DE9407829U1 - Elektrischer Akkumulator - Google Patents

Description

Elektrischer Akkumulator

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Akkumulator mit einem metallischen Gehäuse, welches einen in einen Gehäusebecher eingesetzten und an seinen Rändern mit dem Gehäusebecher dicht verschweißten Deckel aufweist, durch den vom Deckel isolierte und mit einem Elektrodenplattenstapel verbundene Polbolzen hindurchgeführt sind, und mit einem zwischen Deckel und Elektrodenplattenstapel lagefixiert angeordneten Kunststoffbauteil, durch welches die Polbolzen hindurchtreten.

Ein elektrischer Akkumulator mit einer derartigen Poldurchführung ist der DE-PS 4041125 zu entnehmen. In der dort dargestellten Konstruktion ist ein Halterahmen vorgesehen, der als Verdrehschutz dient, indem er die Polschäfte, welche in diesem Fall eine vom Rundprofil abweichende Querschnittsform, etwa die eines Mehrkants, aufweisen, fest umschließt und dadurch vor Verdrehungen durch Torsionskräfte, die beim Festziehen der Polmuttern auf sie ausgeübt werden, absichert. Das entweder passend zum Umriß des Polschaftes gesägte, gefräste oder gespritzte Plastikteil wird nach der Montage des Elektrodensatzes zwischen bzw. über die Polbolzen gesteckt. Verzichtet man auf einen Verdrehschutz, so kommt es erfahrungsgemäß auch zum Verwinden der am Polbolzen befestigten Platten und in der Folge zum Kurzschluß und zur Zerstörung der Zelle.

Bei prismatischen alkalischen Zellen, deren Gefäß und Deckel aus Stahlblech bestehen, ist außerdem, wie bei der bekannten Akkumulatorenzelle ersichtlich, dem Polbolzen ein Dichtungsring zugeordnet, der ihn gegen das Deckelblech isoliert.

Gemäß DE-PS 3023344 stützt ein Einlegeteil aus Kunststoff in einer vibrationsbeanspruchten Akkumulatorenzelle den Plattenblock gegen den Zellendeckel ab.

Nachteile bei bekannten Einlegeteilen liegen entweder in einer großen Bauhöhe, in einer komplizierten Spritzform oder darin, daß durch großen Abstand des Einlegeteils vom Zellendeckel ein großer Totraum im Zellenbecher vorhanden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Akkumulatorenzelle, insbesondere des alkalischen Systems Ni/Cd oder Ni/Hydrid, verfügbar zu machen, deren passive Bauteile durch minimales Gewicht und günstige Anordnung zu einer wesentlichen Verbesserung der Raumökonomie und damit zu einer erhöhten Energie- und Leistungsdichte der Zelle beitragen.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Akkumulator gelöst, wie er in Patentanspruch 1 definiert ist.

Danach hat sich eine Konstruktion als sehr vorteilhaft erwiesen, bei welcher das Kunststoffbauteil auf einer oberen Ebene mittels eines ersten O-Ringes gegen den Gehäusedeckel und auf einer darunter liegenden Ebene mittels eines zweiten O-Ringes gegen die Polbolzen abgedichtet ist.

Bei dieser Anordnung kommt nämlich das Kunststoffbauteil unmittelbar an der Deckelunterseite zur Anlage, womit ein bisher vorhandener, nicht nutzbarer Zwischenraum eingespart wird.

Vorteilhaft ist es, das Kunststoffbauteil als Halterahmen auszubilden, durch welches beide Pole hindurchgeführt sind. In dieser Form übernimmt das Kunststoffbauteil gleichzeitig die Funktion der Poldurchführung und die eines Verdrehschutzes. Darüber hinaus kann ein so gestaltetes Kunststoffbauteil die Rolle eines Widerlagers für die Sicherheitseinrichtungen der Zelle übernehmen. Diese können z.B. aus einem Überdruckventil und/oder einer Berstmembran bestehen. Namentlich das Ventil ist üblicherweise auf dem Deckel der Zelle angeordnet und bedarf einer Verankerung, für die sich der unter dem Deckel liegende Halterahmen anbietet.

Anhand zweier Figuren wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Akkumulatorenzelle mit einem Kunststoffbauteil in einer

vorzugsweisen Ausgestaltung gemäß der Erfindung.
Figur 2 zeigt eine Poldurchführung durch das Kunststoffbauteil mit Einzelheiten

der Verdrehsicherung.

Nach Figur 1 ist das einstückige, auf minimales Gewicht ausgelegte Kunststoffbauteil 1 zugleich als Halterahmen ausgebildet. In dieser Rolle umfaßt es die unter dem Deckel 2 liegenden Durchführungsbuchsen 1a für die Polbolzen, den zwischen den Polbolzen liegenden Teil 1 b, der als Verstrebung für den Verdrehschutz dient, und einen Einsatztubus 1c für Füll- und/oder Sicherheitseinrichtungen der Zelle. Dieser Einsatztubus ist zweckmäßigerweise mit einem Innengewinde ausgestattet. Die O-Ringe 4 werden bei der Montage vor dem Einführen des Polbolzens und die O-Ringe 5 vor dem Aufstecken des Deckels 2 eingelegt. Mit den Kunststoffringen 6, den Scheiben 7 und den Muttern 8 werden die Teile miteinander verspannt.

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Durch die Ausbildung der Polbolzen als Sechskant oder Vierkant, dem die Innenkontur der Durchführungsbuchsen angepaßt ist, werden die Polbolzen an das rahmenförmige Kunststoffbauteil gekoppelt und so bei Einwirken eines Drehmoments (Anziehen der Verschraubung zum Befestigen von Verbindern) an einem Verdrehen wirkungsvoll gehindert.

