DE9305165U1

DE9305165U1 - Gehäuse für Batterien

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Publication number: DE9305165U1
Application number: DE9305165U
Authority: DE
Original assignee: Rehau AG and Co; Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG; Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 1992-05-23
Filing date: 1993-04-03
Publication date: 1993-09-09
Anticipated expiration: 2003-04-04

Description

Gehäuse für Batterien

Die Neuerung betrifft ein Gehäuse für Batterien mit wenigstens einer Entgasungsöffnung, durch die das im Inneren der Batterie entstehende Gas in die Umgebungsatmosphäre gelangt.

Die z. B. in Kraftfahrzeugen eingebauten Starterbatterien besit- C zen solche Batteriegehäuse, durch deren Entgasungsöffnungen das sich bildende Gas kontinuierlich in die Umgebung eintritt. Da es sich hierbei um ein brennbares explosionsfähiges Gasgemisch handeln kann, ist grundsätzlich die Gefahr der Rückzündung in die Batterie gegeben.

Hier setzt die Neuerung ein, die es sich zur Aufgabe gemacht hat, die Gefahr eines Säureaustritts sowie einer Rückzündung in das Innere der Batterie zu reduzieren.

Neuerungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß in die Entgasungsöffnung des Batteriegehäuses ein Entgasungsgehäuse mit einer Gasaufnahmekammer eingesetzt ist, welche über einen Rohrstutzen direkt mit dem Gasraum des Batteriegehäuses verbunden ist, daß der Gasaufnahmekammer eine von dieser durch eine Zwischenwand abgetrennte, mit ihr jedoch in Strömungsverbindung stehende Außenkammer vorgelagert ist, und daß die Außenkammer zur Umgebungsatmosphäre hin von einem strömungsdurchlässigen Deckelement abgedeckt ist, welches in seinen Rändern laufend in die freien Stirnflächen der nach außen gerichteten Begrenzungswände der Außenkammer gasdicht eingelassen ist.

Die Zwischenwand zwischen der Gasaufnahmekammer und der Außenkammer dient dabei als Säurerückhalt. Wenn gelegentlich Batterieflüssigkeit über den Rohrstutzen in die Gasaufnahmekammer des Entgasungsgehäuses Überlaufer sollte, dann sammelt sich diese

Flüssigkeit am Boden der Gasaufnahmekammer und wird dadurch daran gehindert, durch die in der Zwischenwand befindlichen Gasdurchtrittsöffnungen in die Außenkammer einzutreten. Diese Gasdurchtrittsöffnungen sind zu diesem Zweck oberhalb des Rohrstutzens, der zum Gasraum des Batteriegehäuses führt, eingebracht, wodurch die in der Gasaufnahmekammer gesammelte Säure wieder ins Innere der Batterie zurückfließen kann, ehe sie über die Gasdurchtrittsöffnungen in die Außenkammer gelangen könnte.

Die Außenkammer selbst dient als Expansionsraum für das aus dem Gasraum des Batteriegehäuses über die Gasaufnahmekammer und die Gasdurchtrittsöffnungen eintretende Gas. Durch diese Expansions-C möglichkeit wird verhindert, daß der Gasstrom in konzentrierter Form auf das Deckelement auftrifft, was dann eintreten würde, wenn das Deckelement ohne Abstand direkt auf die Zwischenwand, die dann als Außenwand der Gasaufnahmekammer dienen würde, aufgesetzt wäre. In diesem Falle würde der konzentrierte Gasstrom auf dem Deckelement Verschmutzungsrückstände anreichern, die dann die Austrittsöffnungen der Gaszwischenwand verschließen könnten.

In der vorgeschlagenen Form expandiert das durch die Gasdurchtrittsöf fnungen in die Außenkammer eintretende Gas in diese Außenkammer und strömt danach relativ drucklos durch das strömungsdurchlässige Deckelement nach außen.

Da die Gasaufnahmekammer zusätzlich noch als Überlauf für aus der Batterie austretende Flüssigkeit dient, kann das Außenkammervolumen geringer gehalten sein als die Gasaufnahmekammer. Dadurch kann die Bauhöhe des Entgasungsgehäuses wesentlich verringert werden.

In einer Ausführungsform der Neuerung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß das strömungsdurchlässige Deckelement ein metallisches Maschengitter ist. Die Neuerung nacht sich insofern das Prinzip der Davyschen Sicherheitslampe zunutze. Hierbei handelt es sich um eine Gruben- oder Wetterlampe, insbesondere für Steinkohlenbergwerke. Die Lampe ist derart aufgebaut, daß eine

leuchtende Benzinflamme von einem Drahtnetz umgeben ist. Ist in der Grubenluft mehr als 1% Methan enthalten, so entsteht über dem Benzinflämmchen der Lampe eine bläuliche Haube. Diese Erscheinung ist die Warnung an das Bergwerkspersonal, den Stollen wegen Gasgefahr unverzüglich zu verlassen.

