ES1285249U - Valvula para bateria - Google Patents

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Abstract

Válvula para batería que, aplicable para expulsar aire en caso de sobrepresión generada en una batería a causa del calentamiento de sus células y estando constituida a partir de un cuerpo externo (2) y un émbolo (3) que se desplaza en su interior empujado por la presión de la batería, está caracterizada por el hecho de presentar dos posiciones de apertura, en función del nivel de presión generado, mediante el acople a dicho émbolo (3) de, al menos: - una primera junta tórica (5) que cierra el paso del aire cuando no hay presión y lo abre al moverse el émbolo (3) en una primera posición a partir de un determinado grado de presión, - una segunda junta tórica (6) que impide la salida directa al exterior del aire cuando solo hay un primer grado de presión y la permite cuando se supera dicho grado de presión que abre el émbolo (3) a una segunda posición, y - un elemento de ventilación (4) que permite el paso del aire a su través, pero no el paso del agua. de tal manera que el elemento de ventilación (4) sólo actúa cuando se supera el primer grado de presión permitiendo en esta situación la salida de la sobrepresión a través del elemento de ventilación (4) y por lo tanto impidiendo la entrada de humedad a través del mismo mientras no se supera el primer grado de presión, y de tal manera que cuando se supera el segundo grado de presión existe una comunicación directa, es decir no a través del elemento de ventilación (4), entre el interior de la batería y el exterior de la batería permitiendo así una liberación rápida de la sobrepresión.

Description

DESCRIPCIÓN
VÁLVULA PARA BATERÍA
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a una válvula para batería que aporta, a la función a que se destina, ventajas y características, que se describen en detalle más adelante.
El objeto de la presente invención recae en una válvula para baterías eléctricas que tiene como objetivo expulsar la eventual carga de sobrepresión generada en su interior por el calor de las celdas, con la particularidad de estar diseñada con una estructura que proporciona dos niveles de apertura en función del nivel de presión generado.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricación de baterías, abarcando al mismo tiempo la fabricación de válvulas de presión.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como es sabido, las baterías eléctricas, en particular las constituidos por una pluralidad de pilas o células incorporadas en el interior de una carcasa hermética, son susceptibles de presentar una sobrepresión generada por un excesivo aumento del calor producido por dichas células, lo cual, de no existir una válvula de seguridad, podría derivar en un eventual riesgo de explosión y, como mínimo, de deterioro y funcionamiento defectuoso de la batería.
El objetivo de la presente invención es, pues, el desarrollo de una válvula para evitar dicha situación y aliviar la sobrepresión, la cual, además, permita condicionar dicho alivio al nivel de presión producido, de modo que vaya en relación al mismo.
Por otra parte, y como referencia al estado actual de la técnica, aunque ya es conocida la existencia de una válvula de seguridad para baterías, al menos por parte de la solicitante, se desconoce la existencia de ninguna que presente unas características técnicas y estructurales iguales o semejantes a las que presenta la que aquí se reivindica.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La válvula para batería que la invención propone se configura como una mejorada alternativa a lo ya conocido, idónea como solución al objetivo anteriormente señalado, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que la distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.
Concretamente, lo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, es una válvula para baterías, en particular baterías eléctricas de las constituidas por una pluralidad de pilas o células alojadas en el interior de una carcasa hermética, la cual tiene como objetivo servir como elemento de seguridad para expulsar una eventual carga de sobrepresión generada en su interior a causa del calentamiento de dichas células, lo que presenta la ventajosa particularidad de estar diseñada con una estructura que proporciona dos niveles de apertura aptos para actuar en función del nivel de presión generado, del tal modo que, a partir de un determinado nivel de presión, se abre la válvula en una primera posición y, a partir de un segundo nivel de presión, se abre más la válvula a una segunda posición, con lo cual el grado de apertura de la válvula, en lugar de ser siempre el mismo, se adecúa a las necesidades de descarga de presión en función del grado de presión que se precisa aliviar.
