte Methode zur Erzielung der Abdichtung an den auf Zug beanspruchten und stationären Elementen mit Gummi-Gewinderingen keinerlei notwendige Anpassung im Augenblick der Verschwelßung und während der Lebensdauer ermöglichen.

Auch ergeben zylindrische Buchsen aus Gummi zur Abdichtung längs der zylindrischen Oberfläche der Polzapfen unter Verwendung einer ringförmigen Sperre auf dem Deckel Schwierigkeiten bei der automatisierten Montage und vermögen während der Lebensdauer nicht das erwünschte Gleiten zu gewährleisten, weil das Dioxyd, das sich auf der Oberfläche des Polzapfens bildet, ein Fressen zwischen Gummi und Polzapfen hervorruft, welches jgeliche Nachstellung vehrhidert.

Eine leicht durchführbare Montage bei der Herstellung von Elementen oder selbstverschweißten Batterien, welche die technischen Zeiten zu erreichen erlaubt, die zum Anschweißen des Deckels an das Gehäuse erforderlich sind, beruht auf der Verwendung von Bleibuchsen, die in den Kunststoff des Deckels eingelassen sind. Sie können das richtige Spiel aufweisen, das für die Montage erforderlich ist, und gewährleisten nach dem darauf erfolgenden Verschweißen zwischen ihrem oberen Ring und dem Polzapfen die erwünschte einwandfreie Abdichtung. Sie lösen jedoch nicht das Problem der Ausdehnung des positiven Plattensatzes, das bis zu 2% der Plattenhöhe erreichen kann, in dem erhaltenen starren System. Bei den kleinen Platten für Anlaßzwecke wird diese Ausdehnung von einer leichten Verformung der Prismen und der Legierungen der Gitterstruktur der Platten sowie einer leichten Durchbiegung der Platten aufgegangen, welche die Stopfung vergrößert, ohne sowohl die Platten als auch die Isolation zu beschädigen. Bei großen Platten hingegen, wie sie charakteristisch

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für Industrie-Akkumulatoren sind unb bei denen die veränderliche Höhe zwischen 15o und 600 mm und darüber hinaus betragen kann, treten relevante Ausdehnungen auf, die, wenn sie auf steife Abstutzungen treffen, die Platten erheblich verspannen und dadurch außergewöhnliche Biegungen und Verformungen hervorrugen» sei es in Querrichtung zu ihrer Ebene, insbesondere wenn sie sehr tief reichen, wie dies bei Fahrzeugbatterien der Fall ist, und sei es, daß sie aus ebenen Platten oder Röhrchen hergestellt sind. Auch die Deckel und ihre Verschweißung können bis zum Bruch belastet werden, wenn sehr lange Platten in Benutzung sind.

Bei dem bekannten Kunststoffdeckel der eingangs genannten Art wird eine gewisse Elastizität zwischen dem Polzapfen und dem Deckel dadurch zu erreichen versucht, daß auf dem Polzapfen vor dem Aufsetzen des Deckels besondere Kunststoffkörper oder Hülsen angebracht werden, mit denen dann das Deckelmaterial nach dem Aufsetzen verschweißt wird. Die dadurch erreichte Elastizität ist jedoch sehr begrenzt und wird nur dadurch halten, daß das Deckelmaterial innerhalb einer elastischen Ringzone um die Polzapfen wesentlich in seiner Wandstärke geschwächt ist. Die Folge dieser Schwächung ist eine besondere Empfindlichkeit und Bruchanfälligkeit des Deckels bei dennoch geringer axialer Nachgiebigkeit, wobei die Montage eines solchen Deckels mit der vorbereitenden Anbringung der Kunststoffhülsen umständlich und langwierig und dadurch teuer ist.

Aufgabe der Neuerung ist es demgegenüber, einen Zellendeckel der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß er sich bei robuster und zugleich gegenüber den axialen Bewegungen der Polzapfen während der gesamten Lebensdauer des Akkumulators ausreichend elastischer Gestaltung in einem Stück auf das Zellen· gehäuse mit den daraus herausragenden zylindrischen Polzapfen aufsetzen und dann in herkömmlicher Weise zwischen den Hülsen und den Polzapfen abdichten und fixieren läßt, so daß die Montage erheblich vereinfacht wird.

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Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Hülsen mit dem Deckel aus einem Stück bestehen und mit dem ebenen Deckelbereich durch in Zapfenlängsrichtung elastische Übergabebereiche verbunden sind, die aus mehreren zur Zapfenachse konzentrischen, abwechselnd konvexen und konkaven Ringabschnitten der Deckelwand bestehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung ergeben sieh aus den Unteransprüchen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Neuerung werden nachstehe..! in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch eir.a

Zelle eines Akkumulators im Bereich der Polköpfe und des Verschlußstopfens,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Zelle nach Fig. 1,

wobei an dem linken Polkopf die Anschlußklemme

' und die darunter befindliche Abdeckkappe weg-

k: gelassen sind und

R Fig. 3 einen senkrechten Querschnitt entsprechend dem

;; linken Teil der Fig. 1 durch eine abgeänderte

Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Batteriegehäuse bezeichnet, d-is insbel| sondere aus Polypropylen bestehen kann und auf das ein Zellendeckel 2 unter thermischer Verschweißung der beiderseitigen Kanten an der umlaufenden Trennfuge 2' aufgeschweißt ist. In das Gehäuse 1 ist zuvor ein vollständiges Plattenpaket 3 eingesetzt worden, das aus einem von einer Polbrücke 4a zusammengehaltenen \ Satz positiver Platten und einem von einer Polbrücke 4b zusam- ''■* mengehaltenen Satz negativer Platten besteht. Gemäß der bekannten Warmspiegel-Schweißtechnik wird der mit den Bleibuchsen 4c und 4d versehene Deckel nach Anschmelzen der zu verschweißenden Borde und Ränder des Deckels und des Gehäuses schnell auf