Trotz der offenen Flamme der Davyschen Sicherheitslampe kann eine Schlagwetter-Explosion nicht hervorgerufen werden, weil das Drahtnetz der Lampe die Hitze der Flamme so rasch verteilt, daß außerhalb des Netzes die Entzündungstemperatur des Methan-Luft-Gemisches nicht erreicht wird.

C Bei der Verwendung eines metallischen Maschengitters macht die neuerungsgemäß vorgeschlagene Flammrückschlagsperre von dem Davyschen Sicherheitsprinzip in umgekehrter Richtung Gebrauch. So kann das aus dem metallischen Maschengitter in die Umgebungsatmosphäre der Batterie austretende Gas zwar entzündet werden, jedoch hat die dabei entstehende Flamme keine Möglichkeit, in das Gehäuseinnere einzudringen, da auch in diesem Fall das metallische Maschengitter die Hitze der Flamme so rasch verteilt, daß die Flamme nicht über die Außenkammer in die Gasaufnahmekammer und damit in das Innere der Batterie eintreten kann.

Der Abstand des metallischen Maschengitters von der Zwischenwand sollte wenigstens 0,5 mm betragen. Versuche haben hierzu erge^v ben, daß mit Abständen von 2 - 5 mm optimale Wirkungen erzielt werden konnten.

Die Maschenweiten sollen bis 0,3 mm, wenigstens aber 0,15 mm und die Drahtdicke des Maschengitters wenigstens 0,1 mm sein. Bei mit Säure gefüllten Batterien muß das Maschengitter außerdem ein gegen Säure beständiges metallisches Gittergewebe sein.

Als wesentliches Merkmal dieser Ausführungsform des neuerungsgemäßen Entgasungsgehäuses ist herauszustellen, daß die Ränder des metallischen Maschengitters gasdicht in den Begrenzungswänden der Außenkammer eingelassen sein müssen. Dadurch wird verhindert, daß an den Seitenwandungen der Außenkammer unkontrolliert

Gasanteile austreten können.

Das neuerungsgemäße Entgasungsgehäuse ist - bis auf das metallische Maschengitter - vorteilhaft aus polymeren Werkstoffen hergestellt. Es kann einstückig, z. B. im Blasverfahren erzeugt sein, jedoch ist auch die Herstellung im Wege der Konfektion aus mehreren Einzelteilen möglich. Hierbei werden dann beispielsweise in einem Schweißvorgang die Ränder der Zwischenwand mit den freien Enden der umlaufenden Wand des Entgasungsgehäuses und gleichzeitig das metallische Maschengitter in die Begrenzungswände der Außenkammer gasdicht eingelassen.

C In einer anderen Ausführungsform der Neuerung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß das strömungsdurchlässige Deckelement ein flächiges Formstück aus geschäumten Kunststoff mit offenporigen Zellen für den Gasdurchtritt ist. Hierbei soll das Deckelement wenigstens 1,5 mm und höchstens 3,5 mm dick sein. Die Porengröße des Schaumstoffs soll im Bereich von 8 &mgr;&khgr;&agr; bis 130 >um liegen. Auch in diesem Fall ist es zweckmäßig, daß das strömungsdurchlässige Deckelement einen Abstand von wenigstens 0,5 mm von der Zwischenwand aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Außenkammer und das strömungsdurchlässige Deckelement von einer Vorkammer abgedeckt sind, welche über ihre freien Ränder gasdicht mit den freien Stirnflächen der Begrenzungswände der Außenkammer verbunden ist, und welche in einem Ausströmstutzen mit Öffnung zur Umgebungsatmosphäre mündet. Der Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß das aus der Außenkammer über das strömungsdurchlässige Deckelement austretende Gas nicht direkt in die Umgebungsatmosphäre gelangt, sondern zunächst in die Vorkammer einströmt und von dort in einem Sammelstrom über den nahezu rechtwinkelig zur Gasströmung angeformten Ausströmstutzen an die Umgebungsatmosphäre abgegeben wird. Damit ist die Möglichkeit gegeben, die Gase z. B. mittels eines Schlauches gesammelt wegzuleiten.

Das strömungsdurchlässige Deckelement kann - wie beschrieben -

ein metallisches Maschengitter oder ein flächiges Formstück aus geschäumtem Kunststoff mit offenporigen Stellen für den Gasdurchtritt sein.