Para ello, y más específicamente, la válvula objeto de la invención, comprende, de modo convencional, un cuerpo externo cilíndrico por cuyo interior se desplaza un émbolo entre una posición cerrada y una abierta que cierra y abre el paso de aire entre ambos lados del cuerpo externo, estando un lado proximal instalado de modo que queda en contacto con el interior de la carcasa de la batería y el lado opuesto o distal queda abierto al exterior.
A partir de dicha configuración ya conocida, la válvula de la invención se distingue esencialmente por el hecho de que dicho émbolo, que está formado por un vástago y una cabeza hueca, estando el vástago insertado en un orificio central del tabique, que separa el lado proximal del cuerpo externo del lado distal de dicho cuerpo donde queda situada la cabeza, cuenta con una primera junta tórica, incorporada en la zona de unión entre el vástago y la cabeza del émbolo, y con una segunda junta tórica, incorporada en el extremo distal de la cabeza de dicho émbolo, incorporada perimetralmente a un elemento de ventilación, o válvula tipo Gore ® vent, que cierra el extremo abierto de la cabeza del émbolo, la cual, a su vez, presenta varias perforaciones perimetrales.
Con ello, cuando la válvula está en posición de reposo, porque no hay exceso de presión, la primera junta del émbolo encaja en el orificio del tabique donde está insertado el vástago y cierra el paso del aire a través del mismo de un lado a otro del cuerpo externo de la válvula.
Cuando se supera cierto valor de presión en el interior de la batería, la presión empuja el émbolo desplazando el vástago y la primera junta toroidal de su encaje en el orificio hacia el lado distal del cuerpo externo, dejando pasar el aire hacia dicho lado distal del cuerpo externo, donde se crea una primera cámara por el ajuste de la segunda junta tórica con la pared interna del cuerpo externo en este lado del mismo, de modo que el aire, que no puede salir directamente al exterior, penetra en la cabeza del émbolo a través de las perforaciones perimetrales previstas en el mismo y, desde el interior de esta cabeza que define una segunda cámara o cámara intermedia, sale al exterior a través del elemento de ventilación que impide la entrada de agua pero permite la salida de aire. El elemento de ventilación preferentemente es una válvula Gore ® vent.
Conviene señalar que este elemento de ventilación de tipo Gore ® vent, está fabricado en un material consistente en un tejido que permite la salida del aire, pero impide la entrada de agua, ya que el agua dentro de la batería es muy peligrosa. Este tipo de tejido no obstante no evita la entrada de humedad.
Esta configuración es interesante puesto que mientras no se supera el primer grado de presión no actúa el elemento de ventilación y por lo tanto no es posible el flujo de aire entre el interior y el exterior de la batería ni tampoco la entrada de humedad del exterior hacia el interior de la batería. En otras palabras, esta configuración limita el tiempo de apertura del elemento de ventilación que impide la entrada de agua, pero permite la salida de aire.
Cuando en el interior de la batería se supera un segundo grado de presión, el émbolo se desplaza aún más hacia el lado distal del cuerpo externo, de modo que la segunda junta tórica alcanza una zona con orificios laterales cerca del extremo del lado distal de dicho cuerpo externo, con lo cual permite que el aire, además de poder salir desde la cámara intermedia que define la cabeza del émbolo a través del elemento de ventilación anteriormente descrito, también permite que sea expulsado directamente al exterior desde la primera cámara por los mencionados orificios laterales, de modo que el alivio de presión es mayor para poder absorber el mayor grado de la misma en el interior de la batería. Esta ventilación mayor es interesante para evitar la explosión de la batería provocada por una sobrepresión por "thermal runaway” que es cuando la temperatura de la celda se eleva tanto que no es posible reducirla, y la celda comienza a "quemarse” por sí misma. Esta rápida elevación de la temperatura provoca una rápida elevación de la presión que puede provocar la exposición de la batería si no se libera rápidamente la sobrepresión generada.
