DE9104291U1 - Verschlußstopfen - Google Patents

Description

Verschlußstopfen

Die Neuerung betrifft einen Verschlußstopfen für Akkumulatorenzellen mit einem Gehäuse aus Kunststoff, das in die Elektrolyteinfüllöffnung eingeschraubt oder eingerenkt ist und welches zur Entgasung der Zelle einen mikroporösen Körper besitzt.

Zum Abdichten der Elektrolyteinfüllöffnungen von Akkumulatorenzellen sind seit langem Verschlußstopfen in Gebrauch, die den Innenraum der Zelle nach außen mittels einer Einlage aus einem hochporösen Material, etwa einer Glasfritte, abschließen und dadurch eine von Elektrolytnebeln weitgehend freie Entgasung ermöglichen. Bei einem Verschlußstopfen gemäß GM 78 25 161 werden die durchströmenden Akkumulatorengase durch eine Granulatfüllung getrocknet. Nach EP-A-40 311 kann ein Verschlußstopfen durch entsprechenden Ausbau vielfältige Funktionen übernehmen und u. a. zum Zwecke der Flammschutzsicherung mit einer sinterporösen Metallscheibe ausgerüstet sein.

Bei einem aus der DE-OS 39 09 871 bekannten Entgasungsstopfen erfolgt der Gasaustritt durch ein mikroporöses Formteil aus Kunststoff hindurch. Der hydrophobe Charakter dieses Materials erlaubt einerseits einen hohen Gasdurchsatz, während andererseits durch das Porensystem Elektrolytnebel wirksam zurückgehalten werden.

Schließlich bildet gemäß EP-A-305 822 ein dem Explosionsschutz dienender, auswechselbarer Frittenkörper den Verschluß einer zentralen Entgasungsleitung, die im Deckel einer mehrzelligen Batterie angelegt ist.

Beim Betrieb von dicht verschlossenen Akkumulatoren, insbesondere solchen mit einem durch Gelbildung immobilisierten oder mit in den Elektrodenplatten und Separatoren kapillar festgelegten Elektrolyten, können Überdrucke entstehen, die gezielt abgebaut werden müssen. Hat das angesammelte Gas die Zusammensetzung des Knallgases, besteht ferner die Gefahr, daß bei Zündung des Gases von außen die Flamme in das Zellinnere zurückschlägt und die Zelle zur Explosion bringt.

Der vorliegenden Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfachen Zellenverschluß anzugeben, der in Phasen starker Gasentwicklung einen moderaten Druckabbau gestattet und dabei die Gefahr eines Durchschlagens der Flamme bei Entzündung der austretenden Gase ausschließt.

Die Aufgabe wird neuerungsgemäß durch einen Verschlußstopfen gelöst, wie er durch den Schutzanspruch 1 definiert ist.

Danach erfüllt ein Entgasungsstopfen mit einem mikroporösen Körper im Bereich des Gasaustritts zusammen mit einem Druckentlastungsventil, welches im Gasweg vor dem mikroporösen Körper angeordnet ist, die angestrebte Betriebssicherheit. Ein zylindrisches Gehäuse aus Kunststoff nimmt das Ventil in sich auf und bildet den Sockel, auf dem der poröse Körper als Abschlußteil aufsitzt. Zur Fixierung des Stopfens gemäß Neuerung auf der Zelle kann das Gehäuse entweder mittels Außengewinde in die Elektrolyteinfüllöffnung eingeschraubt oder besonders vorteilhaft durch einen Renkverschluß in dieser befestigt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des neuerungsgemäßen Stopfens besitzt das sockeiförmige Gehäuse eine mit diesem, z. B. durch Anklipsen, fest verbundene Abdeckkappe, die mit Entgasungsöffnungen versehen ist und die den mikroporösen Körper vor Verschmutzung und Beschädigungen schützt. Die Abdeckkappe ist vorteilhafterweise aus dem gleichen Kunststoff wie die Gehäusegrundform hergestellt. Das Druckentlastungsventil kann vorzugsweise von einem Ventil- oder Dichtteller und einer auf diesen einwirkenden Druckfeder gebildet sein. Ebenso erfüllen aber auch Verschlüsse aus vorgespannten gummielastischen Membranen ihren Zweck.

Der Ansprechdruck zum Öffnen des Ventils soll neuerungsgemäß zwischen 20 und 100 mbar, vorzugsweise bei 40 bis 90 mbar über Atmosphärendruck liegen, was etwa dem maximal zulässigen Zelleninnendruck entspricht.