In dem Batteriegehäuse, das mit der bevorzugten Ausführungsform der Neuerung ausgestattet ist, steigen die sich entwickelnden Gase im Inneren der Batterie auf und werden z. B. über Labyrinthe in die Gasaufnahmekammer, von dieser über die Zwischenwand in die Außenkammer, von dort durch das strömungsdurchlässige Deckelement in die Vorkammer und über diese in den Ausströmstutzen und von dort in die Umgebungsatmosphäre abgeleitet.

Das durch die Gasdurchtrittsöffnungen der Zwischenwand in die Außenkammer eintretende Gas expandiert in dieser Kammer und strömt danach relativ drucklos durch die Poren bzw. Öffnungen des strömungsdurchlässigen Deckelements in die Vorkammer und von dort nach außen.

Die angegebenen Abstände zwischen dem strömungsdurchlässigen Deckelement und der Zwischenwand sind einzustellen, wenn das strömungsdurchlässige Deckelement mit seinen Rändern umlaufend in die die Entgasungsöffnung begrenzenden Randbereiche des Batteriegehäuses gasdicht eingelassen werden. Diese Gasdichtheit kann beispielsweise durch eine rundumlaufende Randverschweißung der Ränder des strömungsdurchlässigen Deckelementes mit den freien Stirnflächen der Begrenzungswände der Außenkammer erreicht werden. Mit dieser gasdichten Verschweißung wird verhindert, daß Gas durch zu große Poren nach außen treten kann.

Das neuerungsgemäße Entgasungsgehäuse ist vorteilhaft aus polymeren Werkstoffen hergestellt. Es kann einstückig, z. B. im Blasverfahren gefertigt sein, jedoch ist auch die Herstellung im Wege der Konfektion aus mehreren Einzelteilen möglich. Hierbei werden dann beispielsweise in Schweißvorgängen die Ränder der Zwischenwand mit den freien Enden der umlaufenden Wand des Entgasungsgehäuses, die Ränder des strömungsdurchlässigen Deckelementes mit den freien Stirnflächen der Begrenzungswände der Außenkammer sowie die freien Ränder der Vorkammer mit den freien

Stirnflächen der Begrenzungswände der Außenkämmer gasdicht verschweißt.

Die Zwischenwand kann in ihrem Randbereich die Begrenzungswände der Außenkämmer enthalten und gleichzeitig als Halbschale den unteren Bereich des Ausströmstutzens der Vorkammer bilden. Das Vorkammergehäuse weist dann spiegelbildlich gegenüberliegend mit seiner Halbschale die zweite Hälfte des Ausströmstutzens auf und bei der Verschweißung der freien Ränder des strömungsdurchlässigen Deckelementes mit den freien Stirnflächen der Begrenzungswände der Außenkammer werden gleichzeitig die beiden Halbschalen zu dem Ausströmstutzen verschweißt.

Schließlich kann es noch zweckmäßig sein, daß von der Zwischenwand und von der Außenwand des Vorkammergehäuses jeweils zum Deckelement gerichtete Abstandhalter angeordnet sind. Diese Abstandhalter dienen als Abstützungen der einzelnen Teilbereiche bei der Herstellung der Schweißverbindungen und garantieren die Einhaltung der optimalen Abstände der Einzelteile des Entgasungsgehäuses untereinander.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Entgasungsgehäuses eines neuerungsgemäßen Gehäuses für Batterien schematisch dargestellt; es zeigt:

^ Figur 1 einen Schnitt durch das Entgasungsgehäuse,

Figur 2 eine Vorderansicht des Entgasungsgehäuses,

Figur 3 einen Schnitt durch die bevorzugte Ausführungsform des Entgasungsgehäuses.

Der in Figur 1 gezeigte Schnitt durch das Entgasungsgehäuse 1 zeigt den Rohrstutzen 11, welcher einstückig in die Begrenzungswände 12 der Gasaufnahmekammer 2 übergeht. Das Batteriegehäuse mit seiner Entgasungsöffnung, in die der Rohrstutzen 11 eingesetzt wird, ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

Die Gasaufnahmekammer 2 ist von der Außenkammer 4 durch die Zwischenwand 3 abgetrennt. In die Zwischenwand 3 sind zwei Gasdurchtrittsöffnungen 31, 32 eingelassen. In die freien Stirnflächen 41 der Außenkammer 4 sind gasdicht umlaufend die Ränder 51 des strömungsdurchlässigen Deckelements 5 eingelassen. Im Einsatzfall tritt der Gasstrom in Pfeilrichtung aus dem Gasraum des Batteriegehäuses über das Lumen 111 des Rohrstutzens 11 in die Gasaufnähmekammer 2 ein. Von dort gelangt der Gasstrom geteilt den.beiden Pfeilen folgend über die Gasdurchtrittsöffnungen 31, 32 der Zwischenwand 3 in die Außenkammer 4. Dort entspannt der Gasstrom und tritt diffus durch die Öffnungen des strömungsdurchlässigen Deckelementes 5 nach außen in die Umgebungsatmos- ( phäre.