Por último, cabe señalar que, preferentemente, la válvula está diseñada para que:
- con una presión menor a 0,1 bar, el émbolo no se mueva y el paso del aire quede cerrado;
- con una presión de entre 0,1 bar y 0,7 bar, el émbolo solo se desplace a una primera posición de apertura; y
- con una presión superior a 0,7 bar, el émbolo se desplace a una segunda posición de apertura.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de planos en el que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
La figura número 1.- Muestra una vista esquemática en sección de un ejemplo de realización de la válvula para batería objeto de la invención, la cual se ha representado en posición cerrada o de reposo, apreciándose las partes y elementos que comprende;
la figura número 2.- Muestra una vista de la válvula de la invención similar a la mostrada en la figura 1, en este caso representada en una primera posición de apertura, a la que se llega cuando se supera cierto valor de presión; y
la figura número 3.- Muestra una vista en sección de la válvula similar a la de las figuras precedentes, en este caso representada en una segunda posición de apertura, a la que se llega cuando se supera un segundo grado de presión.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización no limitativa de la válvula para batería de la invención, la cual comprende lo que se describe en detalle a continuación.
Así, tal como se observa en dichas figuras, la válvula (1) de la invención, aplicable para su implementación en la carcasa de una batería de células (no mostrada), como medio de seguridad para aliviar un eventual exceso de presión provocado por el calor de las células en el interior de dicha carcasa, comprende:
- un cuerpo externo (2) cilindrico, que a su vez comprende:
- en un lado proximal (2a), un alojamiento (21) abierto al interior de la carcasa de la batería
- en un lado distal (2b), una cámara externa (22) abierta al exterior en cuyo extremo presenta una serie de orificios laterales (23), y - entre ambos lados, un tabique (24) divisor con un orificio central (25);
- y un émbolo (3) interno que se desliza entre ambos lados del cuerpo externo (2) y que, a su vez, comprende:
- un vástago (31) insertado en el orificio central (25) del tabique (24) divisor, quedando orientado hacia el alojamiento (21) del lado proximal (2a),
- una cabeza (32) de mayor diámetro que el vástago (31) que queda situada en la cámara externa (22) del lado distal (2b) y que es interiormente hueca, definiendo una segunda cámara o cámara intermedia (33) la cual presenta una serie de perforaciones (34) perimetrales,
- un elemento de ventilación (4), concretamente una válvula tipo Gore® vent, que cierra el extremo de la cabeza (32) del émbolo (3) permitiendo el paso del aire a su través, pero no de la humedad, - una primera junta tórica (5) incorporada en el émbolo (3), en la zona de unión entre el vástago (31) y la cabeza (32), apta para encajar y hermetizar el orificio central (25) del tabique (24) donde está insertado el vástago (31) del émbolo (3), y
- una segunda junta tórica (6) que, incorporada perimetralmente a la cabeza (32) del émbolo (3), ajusta sobre la pared interna de la cámara (22) del cuerpo externo (2).
Con todo ello el funcionamiento de la válvula es tal que:
- Cuando no hay presión en la batería, preferentemente por debajo de 0,1 bar, el émbolo (3) está situado en posición cerrada (figura 1), de tal modo que la primera junta tórica (5) hermetiza el orificio central (25) donde está insertado el vástago (31), impidiendo el paso de aire desde la batería al exterior.
- Cuando hay cierto grado de presión en la batería, preferentemente entre 0,1 y 0,7 bar, dicha presión empuja el émbolo (3) hacia el lado distal (2b) del cuerpo externo (2) de tal manera que la primera junta tórica (5) es separada del orificio central (25) en la que está encajada, permitiendo el paso del aire a través de dicho orificio central (25) desde el alojamiento (21) del lado proximal (2a) hacia la cámara externa (22) donde queda retenido por el ajuste de la segunda junta tórica (6) a las paredes de la misma y penetra en la cámara intermedia (33) que define la cabeza (32) del émbolo (3) a través de las perforaciones (34) de la misma, saliendo al exterior a través del elemento de ventilación (4), tal como muestra la figura 2.