Als mikroporöser Körper dient eine den Gehäusequerschnitt überdeckende Glas oder Keramikfritte, als Variante zu dieser auch ein mikroporöses Formteil aus einem chemisch beständigen Kunststoff material, welches mit dem Gehäusesockel thermisch verklebt oder verschweißt ist. Ein solches Formteil ist beispielsweise aus einem Mikrogranulat von Kunststoffteilchen, die in eine entsprechende Form geschüttet, verdichtet und versintert werden, herstellbar. Die Zelle besitzt damit einen wirksamen Flammschutz. Zwei Figuren geben konstruktive Einzelheiten des Verschlußstopfens gemäß Neuerung wieder.

Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Stopfens im Schnitt.
Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Stopfens im Schnitt.

Nach Figur 1 dient das sockeiförmige Gehäuse 1 (Ventilgrundkörper) zur Aufnahme aller weiteren Teile. Es ist nach Einsetzen in die Elektrolyteinfüllöffnung der Zelle durch einen CD-Ring 2 gegen den Zellendeckel abgedichtet. Eine Abdeckkappe 3, wie der Ventilgrundkörper ein Spritzteil aus Kunststoff, ist mit dem sockeiförmigen Gehäuse 1 fest verbunden, vorzugsweise unlösbar verklipst.

Die Öffnung des Gehäuses schließt ein kuppelartig geformter mikroporöser Kunststoffkörper 4 ab, der durch die Abdeckkappe 3 gehalten wird. Durch den mikroporösen Kunststoffkörper 4 wird zugleich die Aufnahme 5 für die Druckfeder 6 arretiert. Diese wird lose in der Federaufnahme 5 geführt und drückt auf den Dichtteller 7 mit einem Federdruck von ca. 40 bis 60 mbar.

Die Unterseite des Dichttellers 7 besitzt eine Dichtungsauflage 8, mit der er unter dem Druck der vorgespannten Feder einer kreisförmig umlaufenden Dichtkante des Ventilgrundkörpers aufliegt. In der Abdeckkappe 3 sind Entgasungslöcher 9 vorgesehen.

Eine Variante des Verschlußstopfens gemäß Neuerung vereinigt nach Figur 2 wiederum alle weiteren Teile in einem sockeiförmigen Gehäuse 1, dem Ventilgrundkörper. Er ist durch O-Ring 2 gegen den Zellendeckel abgedichtet. Das Federventil aus Figur 1 ist hier durch eine gummielastische Membran 10 ersetzt, die über eine innere Hülse des Gehäuses 1 gestülpt ist. In den Rand der inneren Hülse sind Nuten zur Entgasung eingebracht. Die Nuten, der Innendurchmesser der Membran 10 und der Außendurchmesser der inneren Hülse sind so aufeinander abgestimmt, daß bei einem Zelleninnendruck von ca. 60 bis 90 mbar die Membran 10 verformt und über die Entgasungsnuten der Druck abgeblasen wird.

Eine mikroporöse Kunststoffplatte 11 schließt das Gehäuse 1 nach oben ab und hält zugleich die Membran 10, mit deren Mitte sie durch Ultraschallschweißung verbunden ist.

Claims (7)

HG 185-DE 6233 Kelkheim,den 04.04.91 T B 4 - Dr. Ns-wo VARTA Batterie Aktiengesellschaft Am Leineufer 51, 3000 Hannover 21 Schutzansprüche

1. Verschlußstopfen für Akkumulatorenzellen mit einem Gehäuse aus Kunststoff, das in die Elektrolyteinfüllöffnung eingeschraubt oder eingerenkt ist und welches zur Entgasung der Zelle einen mikroporösen Körper besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasweg vor dem mikroporösen Körper (4) ein Druckentlastungsventil angeordnet ist.

2. Verschlußstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckentlastungsventil eine Druckfeder (6) mit einem Dichtteller (7) umfaßt.

3. Verschlußstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckentlastungsventil ein Membranventil (10) ist.

4. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mikroporöse Körper eine Glas- oder Keramikfritte ist.

5. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mikroporöse Körper aus einem chemisch beständigen Kunststoffmaterial geformt ist.

6. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopfengehäuse aus einem Ventilgrundkörper (1) besteht, mit dem eine mit Entgasungsöffnungen (9) versehene Abdeckkappe (3), wie der Grundkörper aus Kunststoff, fest verbunden ist.

7. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil bei Überdrucken in der Zelle zwischen 20 und 100 mbar, vorzugsweise 40 bis 90 mbar, anspricht.