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das Gehäuse und die Polzapfen 5a, 5b aufgesetzt, um diese Teile fest miteinander zu verbinden. Wenn ein Verschweißen der Polzapfen 5a und 5b mit den Bleibuchsen stattfindet, hat die gesamte Konstruktion keine Möglichkeit zu einer anderen Bewegung als jener, die durch die Elastizität des Deckels und des Gehäuses ermöglicht wird, um den Polzapfen, und zwar insbesondere dem Polzapfen 5a der positiven Platten die Möglichkeit einer kontrollierten Bewegung nach oben zu geben, die von einem Höhenzuwachs bis zu 2 % verursacht werden kann, wie sich dieser zunehmend bei den positiven Platten während ihrer Lebensdauer einstellt, sind um Kunststoffhülsen 6a und 6b, welche die Bleibuchsen umschließen, vertiefte Bereiche 7a, 7b von wellenförmigem Axialschnitt in dem im übrigen ebenen und steifen Deckel ausgebildet, die demzufolge eine elastische Verformung ermöglichen, welche eine übermäßige Belastung der Platten verhindert.

Auf den Umfangsrändern der von den Bereichen 7a, 7b gebildeten trichterförmigen Vertiefungen sitzen tellerförmige Kappen 8 auf und übergreifen reibungsschlüssig die zylindrischen Außenflächen der Hülsen 6a, 6b, welche die Polköpfe umschließen.

Nach dem thermoplastischen Verschweißen werden die Bleibuchsen 4a, 4b mit den äußeren Enden 9a, 9b der Polzapfen 4a, 4b in Stellung zueinander in vollständiger Abdichtung durch Schmelzen verklemmt, und der durch die Verschweißung erhaltene Behälter wird dann auf seiner Oberseite mit Zellenverbindern 1o und Anschlußklemmen 11 versehen. Isolierkappen 12, 13 überdecken die nackte Leiter. Für die Funktion der Elemente auf Fahrzeugen ist natürlich ein Verschlußstopfen 14 zum E.itweichen der Gase und zum Nachfüllen von destilliertem Wasser erforderlich, der das Austreten der Säure im Betrieb verhindert.

In Fig. 2 sind die vorstehend erläuterten Einzelheiten in Draufsicht gesehen, wie sie auf dem betrachteten Element von oben erscheinen, wobei jedoch die Anschlußklemme 13 und die Kappe 8 am linken Polkopf zur besseren Veranschaulichung des im Quer-

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- 7 schnitt gewellten Bereichs 7b entfernt sind.

Fig. 3 zeigt eine weniger vorzuziehende, jedoch immernoch brauchbare abgeänderte Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist der Polzapfen 2o am Zellendeckel 21 durch Verspannung des Deckels zwischen, einem Bund 2? am Polzapfen und einer auf ein Gewinde am Polzapfen 2o aufgeschraubten Mutter 24 unter Einsatz eines Dichtringes 23 in eine ringförmige Erweiterung am unteren Ende der Hülse 28 befestigt.

Die Anordnung ist starr im Augenblick der Montage und im Betrieb, und lediglich der im Querschnitt gewellte Bereich 25 erlaubt ein Anheben des entsprechenden Pols gegenüber dem Deckel während der Lebensdauer der Batterie und auch am Anfang, d.h. während des Zusammenbaus. Die Bereiche 25 erlauben dem Deckel, sich leicht zu verformen, und gestatten die Abstützung auf den ünterlagscheiben sowie eine Dehnung insoweit, um die gegenseitige Durchdringung und Erstarrung der Kanten, des Deckels und des Gehäuses 27 im Bereich der Trennfuge 26 bei der Verschweißung zu ermöglichen.

Claims

Schutzansprüche

1. Zellendeckel aus Kunststoff für elektrische Bleiakkumulatoren, insbesondere zur ortsfesten Aufstellung in der Industrie, mit von Hülsen gebildeten öffnungen, durch welche die Polzapfen abgedichtet und mechanisch fixiert hindurchführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (6a, 6b; 28) mit dem Deckel (2; 21) aus einem Stück bestehen und mit dem ebenen Deckelbereich durch in Zapfenlängsrichtung elastia;he Übergangsbereiche (7a, 7b; 25) verbunden sind, die aus mehreren zur Zapfenachse konzentrischen, abwechselnd konvexen und konkaven Ringabschnitten der Deck^lwand bestehen.

2. Zellendeckel nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die elastischen Übergangsbereiche (7a, 7b; 25) trichterförmige Vertiefungen im Deckel (2; 21) bilden, die von auf die Polzapfen (5a, 5b) reibschlüssig aufgesetzten Ringkappen (8) abgedeckt sind.

3. Zellendeckel nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Polzapfen (5a, 5b) innerhalb der Hülsen (6a, 6b) durch Bleibuchsen (4c, 4d) fixiert und abgedichtet sind.

4. Zellendeckel nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Polzapfen (2o) mit Gewinde versehen und die Hülsen (28) durch Überwurfmuttern (24) gegen ringförmige Bunde (22) an den Polzapfen unter Einlagerung von Ringdichtungen (23) verspannt sind.