- Y, cuando hay una mayor presión en el interior de la batería, preferentemente por encima de 0,7 bar, el émbolo (3) es desplazado aún más hacia el lado distal (2b) del cuerpo externo (2) hasta que la segunda junta tórica (6) queda en coincidencia con los orificios laterales (23) de la cámara externa (22) permitiendo que el aire, además de seguir saliendo a través del elemento de ventilación (4), salga directamente al exterior a través de dichos orificios laterales (23), tal como muestra la figura 3.
Preferentemente, para asegurar la fijación del elemento de ventilación (4), la segunda junta tórica (6) se incorpora en un rebaje perimetral de dicho elemento que encaja sobre en el extremo de la cabeza (32) del émbolo (3), de manera que, al mismo tiempo, se asegura el efecto hermetizante de esta segunda junta tórica (6) sobre las paredes internas de la cámara externa (22).
Preferentemente, el oricio central (25) del tabique (24) divisor del cuerpo externo (2) presenta una configuración cónica que se abre hacia la cámara externa (22) con la finalidad de proporcionar espacio para el ajuste de la primera junta tórica (5) en el mismo.
De preferencia, en el alojamiento (21) del lado proximal (2a) del cuerpo externo (2) está previsto un resorte (7) que permite el ajuste del conjunto a un conector (no mostrado) dispuesto al efecto en la carcasa de la batería.
Asimismo, en el extremo del vástago (31) del émbolo (3) que queda orientado hacia la batería figura la incorporación de un tope (8) que impide que dicho vástago (31) pase a través del orificio central (25) más allá de cierto punto y el émbolo se salga de su sitio.
Por otra parte, en una forma de realización preferida, la válvula comprende además una tercera junta tórica (9) situada externamente al cuerpo externo (2), junto a un regruesamiento (26) perimetral del mismo previsto para su acople en el mencionado conector de la batería.
En resumen, pues, la válvula (1) objeto de la invención, aplicable para expulsar aire en caso de sobrepresión generada en una batería a causa del calentamiento de sus células, se distingue por presentar dos posiciones de apertura en función del nivel de presión generado, para lo cual, estando conformada a partir de un cuerpo externo (2) y un émbolo (3) que se desplaza en su interior empujado por la presión de la batería, comprende acoplados a dicho émbolo (3), al menos:
- una primera junta tórica (5) que cierra el paso del aire cuando no hay presión y lo abre al moverse el émbolo (3) una primera posición a partir de un determinado grado de presión,
- una segunda junta tórica (6) que impide la salida directa al exterior del aire cuando solo hay un primer grado de presión y la permite cuando se supera dicho grado de presión que abre el émbolo (3) a una segunda posición, y
un elemento de ventilación (4) que, en ambas posiciones de apertura, permite el paso del aire a su través, pero no el paso de humedad.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. - Válvula para batería que, aplicable para expulsar aire en caso de sobrepresión generada en una batería a causa del calentamiento de sus células y estando constituida a partir de un cuerpo externo (2) y un émbolo (3) que se desplaza en su interior empujado por la presión de la batería, está caracterizada por el hecho de presentar dos posiciones de apertura, en función del nivel de presión generado, mediante el acople a dicho émbolo (3) de, al menos:
- una primera junta tórica (5) que cierra el paso del aire cuando no hay presión y lo abre al moverse el émbolo (3) en una primera posición a partir de un determinado grado de presión,
- una segunda junta tórica (6) que impide la salida directa al exterior del aire cuando solo hay un primer grado de presión y la permite cuando se supera dicho grado de presión que abre el émbolo (3) a una segunda posición, y
- un elemento de ventilación (4) que permite el paso del aire a su través, pero no el paso del agua.
de tal manera que el elemento de ventilación (4) sólo actúa cuando se supera el primer grado de presión permitiendo en esta situación la salida de la sobrepresión a través del elemento de ventilación (4) y por lo tanto impidiendo la entrada de humedad a través del mismo mientras no se supera el primer grado de presión, y de tal manera que cuando se supera el segundo grado de presión existe una comunicación directa, es decir no a través del elemento de ventilación (4), entre el interior de la batería y el exterior de la batería permitiendo así una liberación rápida de la sobrepresión.