In den Einsatztubus 1c, d.h. die Basis zur Aufnahme der Sicherheitseinrichtung, wird ein rohrförmiges Zwischenstück 9 von oben eingeschraubt, das zugleich den Dichtring 10 an den Deckel andrückt. In dieses Zwischenstück, das ein Evakuieren und Befüllen der Zelle mit dem Elektrolyten gestattet, wird anschließend das Überdruckventil 11 eingeschraubt.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, ein wiederschließendes Ventil vorzusehen. In einfachen Fällen genügt zur Absicherung eine Berstscheibe, die, in das Zwischenstück 9 eingelegt und z.B. mit einem Sprengring festgesetzt, bei einem vorgegebenen Überdruck zwischen 1 und 8 bar den gesamten Querschnitt des Zwischenstückes freigibt und so auch schnellen Druckanstieg bei Mißhandlung der Zelle verhindert.

Bei der Montage wird der Deckel 2 auf das Kunststoffbauteil 1 mit eingelegtem O-Ring 5 einfach aufgesteckt. Nach dem Anziehen der Polmuttern 8 ist das Kunststoffbauteil mit der Unterseite des Deckels fest verbunden.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, die für eine Serienfertigung infrage kommt, kann das Kunststoffbauteil auch geteilt sein, sofern im Deckel Konturen vorhanden sind, die dem Umriß der Halbteile entsprechen und in welche sie einfügbar sind. Dadurch entfällt die Brücke 1b mitsamt dem Einsatztubus 1c.

Damit ist jedem Polbolzen ein eigenes Kunststoffbauteil zugeordnet, welches nach wie vor die Doppelrolle sowohl der Poldurchführung als auch die des Verdrehschutzes beibehält und selbst gegen Verdrehen abgesichert ist. Eine solche Alternative ist in Figur 2 dargestellt.

Zur notwendigen Verdrehsicherheit des Kunststoffbauteils 1 ist im Deckel 2 kein rundes Loch, sondern ein eckiges oder profiliertes Loch vorgesehen, in dessen Kontur das Kunststoffbauteil mit seinem die Poldurchführung bildenden Teil eingepaßt ist.

Der Polbolzen 3 seinerseits weist zum Schutz gegen Verdrehen gegen das Kunststoffbauteil Längenabschnitte mit eckigen Querschnittsformen auf, die unterschiedlicher Art sein können. So bildet er im Durchführungsbereich beispielsweise einen Sechskant A.

Der Abdichtungsbereich in Höhe des O-Ringes 4 verlangt dagegen einen runden Polbolzen-Querschnitt B. Mit der viereckigen Ausnehmung im Boden des Kunststoffbauteils steht ein flaches Vierkantprofil des Polbolzens im Eingriff.

Auf diese Weise ist auch für einen Einzelpol der Zelle eine zuverlässige allseitige Verdrehsicherheit zwischen Polbolzen, Kunststoffbauteil und Deckel gewährleistet.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen in der Minimierung des Gewichtes und des Volumens der Zelle, vor allem aber in der Verringerung der für die Funktionen Verdrehschutz, Poldurchführung und Ventilhalterung unter dem Deckel benötigten Anzahl Bauteile von 4 auf 1. Auf diese Weise sind die Poldurchführungen in den Verdrehschutz integriert. Damit wird Montagezeit eingespart und einer rationelleren , teilautomatischen Fertigung der Weg geebnet.

Durch die Aufteilung der Zellenabdichtung auf eine radiale Dichtung des Poibolzens und auf eine mehr flächenhafte Dichtung des Deckels ist eine besonders sichere Konstruktion geschaffen.

Claims (7)

HG 196 - DE 65779 Kelkheim, den 03.05.94 T U 2 - Dr.Ns/th VARTA Batterie Aktiengesellschaft Am Leineufer 51, 30419 Hannover Ansprüche

1. Elektrischer Akkumulator mit einem metallischen Gehäuse, welches einen in einen Gehäusebecher eingesetzten und an seinen Rändern mit dem Gehäusebecher dicht verschweißten Deckel aufweist, durch den vom Deckelblech isolierte und mit einem Elektrodenplattenstapel verbundene Polbolzen hindurchgeführt sind, und mit einem zwischen Deckel und Elektrodenplattenstapel lagefixiert angeordneten Kunststoffbauteil, durch welches die Polbolzen hindurchtreten, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff bauteil (1) auf einer oberen Ebene mittels eines ersten O-Ringes (5) gegen den Gehäusedeckel (2) und auf einer darunter liegenden Ebene mittels eines zweiten O-Ringes (4) gegen die Polbolzen (3) abgedichtet ist.

2. Elektrischer Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff bauteil (1) als Halterahmen ausgebildet ist.

3. Elektrischer Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffbauteil (1) mit der Unterseite des Deckels fest verbunden ist.

4. Elektrischer Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff bauteil (1) unter dem Deckel liegende Durchführungsbuchsen (1a) für die Polbolzen (3) und einen Einsatztubus (1c) für Füll- und/oder Sicherheitseinrichtungen umfaßt.

5. Elektrischer Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbolzen (3) ein kantiges Profil aufweisen, dem die Durchführungsbuchsen (1a) angepaßt sind, so daß das Kunststoff bauteil ein Verdrehen der Polbolzen verhindert.

6. Elektrischer Akkumulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkontur der Durchführungsbuchsen (1a) sechskantig ist.

7. Elektrischer Akkumulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkontur der Durchführungsbuchsen (1a) vierkantig ist.