In Figur 2 ist die Vorderansicht des neuerungsgemäßen Entgasungsgehäuses 1 dargestellt. Das strömungsdurchlässige Deckelement 5 ist mit seinen umlaufenden Rändern 51 in die freien Stirnflächen 41 der nach außen gerichteten Begrenzungswände der Außenkammer 4 gasdicht eingelassen. Die Gasdurchtrittsöffnungen 31, 32 der Zwischenwand 3 sind in den oberen Eckbereichen in der Zwischenwand 3 eingelassen und durch entsprechende Kreise in der Zeichnung angedeutet.

Figur 3 zeigt das Entgasungsgehäuse 1 in der bevorzugten Ausführungsform. Im Grundsatz entspricht der Aufbau dem in Figur 1 ge- ^ zeigten Entgasungsgehäuse 1. Der Außenkammer 4 vorgelagert ist in der gezeigten Darstellung das Vorkammergehäuse 6, welches über seine freien Ränder 61 unter Bildung der Vorkammer 7 mit den freien Stirnflächen der Eegrenzungswände 41 der Außenkammer 4 gasdicht verbunden ist und in den Ausströmstutzen 8 mit Öffnung 81 zur Umgebungsatmosphäre mündet. In der Zeichnung sind ferner die Abstandhalter gezeigt, die von der Zwischenwand 3 zum Deckelement 5 ragen und mit der Bezugzahl 33 bezeichnet sind, bzw. von der Außenwand 62 des Vorkammergehäuses 6 zum Deckelement 5 gerichtet sind und hier die Bezugszahl 63 aufweisen.

Gleiche Merkmale haben in Figur 3 die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 erhalten.

Claims

SCHUTZANSPRUCHE

1. Gehäuse für Batterien mit wenigstens einer Entgasungsöffnung, durch die das im Inneren der Batterie entstehende Gas in die Umgebungsatmosphäre gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Entgasungsöffnung ein Entgasungsgehäuse (1) mit einer Gasaufnahmekammer (2) eingesetzt ist, welche über einen Rohrstutzen (11) direkt mit dem Gasraum des Batteriegehäuses verbunden ist, daß der Gasaufnahmekammer (2) eine von dieser durch eine Zwischenwand (3) abgetrennte, mit ihr je-

C doch in Strömungsverbindung stehende Außenkammer (4) vorgelagert ist, und daß die Außenkammer (4) zur Umgebungsatmosphäre hin von einem strömungsdurchlässigen Deckelement (5) abgedeckt ist, welches an seinen Rändern (51) umlaufend in die freien Stirnflächen (41) der nach außen gerichteten Begrenzungswände der Außenkammer (4) gasdicht eingelassen ist.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelement (5) ein metallisches Maschengitter ist.

3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite des metallischen Maschengitters wenigstens 0,15 mm beträgt.

4. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtdicke des metallischen Maschengitters wenigstens 0,1 mm ist.

5. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Maschengitter ein gegen Säure beständiges Gittergewebe ist.

6. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelement (5) ein flächiges Formstück aus geschäumtem Kunststoff mit offenporigen Zellen für den Gasdurchtritt ist.

7. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Formstück wenigstens 1,5 mm und höchstens 3,5 mm dick ist.

8. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Formstück eine Porengröße von 8 //m bis 130 //m aufweist.

9. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkammer (4) und das strömungsdurchlässige Deckelement (5) von einem Vorkammergehäuse (6) abgedeckt sind, welches über

&zgr; seine freien Ränder (61) unter Bildung einer Vorkammer (7) mit den freien Stirnflächen der Begrenzungswände (41) der Außenkammer (4) gasdicht verbunden ist und in einen Ausströmstutzen (8) mit Öffnung (81) zur Umgebungsatmosphäre mündet.

10. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischenwand (3) zwischen der Gasaufnahmekammer (2) und der Außenkammer (4) wenigstens eine Gasdurchtrittsoffnung (31, 32) angeordnet ist, die höher als der Rohrstutzen (11) liegt.

11. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abv stand des Deckelementes (5) von der Zwischenwand (3) wenigstens 0,5 mm ist.

12. Gehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Deckelementes (5) von der Außenwand (62) des Vorkammergehäuses (6) wenigstens 0,5 mm ist.

13. Gehäuse nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Zwischenwand (3) und von der Außenwand (62) des Vorkammergehäuses (6) jeweils zum Deckelement (5) gerichtete Abstandhalter (33, 63) angeordnet sind.