2. - Válvula para batería, según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende:
- el cuerpo externo (2) cilindrico, que a su vez comprende:
- en un lado proximal (2a), un alojamiento (21) abierto al interior de la carcasa de la batería,
- en un lado distal (2b), una cámara externa (22) abierta al exterior en cuyo extremo presenta una serie de orificios laterales (23), - entre ambos lados, un tabique (24) divisor con un orificio central (25);
- y el émbolo (3) interno que se desliza entre ambos lados del cuerpo externo (2) y que, a su vez, comprende:
- un vástago (31) insertado en el orificio central (25) del tabique (24) divisor, quedando orientado hacia el alojamiento (21) del lado proximal (2a),
- una cabeza (32) de mayor diámetro que el vástago (31) que queda situada en la cámara externa (22) del lado distal (2b) y que es interiormente hueca, definiendo una segunda cámara o cámara intermedia (33) la cual presenta una serie de perforaciones (34) perimetrales,
- el elemento de ventilación (4), que cierra el extremo de la cabeza (32) del émbolo (3) permitiendo el paso del aire a su través, pero no del agua,
- la primera junta tórica (5) incorporada en el émbolo (3), en la zona de unión entre el vástago (31) y la cabeza (32), apta para encajar y hermetizar el orificio central (25) del tabique (24) donde está insertado el vástago (31) del émbolo (3), y
- la segunda junta tórica (6) que, incorporada perimetralmente a la cabeza (32) del émbolo (3), ajusta sobre la pared interna de la cámara (22) del cuerpo externo (2);
tal que:
- cuando no hay presión en la batería, el émbolo (3) se sitúa en posición cerrada y la primera junta tórica (5) hermetiza el orificio central (25) donde está insertado el vástago (31), impidiendo el paso de aire desde la batería al exterior,
- cuando hay determinado grado de presión en la batería, dicha presión empuja el émbolo (3) hacia el lado distal (2b) del cuerpo externo (2) separándose la primera junta tórica (5) del orificio central (25) permitiendo el paso de aire hacia la cámara externa (22) donde queda retenido por la segunda junta tórica (6) y penetra en la cámara intermedia (33) a través de las perforaciones (34) de la misma, saliendo al exterior a través del elemento de ventilación (4),
- y, cuando hay una mayor presión en el interior de la batería, el émbolo (3) se desplaza aún más hasta que la segunda junta tórica (6) queda en coincidencia con los orificios laterales (23) de la cámara externa (22) permitiendo que el aire, además de salir a través del elemento de ventilación (4), salga directamente al exterior.
3. - Válvula para batería, según la reivindicación 2, caracterizada porque la segunda junta tórica (6) figura incorporada en un rebaje perimetral del elemento de ventilación (4) que encaja sobre el extremo de la cabeza (32) del émbolo (3).
4. - Válvula para batería, según la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque el orificio central (25) del tabique (24) divisor del cuerpo externo (2) presenta una configuración cónica que se abre hacia la cámara externa (22) proporcionando espacio para el ajuste de la primera junta tórica (5) en el mismo.
5.
Figure imgf000015_0001
- Válvula para batería, según las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque en el alojamiento (21) del lado proximal (2a) del cuerpo externo (2) se prevé un resorte (7) que permite el ajuste del conjunto a un conector previsto al efecto en la carcasa de la batería.
6.
Figure imgf000015_0002
- Válvula para batería, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada porque en el extremo del vástago (31) del émbolo (3) es un tope (8) que impide que dicho vástago (31) pase a través del orificio central (25) más allá de cierto punto.
7. - Válvula para batería, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento de ventilación (4) es una válvula tipo Gore® vent.
8. - Válvula para batería, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque con una presión menor a 0,1 bar, el émbolo (3) no se mueve y el paso del aire queda cerrado; con una presión de entre 0,1 bar y 0,7 bar, el émbolo (3) se desplaza a una primera posición de apertura; y con una presión superior a 0,7 bar, el émbolo se desplaza a una segunda posición de apertura.
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